CN104755022A - 镫骨肌/肌腱活动的机电测量 - Google Patents

Abstract

一种测量镫骨肌组织活动的装置，其使用有两端的机电传感器来测量。静态端被配置为用于附接至中耳中的骨锥，并且动态端被配置为附接至中耳中的镫骨肌组织。当镫骨肌组织相对于静态端移动动态端时，传感器产生相应的电传感信号输出。

Description

镫骨肌/肌腱活动的机电测量

本申请要求2012年10月4日提交的德国专利申请102012218153.8的优先权，其内容以引用方式全文合并入于此。

技术领域

本发明涉及一种听力假体系统，例如耳蜗植入系统，且更准确来说涉及对于这样的系统来说镫骨肌组织活动的测量(例如，镫骨肌的收缩和/或舒张以及镫骨肌肌健的运动)。

背景技术

普通耳朵中大部分的声音传递过程如图1所示，穿过外耳101到达鼓膜(耳膜)102，鼓膜移动中耳中的骨骼103(锤骨，砧骨和镫骨)，骨骼103震动耳蜗104的卵形窗和圆形窗开口。耳蜗104是一条沿其轴线螺旋缠绕大约两圈半的细长的导管。其包括被称为前庭阶的上通道和被称为鼓阶的下通道，上通道和下通道由耳蜗连接。耳蜗104形成一个垂直螺旋锥形，其中心又称作耳蜗轴，听神经113的螺旋神经节细胞位于其上。响应于由中耳103传来的接收音，流体填充的耳蜗104起到传感器的作用以产生传送到耳蜗神经113并最终传递到大脑的电脉冲。

当沿着耳蜗104神经基质将外部声音转换为有意义的动作电位的能力出现问题时，就会听力损伤。为了改善听力损伤，已经开发了听力假体。例如，当损伤与耳蜗104有关时，带有植入刺激电极的耳蜗植入物可以用沿电极分布的多个电极触点递送的小电流电刺激听力神经组织。

图1还显示了典型耳蜗植入系统的某些部件，其包括外接传声器，该外接传声器将音频信号输入提供到可以实现各种信号处理方案的外部信号处理器111中。然后，处理过的信号被转换成数字数据格式，例如数据帧序列，用于传输到植入物108。除了接收处理过的音频信息，植入物108也执行其他信号处理，例如误差校正、脉冲形成等，并且产生刺激模式(基于提取的音频信息)，该刺激模式通过电极引线109发送到植入电极阵列110中。典型地，这个电极阵列110包括在其表面上的多个电极，该多个电极提供耳蜗104的选择性刺激。

在手术植入后，耳蜗植入物(CI)必须定制成为拟合特定患者用户而优化其操作。对于拟合过程，重要的是要知道是否引出听觉感知以及该感知的声音有多大。通常这个信息使用行为测量而得到。例如，对于每个电极触点，询问CI用户在哪种刺激水平时能够感知到第一听觉感知(听力阈值(THR))，以及在那种刺激水平时该感知的声音过大(最大舒适水平(MCL))。对于具有有限听觉经验或者交流能力不足(例如，小孩子)的CI用户，这些拟合参数可以使用客观测量来确定。

一种常用的客观测量是电诱发复合动作电位(eCAP)，其可以简单地测量，但是显示出与MCL(r＝0.57)和THR(r＝0.55)的弱相关性。例如参见，Miller et al.，The Clinical Application Of Potentials EvokedFrom The Peripheral Auditory System，Hearing Research，242(1-2)，184-197(2008)，其全文以引用方式并入于此。电诱发镫骨肌反射阈值(eSRT)显示出与MCL的高相关性。例如参见，Stephan，K.&Welzl-Muller，K.，Post-Operative Stapedius Reflex Tests WithSimultaneous Loudness Scaling In Patients Supplied With CochlearImplants，Audiology，39，13-18(2000)(r＝0.92)；以及Polak，M.；Hodges，A.&Balkany，T ECAP，ESR and Subjective Levels For Two DifferentNucleus 24Electrode Arrays，Otology&Neurotology，2005，26，639-645，(r＝0.93-0.95)，二者均以引用方式并入与此。但是，eSRT电测量是难以可靠地测量的；例如，阻抗探针的移动伪影可能导致测量伪影。然而，已经证明了镫骨肌活动的肌电图扫描(EMG)测量由于各种原因是相当困难的。

