CN101983043B - 用于耳蜗植入物的同步诊断测量 - Google Patents

Abstract

本发明描述了耳蜗植入物操作的目标测量，该目标测量协调向病人传送声信号和电信号。所述声信号由病人耳道的声刺激输入部产生，所述电信号由耳蜗植入物的耳蜗内电极的电刺激输入部产生。然后，测量病人对于所述传送的信号的诱发响应。

Description

用于耳蜗植入物的同步诊断测量

相关申请的交叉引用

本申请要求在2008年4月3日提交的美国临时专利申请61/042,054的优先权，通过引用，将其内容合并于此。

技术领域

本发明涉及医用植入物，更具体地涉及在耳蜗植入物系统中的诊断测量。

背景技术

耳蜗植入物(CI)帮助全聋或严重听力受损的人感知环境声音。不像仅应用放大和修改的声信号的传统助听器那样，耳蜗植入物基于听神经的直接电刺激，从而获得最类似于正常听觉的听觉效果(impression)。

耳蜗植入物系统由两个主要部分构成，外部语音处理器和植入刺激器。语音处理器包含电源，并且语音处理器被用于执行声输入信号的信号处理，以提取用于植入刺激器的刺激参数。植入刺激器产生刺激模式，并且将它们通过电极阵列传送到听觉神经组织，该电极阵列通常位于耳蜗中的鼓阶中。通过编码在射频信道中的数字信息，并且使用电感偶合线圈装置偶合经皮肤的信号，可以建立在语音处理器和植入刺激器之间的无线连接。植入刺激器通过射频信号的包络检测来解码该信息。

在多信道电极阵列中使用高速率的脉冲刺激的刺激策略已经被证明在提供高水平的语音识别上是成功的。一个示例是连续交替采样(CIS)策略，如Wilson et al.，Better Speech Recognition With CochlearImplants，Nature，vol.352：236-238(1991)中所述，通过引用，将该文合并于此。对于CIS而言，使用对称的双相位电流脉冲，所述双相位电流脉冲在时间上严格地不重叠。每一个信道的速率通常大于800脉冲/秒。其他刺激策略可以基于电极电流的同时激活。

对于高速率脉冲刺激策略，通常需要测定一些患者的特异性参数。这是在手术后几个星期在适配过程中进行的。对于刺激脉冲的给定相位持续时间和对于给定的刺激速率，对于每一个刺激信道而言要确定的两个关键参数包括：

1.用于引发听觉所需要的双相位电流脉冲的最小幅度(阈值水平，或THL)；以及

2.导致听觉处于舒适水平的幅度(最舒适的水平或MCL)。

对于刺激而言，对于每一个信道仅使用在MCL和THL之间的幅度。在MCL和THL之间的动态范围在6-12dB之间。然而，MCL和THL的绝对位置在患者之间会发生相当大的变化，并且，差别可以高达40dB。为了覆盖这些绝对变化，在当前使用的植入物中的用于刺激的整体动态范围通常是大约60dB。

存在用于设置MCL和THL的几种方法。例如，通过应用刺激脉冲，和向患者问询关于他/她的主观印象，可以在适配过程期间估计MCL和THL。这种方法通常对于学话后变聋的患者而言是没有问题的。然而，对于学话前变聋或天生耳聋的患者会出现问题，并且在此组中，对于从儿童到成人的所有年龄的患者都涉及。这些患者通常既不能够解释也不能够描述听觉，并且，基于行为方法，仅仅能对MCL和THL进行粗略估计。特别地，在此需要特别谈及天生耳聋的儿童的情况。充分大的声输入对于婴儿的语音和听觉发展是特别重要的，并且在许多情况下可以使用恰当地适配的耳蜗植入物来提供这种输入。

