專利名稱：用于刺激醫療設備的刺激定時的制作方法
技術領域：
本發明一般地涉及刺激醫療設備，并且更具體地涉及刺激醫療設備中的刺激定時。
背景技術：
聽力喪失(其可能由于很多不同的原因引起)一般分為兩種類型，傳導性的和感覺神經的。在某些情況下，人可能具有這兩種類型的聽力喪失。傳導性聽力喪失發生在用于使聲音到達耳蝸中的毛細胞的正常機械通路受阻(例如由于聽小骨受損)時。傳導性聽力喪失通常利用常規助聽器來解決，常規助聽器放大聲音從而使得聲學信息能夠到達耳蝸。然而，在很多重度耳聾的人中，其耳聾的原因是感覺神經性聽力喪失。感覺神經性聽力喪失發生在內耳或者從內耳到大腦的神經通路受損時。因此，遭受感覺神經性聽力喪失的人不能從常規助聽器得到合適的益處。作為結果，已經開發了向接受者的聽覺系統的神經細胞遞送電刺激的聽力假體(prostheses，贗復器)以便為具有感覺神經性聽力喪失的人提供感知聲音的能力。這種刺激聽力假體包括例如聽覺大腦刺激器和耳蝸假體(通常稱為耳蝸假體設備、耳蝸植入體、耳蝸設備等；在此簡單地稱為“耳蝸植入體”)。在此所用的“接受者的聽覺系統”包括用于感知聲音信號的所有感覺系統組件，諸如聽力感覺接受器、神經通路，包括聽覺神經和螺旋神經節以及用于感應聲音的大腦部分。大部分感覺神經性聽力喪失是由于將聲學信號轉換為神經脈沖的耳蝸毛細胞的缺失或破壞而引起的。出于該目的，已經開發了耳蝸植入體。耳蝸植入體使用聽覺神經細胞的直接電刺激來繞過缺失的或缺損的毛細胞(其在正常情況下將聲學振動轉換為神經活動)。這種設備一般地使用植入到耳蝸的鼓階中的電極陣列，從而使得電極可以有差別地激活正常情況下編碼有差別的聲音頻率的聽覺神經元。聽覺大腦刺激器被用于治療較少數量的具有雙側聽覺神經退化的接受者。對于這種接受者，聽覺大腦刺激器提供對腦干中的耳蝸核的刺激。在向接受者應用電刺激時，諸如耳蝸植入體和聽覺大腦刺激器之類的醫療設備典型地使用編碼策略來確定要應用的刺激脈沖的定時和強度。然而，這些編碼策略經常引起接收信號的可變延時。也就是說，直到應用對應的刺激信號(即，用于刺激接受者)的時間為止的接收到信號所耗費的時間量是可變的。在雙側設備(例如，其中耳蝸植入體用于兩只耳朵)中，該可變延時可能引起在左耳與右耳處接收的信號之間的相位差信息(即，在一只耳朵處接收到聲音信號的時間與在另一只耳朵處接收到聲音信號的時間之間的時間差)丟失。該信息丟失可能引起對雙側設備的耳間定時提示(cue)的不良編碼以及對語音和音樂兩者的基頻的不良編碼。此外，典型的耳蝸植入體系統使用固定脈沖速率來應用刺激。該脈沖速率典型地被設置為高速率，從而使得所感知的聲音對接受者來說聽起來不會那么不自然和過分機器化。然而，該高固定脈沖速率可能引起較大的功率要求，這縮短了醫療設備電池壽命以及/或者要求更大、更強大的電池。這增加了醫療設備的成本、尺寸和/或不便利性。

發明內容
在本發明的一個方面中，提供了一種用于由具有多個電極的刺激醫療設備遞送刺激信號的方法。該方法包括接收信號；對接收信號進行濾波以獲得第一組一個或多個帶通濾波信號；通過確定所述帶通濾波信號中的至少一個的包絡來確定定時包絡；基于定時包絡的相位何時等于指定相位來確定脈沖時間；確定脈沖時間的幅度；以及使用所確定的脈沖時間和幅度來使用該多個電極中的一個或多個遞送刺激信號。在另一方面中，提供了一種在由具有多個電極的刺激醫療設備遞送刺激信號時使用的裝置。該裝置包括第一組一個或多個帶通濾波器，配置為對接收信號進行濾波以獲得第一組一個或多個帶通濾波信號；第一組至少一個包絡檢測器，配置為通過確定帶通濾波信號中的至少一個的包絡來確定定時包絡；第一組一個或多個脈沖時間選擇器，配置為基于定時包絡的相位何時等于指定相位來確定脈沖時間；第一組一個或多個幅度選擇器，配置為確定脈沖時間的幅度；以及發射器，配置為傳送所確定的脈沖時間和幅度以便在使用該多個電極中的一個或多個并且使用所確定的脈沖時間和幅度來遞送刺激信號時使用。在又一方面中，提供了一種包括計算機程序的計算機可讀介質，該計算機程序用于控制處理器執行用于由具有多個電極的刺激醫療設備遞送刺激信號的方法。該方法包括接收信號；對接收信號進行濾波以獲得第一組一個或多個帶通濾波信號；通過確定帶通濾波信號中的至少一個的包絡來確定定時包絡；基于定時包絡的相位何時等于指定相位來確定脈沖時間；確定脈沖時間的幅度；以及使用所確定的脈沖時間和幅度來使用該多個電極中的一個或多個遞送刺激信號。在又一方面中，提供了一種用于由具有多個電極的刺激醫療設備遞送刺激信號的系統。該系統包括用于接收信號的裝置；用于對接收信號進行濾波以獲得第一組一個或多個帶通濾波信號的裝置；用于通過確定帶通濾波信號中的至少一個的包絡來確定定時包絡的裝置；用于基于定時包絡的相位何時等于指定相位來確定脈沖時間的裝置；用于確定脈沖時間使用的幅度的裝置；以及用于使用所確定的脈沖時間和幅度來使用該多個電極中的一個或多個遞送刺激信號的裝置。


