[發明專利]多信道光電機械刺激

有效

• 申請號: 201680046847.0
• 申請日: 2016-08-10
• 公開（公告）號: CN107924072B
• 公開（公告）日: 2020-03-13
• 發明（設計）人: 迪爾克·梅斯特;達爾尚·沙阿
• 申請（專利權）人: MED-EL電氣醫療器械有限公司
• 主分類號: G02C11/06
• 分類號: G02C11/06;G10L25/60;G10L25/78;G10L25/93;H03K7/02;H04R25/00
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 周燕;夏凱

信號處理裝置生成對于在植入的人工耳蝸植入陣列中的光學刺激觸點的光學刺激信號。輸入聲音信號被變換為帶通信號，帶通信號中的每個表示相關的音頻頻帶，并且每個帶通信號包括以帶通信號的響度為特征的包絡分量，和以帶通信號的時域細節為特征的精細結構分量。每個帶通信號的一個或多個信號分量被半波整流以去除負相位信號。確定與所整流的一個或多個信號分量的變化速率相對應的信號斜率。因而，僅當所整流的一個或多個信號分量具有正的信號斜率時，生成用于一個或多個給定的頻帶信號的恒定速率光學刺激脈沖。

本申請要求于2015年8月11日申請的美國臨時專利申請62/203,507的優先權，其通過引用整體并入本文。

技術領域

本發明涉及聽覺植入系統，尤其是，涉及在這樣的系統中使用光電機械刺激的技術。

背景技術

正常耳朵如圖1所示經由外耳101將聲音傳送給耳膜102，其使中耳103的骨頭(錘骨、砧骨和鐙骨)運動，其振動耳蝸104的卵圓窗開口和圓窗開口。耳蝸104是圍繞其軸螺旋地纏繞大約兩個半匝的長窄的導管。其包括被稱為前庭階的上信道(channel)和被稱為鼓室階的下信道，上信道和下信道通過耳蝸管連接。耳蝸104形成直立螺旋錐體，其具有被稱作蝸軸的中心，聽覺神經113的螺旋神經節細胞(cell)駐留于這里。響應于接收到由中耳103傳送的聲音，充液的耳蝸104起到換能器的作用，以生成電脈沖，其被傳送給人工耳蝸神經113，并且最終傳送給大腦。

當在沿著耳蝸104的神經基質將外部聲音轉換為有意義的動作電位的能力方面存在問題的時候，聽覺被削弱。為了改善削弱的聽覺，已經研發了聽覺修復術。例如，當損傷與中耳103的操作有關的時候，常規的助聽器可用于以放大的聲音的形式對聽覺系統提供聲音機械刺激。或者，當損傷與耳蝸104有關的時候，具有植入的刺激電極的人工耳蝸植入體可以以由沿著該電極分布的多個電極觸點(contact)傳送的小的電流電子地刺激聽覺神經組織。

圖1還示出典型的人工耳蝸植入系統的某些元件，該系統包括外部麥克風，其向外部信號處理器111提供音頻信號輸入，這里可以實現各種各樣的信號處理方案。該處理的信號然后被轉換為數字數據格式，諸如數據幀的序列，用于傳輸進植入物108中。除了接收處理的音頻信息之外，植入物108還執行額外的信號處理，諸如糾錯、脈沖形成等等，并且產生刺激模式(基于提取的音頻信息)，其經由電極引線109被發送給植入的電極陣列110。

典型地，這個電極陣列110在其表面上包括多個刺激觸點112，刺激觸點112對耳蝸104提供選擇性的刺激。取決于上下文，刺激觸點112也被稱為電極信道。在當今的人工耳蝸植入物中，相對少量的電極信道各自與相對寬的頻帶范圍有關，并且每個刺激觸點112通過電刺激脈沖處理一組神經元，該電刺激脈沖具有源自于在該頻帶內的信號包絡的瞬時振幅的電荷。

圖2示出在典型的人工耳蝸植入信號處理系統中的主要的功能塊，其中帶通信號被處理和編碼以在植入的人工耳蝸植入物電極陣列中對刺激電極生成電刺激信號。例如，市場上買得到的數字信號處理器(DSP)可用于按照12信道CIS方法執行語言處理。初始聲音音頻信號輸入是由一個或多個感測麥克風產生的，其可以是無方向性的和/或方向性的。預處理器濾波器組201以多個帶通濾波器組預處理初始聲音音頻信號，聲音音頻信號中的每個與特定的音頻頻帶有關，即，例如，具有第六階的12位巴特沃恩(Butterworth)帶通濾波器的數字濾波器組，無限脈沖響應(IIR)類型——使得聲音音頻信號被濾波為某些M個帶通信號，B₁至B_M，其中每個信號對應于用于帶通濾波器中的一個的頻帶。CIS帶通濾波器的每個輸出可以粗略地被認為在帶通濾波器的中心頻率上是由包絡信號調制的正弦波。這是由于濾波器的質量因素(Q≈3)。在聲音的語音片斷的情況下，這個包絡近似地是周期的，并且重復速率等于音調頻率。可替選地，并且沒有限制的，可以基于快速傅里葉變換(FFT)或者短時傅里葉變換(STFT)的使用來實現預處理器濾波器組201。基于耳蝸的音質結構，在鼓室階中的每個刺激觸點通常與外部濾波器組的特定的帶通濾波器有關。