CN101803972B

CN101803972B - 一种人工电子耳蜗系统及物理电极自动选择方法

Info

Publication number: CN101803972B
Application number: CN2010100005204A
Authority: CN
Inventors: 陈洪斌
Original assignee: HANGZHOU NUORKANG NEURAL ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Nurotron Neural Electronic Technology Co., Ltd.
Priority date: 2010-01-11
Filing date: 2010-01-11
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2030-01-11
Also published as: CN101803972A

Abstract

本发明公开了一种人工电子耳蜗系统及物理电极自动选择方法，获取有效电极个数Nu以及需要选择出的电极个数Ns、蜗顶电极间距S1、蜗底电极间距S2；根据所述Nu、所述Ns、所述蜗顶电极间距S1、蜗底电极间距S2计算得到蜗顶电极个数X；进一步，根据所述蜗顶电极间距S1、蜗底电极间距S2、蜗顶电极个数X得到电极阵列E[i]；再对所述电极阵列E[i]进行调整，将所选电极的序号总体平移S1-1，获得调整后所选电极为最终的电极阵列。本发明在电极选取的过程中，采用差别间距S1、S2使得电极分配更合理，通过平移选取接近耳蜗的顶部的电极，使在电极上分配的频率更接近基底膜所对应的实际物理频率，失真度减小。

Description

一种人工电子耳蜗系统及物理电极自动选择方法

技术领域

本发明涉及助听设备技术领域，尤其涉及一种用于助听的人工电子耳蜗系统及物理电极自动选择方法。

背景技术

人的耳蜗毛细胞是接受声音的感觉细胞。当耳蜗毛细胞损伤严重时，就会出现严重的听力损伤。人工耳蜗就是替代已损伤的毛细胞，通过电刺激听觉神经重新获得声音信号的一种电子装置。

如图1所示，人工耳蜗系统通常由体外和体内装置两部分组成，体外装置部分包括麦克风、言语处理器、发射线圈；体内装置部分包括接收线圈、植入体刺激器、刺激电极及参照电极组成。所述人工耳蜗系统工作时，由麦克风接收声音信号，通过言语处理器将声音信号进行数字编码等处理，再通过发射线圈跨皮肤传送到植入人体耳内的接收线圈，再经过刺激器的解码处理后，产生与声音信号相应频率及电流强度的脉冲信号并传送到各个刺激电极，通过刺激电极来刺激听觉神经，将脉冲信号传到听觉中枢从而产生听觉。

在现代电子耳蜗中，最大物理电极的个数一般都在12到24之间。在患者真正使用过程中，由于各种各样的原因(电极损害，阈值过高或电极引起非听觉感受等各种原因)，患者的言语处理方案中能使用的有效电极个数往往小于能使用的总电极个数。而在对病人进行调机(即调试人工耳蜗)的时候，听力师根据实际情况选择合适的电极和策略，使病人的调机效果达到最佳。合理选择正确的电极能够有效提高病人言语识别能力。同时，由于听力师的时间有限，如何快速，正确地选择使用电极，提高调机的速度和听力师的工作效率是一个病人调机的关键之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于助听的人工电子耳蜗系统及物理电极自动选择方法，用于实现更合理的电极选择，有效提高耳蜗系统对语音的分辨效果。

