第二节 电极阻抗

阻抗（impedance）是指传输介质对通过其的能量流的阻力。电极阻抗（electrode impedance）是测量电流流过刺激电极到回路电极（return electrode）（也称为接地电极或参考电极）之间的阻力。需要注意的是，电极阻抗不仅受电极导线和触点（contact）的物理性质影响，还受到电极导线和触点周围介质的影响。电极触点周围的介质包括耳蜗淋巴、耳蜗组织（纤维组织、骨组织等）、电解质、巨噬细胞、蛋白质等。听力师应在每次调试开始时进行电极阻抗测量。进行阻抗测量时，系统顺序发送相对较小的电流到每个蜗内刺激电极，由于刺激电流量小，植入者通常察觉不到（有时也可以察觉到）。通过欧姆定律确定每个电极触点处测量的电阻值。计算公式如下：

由于用于阻抗测量的电流是植入体芯片内恒流源的设定值，电流通过电极触点和回路电极所产生的电压在植入体芯片中也可以测得，因此，欧姆定律公式中的两个变量是已知的（即，电流设定值和电压测量值），故可以用欧姆定律来计算电极阻抗。实际阻抗测量结果由返回回路电极的电流和相对于参考电极的刺激电极触点（在某些情况下，其余蜗内电极触点）的电压分布情况来表示。

电极阻抗值通常应介于各企业给出的相应型号植入体电极阻抗的正常值范围内（表2-2-1）。阻抗低于系统给出的电极阻抗最小值时，提示电极发生了短路（short circuit，SC）。短路是指电路中两个点之间构成了相对较低的电阻值，理想情况下这两个点应该被较高的电阻隔开。本质上，术语“短路”是指两个电极导线/触点以任意方式或通过非预期路径发生相互较强电耦合。发生短路后，当只有一个电极受到刺激时，该电极上的电流也会分流到短路的电极上。短路可能是由于电极导线/触点发生内部电器故障，两个电极触点或两条电极导线之间绝缘层损坏而发生了物理接触，这一般是由人工耳蜗刺激器电路中的电气故障或电极束的严重变形或张力导致。此外，当液体进入电极导线或植入体，并作为导体使电流在任意路径上传播时，可能会发生局部短路。当覆盖在电极导线和/或植入体上的硅胶绝缘层被撕裂时，可能会发生液体渗入植入体。如果植入体外壳或馈通（feed-through）（电极导线离开植入体并朝电极触点穿行通过的端口）通道的密封（气密）性受损，也可能发生液体渗入。

电极阻抗超过系统设定的阻抗最大值时称为断路（open circuit，OC）。发生断路时两个电极之间电耦合较弱。断路可能由异常情况（如，耳蜗骨化）或电极与组织界面上的气泡或蛋白质堆积导致。当电极触点在相当长一段时间内没有受到刺激时（即，在植入体发出初始刺激时或在植入者长时间不使用设备或将弃用的电极再启用时），电极阻抗值通常相对较高。这很可能是由于存在蛋白质/巨噬细胞在电极触点上的聚集和/或由电极触点周围纤维组织形成导致。大多数情况下，在电刺激传递到电极触点后电极阻抗会显著降低。因此，听力师不应弃用那些达到较高电极阻抗值的电极触点，有时甚至只要电极触点阻抗值未达到无穷大时，就不要轻易弃用，仍应动态观察其阻抗值变化，因为这样的阻抗值可能会随着植入体电极的使用而降低。

此外，电极断路也可能是由于电极导线断裂或电极触点故障造成。在这种情况下，电极阻抗很可能是一个无穷大的值，目前人工耳蜗企业的软件最新版本会识别出异常电极的存在，并将其标记（flags）以方便听力师进行处理，应弃用被标记为断路的电极，但在使用植入体一段时间后要重新测量评估这些电极的阻抗值。

除了观察每个电极的绝对阻抗值外，听力师还可以观察电极阻抗随电极变化的趋势以及阻抗随时间的变化趋势。理想情况下，电极阻抗值应在整个电极束中相对相似或呈逐渐变化形态。听力师应该更仔细地评估不稳定的电极阻抗图，必要时安排行植入体整合测试检查（详见第五章第四节）。