下面參考附圖描述本發明的實施例，附圖中圖I是其中可以實現本發明實施例的耳蝸植入體的透視圖；圖2圖示了根據實施例的示例性聲音處理單元 的功能圖；圖3圖示了根據實施例的用于獲得刺激信號的脈沖時間和對應的幅度的示例性流程圖；圖4圖示了根據實施例的示例性定時信號和示例性頻譜信號；
圖5圖示了根據實施例的通過將來自定時路徑的脈沖時間與來自頻譜路徑的幅度組合而得到的示例性組合輸出脈沖；圖6圖示了根據實施例的圖5的輸出脈沖的瞬時脈沖速率；圖7圖示了根據實施例的定時信號、頻譜信號以及所得到的輸出脈沖。
具體實施例方式本發明的多個方面一般地針對用于使用醫療設備(諸如耳蝸植入體或聽覺大腦刺激器)來確定所應用的刺激的定時的方法和系統。在實施例中，該醫療設備對接收信號進行濾波以獲得多個帶通濾波信號，每個帶通濾波信號對應于一個或多個刺激通道。然后，該醫療設備確定這些帶通濾波信號的包絡。接下來，該醫療設備基于包絡的特定相位(例如，峰值、最小值等)的定時來確定對應的刺激通道的刺激定時(即，脈沖時間)。例如，該 醫療設備可以基于對應的包絡何時達到其峰值來選擇刺激脈沖時間。在實施例中，該醫療設備可以使用如下機制來確定刺激定時，在該機制中，該醫療設備使用兩條分開且并行的處理路徑來處理接收信號。第一條路徑提供多個不同的刺激通道中的每一個的定時信息。如上所述，該定時信息可以包括該醫療設備將在刺激通道上應用刺激脈沖的時間。第二條路徑提供關于要應用的刺激的強度的信息。第一條路徑可以包括多個帶通濾波器，每個帶通濾波器對應于特定的刺激通道。這些帶通濾波器中的每一個都輸出信號，該信號被提供給包絡檢測器以獲得濾波信號的包絡。接下來，可以使用脈沖時間選擇器來獲得包絡達到其峰值的時間，或者包絡信號的另一特定相位。這些峰值時間提供對應的刺激通道中的每一個的脈沖時間。第二條處理路徑也可以包括多個帶通濾波器，緊接著是對應的包絡檢測器，該包絡檢測器輸出濾波信號的包絡。然后，該醫療設備可以針對來自第一條路徑的每個脈沖確定來自第二條路徑的對應的時間和通道處的包絡的幅度。然后，該醫療設備可以將來自第一條路徑的脈沖時間與來自第二條路徑的幅度組合以獲得要應用于該醫療設備的接受者的刺激脈沖的定時和幅度。在此主要結合一種類型的聽力假體來描述本發明的實施例，該類型即耳蝸假體(通常稱為耳蝸假體設備、耳蝸植入體、耳蝸設備等；在此簡單地稱為“耳蝸植入體”)。耳蝸植入體一般地指代向接受者的耳蝸遞送電刺激的聽力假體。在此所用的耳蝸植入體還包括遞送與其他類型的刺激(諸如聲學或機械的刺激)組合的電刺激的聽力假體。應當意識到，本發明的實施例可以在現在已知的或以后開發的任何耳蝸植入體或其他聽力假體中實現，所述任何耳蝸植入體或其他聽力假體包括聽覺大腦刺激器，或者聽覺上或機械上刺激接受者的中耳或內耳的組件的可植入聽力假體。圖I是傳統耳蝸植入體的透視圖，該耳蝸植入體稱為耳蝸植入體100，其植入在具有外耳101、中耳105以及內耳107的接受者中。下面描述外耳101、中耳105以及內耳107的組件，緊接著是對耳蝸植入體100的描述。在功能完整的耳朵中，外耳101包括耳廓110和耳道102。聲壓或聲波103由耳廓110收集并且被導入和通過耳道102?？缍?02的遠端布置的是鼓膜104，該鼓膜104響應于聲波103而振動。該振動通過中耳105的三塊骨頭耦合到卵形窗或橢圓窗112，這三塊骨頭統稱為小骨106并且包括錘骨108、砧骨109以及鐙骨111。中耳105的骨頭108、109和111用于過濾和放大聲波103，引起卵形窗112響應于鼓膜104的振動而發聲或者振動。該振動建立了耳蝸140內的外淋巴的流體運動的波。這種流體運動繼而激活耳蝸140內部的微小毛細胞(未示出)。