描述了一种用于听觉假体系统对在植入的电极阵列的外表面上的刺激触点生成电刺激信号的方法。预处理具有突出的感测频率的输入音频信号，以产生多个代表性的频带信号。然后处理频带信号中的每一个，以生成用于刺激触点的相应的电刺激信号。电刺激信号中的每一个具有相关联的刺激频率，并且对于电刺激信号中的至少一个，改变刺激频率以维持刺激频率和输入音频信号的突出的感测频率之间的整数比。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用作为感测声音的周期性的倍数的刺激速度的听觉假体本申请要求2013年8月19日提交的美国临时专利申请61/867,200以及2014年6月3日提交的美国临时专利申请62/006,946的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
本专利技术涉及医学植入体，并且更具体地涉及在耳蜗植入体系统和其它可植入听觉假体中的电刺激技术。
技术介绍
正常的人耳如图1所示的那样通过外耳101将声音传输到移动中耳103的骨骼的鼓膜102，中耳103振动卵圆窗和耳蜗104的圆窗开口。耳蜗104是一个狭长的、其轴被螺旋缠绕大约两匝半的管。它包括通过耳蜗管相连的被称为前庭阶的上通道和被称为鼓阶的下通道。耳蜗104与被称为耳蜗轴的中心一起形成直立的螺旋圆锥，声学神经113的螺旋神经节细胞位于耳蜗轴上。响应于接收的由中耳103传输的声音，流体填充的耳蜗104用作换能器，以生成传输到耳蜗神经113并最终到大脑的电脉冲。当沿着耳蜗104的神经基质将外部声音转换为有意义的动作电位的能力出现问题时，听力被损伤。为了改善损伤的听力，已经发展出听觉假体。例如，当损伤是涉及中耳103的操作时，可以使用传统的助听器以放大声音的形式向听觉系统提供声学一机械刺激。或者当损伤是与耳蜗104相关时，具有植入电极的耳蜗植入体能够以沿电极分布的多个电极触点递送的小电流来电刺激听觉神经组织。尽管下面的讨论针对耳蜗植入体，但是当刺激电极被植入到其他解剖结构中时更好地服务于一些听力损伤的个人。因此，听觉假体系统包括脑干植入体、中脑植入体等，每种都在听力系统中刺激特定的听觉目标。图1还显示了典型耳蜗植入体系统的一些组件，其中外部麦克风提供了输入到在其中能够执行各种信号处理方案的外部信号处理器111的音频信号。例如，在耳蜗植入体领域众所周知的信号处理方法包括连续交错采样(CIS)数字信号处理、信道特定采样序列(CSSS)数字信号处理(如在美国专利号6,348,070中所描述，通过引用并入本文)、频谱峰值(SPEAK)数字信号处理、精细结构处理(FSP)以及压缩模拟(CA)信号处理。然后所处理的信号被转换为用于通过外部传输线圈107传送到植入体108的数字数据格式。除了接收处理后的音频信息，植入体108还执行附加的信号处理，例如纠错、脉冲形成等，并产生一个通过电极引线109发送到植入的电极阵列110的刺激模式(基于提取的音频信息)。典型地，这个电极阵列110包括在其表面上的提供了耳蜗104的选择性刺激的多个电极触点112。图2示出了典型的使用CIS刺激策略的CI信号处理系统中的各种功能块。声音预处理器201包括从麦克风接收音频信号并且衰减音频信号中低于大约1.2kHz的强频率分量的预加重滤波器203。图3示出了来自麦克风的音频信号的短时间段的典型示例。声音预处理器201还包括将来自预加重滤波器203的音频信号分解为例如图4所示出的多个谱带的多个带通滤波器(BPF)204。声音处理器202包括例如通过全波整流和低通滤波提取频带信号的缓变包络的包络检测器205。声音处理器202还包括执行包络的压缩以适应病人的感知特性的非线性(例如，对数的)映射模块206，并且然后由调制器207将压缩的包络信号与载波波形相乘以产生以非重叠双相输出脉冲的特定形式的用于植入到耳蜗中的刺激电极中的每一个的电刺激信号(EL-1到EL-n)。CIS刺激在递送的电脉冲上施加固定的刺激速度并且因此不能体现感测的音频信号的周期性分量。另一方面，FSP刺激(及其变体)不体现所感测的音频信号的固有周期性。FSP生成响应于检测诸如过零事件的特定预定义信号特性的刺激脉冲序列。但是过零事件之后的FSP脉冲序列只能以预定义模式来表示。这意味着，在实际过零和脉冲序列的初始脉冲之间的时间段对于每个过零事件可能是不同的，从而引入了不希望的抖动。与不希望的信号抖动的情况形成对比的，美国专利7,920,923描述了向双耳刺激信号中有意地引入随机仿真相位抖动分量。这样做是为了减少精细结构分量的周期性特征，同时保持了耳间的时差(ITD)信息。
技术实现思路
