CN110430848A - 通过圆窗进行机械耳蜗刺激的中耳植入物耦合器 - Google Patents

Abstract

描述了一种用于混合机电刺激听力植入物系统的圆窗耦合装置。刚性外壳牢固地配合到受体患者的耳蜗外表面中的圆窗龛中。位于外壳的外表面中的电极槽贴合地配合在穿过圆窗龛的耳蜗植入物电极阵列的一部分的周围。耦合填充物被封装在外壳内以最小的衰减将机械振动从近端耦合到远端。位于近端处的换能器接收器连接到机械换能器的驱动表面，并从该机械换能器的驱动表面接收振动。以及位于远端处的驱动面，该驱动面接合受体患者的耳蜗内的外淋巴液，以声音感知的最小衰减将振动从耦合填充物传递到外淋巴液。

Description

通过圆窗进行机械耳蜗刺激的中耳植入物耦合器

本申请要求于2017年2月27日提交的美国临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及听力植入物，并且具体地说，涉及使用中耳换能器和耳蜗植入物进行机电刺激的布置。

背景技术

如图1中所示，正常人耳通过外耳101将声音传送至鼓膜102，鼓膜102移动中耳103的骨(锤骨、砧骨和镫骨)，中耳103的骨振动耳蜗104的卵圆窗和圆窗膜开口。在人的耳蜗中，耳蜗104是围绕其轴线螺旋卷绕大约两圈半的长窄管。它包括被称为前庭阶的上通道和被称为鼓阶的下通道，该上通道和和该下通道通过耳蜗管连接。耳蜗104的轴向中心被称为蜗轴，其中存在有听觉神经113的螺旋神经节细胞。响应于由中耳103传送的接收到的声音，填充有流体的耳蜗104起到换能器的作用，以产生由听觉神经113感测并发送至大脑的电脉冲。

图2示出了正常耳蜗200的功能表示。卵圆窗膜201包括刚性中心(镫骨足板)和柔性周边，该柔性周边穿过开口到填充有流体的前庭阶203。来自镫骨足板的振动驱动卵圆窗膜203，从而在前庭阶203的流体中产生压力波振动。这继而在基底膜205的另一侧上的填充有流体的鼓阶204中产生交感压力波振动。鼓阶204中的流体的压力波振动继而驱动圆窗膜202的膜，其中例如在低频率处与卵圆窗膜201的振动存在180度的频率相移。

当将外部声音沿着耳蜗的神经基质传感成有意义的动作电位的能力有问题时，听力受损。为了改善受损听力，已经开发了听力假体。例如，当损伤与传导性听力损失相关时，可以使用传统的助听器以放大声音至鼓膜的形式给听觉系统提供声学机械刺激。或者当听觉损伤与耳蜗相关联时，带有植入的电极载体的耳蜗植入物能够用小电流电刺激邻近的听觉神经组织。

在低声频率具有一些残余听觉的一些病人中，传统的助听器和耳蜗植入物能够结合在混合声电联合刺激(EAS)系统中。该助听器声学地放大由人耳感知的低声学频率，而该耳蜗植入物电刺激中频和高频。参见von Ilberg等的“Electric-Acoustic Stimulationof the Auditory System”(声学系统的声电刺激)，ORL 61：334-340；Skarzynski等的“Preservation of Low Frequency Hearing in Partial Deafness CochlearImplantation(PDCI)Using the Round Window Surgical Approach”(在部分聋的耳蜗植入术(PDCI)中使用圆窗手术方法保留低频听觉)，Acta OtoLaryngol 2007；127：41-48；Gantz & Turner的“Combining Acoustic and Electrical Speech Processing：Iowa/Nucleus Hybrid Implant”(结合声学和电的语音处理：洛瓦/核混合植入物)，ActaOtolaryngol 2004；124：344-347；等的“Hearing Preservation in CochlearImplantation for Electric Acoustic Stimulation”(在用于声电刺激的耳蜗植入物中的听觉保留)，Acta Otolaryngol 2004；124：348-352；以上内容全部通过引用结合在此。

