CN103404175B - 用于耳硬化症的中耳换能器装置和听觉植入系统 - Google Patents
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Abstract
描述了一种中耳换能器装置，用于接合患者耳蜗的圆窗膜。向在与圆窗膜相邻的患者耳蜗的圆窗龛中的固定位置内可手术植入机械换能器。在换能器的外表面上的驱动面具有小于圆窗膜的直径的一半的直径。所述换能器的固定位置将所述驱动面相对于所述圆窗膜的侧截面接合，而不接合中心点以产生被感知为声音的原音刺激信号。
Description
本申请要求在2011年2月28日提交的美国临时专利申请61/447,273的优先权，其通过引用被包含在此。
技术领域
本发明涉及听觉植入，并且具体涉及用于患耳硬化症的患者的换能器。
背景技术
如图1中所示，正常的耳部将声音通过外耳101传播到鼓膜(耳膜)102，鼓膜(耳膜)102移动中耳103(锤骨，砧骨及镫骨)的听小骨，该听小骨振动耳蜗104的卵圆窗和圆窗膜。耳蜗104是一个长而窄的器官，其围绕其轴螺旋缠绕大约两个半匝。它包括被称为前庭的上通道和被称为鼓阶的下通道，它们通过蜗管连接。耳蜗104形成一个直立的螺旋锥，其中心被称为蜗轴，其中，听神经113的螺旋神经节细胞驻留。响应于所接收到的由中耳103发送的声音，充满液体的耳蜗104作为换能器以产生电脉冲，该电脉冲被发送到耳蜗神经113，并最终被发送到大脑。
当在沿着耳蜗104的神经基质将外部声音转换为有意义的动作电位的能力上存在问题时，损害听觉。为了改善受损的听觉，已经开发了各种类型的听觉恢复术。例如，当听觉受损与中耳103的操作相关时，可以使用传统的助听器或中耳植入(MEI)来向听觉系统提供声音机械振动。
图1也示出在典型的MEI布置中的一些部件，在该典型的MEI布置中，外部音频处理器100处理环境声音，以产生通过皮肤向植入的接收器102传送的植入通信信号。接收器102包括接收器线圈，该接收器线圈经皮地接收信号植入通信信号，该植入通信信号然后被解调为换能器刺激信号，该换能器刺激信号通过引线106被发送通过在颞骨中的手术建立的通道到达在中耳中的漂浮质量传感器(FMT)104。该换能器刺激信号使得在FMT 104内的驱动线圈产生变化的磁场，该磁场继而振动在FMT 104内悬浮的磁质量。在FMT 104内的磁体的惯性质量的振动相对于磁体建立FMT 104的外壳的振动。并且，因为FMT104连接到砧骨，所以它因此响应于由用户感知为声音的FMT 104的振动而振动。
图2示出了正常耳蜗200的功能表示。卵圆窗膜201是在到充满流体的前庭203的开口上的柔性组织。来自镫骨的底板的振动驱动卵圆窗膜203，造成前庭203的流体中压力波振动。这继而造成在基膜205的另一侧上的充满流体的鼓阶204中的交感神经压力波振动。在鼓阶204中的流体的压力波振动继而以相对于卵圆窗膜201的振动的180度的相移驱动圆窗膜202的膜。
患耳硬化症的患者具有在中耳(例如，听小骨)中的它们的振动结构的严重的骨化，并且在大多数情况下，也具有卵圆窗膜201的膜的严重的骨化。因此，这些患者具有严重的传导性听力损失。与骨化的卵圆窗膜201相关的一个问题是：镫骨底板不能以压力波的形式向耳蜗200内的流体内传送进入的原音声音。在完全骨化的卵圆窗膜201的情况下，这些患者可以完全失聪，即使在耳蜗200的神经组织作为整体是健康的。
为了克服该问题，人们可以考虑机械地或声学地刺激圆窗膜202而不是卵圆窗膜201。图3示出对于圆窗膜刺激的一种手段的示例，其中，布置了诸如漂浮质量换能器(FMT)301的机械中耳刺激器，其平坦的前侧直接与圆窗膜202的组织接触，使得在它们之间移动是不可能的。可以通过下述方式来实现这一点：将FMT 301紧压向圆窗膜202，并且使用在身体中自然产生的材料来将其固定在那里。从连接电缆302向FMT 301传递电驱动信号，FMT 301继而驱动圆窗膜202。优选的是，FMT 301被布置在圆窗膜202的中心，在此，组织具有其最大的可能延伸率。
该方法已被用于许多患者，并且是治疗缺少中耳小骨的部分的患者的听力障碍的一种有效的方法。但是，由于耳蜗流体是不可压缩的，所以圆窗膜202的移动需要卵圆窗膜201的对应的移动。但是，当卵圆窗膜201由于骨化而固定时这是不可能的。因此，不幸的是，图3中所示的布置在患耳硬化症的患者中是不适合的。在耳蜗200中的所谓的第三窗口膜也不能适当补偿骨化的圆窗膜202或椭圆形窗膜201的移动。