激活毛細胞使得適當的神經脈沖被生成并且通過螺旋神經節細胞(未示出)和聽覺神經114傳遞到大腦(同樣未示出)，在大腦中，它們被感知為聲音。耳蝸植入體100包括直接或間接地附接到接受者身體的外部組件142，以及臨時地或永久地植入在接受者中的內部組件144。外部組件142典型地包括用于檢測聲音的一個或多個聲音輸入兀件(諸如麥克風124)、聲音處理單兀126、電源(未不出)以及外部發射器單元128。外部發射器單元128包括外部線圈130并且優選地包括直接或間接地緊固到外部線圈130的磁鐵(未示出)。聲音處理單元126處理麥克風124的輸出，在所描繪的實施例中，該麥克風124位于接受 者的耳廓110旁邊。聲音處理單元126生成編碼信號(在此有時稱為編碼數據信號)，該編碼信號經由電纜(未示出)被提供給外部發射器單元128。內部組件144包括內部接收器單元132、刺激器單元120以及伸長的電極組裝件118。內部接收器單元132包括內部線圈136并且優選地包括相對于內部線圈固定的磁鐵(同樣未示出)。內部接收器單元132和刺激器單元120被密封在生物相容性外殼內，有時統稱為刺激器/接收器單元。內部線圈接收來自外部線圈130的功率和刺激數據，如上所述。伸長的電極組裝件118具有連接到刺激器單元120的近端以及植入在耳蝸140中的遠端。電極組裝件118從刺激器單元120通過乳突骨119延伸到耳蝸140并且被植入到耳蝸140中。在某些實施例中，至少可以將電極組裝件118植入在基底區域116中，并且有時植入得更深。例如，電極組裝件118可以朝向耳蝸140的頂端(稱為耳蝸頂點134)延伸。在特定環境中，電極組裝件118可以經由耳蝸底轉(cochleostomy) 122插入到耳蝸140中。在其他環境中，耳蝸底轉可以通過圓窗121、卵形窗112、隆突123或者通過耳蝸140的頂回轉147形成。電極組裝件118包括沿其長度布置的縱向對準的并向遠側延伸的電極148的陣列146，在此有時稱為電極陣列146。雖然電極陣列146可以布置在電極組裝件118上，但在大部分實際應用中，電極陣列146被集成到電極組裝件118中。這樣，在此將電極陣列146記載為布置在電極組裝件118中。刺激器單元120生成刺激信號，所述刺激信號由電極148應用于耳蝸140，從而刺激聽覺神經114。由于耳蝸是音質分布(tonotopically)映射的，即劃分為區域，每個區域對特定頻率范圍中的刺激信號響應，因此可植入電極陣列的每個電極向耳蝸的特定區域遞送刺激信號。在聲音到電刺激的轉換中，可以將頻率分配給電極組裝件的位于耳蝸中接近于在正常聽覺中將自然地被刺激的區域的位置上的單個電極。這使得假體聽覺植入體能夠繞過耳蝸中的毛細胞以直接遞送電刺激給聽覺神經纖維，從而使得大腦可以類似于自然聽力感覺那樣感知聽力感覺。在實現這一點時，將聲音處理單元126的處理通道(即具有其相關聯的信號處理路徑的特定頻帶)映射到一組一個或多個電極以刺激耳蝸的所希望的神經纖維或神經區域。用于刺激的這樣的多組一個或多個電極在此稱為“電極通道”或“刺激通道”。在耳蝸植入體100中，外部線圈130經由射頻(RF)鏈路將電信號(S卩，功率和刺激數據)發射給內部線圈136。內部線圈136典型地是包括多圈電絕緣的單股或多股鉬線或金線的導線天線線圈。內部線圈136的電絕緣由柔性硅樹脂鑄模(未示出)提供。在使用中，可植入接收器單元132可以位于鄰近接受者耳廓110的顳骨的凹陷中。圖I的耳蝸植入體100可以用于雙側植入體系統。例如，在實施例中，耳蝸植入體100可以裝配到接受者的右耳和左耳兩者以形成雙側植入體系統。這種雙側系統中的這些耳蝸植入體可以獨立于彼此而操作，或者，例如，在向接受者遞送聯合刺激時可以無線地或經由有線連接進行通信。圖2圖示了根據實施例的示例性聲音處理單元126的功能圖。如圖所示,聲音處理單元126接收來自一個或多個聲音輸入設備(諸如麥克風124)的輸入。然而，應當意識至IJ，可以使用現在或以后開發的任何聲音輸入設備來提供一個或多個輸入聲音信號。例如，在實施例中，聲音輸入設備可以是例如用于接收來自例如MP3播放器或其他音頻設備的頭戴式耳機插孔的信號的輸入插孔。將該輸入提供給預處理器204。預處理器204可以例如使用預加重濾波器、自動增益控制(AGC)和/或手動靈敏度控制(MSC)，以及其他信號預處理組件。音頻預處理器204的結構和操作被認為是本領域中公知的，因此在此不進一步描述。 