用于声音提升的刺激系统和方法

用于声音提升的刺激系统和方法
【专利摘要】一种用于向具有变弱的声音的人类对象提供训练治疗的刺激系统和方法包括：被配置为产生第一信号的激活开关；以及被配置为从感测电极接收所述第一信号并且基于所述第一信号产生至少一个刺激参数的处理器。所述系统还包括被配置为从所述处理器接收所述刺激参数并且响应于所述刺激参数而激活所述对象的喉返神经或迷走神经的刺激电极。
【专利说明】用于声音提升的刺激系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求享有于2011年12月7日提交的美国临时专利申请N0.61/567，664和于2011年12月7日提交的美国临时专利申请N0.61/567,666的优先权，在此以全文引用方式将该等申请的公开内容并入本文。
[0003]本申请还要求享有于2012年12月7日提交的、名称为“用于单侧声带自动麻痹的起搏器(PACEMAKER FOR UNILATERAL VOCAL CORD AUTOPARALYSIS) ” 的美国专利申请N0.13/708，129和于2012年12月7日提交的、名称为“用于痉挛性发声障碍的起搏器(PACEMAKER FOR SPASMODIC DYSPHONIA) ” 的美国专利申请 N0.13/708, 111 的优先权，在此以全文引用方式将该等申请的公开内容并入本文。

【技术领域】
[0004]本发明涉及一种用于声音提升的训练疗法，具体地说，涉及用于刺激人类对象的喉返神经(RLN)或声门闭合反射以治疗微弱的声音的设备和方法。

【背景技术】
[0005]当空气从肺部通过声门排出，形成横跨喉的压力降时发声。当该压力降变得足够大时，声带开始振动。实现发声所需要的最小压力降被称为发声阈值压力，并且对于具有正常声带的人来说大约是2到3厘米H20。声带在振动期间的运动主要是横向的，虽然也有一些上位的分量。然而，沿声带的长度几乎没有运动。声带的振动用于调节通过喉的空气的压力和流动，并且这个经过调节的气流是大多数浊音的声音的主要成分。
[0006]如果不足够靠近彼此、未处在足够的张力下或处在过大的张力下、或者如果横跨喉的压力降不足够大，则声带将不会振动。在语言学中，如果在发生期间没有发声，则这种音素被称为清音。在讲话时，与发声期间的声带相比，清音与被拉长、高度拉伸并置于横向(外展)的声带相关联。
[0007]可以通过各种手段来改变基频一感知音高的主声线索。大规模的改变是通过借助环甲肌的收缩增加声带的张力来完成的。较小的张力改变可以通过当喉下降或上升时可能发生的甲杓肌的收缩或甲状软骨和环状软骨的相对位置的改变来实现，喉的这种下降或上升是自主的或者是借助喉经由舌骨所连接到的舌的移动。除了张力的变化，基频还受主要受肺内的压力影响的、横跨喉的压力降影响，并且也将随声带之间的距离而变化。基频的变化在语言学上被用于产生语调和音调。
[0008]专门为声音产生而设计的发声机构是喉。喉在咽和气管之间。它与嘴和鼻子通过喉和咽的口部连通。虽然喉是空气通道的一部分，喉部通常充当阀，用于防止吞咽食物和异物进入下呼吸道。喉位于颈部的前部。
[0009]喉骨架包括由各种韧带和隔膜接合的九个软骨。其中三个是单一软骨(甲状软骨、环状软骨和会厌软骨)，三个是成对软骨(杓状软骨、小角状和楔状软骨)。
[0010]喉的外在肌群将喉作为一个整体进行移动。舌骨下肌群(肩胛舌骨肌、胸骨舌骨肌和胸骨甲状肌)是舌骨和喉的降肌，而舌骨上肌群(茎突舌骨肌、二腹肌、下颌舌骨肌和颏舌骨肌)和茎突咽肌是舌骨和喉的提肌。
[0011]喉的内在肌与喉部的移动有关，在声音产生时改变声带的长度和张力以及声门裂隙的大小和形状。除环甲肌由外部喉神经供给以外，喉的所有内在肌由喉返神经(RLN)—迷走神经的分支(CN X)供给。
[0012]声带的内收肌包括从环状软骨的侧部长出并插入肌突或杓状软骨的环杓侧肌。这些肌肉向前拉肌突，从而使杓状软骨旋转，以使它们的声带突向内摆动。这些移动将声带内收并关闭声门裂隙。
