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【发明授权】切换听力植入物编码策略_MED-EL电气医疗器械有限公司_201680033692.7 

申请/专利权人:MED-EL电气医疗器械有限公司

申请日:2016-06-10

公开(公告)日:2021-01-19

公开(公告)号:CN107708797B

主分类号:A61N1/36(20060101)

分类号:A61N1/36(20060101);A61N1/05(20060101);A61N1/372(20060101)

优先权:["20150611 US 62/174,003","20150908 US 62/215,187"]

专利状态码:有效-授权

法律状态:2021.01.19#授权;2018.03.16#实质审查的生效;2018.02.16#公开

摘要:输入声音信号被处理以产生带通信号。提取反映带通信号的时变幅度的带通包络信号。产生反映带通信号的时域精细结构特征的刺激定时信号。监测输入声音信号或带通信号中存在的关键特征值。对于一个或多个选定的带通信号,基于关键特征值从多个可能的刺激编码策略中选择刺激编码策略。多种可能的刺激编码策略包括根据带通包络信号的基于包络的刺激编码策略,以及根据刺激定时信号的基于事件的刺激编码策略。所选择的刺激编码策略被用于产生电极触点的电极刺激信号。该装置根据关键特征值的变化自动地在不同的选定的刺激编码策略之间切换。

主权项:1.一种用于向植入式耳蜗植入电极阵列中的电极触点产生电极刺激信号的系统,所述系统包括:预处理器滤波器组,其配置成处理输入声音信号以生成多个带通信号,其中,每个带通信号表示由音频频率的相关频带限定的带通通道,并且其中,每个带通信号具有特征幅度和时域精细结构特征;包络检测器,其配置成提取反映带通信号的时变幅度的带通包络信号;刺激定时模块,其配置成产生反映带通信号的时域精细结构特征的刺激定时信号;关键特征监测模块,其配置成监测存在于所述输入声音信号或所述带通信号中的关键特征值;刺激编码模块,其配置成:i.根据所述关键特征值从多个刺激编码策略中为一个或多个所选带通信号选择刺激编码策略,其中,所述多个刺激编码策略包括:(1)根据带通包络信号的基于包络的刺激编码策略,以及(2)根据刺激定时信号的基于事件的刺激编码策略;ii.根据关键特征值的变化在不同的选定的刺激编码策略之间切换;脉冲发生器,其配置成使用选定的刺激编码策略来产生用于电极触点的电极刺激信号。

全文数据:切换听力植入物编码策略[0001]本申请要求2015年6月11日提交的美国临时专利申请62174,003以及2015年9月8日提交的美国临时专利申请62215,187的优先权,这两个申请通过援引整体并入本文。技术领域[0002]本发明涉及用于听力植入物的信号处理装置,并且更具体地涉及自动转换用于耳蜗植入物的语首编码策略。背景技术[0003]如图1中所示,声音由人耳从外耳101传送到鼓膜耳膜102,鼓膜102移动中耳103的骨头锤骨,砧骨和镫骨使耳蜗104的卵圆形窗口和圆形窗口振动。耳蜗104是绕耳蜗轴螺旋地卷曲约两周半的充满流体的长管道。耳蜗包括通过耳蜗管连接的称为前庭阶的上通道和称为鼓阶的下通道。耳蜗104形成具有称为耳蜗轴的中枢的直立螺旋锥体,听神经113的螺旋神经节细胞位于其中。响应于由中耳103传送的所接收的声音,耳蜗104充当换能器以生成传到蜗神经113并最终传到大脑的电脉冲,大脑将神经信号感知为声音。[0004]当沿耳蜗104的神经基质将外部声音转换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,已经开发出听觉假体。在一些情况下,听力障碍可以通过人工耳蜗植入物Cl,脑干、中脑或皮质植入物来解决,该植入物通过沿着植入电极分布的多个电极触点传递的小电流来电刺激听觉神经组织。对于人工耳蜗,电极阵列被插入到耳蜗104中。对于脑干、中脑和皮质植入物,电极阵列分别位于听觉脑干、中脑或皮质。[0005]图1示出了典型的耳蜗植入系统的一些部件,其中外部麦克风向实现各种已知信号处理方案之一的外部信号处理器111提供音频信号输入。例如,在耳蜗植入物领域众所周知的信号处理方法包括连续交织采样CIS数字信号处理、信道特定采样序列(CSSS数字信号处理、谱峰SPEAK数字信号处理、精细结构处理FSP和压缩模拟CA信号处理。[0006]经处理的信号被外部信号处理器111转换成数字数据格式,例如数据帧序列,以由外部线圈107发送到接收的刺激处理器108中。