[发明专利]基于空间轮廓的优化通道配置

说明书

本申请要求2013年7月22日提交的美国临时专利申请61/856,783的优先权，在此将其整体援引加入进来。

技术领域

本发明涉及用于耳蜗植入系统的编码刺激脉冲。

背景技术

如图1中所示，正常耳朵发射声音通过外耳101到鼓膜(耳鼓)102，其移动中耳103的骨头(锤骨、砧骨和镫骨)，这些骨头振动卵圆窗以及耳蜗104的圆窗开口。耳蜗104是长窄管道，围绕其轴螺旋缠绕大约两匝半。其包括被称为前庭阶的上通道和被称为鼓阶的下通道，它们通过耳蜗管道连接。耳蜗104形成右上螺旋锥，其中心被称为蜗轴，声学神经113的螺旋神经节细胞驻留在此。响应于接收到从中耳103发射的声音，填充着流体的耳蜗104充当换能器以生成发射到耳蜗神经113以及最终到大脑的电脉冲。

当将外部声音沿着耳蜗104的神经基质转换为有意义的动作电位的能力中出现问题时，听力受损。为了改善受损的听力，已经开发了听觉假体。例如，当损伤涉及中耳103的操作时，可以使用常规助听器来提供声学-机械刺激给听觉系统，形式为放大的声音。或者，当损伤与耳蜗104相关联时，具有植入的电极触点的耳蜗植入物可以通过由沿着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。

图1还示出了典型耳蜗植入系统的一些部件，其包括提供音频信号输入给外部信号处理器111的外部麦克风，在外部信号处理器111中可以实现各种信号处理方案。处理后的信号随后被转换为数字数据格式，诸如数据帧的序列、用于传输到植入物108中。除了接收处理后的音频信息，植入物108还执行额外的信号处理，诸如纠错、脉冲形成等等，并且产生通过电极引线109发送到植入电极阵列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包括在其表面上的多个刺激触点112，用于提供耳蜗104的选择性刺激。

多数现有耳蜗植入刺激编码策略通过将声音信号划分成不同频带并且提取这些频带中每个频带的包络(即能量)来表示声音信号。声学信号的这些包络表示被用来定义到每个电极的刺激脉冲的脉冲幅度。带通信号的数量通常等于刺激电极的数量，且需要相对宽的频带来覆盖声学频率范围。每个电极触点递送电刺激信号到其相邻神经组织，用于反映耳蜗的音质分布组织(tonotopic organization)的定义的频带。

电极触点之间的通道交互是由耳蜗内的高导电性液体引起的，且这引起了空间掩蔽。图2示出了基于相邻电极触点上的不同强度的指数扩散衰减的各种空间电流扩散。假设在两个方向上(顶部和底部)每电极触点0.75的指数电流衰减，并且为了方便，在图2中只描绘了由阳极刺激相引起的扩散。给定电流扩散以下的区域近似地指示神经元招募的量。电极触点掩蔽发生在不同电极触点的电流扩散重叠的区域中。这些区域中的神经元并非唯一地与具体电极触点相关并因此不是独立的。

当给定电极触点上的相等神经元存活，平均来说，能够预期相等的刺激以在耳蜗植入物中产生相等的响度。图2的上部图示说明了相邻电极触点上的两个顺序刺激具有相同脉冲幅度的情况。在此情况下，这些电极触点之间的掩蔽以相同程度发生且平衡，使得重叠的量——掩蔽区域——在两个电流扩散中相等。另一方面，当顺序刺激的脉冲幅度不同(对于相等的响度感知)，如图2的下部图示所示，则电极触点掩蔽不再平衡。下部图示的下两个曲线示出了电极触点7的电流扩散完全被电极触点6的电流扩散所覆盖的情况。下部图示的上两个曲线示出了电极触点6的电流扩散完全被电极触点7的电流扩散所覆盖的情况。

通常，在电极触点之间的掩蔽的量是它们的空间距离和电流幅度的函数。具有更高电流幅度的通道将在某些具体程度上掩蔽相邻电极触点。相邻电极触点之间的幅度差越大，产生的掩蔽就越大。如果给定电极触点完全被其他电极触点所掩蔽，则该电极触点的相关频带不能被植入听者所感知并因此而被遗漏。

在常规耳蜗植入适配过程中，每个电极触点的有效性必须由有经验的听觉病矫治专家来判断。每个电极触点得根据最小阈值水平(THR)和最大舒适水平(MCL)值来评估，然后进一步根据听觉病矫治专家与植入用户(如果可行)相配合的有用性来判断。该过程的结果大大取决于听觉病矫治专家和植入用户的技能。具有极低或极高MCL特性的电极触点通常被禁用以确保声音处理器的所有频带的合理表示。

发明内容