[0013]声带的主要外展肌是环杓后肌。这些肌肉在每一侧从环状软骨层的后表面长出，并且横向向上通过，以插入杓状软骨的肌突。它们使杓状软骨旋转，从而使其横向偏离并扩大声门裂隙。
[0014]声带的主要张肌是三角环甲肌。它们位于喉的外表面，环状软骨和甲状软骨之间。每一侧的肌肉从环状软骨的前面偏一侧的部分长出并且插入甲状软骨的下角的下缘和前方。这些肌肉在甲状软骨前方倾斜甲状软骨，增加甲状软骨和杓状软骨之间的距离。结果是，声韧带被拉长并拉紧并且声音的音高升高。
[0015]声带的主要松弛肌是宽阔的甲杓肌。它们从近正中面的甲状软骨的后表面长出并且插入杓状软骨的前外侧表面。其下深纤维的一个带，叫做声带肌，从声韧带长出并且向前传递到杓状软骨的声带突。甲杓肌向前拉杓状软骨，从而使声韧带放松。声带肌对声韧带产生精微的调整(例如，耳语期间发生)。它们也在发声和歌唱过程中使声带的部位松弛。
[0016]喉神经通过喉上神经和RLN起源于迷走神经(CN X)。所有内在肌，除了环甲肌，由RLN与来自副神经(CN XI)的纤维支配。外部喉神经供给环甲肌。喉粘膜的声门上区由内喉神经一喉上神经的分支供给。喉粘膜的声门下区由RLN供给。
[0017]大多数人(医生和一般公众)没有意识到，可以做点什么，来改善不理想的声音，甚至是尚可但不是最佳的声音。从历史上看，用于声音改善的一些技术(例如，歌唱家、演员和公众演讲者已探索出“声音课”)追溯到多年以前。然而近来，用于声音改善的技术一直在发展并改进。
[0018]声音微弱、带呼吸声、不稳定、质量受损以及其他特性可能会影响社会和职业成功。很多问题(特别是带呼吸声、轻柔、不稳定、震颤和习惯音高的改变)通常与老化相关联。对于大多数人来说，这些导致人们感觉声音(和它的拥有者)“老”或“柔弱”的声音特性可以得到改善或消除。
[0019]人们归咎于老化、甚至是他们的自然基因构成的声音问题可能由医疗问题导致或加剧。可能性很多，并且包括例如胃食管反流、甲状腺功能低下、糖尿病、肿瘤等疾病以及许多其他疾病。并不奇怪，锻炼和药物独自不能提供足够的改善，许多患者选择声音手术以试图加强他们的声音质量和持久性以及改善他们的生活质量。
[0020]通常，使用几个不同的程序来加强微弱或损伤的声音。手术的选择取决于个别人的声音条件、身体检查，并考虑这个人想要什么。在大多数情况下，手术目的是使声带物理上更靠近在一起，以使它们闭合得更加牢固。这消除由于声音老化(声带肌或其他组织的萎缩或消瘦)或者由于轻瘫或瘫痪(病毒感染或其他原因引起的局部神经损伤)发生的声带之间的空气泄漏。在一些情况下，手术是通过嘴部或颈部将材料注入邻近声带的组织来进行，以使声带组织“膨胀”并且使声带更加紧密地在一起。这就是所谓的注入喉成形术，并且通常使用脂肪、胶原或羟磷灰石来实施。替代地，该问题可以通过实施甲状软骨成形术来矫正。该手术需要在颈部切开小的切口。进入喉的骨架并且用Gor-Tex或硅橡胶植入物稍微压缩喉部组织。


【发明内容】

[0021]根据本发明的一个实施例，一种向具有变弱的声音的人类对象提供训练治疗的方法包括:提供被配置为产生第一信号的激活开关；响应于接收到第一信号而使用处理器产生至少一个刺激参数。刺激参数是基于第一信号的。方法还包括响应于接收到刺激参数而激活喉返神经或迷走神经。
