人工電子耳科技
人工電子耳科技在過去十年內有長足的進步，植入者的語言能力也大幅提升，嘉惠不少極重度聽障者。目前全世界已有約六萬例人工電子耳植入者，國內也有近千例。本文針對人工電子耳的原理及目前套用狀況做一整理，以期增進大眾對人工電子耳之了解。
人工電子耳之工作原理
正常人的聽力有賴於健全的內耳毛細胞。內耳毛細胞的功能在將聲音的震動 (一種機械能) 轉換成電能，以便能將此訊息傳到腦中。對於先天性聽障的幼童，大多數的毛細胞均死亡或不存在。然而多數患者的螺鏇神經節細胞 (即構成聽神經之神經元) 還有不同程度的保存。人工電子耳之基本原理就是跳過內耳毛細胞，直接利用植入耳蝸的電極來給予螺鏇神經節細胞電刺激。如此也可以使聲音訊號傳至大腦皮質，讓植入者產生聽到聲音的感覺。
基本組成
人工電子耳之基本構造包括兩部份：外部系統及內部系統。外部系統包括麥克風、連線線、語音處理器及一個傳送線圈 (transmitter coil)。麥克風接受聲音後，經由連線線傳送到語音處理器。語音處理器再根據不同的語音處理策略 (後文詳)，將聲音轉變成電流訊號。此訊號將由傳送線圈傳入內部系統中。電子耳之內部系統則包括接收線圈 (receiver coil) 及電極。接受線圈將傳送線圈傳來的訊號加以解碼後傳給電極。電極部分則由外科醫生置入鼓室階 (scala tympani) 中，可直接刺激附近的螺鏇神經節細胞。內部系統和外部系統之間的訊號傳送以radio frequency的方式連線。
人工電子耳之構造簡圖1.麥克風 2.連線線 3.語音處理器
4.傳送線圈 5.接收線圈 6.電極
(本圖取自Katz (ed) Handbook of Clinical Audiology, chapter 39)
人工電子耳之語音處理策略
如何將聲音之訊號轉變成電訊號再經由適當的電極刺激耳蝸，有賴人工電子耳語音處理器中之語音處理策略。不同廠牌之電子耳採用之語音處理策略及電極數目不盡相同。一般而言，語音處理策略可分為類比式 (analog) 及脈衝式 (pulsatile) 二大類，以下僅就目前國內常用的Nucleus及clarion二種電子耳，做語音處理策略及電極數目的介紹：
Nucleus電子耳：是由澳洲的Cochlear Corporation所生產，最新的是Nucleus 24 Contour電子耳。它有24個電極，其中2個是耳蝸外電極，在耳蝸內有22個電極。它可採用的語音處理策略包括有SPEAK (Spectral Peak)，CIS (Continuous Interleaved Sampling) 及ACE (Advanced Combined Encoder)，以下簡單說明：
SPEAK：將聲音訊號先做頻譜的分析，將訊號分成20個頻帶，選擇訊號最強的6個頻帶 (可選1-10個)，將其電流量刺激於相對應的耳內電極。因此這種刺激方式，必須仰賴數量眾多的刺激部位 (電極)，而刺激的速率固定，為250pps。因此SPEAK是以聲音之頻率組成為基礎的處理策略。
CIS：是一種連續式、插入式及脈衝式的刺激方式。電極的數目較少 (一般是8個)，但刺激速率甚快。聲音訊號首先被分成數個頻帶，之後每個電極由內耳低圈至頂圈順序刺激。由於刺激速率相當快，可以忠實顯示出原語音中的時間變化，即保留了原刺激之包絡 (envelop)，這點與刺激特定電極的SPEAK方法不同。
ACE：是Nucleus 24最新的語音處理策略，它事實上號稱是具有SPEAK和CIS共同的好處。它的基礎是SPEAK，但是刺激速率並不固定在250pps，而可以由250pps到2400pps自由調整。
Clarion電子耳：是由美國的Advanced bionics Corporation所生產，目前最新的產品是Clarion Hi Focus。它有8對的電極，使用的語音處理策略可包括CIS、MPS (Multiple Pulsatile sampler) 及SAS (Simultaneous Analog Stimulation)，其中CIS已介紹過。以下介紹最新的SAS：
SAS是唯一以類比方式的訊號處理策略，它能夠將訊號以連續類比的波形刺激於相對的電極。應是目前最理想最忠實的訊號處理策略。
至於哪一種語音處理策略最好，目前並無定論，但Nucleus目前最新的是ACE，而Clarion則是SAS。而以現今科技發展之速度，可能隨時會有更新、更好的語音處理策略出現。另外，為了使電極能夠更貼近耳蝸軸心，以便能夠更有效地刺激螺鏇神經節細胞，Nucleus及Clarion都有新的方法。Nucleus是Contour電極，其中有一導針，置入耳蝸後將此針抽回，則電極會自行向內捲曲。Clarion則用一矽質的電極定位器 (positioner)，由外將電極向內側壓迫。此二種新電極已被證明較傳統電極為佳，但Clarion的positioner則因被懷疑與腦膜炎有關 (下詳)，目前已經停用。