此后，將信號提供給兩條分開的路徑定時路徑206和頻譜路徑208。定時路徑206確定刺激通道的脈沖的定時，頻譜路徑208提供每個脈沖的刺激的強度。如圖所示，定時路徑206包括多個不同的定時通道210，一個定時通道210對應于耳蝸植入體的一個刺激通道。每個定時通道210包括帶通濾波器212、包絡檢測器214、低通濾波器216以及脈沖時間選擇器218。類似地，頻譜路徑208同樣地包括多個通道220，每個通道220對應于特定的刺激通道，并且每個頻譜通道220包括帶通濾波器222、包絡檢測器224以及低通濾波器。下面將參考圖3進一步詳細討論這些路徑中的每一個的操作。將來自定時路徑206和頻譜路徑208的每個對應通道的輸出提供給對應的脈沖幅度組合器242，該脈沖幅度組合器242將來自定時路徑206的脈沖時間與來自頻譜路徑208的對應幅度組合。然后，可以將脈沖時間和幅度提供給可選的最大值選擇器246，該最大值選擇器246可以從所接收的脈沖時間和幅度中選擇多個最大值。然后可以將這些最大值提供給脈沖裁定器248,該脈沖裁定器248解決所確定的最大值之間的任何沖突以提供輸出刺激信號。然后可以將輸出刺激信號提供給響度增長函數250，緊接著是編碼器252。此后，可以將編碼刺激信號提供給外部發射器單元128以便向耳蝸植入體的內部組件傳送，其中可以經由電極陣列將刺激應用于接受者。下面將參考圖3更詳細地討論這些組件中的每一個的操作。圖3圖示了用于獲得要應用于接受者的刺激信號的脈沖時間和對應的幅度的示例性流程圖。將參考上面描述的圖2來討論圖3。在塊302處，聲音處理單元200可以接收來自諸如麥克風124之類的至少一個聲音輸入設備的輸入聲音信號。然后，在塊304處聲音輸入設備124將所接收的音頻信號提供給預處理器204。預處理器204將輸出信號提供給兩個分開的信號路徑定時路徑206和頻譜路徑208。分別在塊312和322處每條路徑206和208優選地分別使用帶通濾波器組212和222來對接收信號進行濾波，以獲得多個信號。濾波器組可以提供聽覺植入體的刺激通道中的每一個的信號。例如，每個濾波器組可以包括N個帶通濾波器212和222，其中N是耳蝸植入體的刺激通道的數量。例如，對于提供22個刺激通道的植入體系統，每個濾波器組可以包括22個分開的帶通濾波器(一個帶通濾波器用于一個刺激通道)，并且輸出22個分開的信號。
每個帶通濾波器212和222的帶寬可以像通道之間的頻率間隔那樣窄或者像通過整個信號那樣寬(即沒有濾波器)。在實施例中，可以將定時路徑206的帶通濾波器212的帶寬保持為相對較寬(例如，> 300Hz的帶寬)，以便增大通道包含若干未分解的諧波的可能性，這些諧波可能在基頻處在通道中引起更大的幅度包絡波動。例如，如果對于所接收的語音聲音信號，基頻為100Hz，則可以有位于基頻之上的每IOOHz處的諧波(即，位于頻率200Hz、300Hz、400Hz等處的諧波)。如果濾波器組中的帶通濾波器212具有1000Hz (或IkHz)的中心頻率和500Hz的帶寬，則該帶通濾波器將通過以下5種諧波800HZ、900HZ、1000Hz、1100Hz和1200Hz。相反，如果帶通濾波器只具有50Hz的帶寬，則該濾波器將只通過1000Hz的諧波。進一步，在采用22個刺激通道的實施例中，可以將每個帶通濾波器的帶寬設置為濾波器間隔(即，鄰近的帶通濾波器的中心頻率之間的頻率差)的2倍，從而創建重合程度很高的濾波器組。帶通濾波器212可以是任何類型的濾波器，諸如有限沖激響應(FIR)或無限沖激響應(IIR)濾波器。進一步，在實施例中，可以使用快速傅里葉變換(FFT)濾波器組來實現濾波器212。然后，在塊314處每個帶通濾波器212可以將濾波信號輸出給包絡檢測器214。包 絡檢測器214可以是相對寬帶包絡檢測器，諸如Hilbert包絡檢測器。包絡檢測器214可以后接低通濾波器216，可以將該低通濾波器216設置為在塊316處限制該通道中的刺激速率的截止頻率(例如300Hz-600Hz)。包絡檢測和低通濾波的該組合可以幫助限制每個通道中的刺激速率，從而使得將刺激速率限制為在接受者的感知相關范圍內的速率(例如，小于300Hz，但該數字可以根據接受者而變化)。在此所用的術語“感知相關”是指接受者可以感知到的響度以外的特性或參數。