[0022]在相关的实施例中，激活开关是被配置为检测声音活动并且响应于检测到的活动而产生第一信号的感测电极。感测电极可以是检测与声音产生相关的声信号的麦克风，可以是检测与声音产生相关的阻抗改变的阻抗传感器，和/或可以是检测与声音产生相关的压力改变的压力传感器。感测电极可以被配置为检测与声音产生相关的移动。方法还可以包括:确定声音活动何时已达到预定水平；以及然后当达到预定水平时使感测电极产生第一信号。激活开关可以是检测对象的移动并且响应于检测到的移动而产生第一信号的运动传感器。激活开关可以基于检测发声肌肉的肌电(EMG)活动来提供自动的激活。激活开关可以是对象可操作的手动激活器。激活可以包括提供具有约0.01毫秒到20毫秒的持续时间和在约0.05毫安到20毫安的范围内的幅值的电流脉冲。刺激参数可以包括大约是对象的声带内收肌的收缩时间的倒数的刺激频率，并且可以包括高于对象的声带外展肌的收缩时间的倒数的刺激频率。刺激参数可以包括高于用于对象的声带外展肌或内收肌的激活的阈值的刺激电压。替代地，刺激参数可以包括高于用于对象的声带内收肌的激活的阈值并且低于用于对象的声带外展肌的激活的阈值的刺激电压。刺激参数可以包括高于用于对象的声带外展肌的激活的阈值并且高于用于对象的声带内收肌的激活的阈值的刺激电压。刺激参数可以包括使用于对象的内收肌的激活的净力高于用于外展肌的激活的净力的刺激电压。
[0023]根据本发明的另一个实施例，一种用于训练人类对象的变弱的声音的刺激系统包括:被配置为产生第一信号的激活开关，和与激活开关通信的处理器。处理器具有用于接收第一信号并且用于基于第一信号产生至少一个刺激参数以刺激对象的喉返神经或迷走神经的程序代码。系统还包括被配置为接收刺激参数并且基于刺激参数来激活对象的喉返神经或迷走神经的刺激电极。
[0024]在相关的实施例中，刺激电极可以是神经卡肤电极和/或棒电极。刺激电极可以被配置为提供一定范围的刺激电压。处理器可以被配置为检测第一信号何时达到预定水平，并且可以被配置为当达到预定水平时产生刺激参数。
[0025]根据另一个相关的实施例，处理器可以检测第一信号何时达到预定水平并且通过产生刺激参数来进行响应。另外，处理器可以包括脉冲发生器。根据其他相关的实施例，电极可以是双极和/或三极。第二信号可以是双相电流脉冲，可以具有约0.001毫秒到50毫秒的持续时间，大多数对象中是0.1毫秒到5毫秒的持续时间，以及在约0.05毫安到20毫安的范围内的幅值，大多数对象中是0.5毫安到5毫安的范围内的幅值。
[0026]根据相关的实施例，方法还可以包括提供通过对象的皮肤感应地耦合能量的能量耦合电路。方法还可以包括提供通过对象的皮肤光耦合能量的能量耦合电路。用电信号刺激对象的发声神经可以包括用大约是对象的声带内收肌的收缩时间的倒数的频率的电信号来刺激神经。用电信号刺激对象的发声神经可以包括用高于对象的声带外展肌的收缩时间的倒数的频率的电信号来刺激神经。

【专利附图】

【附图说明】
[0027]通过参照附图查阅以下详细描述将更容易理解本发明的前述特征，附图中:
[0028]图1是根据本发明的实施例的声带的依赖于频率的移动的基本原理的图示；
[0029]图2是根据图1的实施例的声带的依赖于频率的运动的图示；
[0030]图3是根据本发明的实施例的用于声音提升的刺激系统的图示，而图3A是图3中的圆圈区域的分解图；
[0031]图4是示出根据本发明的实施例的用于刺激具有微弱的声音的人类对象的发声神经的方法的流程图；
[0032]图5是示出根据本发明的实施例的使用自动激活系统训练人类对象的微弱的声音的方法的流程图；以及
[0033]图6是示出根据本发明的实施例的使用手动激活训练人类对象的微弱的声音的方法的流程图。

【具体实施方式】
[0034]微弱的声音通常是退化、老化的肌肉虚弱和/或血液供应减少的后果。损伤导致声带的闭合压力要弱。当闭合压力较弱时，声带之间的间隙不能完全闭合/在中间，这导致声音的呼吸声或甚至更糟糕的质量、增加的吸入危险性和下降的瓦式动作能力(声带闭合后通过呼气，腹压升高)。
[0035]替代地，声带可能由于重新神经支配的运动单位的数量减少(与肌肉纤维的营养改变有时相关联)、神经传导障碍、或者神经肌肉接头较不成熟，而不能够外展和/或内收。
[0036]本发明的实施例认识到了为加强声带的肌肉而训练变弱的声音的好处。训练疗法可以通过刺激RLN或迷走神经或通过借助电和/或机械刺激激活声门闭合反射，以选择性地激活外展肌、内收肌或二者来实现。神经刺激或通过肌肉内刺激的反射激活的优点是，肌肉的移动对刺激电极的干扰少，植入电极的放置距离神经肌肉终板的脆弱危险的位置比较远，需要创口较小的手术来植入刺激电极，等等。