用于对MCL和THL进行目标(objective)测量的一种方法是基于EAP(电诱发动作电位)的测量，如在Gantz等人所著的IntraoperativeMeasures of Electrically Evoked Auditory Nerve Compound ActionPotentials，American Journal of Otology 15(2)：137-144(1994)中所述，通过引用，将该文合并于此。在这种手段中，记录电极通常被置于内耳的鼓阶。在很接近神经激发的位置测量听觉神经对于电刺激的整体响应。这种神经响应由在轴突膜外部的单个神经响应的叠加而引起。在测量位置的EAP的幅度在10微伏和1800微伏之间。首先，可以从所谓的“幅度增长函数”预期关于在特定电极位置的MCL和THL的信息，如在Brown等人所著的Electrically Evoked Whole Nerve Action PotentialsIn Ineraid Cochlear Implant Users：Responses To Different StimulatingElectrode Configurations And Comparison To Psychophysical Responses，Journal of Speech and Hearing Research，vol.39：453-467(June 1996)中所述，通过引用，将该文合并于此。这个函数是在刺激脉冲的幅度和EAP的峰值到峰值的电压之间的关系。另一种有趣的关系是所谓的“恢复函数”，在其中，使用具有变化的脉冲间间隔的两个脉冲来实现刺激。作为第二EAP的幅度和脉冲间间隔之间的关系的恢复函数允许得出与涉及听觉神经的时间分辨率的不应属性(refractory property)和特定属性相关的结论。

除了该种耳蜗植入物系统之外，具有一些残余听觉(半聋)的一些患者现在受益于诸如组合的电和声刺激(EAS)的混合系统，如在由von Ilberg等人所著的Electric-Acoustic Stimulation Of The AuditorySystem，ORL 61：334-340(1999)中首先所述的，通过引用，将该文合并于此。EAS系统组合传统助听(HA)装置和耳蜗植入物(CI)的使用，其中，所述传统助听(HA)装置用于向患者的耳鼓提供较低音频频率的声机械刺激，所述耳蜗植入物(CI)用于向听觉神经提供较高音频频率的耳蜗内电刺激。例如，参见Lorens等人所著的Outcomes OfTreatment Of Partial Deafness With Cochlear Implantation：A DUETStudy，Laryngoscope，2008 Feb：118(2)：288-94，通过引用，将该文合并于此。

发明内容

本发明的实施方案涉及使用同步的声和电信号来对于耳蜗植入患者进行目标诊断测量。所述声信号由在患者耳道中的声刺激输入部产生，并且所述电信号由耳蜗植入物中耳蜗内电极的电刺激输入部产生。然后，测量在患者中对于所传送的信号的诱发响应。

在另外的特定实施方案中，可以分析所测量的响应，以诊断患者的听觉感知。例如，这可以包括：确定相对于在耳蜗内的电极的特定位置的频率特异性响应。一个实施方案可以用于基于测量响应来定制用于患者的耳蜗植入物的操作。

在特定实施方案中，测量诱发响应可以包括：测量靠近耳蜗内的电极的相关组织中的近场响应，和/或，测量与患者的皮肤表面相关联的远场响应。

协调刺激输入部的传送可以包括：协调在声信号和电信号之间的延迟时间。在一些实施方案中，耳蜗植入物可以是两侧的耳蜗植入物。

附图说明

图1示出在本发明的一个特定实施方案中的各个功能块。

图2示出测量的诱发响应的示例，该测量的诱发响应用于表示来自同步的电和声刺激输入部的近场记录。

图3示出测量的诱发响应的示例，该测量的诱发响应用于表示来自第一患者的同步的电和声刺激输入部的远场记录。

图4示出测量的诱发响应的示例，该测量的诱发响应用于表示来自第二患者的同步的电和声刺激输入的远场记录。

具体实施方式

本发明的实施方案涉及用于耳蜗植入物的目标测量系统，该系统使剩余的毛细胞(hair cell)和神经细胞的声刺激和电刺激协调和同步。使用近场和/或远场测量来记录和分析所产生的诱发响应。这种布置在被植入有耳蜗植物入的患者(例如，半聋患者)的诊断中尤其有益，其有助于优化用于患者的语音处理器和耳蜗植入物刺激的适配。这些测量也可用于识别听觉神经的属性和较高水平的听觉通路，并且用于获取与患者的剩余听觉的维持相关的信息。近场和远场记录的组合可以特别用于识别在耳蜗内的刺激电极的频率特异性布置。系统也可以用于例如对于依赖频率和/或时间的刺激的属性、关于耳底膜的移动的信息的研究目的，获得关于电刺激是否直接地刺激剩余的毛细胞，或者其是否刺激听觉神经的细胞的重要指示；或用于开发用于耳蜗植入物的新语音编码策略。

