[发明专利]具有耳蜗植入物的选择性刺激

说明书

一种信号处理布置针对耳蜗植入物电极阵列中的刺激接触生成电极刺激信号。信号滤波器组将输入声音信号变换成每个表示音频频率的相关联频带的带通信号。信号处理模块以采样时间帧的序列来处理所述带通信号，其中对于每个时间帧，所述处理包括执行所述带通信号的频谱特征分析，并且基于所述频谱特征分析对所述带通信号中的一个或多个动态地指派刺激聚焦样式。刺激编译模块被配置为对用于每个时间帧的所述处理的带通信号进行编译以产生所述电极刺激信号，以供通过所述刺激接触传递到邻近的听觉神经组织的区域。

本申请要求2016年6月29日提交的第62/185,766号美国临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文中。

技术领域

本发明涉及耳蜗植入物系统，并且更具体来说，涉及用于对此类系统中的电刺激脉冲进行编译的技术。

背景技术

如图1所示，正常的耳朵通过外耳101将声音传输到鼓膜102，鼓膜使得中耳103(锤骨、砧骨和镫骨)的骨骼振动耳蜗104的椭圆窗和圆窗。耳蜗104是围绕其轴线螺旋缠绕大约两圈半的长而窄的管。其包括称为前庭阶的较高通道和称为鼓室阶的较低通道，所述较高通道和较低通道通过耳蜗管连接。耳蜗104形成直立的螺旋锥体，其中心称为耳蜗轴，听神经113的螺旋神经节细胞位于所述耳蜗轴处。响应于接收到的由中耳103传输的声音，充满流体的耳蜗104用作变换器以生成电脉冲，所述电脉冲被传输到耳蜗神经113并最终传输到大脑。

当将外部声音沿着耳蜗104的神经基质转换成有意义动作电位的能力存在问题时，听力会受损。为了改善受损的听力，已经开发了听觉假体。例如，当损伤与中耳103的手术有关时，可以使用传统的助听器以放大的声音的形式向听觉系统提供声学-机械的刺激。或者当损伤与耳蜗104相关联时，具有植入式刺激电极的耳蜗植入物可以用沿着电极分布的多个电极接触传递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组件，所述耳蜗植入物系统包括向外部信号处理器111提供音频信号输入的外部麦克风，在外部信号处理器111中可以实现各种信号处理方案。处理的信号接着被转换成数字数据格式，例如数据帧的序列，以传输到植入物108中。除了接收处理的音频信息之外，植入物108还执行附加信号处理，例如纠错、脉冲形成等，并且产生通过电极引线109发送到植入式电极阵列110的刺激样式(stimulationpattern)(基于提取的音频信息)。

通常，此电极阵列110在其表面上包括提供耳蜗104的选择性刺激的多个刺激接触112。根据场境，刺激接触112也被称为电极信道。在今天的耳蜗植入物中，相对少量的电极信道各自与相对宽的频带相关联，每个刺激接触112通过电刺激脉冲追加神经元组，所述电刺激脉冲具有从所述频带内的信号包络的瞬时幅度导出的电荷。

在一些编译策略中，在所有电极信道上以恒定速率施加刺激脉冲，而在其他编译策略中，以信道特定的速率施加刺激脉冲。可以实现各种特定的信号处理方案来产生电刺激信号。在耳蜗植入物领域众所周知的信号处理方法包括连续交替采样(CIS)数字信号处理、信道特定采样序列(CSSS)数字信号处理(如美国专利No.6,348,070中所描述，所述美国专利以引用的模式并入本文中)、谱峰(SPEAK)数字信号处理和压缩模拟(CA)信号处理。

例如，图2示出了典型耳蜗植入物信号处理系统中的主要功能块，其中处理并编译带通信号以对植入式耳蜗植入物电极阵列中的刺激电极生成电极刺激信号。预处理器滤波器组201利用带通滤波器组预处理初始声学音频信号，每个滤波器与特定的音频频带相关联，从而将声学音频信号滤波成M个带通信号，即B₁至B_M，其中每个信号与一个带通滤波器的频带相对应。基于耳蜗的音质分布组织，鼓室阶中的每个刺激接触通常与外部滤波器组的特定带通滤波器相关联。图3示出了来自麦克风的音频话音信号的短时间周期的示例，图4示出了由滤波器组通过带通滤波分解成信号集的声学麦克风信号。