[發明專利]通道自適應動態峰值人工耳蝸信號處理方法和系統

有效

• 申請號: 201310244426.7
• 申請日: 2013-06-18
• 公開（公告）號: CN103340718A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 平利川;傅前杰;陳洪斌;王松;李曉波
• 申請（專利權）人: 杭州諾爾康神經電子科技有限公司
• 主分類號: A61F11/04
• 分類號: A61F11/04;A61F2/18
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 李弘;李翔

技術領域

本發明涉及神經刺激領域，特別是指一種通道自適應動態峰值人工耳蝸信號處理方法和系統。

背景技術

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，就會出現嚴重的聽力損傷。人工耳蝸就是替代已損傷毛細胞，通過電刺激聽覺神經重新獲得聲音信號的一種電子裝置。它通常由一個體外裝置和一個可植入的體內裝置組成。體外裝置稱為言語處理器，體內裝置稱為植入體。人工耳蝸植入體通過手術埋在病人的耳后皮下部位，植入體中的電極陣列在手術中被插入到病人耳蝸的鼓階內，與病人的聽神經相作用。圖1給出典型的現代人工耳蝸結構示意圖。

言語處理器主要功能是通過麥克風拾取聲信號，經信號處理單元器對聲信號進行處理和編碼后，由傳輸線圈以無線的方式將刺激所需的信號發射到體內植入裝置。植入體由接收線圈、刺激器和電極陣列組成。植入體接收來自言語處理器的刺激編碼信號和各種控制信號，同時產生電源供刺激器的電路工作。在信號解碼的過程中，植入體芯片的數字邏輯部分對解碼的數據進行檢查和確認，保證各項刺激參數都在正常和安全的范圍之內。解碼成功后，植入體內的刺激生成電路根據指定的幅度、脈沖寬度和刺激率生成雙向的電刺激脈沖，并發送到指定的電極通道上。除了前向的刺激之外，植入體將芯片的各種狀態信息和電極采集的生理信號通過傳輸線圈回傳給體外的言語處理器供系統分析和處理。

對于正常聽力者而言，聲音的響度承受范圍是120dB，而對于人工耳蝸植入者，電刺激的動態范圍僅有10-20dB左右，取決于使用者電刺激閾值（T值）和舒適閾值（C值）。設計人工耳蝸言語處理器的一個重要指標是聲信號的輸入動態范圍，這決定了將多少動態范圍的聲信號壓縮映射至使用者的T值和C值之間?，F代人工耳蝸一般將輸入動態范圍限定在40-70dB，可以根據植入者的個人情況或信號處理策略的不同而調整。

通常情況下，針對每一幀信號（4ms），人工耳蝸的體外部分需要向植入體發送相應的刺激信息，包括刺激幅度，脈沖寬度，刺激速率等；另外，鑒于植入體本身并沒有電源，為了維持體內部分的正常工作，還需要向體內傳送一定的能量，假設每一幀聲音有M個電極產生刺激，體外向體內發送的信息與能量如圖2所示，人工耳蝸的功耗主要來源于此。

在安靜的環境下，言語處理器一般給出一個比較小的刺激（通常不超過T值），僅為了維持體內外的連接。此時雖然植入者并無聲音的感知，但能量損耗依然與正常聽音情況差別不大。而在有一定背景噪聲的環境時，尤其是固定背景噪聲下，植入者雖然有聲音感知，但外界的噪聲會帶來令人不悅的感受。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提出一種通道自適應動態峰值人工耳蝸信號處理方法和系統，能夠提高人工耳蝸的利用率。

基于上述目的本發明提供的通道自適應動態峰值人工耳蝸信號處理方法，包括以下步驟：

對傳送的聲信號進行分頻處理，把信號分解為A個頻段；

根據可用電極的數目N，將A個頻段合并為N個通道，同時保存每個通道的包絡能量；

計算每個通道的目標動態范圍，并且將每個通道的包絡能量調整至目標動態范圍內；

根據調整后的每個通道的包絡能量的大小，對N個通道進行排序，選擇能量最大的M個通道；

對M個通道的每個通道的包絡能量進行聲-電刺激壓縮，確定M個通道中需要刺激的通道并傳送該刺激通道的刺激信息和能量。

可選地，在進行聲信號的分頻處理之前，先通過自動增益控制的采樣模塊，準確無失真采集30-100dB動態范圍的聲信號。

可選地，計算每個通道的目標動態范圍，并且將每個通道的包絡能量調整至目標動態范圍內，是通過累加并存儲第一個L幀包絡能量值，作為第一個時間段的通道平均能量；之后累加第幀到第幀包絡能量值，作為第二個時間段的通道平均能量；比較兩個能量值，保存較小的能量值；以此類推，最終保存了一段時間內通道內平均能量的最小值；

若通道的聲信號輸入的動態范圍為[Amin,Amax]，按通道平均能量最小值，分為下述4種情況調整通道動態范圍至目標動態范圍[A'min,A'max]內：

若NL<Dmin，輸入動態范圍調整為[Amin-X,Amax]，即目標動態范圍[A'min,A'max]為[Amin-X,Amax]；此時背景噪聲小，處于安靜情況，把動態范圍的下限降低XdB；

若Dmin<NL<Dmid，輸入動態范圍為[Amin,Amax]，即目標動態范圍[A'min,A'max]為[Amin,Amax]，不調整輸入動態范圍；