本發明屬于聽力治療領域，尤其是涉及一種通過音樂濾波再增強的耳鳴治療系統及治療儀。

背景技術：

主觀性耳鳴是指在沒有外源聲音或電刺激情況下的一種聲音感覺。耳鳴是一種常見癥狀，許多全身和耳部的疾病均可引起耳鳴。它嚴重影響國民身體健康和引發多種社會問題，根據流行病學資料統計顯示，約35％的成人有過耳鳴的經歷，大約有3-7%的人曾經因為耳鳴耳就醫，其中0.5-2.5%的人訴耳鳴對其生活造成嚴重影響，導致難以集中注意、正常交流、工作和睡眠，甚至嚴重至有自殺傾向。同時，不同年齡層次的人群都會出現耳鳴，隨年齡增大耳鳴發生率逐漸增加，最新研究顯示耳鳴逐漸呈低齡化趨勢，有報道發病率與成人相似。由于耳鳴病因復雜，機制不清，目前臨床上沒有統一有效的方法治療耳鳴。根據最新的2014年美國耳鳴臨床應用指南指出，根據循證醫學證據統計，不推薦將抗抑郁藥、抗驚厥藥、抗焦慮藥、鼓室內給藥以及營養神經的銀杏提取物或其他膳食補充藥物作為治療耳鳴的常規方法，同時也不推薦經顱磁刺激用于治療耳鳴。指南專家組唯一建議患者在進行聽力檢測了解耳鳴側別、持續時間和聽力、耳鳴情況后接受耳鳴聲治療。

目前為止，聲治療耳鳴的方法很多，包括聲掩蔽治療、耳鳴再訓練治療，但以上方法均僅僅為癥狀處理手段，并不直接通過疾病發病機制治療耳鳴，獲得持久的效果。例如，掩蔽治療產生的后抑制效應僅能維持數秒至數十分鐘，重復多次治療仍難以獲得持久的抑制效應，而且已有多項研究表明長期掩蔽治療對耳鳴患者的癥狀及心理狀況改善并無明顯優勢。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種耳鳴治療系統，先對音樂音頻信號進行頻譜整平，再濾掉以耳鳴頻率為中心的一段頻帶，接著增強濾掉頻帶以外兩側的能量，通過播放濾波增強后的音樂配合耳道周圍的迷走神經刺激，以達到在日常音樂欣賞的過程中治療耳鳴的效果。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種耳鳴治療系統，包括音頻處理模塊、音頻播放模塊、微電流產生模塊和耳機；音頻處理模塊接收音樂音頻信號和耳鳴頻率信息，對音樂音頻信號進行頻譜整平，再濾除以耳鳴頻率為中心頻率的一段頻帶，接著增強濾除的以耳鳴頻率為中心頻率的一段頻帶以外兩側的能量，再發送到音頻播放模塊經過耳機輸出進行播放；耳機帶有導電電極，微電流產生模塊與耳機的導電電極連接，在音頻播放模塊播放音樂的同時產生微電流脈沖信號，以刺激經過耳道周邊的迷走神經分支。

相對于現有技術，本發明的耳鳴治療系統針對用戶自身的耳鳴情況，個性化地治療耳鳴，而且可以在日常音樂欣賞中進行治療，當傾聽愉悅的、個人喜好的歌曲時能使患者集中注意，達到調節大腦功能的效果，同時激活大腦的獎勵系統誘導多巴胺的釋放，對皮層重組起著重要作用，結合迷走神經刺激，可以有效增強大腦的可塑性改變，減少大腦中樞皮層的異常區域興奮，治療過程簡單方便，效果明顯。

進一步地，音頻處理模塊包括頻譜整平模塊、切跡濾波模塊和能量增強模塊；

的頻譜整平模塊以音樂音頻的頻率的倒數為系數乘以該頻率所對應的能量，使得頻率越高，能量越低，從而使較高頻率區域加強對較低頻率區域的中樞旁抑制作用；

切跡濾波模塊對頻譜整平模塊輸出的音樂音頻信號進行濾波處理，濾波的頻段為以耳鳴頻率為中心頻率的倍頻程；

能量增強模塊對切跡濾波模塊輸出的切跡濾波音樂音頻信號的兩段頻帶進行能量增強，增強能量的頻帶為切跡濾波模塊濾除的以耳鳴頻率為中心頻率的倍頻程兩側邊緣以外相鄰的兩段頻帶。