除了提取音频信息外,刺激处理器108中的接收处理器可以执行诸如纠错、脉冲形成等附加信号处理,并产生通过电极引线109发送到植入的电极阵列110的刺激模式基于提取的音频信息)。通常,电极阵列110在其表面上包括提供耳蜗104的选择性电刺激的多个刺激触点112。[0007]诸如语音或音乐之类的音频信号可以被处理成多个频率带通信号,每个信号在包络内具有信号包络和精细时间结构。如WilsonB.S.,FinleyC.C.,LawsonD.T.,WolfordR.D.,EddingtonD.K.,Rabinowitzff.M.,^Betterspeechrecognitionwithcochlearimplants,"Nature,vo1.352,236-238July1991中所述,一种常见的语音编码策略称为“连续交织采样策略”(CIS,该文献在此援引加入。CIS语音编码策略以预定的时间间隔对信号包络进行采样,仅通过对语音信号的信号包络进行编码来提供显着的语音理解水平。这可以部分地由听觉神经元锁相到调幅电脉冲序列的事实来解释(参见,例如,Middlebrooks,J.C.,“AuditoryCortexPhaseLockingtoAmplitude-ModulatedCochlearImplantPulseTrains,”JNeurophysiol,100l,p.76-912008,2008July,在此援引加入)。[0008]然而,对于正常的听力对象,信号线索、包络线和最终时间结构对于在噪声和混响条件下的定位和语音理解都是重要的(Zeng,Fan-Gang,etal."Auditoryperceptionwithslowly-varyingamplitudeandfrequencymodulations·"AuditorySignalProcessing.SpringerNewYork,2005.282-290;Drennan,WardR.,etal.^Effectsoftemporalfinestructureonthelateralizationofspeechandonspeechunderstandinginnoise.^JournaloftheAssociationforResearchinOtolaryngology8.32007:373-383;以及Hopkins,Kathryn,andBrianMoore."Thecontributionoftemporalfinestructureinformationtotheintelligibilityofspeechinnoise.^TheJournaloftheAcousticalSocietyofAmerica123.52008:3710-3710.;所有这些文献的全部内容在此援引加入本文)。[0009]较老的语音编码策略主要编码缓慢变化的信号包络信息并且不传送信号的精细时间结构。较新的编码策略,例如,精细结构处理FSP,也传输精细的时间结构信息。在FSP中,通过信道特定采样序列(CSSS传输低频信道的精细时间结构,信道特定采样序列CSSS开始于相应带通滤波器输出的负到正过零点(参见美国专利6,594,525,援引并入本文KFSP的基本思想是应用刺激模式,其中保留了与滤波器通道的中心频率的特定关系,即,中心频率在刺激模式的时间波形中被表示出来,不像ClS中一样被完全去除。每个刺激通道与一个特定的CSSS相关联,该CSSS是一系列超高速双相脉冲通常为5-lOkpps。每个CSSS具有不同的长度脉冲数量和独特的幅度分布。CSSS的长度可以例如从相关带通滤波器的中心频率导出。与较低滤波器通道关联的CSSS比与较高滤波器通道关联的CSSS要长。例如,它可以是中心频率周期的一半。幅度分布可以根据患者的具体要求进行调整。[0010]为了说明,图2A-2B示出了6通道系统的CSSS的两个示例。在图2A中,CSSS是通过对频率等于带通滤波器的中心频率(中心频率为440Hz,696Hz,1103Hz,1745Hz,2762Hz和4372Hz的正弦曲线的周期的一半采样而导出。通过双相脉冲以IOkpps的速率和25ys的相位持续时间实现采样。对于通道5和通道6,中心频率周期的一半太短而不能为多于一个的刺激脉冲提供空间,即,“序列”分别仅由一个脉冲组成。可以利用其他幅度分布。例如,在图2B中,该序列通过对频率为带通滤波器的中心频率的一半的正弦曲线的四分之一进行采样而导出。这些CSSS的持续时间分别与图2A中的CSSS大致相同,但幅度分布是单调递增的。