[0037]使用本发明的实施例的好处是:允许通过同一刺激电极，基于由于外展肌(打开者)与内收肌(闭合者)之间的差异(例如，依赖于频率的不同的阈值或内收肌和外展肌的净力差)而选择的刺激参数，来激活声带的打开和闭合。利用这些差异允许这样的刺激系统:通过对打开和闭合肌肉二者的逐渐平衡激活，提供声带闭合肌肉的选择性激活而不激活声带打开肌肉、声带打开肌肉的选择性激活而不激活声带闭合肌肉、和/或声带的拉紧。
[0038]本发明的实施例针对一种通过刺激神经支配发声肌肉的RLN或迷走神经而例如不直接电刺激肌肉纤维，来训练或锻炼发声肌肉的系统和方法。这将允许外科医生选择对神经的最佳可达性。相反，Goldfarb的美国专利N0.5，111，814教导感测功能正常的肌肉组织的电活动并刺激喉部的再神经支配的肌肉组织。
[0039]本发明的实施例还针对一种通过激活声门闭合反射，其反过来又刺激神经支配发声肌肉的RLN或迷走神经，来训练或锻炼发声肌肉的系统和方法。可以通过刺激神经例如喉上神经、内上或外上神经、和/或舌咽神经来激活这种反射。它也可以通过刺激喉和/或咽的机械感受器和/或粘膜，或者通过拍击反射，来引起。刺激可通过电流和/或通过机械移动或振动发生。刺激部位的这种多样性可以允许外科医生选择对患者的最佳治疗。在一些实施例中，RLN或迷走神经的刺激和声门闭合反射的激活可以同时进行。
[0040]在一些实施例中，系统和方法包括激活刺激/训练系统的激活开关。激活开关可以基于各种感测到的参数自动激活刺激系统，或者可以例如通过使用对象可操作的手动激活器来手动激活系统。例如，激活开关可以是被配置为感测喉和/或咽中的发声肌肉收缩的声音活动，并基于感测到的活动刺激神经支配发声肌肉的RLN或迷走神经、或被配置为激活声门闭合反射的感测电极。在此情况下，通过有源电感测/刺激或电感测和电/机械刺激来闭合声门，以提高声音的质量。相反，美国专利N0.5，111，814，其以引用方式并入本文，用于刺激打开声门的肌肉以增加吸入空气的量。类似地，Zealear的美国专利公开N0.2006/282127，以引用方式并入本文，用于出于同样的原因打开声带。因此，本发明的方法和设备的实施例针对感测发声肌肉收缩的活动，而不是如在例如Zealear的美国专利公开N0.2006/282127中感测呼吸肌收缩的活动。
[0041]在一些实施例中，可以使用激活开关(例如，自动激活开关或手动激活器)来激活刺激系统和产生第一信号。例如，激活开关可以是感测电极，其自动感测发声肌肉收缩然后自动产生第一信号。训练系统例如通过使刺激参数经由刺激电极被发送到适当的位置来激活喉返神经、迷走神经、或声门闭合反射。激活开关允许刺激系统在不需要发声训练或锻炼的时间段期间例如在睡觉期间或在吃饭时，处于非激活状态，但在需要发声训练或锻炼时允许其被手动或自动地激活。
[0042]在使用激活开关自动或手动激活刺激系统后，可以使用各种刺激参数，以便利用外展肌(打开者)与内收肌(闭合者)之间在阈激活电压、收缩时间和纤维数量方面的差异。因此，刺激参数包括变化的振幅、频率和/或阈值。例如，可以选择施加的电压和刺激频率，以便激活期望的肌肉，以锻炼和加强它们。一般来说，刺激电压应当与阈值成正比，刺激频率应当与收缩时间成反比。
[0043]本发明的实施例可以使用声带的依赖于频率的移动，如图1所示。这种移动的发生是由于外展肌与内收肌之间的收缩时间的差异所导致。声带的唯一现有外展肌一后环杓(PCA)肌肉的收缩时间显著长于内收肌的收缩时间。RLN包含随机地分布在整个神经上的、到作用于声带的所有肌肉的神经纤维(除环甲(CT)肌肉是由喉上神经(SLN)支配)。因此，通过电刺激产生的动作电位总是到达外展肌和内收肌二者。因此，声门由于较快的内收肌而首先闭合，然后打开，并以引起声带振动的松弛而结束。
