用于耳蝸植入物的同步診斷測量的制作方法
【專利摘要】本發明涉及用于耳蝸植入物的同步診斷測量。本發明描述了耳蝸植入物操作的目標測量，該目標測量協調向病人傳送聲信號和電信號。所述聲信號作為向病人耳道的聲刺激輸入部產生，所述電信號作為向耳蝸植入物的耳蝸內電極的電刺激輸入部產生。然后，測量病人對于所述傳送的信號的誘發響應。
【專利說明】用于耳蝸植入物的同步診斷測量
[0001]本申請是申請日為2009年4月2日、中國國家申請號為200980111847.4、發明名稱為“用于耳蝸植入物的同步診斷測量”申請的分案申請。
_2] 相關申請的交叉引用
[0003]本申請要求在2008年4月3日提交的美國臨時專利申請61/042，054的優先權，通過引用，將其內容合并于此。
【技術領域】
[0004]本發明涉及醫用植入物，更具體地涉及在耳蝸植入物系統中的診斷測量。
【背景技術】
[0005]耳蝸植入物(Cl)幫助全聾或嚴重聽力受損的人感知環境聲音。不像僅應用放大和修改的聲信號的傳統助聽器那樣，耳蝸植入物基于聽神經的直接電刺激，從而獲得最類似于正常聽覺的聽覺效果(impression)。
[0006]耳蝸植入物系統由兩個主要部分構成，外部語音處理器和植入刺激器。語音處理器包含電源，并且語音處理器被用于執行聲輸入信號的信號處理，以提取用于植入刺激器的刺激參數。植入刺激器產生刺激模式，并且將它們通過電極陣列傳送到聽覺神經組織，該電極陣列通常位于耳蝸中的鼓階中。通過編碼在射頻信道中的數字信息，并且使用電感偶合線圈裝置偶合經皮膚的信號，可以建立在語音處理器和植入刺激器之間的無線連接。植入刺激器通過射頻信號的包絡檢測來解碼該信息。
[0007]在多信道電極陣列中使用高速率的脈沖刺激的刺激策略已經被證明在提供高水平的語音識別上是成功的。一個示例是連續交替采樣(CIS)策略,如Wilson et al., BetterSpeech Recognition With Cochlear Implants, Nature, vol.352:236-238 (1991)中所述，通過引用，將該文合并于此。對于CIS而言，使用對稱的雙相位電流脈沖，所述雙相位電流脈沖在時間上嚴格地不重疊。每一個信道的速率通常大于800脈沖/秒。其他刺激策略可以基于電極電流的同時激活。
[0008]對于高速率脈沖刺激策略，通常需要測定一些患者的特異性參數。這是在手術后幾個星期在適配過程中進行的。對于刺激脈沖的給定相位持續時間和對于給定的刺激速率，對于每一個刺激信道而言要確定的兩個關鍵參數包括:
[0009]1.用于引發聽覺所需要的雙相位電流脈沖的最小幅度(閾值水平，或THL);以及
[0010]2.導致聽覺處于舒適水平的幅度(最舒適的水平或MCL)。
[0011]對于刺激而言，對于每一個信道僅使用在MCL和THL之間的幅度。在MCL和THL之間的動態范圍在6-12dB之間。然而，MCL和THL的絕對位置在患者之間會發生相當大的變化，并且，差別可以高達40dB。為了覆蓋這些絕對變化，在當前使用的植入物中的用于刺激的整體動態范圍通常是大約60dB。
[0012]存在用于設置MCL和THL的幾種方法。例如，通過應用刺激脈沖，和向患者問詢關于他/她的主觀印象，可以在適配過程期間估計MCL和THL。這種方法通常對于學話后變聾的患者而言是沒有問題的。然而，對于學話前變聾或天生耳聾的患者會出現問題，并且在此組中，對于從兒童到成人的所有年齡的患者都涉及。這些患者通常既不能夠解釋也不能夠描述聽覺，并且，基于行為方法，僅僅能對MCL和THL進行粗略估計。特別地，在此需要特別談及天生耳聾的兒童的情況。充分大的聲輸入對于嬰兒的語音和聽覺發展是特別重要的，并且在許多情況下可以使用恰當地適配的耳蝸植入物來提供這種輸入。
[0013]用于對MCL和THL進行目標(objective)測量的一種方法是基于EAP (電誘發動作電位)的測量，如在 Gantz 等人所著的 Intraoperative Measures of ElectricallyEvoked Auditory Nerve Compound Action Potentials, American Journal of0tologyl5 (2): 137-144(1994)中所述,通過引用，將該文合并于此。在這種手段中，記錄電極通常被置于內耳的鼓階。在很接近神經激發的位置測量聽覺神經對于電刺激的整體響應。這種神經響應由在軸突膜外部的單個神經響應的疊加而引起。在測量位置的EAP的幅度在10微伏和1800微伏之間。首先，可以從所謂的“幅度增長函數”預期關于在特定電極位置的MCL和THL的信息，如在Brown等人所著的Electrically Evoked Whole Nerve ActionPotentials In Ineraid Cochlear Implant Users:Responses To Different StimulatingElectrode Configurations And Comparison To Psychophysical Responses, Journal ofSpeech and Hearing Research, vol.39:453-467 (Junel996)中所述，通過引用，將該文合并于此。這個函數是在刺激脈沖的幅度和EAP的峰值到峰值的電壓之間的關系。另一種有趣的關系是所謂的“恢復函數”，在其中，使用具有變化的脈沖間間隔的兩個脈沖來實現刺激。作為第二 EAP的幅度和脈沖間間隔之間的關系的恢復函數允許得出與涉及聽覺神經的時間分辨率的不應屬性(refractory property)和特定屬性相關的結論。
