[发明专利]植入助听装置及其实施方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于治疗听力损伤的植入助听装置，更具体地讲，本发明涉及一种采用小波变换进行语音信号处理并以压电叠堆作为振动元件的植入助听装置，该装置通过外科手术植入，以直接刺激听骨链的方式实现听力补偿。

背景技术

听力是人类与外界进行沟通交流的重要渠道。由于环境噪声以及年龄关系等因素所导致的听力损伤，成为了广大听力障碍患者亟待解决的重大问题。针对于听力损伤的治疗，目前较为普遍采用的仍然是基于声激励方式的传统助听器。传统助听器的植入元件由于需要置于外耳道，因此难以避免声反馈作用的存在，进而造成补偿效果的失真度较高。同时，受限于高频增益补偿量不足，传统助听器也只能应用于治疗轻至中度感音神经性听力损伤，治疗范围有限。此外，传统助听器还存在影响佩戴患者外观以及舒适性不佳等缺陷。

鉴于传统助听器的上述不足，针对于感音神经性听力损伤的治疗，采用外科手术植入于人体的助听设备已成为一种较为可行的替代方案。此类设备中，电子耳蜗采用电激励的方式直接刺激内耳，用于补偿重度感音神经性听力损伤，然而其植入手术会对人体内耳造成不可恢复的创伤。而另一类以机械激励的方式刺激听骨链的植入助听装置，由于其听力补偿方式更为贴近人耳正常的声传导路径，手术创伤小，并可应用于治疗中至重度感音神经性听力损伤，目前已成为人耳听力重建的一种重要手段。针对于植入助听装置的相关研究，美国专利5800336和6190305分别描述了一种采用电磁原理的作动器，利用植入线圈与磁体间的电磁感应形成作动器的振动，驱动听骨链的听小骨，实现听力补偿。然而，作为人体植入设备，电磁式作动器容易受到外界磁场的干扰，从而影响实际的补偿效果。此外，电磁式设备的功耗相对较大，频繁充电会降低患者的佩戴体验。

对于助听设备而言，针对患者实际情况设计针对性的听力补偿算法也是非常必要的。由于人耳对于声音信号具有频率选择特性，信号分频处理是补偿算法的核心所在。美国专利5500902描述的听力设备信号处理算法中，采用了带通滤波器组的分频方案，分频之后的信号则通过多通道自动增益实现针对性的听力补偿。但在此种分频方案下，为了抵消混叠失真，需要采用较多的滤波器。由于滤波器的系数由是相互影响的，因此，较大的滤波器数量会给滤波器的参数选择带来困难，从而不利于听力补偿算法的针对性调整。目前应用广泛的小波变换，由于具有同时做时频分析的多分辨率特性和结构简单等特点，将其应用于植入助听装置分频方案之中，将是对现有补偿算法的一种有效改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种植入助听装置，该装置的作动器采用压电叠堆作为振动元件，可免受外界磁场的干扰。同时，该装置的信号处理模块采用小波变换进行信号分频，并对听力补偿算法进行了整体性设计。

本发明提供了一种新型的植入助听装置，由麦克风、导线、电源模块、信号处理模块、压电作动器连接而成，其具体的工作方式为：由麦克风采集外界的声信号并转化成电信号，该电信号经过信号处理模块的补偿算法调整，由导线传递至压电作动器；补偿算法采用小波分频的分频方案；压电作动器以压电叠堆作为振动元件，并通过耦合杆作用于听小骨，最终实现听力补偿。其中，信号处理模块中的补偿算法可对患者的听力损伤情况进行针对性调整。压电作动器则通过骨钉固定于头骨，并植入于乳突腔，其整体尺寸小于乳突腔的空间体积。压电作动器可通过其内部的固定支架和连接轴间的螺纹连接来实现植入位置的调节，并通过其固定端盖确定最终的调节位置。压电叠堆利用压电材料的逆压电效应，可将导入的电信号转化成植入装置的机械振动。除压电叠堆外，压电作动器的结构均采用具有生物相容性的金属材料制成。整个装置均由电源模块进行供电，电源模块与信号处理模块作为一体植入于人体头骨内。

进一步地，在本发明中，麦克风植入于人体的靠近外耳道入口处。

进一步地，在本发明中，小波分频采用小波包变换和Bark频谱相结合的方法。

进一步地，在本发明中，信号处理模块采用AD转换、小波分频、动态压缩、频响整形、幅值调整、重构、输出限幅、DA转换的顺序处理流程。

进一步地，在本发明中，动态压缩采用Attack&Release算法。

进一步地，在本发明中，耦合杆的作用位置为砧骨。