[0044]当用大约是声带外展肌的收缩时间的倒数的频率刺激时，当下一个脉冲到达时，动作电位将在内收肌刚刚从上次激活放松的时间到达肌肉(如图表上的零线下方所示)。相反，当下一次收缩的传入开始导致它们的时域求和时(零线上方所示)，外展肌刚刚达到其最大收缩。因此，所得的外展肌强直张力克服了较弱的单一抽搐内收。
[0045]对于大约是声带内收肌的收缩时间的倒数的频率的刺激来说，内收肌也达到强直收缩，并且，由于其较大数量(4:1)，声带闭合。
[0046]本发明的实施例可以针对神经支配外展肌和内收肌的神经的选择性激活使用不同的阈值。外展肌的激活阈值高于内收肌的阈值，因为PCA肌肉的收缩时间显著长于内收肌的收缩时间。因此，PCA肌肉是由更小的平均神经纤维直径的神经纤维支配，与例如支配内收肌的更高的平均神经纤维直径的神经纤维的电激活阈值相比,更小的平均神经纤维直径的神经纤维具有更高的电激活阈值。
[0047]当由高于支配内收肌的神经纤维的激活阈值但低于支配外展肌的神经纤维的激活阈值的刺激电压刺激时，外展肌纤维将不会被激活，并因此松弛。相反，支配内收肌纤维的神经纤维将被激活，从而导致内收肌的收缩，并且声带将闭合。当刺激电压高于外展肌和内收肌二者的相应的激活阈值时，则这两组肌肉将会被刺激。刺激振幅(即，电荷的注入量)越大，外展肌和内收肌二者被更强地激活，而与所选择的刺激频率无关，只要刺激电压高于各个相应的阈值即可。
[0048]本发明的实施例可以使用由于用于支配外展肌和内收肌的神经的电激活导致的内收肌和外展肌的净力差异。用于内收肌的激活的净力，由于内收肌的更大的数量(每侧4条内收肌vs I条外展肌)，比用于外展肌的激活的净力高。
[0049]当由高于支配内收肌的神经纤维的激活阈值并且高于支配外展肌的神经纤维的激活阈值的刺激电压刺激时，外展肌纤维的外展(声带打开)净力将低于作为导致声带的闭合的力的总和的、内收肌纤维的内收(声带闭合)净力。
[0050]因此，应当基于所期望的应用和选择性的激活来选择刺激参数。总之，当刺激电压低于内收肌的激活阈值时，则不管所使用的刺激频率或振幅如何不会发生刺激。当刺激电压高于内收肌的激活阈值但低于外展肌的激活阈值时，则不管所使用的刺激频率或振幅如何，声带将闭合，这将对需要锻炼肌肉的具有变弱的声音的患者有益。当刺激电压高于外展肌的激活阈值(并因此也高于内收肌的激活阈值)时，则声带可由于当刺激频率大约是外展肌的刺激频率并且振幅较低时，外展肌的强直收缩而打开。然而，当应用这些相同的条件(刺激电压高于外展肌的激活阈值并且刺激频率大约是外展肌的刺激频率)，但是使用高振幅，以使强直收缩的外展肌的力大于内收肌的抽搐收缩时，声带可打开，这将有益于需要锻炼肌肉的具有变弱的声音的患者。如果使用更高的振幅来使强直收缩的外展肌的力小于内收肌的抽搐收缩，则声带可闭合(虽然取决于刺激频率可能存在波动或振动)，因为所应用的较高振幅压过外展肌的强直收缩。当刺激电压高于外展肌的激活阈值并且刺激频率大约是内收肌的刺激频率时，则不管所使用的振幅如何，声带闭合，这将有益于需要锻炼肌肉的具有变弱的声音的患者。例如，取决于刺激参数，低振幅可以小于约1.5毫安，高振幅可以是大约I到3毫安，而非常高的振幅可以大于约2.5毫安并具有约0.5毫秒的脉冲持续时间。
[0051]因此，基于所使用的刺激参数(例如上面描述的，以及其他组合)，可以存在针对内收肌和外展肌的各种切换场景，其有益于选择性地激活发声肌肉以便锻炼或训练肌肉。例如，在选择约等于外展肌的刺激频率的刺激频率、低振幅和大于内收肌的刺激电压的刺激电压的情况下，刺激电压可以在小于外展肌的刺激电压的电压到大于外展肌的刺激电压的刺激电压之间切换，这使声带在闭合和打开状态之间切换。类似地，在选择约等于外展肌的刺激频率的刺激频率和大于外展肌的刺激电压的刺激电压的情况下，振幅可以在低值和高值(或非常高的值)之间切换，这使声带在打开状态和正打开(或正闭合)状态之间切换。同样地，在选择约等于外展肌的刺激频率的刺激频率和低振幅的情况下，刺激频率可以在外展肌和内收肌的刺激频率之间切换，这使声带在打开和闭合状态之间切换。