用于患有诸如骨化的卵圆窗膜的、中耳结构的严重骨化的患者的一种现有的治疗使用所谓的镫骨切除(stapetectomy)，其中，向镫骨底板内钻入小孔。然后将机械致动器插入该孔以直接接触耳蜗流体，以向耳蜗内传递压力波。然而，因为增大的感染风险所以在镫骨底板中打开和保持永久孔是危险的。在Lupo等人的下文中描述了其他缺点：Prospective Electrophysiologic Findings of Round Window membraneStimulation in a Model of Experimentally Induced Stapes Fixation,Otology&Neurology 2009,pp 1-10，其通过引用被并入在此。
Lupo等的该文呈现了一种用于治疗患耳硬化症患者的新颖方法。在换能器顶部上使用直径为1毫米的球型电极，其当同时固定卵圆窗膜时机械地刺激圆窗膜。作者进一步报告了关于耳蜗微音电位(CM)信号的振幅、复合动作电位(CAP)的信号和听觉脑干反应(ABR)的测量。
发明内容
本发明的实施例涉及一种中耳换能器布置，用于接合患者耳蜗的圆窗膜。向在与圆窗膜相邻的患者耳蜗的圆窗龛中的固定位置内可手术植入机械换能器。在换能器的外表面上的驱动面具有小于圆窗膜的直径的一半的直径。所述换能器的固定位置将所述驱动面相对于所述圆窗膜的侧截面接合，而不接合中心点以产生被感知为声音的原音刺激信号。
在另外的特定实施例中，所述驱动面可以是平坦或球形截面，其可以通过流体膜而接合到所述圆窗膜的所述侧截面。所述机械换能器可以是漂浮质量换能器(FMT)。所述患者耳蜗可以包括骨化的卵圆窗膜。
本发明的实施例也包括一种中耳换能器布置，用于接合患者耳蜗的圆窗膜，其中，一对相邻的机械换能器可被手术植入在与圆窗膜相邻的患者耳蜗的圆窗龛中的固定位置内，并且被布置为彼此以相反的相位操作。驱动面在每一个换能器的外表面上，具有小于圆窗膜的直径的一半的直径。所述换能器的固定位置将每一个驱动面相对于所述圆窗膜的不同侧截面接合，而不接合中心点以产生被感知为声音的原音刺激信号。
在另外的特定实施例中，所述驱动面可以是平坦表面或球形截面，其可以通过流体膜而接合到所述圆窗膜的所述侧截面。所述机械换能器可以是漂浮质量换能器(FMT)。所述患者耳蜗可以包括骨化的卵圆窗膜。
本发明的实施例也包括一种听觉植入系统，其具有根据上述部分的任何一个的中耳换能器布置。
附图说明
图1示出在中耳听觉植入系统中的人耳和各种结构的解剖。
图2示出正常的耳蜗的功能表示。
图3示出具有相对于圆窗膜接合的机械换能器的正常耳蜗的功能表示。
图4A-B示出根据本发明的一个实施例的、具有相对于圆窗膜接合的偏移机械换能器的正常耳蜗的功能表示。
图5示出根据本发明的一个实施例的、具有相对于圆窗膜接合的一对偏移机械换能器的布置的正常耳蜗的功能表示。
具体实施方式
本发明的各个实施例涉及一种中耳植入(MEI)，其向患有具有骨化的卵圆窗膜的耳硬化症的患者提供了显著的听觉改善。图4-B示出根据本发明的一个实施例的人耳蜗200的功能表示，该人耳蜗200具有骨化的卵圆窗膜401，该骨化的卵圆窗膜401具有相对于圆窗膜402接合的偏移机械换能器404。在与圆窗膜402相邻的患者耳蜗200的圆窗龛403中的固定位置以一定角度可手术植入诸如漂浮质量换能器(FMT)的机械换能器404。
在换能器404的外表面上的驱动面406具有小于圆窗膜402的直径的一半的直径。驱动面406可以例如是平坦表面或球形截面表面(例如，如在Lupo中那样的球形尖端)。换能器404的固定位置将驱动面406相对于圆窗膜402的侧截面接合，而不接合中心点以产生被感知为声音的原音刺激信号。这留下圆窗膜402的相当大的部分(超过50％)开放，而不被驱动面406接触，这可以补偿在由换能器404引起的在耳蜗200中的体积改变。即，当换能器404的驱动面406抵靠圆窗膜402推挤以产生在鼓阶204的流体中的压力波振动时，则耳蜗流体的位移的体积也向外移动圆窗膜404的开放部分，如图4A中所示。