这样的单调分布可能是有利的,因为序列中的每个脉冲理论上都可以在前面的脉冲不能达到的位置上刺激神经元。[0011]图3示出了FSP编码策略的典型信号处理实施方式。预处理滤波器组301处理输入声音信号以产生带通信号,每个带通信号表示由音频频率的相关频带限定的带通通道。预处理滤波器组301的输出进入包络检测器302并进入刺激定时模块303,所述包络检测器302提取反映带通信号的随时间变化的幅度的带通包络信号,所述带通信号包括未分辨的谐波,并且用谐波的差音主要是基频F0进行调制,所述刺激定时模块303生成反映带通信号的时域精细结构特征的刺激定时信号。对于FSP,刺激计时模块303检测每个带通信号的负到正过零点,并作为响应,开始一CSSS作为刺激定时信号。脉冲发生器304使用带通包络信号和刺激定时信号来产生用于植入物305中的电极触点的电极刺激信号。[0012]FSP和FS4是编码时域精细结构信息的唯一商业上可用的编码策略。尽管它们在许多听力状况下都表现得比例如CIS明显更好,但是还有一些其他的听力状况,其中迄今为止没有发现CIS类仅包络编码策略的显著益处,特别是嘈杂和混响的条件下的本地化和语音理解方面。[0013]时域精细结构可能比包络更受噪声影响。例如,根据信噪比或动态混响比,使用精细结构刺激可能是有益的。在现有的编码策略中,在手术后装配阶段适用于使用时域精细结构,并且时域精细结构的使用不适应于信噪比。发明内容[0014]本发明的实施例涉及用于向耳蜗植入物电极阵列中的电极触点产生电极刺激信号的系统和方法。预处理滤波器组配置成处理输入声音信号以生成带通信号,每个带通信号表示由音频频率的相关频带限定的带通通道。包络检测器配置成提取反映带通信号的时变幅度的带通包络信号。刺激定时模块配置成产生反映带通信号的时域精细结构特征的刺激定时信号。关键特征监测模块配置成监测存在于输入声音信号或带通信号中的关键特征值。刺激编码模块配置成:i.根据所述关键特征值从多个刺激编码策略中为一个或多个所选带通信号选择刺激编码策略,其中,所述多个刺激编码策略包括:(1根据带通包络信号的基于包络的刺激编码策略,以及(2根据刺激定时信号的基于事件的刺激编码策略,和ii.根据关键特征值的变化在不同的选定的刺激编码策略之间切换。刺激编码模块配置成在每个时间点自主地选择适当的编码策略。脉冲发生器配置成使用选定的刺激编码策略来产生电极触点的电极刺激信号。[0015]在特定实施例中,刺激编码模块可以配置成直接在不同的选定的刺激编码策略之间进行切换而没有过渡时间段,或者其可以通过在过渡时期自适应地将选定的刺激编码策略变成不同的刺激编码策略而在不同的选定编码策略之间切换;例如,在键特征值从初始值改变为编码改变值之后或同时。其中一种刺激编码策略可以使用自适应刺激脉冲率,另一种刺激编码策略可以使用恒定刺激率。[0016]关键特征值可以是输入声音信号的信噪比(SNR或直接混响比(DRR;或带通包络信号的包络斜率、包络峰值或包络幅度。刺激编码模块可以配置成在针对单个带通信号的编码策略或者针对多个选定的带通信号的编码策略之间进行选择和切换,例如,使用m选η策略或者针对具有最大关键特征值的主导信道以及多个附近相邻通道。附图说明[0017]本专利文件包含至少一个以彩色绘制的附图。具有彩色附图的本专利复印件将由事务所根据要求和支付必要的费用而提供。[0018]图1示出了人耳的解剖结构和典型耳蜗植入系统的一些部件。[0019]图2示出了利用IOkpps双相脉冲和25ys相持续时间的两个6通道系统的通道特定采样序列CSSS:[0020]A.来源于正弦曲线的[0-3T]以内[0021]B.来源于正弦曲线的[0-V2]以内,振幅单调递增。[0022]图3示出根据现有技术装置的用于听力植入物的信号处理装置中的各种功能块。[0023]图4示出了根据本发明的实施例在开发电极刺激信号中的各种逻辑步骤。[0024]图5示出了根据本发明的实施例的用于听力植入物的信号处理装置中的各种功能块。[0025]图6示出了来自麦克风的音频语音信号的短时间段的示例。[0026]图7示出了通过一组滤波器的带通滤波分解成一组带通信号的声学麦克风信号。[0027]图8示出了用于音节“bet”的宽带波形信号。[0028]图9示出了图8的波形的带通滤波信号和包络信号。[0029]图10示出了图9中的波形的包络信号和平滑的包络信号。[0030]图11示出了具有包络的上升斜率的来自图9的波形信号的一部分。[0031]图12示出了来自图11的包络信号和升高的包络信号的一部分。[0032]图13示出了经处理的带通信号和所得的用于具有增加的高斯噪声和SNR=IOdB的元音的CSSS脉冲序列的示例。