图1示出具体目标测量系统的一个示例，其中，声刺激输入部102在患者103的耳道中产生声信号。电刺激输入部101还产生用于在患者103中的耳蜗植入物109中的耳蜗内电极110的电信号。通常，经皮肤的电感线圈机构108用于将来自于电刺激输入部101的电信号穿过患者103的皮肤偶合到耳蜗植入物109中。图1示出在患者103的仅一侧上的单侧耳蜗植入109，但是其他实施方案可以基于在患者103的左右两侧上的耳蜗植入物的两侧系统。控制模块104协调分别由声刺激输入部102和电刺激输入部101对于声信号和电信号的传送。例如，控制模块104可以通过协调在声信号和电信号之间的延迟时间来协调信号传送。测量模块106测量在患者103中对于所传送的信号的诱发响应。在特定实施方案中，这些元件可以作为专用硬件装置实施，或作为在一般或特定计算装置上运行的计算机软件实施，或硬件和软件的某种组合实施。

在图1中所示的特定实施方案中，测量模块106在控制模块104内，并且是控制模块104的一部分。例如，测量模块106可以是软件例程，软件例程形成构成控制模块104的较大软件应用程序的一部分。在其他实施方案中，测量模块106和控制模块104可以是分立的和独立的，并且事实上，可以运行在不同的计算机上。类似地，在一些实施方案中，电刺激输入部101和/或声刺激输入部102可以由它们自己相关联的计算机和任何其他相关联的计算机产生或提供，所述它们自己相关联的计算机可以是或可以不是分立的和独立于控制模块104的。

图1内所示的系统还包括诊断模块105，用于分析测量响应以诊断患者的听觉感知。例如，诊断模块105可以通过确定相对于在耳蜗中的电极的特定位置的频率特异性响应(frequency-specific response)来分析测量响应。一个实施方案也可以包括适配模块，用于基于由测量模块106产生的响应来定制用于患者103的耳蜗植入物的操作。这样的适配模块可以是分立的装置或软件模块，或可以形成诸如测量模块106或诊断模块105的其他系统元件之一的一部分。

为了产生诱发响应测量，耳蜗植入物109和耳蜗内电极110可以包括一个或多个近场测量传感器，用于测量靠近耳蜗内电极110的相关组织中的近场响应。还示出了一个或多个远场测量传感器107，用于测量与患者的皮肤表面相关联的远场响应。

使用协调和同步的电刺激输入部101和声刺激输入部102，可以记录几种类型诱发电位。近场记录(即，来自植入的耳蜗内电极110)和/或例如来自位于头上的远场感测电极107的远场记录与特定类型的听觉诱发电位测量值相符。可能的测量值可以包括：短潜伏期响应，诸如复合动作电位和听觉脑干响应；诸如中等延迟响应的中等延迟电位；以及，从电和声刺激产生的迟皮质响应(late cortical response)。

图2示出从根据同步的电和声刺激输入部产生的近场记录的所测量的诱发响应的示例。具体地说，图2示出在患者103的最舒适水平下，来自同步的电刺激输入部101和声刺激输入部102，靠近耳蜗内电极110的声和电诱发的复合动作电位的测量。图3示出在声和电刺激的最舒适水平下，来自第一患者的远场记录的示例。迹线A示出仅用于电刺激的一组远场记录，迹线B示出用声和电刺激的示例，迹线C示出仅有声刺激的情况。图4示出用于第二患者的相似的迹线组，其中，迹线A示出在最舒适水平下，从声和电刺激获得的记录，迹线B示出在最舒适水平下的电刺激，和比患者最舒适水平低10dB的声刺激，并且迹线C示出了在最舒适水平下的声刺激。