而且，不仅通过如图4A中所示的向圆窗膜402的向内的直接压力，还通过如图4B中所示的当换能器404向外移回时在驱动面406上的圆窗膜402的返回的向外的直接收缩，耳蜗刺激出现。如果驱动面406仅柔和地接触圆窗膜402，则也在驱动面406和圆窗膜402之间有体液(主要是水)的薄膜。该膜产生吸力，该吸力当换能器在如图4B中所示的向外方向上移动时将圆窗膜402与前表面406一起向外拉回(特别是当前表面406是平坦平面形状时)。这再一次允许圆窗膜的开放部分通过向内弯曲返回而补偿在鼓阶204中的流体的体积改变，如图4B中所示。
图5示出根据本发明的另一个实施例的、具有相对于圆窗膜402接合的一对偏移机械换能器501和502的耳蜗200的功能表示。在该布置中，在与圆窗膜402相邻并且被布置为以彼此相反的相位操作的耳蜗200的圆窗龛403中的固定位置可手术植入该对相邻机械换能器501和502。驱动面503和504在每一个换能器501和502的外表面上，每个具有小于圆窗膜402的直径的一半的直径。换能器501和502的固定位置将每一个驱动面503和504相对于圆窗膜402的不同侧截面接合，而不接合中心点以产生被感知为声音的原音刺激信号。再一次，与在图4A-B中那样的操作类似，圆窗膜402的不同截面响应于驱动面503和504的180度的相对移动而弯入和弯出。
虽然已经公开了本发明的各个示例性实施例，但是对于本领域内的技术人员应当显然，在不偏离本发明的真实范围的情况下，可以进行实现本发明的一些优点的各种改变和修改。
Claims (14)
1.一种中耳换能器装置，用于接合患者耳蜗的圆窗膜，所述圆窗膜具有中心点和直径，所述中耳换能器装置包括：
机械换能器，所述机械换能器被配置为被手术植入在与所述圆窗膜相邻的所述患者耳蜗的圆窗龛中的固定位置内，所述机械换能器被配置为生成鼓阶中的流体的压力波振动并且允许耳蜗流体的位移的体积以从所述鼓阶向外移动所述圆窗膜的开放部分，并且进一步包括：
在所述换能器的外表面上的驱动面，所述驱动面具有小于所述圆窗膜的直径的一半的直径，所述驱动面被配置为在所述机械换能器被手术植入在所述圆窗龛中的固定位置内时与所述中心点偏移地相对于所述圆窗膜的侧截面接合以产生被感知为声音的原音刺激信号，并且由于偏移位移而留下所述圆窗膜的相对部分开放而不接合，用于在由于所述原音刺激信号而由所述机械换能器引起的在耳蜗中的体积改变。
2.根据权利要求1所述的中耳换能器装置，其中，所述驱动面被配置为通过流体膜而接合到所述圆窗膜的所述侧截面。
3.根据权利要求1所述的中耳换能器装置，其中，所述驱动面是平坦表面。
4.根据权利要求1所述的中耳换能器装置，其中，所述驱动面是球形截面表面。
5.根据权利要求1所述的中耳换能器装置，其中，所述机械换能器是漂浮质量换能器(FMT)。
6.根据权利要求1所述的中耳换能器装置，其中，所述患者耳蜗包括骨化的卵圆窗膜。
7.一种听觉植入系统，所述听觉植入系统具有根据权利要求1至6中的任何一项所述的中耳换能器装置。
8.一种中耳换能器装置，用于接合患者耳蜗的圆窗膜，所述圆窗膜具有中心点和直径，所述换能器装置包括：
第一机械换能器，所述第一机械换能器被配置为被手术植入在与所述圆窗膜相邻的所述患者耳蜗的圆窗龛中的第一固定位置内，并且包括在所述第一机械换能器的外表面上的第一驱动面，所述第一驱动面具有小于所述圆窗膜的直径的一半的直径；以及
第二机械换能器，所述第二机械换能器被配置为以与所述第一机械换能器相反的相位操作，并且被配置为被手术植入在与所述第一机械换能器相邻并且与所述圆窗膜相邻的所述患者耳蜗的圆窗龛中的第二固定位置内，并且包括在所述第二机械换能器的外表面上的第二驱动面，所述第二驱动面具有小于所述圆窗膜的直径的一半的直径；
其中，所述第一驱动面和所述第二驱动面中的每一个被配置为当所述第一机械换能器和所述第二机械换能器被手术植入所述圆窗龛中的固定位置时接合所述圆窗膜的不同侧截面，而不接合所述中心点以产生被感知为声音的原音刺激信号。
9.根据权利要求8所述的中耳换能器装置，其中，所述驱动面被配置为通过流体膜而接合到所述圆窗膜的所述侧截面。
10.根据权利要求8所述的中耳换能器装置，其中，所述驱动面是平坦表面。
11.根据权利要求8所述的中耳换能器装置，其中，所述驱动面是球形截面表面。
12.根据权利要求8所述的中耳换能器装置，其中，所述机械换能器是漂浮质量换能器(FMT)。
13.根据权利要求8所述的中耳换能器装置，其中，所述患者耳蜗包括骨化的卵圆窗膜。
14.一种听觉植入系统，所述听觉植入系统具有根据权利要求8至13中的任何一项所述的中耳换能器装置。
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