图1还示出了典型EAS系统的一些组件，该系统包括将声学信号输入提供至外部信号处理器111的外部麦克风，在外部信号处理器111处开发了两个不同的信号处理通道。包括中频和高频分量的上声学频率范围通信信号被转换成数字数据格式(例如数据帧的序列)，以通过在对应的植入的接收器线圈106上的发射器线圈107来传送至电植入物108中。除了接收该处理的声学信息，电子植入物108还执行另外的信号处理(诸如错误纠正、脉冲形成等)，并且生成电刺激模式(基于所提取的声学信息)，该电刺激模式通过电极导线109发送至植入的电极阵列110。典型地，该电极阵列110包括在其外表面上的多个电极触点，该多个电极触点提供耳蜗104的选择性的电刺激。外部信号处理器111还产生低声学频率范围通信信号至耳道中的传统的助听器105，助听器105声学地刺激鼓膜102，并且继而刺激中耳103和耳蜗104。

中耳植入物(MEI)是适用于不能充分受益于传统机械助听器的中度至重度传导性听力损失的人的另一种替代性听觉假体选择。中耳植入物通过被植入到中耳中的听觉结构的机械换能器将机械刺激/振动引入到听觉系统中，尽管递送该刺激的精确解剖学位置是变化的。例如，由于其小尺寸，振动声桥(VSB)装置及其机械刺激器-漂浮质量换能器(FMT)-能够耦合到不同的听觉结构，诸如砧骨、镫骨/卵圆窗或圆窗。由VSB实现的听力结果很大程度上取决于特定的听觉耦合几何形状。目前，对于频率＞1kHz的VSB的听力改善已显示出与卵圆窗或圆窗膜耦合时更好，而更低的频率则在FMT耦合到砧骨的情况下被更好的感知到。

图3示出了圆窗膜刺激的简化示例，其中机械中耳刺激器，例如漂浮质量换能器(FMT)301，通过其平坦的前侧而被放置成直接与圆窗膜202的组织接触。电驱动信号从连接电缆302传递到FMT 301，FMT 301继而驱动圆窗膜202。优选地，FMT 301被放置于圆窗膜202的中心，这里组织具有其最大可能伸长率。但在现有的圆窗耦合技术中，很难确定FMT 301相对于圆窗膜202是否正确地定位，这在手术期间不是视觉可及的。例如，FMT 301可能接触圆窗膜202周围的骨，以使得一些振动能量不会进入耳蜗200。另外，当FMT 301不与圆窗膜202正交时，这也减少了进入耳蜗200的振动能量。尽管如此，由于在语音识别方面的良好性能，圆窗耦合变得越来越流行，并且正在开发用于改进该方法的新型装置(例如，在汉诺威医学院开发的汉诺威耦合器)。

还提出EAS系统能够使用中耳FMT进行声学机械刺激来替代传统的助听器，这形成CI/FMT系统。参见，Mueller等的“Electro-Mechanical Stimulation of the Cochlea byVibrating Cochlear Implant Electrodes”(通过振动耳蜗植入物电极对耳蜗进行机电刺激)，Otology & Neurotology 36.10(2015)：1753-58，其全部内容通过引用并入本文。例如，如图4A-4C中所示，FMT 402能够结合在耳蜗植入物电极引线403的远端处/通过圆窗膜插入到耳蜗中的电极阵列401的基部处。具有这种CI/FMT布置的实验结果在FMT刺激的幅度上相比于传统的附接至砧骨长过程的FMT来说更低，但是损失缺陷显著地大于预期，即，耦合到耳蜗的振动能量不足。

发明内容

本发明的各实施例涉及一种用于混合机电刺激听力植入物系统的圆窗耦合装置。刚性外壳具有近端、远端和外表面，并且被构造成牢固地配合到受体患者的耳蜗外表面中的圆窗龛中。电极槽位于外壳的外表面中，并且被构造成贴合地配合在穿过圆窗龛的耳蜗植入物电极阵列的一部分的周围。耦合填充物被封装在外壳内并且被构造成以最小的衰减将机械振动从外壳的近端耦合到外壳的远端。换能器接收器位于外壳的近端处，并且被构造成连接到机械换能器(例如，漂浮质量换能器(FMT))的驱动表面并从该机械换能器的驱动表面接收振动。以及位于外壳的远端处驱动面，并且该驱动面被构造成与受体患者的耳蜗内的外淋巴液接合，以声音感知的最小衰减将振动从耦合填充物传递到外淋巴液。

