使用改编精细结构处理的基于双耳间相干的耳蜗刺激制造技术

描述了一种在具有左侧和右侧听力植入物的双侧听力植入物系统内进行信号处理的信号处理设备。双耳间相干分析模块分析系统输入信号，以产生表征输入信号的与混响相关的相似性的双耳间耳蜗信号输出。用于每个听力植入物的刺激定时和编码模块处理带通信号，以基于根据双耳间相干信号从多个不同的刺激编码策略中选择刺激编码策略，使用所选择的刺激编码策略产生刺激定时信号，且根据双耳间相干信号的改变在不同的所选择的刺激编码策略之间进行切换，由此建立刺激定时信号，所述多个不同的刺激编码策略包括基于带通包络的基于包络的刺激编码策略和基于时间精细结构特征的基于事件的刺激编码策略。

Cochlear Stimulation Based on Biaural Coherence Using Adapted Fine Structure Processing

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用改编精细结构处理的基于双耳间相干的耳蜗刺激本申请要求2016年12月5日提交的美国专利申请15/368,997的巴黎公约优先权，在此通过引用将其合并。
本专利技术涉及用于耳蜗植入物的信号处理设备，且更具体地涉及用于耳蜗植入物的刺激编码策略的选择。
技术介绍
正常的人耳如在图1中所示将声音通过外耳101传送到鼓膜102，鼓膜102移动中耳103的骨骼，所述骨骼使得耳蜗104的卵圆窗和圆窗开口振动。耳蜗104是围绕耳蜗的轴线盘绕大致两圈半的长窄通道。耳蜗包括被称为前庭阶的上部通道和被称为鼓阶的下部通道，所述上部和下部通道通过耳蜗管连接。耳蜗104形成螺旋上升的锥形，带有称为蜗轴的中心，听神经113的螺旋神经节细胞居于此处。响应于通过中耳103传送的接收到的声音，以流体填充的耳蜗104作为变换器起作用，以生成电脉冲，所述电脉冲被传送到听神经113，且最终被传送到大脑。当在将外部声音变换为沿耳蜗104的神经基质的有意义的动作电位的能力方面存在问题时，发生听力受损。为改进受损的听力，已开发了听力假体。例如，在受损涉及中耳103的运转时，常规的助听器可用于向听觉系统提供具有放大的声音的形式的声音-机械刺激。或当受损与耳蜗104相关时，带有植入的电极的耳蜗植入物可对于听神经组织以小电流进行电刺激，所述小电流通过沿电极分布的多个电极触点输送。虽然下文论述特定于耳蜗植入物，但在刺激电极植入到其他解剖结构内时，一些听力受损的人员更好地受益。因此，听力植入物系统包括脑干植入物、中脑植入物等，每个所述植入物刺激听觉系统内的特定的听觉目标。图1还示出了典型的耳蜗植入物系统的一些部件，其中外部麦克风将音频信号输入提供到外部植入物处理器111，其中可实现多种信号处理方案。例如，在本领域中已公知在耳蜗104内的不同位置处的电刺激产生不同的频率感受。其机理在正常声学听力被称为声调原理。在耳蜗植入物使用者中，耳蜗的声调组织已被广泛研究；例如，见Vermeire等人的Neuraltonotopyincochlearimplants:Anevaluationinunilateralcochlearimplantpatientswithunilateraldeafnessandtinnitus,HearRes,245(1-2),2008Sep12p.98-106；和Schatzer等人的Electric-acousticpitchcomparisonsinsingle-sided-deafcochlearimplantusers:Frequency-placefunctionsandratepitch,HearRes,309,2014Mar,p.26-35(二者在此通过引用完整合并)。在耳蜗植入物领域中的电流信号处理方法的示例包括连续交织采样(CIS)数字信号处理，通道特定采样序列(CSSS)数字信号处理(如在美国专利No.6,348,070中描述，在此通过引用合并)，高级组合编码器(ACE)处理，谱峰值(SPEAK)数字信号处理，精细结构处理(FSP)和压缩模拟(CA)信号处理。因此，在外部植入物处理器111内被处理的音频信号被转化为数字数据格式以用于通过外部传送器线圈107传送到植入物刺激器108内。除接收被处理的音频信息外，植入物刺激器108也执行另外的信号处理，例如误差校正、脉冲形成等，且(基于提取的音频信息)产生刺激信号，所述刺激信号通过电极引线109被发送到植入的电极阵列110。