[发明专利]一种用于测量耳蜗内ECAP信号的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及信号及信息处理的领域，特别涉及应用于测试豚鼠耳蜗内ECAP微弱信号，及本发明提供一种用于测量耳蜗内ECAP信号的方法及系统。 

背景技术

电子耳蜗(cochlear implant)是唯一能够帮助重度耳聋患者通过电信号直接刺激残余听觉神经以恢复部分听力的系统。在电子耳蜗植入系统中，通过电极向听神经施加特定的电流刺激，测量听神经对该刺激的反应电位即电诱发复合动作电位(Electrically Evoked Compound Action potential—ECAP)，可检测听觉神经功能；通过测量ECAP信号，在接收/刺激器植入全过程中监控听觉神经响应；在人工耳蜗系统植入完成后，对植入者的调试过程中，测量ECAP信号，可以确定阈值T值(T-levels)，即电子耳蜗植入者可听到最轻的言语声和环境声；可以确定舒适度C值(C-levels)，即植入者在任何时候能够舒适忍受的最大的声音所产生的电流刺激；通过测量ECAP信号，同时可以确定M值(M-levels)，即植入者可忍受的不会导致疼痛等明显不舒适感觉的最大刺激强度。因此通过测试耳蜗ECAP信号可以对手术植入电子耳蜗时的电极进行有效监控；在调试过程中使每个植入者获得最佳的听觉效果。由于豚鼠耳蜗同人类耳蜗具有相似的结构，常用于研究电刺激耳蜗时，听觉神经响应的实验。豚鼠耳蜗的ECAP信号具有一定的特性，可根据信号的特点设计相应的测量记录系统。当刺激电流的强度必须达到一定阈值才能激发神经反应电位信号，而引发的ECAP的幅度只在数十至数百μV之间，由于测量系统和豚鼠组织都存在一定的电容，当刺激电流脉冲结束之后，由该电流直接产生的电位仍将存在一段时间（幅度按指数规律衰减），所以将要测量的ECAP信号是与由刺激电流所直接产生的电位信号共存的，而且刺激电流的幅度最大可达ECAP信号的2～3个数量级，因此必须有一种策略，从很强的刺激信号背景中提取出相对微弱的ECAP信号，捕获此微弱信号需要测量系统减小系统的本底噪声，以免ECAP信号淹没在噪声中；当刺激电流幅度达到门限阈值，将诱发听觉神经系统作出反应产生ECAP信号，但如果后续刺激脉冲的间隔时间小于一定值时，即使刺激强度超过了门限值，神经系统也将不会作出反应，后续的刺激脉冲不起作用，为了得到豚鼠耳蜗的ECAP信号，在连续脉冲刺 激测量时，其刺激脉冲的周期必须大于ECAP的不应期；当刺激脉冲达到门限值时，将诱发听觉系统做出反应并产生响应的信号脉冲，但响应脉冲对刺激脉冲有一定的延时，也即ECAP信号的响应延迟，因此刺激脉冲的总持续时间不能大于ECAP信号的响应延迟。根据ECAP的特性设计的本发明可以有效的捕获到幅度为μV级的ECAP微弱信号，为研究听觉神经特性提供有力的工具。根据ECAP信号的这些特点， 

目前世界上主要有三家企业生产出了具有反向遥测功能的电子耳蜗系统，即澳大利亚的Cochlear公司，奥地利的MED-EL公司和美国的AdvancedBionic公司。对豚鼠ECAP信号研究较多的是爱荷华州立大学的Charls A.Miller及其同事。CharlsA.Miller实验室目前较多采用成熟的电子耳蜗产品进行豚鼠ECAP的研究，但是国外现有的产品造价昂贵而且对产品输出严格控制，因此本发明旨在设计一套低成本、有效的测试豚鼠耳蜗ECAP信号的系统，便于实验研究电刺激豚鼠耳蜗听觉神经时所产生的电诱发复合动作电位特性，为进一步研究重度耳聋患者残留听觉神经受到电刺激时反应特性奠定实验基础。 

发明内容

本发明的目的在于，为了测量记录电刺激豚鼠耳蜗时，听觉神经诱发复合动作电位本发明提出一种新的应用于测试生物神经信号的系统，可测试记录分析μV级的生物电信号。 

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于测试耳蜗内ECAP信号的系统，所述系统包含： 

位于体内的电极阵列和体内测试信号接收及控制器，及位于体外的第一处理器和第二处理器； 

所述第一处理器，用于为所述体内测试信号接收及控制器提供编码电刺激信号，同时该处理器还用于为所述电极阵列中的某个或某几个电极提供刺激电流，通过设定这个或这些测量电极启动测量操作； 

所述体内测试信号接收及控制器，用于通过开关阵列刺激所述电极阵列包含的电极，从而完成豚鼠耳蜗的电极阻抗、电极电位和ECAP信号测量，并将测量得到的信号传输至体外的第一处理器； 

所述第二处理器，用于采用极性交错法从第一处理器获得的体内测量信号中恢复和提取出有用复合动作电位信号，也即所测得到的ECAP信号。