基于空间轮廓的优化通道配置的制作方法
【专利说明】
[0001] 本申请要求2013年7月22日提交的美国临时专利申请61/856, 783的优先权，在 此将其整体援引加入进来。
技术领域
[0002] 本发明涉及用于耳蜗植入系统的编码刺激脉冲。
【背景技术】
[0003] 如图1中所示，正常耳朵发射声音通过外耳101到鼓膜（耳鼓）102,其移动中耳 103的骨头（锤骨、砧骨和镫骨），这些骨头振动卵圆窗以及耳蜗104的圆窗开口。耳蜗104 是长窄管道，围绕其轴螺旋缠绕大约两匝半。其包括被称为前庭阶的上通道和被称为鼓阶 的下通道，它们通过耳蜗管道连接。耳蜗104形成右上螺旋锥，其中心被称为蜗轴，声学神 经113的螺旋神经节细胞驻留在此。响应于接收到从中耳103发射的声音，填充着流体的 耳蜗104充当换能器以生成发射到耳蜗神经113以及最终到大脑的电脉冲。
[0004] 当将外部声音沿着耳蜗104的神经基质转换为有意义的动作电位的能力中出现 问题时，听力受损。为了改善受损的听力，已经开发了听觉假体。例如，当损伤涉及中耳103 的操作时，可以使用常规助听器来提供声学-机械刺激给听觉系统，形式为放大的声音。或 者，当损伤与耳蜗104相关联时，具有植入的电极触点的耳蜗植入物可以通过由沿着电极 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。
[0005] 图1还示出了典型耳蜗植入系统的一些部件，其包括提供音频信号输入给外部信 号处理器111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 后的信号随后被转换为数字数据格式，诸如数据帧的序列、用于传输到植入物108中。除了 接收处理后的音频信息，植入物108还执行额外的信号处理，诸如纠错、脉冲形成等等，并 且产生通过电极引线109发送到植入电极阵列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包括在其表面上的多个刺激触点112,用于提供耳蜗104的选择 性刺激。
[0006] 多数现有耳蜗植入刺激编码策略通过将声音信号划分成不同频带并且提取这些 频带中每个频带的包络（即能量）来表示声音信号。声学信号的这些包络表示被用来定义 到每个电极的刺激脉冲的脉冲幅度。带通信号的数量通常等于刺激电极的数量，且需要相 对宽的频带来覆盖声学频率范围。每个电极触点递送电刺激信号到其相邻神经组织，用于 反映耳蜗的音质分布组织（tonotopicorganization)的定义的频带。
[0007] 电极触点之间的通道交互是由耳蜗内的高导电性液体引起的，且这引起了空间掩 蔽。图2示出了基于相邻电极触点上的不同强度的指数扩散衰减的各种空间电流扩散。假 设在两个方向上（顶部和底部）每电极触点〇. 75的指数电流衰减，并且为了方便，在图2 中只描绘了由阳极刺激相引起的扩散。给定电流扩散以下的区域近似地指示神经元招募的 量。电极触点掩蔽发生在不同电极触点的电流扩散重叠的区域中。这些区域中的神经元并 非唯一地与具体电极触点相关并因此不是独立的。
[0008] 当给定电极触点上的相等神经元存活，平均来说，能够预期相等的刺激以在耳蜗 植入物中产生相等的响度。图2的上部图示说明了相邻电极触点上的两个顺序刺激具有相 同脉冲幅度的情况。在此情况下，这些电极触点之间的掩蔽以相同程度发生且平衡，使得重 叠的量一一掩蔽区域一一在两个电流扩散中相等。另一方面，当顺序刺激的脉冲幅度不同 (对于相等的响度感知），如图2的下部图示所示，则电极触点掩蔽不再平衡。下部图示的 下两个曲线示出了电极触点7的电流扩散完全被电极触点6的电流扩散所覆盖的情况。下 部图示的上两个曲线示出了电极触点6的电流扩散完全被电极触点7的电流扩散所覆盖的 情况。
[0009] 通常，在电极触点之间的掩蔽的量是它们的空间距离和电流幅度的函数。具有更 高电流幅度的通道将在某些具体程度上掩蔽相邻电极触点。相邻电极触点之间的幅度差越 大，产生的掩蔽就越大。如果给定电极触点完全被其他电极触点所掩蔽，则该电极触点的相 关频带不能被植入听者所感知并因此而被遗漏。