例如，如果脈沖速率之間的時間差能夠影響接受者在響度以外的某些不同的感知，則將定時脈沖速率視為感知相關的。在本說明書中，感知相關范圍將一般地指代小于300Hz-600Hz的脈沖速率頻率。在塊318處脈沖時間選擇器218可以緊接在低通濾波器216之后，其發現包絡時間波形中的幅度峰值的時間位置。可以將這些時間用作對應的刺激通道的脈沖時間。應當注意，雖然在該實施例中，選擇峰值作為脈沖時間，但在其他實施例中，可以選擇波形的其他相位作為脈沖時間。例如，可以選擇凹點(即，最小值)作為峰值時間，或者選擇當信號在上升或下降時的過零點作為峰值時間，等等。通過基于時間包絡的特定相位選擇刺激脈沖的定時，本實施例可以幫助更如實地表示基頻和耳間定時提示。第二處理路徑或“頻譜”路徑208可以用于確定由定時路徑所確定的每個刺激脈沖的幅度。頻譜路徑還可以包括N個帶通濾波器222，每個帶通濾波器222對應于耳蝸植入體的特定刺激通道。在塊322處濾波器222對接收信號進行濾波以生成所得到的信號。然后，在塊324處包絡檢測器224可以檢測所得到的信號的包絡，然后在塊326處該包絡由低通濾波器226進行濾波。在實施例中，每個帶通濾波器222的中心頻率可以與定時路徑(即，對應的帶通濾波器212)中相同。進一步，每個濾波器222的帶寬(例如從_3dB點確定)可以與濾波器222的濾波器間隔匹配，從而在頻譜路徑208中創建具有連續的頻率邊界的濾波器組。此外，在實施例中，頻譜路徑的低通濾波器226可以具有比定時路徑中更低的截止頻率(例如，50Hz)。可以在塊342處由脈沖幅度組合器242來合并來自定時和頻譜路徑的對應通道。例如，脈沖幅度組合器242可以從定時路徑206接收對應的刺激通道的脈沖時間，然后從頻譜路徑208獲得對應的定時和通道的包絡幅度。然后，組合器242可以將要應用的刺激的脈沖幅度設置為等于該所獲得的幅度。圖4圖示了從定時路徑206接收的特定通道的示例性定時信號402以及從頻譜路徑接收的對應通道的示例性頻譜信號404。這些示例性信號402和404可以例如是針對普通話短語“你好”中的第一個音節而得到的信號。進一步，在該示例中，定時通道的低通濾波器216具有300Hz的截止頻率并且頻譜路徑的低通濾波器226具有50Hz的截止頻率。圖5圖示了從將來自定時路徑的脈沖時間(即，對應于信號402的峰值的時間)與來自來自頻譜路徑的對應包絡(即，信號404)的幅度組合的對應的組合器242得到的示例性組合輸出脈沖502。圖6圖示了圖5的輸出脈 沖502的瞬時脈沖速率602。如圖所示，脈沖速率602隨著基頻增大(例如，該普通話短語中的升調)而增大。應當注意，在圖6中，由于如圖5所圖示的在大約0. 45秒之后的較低的且很可能覺察不到的脈沖幅度，對瞬時脈沖速率602的確定在大約0. 45秒之后變得有噪聲。圖7圖示了定時信號402、頻譜信號404以及所得到的輸出脈沖502的0. 3與0. 4秒之間的時段的局部放大圖。然后，在塊346處，可以將刺激通道的組合脈沖時間和幅度傳遞給可選的最大值選擇級246。最大值選擇級246基于例如特定的刺激策略來選擇在給定時間幀期間的刺激的通道。例如，在實施例中，最大值選擇的策略可以基于消除具有最小幅度脈沖的通道的簡單規則，或者例如更復雜的規則，諸如基于心理物理學的屏蔽或通道相互作用最小化的規則。接下來，在塊348處，將由最大值選擇級246選擇的脈沖(S卩，所選擇的最大值)發送給可選的脈沖裁定器248。裁定器248可以通過例如為具有最高幅度和延遲的脈沖賦予優先權或者丟棄較小幅度的脈沖來處理時間上重合的脈沖。最后，在塊350處，經由例如響度增長函數250將剩余的脈沖從聲學單位轉換為適當的電流電平。應當注意，在實施例中，可以包括脈沖裁定器248而不包括最大值選擇級246，或者可以包括最大值選擇級246而不包括脈沖裁定器248，或者，例如，既不包括脈沖裁定器248也不包括最大值選擇級246。然后，在塊352處，可以將所得到的信號提供給編碼器252，該編碼器252對信號進行編碼以便從聲音處理單元傳送到內部組件從而對接受者應用刺激。存在在將聲音轉換為全電刺激信號時可以使用的若干語音編碼策略。