为解决上述技术问题，本发明提供一种人工耳蜗中的电极选择方法，包括如下步骤：

获取有效电极个数Nu以及需要选择出的电极个数Ns、蜗顶电极间距S1、蜗底电极间距S2；

根据所述Nu、所述Ns、所述蜗顶电极间距S1、蜗底电极间距S2计算得到蜗顶电极个数X；

根据所述蜗顶电极间距S1、蜗底电极间距S2、蜗顶电极个数X得到电极阵列E[i]，所选择电极序号为：

S1，2S1，3S1…X*S1，X*S1+S2，X*S1+2S2…X*S1+(Ns-X)*S2；

对所述电极阵列E[i]进行调整，将所选电极的序号总体平移S1-1，获得调整后所选电极为：

E[1]，E[S1+1]，…E[(X-1)S1+1]，E[(X-1)*S1+S2+1]…E[(X-1)*S1+1+(Ns-X)*S2]。

其中，所述蜗顶电极间距S1、蜗底电极间距S2是由有效电极个数Nu以及需要选择出的电极个数Ns按照下式得到：

S1＝取整(Nu/Ns)；S2＝S1+1。

其中，所述S1＝1；所述S2＝2。

其中，根据所述Nu、所述Ns、所述蜗顶电极间距S1、蜗底电极间距S2计算得到蜗顶电极个数X，是按照下式进行的：

X*S1+(Ns-X)*S2＝Nu。

本发明还提供一种人工电子耳蜗系统，包括电极选择模块，该电极选择模块包括：

输入检测单元，用于获取有效电极个数Nu以及需要选择出的电极个数Ns；

电极间距计算单元，用于根据所述Nu和所述Ns计算得到蜗顶电极间距S1、蜗底电极间距S2；

蜗顶电极个数计算单元，用于根据所述Nu、所述Ns、所述蜗顶电极间距S1、蜗底电极间距S2计算得到蜗顶电极个数X；

选择电极阵列生成单元，用于根据所述蜗顶电极间距S1、蜗底电极间距S2、蜗顶电极个数X得到电极阵列E[i]为包括如下电极：

S1，2S1，3S1…X*S1，X*S1+S2，X*S1+2S2…X*S1+(Ns-X)*S2；

电极阵列调整单元，用于对所述电极阵列E[i]进行调整，将所选电极的序号总体平移S1-1，调整后电极阵列E[i]为：

其中，所述电极间距计算单元，根据有效电极个数Nu以及需要选择出的电极个数Ns按照下式得到所述蜗顶电极间距S1、蜗底电极间距S2：

S1＝取整(Nu/Ns)；S2＝S1+1。

其中，所述S1＝1；所述S2＝2。

其中，所述蜗顶电极个数计算单元根据所述Nu、所述Ns、所述蜗顶电极间距S1、蜗底电极间距S2计算得到蜗顶电极个数X，是按照下式进行的：

X*S1+(Ns-X)*S2＝Nu。

本发明的电极选择方法，可实现从Nu个可用电极中选取Ns个电极用作刺激电极。在选取的过程中考虑了正常基底膜的频率和距离的对应关系同时简化了运算的方法。

通过在低频部分选用较多的电极，有助于增加在低频部分的频率分辨，提高对声调语言的识别能力。同时，由于在手术过程中，电极无法深入到耳蜗的顶部，在本算法电极选取的过程中，通过平移，尽量选取接近耳蜗的顶部的电极，使在电极上分配的频率更接近基底膜所对应的实际物理频率。这样的选取方法能使病人感受到更低的低频部分，听到的语音和实际的语音之间的失真也减小。

附图说明

图1是人工耳蜗系统的结构示意图；

图2是耳蜗中的基底膜的不同部分对频率之间的映射关系示意图；

图3是从有效电极中选择电极的示意图；

图4是本发明的电极选择方法的流程图；

图5是本发明实现电极选择的电极选择模块结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明作进一步地详细说明。

正常耳蜗对声音进行处理时，耳蜗中的基底膜的不同部分对频率之间存在一个映射关系：在基底膜的顶部对应的是低频段声音，基底膜的底部对应的是高频的部分声音，并且靠近基底膜底部时距离和频率呈线性的对应关系，靠近基底膜顶部时距离和频率呈对数的对应关系。

在言语处理器中进行言语策略编码时，有一个重要的工作就是模拟耳蜗中基底膜的功能将不同的声音分配到不同的电极上去，如图2所示，显示了若干电极与不同频率之间的映射对应关系。

但是当物理电极之间的间距过于接近时，电极和电极之间将会产生相互影响(Channel Interaction)，因此相邻两个处理通道之间所携带的信息会互相干扰而影响患者的听力理解。所以在选取电极的时候，在条件允许的情况下，应使相邻电极的间距尽可能增大。

如图3所示，显示了利用以上原理从16个有效电极中选取12个电极的案例。在图3中，共计有20个物理可用电极，但由于电极损害等原因，有效电极数目为16个，在这个案例中，采用了两种电极间距，耳蜗顶部采用的电极间距是1，耳蜗底部采用的电极间距是2，从而最终从16个有效电极中选取出12个电极。