進一步地，能量增強模塊增強的能量為20分貝。

進一步地，能量增強模塊增強能量的兩段頻帶寬度為3/8倍頻程。

進一步地，包括一交互模塊，用于接收用戶的輸入信息，耳鳴中心頻率，可由交互模塊直接輸入，再發送到音頻處理模塊。

進一步地，包括一耳鳴匹配模塊，用于生成不同頻率的模擬耳鳴音頻信號，通過音頻播放模塊進行播放，用戶通過交互模塊選擇與自身耳鳴最相似的模擬耳鳴音頻信號，再發送到音頻處理模塊。

進一步地，交互模塊用于調節音頻播放模塊所播放的音樂音頻的響度；交互模塊用于調整微電流產生模塊產生的微電流脈沖的強度大小。

進一步地，耳機具有兩個導電的電極，耳機內部有兩條獨立的電路，一條與音頻播放模塊相連接，為音頻播放通路，另一條為電極與微電流產生模塊相連接，為微電流通路。

進一步地，該系統通過網絡以服務器/客戶端形式實現，音頻處理模塊、耳鳴匹配模塊設置在遠端服務器上，音頻播放模塊、微電流產生模塊、交互模塊和耳機設置在本地計算機或智能終端上。

為了能更清晰的理解本發明，以下將結合附圖說明闡述本發明的具體實施方式。

附圖說明

圖1是本發明耳鳴治療系統的結構示意圖。

圖2是本發明耳鳴治療系統的音頻處理模塊的結構示意圖。

圖3是本發明能量增強頻帶的功率譜示意圖。

圖4是本發明耳鳴治療系統的服務器/客戶端結構示意圖。

具體實施方式

本發明的耳鳴治療系統，先對音樂音頻信號進行頻譜整平，再濾掉以耳鳴頻率為中心的一段頻帶，接著增強濾掉頻帶以外兩側的能量，通過播放濾波增強后的音樂配合耳道周圍的迷走神經刺激，達到治療效果。請參閱圖1，其是本發明的耳鳴治療系統的結構示意圖。該耳鳴治療系統包括音頻處理模塊1、音頻播放模塊2、微電流產生模塊3、交互模塊4、耳鳴匹配模塊5和耳機6。

其中，音頻處理模塊1接收音樂音頻信號，對音樂音頻信號進行處理再通過音頻播放模塊2進行播放，用戶經過耳機6收聽音樂；微電流產生模塊3可以在音頻播放模塊2播放音樂的同時產生微電流脈沖，通過耳機6上的獨立電路刺激耳道周圍的迷走神經，以提高耳鳴治療效果；交互模塊4作為該耳鳴治療系統的輸入模塊，接收用戶的輸入信息，可以接收用戶輸入的自身的耳鳴頻率信息并發送到音頻處理模塊1，也可調節音頻播放模塊2播放音樂的音量，還可調節微電流產生模塊3產生電流的強度；耳鳴匹配模塊5用于生成不同頻率的模擬耳鳴音頻信號，通過音頻播放模塊2進行播放，用戶通過交互模塊4選擇與自身耳鳴最相似的模擬耳鳴音頻信號，再發送到音頻處理模塊1。耳機6具有兩個導電的電極，耳機內部有兩條獨立的電路，一條與音頻播放模塊2相連接，為音頻信號電路，另一條為電極與微電流產生模塊3相連，為微電流脈沖脈沖信號電路，通過導電電極釋放微電流脈沖來刺激耳道周圍的迷走神經。

具體地，如圖2所示，音頻處理模塊1包括能量整平模塊11、切跡濾波模塊12和能量增強模塊13:

