论文摘要
目的：本研究以三维重建模型辅助,通过压电传感器与新鲜颞骨标本的听骨链不同位置耦合,提取听骨链振动声学信号,并将声学信号转化为电信号,从而分析听骨链不同位置振动声学信号的频响特性,验证听骨链振动提取的可行性,研究压电传感器最佳耦合位置,同时研究全植入人工耳蜗后期信号处理,为全植入人工耳蜗体内拾音提供解决方案。并根据此研究结果,进一步改进压电传感器性能,研制新型压电传感器。方法：（1）体外实验：在原有实验室研究的基础上,本研究用点焊机焊接,制造5.0mm x1.5mm x1.2mm压电传感器,压电传感器粘接于扬声器防风罩。采用Cooledit软件及NI软件、NI DAQ采集卡,记录进行压电传感器体外模拟实验。（2）三维重建模型及有限元分析：三维重建中耳结构及压电传感器,利用有限元分析,模拟压电传感器附着于听骨时的频响特性,为压电传感器体内植入的研究提够参考。（3）压电传感器提取振动声学信号的体内植入实验：将压电传感器植入新鲜颞骨标本,共3个位置,分别胶粘于锤骨、砧骨长突,悬空于鼓室腔,共实验5耳（3副颞骨）,分别记录不同频率下的频响反应。（4）压电传感器延迟时间的研究：压电传感器植入新鲜颞骨,测试系统给与Burst信号,NI仪器同步记录压电传感器的输入信号及输出信号,从而分析传感器系统的相对延迟时间。（5）研制全植入人工耳蜗样机硬件平台信号处理机采集语音信号,对压电传感器的信号进行滤波、压缩等后期处理,为全植入人工耳蜗提供信号处理方案。（6）在体内植入实验的研究基础上,通过增加声桥夹、引线管绝缘子及激光封装,改进并制作出新型压电传感器,改进压电传感器的固定方式及生物相容性。结果：（1）体外模拟实验发现,与Cool edit软件相比,采用NI软件及NI DAQ采集卡能更好地记录压电传感器提取到的250Hz-8000Hz信号。（2）三维重建模型模拟传感器耦合,证明理论上压电传感器能植入听骨链不同位置,且有较好的频谱响应。（3）新鲜颞骨标本植入实验发现,与悬空于鼓室腔对照（-108.59dB rms ref1V at1000Hz）,压电传感器与听骨耦合后有较好的频谱响应（砧骨长突为-44.22dB rms ref1V at1000Hz,锤骨为-53.33dB rms ref1V at1000Hz）,其中100Hz-6000Hz频响反应良好,且平坦,但8000Hz频响较弱。（4）对压电传感器在不同位置的提取信号分析发现,压电传感器在砧骨长突、锤骨两个位置的频响趋势相似,尤其在500Hz和3000kHz,差异无统计学意义。（5）比较输入与输出信号通道的相位差,发现,压电传感器的相对延迟时间为14.85ms。（6）全植入人工耳蜗样机硬件平台,具有两种编码策略,即高频补偿的双频能量增强编码策略及虚拟通道编码策略。（7）传感器改进。在增加钛夹和运用激光封装传感器后,传感器能较好地耦合在砧骨长脚,低频干扰小,共振现象弱,未出现电流短路等现象。结论：（1）本实验详细研究了压电传感器提取听骨链振动的振动声学信号,验证了传感器提取人颞骨振动声学信号的可行性。（2）同时,从三维重建及体内颞骨植入研究,本实验比较了听骨链不同位置的提取信号,从而为传感器植入位置的选择提够了依据。（3）随着封装及焊接技术的提高,为研究传感器的长期植入效果提够了支持,激光封装的传感器采用新型导线焊接技术,不仅密封性好,低频干扰小,同时避免了手工焊接导线引起的误差。（4）压电传感器提取听骨链振动声学信号的研究,同时研制具有高频补偿和虚拟通道的全植入人工耳蜗样机,为全植入人工耳蜗体内拾音策略提供良好解决方案,但后期的信号处理及补偿、长期植入后的信号变化等仍需进一步的结合和研究,从而进一步实现全植入人工耳蜗。