描述了一种用于为具有刺激电极的植入电极阵列生成电极刺激信号的可植入式刺激装置。滤波器组预处理器处理输入的声音频信号，以生成每一个都与音频频率的相关带相对应的带通信号。信号包络模块计算每个带通信号的对应的信号包络。刺激脉冲生成器从信号包络的改变速率，诸如基于时间的导数，来提取刺激信号信息，以生成刺激事件信号，刺激事件信号定义了刺激电极中的一些或全部的电极刺激定时和幅度。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术要求通过引用结合于此的于2010年6月30日提交的美国临时专利申请61/360,123的优先权。
本专利技术涉及耳蜗植入物，并且具体地涉及其中使用的信号处理。
技术介绍
正常耳通过外耳101将如图1中所示出的声音传送到鼓室膜（鼓膜）102，鼓室膜102移动中耳103的骨骼（锤骨、砧骨以及镫骨），骨骼震动耳蜗104的卵形窗和圆窗开口。耳蜗104是狭长的管，围绕它的轴线螺旋缠绕大约两圈半。它包括通称前庭阶的上部通道和通称鼓阶的下部通道，上部通道和下部通道通过耳蜗管连接。耳蜗104以称作蜗轴的中心形成直立螺旋锥，听觉神经113的螺旋神经节细胞存在于蜗轴中。响应于由中耳103传送的接收的声音，充满流体的耳蜗104充当传感器以产生电脉冲，该电脉冲被传送到耳蜗神经113并且最终到脑。当将外部声音转换成沿着耳蜗104的神经基质的有意义的动作电位的能力出问题时听力受损。为了改善受损的听力，已经开发了听觉假体。例如，当损伤与中耳103的作用相关时，可以使用常规的听力辅助来以放大的声音的形式将声-机械刺激提供给听觉系统。或者，当损伤与耳蜗104相关联时，具有植入刺激电极的耳蜗植入物能够利用由沿着电极分布的多个电极触点所释放的小电流来电刺激听觉神经组织。图1还示出了典型的耳蜗植入物系统的一些部件，典型的耳蜗植入物系统包括外部麦克风，其将音频信号输入提供给其中能够实现各种信号处理方案的外部信号处理器111。处理后的信号然后被转换成诸如数据帧序列的数字数据格式，以用于传输到植入物108中。除接收经处理后的音频信息之外，植入物108还执行额外的信息处理，诸如错误校正、脉冲形成等，并且（基于所提取的音频信息）产生刺激模式，通过电极引线109将刺激模式发送到植入电极阵列110。通常，此电极阵列110在其表面上包括提供耳蜗104的选择性刺激的多个电极。当今在耳蜗植入物中，相对少量的电极每一个与相对宽的频带相关联，每个电极通过刺激脉冲对一组神经元进行寻址（addressing），刺激脉冲的电荷源自该频带内的包络的瞬时幅度。在一些编码策略中，刺激脉冲在所有电极上以恒定的速率施加，然而在其它编码策略中，刺激脉冲被以电极特定速率施加。能够实现各种信号处理方案来产生电刺激信号。在耳蜗植入物领域中熟知的信号处理方法包括连续交替采样（CIS）数字信号处理、通道特定采样序列（CSSS）数字信号处理（如在通过引用结合于此的美国专利No.6,348,070中所描述的）、谱峰（SPEAK）数字信号处理以及压缩模拟（CA）信号处理。例如，在CIS方法中，用于语音处理器的信号处理包括以下步骤：（1）借助于滤波器组将音频频率范围分割成谱带，（2）每个滤波器输出信号的包络检测，（3）包络信号的瞬时非线性压缩（映射法则）根据耳蜗的音质分布组织，鼓阶中的每个刺激电极都与外部滤波器组的带通滤波器相关联。对于刺激，施加了对称二相性电流脉冲。直接从经压缩的包络信号获得刺激脉冲的幅度。这些信号被顺序地采样，并且刺激脉冲被以严格非重叠的顺序施加。因此，作为典型的CIS特征，在一次仅仅一个刺激通道是激活的，并且总体刺激速率是相当高的。例如，假定18kpps的总体刺激速率和12个通道滤波器组，则每通道的刺激速率是1.5kpps。通常这样的每通道的刺激速率对于包络信号的适当的时域表示是足够的。最大总体刺激速率受到每脉冲的最小相位持续时间的限制。相位持续时间不能够被选择地任意短，因为脉冲越短，电流幅度必须越高以在神经元中引发动作电位，并且电流幅度由于各种实际的原因而受限制。对于18kpps的总体刺激速率，相位持续时间是27μs，其接近下限。CIS带通滤波器的每个输出大体上能够被认为是由包络信号调制的在带通滤波器的中心频率的正弦波。这是由于滤波器的品质因素（Q≈3）的原因。在浊音语音片段的情况下，此包络是近似周期性的，并且重复率等于基音频率。在现有的CIS策略中，仅仅包络信号被用于进一步的处理，即，它们包含整个刺激信息。对于每个通道，包络被表示为恒定的重复率的二相脉冲序列。CIS的特性特征是这个重复率（通常为1.5kpps）对于所有通道是相等的，并且与各个通道的中心频率没有关系。意图是，重复率不是针对患者的时域提示，即，它应该是足够高的，使得患者不感知具有等于重复率的频率的音调。重复率通常被选择为大于包络信号的带宽的两倍（奈奎斯特定理）。传送精细时间结构信息的另一个耳蜗植入物刺激策略是Med-E1的精细结构处理（FSP）策略。跟踪带通滤波的时间信号的过零点，并且在每个负到正过零点处开始通道特定采样序列（CSSS）。