[发明专利]基于激励扩展的植入电极带的目标分配

说明书

本申请要求2013年10月17日提交的美国专利临时申请61/891,930的优先权，其全部内容援引包含在本文中。

技术领域

本发明涉及用于耳蜗植入系统的编码刺激脉冲。

背景技术

正常的耳朵传送声音如图1所示，通过外耳101到鼓膜(耳膜)102，其移动中耳103的骨头(锤骨、砧骨和镫骨)，这些骨头振动耳蜗104的椭圆形窗和圆形窗开口。耳蜗104是长、窄管，呈螺旋形沿其轴缠绕大约两个半圈。它包括被称为前庭阶的上通道，以及被称为鼓阶的下通道，两者通过耳蜗管连接。耳蜗104形成垂直螺旋锥，其中心称为蜗轴，听神经113的螺旋神经节细胞驻留于此处。响应由中耳103传输而收到的声音，充满液体的耳蜗104用作换能器，产生电脉冲传送到耳蜗神经113，最终传送到大脑。

当将外部声音转换为沿着耳蜗104的神经基质的有意义的动作电位的能力存在问题时，听力受损。为了提高受损的听力，已经开发出听觉假体。例如，当损伤涉及中耳103的操作时，常规的助听器可用于向听觉系统提供声音放大形式的声音机械刺激。或者，当损伤与耳蜗104相关联时，具有植入电极接触的耳蜗植入体能够以通过沿电极分布的多电极接触传送的小电流电刺激听觉神经组织。

图1还示出典型耳蜗植入系统的一些元件，包括提供声音信号输入到外部信号处理器111的外部麦克风，处理器111能够实施各种信号处理方案。然后经处理的信号转换为数字数据格式，例如数据帧的序列，用于通过线圈107传送给植入体108.。除了接收经过处理的声音信息，植入体108也执行另外的信号处理，例如误差校正、脉冲形成等等，并产生刺激模式(基于提取的声音信息)，通过电极导线109发送到植入的电极阵列110。

沿着电极阵列110的延长轴，在其表面具有多个电极接触112，其提供了耳蜗104的可选择刺激，例如单相刺激或双相刺激。电极接触112之间的间距可以是固定的或者可变的。例如，在电极阵列110的底端的电极接触112(更接近阵列进入耳蜗的地方，例如通过椭圆形窗口)可能比那些在电极阵列110顶端的电极接触具有更宽的间距。

很多已有的耳蜗植入刺激编码策略表示声音信号的方式是将声音信号分离成不同的频带，并提取出这些频带每一个的包络(即能量)。这些声音信号的包络表示用于限定施加到每个电极的刺激脉冲的脉冲幅度。带通信号的数目典型地等于刺激电极的数目，需要相对宽的频带来覆盖声音频率范围。每个电极接触向其邻近的神经组织传送反应耳蜗的音质组织的限定频带的电刺激信号。

由于利用心理声学流程确定地点间距十分耗时，耳蜗植入(CI)装配的一个被忽视的方面是每个电极通道的频带分配的优化。通常，感知的间距与沿耳蜗(音质)的神经激励的位置强相关。在正常听力中，频率-位置映射是对数关系，由Greenwood(Greenwood，1961)限定。当几个电极通道激励神经元结构的相似区域，可以期待或多或少地等于感知的间距。如果这些电极通道表示施加到相同神经元的不同频带信号，可以导致空间和时间的混淆。

在电极植入手术期间，外科医生将电极阵列通过椭圆形窗口推进到耳蜗鼓阶的底端，以便电极阵列的末端到达耳蜗顶端区域。但是电极阵列的高弹性意味着外科插入流程承担着电极阵列在耳蜗内“折叠”的极大风险。特别是，电极阵列的顶端可能折叠，折叠顶端内的电极接触将不会到达耳蜗的顶端区域，而是将刺激耳蜗的更底端区域，这将引起被植入患者间距混淆听力印象。

这样的电极折叠可以通过成像方法检测，例如计算机断层扫描(Grolman等,“Spread of Excitation Measurements for the Detection of Electrode Array Foldovers:A Prospective Study Comparing 3-Dimensional Rotational X-ray and Intraoperative Spread of Excitation Measurements”,2008)。这样的复杂和昂贵流程是必需的，因为其他的测量，例如eCAP不允许神经元神经不反应的区域和电极折叠发生的区域之间的区分；该测量结果不允许建立任何标准来区分两种情况。

发明内容

本发明的实施例用于检测植入的耳蜗植入电极折叠位置。对于植入电极阵列的每个电极接触，执行eCAP测量。然后对每个电极接触，作为eCAP测量的函数，计算电流扩展。基于电流扩展的计算，确定了电极阵列折叠位置，其中电极阵列的顶部与电极阵列的更底部相反折叠。