[0010] 在常规耳蜗植入适配过程中，每个电极触点的有效性必须由有经验的听觉病矫治 专家来判断。每个电极触点得根据最小阈值水平（THR)和最大舒适水平（MCL)值来评估， 然后进一步根据听觉病矫治专家与植入用户（如果可行）相配合的有用性来判断。该过程 的结果大大取决于听觉病矫治专家和植入用户的技能。具有极低或极高MCL特性的电极触 点通常被禁用以确保声音处理器的所有频带的合理表示。
【发明内容】
[0011] 本发明的实施例旨在提供一种耳蜗植入布置，该耳蜗植入布置包括植入电极，所 述植入电极具有电极触点，用于向相邻的神经组织递送反映耳蜗的音质分布组织的定义的 频带的电极刺激信号。可植入的刺激处理器耦合到所述植入电极，用于产生所述电极刺激 信号。所述电极触点中的至少一个电极触点基于电流扩散重叠和长期平均谱数据的电极掩 蔽函数被去激活（deactivate)，以避免递送电极刺激信号到被相邻电极触点掩蔽的电极触 点。
[0012] 所述电极掩蔽函数可以使用用于每个电极触点的平均电流幅度值。用于每个电极 触点的平均电流幅度可以代表频带和用于每个电极触点的阈值刺激值的非线性映射。所述 电极掩蔽函数可以反映用于每个电极触点的不同的电流衰减或相等的电流衰减。或者，电 极掩蔽函数可以使用用于每个电极触点的平均电荷值。
[0013] 当前听力情形可以包括当前声音响度水平。当前听力情形可以由所植入的患者手 动选择，或者其可以由与刺激处理器通信的外部设备自动选择。外部设备或刺激处理器可 以使用电极掩蔽函数来将所述电极触点中的所述至少一个电极触点动态地去激活。
[0014] 本发明的实施例还包括一种耳蜗植入物适配布置，所述耳蜗植入物适配布置包括 电极测量模块，用于测量由于将定义的频带的电刺激信号递送到与耳蜗植入物电极的电极 触点相邻的耳蜗神经组织所产生的所述电极触点之间的电流扩散重叠。电极调整模炔基于 电流扩散重叠和长期平均谱数据的电极掩蔽函数，将所述电极触点中的至少一个电极触点 去激活，以避免递送电极刺激信号到被相邻电极触点掩蔽的电极触点。
[0015] 在这样的布置中，电极调整模块可以基于定义的当前听力情形，动态确定所述至 少一个电极触点供去激活。电极调整模块可以使用基于用于每个电极触点的平均电流幅度 值的电极掩蔽函数。用于每个电极触点的平均电流幅度可以代表频带和用于每个电极触点 的阈值刺激值的非线性映射。电极调整模块可以使用基于用于每个电极触点的平均电荷值 的电极掩蔽函数和/或反映用于每个电极触点的不同或相同的电流衰减的电极掩蔽函数。
【附图说明】
[0016] 图1示出了具有耳蜗植入物系统的人耳的解剖结构。
[0017] 图2图示说明了电极阵列中的电极触点上的电流扩散的效果。
[0018] 图3示出了根据本发明的一个实施例的电极触点选择算法中的各种逻辑步骤。
[0019] 图4提供了根据图3的实施例的各种电极触点特性的图表。
[0020] 图5示出了根据本发明的另一个实施例的电极触点选择算法中的各种逻辑步骤。
[0021] 图6提供了根据图5的实施例的各种电极触点特性的图表。
【具体实施方式】
[0022] 本发明的实施例旨在提供用于刺激电极触点的优化选择的客观方法，其帮助减少 电极触点的空间掩蔽并确保声音处理器频率范围的完全可感知呈现。
[0023] 如上所述，在典型耳蜗植入物系统中，可植入的刺激处理器产生电极刺激信号，所 述电极刺激信号由植入电极引线中的电极电线传输到沿着植入电极的顶端部的外表面的 长度分布的相应的电极触点。电极触点递送电刺激信号给植入患者的耳蜗内的相邻神经组 织以便感知为声音。每个电极触点递送电刺激信号给其相邻神经组织，用于反映耳蜗的音 质分布组织的定义的频带。在本发明的实施例中，对于定义的当前听力情形，基于长期平均 谱数据的电极掩蔽函数和电流扩散重叠，将至少一个电极触点动态地去激活，以便不递送 电刺激信号给被相邻电极触点掩蔽的电极触点。
[0024] 在植入物系统的适配期间，当在现实听力情形中接收刺激信号的同时，掩蔽和被 掩蔽的电极触点被识别。因为它们的失效以及丢失频带的相应风险，如上所述，被识别的电 极触点被选择性地去激活用于正常适配后操作。对于在被植入的倾听者中的语音感知的结 果，在选择电极触点时，（例如，语音的）长期谱可以连同每个电极触点的电动态范围（MCL 和THR) -起被考虑。对于听着音乐或其他听力情形，也可以考虑适当的长期谱。
[0025] 图3示出了基于用于每个电极触点的相等电流衰减的假设，