[0033]图14示出了与图13中相同的信号,其中SNR=5dB。[0034]图15示出了与图13中相同的信号,其中SNR=0dB。[0035]图16示出了根据本发明的实施例的经处理的带通信号和SNR适应的脉冲时间间隔的示例。具体实施方式[0036]给定的耳蜗植入物刺激编码策略的参数可能不是对所有听音条件都最佳。例如,在噪声条件下,一些刺激编码策略可能比其他刺激编码策略更好地执行,因为时域精细结构通常比带通信号包络更受噪声影响。根据听音条件,从一种刺激编码策略切换到另一种刺激编码策略是有益的。取决于所有的具体情况,切换可以有效地以小增量进行,以使得从一个刺激编码策略到另一个刺激编码策略的转换平缓发生。替代地,在其他情况下,直接在不同的刺激编码策略之间切换而没有过渡时间段可能是有益的。不管怎样,输入声音信号或带通信号都被监测和分析以估计所存在的一个或多个关键特征。基于(多个关键特征,刺激编码策略被自动修改。[0037]图5示出了用于耳蜗植入物的信号处理布置中的各种功能块,以及图4示出了根据本发明实施例的在植入的耳蜗植入物阵列中向电极触点产生电极刺激信号的各种逻辑步骤的流程图。这种方法的伪代码示例可以表述如下:[0038][0039][0040]在下面的讨论中提出了这种布置的细节。[0041]在图5所示的布置中,输入声音信号由一个或多个感测麦克风产生,其可以是全向的和或定向的。步骤401,预处理滤波器组501对这个输入声音信号进行预处理,利用一组多个平行带通滤波器,每个平行带通滤波器与特定的音频频带相关联;例如,使用具有6阶无限冲激响应IIR类型的12个数字巴特沃斯Butterworth带通滤波器的滤波器组,使得输入声音信号被滤波成一些K个带通信号山至祝,其中每个信号对应于一个带通滤波器的频率带。预处理滤波器组501的每个输出可以粗略地看作是由幅度包络信号调制的带通滤波器的中心频率处的正弦波。这是由于滤波器的品质因数Q〜3。在浊音段的情况下,带通包络线近似周期性,重复率等于基音频率。替代地而非限制地,预处理过滤器组501可以基于使用快速傅立叶变换FFT或短时傅里叶变换STFT来实现。基于耳蜗的听音组织,鼓阶中的每个电极触点通常与预处理滤波器组501的特定带通信道相关联。预处理滤波器组501还可以执行其他初始信号处理功能,例如自动增益控制AGC和或降噪。[0042]图6示出了来自感测麦克风的输入语音信号的短时间周期的示例,图7示出了通过一组滤波器的带通滤波进行分解的麦克风信号。Fontaine等人给出了基于直接II型转置结构的无限冲激响应(IIR滤波器组的伪代码的例子,BrianHears:0nlineAuditoryProcessingUsingVectorizationOverChannels,FrontiersinNeuroinformatics?2011;其全部内容通过引用并入本文:[0043][0044]带通信号UJljUii其也可以被认为是电极信道被输出到包络检测器502和刺激定时模块503。步骤402,包络检测器502提取特征包络信号输出¥!,…,Yk表示信道特定的带通包络。包络提取可以由Yk=LPIUk|表示,其中I.I表示绝对值,并且LP.是低通滤波器;例如,使用12个整流器和12个2阶IIR型数字巴特沃斯低通滤波器。适当选择的低通滤波器可以有利地使提取的包络平滑,从而消除不希望的波动。替代地,如果带通信号U1,…,他由正交滤波器产生,那么包络检测器502提取希尔伯特HiIbert包络。在一些实施例中,包络检测器502还可以配置成确定带通包络的一个或多个有用特征,诸如包络斜率例如,基于包络随时间的一阶导数)、包络峰值上升斜率正一阶导数,后接下降斜率负一阶导数)、和或带通包络的包络幅度。[0045]刺激定时模块503为一个或多个带通信号山,…,Uk通常,针对一个或多个最顶端的最低频率通道)处理选定的时域精细结构特征,例如负到正过零以产生刺激定时信号Xi,...,Χκ,在下面的讨论中,带通信号U1,…,UK被假定为实值信号,因此在分析式正交滤波器组的特定情况下,刺激定时模块503仅考虑Uk的实值部分。步骤403,对于选定的带通信号,刺激定时模块303生成反映时域精细结构特征的刺激定时信号。在一些实施例中,刺激定时模块303可以限制瞬时带通频率fο到相应滤波器频带的上下频率边界fu和fui。例如,给定的带通信号可以具有500Hz的低频边界fL1和高频边界fm=750Hz。[0046]步骤404,关键特征监测器506监测存在于输入声音信号或带通信号中的一个或多个关键特征。