雖然聽力是全然的機械過程,但也是極為複雜的過程。

聽力的運作情況大致如下:耳朵的耳廓或外部收集附近的聲波,視聲音傳來的方向,大腦藉著比較兩耳收集到的資訊,解譯各種不同的位置標誌。

聽音的過程亦受大腦決定聲音先到達左耳或右耳並區分兩耳收集音量的細微差異所控制。

當聲音傳達進入耳管,會引起鼓膜(薄且呈現圓錐狀的皮片,寬度小於半英吋)的振動。耳鼓呈現剛性,並對氣壓的微小波動極為敏感,其動作與麥克風或擴音器的膜片類似。聲波及其伴隨的壓力變化使得薄膜往復運動,較高的音高(pitch)使得耳鼓快速運動,較低的音高則使得耳鼓緩慢運動,巨大聲音使耳鼓伸展的距離較安靜聲音者為長。

耳蝸(cochlea)是耳中最為複雜的結構,其接收聲波產生的物理振動,並將之轉換為大腦可以處理的電子訊息。

現在一家德國公司Laser Zentrum HannoverLZH)使用3D列印技術,再生這些使用於耳蝸修復手術中的微小且複雜的組件。具體而言,LZH是以雷射燒結法建造這些深埋於內耳中的細小骨頭。

聽力修復-1  

科學家表示約有95%高度聽力受損的人,其聽覺神經並未受損,至少功能尚足以提供部分聽力。為了將其聽力恢復至全功能,醫生會用耳蝸植入物及電子助聽器或義體,替代內耳中受損感覺細胞的工作。該植入物包含直接置於耳蝸中的電極與位於耳後的麥克風及語言處理器,其工作原理是記錄經由麥克風傳入的聲波,將該輸入轉譯成電脈衝,再傳送至位於內耳聽覺神經上的電極。

聽力修復-2   

修復受損聽力是一件具有不確定性的工作。像基膜(basilar membrane)這樣被微細、類髮狀感覺細胞所覆蓋的結構,外科醫生在動手術時,稍不留意即造成永久傷害。如果薄膜受損,剩餘的聽力可能會完全喪失。

 外科醫生必須極小心地放入耳蝸電極,以免損傷薄膜。LZH表示該公司的工序可使手術簡化並改善電極放入耳中的技術。

 該工序使用具有特殊性質的鎳-鈦形狀記憶合金(NiTi-SMA),藉由加熱或通以電脈衝,該電極基本上會記憶當初製造時所具有的形狀,而能進行特定的移動及安裝。NiTi-SMA是依據病患的身體結構以雷射燒結法製成的客製化植入物。

 傳統耳蝸植入物的結構並未施以特殊處理,LZH由自然界的母性學到生物表面(例如蓮花葉及鯊魚皮)會因應特殊功能而具有特定的結構,因此藉由雷射燒結及奈米結構化,製得在彎曲且直徑僅約300微米的表面上形成必要細節的植入物,雖然放大時,該植入物的表面顯得粗糙,但其可以降低連接組織的附著並改善與神經細胞的交互作用。

 聽力修復-3  

研究人員表示耳蝸植入物可以嘉惠全球約20萬人,並且對兒童的成功率也會改善。 

取材自www.3dprinterworld.com

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