在其它具体实施例中，驱动面可以包括位于外壳的远端处的驱动膜。耦合填充物可以包括硅树脂材料，或被封装在位于外壳的每个末端处的端膜内的液体耦合材料。外壳可以具有圆柱形形状或截头圆锥形状，该外壳被构造成贴合地配合到圆窗龛中，以将耦合装置和电极引线牢固地固定在圆窗龛处。

本发明的各实施例还包括混合机电刺激听力植入物系统，该混合机电刺激听力植入物系统具有根据前述任一项的圆窗耦合装置。

附图说明

图1示出了中耳听力植入物系统中的人耳和各种结构的解剖结构。

图2示出了正常耳蜗的功能表示。

图3示出了正常耳蜗的功能表示，其具有与圆窗膜抵靠接合的机械换能器。

图4A-4C示出了原型CI/FMT刺激引线的细节。

图5A-5C示出了根据本发明实施例的FMT圆窗耦合装置的简化版本。

图6A-6B示出了根据本发明实施例的CI/FMT圆窗耦合装置的示例。

图7示出了根据本发明实施例的植入受体患者的CI/FMT圆窗耦合装置的实施例。

具体实施方式

本发明的各实施例涉及一种用于混合机电刺激听力植入物系统的圆窗耦合装置，其以最小衰减将来自所连接的中耳换能器的振动传递到耳蜗中的外淋巴液。图5A-5C示出了根据本发明实施例的FMT圆窗耦合装置500的简化版本。耦合装置500具有刚性外壳501(例如刚性生物相容性聚合物材料)，其具有近端503和远端504，并且被构造成牢固地配合到受体患者的耳蜗外表面中的圆窗龛中。

换能器接收器(例如，凹入插口)位于外壳501的近端503处，并且被构造成连接到机械换能器(例如，漂浮质量换能器(FMT))的驱动表面并从该机械换能器的驱动表面接收振动。耦合填充物502被封装在外壳501内，并且被构造成以最小衰减将机械振动从外壳501的近端503耦合到外壳501的远端504。例如，耦合填充物502可以是柔软的、柔性的、但不可压缩的硅树脂材料。耦合填充物502的弹性应该被选择为使得其自然内部振荡在感兴趣的频率范围内是最大的，即，患者具有降低的声音感知的频率处。驱动面位于外壳501的远端504处，并且被构造成与受体患者的耳蜗内的外淋巴液接合，以声音感知的最小衰减将振动从耦合填充物502传递到外淋巴液。如图5A-5C中所示，耦合装置500可以具有任何有利的特定形状，例如大致圆柱形(图5A)或弯管形(图5B)。图5C示出了具有大致截头圆锥形状的耦合装置500，其可以有利地被构造成贴合地配合到圆窗龛中以将耦合装置500牢固地固定在圆窗龛处。

图6A-6B示出了根据本发明实施例的CI/FMT圆窗耦合装置的示例，其结合了FMT耦合功能和耳蜗植入物电极的使用。与现有技术的CI/FMT成果(例如，图4A-4C)形成对比，本发明的实施例将FMT的所有机械能量直接耦合到外淋巴中而没有损失，因此用作来自电极阵列的FMT振动能量的解耦器。

耦合装置600具有刚性外壳601(例如刚性生物相容性聚合物材料)，其具有近端603和远端604，并且被构造成牢固地配合到受体患者的耳蜗外表面中的圆窗龛中。耦合装置600包括电极槽605，电极槽605位于外壳601的外表面中，并且被构造成贴合地配合在穿过圆窗龛的耳蜗植入物电极阵列的一部分的周围。在图6A中所示的实施例中，耦合装置600具有大致圆柱形形状，而在图6B中所示的实施例中，耦合装置600具有大致截头圆锥形形状，其被构造成贴合地配合到圆窗龛中，以将耦合装置600和所连接的耳蜗植入物电极引线牢固地固定在圆窗龛处。