本专利技术的实施例针对生成用于在植入的电极阵列的外表面上的刺激触点的电刺激信号。预处理具有突出的感测频率的输入音频信号以产生多个代表性的频带信号。然后处理频带信号中的每一个以生成用于刺激触点的相应的电刺激信号。电刺激信号中的每一个都具有相关联的刺激频率，并且对于电刺激信号中的至少一个，改变刺激频率以维持刺激频率和输入音频信号的突出的感测频率之间的整数比。在具体的实施例中，频带信号可通过一组带通滤波器被产生，这组带通滤波器中的每一个与相应的音频频带相关联。对于电刺激信号中的每一个，可以改变刺激频率以维持刺激频率和输入音频信号的感测频率之间的整数比。输入音频信号的突出的感测频率可以是输入音频信号的基础频率和/或基础频率的谐波。或者输入音频信号的突出的感测频率可以是宽带滤波器信号的最突出频率。突出的感测频率可以使用快速傅立叶变换来确定。在具体应用中，可以作为音乐处理模式和/或听觉假体系统的目标音频源处理模式的函数改变刺激频率。附图说明图1示出了具有典型的被设计为向内耳递送电刺激以及在耳道上递送声学刺激的听觉假体系统的人耳的剖视图。图2示出了在连续交错采样(CIS)处理系统中的各个功能块。图3示出了来自麦克风的音频语音信号的短时间段的示例。图4示出了通过由一组滤波器进行带通滤波被分解为一组信号的声学麦克风信号。图5示出了刺激信号和感测模式之间变化的抖动的问题。图6示出了如本专利技术的实施例所产生的具有恒定时间偏移而没有抖动的刺激信号和感测模式。图7示出了如本专利技术的实施例是产生的具有零时间偏移而没有抖动的刺激信号和感测模式。具体实施方式如上面所讨论，通过离散系统的模拟信号的周期性的代表固有地由其时间分辨率所限制住。对于耳蜗植入体，这意味着最高刺激速度(其通常也是最高的感测速度)因时间分辨率而被限制。如果输入音频信号具有频率f(a)的周期性并且CI系统的感测/刺激速度具有频率f(e)，则生成以两个频率为特征的跳动。因此，电脉冲可以携带关于过零事件的抖动。图5示出了在刺激信号(实线)和感测模式(虚线)之间变化的抖动这一问题。减少这种抖动问题的一个方法是增加感测/刺激速度。但是，这是相当耗能的并最终具有其他的技术限制。实施例针对减少或消除在诸如耳蜗植入体的听觉假体中的不希望的抖动。在诸如图2所示的一个的CI信号处理系统中，声音处理器202对于电刺激信号通道中的至少一个改变刺激频率，以维持刺激频率和输入音频信号的突出的感测频率之间的整数比。即，对于电极刺激通道中的至少一个，声音处理器202将感测/刺激速度f(e)从固定的一个改变为可变的一个从而使得它与输入音频信号的突出的感测频率f(a)是整数关系，也就是，f(e)＝n倍的f(a)，其中n可以是整数或整数的商。突出的感测频率f(a)可以但不限于是输入音频信号的基础频率、输入音频信号的基础频率的谐波、或者仅是预定义带滤波器的最突出频率，诸如来自如例如美国专利公开2009/0254150所述的低频宽带滤波器，其通过引用并入本文。如美国专利公开2009/0254150所述的宽带相干混合装置与基于确定输入音频信号的基础频率的系统相比可以是有优势的，因为在许多现实本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于对在植入的电极阵列的外表面上的多个刺激触点生成电刺激信号的听觉假体系统的方法，所述方法包括：预处理具有突出的感测频率的输入音频信号，以产生多个代表性的频带信号；以及处理所述频带信号中的每一个，以生成用于所述刺激触点的相应的多个电刺激信号，每个电刺激信号具有相关联的刺激频率，其中对于所述电刺激信号中选择的至少一个，改变所述刺激频率以维持所述刺激频率和所述输入音频信号的所述突出的感测频率之间的整数比。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.19 US 61/867,200;2014.06.03 US 62/006,9461.一种听觉假体系统，包括：植入的电极阵列，所述植入的电极阵列具有带多个刺激触点的外表面；声音预处理器，所述声音预处理器被配置为用于具有突出的感测频率的输入音频信号的初始预处理，以产生多个代表性的频带信号，其中所述突出的感测频率是所述输入音频信号的基础频率；以及信号处理器，所述信号处理器被配置为用于处理所述频带信号中的每一个，以生成用于所述刺激触点的相应的多个电刺激信号，每个电刺激信号具有相关联的刺激脉冲频率，其中对于所述电刺激信号中选...
【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈亚斯·巴默，
申请(专利权)人：MEDEL电气医疗器械有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT
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