例如,由关键特征监测器506监测的关键特征可以是输入声音信号的信噪比SNR,输入声音信号的直接混响比DRR。[0047]步骤405,刺激编码模块507耦合到关键特征监测器506并且基于关键特征值为一个或多个所选带通信号选择刺激编码策略。刺激编码策略包括:(1根据带通包络信号(例如使用恒定刺激率的刺激脉冲的CIS或HD-CIS的基于包络的刺激编码策略,和2根据刺激定时信号(例如根据时域精细结构信息使用自适应刺激速率的FSP或FS4传输时域精细结构信息的基于事件的刺激编码策略。假设基于事件的刺激编码策略在相对安静的听音条件下是最佳的,而基于包络的刺激编码策略在噪声条件下更好。该刺激编码模块507根据由关键特征监测器506监测的关键特征值的变化在不同的选定刺激编码策略之间自动切换。刺激编码模块507可以配置成直接在不同的选定刺激编码策略之间进行切换而无需过渡,或者可以通过使选定的刺激编码策略在过渡期间自适应地改变成不同的刺激编码策略而在不同的选定刺激编码策略之间切换;例如,在关键特征值从初始值改变为编码改变值之后或同时。[0048]步骤406,脉冲发生器505使用由刺激编码模块507选定的刺激编码策略来产生用于电极触点的电极刺激信号。例如,脉冲发生器505可以配置成在一个或多个所选带通信号的每一个的负到正过零点的开始处创建CSSS输出定时请求脉冲,然后用来自包络检测器502的带通包络线对CSSS刺激脉冲进行加权幅度调制)。[0049]脉冲发生器505通常还将基于反映来自装配过程的患者特定缩放的非线性映射来进一步调整输出电极刺激信号。类似地,在基于事件的刺激编码和基于包络的刺激编码中的感知响度变化可以通过调节刺激参数,如脉冲幅度、脉冲持续时间、脉冲的形状或CSSS序列的形状例如用短脉冲间的间隔)进行处理。并且这也可以基于患者特定的装配参数,该装配参数在展示语音信号过程中被调整直到语音被最自然地接受。此外,MCL和THR值可以在从一个特定的刺激编码策略向另一个切换时发生变化,所以患者特定的缩放函数的CSSS序列以及MCL和THR值也应被调整,以促进在不同的刺激编码策略之间响度平衡的过渡。[0050]正常听力受试者的一些研究(例如,Dietz,Mathias等人的“Emphasisofspatialcuesinthetemporalfinestructureduringtherisingsegmentsofamplitude-modulatedsounds”,ProceedingsoftheNationalAcademyofSciences110.372013:15151-15156;通过引用全部并入本文表明精细结构信息在带通包络的上升斜率期间是最有效的。因此,一些实施例可以使用带通包络的上升斜率或包络的一些其他特征作为关键特征。如果关键特征是包络峰,那么基于事件的刺激编码可以在峰值周围或峰值之后限定的时间间隔期间施加,其长度可能与峰的长度和幅度相关。特定的这种布置可以进一步配置成使用基于事件的刺激编码,仅在关键特征是上述一些最小阈值时一一当包络的上升斜率足够大时反映精细结构信息。否则,也可以使用基于包络的刺激编码。包络的斜率可以针对最近的过去的值取平均或低通滤波,以提供平滑值。[0051]例如,图8示出了用于音节“bet”的宽带波形信号。图9示出了该信号通过200Hz的低频边界和325Hz的高频边界连同带通包络的带通滤波版本。图10示出在带通包络和该包络由100Hz低通滤波导出的平滑版本。在图11中,刺激脉冲由该平滑包络控制:如果包络的斜率超过某个阈值这里0.001,那么精细结构的刺激是在带通信号的过零点使用单脉冲施加。过零点的这些脉冲通过相应的带通包络进行加权。有时包络斜率不超过最小阈值,可以使用其中脉冲由相应的包络信号进行加权的刺激脉冲的常规时间网格来施加仅包络刺激。[0052]如上所述,在一些特定实施例中,刺激编码模块507可配置成基于输入声音信号的SNR通过自适应地修改刺激定时信号(例如,通道特定的采样序列CSSS的长度和形状在过渡时间段内自动地在不同的刺激编码策略之间进行平滑过渡。对于来自刺激定时模块503的每个刺激定时信号,刺激编码模块507确定用于CSSS脉冲序列的事件特定长度(“FL间隔”)。脉冲发生器504对CSSS脉冲序列整形以遵循来自包络检测器502的带通包络的幅度,实际上,对具有CSSS序列的带通包络进行取样。[0053]当来自关键特征监测器506的SNR信号相对较高安静的声音环境时,刺激编码模块507调整FL间隔使其非常短,以致CSSS脉冲序列可以由少至一个单脉冲构成。