典型地，这个电极阵列110在其表面上包括多个电极触点112，所述电极触点112提供耳蜗104的选择性刺激。在现有的耳蜗植入物系统中，电极触点112以刺激帧的重复的时间序列被刺激。如果每个刺激帧使用所有电极触点112，则刺激率需要相对低，以容许实现患者特定的足够的响度感受所要求的脉冲长度。在给定的刺激帧内刺激所有电极触点112的另一个缺点是由于重叠的电场、神经膜处的残余电荷、更高阶次的处理所导致的不同通道之间的干涉。存在数个不同的解决方法以降低这些副作用，所述方法使用减少的电极触点112的子集。然后基于例如带通信号幅值的瞬时信号特性逐帧执行通道选择。对于正常听力主体，包络和精细时间结构对于噪声和混响条件下的定位和语音理解都是重要的(Zeng,Fan-Gang等人"Auditoryperceptionwithslowly-varyingamplitudeandfrequencymodulations."AuditorySignalProcessing.SpringerNewYork,2005.282-290；Drennan,WardR.,等人"Effectsoftemporalfinestructureonthelateralizationofspeechandonspeechunderstandinginnoise."JournaloftheAssociationforResearchinOtolaryngology8.3(2007):373-383；和Hopkins,Kathryn,和BrianMoore."Thecontributionoftemporalfinestructureinformationtotheintelligibilityofspeechinnoise."TheJournaloftheAcousticalSocietyofAmerica123.5(2008):3710-3710；且所有前述文献通过引用在此完整合并)。较早的语音编码策略主要将慢变信号包络信息编码，且不传送信号的精细时间结构。一个应用广泛的方案使用被称为m选n(n-of-m)的解决方法，其中仅一定数量n的电极通道在给定的刺激帧内以最大幅值被刺激。此解决方法例如通过CochlearCorporation使用在ACE和SPEAK策略中。如果对于给定的时间帧，特定电极通道的幅值保持比其他通道的幅值更高，则将所述通道选择为用于整个时间帧。因此，可利用于编码信息的电极通道的数量减少一个，这导致刺激脉冲的聚集。在CIS信号处理策略中，信号处理器仅使用带通信号包络以用于进一步的处理，即所述包络包含完整的激励信息。对于每个电极通道，信号包络表示为具有恒定的重复率的双相脉冲的序列。CIS的典型的特征是刺激率对于所有电极通道相等，且与单独通道的中心频率无关。意图在于使得脉冲重复率不是用于患者的时间线索(即，脉冲重复率足够高而使得患者不感受到带有等于脉冲重复率的频率的声调)。脉冲重复率通常选择为比包络信号的带宽高两倍以上(基于奈奎斯特定理)。刺激脉冲以严格的非重叠序列施加。因此，作为典型的CIS特征，每次仅一个电极通道工作，且总刺激率相对高。例如，假定总刺激率为18kpps且对于12通道滤波器组，每通道的刺激率为1.5kpps。这样的每通道刺激率通常足以在时间上表示包络信号。最大总刺激率受到每脉冲最小相位宽度的限制。相位宽度不能任意短，因为脉冲越短则电流幅值必须越高以诱导神经元中的动作电位，而电流幅值由于多种实际原因受到限制。对于18kpps的总刺激率，相位宽度为27微秒，这接近下限。Med-El给出的精细结构处理(FSP)策略使用更高频率通道内的CIS，且使用在较低频率、较本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在具有左侧和右侧听力植入物的双侧听力植入物系统内进行信号处理的信号处理设备，所述设备包括：用于所述左侧和右侧听力植入物的每个的至少一个感测麦克风，所述感测麦克风构造为感测此听力植入物的声音环境，以建立对应的麦克风信号输出；用于所述左侧和右侧听力植入物的每个的滤波器组，所述滤波器组构造为处理所述麦克风信号以生成用于此听力植入物的多个带通信号，其中，每个带通信号代表音频频率的相关的频带，且其中，每个带通信号具有特征性的时间精细结构特征和反映带通信号的时变幅值的特征性的带通包络；至少一个双耳间相干分析模块，所述双耳间相干分析模块构造为从所述左侧和右侧听力植入物的每个接收包括麦克风信号和带通信号的输入信号，且所述双耳间相干分析模块构造为分析所述输入信号，以产生表征了所述输入信号的与混响相关的相似性的双耳间相干信号输出；用于所述左侧和右侧听力植入物的每个的刺激定时和编码模块，所述刺激定时和编码模块构造为处理所述带通信号，以建立刺激定时信号，其中，所述处理包括从所述带通信号选择一个或多个所选择的带通信号的子集，且其中，对于所述一个或多个所选择的带通信号，所述处理包括：i.