[0052]本发明的实施例包括被配置为提供各种刺激电压、频率和/或振幅以便可以实现各种刺激参数的刺激电极。
[0053]在本发明的实施例中，直接或间接(通过声门闭合反射)刺激RLN或迷走神经，而不直接刺激肌肉，因为对神经的激活比对肌肉本身的激活需要的功率小10倍以上。另外，可以沿远离移动的肌肉和组织并且远离会产生不期望的反应的敏感的感受器的神经，定位神经卡肤电极。
[0054]图2是声带的依赖于频率的运动的图示。在10到30赫兹的刺激引起声带的逐渐外展201。高于30赫兹，逐渐声带内收发生202，通过双侧刺激，总气道阻塞203在100赫兹处发生。
[0055]图3和图3A是根据本发明的一个实施例的可以用于产生训练疗法的刺激系统的说明。用于声音提升的刺激系统包括一个或多个刺激(传出)电极301和激活开关(未示出)，该激活开关被配置为产生第一信号。激活开关(例如，自动激活开关或手动激活器)可以被用来开启训练系统并产生第一信号。例如，激活开关可以是自动感测发声肌肉收缩并且然后自动产生第一信号的一个或多个感测(传入)电极(不可见)，或者可以是由用户激活的手动激活器，例如开关或触发器。刺激系统还包括处理器303，处理器303可以包括脉冲发生器。处理器303可以被植入在患者的胸部，并且刺激电极301可以与电极引线304和安全环305 —同被缠绕或放置在迷走神经或RLN302附近或与其接触。替代地，通过对神经例如喉上神经 、内上神经或外上神经和/或舌咽神经的刺激来激活声门闭合反射，刺激电极301可以用于间接地用于刺激RLN或迷走神经。通过刺激喉和/或咽的机械感受器和/或黏膜或者通过拍击反射，刺激电极301可以用于刺激声门闭合反射。如上所述，刺激可以是电和/或机械或振动刺激。
[0056]本发明的系统的实施例可以被完全或部分植入人类对象。例如，刺激器可以包括壳体，该壳体可以非常小，所有的植入的电子组件包含在坚固和紧凑的密封壳中。能量和必需的信息可以通过对象的皮肤感应地或光学地传送。这可以通过将电子电路装入金属壳内部，而将次级线圈放置在金属壳的一旁或周围来实现。类似地，这可以通过将电子电路和次级线圈装入介电壳内部来实现。
[0057]也参考图4，系统可以由激活开关激活(步骤101)。激活开关可以通过自动感测与对象相关的参数来激活系统。例如，可以使用闭环系统的感测(传入)部分来自动地激活系统，该感测(传入)部分包括检测对象的各种参数，例如舌骨下肌群的声音活动或由备选传感器记录的信号，的一个或多个感测电极。例如，感测电极可以被配置为检测发声肌肉的肌电(EMG)活动和/或检测与声音产生相关的移动。感测电极可以是检测与声音产生相关的声信号的麦克风、检测与声音产生相关的阻抗改变的阻抗传感器、和/或检测与声音产生相关的压力改变的压力传感器。激活开关可以通过对象可操作的手动激活器手动地激活系统。激活开关可以响应于已自动检测到的活动而产生第一信号，或者可以响应于手动激活器而产生第一信号。
[0058]在处理器303处接收第一信号(步骤102)。处理器303可以包括脉冲发生器。处理器303从激活开关接收第一信号，并且产生基于第一信号的至少一个刺激参数(步骤103)。刺激参数或第二信号可以是双相电流脉冲，并且该双相电流脉冲可以具有约0.001毫秒到50毫秒的持续时间，大多数对象中是约0.1毫秒到5毫秒的持续时间，并具有在约
0.05毫安到20毫安的范围内的幅值，大多数对象中是约0.5毫安到5毫安的范围内的幅值。
[0059]由一个或多个刺激电极301接收来自处理器303的刺激参数(步骤104)，并且刺激电极301根据刺激参数直接刺激发声神经，例如RLN或迷走神经(RLN的起源并且在手术上更易于处理)(步骤105)。替代地，刺激电极301可以通过激活声门闭合反射，声门闭合反射然后激活RLN或迷走神经，来间接地刺激RLN或迷走神经。根据本发明的实施例，刺激限制于声音产生或吞咽或瓦式动作的时间段。