耦合填充物被封装在外壳601内，并且将机械振动从近端603耦合到远端604。同样在近端603处的是FMT 607，FMT 607将机械振动传递到近端603。驱动面606位于外壳501的远端504处，并且被构造成与受体患者的耳蜗内的外淋巴液接合，以声音感知的最小衰减将振动从耦合填充物传递到外淋巴液。耦合填充物可以是如上所述的柔软的、柔性的、但不可压缩的硅树脂材料，或者是被封装在位于外壳601的每个末端处的端膜内的液体耦合材料，使得远端604处的端膜用作驱动面606。应该指出的是，耦合装置600，并且更具体地，近端603和/或FMT 607，也能够有效地用作操作元件来帮助植入外科医生在手术期间控制耳蜗植入物引线。

图7示出了根据本发明实施例的植入受体患者的CI/FMT圆窗耦合装置700的实施例。耦合装置700包括呈凹入插口的特定形式的换能器接收器702，换能器接收器702位于耦合装置700的近端处，并且被构造成连接到机械换能器的驱动表面并从该机械换能器的驱动表面接收振动，机械换能器例如为植入到中耳103中的漂浮质量换能器(FMT)703。电极槽701贴合地配合在耳蜗植入物电极引线109的远端部分周围，耳蜗植入物电极引线109用于穿过圆窗龛进入到耳蜗104中的植入电极阵列110。耦合填充物704被封装在耦合装置700内，以将来自所连接的FMT 703的机械振动以对耳蜗104内的外淋巴液最小衰减地耦合到植入的驱动表面705。

尽管公开了本发明的各种示例性实施例，但是在不脱离本发明真实范围的情况下，显然本领域技术人员能够作出将获得本发明的某些优势的各种改变和改型。

Claims (9)

1.一种用于混合机电刺激听力植入物系统的圆窗耦合装置，所述装置包括：

刚性外壳，所述外壳具有近端、远端和外表面，并且被构造成牢固地配合到受体患者的耳蜗外表面中的圆窗龛中；

电极槽，所述电极槽位于所述外壳的所述外表面中，所述电极槽被构造成贴合地配合在穿过所述圆窗龛的耳蜗植入物电极阵列的一部分的周围；

耦合填充物，所述耦合填充物被封装在所述外壳内并且被构造成以最小的衰减将机械振动从所述外壳的近端耦合到所述外壳的远端；

换能器接收器，所述换能器接收器位于所述外壳的所述近端处，所述换能器接收器被构造成连接到机械换能器的驱动表面并从所述机械换能器的所述驱动表面接收振动；以及

驱动面，所述驱动面位于所述外壳的所述远端处，所述驱动面被构造成与所述受体患者的所述耳蜗内的外淋巴液接合，以声音感知的最小衰减将振动从所述耦合填充物传递到外淋巴液。

2.根据权利要求1所述的耦合装置，其中，所述驱动面包括位于所述外壳的所述远端处的驱动膜。

3.根据权利要求1所述的耦合装置，其中，所述耦合填充物包括不可压缩材料。

4.根据权利要求3所述的耦合装置，其中，不可压缩的所述耦合填充物包括硅树脂材料。

5.根据权利要求3所述的耦合装置，其中，不可压缩的所述耦合填充物包括被封装在位于所述外壳的每个端部处的端膜内的液体耦合材料。

6.根据权利要求1所述的耦合装置，其中，所述外壳具有圆柱形形状。

7.根据权利要求1所述的耦合装置，其中，所述外壳具有截头圆锥形状，所述外壳被构造成贴合地配合到所述圆窗龛中，以将所述耦合装置和电极引线牢固地固定在所述圆窗龛处。

8.根据权利要求1所述的耦合装置，其中，所述机械换能器是漂浮质量换能器(FMT)。

9.一种混合机电刺激听力植入物系统，具有根据权利要求1-8中任一项所述的圆窗耦合装置。