随着来自关键特征监测器506的SNR信号下降(环境变得更嘈杂),刺激编码模块507增大FL间隔并向CSSS序列增加更多脉冲,直到某一时刻,对于低SNR高噪声),CSSS序列的最后一个脉冲无缝衔接下一CSSS序列的第一脉冲,导致对来自包络检测器502的带通包络连续恒定速率)采样。如果FL间隔的长度变得比两个连续触发事件(S卩,两个过零点)之间的时间更大,刺激编码模块507可终止现有CSSS序列,下一个触发事件发生,随后的触发事件的FL间隔否决前一FL间隔。或者刺激编码模块507可继续使用由第一触发事件启动的CSSS脉冲序列并忽略后续触发事件,使得现有FL间隔结束时,确定新的FL间隔。一旦来自关键特征监测器506的SNR信号再次增大,刺激编码模块507自适应地调整FS间隔以使其再次变得比触发事件之间的时间更短。[0054]图13示出了经处理的带通信号和添加高斯噪声且SNR=IOdB的元音所得CSSS脉冲序列的示例。带通信号是绿色的频率较高的全正弦波信号,希尔伯特Hilbert带通包络是蓝色的较慢变化的半正弦波轨迹,并且垂直黑线表示序列长度为一的所施加的CSSS序列。图14示出与图13中相同的信号,其中SNR信号降低至5dB更大噪声和FL间隔增大使得CSSS序列分别包含三个脉冲。图15示出与图13中相同的信号,其中SNR=OdB仍然噪音更大)而FL间隔很长以致于CSSS序列执行带通包络的连续采样,与HD-CIS编码策略类似。[0055]在一些实施例中,刺激编码模块507可配置成根据由关键特征监测器506监测的关键特征值的变化并且还根据来自包络检测器502的带通包络的更多的特征在不同的选定的刺激编码策略之间切换;例如,包络幅度、包络斜率和或包络峰值。因此,当关键特征值是SNR时,对于高SNR,刺激编码模块507可以在带通信号的每个过零点触发CSSS序列,而对于低SNR值,则刺激编码模块507可以只对具有某一阈值最小包络值的过零点(例如,希尔伯特Hilbert包络触发CSSS序列。该包络阈值的功能在嘈杂环境低SNR中是有利的,用于更好地区分只由噪声引起的过零事件和那些实际上由语音或音乐信号引起的过零事件。所述阈值最小包络在一些实施例中是通道专用,而在其他实施例中不是。当然,可以使用某些其他关键特征,例如,直接混响比DRR。[0056]对于自适应地改变CSSS间隔的长度的附加或替代,其他具体实施例可自适应地控制其他信号变量。例如,结合特定事件(例如过零事件)中CSSS脉冲的应用,随后时间间隔--精细结构FS-间隔--可确定成其中必须施加一个脉冲。该FS-间隔的长度可以由信号已经被施加的当时的SNR信号的值确定:如果SNR高,则FS-间隔可被选择为长,而如果SNR低,则FS-间隔可被选择为短。为了将刺激速率限制为反映听觉神经纤维的不应期的最大值,可以限定响应于最大刺激速率的尽可能短的FS-间隔。有几种不同的具体可能性:[0057]•如果在从前一定时事件确定的FS-间隔内发生另一定时事件,并且两个定时事件之间的时间比不应期大,则可以在第二个定时事件和替代前一FS-间隔的新的FS-间隔启动时施加一个脉冲。[0058]•如果在从前一定时事件确定的FS-间隔内发生另一定时事件,但两个定时事件之间的时间比不应期短,则可以在不应期结束和替代前一FS-间隔的新的FS-间隔启动时施加一个脉冲。[0059]•如果没有附加定时事件在当前FS-间隔结束之前出现,并且不应期比FS-间隔短,则可以在FS-间隔结束时强制施加另一脉冲。[0060]•如果没有附加定时事件在当前FS-间隔结束之前出现,但不应期比FS-间隔大,则可以在不应期结束时强制施加另一脉冲。[0061]通常,一个实施例可能要求,只能在最小周期(例如不应期结束后施加后续脉冲由发生定时事件引起或者由FS-间隔结束引起)。在一些应用中,有利的是具有比作为最小周期的不应期更短的周期。[0062]图16示出了根据本发明的实施例的处理的带通信号和SNR适应的脉冲时间间隔的示例。在图9中,假设检测到五个过零定时事件El-E5垂直实线),那么SNR随着时间t正在减少(即,从左至右),并且不应期由穿过附图底部的标识为“不应时间”的相应水平箭头示出。第一CSSS脉冲是,但不限于,施加在过零点事件El。由于SNR较高,相应的FS-间隔1_1相对较长。下一个过零点事件E2发生在FS-间隔Ij结束之前,所以下一个CSSS脉冲在E2施加,1_2和E3是相同的情况,尽管SNR已同时减小以使得1_2比1_1短。然而,在发生于FS-间隔1_3结束时的事件E3’处,强制发生一个CSSS脉冲,因为过零事件E3之后开始的该FS-间隔内没有发生更多过零(以及不应时间(E3之后仍比1_3短)。