人工内耳を利用した聴神経の時系列信号処理機構の研究

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04455001
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 伊福部 達 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (70002102)
• 研究分担者: 井野 秀一 北海道大学, 電子科学研究所, 助手 (70250511) ; 泉 隆 北海道東海大学, 講師 (80193374) ; 高橋 誠 北海道大学, 電子科学研究所, 助教授 (10154858) ; 松島 純一 北海道大学, 医学部, 講師 (60173829)
• キーワード: 人工内耳 / 聴覚情報処理 / 耳鳴

研究概要

本課題では、蝸牛の機能的電気刺激によりどの程度の時系列信号を識別できるのか、さらに電気刺激が難聴者にどのような生理的・心理的効果をもたらすのかを調べることを目的とする。その結果、蝸牛への時系列電気刺激に対する時間分解能が音刺激によるものよりも優れていることを見いだし、スペクトルを時系列信号に変換して音声情報を伝達する人工内耳の有効性が示された。また、閾値下の電気刺激を与えることによって耳鳴が抑制されたことから、耳鳴抑制に最適な時系列刺激を求めるとともに、埋込み式耳鳴抑制装置を3名の患者に適用することに成功した。以下に、本課題で得られたことを要約する。
(1)蝸牛へのダブルパルス時系列刺激の検査から時間分解能は約150μsであり、時系列刺激でも訓練なしで60%程度の母音識別ができることが分かった。
(2)300名を越える蝸牛電気刺激の治療結果から、約30%で耳鳴が消失し、63%で軽減するという結果が得られ、10kHzサイン波をキャリアとした場合、10Hz変調で最も耳鳴が改善されることが分かった。
(3)電気治療中のSQUID(脳磁気計測)、脳波および指先の血流などの測定から、閾値下の電気刺激により自律神経の副交感神経系が優位になり、脳幹網様体や大脳辺縁系の作用が活性化することが推論された。
以上、人工内耳を利用した聴神経の時系列信号処理に関する研究成果を述べたが、当初の計画では無かった耳鳴抑制の研究が後半で大きな割合を占めた。しかし、埋込み患者の長期にわたる使用結果からも聴神経の時系列信号処理機構の一端が明らかにされるであろう。また、埋込み技術が確立され、生体適合性が実証されたので、今後も本研究を続けて音声信号をどのような時系列刺激にすると識別しやすくなるかを追求していきたい。

研究成果

• [文献書誌] 松島純一,熊谷雅彦,原田千洋,高橋国弘,犬山征夫,伊福部達: "聴覚、触覚、岬角電気刺激の時間分解能に関する実験-聴覚代行としての蝸牛電気刺激の有用性-" 日本耳鼻咽喉科学会誌. 95. 1366-1371 (1992)
• [文献書誌] T.Ifukube,Y.Hirata,C.Wada,J.Matsushima: "Comparison of discrimination characteristics between vibrotactile and electrical stimulation to auditory nerves" Proc.14th Inter.Conf.ICA. 14. H3-9 (1992)
• [文献書誌] 平田恵啓,伊福部達,坂尻正次,松島純一: "蝸牛電気刺激によって生じる感覚について" Audiology Japan. 35. 659-665 (1992)
• [文献書誌] 伊福部達: "感覚障害のための機能的電気刺激" 日本ME学会誌. 6. 25-33 (1992)
• [文献書誌] 松島純一,原田千洋,伊福部達,平田恵啓,坂尻正次: "耳鳴患者への蝸牛電流刺激-その効果と安全性の検討" 医用電子と生体工学. 31. 31-36 (1993)
• [文献書誌] M.Sakajiri,T.Imamura,Y.Hirata,T.Izumi,T.Ifukube,J.Matsushima: "A method for suppressing tinnitus by elc ctrial stimulation to cochlea and remedial value." J.Acoust.Soc.Japan(E). 14. 453-455 (1993)
• [文献書誌] T.Ifukube: "Advance in speech signal processing" Marcel Dekker,Inc.,New York, 36 (1992)
• [文献書誌] 伊福部達: "新編・感覚知覚ハンドブック" 誠信書房,東京, 20 (1994)