在本发明的物理电极选择方法中，应使电极和电极之间的间距尽量保持一致，以保证电极和频率之间的对应关系。当这个关系不能保证时，电极之间将采用不同的间距(2-N种间距)。在耳蜗顶部(对应语音中的低频部分)将使用小的电极间距，这样可以使尽量多的电极被分配在耳蜗顶部附近。人的语音中最重要的频率在4000Hz以下，在4000Hz频率以下，适当增加电极的个数可以有效地增加病人的在这个频段中空间频率分辨率，从而提高对声调语言的识别能力和对音乐的识别。在耳蜗的底部(对应语音中的高频部分)将使用较大的电极间距。电极的间距和频率的对应关系是对数关系，每一个电极对应较宽的频率范围。

在选择电极的时候，所有可使用电极都统一的按次序编号。选择电极时，是根据电极的排列顺序进行选择而不是直接对电极的物理标号进行操作。下面对本发明中用到的符号标号定义如下：

E[i]，表示物理可用的电极阵列，i是可用电极序号，i＝1…Nu，电极阵列的总电极数可以是24个，因此当所有的电极可用时，电极阵列为：E[1]，E[2]，E[3]…E[24]。

Nu，表示所有可使用的电极个数；

Ns，表示选择的电极个数；

S1，表示选择的蜗顶电极的序号间距；

S2，表示选择的蜗底电极的序号间距。

理论上，序号的间距可以是1到Ns-1。只要定义了每级间距之间的一个函数，根据总的可用电极数，就可以得到每个间距的值。通过改变函数之间的函数，可以非常灵活的选择所需要的电极。为了简化计算，在本发明实现的过程中，一般只采用两级的间距，并且间距之间的差为1。

如图4所示，显示了本发明基于上述思路实现电极选择的流程图。包括如下步骤：

步骤401：获取有效电极个数Nu以及需要选择出的电极个数Ns；

步骤402，根据所述Nu和所述Ns计算得到蜗顶电极间距S1、蜗底电极间距S2；具体计算公式如下：

S1＝取整(Nu/Ns) …(1)

S2＝S1+1 …(2)

步骤403，根据所述Nu、所述Ns、所述蜗顶电极间距S1、蜗底电极间距S2计算得到蜗顶电极个数X，在只选择两级间距的情况下，假定X是选择的蜗顶电极的个数，那么蜗底部分的电极个数是(Ns-X)，它们之间的序号间距分别是S1和S2。其计算公式如下：

X*S1+(Ns-X)*S2＝Nu ……(3)

步骤404，根据公式(3)及所述蜗顶电极间距S1、蜗底电极间距S2、蜗顶电极个数X得到电极阵列E[i]，所选择电极序号是：

S1，2S1，3S1…X*S1，X*S1+S2，X*S1+2S2…X*S1+(Ns-X)*S2……(4)

步骤405，对所述电极阵列E[i]进行调整，为了使所选择的电极更靠近耳蜗顶部，将(4)中所选电极的序号总体平移S1-1，调整后所选电极的序号为：

1，S1+1，…(X-1)S1+1，(X-1)*S1+S2+1…(X-1)*S1+1+(Ns-X)*S2……(5)

因而，最终得到的真正选取的电极为：

E[1]，E[S1+1]，…E[(X-1)S1+1]，E[(X-1)*S1+S2+1]…E[(X-1)*S1+1+(Ns-X)*S2]……(6)

为实现本发明的物理电极选择方法，如图5所示，基于如下的电极选择模块来实现，该电极选择模块500，包括：

输入检测单元501，用于获取有效电极个数Nu以及需要选择出的电极个数Ns；

电极间距计算单元502，用于根据所述Nu和所述Ns计算得到蜗顶电极间距S1、蜗底电极间距S2；具体计算公式如下：

S1＝取整(Nu/Ns) …(1)

S2＝S1+1 …(2)

蜗顶电极个数计算单元503，用于根据所述Nu、所述Ns、所述蜗顶电极间距S1、蜗底电极间距S2计算得到蜗顶电极个数X，其计算公式如下：

X*S1+(Ns-X)*S2＝Nu ……(3)