发明内容

本发明的实施方式涉及一种用于测量镫骨肌组织活动(例如，镫骨肌和/或镫骨肌肌腱活动)的装置，其使用具有两个端的机电传感器。静态端被配置为附接至中耳中的骨锥，且动态端被配置为附接至中耳中的镫骨肌组织。当镫骨肌组织相对于静态端移动动态端时，传感器产生相应的电传感信号输出。

在具体的实施方式中，传感器可以包括用于产生电传感信号输出的机械式应变仪，并且可能具有用于支撑机械式应变仪的由聚对苯二甲酸乙酯(PET)或聚芳醚酮(PAEK)制成的基底。或者，传感器可以使用压电箔片用于产生电传感信号输出，并且具有支撑压电箔片的聚氟乙烯(PVF)箔片基底。

传感器可以在两端之间形成细长条形状或者曲拱形状。或者传感器可以形成在两端具有细长平行部分的曲环形状，其可机械地放大镫骨肌肌腱的微小移动。在一些实施方式中，至少一端可以具有曲线凹进部分，其被配置为附接至下层解剖结构。并且，一些实施方式可以包括校准装置，用于将镫骨肌组织的移动从患者中耳中的其他移动分离出来。

本发明的实施方式还包括具有根据上述任何一项设备的听力植入拟合系统和/或听力植入系统(例如，耳蜗植入物，听觉脑干植入物，或者中耳植入物)

附图说明

图1显示出具有耳蜗植入系统的人耳解剖结构。

图2显示出在中耳的各种结构特征，该中耳具有穿过圆窗膜中的开口的耳蜗植入电极。

图3显示出根据本发明一个具体实施方式的附接至镫骨肌肌腱的机电传感器。

图4A-D显示可替代实施方式的各种结构的几何形状。

图5显示出本发明另一个实施方式的几何结构。

具体实施方式

本发明实施方式涉及一种机电传感装置，其用于测量镫骨肌组织活动(例如，镫骨肌肌肉活动和/或镫骨肌活动)，特别地，响应大噪音时镫骨肌的收缩。传感器的静态端被配置为附接至中耳中的骨锥，并且动态端被配置为附接至中耳中的镫骨肌键。可替代地，动态端也可以直接附接至中耳镫骨，优选镫骨头。当镫骨肌肌腱相对于静态端移动动态端时，传感器设备产生相应的电传感信号输出。

图2显示具有耳蜗植入电极201的患者中耳200的各种结构特征，该耳蜗植入电极201穿过在患者耳蜗外表面上的圆窗膜中的电极开口205。镫骨肌肌腱203在一端连接到骨锥204(锥隆起)内的镫骨肌肌肉，并且另一端附接至镫骨头202。图3显示出添加有形成为细长条形状的机电传感器301的解剖环境，该机电传感器301具有被配置为附接至骨锥204的静态端303，以及被配置为附接至镫骨肌肌腱203的动态端304。来自传感器301的电引线302远离电极开口205联结耳蜗植入电极201，以将传感器301与电极201的微小移动的效应隔离。可替代地，在一些实施方式中，传感器301的静态端303可以连接到耳蜗植入电极201，而不将传感器301连接到骨锥204。

当镫骨肌肌腱203相对于静态端303移动动态端304时，传感器301产生相应的电传感信号输出。例如，传感器301可以具体为机械式应变仪，其当镫骨肌肌肉203在响应大噪声(例如，MCL阈值)而收缩时改变电阻抗。在一些实施方式中，传感器301也可以包括应变仪基底，例如，由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚芳醚酮(PAEK)制成，用于支撑机械式应变仪。

一些实施方式可以使用基于压电箔片的传感器301而不使用机械式应变仪，当镫骨肌203伸展时动态端304相对于静态端303移动时，压电箔片产生电信号。在这样的实施方式中，传感器301具有支撑压电箔片的箔片基底；例如，由聚氟乙烯(PVF)制成。