值得注意的是，耳蜗结构正常且手术过程顺利的人工耳蜗植入手术，手术时电极阻抗值通常很低，这是因为电极触点被外淋巴所环绕，且耳蜗内尚未形成纤维组织或骨组织的缘故。电极阻抗通常在手术后的前几周增加，这主要是由于电极触点上的蛋白质和巨噬细胞的积聚，以及术后耳蜗纤维组织的生长（Hughes et al，2001；Newbold et al，2004）。如前所述，在不使用设备一段时间后，电极阻抗值相对较高（一般为稍高于系统设定的阻抗最大值），发生这种情况时，在恢复使用植入体的最初几天甚至几分钟内，电极阻抗值变化应为显著降低。电极阻抗值最终将在电刺激的最初几周内稳定下来（Hughes et al，2001；Newbold et al，2004）。如果电极阻抗值在使用数月后仍继续波动，听力师应密切监测植入者的表现，并考虑转诊耳科医师进行医学评估，还应通知人工耳蜗厂家的技术支持人员参与处理。持续波动的电极阻抗可能是由于植入者耳蜗内发生改变（如纤维或骨组织生长），植入者耳蜗液和组织的完整性和/或电化学特性的变化（即炎症、激素变化、自身免疫反应等）（Wolfe et al，2013），或是人工耳蜗设备发生了故障。

一些人工耳蜗植入系统具有电极预刺激（electrode conditioning）的功能，通过预刺激可以向每个电极触点发送低电量电流，以消除围绕在触点的气泡、蛋白质积聚等。电极预刺激通常只需要在以下情形下采用，包括手术室里进行植入体阻抗测试前、开机时和长时间不使用设备后进行调试前，或者在激活/刺激之前弃用的电极时。

异常的电极阻抗值可能会造成植入者听声音质下降或产生非听性感觉（non-auditory sensation）［如面神经刺激（facial nerve stimulation）］和与使用异常电极相关的其他有害影响，包括言语识别率差、响度增长不足、响度突然变化和潜在的不适等。值得注意的是，具有较高电极阻抗值的电极触点通常具有相对较低的容顺电压值（详见第二章第三节）和较高的刺激电流值（如欧姆定律所预测的），换言之，具有较高阻抗值的电极触点需要更高的电流值才能达到满意的响度感知。

造成阻抗变化或波动的原因很多。例如，蜗内电极束可能会随着时间推移而移位或移动。如果电极束回缩并部分进入中耳腔，则移动到耳蜗外部的电极触点因为被空气而非耳蜗液体包围，从而可能具有更高的电极阻抗值。此外，植入电极后耳蜗可能出现骨化或纤维化，从而改变电极-神经组织界面，导致电极阻抗改变。Stenver位X线片（后前斜位线片）或计算机断层扫描（常规或理想的64层三维图像）可用于评估电极位置或耳蜗解剖结构的变化，如果存在无法解释的异常电极电阻结果，或阻抗突然发生无法解释的变化时，则应考虑通过成像来评估电极束的位置。另外，在青少年、妊娠期、更年期或激素治疗（如睾酮治疗）时期，激素水平可能会发生变化并可能导致电极阻抗的改变（Wolfe et al，2013）。有报道发现因感染新冠病毒（COVID-19）导致植入体大量电极阻抗值变化影响听声效果（Nader，2021）。听力师应根据电极阻抗的波动或变化来考虑是否存在上述这些情况。

此外，应注意的是，在正常范围内的电极阻抗值不一定表示电极触点在耳蜗内。当发现植入者的蜗底电极与周边电极相比刺激电流值明显升高时（即蜗底电极的阈值和上限值呈现“翘尾巴”），要考虑这些电极可能位于蜗外。听力师应该记住，电极阻抗是表明电流是如何通过电极触点流到周围组织或液体的。当电极与远离耳蜗的中耳组织或液体或机体组织接触时，也有可能获得“正常”的电极阻抗值。所以听力师在调试时，要查看人工耳蜗植入医师术后报告和/或术后能反映电极位置的X线片，以确定是否所有的刺激电极触点都确实插入了耳蜗。有的植入者的电极束电极阻抗值均显示正常，但电极触点却位于中耳腔，甚至有电极位于小脑脑桥角的案例。图2-2-1中X线片显示医师在术中将人工耳蜗电极错误植入到蜗外。图2-2-2显示虽然电极位于蜗外，但其各电极阻抗值在正常范围内。如果植入者报告有与某些电极刺激有关的异常或不良反应（如无听觉、面神经受刺激迹象、震触感）时，听力师应建议植入者进行影像学检查，以评估电极束的放置情况。