[發(fā)明專利]聽力植入物中的瞬變聲音的減小

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380044974.3
• 申請(qǐng)日: 2013-08-26
• 公開（公告）號(hào): CN104661700A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 弗洛里安·弗呂奧夫;恩斯特·埃施巴赫爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: MED-EL電氣醫(yī)療器械有限公司
• 主分類號(hào): A61N1/04
• 分類號(hào): A61N1/04
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 關(guān)兆輝;謝麗娜

本申請(qǐng)要求于2012年8月27日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)61/693,356的優(yōu)先權(quán)，其通過引用并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種諸如耳蝸植入物的聽力植入物系統(tǒng)，并且具體地涉及在其中使用的信號(hào)處理。

背景技術(shù)

正常耳朵像圖1中所示出的那樣通過外耳101向鼓膜(耳膜)102發(fā)送聲音，所述鼓膜102移動(dòng)中耳103的骨頭(錘骨、砧骨以及鐙骨)使耳蝸104的卵圓窗和圓窗開口振動(dòng)。耳蝸104是螺旋地纏繞其軸以得到大約兩個(gè)半匝的窄長管。它包括通過耳蝸管連接的稱為前庭階的上部通道和稱為鼓室階的下部通道。耳蝸104形成聲神經(jīng)113的螺旋神經(jīng)節(jié)細(xì)胞所駐留在的具有稱作蝸軸的中心的立式螺旋錐。響應(yīng)于接收到的由中耳103發(fā)送的聲音，充液耳蝸104用作換能器以生成被發(fā)送到耳蝸神經(jīng)113并且最終到大腦的電脈沖。

當(dāng)在沿著耳蝸104的神經(jīng)基質(zhì)將外部聲音換能成有意義的動(dòng)作電位的能力方面存在問題時(shí)聽力受損。為了改進(jìn)受損聽力，已開發(fā)了聽覺假體。例如，當(dāng)損傷與中耳103的操作有關(guān)時(shí)，常規(guī)的助聽器可以被用來以放大聲音的形式提供到聽覺系統(tǒng)的聲-機(jī)械刺激。或者當(dāng)損傷與耳蝸104相關(guān)聯(lián)時(shí)，具有植入刺激電極的耳蝸植入物能夠采用通過沿著電極分布的多個(gè)電極觸點(diǎn)所遞送的小電流來電刺激聽覺神經(jīng)組織。

圖1還示出了典型的耳蝸植入物系統(tǒng)的一些部件，所述耳蝸植入物系統(tǒng)包括將音頻信號(hào)輸入提供給其中能夠?qū)崿F(xiàn)各種信號(hào)處理方案的外部信號(hào)處理器111的外部麥克風(fēng)。經(jīng)處理的信號(hào)然后被轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)格式，諸如數(shù)據(jù)幀的序列，以用于發(fā)送到植入物108中。除接收經(jīng)處理的音頻信息之外，植入物108還執(zhí)行諸如誤差校正、脈沖形成等的附加的信號(hào)處理，并且產(chǎn)生通過電極引線109發(fā)送到植入電極陣列110的刺激方式(基于所提取的音頻信息)。通常，這個(gè)電極陣列110在其表面上包括提供耳蝸104的選擇性刺激的多個(gè)電極。

現(xiàn)今在耳蝸植入物中，相對(duì)少量的電極各自與相對(duì)較廣的頻帶相關(guān)聯(lián)，其中每個(gè)電極通過刺激脈沖對(duì)一組神經(jīng)細(xì)胞尋址，所述刺激脈沖的電荷是從包絡(luò)在該頻帶內(nèi)的即時(shí)振幅得到的。在一些編碼策略中，以恒定速率跨越所有電極施加刺激脈沖，而在其它編碼策略中，以電極特定速率施加刺激脈沖。

能夠?qū)崿F(xiàn)各種信號(hào)處理方案來產(chǎn)生電刺激信號(hào)。在耳蝸植入物的領(lǐng)域內(nèi)眾所周知的信號(hào)處理方法包括連續(xù)交錯(cuò)采樣(CIS)數(shù)字信號(hào)處理、信道特定采樣序列(CSSS)數(shù)字信號(hào)處理(如通過引用并入本文的美國專利No.6,348,070中所描述的)、譜峰(SPEAK)數(shù)字信號(hào)處理以及壓縮模擬(CA)信號(hào)處理。例如，在CIS方法中，語音處理器的信號(hào)處理涉及以下步驟：

(1)借助于濾波器組將音頻頻率范圍分解成光譜帶，

(2)每個(gè)濾波器輸出信號(hào)的包絡(luò)檢測，

(3)包絡(luò)信號(hào)的即時(shí)非線性壓縮(映射定律)。

根據(jù)耳蝸的拓?fù)浣M織，鼓室階中的每個(gè)刺激電極與外部濾波器組的帶通濾波器相關(guān)聯(lián)。為了刺激，施加了對(duì)稱二相性電流脈沖。模擬脈沖的振幅是從經(jīng)壓縮的包絡(luò)信號(hào)直接獲得的。這些信號(hào)被順序地采樣，并且以嚴(yán)格地非重疊順序施加刺激脈沖。因此，作為典型的CSI特征，僅一個(gè)刺激信道同時(shí)活動(dòng)并且總體刺激速率是比較高的。例如，假定18kpps的總體刺激速率和12信道濾波器組，每個(gè)信道的刺激速率是1.5kpps。每個(gè)信道的這樣的刺激速率通常對(duì)于包絡(luò)信號(hào)的適當(dāng)時(shí)間表示是足夠的。最大總體刺激速率受每個(gè)脈沖的最小相位持續(xù)時(shí)間限制。不能夠?qū)⑾辔怀掷m(xù)時(shí)間選取為任意短，因?yàn)槊}沖越短，電流振幅必須越高以將在神經(jīng)細(xì)胞中引出動(dòng)作電位，并且電流振幅由于各種實(shí)際原因而受限。對(duì)于18kpps的總體刺激，相位持續(xù)時(shí)間是27μs，其接近下限。CIS帶通濾波器的每個(gè)輸出在帶通濾波器的通過包絡(luò)信號(hào)調(diào)制的中心頻率下約略地可以被認(rèn)為是正弦波。這是由于濾波器的品質(zhì)因數(shù)(Q≈3)而導(dǎo)致的。在濁音語音段情況下，這個(gè)包絡(luò)是近似周期性的，并且重復(fù)率等于音調(diào)頻率。

在現(xiàn)有CIS策略中，僅包絡(luò)信號(hào)被用于進(jìn)一步處理，即，它們包含整個(gè)刺激信息。對(duì)于每個(gè)信道，包絡(luò)被以恒定重復(fù)率表示為二相性脈沖的序列。CIS的特有特征是該重復(fù)率(通常為1.5kpps)對(duì)于所有信道來說相等并且不與單獨(dú)信道的中心頻率有關(guān)。意圖是，重復(fù)率對(duì)于患者來說不是時(shí)間線索，即，它應(yīng)該足夠高，使得患者不感知到具有等于重復(fù)率的頻率的音調(diào)。重復(fù)率通常被選取在大于包絡(luò)信號(hào)的帶寬的兩倍(奈奎斯特定理)。