適合接受人工電子耳的條件
並不是每個聽障者都適合接受並使用人工電子耳。必須符合一些條件，才能讓人工電子耳對患者有最大的助益。這些條件隨著科技及開刀技巧的進步而一直在改變。一般而言，目前幼兒要接受人工電子耳，必須符合以下條件：
兩側極重度感音性聽障，1000Hz以上的閾值超過90分貝。
年齡超過12到18個月。
助聽器的幫助有限。在此必須強調助聽器的選配必須是適當的，同時最少有3~6個月的適應期。
無全身性的重大疾病不適合手術者。
患者之耳蝸高解析斷層圖上，並無開刀之禁忌症 (如耳蝸完全未發育等)。
術後必須能將患者安置於適當的特殊教育環境中，做語言訓練者。
家屬之動機強，配合度高。
有關人工電子耳之手術步驟，在此不詳細描述。家長及患者所需要知道的是：手術時間大約是三小時上下，采全身麻醉。術後住院約五天。約四周后可以開機，做調頻（Mapping）的動作。大約的花費在新台幣60萬元上下。當然以上詳細的數字可能不同的醫院、醫生、廠牌，會有些許的差距。術後可能的併發症包括：暫時性的顏面神經麻痹、眩暈、發燒、傷口感染、植入物排出等等，但發生的機率都很低。
人工電子耳之結果人工電子耳術後之語音辨識能力在近年來有長足的進步，但是個桉之間的歧異仍大。有的患者植入後可以毫無障礙地打電話，有的卻似乎毫無幫助。造成此歧異的原因並不完全清楚，也就是術前之評估無法準確地預測個桉術後之表現。目前知道對術後結果可能有影響之因素有：
1. 聽障發生的時間：通常後天失聰(postlingual)聽障者效果較先天失聰(prelingual)者為佳。
2. 電子耳植入之年齡：目前認為，可能的話愈早愈好。
3. 聽障時間的長短：聽障持續的時間愈長愈不利。
其他較有可能結果不理想的情形，包括：先天性內耳發育不良或伴有視障、智障等其他多重障礙等。
平均而言，目前不論是Nucleus或Clarion的人工電子耳術後之開放性句型測驗結果約有70~80%正確，而開放性字彙測驗之正確率約為40%，Dr. Boothyrcid認為人工電子耳植入者，在術前為極重度聽障 (閾值超過95dB)，術後平均語音能力的表現約相當於一個中度至重度 (閾值約70dB) 聽障兒。這已經是很大的成就。
人工電子耳術後之聽能復健
極重度聽障患者並不是接受電子耳手術之後就結束了，還要經過長期的聽能復健，才能達到聽能之最大效益。手術後只是開始復健的起點。所以之前提到人工電子耳的條件時，特彆強調術後復健配合度的重要性。目前國內有許多公私立的機構 (如啟聰學校幼稚部及雅文、婦聯等聽障文教基金會) 能從事人工電子耳術後之語音復健工作，再配合手術醫院聽力師的定期追蹤，人工電子耳植入者應可接受到完整而妥善之術後復健。
最近在媒體上曾大幅報告，也引起家長們討論的是人工電子耳與腦膜炎的關係。美國的食品藥物管理局七月開始注意到人工電子耳植入者得到腦膜炎的機會似乎較高。目前已有至少25例兒童或成人植入者得腦膜炎的病例被報告。發生的時間在植入後不到24小時到5年之間。
至於為何人工電子耳之患者易罹患腦膜炎？其中原因可能是少部份患者有先天性內耳異常，使他們在植入人工電子耳之前，就比一般人容易患腦膜炎，其他的可能因子還包括中耳炎、免疫缺陷、之前的腦膜炎病史等。另外人工電子耳畢竟是一個植入物，也有可能易成為感染的病灶。至於如何降低發生腦膜炎的機會？首先醫生必須在術前術後迅速診\斷及治療中耳炎，並最好使用術前及術後的預防性抗生素治療，這一點在台灣做得相當完全。
其次即是即將植入人工電子耳的患者，可以接受疫苗注射來對抗腦膜炎之致病菌，最常見的是鏈球屬的肺炎雙球菌及流行感冒嗜血桿菌。相信如果此二點能做到，腦膜炎發生的機率應會大大降低。
結論
人工電子耳為極重度聽障患者帶來了極大的希望，這也是近十年來聽語界、耳鼻喉科界革命性的進步，並且人工電子耳之科技仍在進步中。對於聽障兒的家長替孩子決定是否要接受電子耳，以及要接受那種電子耳時，筆者有如下之建議：
廣泛地收集資料及訊息。有關人工電子耳之訊息可來自您的醫師、聽力師、特教老師、病友會之家長、網路…等，多多問不同的意見以做比較。另外，因為此手術費用昂貴，故所有可能爭取到的資源都要爭取。
慎選醫院及然適用人工電子耳的條件已在前文提及，但那是一般性的。至於每個個桉適不適合，還需個別詳細的評估，這時選擇有經驗的醫師與團隊就十分重要。
全力配合術後聽能復健，人工電子耳是否能讓幼兒完全發揮潛力，復健是極重要的一環，家長在此也扮演重要的角色。