本发明的实施方式并不限制于图3所示的细长条形状。例如，图4A显示出曲拱形状的传感器401，其具有位于动态端403和静态端404之间的拱顶的机械式应变仪402。图4B显示传感器401的另一个实施方式，其为在两端403和404带有细长平行部分的曲环形状。机械式应变仪402位于环的最高弯曲部分，在响应镫骨肌肌腱203的微小移动时，该环的最高弯曲部分是最易感受弯曲的；实际上，其作为机械放大器。图4C显示出相似实施方式，其在环的背面具有附加应变仪405，以使得当镫骨肌203在响应大噪声而伸展时，一个应变仪402/405被压缩(产生增加的阻抗)，同时另一个应变仪405/402被拉伸的(产生减小的阻抗)。

如图4D所示，在一些传感器401上，至少一端403和/或404可以具有曲线凹进部分406，其配置为用于附接至下层解剖结构-镫骨肌肌腱203和/或骨锥204。为了固定拱形的传感器401，例如图4A和4D中所示的一种，传感器401可以使用形状记忆材料，其自然偏置以使传感器401仅稍大于其要被放置的空间。然后，外科医生朝向彼此压缩传感器401的端部，以使传感器401拟合于骨锥204和镫骨肌肌腱203之间的所需定位和位置。当外科医生放开压缩时，端部背向展开以牢固地固定传感器401在合适的位置。

图5显示出机电传感器501的另一个实施方式的结构几何形状，其使用一对相应的垂直应变仪504利用两个垂直表面502和503来测量镫骨肌肌肉活动，一对相应的垂直应变仪504提供校准装置以从患者中耳中的的其他移动中将镫骨肌肌腱的移动分离出来。具体地，当耳朵暴露于任何声音时，包括镫骨头的中耳的听骨链根据响应而移动。当输入的声音非常大时，镫骨肌肌肉收缩并且镫骨肌肌腱拉动听骨链以衰减信号。仅仅响应于非常大声音的镫骨肌反射是用于拟合相关测量的感兴趣的移动。因此，图5所示的一个这样的实施方式，其具有彼此垂直的多个应变仪可以检测在不同空间维度的移动，并且因此可以校正传感器501，以使传感器输出信号与镫骨肌肌肉的收缩相关联，而不与中耳内的其他移动相关联。

虽然本发明的各种示例性实施例已被公开，本领域技术人员应当清楚的是，在不脱离本发明的实质范围下，可以进行各种能够实现本发明的某些优点的变化和修改。

Claims (13)

1.一种用于测量中耳镫骨肌组织活动的装置，包括：

机电传感器，其具有两端：

i.被配置为附接至患者中耳中的骨锥的静态端，以及

ii.被配置为附接至患者中耳中的镫骨肌组织的动态端；

其中，当镫骨肌组织相对于所述静态端移动所述动态端时，所述传感器产生相应的电传感信号输出。

2.如权利要求1所述的装置，其中，所述传感器包括用于产生所述电传感信号输出的机械式应变仪。

3.如权利要求2所述的装置，其中，所述传感器包括支撑所述机械式应变仪的聚对苯二甲酸乙酯(PET)基底。

4.如权利要求2所述的装置，其中，所述传感器包括支撑所述机械式应变仪的聚芳醚酮(PAEK)基底。

5.如权利要求1所述的装置，其中，所述传感器包括用于产生所述电传感信号输出的压电箔片。

6.如权利要求5所述的装置，其中，所述传感器包括支撑所述压电箔片的聚氟乙烯(PVF)箔片基底。

7.如权利要求1所述的装置，其中，所述传感器在所述两端之间形成细长条形状。

8.如权利要求1所述的装置，其中，所述传感器在所述两端之间形成曲拱形状。

9.如权利要求1所述的装置，其中，所述传感器形成在所述两端处带有细长平行部分的曲环形状，其可机械地放大镫骨肌组织的微小移动。

10.如权利要求1所述的装置，其中，至少一端具有曲线凹进部分，其被配置为用于所述至少一端的附接。

11.如权利要求1所述的装置，还包括校准装置，用于将镫骨肌组织的移动从患者中耳中的其他移动分离出来。

12.一种听力植入拟合系统，其具有根据权利要求1-11中任一项所述的装置。

13.一种听力植入系统，其具有根据权利要求1-11中任一项所述的装置。