[发明专利]医疗刺激设备中的聚焦刺激

说明书

相关申请的交叉引用

【0001】本申请要求2005年4月29日提交的美国临时专利申请No.60/675,860题为“相控阵刺激”的优先权，其以引用方式并入本文中。

技术领域

【0001】本发明通常涉及医疗刺激设备，更具体地，涉及医疗刺激设备中的聚焦刺激。

技术背景

【0002】有多种类型的医疗设备使用电信号来激活受体(在此也称为用户、听者、用户等；在此称为“受体”)中的神经、肌肉或者其它组织纤维以刺激活动。这种医疗设备在此通常称为医疗刺激设备。经常借助该活动来补偿受体的缺陷。例如，已开发出刺激人工听力设备来补偿听力损失。

【0003】多种类型的人工听力设备提供电刺激以帮助患有听力缺陷的受体。例如，cochlear^TM植入物(也称为cochlear^TM设备、cochlear^TM人工设备、cochlear^TM植入物等；在此简称为“耳蜗植入物”)将一个或多个刺激信号施加于受体耳蜗以刺激听力。另一个实例是听觉脑植入物，其将电刺激传递给受体的听觉脑干核团以刺激听力。为了便于描述，本发明在人工听力设备，即，耳蜗植入物的上下文中表现。然而，应当理解的是，除非另有说明，本发明适用于当前或者以后所开发的任何医疗刺激设备。

【0004】耳蜗植入物典型地包括接收传入声音的声音换能器，和声音处理器，其基于实现的声音编码策略将传入声音中的所选部分转换成相应的刺激信号。声音处理器沿着位于受体耳蜗内或者靠近受体耳蜗植入的电极阵列传送刺激信号。

【0005】耳蜗植入物通过映射特定频段中的音频能量来利用耳蜗的音质分布组织，以沿着听觉神经纤维的螺旋阵列在相应位置处传递刺激。为了实现此目的，将声音处理器的处理通道，即，具有与其相关的信号处理通路的特定频段，映射到一个或多个电极的集合，以刺激耳蜗中的期望神经纤维或神经区域。这种一个或多个电极的集合在此称为“电极通道”，或者，更简单地，“通道”。

【0006】常规的耳蜗植入物有局限性，即可能对受体产生不良反应。一个限制多通道耳蜗植入物的空间分辨率的根本问题称为“电流扩布(current spread)”并且示于图1。虽然通过一个通道的刺激旨在使单一神经区域兴奋，但是事实上，由于电流贯穿耳蜗的传导流体和组织的扩布，因此神经兴奋的实际轨迹能够是宽的和复杂的。

【0007】图1是示出响应于施加在一个电极处的电流在不同电极处所创建的电压的图。电压曲线101示出响应于传递给电极编号11的电流，在电极阵列106中电极104所邻近的多个位置处，在耳蜗的不同神经区域上创建的电压(“组织电压”)。图1上所叠加的是对从引起电压曲线101的电极11的邻近神经区域发出的电流扩布102的图示。

【0008】如电压曲线101所示，电极11所传递的电流可以相邻神经区域的潜在广阔空间范围上扩布。例如，该电流扩布可以延伸到电极阵列106中22个电极的远端电极1和22邻近的神经区。结果，在组织中刺激电压101不仅在邻近电极11的神经区上而且在更远端的神经区上产生。如图1所示，刺激电压101在电极11附近最强或最强烈，缓慢下降，并且在该实例中，在电极阵列106所邻近的耳蜗神经中的所有区域上持续不可忽视。结果，除了邻近电极11的神经纤维，耳蜗中的其它神经纤维均受到电极11所施加的电流的刺激。这可以产生分布式的位置音调感知，而不是旨在通过该刺激方法得到的单一音调感知。

【0009】该问题在电流同时从两个或两个以上电极流出时更为严重，如将在表示具有多频率分量的声音时出现。当两个或两个以上通道是同时兴奋时，由于神经兴奋过程的非线性，因此兴奋的轨迹并不是其个别轨迹的简单联合。反之，仍然可以通过总电流场来激活落在个别轨迹之外的神经元(即那些不会响应任何一条通道的神经元)。这就产生了公知的“通道相互作用”或“通道重叠”现象。通道相互作用能够产生难以预测的响度波动，以及光谱的空间表征的拖尾效应(smearing)。