[发明专利]听力植入物中的瞬变声音的减小

说明书

本申请要求于2012年8月27日提交的美国临时专利申请61/693,356的优先权，其通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种诸如耳蜗植入物的听力植入物系统，并且具体地涉及在其中使用的信号处理。

背景技术

正常耳朵像图1中所示出的那样通过外耳101向鼓膜(耳膜)102发送声音，所述鼓膜102移动中耳103的骨头(锤骨、砧骨以及镫骨)使耳蜗104的卵圆窗和圆窗开口振动。耳蜗104是螺旋地缠绕其轴以得到大约两个半匝的窄长管。它包括通过耳蜗管连接的称为前庭阶的上部通道和称为鼓室阶的下部通道。耳蜗104形成声神经113的螺旋神经节细胞所驻留在的具有称作蜗轴的中心的立式螺旋锥。响应于接收到的由中耳103发送的声音，充液耳蜗104用作换能器以生成被发送到耳蜗神经113并且最终到大脑的电脉冲。

当在沿着耳蜗104的神经基质将外部声音换能成有意义的动作电位的能力方面存在问题时听力受损。为了改进受损听力，已开发了听觉假体。例如，当损伤与中耳103的操作有关时，常规的助听器可以被用来以放大声音的形式提供到听觉系统的声-机械刺激。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采用通过沿着电极分布的多个电极触点所递送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，所述耳蜗植入物系统包括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的外部麦克风。经处理的信号然后被转换成数字数据格式，诸如数据帧的序列，以用于发送到植入物108中。除接收经处理的音频信息之外，植入物108还执行诸如误差校正、脉冲形成等的附加的信号处理，并且产生通过电极引线109发送到植入电极阵列110的刺激方式(基于所提取的音频信息)。通常，这个电极阵列110在其表面上包括提供耳蜗104的选择性刺激的多个电极。

现今在耳蜗植入物中，相对少量的电极各自与相对较广的频带相关联，其中每个电极通过刺激脉冲对一组神经细胞寻址，所述刺激脉冲的电荷是从包络在该频带内的即时振幅得到的。在一些编码策略中，以恒定速率跨越所有电极施加刺激脉冲，而在其它编码策略中，以电极特定速率施加刺激脉冲。

能够实现各种信号处理方案来产生电刺激信号。在耳蜗植入物的领域内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(如通过引用并入本文的美国专利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，语音处理器的信号处理涉及以下步骤：

(1)借助于滤波器组将音频频率范围分解成光谱带，

(2)每个滤波器输出信号的包络检测，

(3)包络信号的即时非线性压缩(映射定律)。

根据耳蜗的拓扑组织，鼓室阶中的每个刺激电极与外部滤波器组的带通滤波器相关联。为了刺激，施加了对称二相性电流脉冲。模拟脉冲的振幅是从经压缩的包络信号直接获得的。这些信号被顺序地采样，并且以严格地非重叠顺序施加刺激脉冲。因此，作为典型的CSI特征，仅一个刺激信道同时活动并且总体刺激速率是比较高的。例如，假定18kpps的总体刺激速率和12信道滤波器组，每个信道的刺激速率是1.5kpps。每个信道的这样的刺激速率通常对于包络信号的适当时间表示是足够的。最大总体刺激速率受每个脉冲的最小相位持续时间限制。不能够将相位持续时间选取为任意短，因为脉冲越短，电流振幅必须越高以将在神经细胞中引出动作电位，并且电流振幅由于各种实际原因而受限。对于18kpps的总体刺激，相位持续时间是27μs，其接近下限。CIS带通滤波器的每个输出在带通滤波器的通过包络信号调制的中心频率下约略地可以被认为是正弦波。这是由于滤波器的品质因数(Q≈3)而导致的。在浊音语音段情况下，这个包络是近似周期性的，并且重复率等于音调频率。

在现有CIS策略中，仅包络信号被用于进一步处理，即，它们包含整个刺激信息。对于每个信道，包络被以恒定重复率表示为二相性脉冲的序列。CIS的特有特征是该重复率(通常为1.5kpps)对于所有信道来说相等并且不与单独信道的中心频率有关。意图是，重复率对于患者来说不是时间线索，即，它应该足够高，使得患者不感知到具有等于重复率的频率的音调。重复率通常被选取在大于包络信号的带宽的两倍(奈奎斯特定理)。