下一个过零事件发生在E4,但是这仍然是在E3’的最后施加的脉冲之后的不应期内,所以E4处没有施加脉冲也不确定任何对应的FS-间隔。类似地,在E5没有施加脉冲,并且另外,在E4’的SNR非常低,以致于相应的FS-间隔1_5被确定为比不应期短,使得在E5’,不施加脉冲而是将脉冲推迟到对应于事件E4’后不应期的结束的E5"。[0063]当SNR后来增加越来越多时(未示于图16,FS_间隔将再次越来越长,直至不应时间结束之后但FS-间隔结束之前检测到过零事件。从这一点开始,过零事件将再次确定脉冲序列和编码策略符合已知的基于事件的编码策略,直到SNR再次降低。最大刺激速率可以设定为与可能的最小时间间隔(例如,不应期)的倒数成比例,从而使瞬时刺激速率它等于1FS-间隔不能超过一个给定的限定值;例如,作为目前用于CIS或HD-CIS编码策略的典型速率。通常,SNR越低,所得到的声音编码序列将越多地根据基于包络的编码策略,例如CIS或HD-CIS用限定的最大刺激速率以规定的方式对每个信道恒定采样)ANR越高,所得到的声音编码序列将越可能根据纯基于事件的编码策略,例如FSP。[0064]所述CSSS序列的修改也可以从通道角度完成,S卩,基于特定通道的SNR值。并且虽然上述用SNR作为用于后续自适应修改的参数,也可以使用表征现有听力情况质量的其他特定信号参数;例如,直接混响比DRR。[0065]两种方法CSSS的长度变化和确定其中不施加脉冲的时间间隔广生相似的总体结果:基于事件的(可变速率编码策略和基于包络恒定速率编码策略之间的平滑过渡。本发明的实施例使声音编码策略通过用于各个环境的最佳设置适应声音环境的变化。通过SNR调整取样,时域精细结构在不被干扰的情况下提供,而声音编码无缝演变成更耐噪声的包络编码,用于更嘈杂的环境中更好的声音感知。[0066]前面的讨论呈现了独立于任何其他带通信道上使用的刺激编码策略而切换一个或多个带通信道上的刺激编码策略。但是本发明的实施方案包括多通道的变型,其确定多个带通通道的主要特性并一起协调切换其刺激编码策略。[0067]对选择用于编码时域精细结构的带通通道进行关于所选定的关键特征的分析,以识别所有被分析信道中的主导关键特征。在m选η的刺激编码布置中,带通通道通常划分为同步时帧,并且通常选择每个时帧中具有最大包络幅度的通道用于刺激。或者包络斜率可作为关键特征,其中(多个主导通道是那些具有(多个最大斜率的通道。或者关键特征可以是包络的峰,其中主导关键特征可以是其幅度与周围信道内噪声水平之间具有最大差异和或具有最小的全宽度半最大值或类似方式表征峰的宽度)的峰。同样,如果SNR或直接混响比DRR是关键特征,那么具有最大值的带通通道将被认为是主导信道。[0068]例如,在包络斜率被用于关键特征的多通道布置中,为了增强时域精细结构的传输,仅基于事件的通道通常是最顶端、最低频率通道将被分析用于包络斜率、包络对时间的一阶导数。非基于事件的通道可用常规CIS类型的方式来刺激而不用m选η。仅选择具有通道带通包络对时间的正一阶导数的基于事件的通道,并且从这些通道中选择具有最大包络幅度的带通通道子集用于刺激。[0069]假定一个刺激帧可包括顺序排列的精细结构和包络通道:CHl、CH2、CH3、CH4、CH5、CH6,其中通道CH1、CH2和CH3是基于事件的精细结构通道并且CH4、CH5和CH6是基于包络的通道。对于包络SL1、SL2和SL3的相应斜率,如果SL20且SL2SL1且SL2SL3,那么SL2是主导关键特征并且具有一个选定的基于事件的通道的所得刺激帧是〇12、014、015、016。如果所有的包络斜率对于基于事件的通道都是负的(没有主导关键特征),那么没有基于事件的通道被选择,并且所得到的帧仅由基于包络的通道组成:〇14、015、016。通过两个选定的基于事件的通道和SL20且SLDO且SL2SL3且SLDSL3,那么SLl和SL2是主导关键特性并且所得刺激帧是:CHl、CH2、CH4、CH5、CH6。在所有这些例子中,在选定的基于事件的(多个通道上,随后开发刺激信号并如上所述施用。[0070]确定多个带通通道的关键特征并协调切换其刺激编码策略的多通道布置不一定是特定的m选η策略。相反,可选择单一的主导关键特征并且可将基于事件的刺激编码施加到该通道及其相邻通道上(只要它们是基于事件的编码通道)。因此,如果包络斜率是关键特征,那么具有最大包络斜率的通道与附近的相邻通道并联一起如上述被刺激。这些对应的刺激脉冲的每一个脉冲的幅度可以从类似于在美国专利公开20090254150通过引用全部并入本文)中描述的基于CFS的编码策略的各个带通包络信号中导出。