根据所述双耳间相干信号从多个不同的刺激编码策略中选择刺激编码策略，所述多个不同的刺激编码策略包括基于带通包络的基于包络的刺激编码策略和基于时间精细结构特征的基于事件的刺激编码策略，ii.使用所选择的刺激编码策略产生刺激定时信号，和iii.根据所述双耳间相干信号的改变在不同的所选择的刺激编码策略之间进行切换；和用于所述左侧和右侧听力植入物的每个的脉冲生成模块，所述脉冲生成模块构造为处理所述刺激定时信号，以建立通向植入到患者耳蜗内的所述左侧和右侧听力植入物的电极刺激触点的电极刺激信号，以作为声音被感知。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.05 US 15/368,9971.一种用于在具有左侧和右侧听力植入物的双侧听力植入物系统内进行信号处理的信号处理设备，所述设备包括：用于所述左侧和右侧听力植入物的每个的至少一个感测麦克风，所述感测麦克风构造为感测此听力植入物的声音环境，以建立对应的麦克风信号输出；用于所述左侧和右侧听力植入物的每个的滤波器组，所述滤波器组构造为处理所述麦克风信号以生成用于此听力植入物的多个带通信号，其中，每个带通信号代表音频频率的相关的频带，且其中，每个带通信号具有特征性的时间精细结构特征和反映带通信号的时变幅值的特征性的带通包络；至少一个双耳间相干分析模块，所述双耳间相干分析模块构造为从所述左侧和右侧听力植入物的每个接收包括麦克风信号和带通信号的输入信号，且所述双耳间相干分析模块构造为分析所述输入信号，以产生表征了所述输入信号的与混响相关的相似性的双耳间相干信号输出；用于所述左侧和右侧听力植入物的每个的刺激定时和编码模块，所述刺激定时和编码模块构造为处理所述带通信号，以建立刺激定时信号，其中，所述处理包括从所述带通信号选择一个或多个所选择的带通信号的子集，且其中，对于所述一个或多个所选择的带通信号，所述处理包括：i.根据所述双耳间相干信号从多个不同的刺激编码策略中选择刺激编码策略，所述多个不同的刺激编码策略包括基于带通包络的基于包络的刺激编码策略和基于时间精细结构特征的基于事件的刺激编码策略，ii.使用所选择的刺激编码策略产生刺激定时信号，和iii.根据所述双耳间相干信号的改变在不同的所选择的刺激编码策略之间进行切换；和用于所述左侧和右侧听力植入物的每个的脉冲生成模块，所述脉冲生成模块构造为处理所述刺激定时信号，以建立通向植入到患者耳蜗内的所述左侧和右侧听力植入物的电极刺激触点的电极刺激信号，以作为声音被感知。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述刺激定时和编码模块构造为在所述双耳间相干信号高时选择所述基于事件的刺激编码策略，且构造为在所述双耳间相干信号低时选择所述基于包络的刺激编码策略。3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个双耳间相干分析模块使用互相关函数以产生双耳间相干信号。4.根据权利要求1所述的设备，其中，存在单一的双耳间相干分析模块，所述双耳间相干分析模块构造为产生用于两个所述听力植入物的双耳间相干信号。5.根据权利要求1所述的设备，其中，存在用于每个听力植入物的双耳间相干分析模块。6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述刺激编码策略之一包括连续交织采样(CIS)。7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述刺激编码策略之一...

【专利技术属性】
技术研发人员：德克·迈斯特尔，彼得·施莱克，
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