[发明专利]使用作为感测声音的周期性的倍数的刺激速度的听觉假体

说明书

描述了一种用于听觉假体系统对在植入的电极阵列的外表面上的刺激触点生成电刺激信号的方法。预处理具有突出的感测频率的输入音频信号，以产生多个代表性的频带信号。然后处理频带信号中的每一个，以生成用于刺激触点的相应的电刺激信号。电刺激信号中的每一个具有相关联的刺激频率，并且对于电刺激信号中的至少一个，改变刺激频率以维持刺激频率和输入音频信号的突出的感测频率之间的整数比。

本申请要求2013年8月19日提交的美国临时专利申请61/867,200以及2014年6月3日提交的美国临时专利申请62/006,946的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及医学植入体，并且更具体地涉及在耳蜗植入体系统和其它可植入听觉假体中的电刺激技术。

背景技术

正常的人耳如图1所示的那样通过外耳101将声音传输到移动中耳103的骨骼的鼓膜102，中耳103振动卵圆窗和耳蜗104的圆窗开口。耳蜗104是一个狭长的、其轴被螺旋缠绕大约两匝半的管。它包括通过耳蜗管相连的被称为前庭阶的上通道和被称为鼓阶的下通道。耳蜗104与被称为耳蜗轴的中心一起形成直立的螺旋圆锥，声学神经113的螺旋神经节细胞位于耳蜗轴上。响应于接收的由中耳103传输的声音，流体填充的耳蜗104用作换能器，以生成传输到耳蜗神经113并最终到大脑的电脉冲。

当沿着耳蜗104的神经基质将外部声音转换为有意义的动作电位的能力出现问题时，听力被损伤。为了改善损伤的听力，已经发展出听觉假体。例如，当损伤是涉及中耳103的操作时，可以使用传统的助听器以放大声音的形式向听觉系统提供声学一机械刺激。或者当损伤是与耳蜗104相关时，具有植入电极的耳蜗植入体能够以沿电极分布的多个电极触点递送的小电流来电刺激听觉神经组织。尽管下面的讨论针对耳蜗植入体，但是当刺激电极被植入到其他解剖结构中时更好地服务于一些听力损伤的个人。因此，听觉假体系统包括脑干植入体、中脑植入体等，每种都在听力系统中刺激特定的听觉目标。

图1还显示了典型耳蜗植入体系统的一些组件，其中外部麦克风提供了输入到在其中能够执行各种信号处理方案的外部信号处理器111的音频信号。例如，在耳蜗植入体领域众所周知的信号处理方法包括连续交错采样(CIS)数字信号处理、信道特定采样序列(CSSS)数字信号处理(如在美国专利号6,348,070中所描述，通过引用并入本文)、频谱峰值(SPEAK)数字信号处理、精细结构处理(FSP)以及压缩模拟(CA)信号处理。

然后所处理的信号被转换为用于通过外部传输线圈107传送到植入体108的数字数据格式。除了接收处理后的音频信息，植入体108还执行附加的信号处理，例如纠错、脉冲形成等，并产生一个通过电极引线109发送到植入的电极阵列110的刺激模式(基于提取的音频信息)。典型地，这个电极阵列110包括在其表面上的提供了耳蜗104的选择性刺激的多个电极触点112。

图2示出了典型的使用CIS刺激策略的CI信号处理系统中的各种功能块。声音预处理器201包括从麦克风接收音频信号并且衰减音频信号中低于大约1.2kHz的强频率分量的预加重滤波器203。图3示出了来自麦克风的音频信号的短时间段的典型示例。声音预处理器201还包括将来自预加重滤波器203的音频信号分解为例如图4所示出的多个谱带的多个带通滤波器(BPF)204。声音处理器202包括例如通过全波整流和低通滤波提取频带信号的缓变包络的包络检测器205。声音处理器202还包括执行包络的压缩以适应病人的感知特性的非线性(例如，对数的)映射模块206，并且然后由调制器207将压缩的包络信号与载波波形相乘以产生以非重叠双相输出脉冲的特定形式的用于植入到耳蜗中的刺激电极中的每一个的电刺激信号(EL-1到EL-n)。