頻譜整平模塊11以音樂音頻的頻率f的倒數為系數乘以該頻率所對應的能量，使得頻率越高，能量越低，較高頻率區域加強對較低頻率區域的中樞旁抑制作用。

該頻譜整平模塊11實現音樂信號從低頻到高頻的能量重新分配，使音樂的能量譜相等化，這個過程也叫做“整平（flattening）”。頻譜用于表示單位頻帶內的信號能量，在該過程中，以1/f為系數補償能量的衰減，用單位頻帶的頻率f的倒數乘以該頻率所對應的能量，從而能典型地描繪出音樂頻率譜，讓較高的頻率區域加強對較低頻率區域的中樞旁抑制作用。

切跡濾波模塊12對頻譜整平模塊11輸出的音樂音頻信號進行濾波處理，濾波的頻段為以耳鳴頻率為中心頻率的倍頻程。

人耳聽音的頻率范圍為20hz到20khz，在聲音信號頻譜分析一般不需要對每個頻率成分進行具體分析。為了方便起見，人們把20hz到20khz的聲頻范圍分為幾個段落，每個頻帶成為一個頻程。頻程的劃分采用恒定帶寬比，即保持頻帶的上、下限之比為一常數。若使每一頻帶的上限頻率比下限頻率高一倍，即頻率之比為2，這樣劃分的每一個頻程稱1倍頻程，簡稱倍頻程。如果在一個倍頻程的上、下限頻率之間再插入兩個頻率,使4個頻率之間的比值相同(相鄰兩頻率比值為)，這樣將一個倍頻程劃分為3個頻程,稱這種頻程為1/3倍頻程。

切跡濾波模塊12接收能量整平模塊11輸出的音樂音頻信號和交互模塊4發來的用戶自身的耳鳴頻率f0，通過計算得出耳鳴頻率f0所在倍頻程頻帶的上下限頻率，具體的計算方法為：假設每一個頻帶的上限頻率為fu，下限頻率為fl，那么這一段的中心頻率為本技術方案中，令耳鳴頻率f0為中心頻率，則可以計算出耳鳴頻率f0所在的倍頻程頻帶，假設耳鳴頻率f0的上限頻率為f0u，下限頻率為f0l，由f0u＝2*f0l，可以計算出：近似取f0u＝1.414f0，f0l＝0.707f0，因此以耳鳴頻率f0為中心頻率的倍頻程頻帶為[0.707f0，1.414f0]；接著對能量整平后的音樂音頻進行帶通濾波處理，濾掉頻帶為頻帶計算模塊計算所得的下限頻率f0l至上限頻率f0u，播放出來的音樂在頻譜上對應[f0l，f0u]這個頻段是沒有能量的，再發送到能量增強模塊13。

能量增強模塊13對所述切跡濾波模塊12輸出的切跡濾波音樂音頻信號的兩段頻帶進行能量增強，該增強能量的頻帶為切跡濾波模塊濾除的倍頻程兩側邊緣以外相鄰的兩段頻帶，兩段頻帶寬度為3/8倍頻程，增強的能量為20db(分貝)，如圖3所示為能量增強頻帶的功率譜示意圖，根據上述的計算，倍頻程為1.41f0-0.707f0=0.707f0，乘以3/8，即每側增強能量的頻帶寬度為0.265f0。選擇兩側3/8倍頻程，是因為切跡濾波頻帶兩側的這個頻率范圍的能量能有效增強對切跡濾波的中心頻率（耳鳴頻率）的旁抑制作用，對切跡濾波兩邊的邊緣頻率帶只放大20db，是因為太強的能量增強會使音樂失真，聽起來缺乏愉悅感。

微電流產生模塊3與耳機6連接，在音頻播放模塊2播放音樂的同時產生微電流脈沖脈沖信號，從而實現在聽音樂的同時刺激耳道周圍的迷走神經，所述的微電流脈沖為方波，頻率為30hz，脈沖寬度為100微秒，微電流強度可由交互模塊4進行調節，默認為0.8毫安。濾波增強后的音樂音頻信號和微電流脈沖信號同時工作，促使患者注意力集中，達到調節大腦功能的效果；這些信號能激活大腦的獎勵系統誘導多巴胺的釋放，多巴胺是用來幫助細胞傳送脈沖的化學物質，對大腦皮層重組起著重要作用，進一步改善耳鳴癥狀及患者的心理狀況。

