[发明专利]用于听力植入物中的瞬态声音修改的装置

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求来自于2013年12月11日提交的、标题为“Automatic Selection of Reduction or Enhancement of Transient Sounds”的美国临时申请No.61/914,653的优先权，在此通过引用将其整体合并于此。

技术领域

本发明涉及诸如耳蜗植入物的听力植入系统，具体地，涉及其中使用的与瞬态声音相关联的信号处理。

背景技术

正常的耳朵如图1所示通过外耳101将声音发送到鼓膜(耳膜)102，使得中耳103的骨骼(锤骨、砧骨和镫骨)移动，使耳蜗104的卵圆窗和圆窗开口振动。耳蜗104是围绕其轴螺旋地缠绕大约两个半匝的长而窄的导管。它包括称为前庭阶的上通道和称为鼓阶的下通道，它们通过耳蜗管连接。耳蜗104形成具有称为蜗轴状的中心的直立螺旋锥，听神经113的螺旋神经节细胞驻留于此。响应于接收到的由中耳103传送的声音，充满流体的耳蜗104充当换能器，来生成电脉冲，所述电脉冲被传送到听神经113，并且最终到大脑。

当沿着耳蜗104的神经基质将外部声音转换成有意义的动作电位的能力有问题时，听力受到损害。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，可以使用常规的助听器将声学机械刺激以放大后的声音的形式提供给听觉系统。或当损伤与耳蜗104相关联时，具有植入刺激电极的耳蜗植入物可以用由沿着电极分布的多个电极触点传递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组件，包括外部麦克风，该外部麦克风将音频信号输入提供给外部信号处理器111，其中可以实现各种信号处理方案。处理过的信号接下来被转换成诸如数据帧序列的数字数据格式，用于经由线圈107传输到植入物108。除了接收已处理的音频信息，所述植入物108还执行附加的信号处理，诸如错误校正、脉冲形成等，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(基于所提取的音频信息)。通常，该电极阵列110在其表面包括提供耳蜗104的选择性刺激的多个电极112。

如今在耳蜗植入物中，相对较少的电极分别与相对较宽的频率带相关联，其中每个电极通过刺激脉冲寻址一组神经元，所述刺激脉冲的电荷从该频率带之内的包络的瞬态幅值得到。在一些编码策略中，刺激脉冲以恒定的速率被施加在所有电极上，而在其他编码策略中，刺激脉冲以电极特定速率被施加。

各种信号处理方案可以被实现用于产生电刺激信号。耳蜗植入物领域中公知的信号处理方法包括连续交织采样(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中所描述的，该专利通过引用并入本文)、谱峰(SPEAK)数字信号处理、和压缩模拟(CA)信号处理。例如，在CIS方法中，用于语音处理器的信号处理涉及以下步骤：

(1)借助于滤波器组将音频频率范围划分为频谱带，

(2)每个滤波器输出信号的包络检测，

(3)包络信号的瞬态非线性压缩(映射法则，map law)

根据耳蜗的音质分布组织，在鼓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。对于刺激，施加对称双相电流脉冲。从压缩的包络信号直接地获得刺激脉冲的幅度。这些信号被顺序地采样，并且以严格不交迭序列施加刺激脉冲。因此，作为典型的CIS特征，一次仅一个刺激通道是活动的，并且整体刺激速率相当高。例如，假设整体刺激速率是18kpps并且使用12通道滤波器组，每通道的刺激速率是1.5kpps。这样的每通道刺激速率通常对于包络信号的充分时间表示是足够的。最大整体刺激速率受限于每脉冲的最小相位持续时间。相位持续时间不能选择为任意短，因为脉冲越短，必须引起神经元中的动作电位的电流幅度越高，并且由于各种实际原因限制了电流幅度。对于18kpps的整体刺激速率，相位持续时间为27μs，其靠近下限。CIS带通滤波器的每个输出在由包络信号调制的带通滤波器的中心频率处可以被大体认为是正弦曲线。这是由于滤波器的品质因数(Q≈3)造成的。在浊音语音片段的情况下，这个包络是近似周期性的，并且重复率等于基音频率。