本發明的實施例例如可以用于刺激通道的子集上，同時結合用于其余刺激通道上的各種各樣的語音策略，這些語音策略包括但不限于連續交織采樣(CIS)、頻譜峰值提取(SPEAK)、先進組合編碼器(ACE)、同步模擬刺激(SAS)、MPS、成對脈動采樣器(PPS)、正交脈動采樣器(QPS)、混合模擬脈動(HAP)、n-0f_m和HiRes. TM.(通過先進仿生學開發)。SPEAK是可以在250Hz-500Hz范圍內操作的低速率策略。ACE是CIS和SPEAK的組合。然后，可以經由外部發射器單元128將編碼刺激信號傳送給內部組件144。然后，信號可以由內部接收器單元132接收并且被提供給刺激單元120，該刺激單元120可以基于正在實現的刺激策略確定在經由電極陣列142應用刺激時使用的信息和信號。例如，刺激控制器208可以針對所接收的刺激信號中的每一個選擇要使用的電極以及要應用于每個電極的特定電流量以實現指定的刺激幅度。所述刺激單元102可以進一步實現特定的刺激模式，諸如雙極或單極。在特定實施例中，耳蝸植入體系統的延時可以是固定的(即，其所耗費的用于將所接收的聲音信號處理和提供給接受者的時間可以是固定的時間段)。從而，在雙側耳蝸系統的實施例中，當對接受者呈遞所得到的刺激時，可以維持在左耳與右耳所接收的聲音信號之間的細微的相位差。換言之，在實施例中，由于耳蝸植入體中的延時是固定的，因此可以維持聲音信號到達左耳與右耳的時間之間的微小時間差，從而使得用于左耳和右耳的獨立耳蝸植入體中的每一個都可以按照與兩個獨立耳蝸植入體系統接收到聲音的時間之間的時間差相同的時間差來遞送從聲音所得到的刺激信號。在雙側耳蝸植入體系統中，將刺激速率限制為在感知相關范圍內的速率可以幫助維持聲學波形的定時并從而在接受者中具有對耳間時間差(ITD)的雙耳敏感性。此外，由于在實施例中，脈沖的定時是可變的并且在接受者的感知相關范圍內，因此在不需要過度地經受過于機器化的聲音的情況下，刺激脈沖的頻率可以更低。也就是說，在實施例中，所遞送的刺激可以被接受者感知為具有更低的刺激脈沖速率的更自然的聲音。此外，由于脈沖的頻率更低，所遞送的刺激脈沖的數量減少了。這可以幫助降低耳蝸植入體系統的功率要求，從而提高電池壽命以及/或者可以允許對更小更廉價的電池的使用。應當注意，上面描述的圖2的實施例僅僅是出于說明性目的而提供的一個示例性實施例，并不對所要求保護的本發明構成限制。例如，在另一實施例中，定時路徑206和頻譜路徑208中的對應帶通濾波器212和222可以具有相同的濾波器截止頻率?；蛘?，例如，定時路徑206和頻譜路徑208可以使用公共的帶通濾波器，并且信號在經過公共濾波器組(即，將帶通濾波器212和222組合為單一的帶通濾波器)之后劃分到兩個不同的路徑中?；蛘?，在又一示例中，定時路徑206和頻譜路徑208可以使用公共的帶通濾波器、包絡檢測器以及/或者低通濾波器。在這兩條路徑使用公共的帶通濾波器、包絡檢測器以及低通濾波器的實施例中，信號可以在經過低通濾波器組之后被劃分。在又一其他實施例中，與耳蝸植入體的每個刺激通道具有一個單獨的定時通道相反，定時路徑可以使用減少數量的定時通道。例如，在實施例中，可以將每個定時通道用于確定一個或多個刺激通道的脈沖，諸如，可以使用單一的定時通道來發起所有頻譜通道的脈沖。在這種場景中，所有信道將接收到同時的脈沖時間，但裁定級可以沿耳蝸從基底到頂部或者從頂部到基底將脈沖交錯(stagger)。進一步，如果使用了這種交錯，則可以向每個通道分配固定延遲以便維持通道定時內的一致性。盡管圖2的實施例使用時間包絡的幅度峰值來進行定時，但可以使用其他方法和系統來導出不同的刺激通道的脈沖時間。例如，在實施例中，可以(例如，由高通濾波器)移除包絡的直流分量，然后進行過零點檢測(例如，正的或負的過零點)。然后，可以將這些過零點的時間用作刺激通道的脈沖時間。這這種示例中，朝正向變化的過零點或負的過零點可以用于確定脈沖時間，或者甚至例如可以使用其組合或者正的和負的過零點兩者。存在附加的方法來提取定時路徑時間包絡的瞬時相位(例如，通過向時間包絡應用Hilbert變換)。如果導出了瞬時相位，則可以通過選擇在包絡的給定瞬時相位(例如，當信號上升時的過零點、當信號下降時的過零點等)處進行模擬來確定包絡定時。在上面討論的圖2的實施例中，使用低通濾波器216的低通濾波緊接在包絡檢測之后以便幫助限制時間包絡中的最大頻率。應當注意，這些低通濾波器216和226是可選的。例如，在其他實施例中，可以使用其他方法和系統來幫助限制時間包絡的最大頻率。