通常，CSSS序列仅仅被施加在前一个或两个最顶侧的通道上，覆盖了直到200或330Hz的频率范围。在被通过引用结合于此的Trends in Amplification，2006年第10卷，201-219页中Hochmair I、Nopp P、Jolly C、Schmidt M、Garnham C、Anderson I的MED-EL Cochlear Implants:State of the Art and a Glimpse into the Future（MED-EL耳蜗植入物：技术现状和未来展望）中对FSP装置进行了进一步的描述。已知现有的刺激策略是不完美的。例如，已知CIS非专用于一些信号特性。FSP提供了关于较低频率通道中的一些的精细结构信息，并且在较高通道提供类CIS的刺激，但是FSP策略遇到由不平衡的速率分布（profile）强制的通道相互作用的问题：高速率被应用于CIS通道，而低速率被应用于FS通道。CIS刺激的脉冲速率不对信息进行编码，仅仅经由信号包络的恒定采样来对信号幅度编码。此外，电力消耗较高。此外，CIS刺激不专用于听觉神经属性：来自猫的听觉神经组织的印象（neurogram）示出了与高频通道的基频同步的峰。例如，见通过引用结合于此的J Acoust.Soc.Am，1990年88（3），1427至1436页中Secker-Walker和Searle的Time Domain Analysis Of Auditory Nerve Tissue Firing Rates（听觉神经组织电刺激速率的时域分析）。目前仅仅FSP策略使用不规则的脉冲速率，但是仅仅在FS通道而不是CIS通道上。美国专利申请20090161896描述了一种方法，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.30 US 61/360,1231.一种用于为具有多个刺激电极的植入电极阵列生成电极刺激
信号的可植入式刺激装置，所述装置包括：
滤波器组预处理器，所述滤波器组预处理器用于处理输入的声音
频信号以生成多个带通信号，所述多个带通信号的每一个与音频频率
的相关带相对应；
信号包络模块，所述信号包络模块用于计算每个带通信号的对应
的信号包络；以及
刺激脉冲生成器，所述刺激脉冲生成器用于根据所述信号包络的
改变速率提取刺激信号信息，以生成为多个所述刺激电极定义电极刺
激定时和电极刺激幅度的刺激事件信号。
2.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：
脉冲成形器，所述脉冲成形器用于将所述刺激事件信号演变成到
所述刺激电极的输出电极脉冲。
3.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：
包络滤波器，所述包络滤波器用于对由所述信号包络模块计算的
所述信号包络进行平滑和零位参考。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，基于所述零位参考后的信
号包络的过零点来定义所述电极刺激定时。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述刺激脉冲生成器基于
所述信号包络的基于时间的导数来提取所述刺激信号信息。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述刺激脉冲生成器使用
导数阈值来提取所述刺激信号信息。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，基于所述信号包络的最大
幅度来定义所述电极刺激幅度中的至少一些。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述信号包络模块基于所
述带通信号的整流和滤波来计算所述信号包络。
9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述刺激脉冲生成器考虑
听觉神经组织的生理学属性来生成所述刺激事件信号。
10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述刺激脉冲生成器使
用第一发放延时（FSL）函数来生成所述刺激事件信号。
11.根据权利要求1所述的装置，其中，所述刺激脉冲生成器基
于所述信号包络的所述改变速率定义所述电极刺激定时以提供自适应
时延。
12.根据权利要求1所述的装置，其中，所述刺激脉冲生成器基
于所述信号包络的所述改变速率生成用于所有的所述刺激电极的刺激
事件信号。
13.根据权利要求1所述的装置，其中，所述刺激脉冲生成器还
基于精细结构处理（FSP...
【专利技术属性】
技术研发人员：迪尔克·梅斯特，弗洛里安·弗吕奥夫，
申请(专利权)人：MEDEL电气医疗器械有限公司，
类型：
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。