[发明专利]使用活动轮廓模型用于听力植入物声音编码的谐波频率估计

说明书

信号处理装置向植入的耳蜗植入物阵列中的电极触点生成电刺激信号。处理输入声音信号以产生带通信号，每个带通信号表示音频的相关频带。生成表示存在于输入声音信号中的频谱的谱图。基于每个带通信号的幅度为其产生特征包络信号。应用活动轮廓模型来估计谱图中存在的主频率，并且使用该估计来生成关于输入声音信号的刺激定时信号。基于包络信号和刺激定时信号为每个电极触点产生电极刺激信号。

本申请要求于2015年10月9日提交的美国临时专利申请62/239,305的优先权，其全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及听力植入系统，更具体地，涉及用于在这种系统中产生电刺激信号的技术。

背景技术

如图1所示，正常的耳将声音通过外耳101传送到鼓膜102，鼓膜102移动中耳103(锤骨、砧骨和镫骨)的骨，所述骨使耳蜗104的椭圆形窗口和圆形窗口开口振动。耳蜗104是围绕其轴线呈螺旋状卷绕大约两圈半的长窄导管。它包括被称为前庭阶的上通道和被称为鼓室阶的下通道，它们通过耳蜗导管连接。耳蜗104形成具有中心的直立螺旋锥体，该中心被称为蜗轴，听觉神经113的螺旋形神经节细胞位于该蜗轴处。响应于所接收的由中耳103发送的声音，充满流体的耳蜗104用作换能器以产生电脉冲，电脉冲被发送到耳蜗神经113，并且最终被发送到大脑。

当沿着耳蜗104的神经基底将外部声音转换成有意义的动作电位的能力存在问题时，听力受损。为了改善听力受损，已经开发了听力假体。例如，当损伤与中耳103的操作有关时，可以使用常规助听器以放大声音的形式向听觉系统提供机械刺激。或者当损伤与耳蜗104相关联时，具有植入的刺激电极的耳蜗植入物可以利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还示出了典型的耳蜗植入系统的一些部件，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，在该处理器中可以实现各种信号处理方案。然后将处理后的信号转换成数字数据格式，例如数据帧序列，用于传输到植入物108中。除了接收经处理的音频信息之外，植入物108还执行额外的信号处理，例如纠错、脉冲形成等，并且(基于所提取的音频信息)产生刺激模式，该刺激模式通过电极引线109被发送到植入的电极阵列110。

典型地，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触点112。根据上下文，电极触点112也称为电极通道。在当今的耳蜗植入物中，相对少量的电极通道各自与相对较宽的频带相关联，其中每个电极触点112利用电刺激脉冲寻址一组神经元，该电刺激脉冲具有从该频带内的信号包络的瞬时幅度导出的电荷。

本领域众所周知，在耳蜗内不同位置的电刺激产生不同的频率感知。正常听觉的基本机制被称为音拓扑原理(tonotopic principle)。在耳蜗植入物使用者中，耳蜗的音拓扑组织已被广泛研究；例如，见Vermeire等人的Neural tonotopy in cochlear implants:An evaluation in unilateral cochlear implant patients with unilateraldeafness and tinnitus,Hear Res,245(1-2)，2008年9月12日，第98-106页；和Schatzer等人的Electric-acoustic pitch comparisons in single-sided-deaf cochlear implantusers:Frequency-place functions and rate pitch,Hear Res,309，2014年3月，第26-35页(这两者全文被援引加入本文)。

在一些刺激信号编码策略中，刺激脉冲以恒定速率施加在所有电极通道上，而在另一些编码策略中，刺激脉冲以特定于通道的速率被施加。可以实现各种特定的信号处理方案以产生电刺激信号。在耳蜗植入物领域中众所周知的信号处理方法包括连续交织采样(CIS)、通道特定的采样序列(CSSS)(如在美国专利第6,348,070号中描述的，该专利被援引加入本文)、频谱峰值(SPEAK)和压缩模拟(CA)处理。