例如，在實施例中，可以限制包絡檢測之前的帶通信號的帶寬以幫助限制Hilbert/正交包絡、的最大頻率?；蛘?，例如，包絡檢測器241可以使用某類型的包絡檢測(例如半波整流)，緊接著是具有內置低通濾波的低通濾波。特別地，所描述的主題的各種實現(諸如圖2的實施例)的組件可以實現在數字電子電路、集成電路、特殊設計的ASIC(專用集成電路)、計算機硬件、固件、軟件以及/或者其組合中。這些各種實現可以包括在可編程系統上可執行和/或可解釋的一個或多個計算機程序中的實現，該可編程系統包括至少一個可編程處理器(其可以是特殊的或通用的)，該至少一個可編程處理器耦合以從存儲系統、至少一個輸入設備和至少一個輸出設備接收數據和指令以及向存儲系統、至少一個輸入設備和至少一個輸出設備傳送數據和指令。這些計算機程序(又稱為程序、軟件、軟件應用、應用、組件或者代碼)包括用于可編程處理器的機器指令，并且可以用高級的面向過程的和/或面向對象的編程語言以及/或者用匯編/機器語言來實現。在此所用的術語“機器可讀介質”是指用于向可編程處理器提供機器指令和/或數據的任何計算機程序產品、計算機可讀介質、裝置和/或設備(例如，磁盤、光盤、存儲器、可編程邏輯器件(PLD))，包括接收機器指令作為機器可讀信號的機器可讀介質。類似地，在此還描述了可以包括處理器和耦合到處理器的存儲器的系統。存儲 器可以包括一個或多個程序，這些程序致使處理器執行在此描述的操作中的一個或多個。在此通過引用的方式包含在本申請中引用的所有文獻、專利、期刊文章以及其他材料的內容。已經參考本發明的若干方面描述了本發明的實施例。應當意識到，在不脫離本發明范圍的情況下，在一個方面的上下文中描述的實施例可以用于其他方面。雖然已經參考附圖、結合本發明的若干實施例全面地描述了本發明，但是應當理解，各種改變和修改對本領域技術人員來說可能是顯然的。這種改變和修改應當理解為包括在由所附權利要求書所限定的本發明的范圍內，除非它們脫離了該范圍。
權利要求
1.一種用于由具有多個電極的刺激醫療設備遞送刺激信號的方法，包括 接收信號； 對接收信號進行濾波以獲得第一組一個或多個帶通濾波信號； 通過確定所述帶通濾波信號中的至少一個的包絡來確定定時包絡； 基于所述定時包絡的相位何時等于指定相位來確定脈沖時間； 確定所述脈沖時間的幅度；以及 使用所確定的脈沖時間和幅度來使用所述多個電極中的一個或多個遞送刺激信號。
2.根據權利要求I的方法，其中所述指定相位等于所述包絡處于最大值處的相位。
3.根據權利要求I的方法，其中所述包絡信號具有在所述刺激信號的接受者的感知相 關范圍內的頻率范圍。
4.根據權利要求I的方法，其中從接收信號確定至少一個附加信號包括 對所述信號進行濾波以獲得第二組一個或多個帶通濾波信號；以及 其中確定幅度包括 使用來自所述第二組的所述帶通濾波信號中的至少一個來確定所述幅度。
5.根據權利要求4的方法，其中所述第一組的所述帶通濾波信號中的每一個對應于所述第二組中的至少一個帶通濾波信號。
6.根據權利要求5的方法，其中所述第一和第二組中的每個對應的帶通濾波信號對應于用于使用所述醫療設備遞送刺激信號的特定通道。
7.根據權利要求6的方法，其中每個特定通道對應于在遞送所述通道的刺激信號時使用的電極中的一個或多個。
8.根據權利要求4的方法，其中使用來自所述第二組的所述帶通信號中的至少一個來確定所述幅度包括 通過確定來自所述第二組的至少一個帶通信號的包絡來確定幅度包絡；以及 基于在所確定的脈沖時間處的幅度包絡的值來確定所述幅度。
9.根據權利要求I的方法,其中確定定時包絡包括 確定多個定時包絡，每個定時包絡通過確定所述帶通濾波器中的至少一個的包絡來確定; 其中確定脈沖時間包括 確定所述定時包絡中的每一個的脈沖時間；并且 其中確定幅度包括 確定所確定的脈沖時間中的每一個的幅度。
10.根據權利要求9的方法，進一步包括 從所確定的脈沖時間及所確定的其幅度中選擇多個最大值。
11.根據權利要求10的方法，進一步包括 在所選擇的最大值之間進行裁定以確定刺激脈沖時間和幅度的集合；以及 其中遞送刺激信號包括 遞送所確定的刺激脈沖時間和幅度中的每一個的刺激信號。