选择电极阵列生成单元504，用于根据公式(3)及所述蜗顶电极间距S1、蜗底电极间距S2、蜗顶电极个数X得到电极阵列E[i]，所选择电极序号是：

S1，2S1，3S1…X*S1，X*S1+S2，X*S1+2S2…X*S1+(Ns-X)*S2……(4)

电极阵列调整单元505，用于对所述电极阵列E[i]进行调整，为了使所选择的电极更靠近耳蜗顶部，将(4)中所选电极的序号总体平移S1-1，调整后所选电极的序号为：

1，S1+1，…(X-1)S1+1，(X-1)*S1+S2+1…(X-1)*S1+1+(Ns-X)*S2……(5)

因而，最终得到的真正选取的电极为：

所述电极选择模块，主要是在电脑调试软件系统中实现，对不同的病人产生调试参数后保存在言语处理器中。言语处理器在运行时根据保存的电极运行相应的言语策略。

综上，本发明可实现从Nu个可用电极中选取Ns个电极用作刺激电极。在选取的过程中考虑了正常基底膜的频率和距离的对应关系同时简化了运算的方法。

在低频部分选用较多的电极，有助于增加在低频部分的频率分辨，提高对声调语言的识别能力。同时，由于在手术过程中，电极无法深入到耳蜗的顶部，在本算法电极选取的过程中，通过平移，尽量选取接近耳蜗的顶部的电极，使在电极上分配的频率更接近基底膜所对应的实际物理频率。这样的选取方法能使病人感受到更低的低频部分，听到的语音和实际的语音之间的失真也减小。

具体应用举例1：

当总可用电极为Nu＝20，选用电极Ns＝16，S1＝1，S2＝2时，

相应的公式(3)为：X+(16-X)*2＝20，得出X＝12。

根据相应的公式(6)得出所选用的电极是：

E[1]，E[2]，E[3]，E[4]，E[5]，E[6]，E[7]，E[8]，E[9]，E[10]，E[11]，E[12]，E[14]，E[16]，E[18]，E[20]

具体应用举例2：

当总可用电极为Nu＝19，选用电极Ns＝6，S1＝3，S2＝4时，

相应的公式(3)为：X+(14-X)*2＝19，得出X＝5。

根据相应的公式(6)得出所选用的电极是：

E[1]，E[4]，E[7]，E[10]，E[13]，E[17]

综上所述，当语音处理通道的个数小于总体可使用电极的时候，本发明的上述电极选择方法及选择模块提供了一种自动快速选择电极的方案。在实际的使用过程中，这只是程序设置的默认状态。语音调音师可以在这个基础上根据实际情况进行修改和微调，最大满足病人的实际需要。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims

1.一种人工耳蜗中的电极选择方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，2S1，3S1...X*S1，X*S1+S2，X*S1+2S2...X*S1+(Ns-X)*S2；

E[1]，E[S1+1]，...E[(X-1)S1+1]，E[(X-1)*S1+S2+1]...E[(X-1)*S1+1+(Ns-X)*S2]；

其中，S1＝取整(Nu/Ns)或者S1＝1；S2＝S1+1。

2.如权利要求1所述的电极选择方法，其特征在于，

根据所述Nu、所述Ns、所述蜗顶电极间距S1、蜗底电极间距S2计算得到蜗顶电极个数X，是按照下式进行的：

X*S1+(Ns-X)*S2＝Nu。

3.一种人工电子耳蜗系统，其特征在于，包括电极选择模块，该电极选择模块包括：

S1，2S1，3S1...X*S1，X*S1+S2，X*S1+2S2...X*S1+(Ns-X)*S2；

其中，电极间距计算单元根据有效电极个数Nu以及需要选择出的电极个数Ns确定所述蜗顶电极间距S1＝取整(Nu/Ns)或者S1＝1；计算得到S2＝S1+1。

4.如权利要求3所述的人工电子耳蜗系统，其特征在于，

所述蜗顶电极个数计算单元根据所述Nu、所述Ns、所述蜗顶电极间距S1、蜗底电极间距S2计算得到蜗顶电极个数X，是按照下式进行的：

X*S1+(Ns-X)*S2＝Nu。