[0071]本发明的实施例可以部分地以任何常规的计算机编程语言例如,VHDL、SyStemC、Veril〇g、ASM等实现。本发明的替代实施例可以实现为预编程的硬件元件、其他相关组件、或硬件和软件组件的组合。[0072]实施例可以部分地实现为用于与计算机系统一起使用的计算机程序产品。这样的实施方式可以包括一系列的计算机指令,其固定在诸如计算机可读介质(例如,软盘、CD-R0M、R0M、或硬盘)的有形介质上,或者可以经由调制解调器或诸如通过媒介连接到网络的通信适配器的其他接口设备传输到计算机系统。该媒介可以是有形媒介例如,光学或模拟通信线路或利用无线技术例如,微波、红外或其他传输技术实现的媒介。所述一系列计算机指令关于系统实现这里之前描述的全部或部分功能。本领域技术人员应当理解,这样的计算机指令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。此外,这样的指令可以存储在诸如半导体、磁、光或其他存储设备的任何存储设备中,并且可以使用诸如光、红外、微波、或其他传输技术的任何通信技术来传输。预计这样的计算机程序产品可以作为带有印刷或电子文档的可移动媒体分发例如,塑封软件),通过计算机系统预装载例如,在系统ROM或硬盘上),或者通过网络(例如,互联网或万维网)从服务器或电子布告栏分发。当然,本发明的一些实施例可以实现为软件例如,计算机程序产品)和硬件二者的组合。本发明的其他实施实现为纯硬件,或纯软件例如,计算机程序产品)。[0073]虽然本发明的各种示例性实施例已被公开,但是本领域技术人员应该清楚,可以做出各种变化和修改来实现本发明的一些优点,而不脱离本发明的真实范围。

权利要求:I.一种用于向植入式耳蜗植入电极阵列中的电极触点产生电极刺激信号的系统,所述系统包括:预处理器滤波器组,其配置成处理输入声音信号以生成多个带通信号,其中,每个带通信号表示由音频频率的相关频带限定的带通通道,并且其中,每个带通信号具有特征幅度和时域精细结构特征;包络检测器,其配置成提取反映带通信号的时变幅度的带通包络信号;刺激定时模块,其配置成产生反映带通信号的时域精细结构特征的刺激定时信号;关键特征监测模块,其配置成监测存在于所述输入声音信号或所述带通信号中的关键特征值;刺激编码模块,其配置成:1.根据所述关键特征值从多个刺激编码策略中为一个或多个所选带通信号选择刺激编码策略,其中,所述多个刺激编码策略包括:1根据带通包络信号的基于包络的刺激编码策略,以及2根据刺激定时信号的基于事件的刺激编码策略;ii.根据关键特征值的变化在不同的选定的刺激编码策略之间切换;脉冲发生器,其配置成使用选定的刺激编码策略来产生用于电极触点的电极刺激信号。2.根据权利要求1所述的系统,其中,所述刺激编码模块配置成直接在不同的选定的刺激编码策略之间进行切换,而没有过渡时间段。3.根据权利要求1所述的系统,其中,所述刺激编码模块配置成通过在过渡时间段上自适应地改变所述选定的刺激编码策略以变成不同的刺激编码策略而在不同的选定的刺激编码策略之间进行切换。4.根据权利要求3所述的系统,其中,所述刺激编码模块配置成在所述关键特征值从初始值改变为编码改变值之后自适应地改变所选定的刺激编码策略。5.根据权利要求3所述的系统,其中,所述刺激编码模块配置成在所述关键特征值从初始值改变为编码改变值的同时自适应地改变所选定的刺激编码策略。6.根据权利要求1所述的系统,其中,所述刺激编码策略之一使用自适应刺激脉冲率,而另一刺激编码策略使用恒定刺激率。7.根据权利要求1所述的系统,其中,所述关键特征值是所述输入声音信号的信噪比SNR〇8.根据权利要求1所述的系统,其中,所述关键特征值是所述输入声音信号的直接混响比①RR〇9.根据权利要求1所述的系统,其中,所述关键特征值是所述带通包络信号的包络斜率。10.根据权利要求1所述的系统,其中,所述关键特征值是所述带通包络信号的包络峰值。II.根据权利要求1所述的系统,其中,所述关键特征值是所述带通包络信号的包络幅度。12.根据权利要求1所述的系统,其中,所述刺激编码模块配置成在针对单个带通信号的编码策略之间进行选择和切换。13.根据权利要求1所述的系统,其中,所述刺激编码模块配置成在针对多个选定的带通信号的编码策略之间进行选择和切换。14.根据权利要求13所述的系统,其中,所述刺激编码模块配置成使用具有所述多个带通信号的m选η策略。15.根据权利要求13所述的系统,其中,所述多个选定的带通信号包括具有最大关键特征值的主导通道和多个相邻通道。

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