12.一種在由具有多個電極的刺激醫療設備遞送刺激信號時使用的裝置，包括 第一組一個或多個帶通濾波器，配置為對接收信號進行濾波以獲得第一組一個或多個帶通濾波信號； 第一組至少一個包絡檢測器，配置為通過確定所述帶通濾波信號中的至少一個的包絡來確定定時包絡； 第一組一個或多個脈沖時間選擇器，配置為基于所述定時包絡的相位何時等于指定相位來確定脈沖時間； 第一組一個或多個幅度選擇器，配置為確定所述脈沖時間的幅度；以及 發射器，配置為傳送所確定的脈沖時間和幅度以便在使用所述多個電極中的一個或多個并且使用所確定的脈沖時間和幅度來遞送刺激信號時使用。
13.根據權利要求12的裝置，其中所述指定相位等于所述包絡處于最大值時的相位。
14.根據權利要求12的裝置，進一步包括 低通濾波器，配置為對所述定時包絡進行濾波以產生低通濾波定時包絡信號，所述低通濾波定時包絡信號具有在所述刺激信號的接受者的感知相關范圍內的頻率范圍。
15.根據權利要求12的裝置，進一步包括 第二組一個或多個帶通濾波器，配置為對接收信號進行濾波以獲得第二組一個或多個帶通濾波信號；以及 其中幅度選擇器進一步配置為使用來自所述第二組的所述帶通濾波信號中的至少一個來確定所述幅度。
16.根據權利要求15的裝置，其中所述第一組的所述帶通濾波器中的每一個對應于所述第二組中的至少一個帶通濾波器。
17.根據權利要求16的裝置，其中所述第一和第二組中的每個對應的帶通濾波器對應于用于使用所述醫療設備遞送刺激信號的特定通道。
18.根據權利要求17的裝置，其中每個特定通道對應于在遞送所述通道的刺激信號時使用的電極中的一個或多個。
19.根據權利要求15的裝置，進一步包括 第二組一個或多個包絡檢測器，配置為通過確定來自所述第二組的至少一個帶通信號的包絡來確定幅度包絡；并且 其中所述幅度選擇器配置為基于在所確定的脈沖時間處的幅度包絡的值來確定所述幅度。
20.根據權利要求12的裝置，其中所述第一組一個或多個帶通濾波信號包括多個帶通濾波信號； 其中所述第一組至少一個包絡檢測器配置為通過確定所述帶通濾波信號中的每一個的包絡來確定所述帶通濾波信號中的每一個的定時包絡； 其中所述第一組一個或多個脈沖時間選擇器配置為基于所述定時包絡的相位何時等于指定相位來確定所述定時包絡中的每一個的脈沖時間；并且 其中所述第一組一個或多個幅度選擇器配置為確定所確定的脈沖時間中的每一個的幅度。
21.根據權利要求20的裝置，進一步包括 最大值選擇器，配置為從所確定的脈沖時間及所確定的其幅度中選擇多個最大值。
22.根據權利要求21的裝置，進一步包括裁定器，配置為在所選擇的最大值之間進行裁定以確定一組刺激脈沖時間和幅度；并且 其中所述發射器進一步配置為遞送用于所確定的刺激脈沖時間和幅度中的每一個的刺激信號。
23.一種包括計算機程序的計算機 可讀介質，所述計算機程序用于控制處理器執行用于由具有多個電極的刺激醫療設備遞送刺激信號的方法，所述方法包括 接收信號； 對接收信號進行濾波以獲得第一組一個或多個帶通濾波信號； 通過確定所述帶通濾波信號中的至少一個的包絡來確定定時包絡； 基于所述定時包絡的相位何時等于指定相位來確定脈沖時間； 確定所述脈沖時間的幅度；以及 使用所確定的脈沖時間和幅度來使用所述多個電極中的一個或多個遞送刺激信號。
24.一種用于由具有多個電極的刺激醫療設備遞送刺激信號的系統，包括 用于接收信號的裝置； 用于對接收信號進行濾波以獲得第一組一個或多個帶通濾波信號的裝置； 用于通過確定所述帶通濾波信號中的至少一個的包絡來確定定時包絡的裝置； 用于基于所述定時包絡的相位何時等于指定相位來確定脈沖時間的裝置； 用于確定所述脈沖時間的幅度的裝置；以及 用于使用所確定的脈沖時間和幅度來使用所述多個電極中的一個或多個遞送刺激信號的裝置。
全文摘要
公開了用于使用醫療設備來確定所應用的刺激的定時的方法和系統。在實施例中，該醫療設備對接收信號進行濾波以獲得多個帶通濾波信號，每個帶通濾波信號對應于一個或多個刺激通道。然后，該醫療設備確定這些帶通濾波信號的包絡。接下來，該醫療設備基于包絡的特定相位(例如，峰值、最小值等)的定時確定對應的刺激通道的刺激定時(即，脈沖時間)。然后，可以確定刺激通道的脈沖幅度，并且使用所確定的幅度和脈沖時間來確定所應用的刺激。
文檔編號A61F11/00GK102740926SQ201080015175
公開日2012年10月17日 申請日期2010年2月4日 優先權日2009年2月5日
發明者Z·M·史密斯 申請人:耳蝸有限公司