[0060]刺激电极和可选的感测电极可以是双极或三极。类似地，一个电极可以是双极，并且一个电极可以是三极。电极引线304应当具有足够的抗损坏性。应当以使神经和刺激器受肌肉、颈部和头部的移动的影响尽可能的小的方式来布置引线本体。
[0061]实施例可以用于通过刺激整个的支配RLN或替代地RLN起源的迷走神经，来激活具有变弱的声音的患者的声带内收。
[0062]图5是示出根据本发明的一个实施例的人类对象的训练疗法的方法的流程图。激活开关基于对象的感测到的参数自动地激活训练系统，并且产生第一信号(步骤110)。例如，激活开关使用一个或多个感测电极来感测人类对象的发声肌肉(例如舌骨下肌群)的电活动。基于所产生的第一信号用电信号直接刺激对象的发声神经(例如RLN或迷走神经)(步骤120)。替代地，可以通过基于所产生的第一信号刺激声门闭合反射，来间接地刺激RLN或迷走神经。刺激/激活参数可以包括用高于对象的声带内收肌的收缩时间的倒数值的刺激频率的电信号来刺激RLN或迷走神经。用电信号刺激对象的发声神经可以包括:用大约是对象的声带内收肌的收缩时间的倒数并且高于对象的声带外展肌的收缩时间的倒数的频率的电信号，来刺激该神经。
[0063]图6是示出根据本发明的一个实施例的使用系统的手动激活的人类对象的训练疗法的方法的流程图。在步骤130中，通过对象使用的手动激活器来手动地激活刺激系统。手动激活器可以发送第一信号到处理器303，处理器303可以包括脉冲发生器。处理器303从激活开关接收第一信号并且产生基于第一信号的至少一个刺激参数。然后基于刺激参数来激活RLN或迷走神经(步骤140)。替代地，可以基于刺激参数经由声门闭合反射间接地激活RLN或迷走神经。刺激可以是电和/或机械或振动刺激。
[0064]处理器303的一些实施例可以实现为硬件、软件(例如，计算机程序产品)或软件和硬件二者的组合。例如，实施例可以实施为与计算机系统一起使用的计算机程序产品。这种实现可以包括固定在有形介质例如计算机可读介质(例如，光盘、⑶-ROM、ROM或固定磁盘)上或者可经由调制解调器或其他接口设备例如通过介质连接到网络的通信适配器传输到计算机系统的一系列计算机指令或程序代码。介质可以是有形介质(例如，光学或模拟通信线路)或无线技术(例如，微波、红外线或其他传输技术)实现的介质。该系列计算机指令可以体现本文先前关于处理器描述的所有或部分功能。本领域技术人员应当意识到，这种计算机指令可以用众多编程语言来编写以与诸多计算机架构或操作系统一起使用。此外，这种指令可以存储在任意存储器设备中，例如半导体、磁、光存储器设备或其他存储器设备，并且可以使用任意通信技术例如光学、红外线、微波或其他传输技术进行传输。可以预见，这种计算机程序产品可以作为可移除介质与随附的印刷或电子文件(例如，收缩包装软件)一起销售，预加载有计算机系统(例如，在系统ROM或固定盘上)，或者可以通过网络(例如，因特网或万维网)从服务器或电子公告板销售。
[0065]虽然已结合其特定实施例对本发明进行了描述，但应当理解，它能够进一步修改。本申请旨在涵盖本发明的任何变化、用途或更改并且包括例如落在本发明涉及的领域中的已知或习惯做法范围内的自本公开的偏离。
【权利要求】
1.一种向具有变弱的声音的人类对象提供训练治疗的方法，所述方法包括: 提供被配置为产生第一信号的激活开关； 响应于接收到所述第一信号而使用处理器产生至少一个刺激参数，所述刺激参数是基于所述第一信号的；以及 响应于接收到所述刺激参数而激活喉返神经或迷走神经。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述激活开关是被配置为检测声音活动并且响应于所检测到的活动而产生所述第一信号的感测电极。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述感测电极是检测与声音产生相关的声信号的麦克风。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述感测电极是检测与声音产生相关的阻抗改变的阻抗传感器，