本发明的实施方案尤其可用于EAS患者，因为他们在手术后较好地保护了听觉。例如，一组EAS患者显示了比普通的CI患者显著高的手术后语音分数结果。在EAS患者中，从通过本发明的实施方案获得的测量值确定的最佳耳蜗植入物(CI)参数可以继而影响助听器(HA)参数，例如，每一个的频率范围。并且，不仅仅是基于用于CI的植入的语音处理器，EAS系统也可以基于整个系统语音处理器，该整个系统语音处理器协调耳蜗植入物(CI)和声机械助听器(HA)的操作。

可以任何传统的计算机编程语言来实施本发明的实施方案。例如，可以以过程式编程语言(例如，“C”)或面向对象的编程语言(例如，“C++”、Python)来实施优选实施方案。本发明的替代实施方案可以作为预编程的硬件元件、其他相关部件、或硬件和软件部件的组合来实施。

实施方案可以作为用于计算机系统的计算机程序产品实施。这样的实施可以包括一系列计算机指令，该一系列计算机指令或被固定在诸如计算机可读介质(例如，磁盘、CD-ROM、ROM或固定盘)的有形介质上，或可经由调制解调器或其他接口装置被传输到计算机系统，该其他接口装置例如是通过介质连接到网络的通信适配器。介质可以是有形介质(例如，光学或模拟通信线)或使用无线技术(例如，微波、红外线或其他传输技术)实施的介质。所述一系列计算机指令包含相对于系统的在此之前描述的功能的全部或一部分。本领域内的技术人员应当理解，可以以用于许多计算机架构或操作系统的多种编程语言来编写这样的计算机指令。而且，这样的指令可以被存储在任何存储器装置中，诸如半导体、磁性、光学或其他存储器装置，并且，可以使用诸如光学、红外线、微波或其他传输技术的任何通信技术来传输这样的指令。预期这样的计算机程序产品可以作为附有印刷或电子文档的可装卸的介质(例如，紧缩套装软件)被分发，被预装计算机系统(例如，在系统ROM或固定盘上)，或通过网络(例如，因特网或万维网)从服务器或电子公告板被分发。当然，本发明的一些实施方案可以作为软件(例如，计算机程序产品)和硬件的组合来实施。本发明的其他实施方案可以作为完全为硬件或完全为软件(例如，计算机程序产品)实施。

虽然已经公开了本发明的各个示例性实施方案，但是对于本领域内的技术人员而言应当理解，在不偏离本发明的真实范围的情况下，可以对本发明进行各种改变和修改，其将实现本发明的一些优点。

Claims (5)

1.一种用于耳蜗植入物的目标测量系统，所述系统包括：

声刺激输入部，用于向患者的耳道产生声信号；

电刺激输入部，用于产生用于耳蜗植入物的耳蜗内电极的电信号；

控制模块，用于通过协调在声信号和电信号之间的延迟时间来协调所述声信号和所述电信号的传送；以及

测量模块，用于测量所述患者对于传送的信号的诱发响应，所述测量模块包括：

i.近场测量传感器，用于测量靠近耳蜗内电极的相关组织中的近场响应，以及

ii.远场测量传感器，用于测量与患者的皮肤表面相关联的远场响应。

2.根据权利要求1所述的系统，还包括：

诊断模块，用于分析测量的近场响应和远场响应，以诊断所述患者的听觉感知。

3.根据权利要求2所述的系统，其中诊断模块通过测定相对于耳蜗中的电极的特定位置的频率特异性响应来分析测量的近场响应和远场响应。

4.根据权利要求1所述的系统，还包括：

适配模块，用于基于测量的近场响应和远场响应来定制用于所述患者的耳蜗植入物的操作。

5.根据权利要求1所述的系统，其中耳蜗植入物是两侧耳蜗植入物。

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