[發(fā)明專利]基于峰值選取的電子耳蝸虛擬通道信號處理系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210042604.3
• 申請日: 2012-02-23
• 公開（公告）號: CN102525734A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳洪斌;平利川
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州諾爾康神經(jīng)電子科技有限公司
• 主分類號: A61F11/04
• 分類號: A61F11/04
• 代理公司: 北京風(fēng)雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 李弘;楊紅梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子耳蝸領(lǐng)域，特別是指一種基于峰值選取的電子耳蝸虛擬通道信號處理系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

人的耳蝸毛細胞是接收聲音的感覺細胞。當耳蝸毛細胞損傷嚴重時，就會出現(xiàn)嚴重的聽力損傷。電子耳蝸就是替代已損傷毛細胞，通過電刺激聽覺神經(jīng)重新獲得聲音信號的一種電子裝置。圖1顯示的是電子耳蝸的結(jié)構(gòu)示意圖。電子耳蝸由體外機部件和植入體部件兩部分組成，體外機部件主要包括傳聲器(如麥克風(fēng)等)、言語處理器和發(fā)射線圈，植入體部件主要包括接收線圈、刺激器及多通道電極陣列組成。

在系統(tǒng)連接正常的情況下，麥克風(fēng)接收聲信號，通過言語處理器，將聲信號進行分析處理并編碼，通過頭件(發(fā)射線圈)透過皮膚傳送到植入體部件的接收線圈，經(jīng)過刺激器的解碼處理后，產(chǎn)生相應(yīng)頻率及電流強度的脈沖信號并傳送到各個刺激電極。通過電極刺激聽神經(jīng)，將脈沖信號傳到聽覺中樞從而為使用者產(chǎn)生聽覺。

耳蝸位于骨前庭的前內(nèi)側(cè)，形似蝸牛殼，其尖朝向前外側(cè)，稱蝸頂。底朝向后內(nèi)側(cè)稱蝸底。基底膜是一個貫穿耳蝸底部自頂部的膜狀結(jié)構(gòu)。外淋巴的機械振動，在基底膜形成一個行波，行波在基底膜的不同部位形成不同的共振幅度。基底膜的機械特性決定了不同頻率聲音在基底膜相應(yīng)位置產(chǎn)生最大位移，從而導(dǎo)致支配該部位的聽神經(jīng)纖維所受的刺激最大。高頻聲引起耳蝸底回的聽神經(jīng)興奮最強，頂回的神經(jīng)興奮則由低頻聲引起。聽覺信息編碼的部位編碼理論認為：聲音的頻率信息是通過基底膜不同部位神經(jīng)纖維發(fā)放沖動來傳遞的。即，聲音不同頻率的信息由不同的聽覺通道傳輸。部位編碼反映了耳蝸將原聲刺激分解成獨立的子帶信號的濾波能力。這些不同子帶信號的中心頻率與耳蝸上的不同位置相對應(yīng)。

電子耳蝸通過植入電極的位置來模擬正常耳蝸的部位編碼：植入的電極在鼓階由蝸底向蝸尖依次排列，刺激由高到低不同頻率敏感的聽神經(jīng)。植入電極的不同位置，對應(yīng)于信號處理策略中劃分的不同的頻段。“電極-頻率”對應(yīng)關(guān)系受到電極插入深度，扭結(jié)程度和神經(jīng)元存活情況等因素影響。正常人的耳蝸中有大約3000個左右的纖毛細胞，分別被調(diào)諧在從20到20,000Hz之間的不同頻率上，同時，每一個纖毛細胞中有10到20個刺激聽覺的神經(jīng)纖維，它們將信息傳向中樞神經(jīng)系統(tǒng)。根據(jù)部位編碼，聲音的不同頻率信息由不同的聽覺通道傳輸。假設(shè)每個神經(jīng)纖維為一條頻率傳輸通道，較之現(xiàn)在電子耳蝸有限數(shù)目的電極所能提供的頻率傳輸通路，正常人耳能提供頻率分辨力比電子耳蝸要高出幾個數(shù)量級。

由于目前電極制造技術(shù)及如何在耳蝸中放置電極技術(shù)的限制，很難再增加植入電極的數(shù)量。在此背景下，美國Advanced?Bionics公司率先實現(xiàn)了“虛擬通道”這項創(chuàng)新的處理方案。“虛擬通道”利用相鄰電極間產(chǎn)生同時電流“虛擬”出一個新的刺激點，在不增加電極數(shù)的前提下，增加實際刺激的通道數(shù)。隨后，奧地利的MED-EL公司也在其新一代產(chǎn)品中實現(xiàn)了“虛擬通道”技術(shù)。Advanced?Bionics和MED-EL公司的刺激器電流源數(shù)目和電極數(shù)一致。從當前的研究結(jié)果來看，兩家公司的“虛擬通道”技術(shù)并未在統(tǒng)計上被證明大幅提高植入者的聽音能力和效果。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種基于峰值選取的電子耳蝸虛擬通道信號處理系統(tǒng)和方法，提升電子耳蝸使用者的聽音能力，改善在噪聲背景下的言語識別效果。

基于上述目的本發(fā)明提供的一種基于峰值選取的電子耳蝸虛擬通道信號處理系統(tǒng)，包括分析單元、選取單元和處理單元，其中：

所述的分析單元，用于對傳輸?shù)穆曅盘柾ㄟ^分解模塊進行預(yù)處理，把信號分解為A個頻段，并根據(jù)可用電極的數(shù)目，將A個頻段合并為M個通道，同時保存A個頻段的能量；

所述的選取單元，用于分別計算該M個通道的能量，選擇能量最大的N個通道且N小于M，峰值選取模塊根據(jù)每個通道所含頻段能量的不同，在每個所選通道內(nèi)再進行峰值選取，然后映射電流刺激參數(shù)；

所述的處理單元，用于根據(jù)電子耳蝸使用者對每個電極電刺激舒適閾值和感知閾值調(diào)整電流刺激參數(shù)，并根據(jù)此參數(shù)控制兩個相鄰電極產(chǎn)生同時刺激，依次在該N個通道上實現(xiàn)虛擬通道。

可選的，所述的電子耳蝸能夠提供至少2組獨立電流源。

可選的，所述的分解模塊對聲信號進行預(yù)處理，是對輸入的信號通過高通濾波，對低于12kHZ的信號做每十倍頻程有6dB衰減的預(yù)加重處理。

可選的，所述的分解模塊采用快速傅里葉變換(FFT)方法，把信號分解為A個頻段。

可選的，所述的分解模塊利用Greenwood公式將A個頻段合并為M個通道。