5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述感测电极是检测与声音产生相关的压力改变的压力传感器。
6.根据权利要求2所述的方法，其中，所述感测电极被配置为检测与声音产生相关的移动。
7.根据权利要 求2所述的方法，还包括: 确定所述声音活动何时已达到预定水平，其中，当达到所述预定水平时，所述感测电极通过产生所述第一信号来进行响应。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述激活开关是检测所述对象的移动并且响应于所检测到的移动而产生所述第一信号的运动传感器。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述激活开关基于检测发声肌肉的肌电(EMG)活动来提供自动的激活。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述激活开关是所述对象可操作的手动激活器。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述激活包括提供具有约0.01毫秒到20毫秒的持续时间和在约0.05毫安到20毫安的范围内的幅值的电流脉冲。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述刺激参数包括大约是所述对象的声带内收肌的收缩时间的倒数的刺激频率。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述刺激参数包括高于所述对象的声带外展肌的收缩时间的倒数的刺激频率。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述刺激参数包括高于所述对象的声带外展肌的激活阈值的刺激电压。
15.根据权利要求1所述的方法，其中，所述刺激参数包括高于所述对象的声带内收肌的激活阈值的刺激电压。
16.根据权利要求1所述的方法，其中，所述刺激参数包括高于所述对象的声带内收肌的激活阈值并且低于所述对象的声带外展肌的激活阈值的刺激电压。
17.根据权利要求1所述的方法，其中，所述刺激参数包括高于所述对象的声带外展肌的激活阈值并且高于所述对象的声带内收肌的激活阈值的刺激电压。
18.根据权利要求1所述的方法，其中，所述刺激参数包括使用于所述对象的内收肌的激活的净力高于用于外展肌的激活的净力的刺激电压。
19.一种用于训练人类对象的变弱的声音的刺激系统，包括: 被配置为产生第一信号的激活开关； 与所述激活开关通信的处理器，所述处理器具有用于接收所述第一信号并且用于基于所述第一信号产生至少一个刺激参数以刺激所述对象的喉返神经或迷走神经的程序代码；以及 被配置为接收所述刺激参数并且基于所述刺激参数来激活所述对象的喉返神经或迷走神经的刺激电极。
20.根据权利要求19所述的系统，其中，所述刺激电极是神经卡肤电极、棒电极或其组合。
21.根据权利要求19所述的系统，其中，所述刺激电极被配置为提供一定范围的刺激电压。
22.根据权利要求19所述的系统，其中，所述处理器被配置为检测所述第一信号何时达到预定水平，并且被配置为当达到所述预定水平时产生所述刺激参数。
【文档编号】A61N1/36GK104080511SQ201280068735
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2012年12月7日 优先权日:2011年12月7日
【发明者】维尔纳·林德恩塔勒 申请人:Med-El电气医疗器械有限公司