[發明專利]一種激光誘發聽覺神經的光譜分析方法

有效

• 申請號: 201310020423.5
• 申請日: 2013-01-18
• 公開（公告）號: CN103115880A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 張颯颯;蔣碩;劉楊;田嵐;安守磊
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 許德山

技術領域

本發明涉及一種激光誘發聽覺神經的光譜分析方法，具體講的是一種利用顯微光纖光譜儀對耳蝸中不同組織的吸收光譜特性進行分析的方法。屬于人造光學耳蝸技術領域。

背景技術

聽覺是人類賴以生存最基本的感知能力之一。但是由于種種原因，有些人失去了聽覺感知，繼而導致言語交流障礙。目前應用的電子耳蝸，仍存在若干不盡人意的地方有待提高，其電極產生的激勵電流具有擴散效應，易造成電極間電場干擾，引起信號失真，從而降低了刺激點的頻率選擇性，總電極數不易再提高。與電子耳蝸中利用電流觸發聽覺不同，在耳蝸內用光纖取代電極導入激光，與電極相比光纖更易組成密集陣列，具備更好傳導聲譜信息的潛質，這種利用激光觸發聽覺的人工耳蝸是一個全新的嘗試，我們稱之為光學耳蝸。激光具有良好的方向性，在耳蝸內激光不會像電流那樣往周圍擴散，可以精確地觸發光纖輸出面所對的聽覺神經，且兩個相鄰光纖之間不會發生相互干擾，可以在耳蝸內植入比較多的光纖，激光觸發聽覺的光學耳蝸有望使頻率分辨得到顯著提高。對于生物體，當高能量密度的脈沖激光被導入耳蝸內直接照射螺旋神經節組織時，螺旋神經節因為吸收了激光能量，溫度升高，觸發了聽覺神經。美國西北大學Richter教授的科研小組率先在豚鼠上嘗試了激光觸發聽覺的可行性研究，Izzo等人在具有正常聽覺的豚鼠上進行了音頻聲波和激光觸發CAP（compound?action?potential，復合動作電位）的對比實驗。后來德國漢諾威醫學院的Lenarz教授領導的科研小組利用納秒脈沖激光在耳蝸內成功觸發了聽覺。

公開號為WO?2005/089497?A2的國際專利“Method?and?Application?for?Tuning?of?the?Cochlea”,作者為Lenarz小組的Wenzel，提出了激光刺激聽覺神經的概念，并證明了用694nm的激光輻照動物的基底膜會引起其內的膠原質發生改變。

<IEEE?Trans?Biomed?Eng>2007,54:1108-1114，作者為Richter小組的Izzo?AD，名稱為“Optical?parameter?variability?in?laser?nerve?stimulation:a?study?of?pulse?duration,repetition?rate,and?wavelength”的文章中，使用音頻聲波觸發豚鼠的鼓膜的振動，鼓膜振動通過中耳的三塊聽小骨被傳遞到內耳并引起淋巴液的運動，使基底膜發生振動并誘發基底膜上毛細胞（Hair?cell）產生聽覺神經沖動，然后他們使用光纖把1870nm近紅外微秒脈沖激光導入耳蝸內，通過照射螺旋神經節組織也觀測到了CAP，驗證了激光觸發與聲波觸發的CAP波形是非常相似的。

<Journal?of?Biomedical?Optics>,2009,14(4):044007，作者為Wenzel?GI,Baster?S,Zhang?KY,Lim?HH,Lubatschowski?H,Lenarz?T,Ertmer?W?and?Reuter?G，題目為“Green?laser?light?activates?the?inner?ear”的文章中，利用532nm的激光脈沖在耳蝸內也成功觸發了聽覺神經沖動。與Richter等人的光熱觸發方案不同，他們利用脈沖激光在連接基底膜的骨螺旋板內產生脈沖聲波。

雖然文獻報道了利用激光在耳蝸內成功觸發了聽覺反應，但是由于對耳蝸內生物組織的光學性質缺乏了解，都沒有明確說明波長如何選取，耳蝸組織對此種波長光的吸收如何。

發明內容

為了探究耳蝸內生物組織的光學特性，分析耳蝸內生物組織對于不同波長的光的吸收情況，以確定適合人工光學耳蝸的光致聲波源，本發明提出了通過對耳蝸中不同組織測量光譜吸收特性，探討激光參數的變化對觸發聽覺神經組織的影響，揭示激光直接觸發聽覺神經的機制，進而明確光譜最佳吸收波長。本發明旨在提供一種激光誘發聽覺神經的光譜分析方法。

本發明的技術方案如下：

一種激光誘發聽覺神經的光譜分析方法，由下述裝置來實現，該裝置包括寬譜光源，顯微鏡，光纖適配器，光纖，光譜儀和計算機，耳蝸組織樣品玻片和參考玻片作為觀察對象放置在顯微鏡的載物臺上，寬譜光源從載物臺下方照射玻片，寬譜光經過玻片吸收后從玻片上方透射出來，再進入載物臺上方的物鏡，然后通過光纖適配器將此透射光耦合到光纖，經光纖傳輸后透射光輸入光譜儀，光譜儀通過數據線連接到計算機，通過軟件在計算機顯示屏上顯示透射光的光譜，該方法步驟如下：