用戶自身的耳鳴頻率，可以直接由交互模塊4輸入，或者通過耳鳴匹配模塊5播放的不同頻率的模擬耳鳴音頻信號，再通過交互模塊4進行選擇與自身耳鳴最為相近的耳鳴頻率，最后交互模塊4都會將用戶自身的耳鳴頻率信息發送到音頻處理模塊1。另外，交互模塊4還用于調節微電流產生模塊3產生的微電流脈沖強度和音頻播放模塊2所播放音樂音頻的響度，以使用戶達到最佳的體驗。交互模塊可以是觸摸輸入屏，或者是顯示屏和鼠標、鍵盤的組合。

本發明的耳鳴治療系統可以作為一個完整的系統設置在計算機或智能終端上，或者單獨作為一臺耳鳴治療儀。另外也可以如圖4所示，通過網絡以服務器/客戶端形式進行治療，音頻處理模塊1、耳鳴匹配模塊5設置在遠端服務器a上，音頻播放模塊2、微電流產生模塊3、交互模塊4設置在本地計算機或智能終端b上，用戶通過交互模塊4，選擇音樂、匹配耳鳴頻率、調整微電流脈沖強度，服務器a上的音頻處理模塊1、耳鳴匹配模塊5對音樂音頻信號進行處理，再發送到本地計算機或智能終端b，由本地計算機或智能終端的音頻播放模塊2進行播放，配合微電流產生模塊3產生的微電流脈沖，在耳機6收聽音樂的同時刺激耳道周圍的迷走神經。

以下對本發明的耳鳴治療系統的運行過程和具體應用進行描述。

第一步，用戶要先確定自身的耳鳴頻率，通過耳鳴匹配模塊播放各種不同頻率的耳鳴模擬信號，用戶經耳機收聽之后，通過交互模塊選擇與自身耳鳴最為相近的耳鳴音頻，交互模塊將對應的耳鳴頻率f0發送到音頻處理模塊；另外也可以由交互模塊直接輸入用戶自身的耳鳴頻率。

第二步，用戶選擇聽音樂，音頻處理模塊接收音樂音頻信號，音樂音頻文件可以是本地存儲的音樂文件，也可以是網絡或其他來源的音樂音頻。接著，音頻處理模塊的子模塊頻譜整平模塊以音樂音頻的頻率f的倒數為系數乘以該頻率所對應的能量，使音樂的能量譜相等化，然后切跡濾波模塊根據交互模塊發送來的耳鳴頻率f0，計算出濾波頻帶：[0.707f0，1.414f0]，并根據這個頻帶進行帶通濾波；最后，能量增強模塊對切跡濾波模塊輸出的切跡濾波音樂音頻信號的在濾波頻段相鄰邊緣的兩段寬度為3/8倍頻程（0.265f0）的頻帶增強能量20db，發送到音頻播放模塊進行播放。

第三步，用戶通過耳機6欣賞切跡濾波增強后的音樂，同步地，微電流產生模塊3產生微電流脈沖，通過耳機上的另一獨立通路刺激耳送周圍的迷走神經，用戶可以通過交互模塊4調整最適合的電流強度，達到最佳的治療效果。

相對于現有技術，本發明的耳鳴治療系統先對音樂音頻信號進行頻譜整平，再濾掉以耳鳴頻率為中心的一段頻帶，接著增強濾掉頻帶以外兩側的能量，通過播放濾波增強后的音樂配合耳道周圍的迷走神經刺激，針對用戶自身的耳鳴情況，個性化地治療耳鳴，而且可以在日常音樂欣賞中進行治療，當傾聽愉悅的、個人喜好的歌曲時能使患者集中注意，達到調節大腦功能的效果，同時激活大腦的獎勵系統誘導多巴胺的釋放，對皮層重組起著重要作用，結合迷走神經刺激，可以有效增強大腦的可塑性改變，減少大腦中樞皮層的異常區域興奮，治療過程簡單方便，效果明顯。

本發明并不局限于上述實施方式，如果對本發明的各種改動或變形不脫離本發明的精神和范圍，倘若這些改動和變形屬于本發明的權利要求和等同技術范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變形。