[0014]除了該種耳蝸植入物系統之外，具有一些殘余聽覺(半聾)的一些患者現在受益于諸如組合的電和聲刺激(EAS)的混合系統，如在由von Ilberg等人所著的Electric-Acoustic Stimulation Of The Auditory System, 0RL61:334-340 (1999)中首先所述的，通過引用，將該文合并于此。EAS系統組合傳統助聽(HA)裝置和耳蝸植入物(Cl)的使用，其中，所述傳統助聽(HA)裝置用于向患者的耳鼓提供較低音頻頻率的聲機械刺激，所述耳蝸植入物(Cl)用于向聽覺神經提供較高音頻頻率的耳蝸內電刺激。例如，參見 Lorens 等人所著的 Outcomes Of Treatment Of Partial Deafness With CochlearImplantation:A DUET Study, Laryngoscope, 2008Feb: 118 (2): 288-94,通過引用，將該文合并于此。
【發明內容】
[0015]本發明的實施方案涉及使用同步的聲和電信號來對于耳蝸植入患者進行目標診斷測量。所述聲信號作為在患者耳道中的聲刺激輸入部產生，并且所述電信號作為耳蝸植入物中耳蝸內電極的電刺激輸入部產生。然后，測量在患者中對于所傳送的信號的誘發響應。
[0016]在另外的特定實施方案中，可以分析所測量的響應，以診斷患者的聽覺感知。例如，這可以包括:確定相對于在耳蝸內的電極的特定位置的頻率特異性響應。一個實施方案可以用于基于測量響應來定制用于患者的耳蝸植入物的操作。
·[0017]在特定實施方案中，測量誘發響應可以包括:測量靠近耳蝸內的電極的相關組織中的近場響應，和/或，測量與患者的皮膚表面相關聯的遠場響應。
[0018]協調刺激輸入部的傳送可以包括:協調在聲信號和電信號之間的延遲時間。在一些實施方案中，耳蝸植入物可以是兩側的耳蝸植入物。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1示出在本發明的一個特定實施方案中的各個功能塊。
[0020]圖2示出測量的誘發響應的示例，該測量的誘發響應用于表示來自同步的電和聲刺激輸入部的近場記錄。
[0021]圖3示出測量的誘發響應的示例，該測量的誘發響應用于表示來自第一患者的同步的電和聲刺激輸入部的遠場記錄。
[0022]圖4示出測量的誘發響應的示例，該測量的誘發響應用于表示來自第二患者的同步的電和聲刺激輸入的遠場記錄。
【具體實施方式】
[0023]本發明的實施方案涉及用于耳蝸植入物的目標測量系統，該系統使剩余的毛細胞(hair cell)和神經細胞的聲刺激和電刺激協調和同步。使用近場和/或遠場測量來記錄和分析所產生的誘發響應。這種布置在被植入有耳蝸植物入的患者(例如，半聾患者)的診斷中尤其有益，其有助于優化用于患者的語音處理器和耳蝸植入物刺激的適配。這些測量也可用于識別聽覺神經的屬性和較高水平的聽覺通路，并且用于獲取與患者的剩余聽覺的維持相關的信息。近場和遠場記錄的組合可以特別用于識別在耳蝸內的刺激電極的頻率特異性布置。系統也可以用于例如對于依賴頻率和/或時間的刺激的屬性、關于耳底膜的移動的信息的研究目的，獲得關于電刺激是否直接地刺激剩余的毛細胞，或者其是否刺激聽覺神經的細胞的重要指示；或用于開發用于耳蝸植入物的新語音編碼策略。
[0024]圖1示出具體目標測量系統的一個示例，其中，聲刺激輸入部102在患者103的耳道中產生聲信號。電刺激輸入部101還產生用于在患者103中的耳蝸植入物109中的耳蝸內電極110的電信號。通常，經皮膚的電感線圈機構108用于將來自于電刺激輸入部101的電信號穿過患者103的皮膚偶合到耳蝸植入物109中。圖1示出在患者103的僅一側上的單側耳蝸植入109，但是其他實施方案可以基于在患者103的左右兩側上的耳蝸植入物的兩側系統。控制模塊104協調分別由聲刺激輸入部102和電刺激輸入部101對于聲信號和電信號的傳送。例如，控制模塊104可以通過協調在聲信號和電信號之間的延遲時間來協調信號傳送。測量模塊106測量在患者103中對于所傳送的信號的誘發響應。在特定實施方案中，這些元件可以作為專用硬件裝置實施，或作為在一般或特定計算裝置上運行的計算機軟件實施，或硬件和軟件的某種組合實施。
[0025]在圖1中所示的特定實施方案中，測量模塊106在控制模塊104內，并且是控制模塊104的一部分。例如，測量模塊106可以是軟件例程，軟件例程形成構成控制模塊104的較大軟件應用程序的一部分。在其他實施方案中，測量模塊106和控制模塊104可以是分立的和獨立的，并且事實上，可以運行在不同的計算機上。類似地，在一些實施方案中，電刺激輸入部101和/或聲刺激輸入部102可以由它們自己相關聯的計算機和任何其他相關聯的計算機開發或提供，所述它們自己相關聯的計算機可以是或可以不是分立的和獨立于控制模塊104的。
[0026]圖1內所示的系統還包括診斷模塊105，用于分析測量響應以診斷患者的聽覺感知。例如，診斷模塊105可以通過確定相對于在耳蝸中的電極的特定位置的頻率特異性響應(frequency-specific response)來分析測量響應。一個實施方案也可以包括適配模塊，用于基于由測量模塊106產生的響應來定制用于患者103的耳蝸植入物的操作。這樣的適配模塊可以是分立的裝置或軟件模塊，或可以形成諸如測量模塊106或診斷模塊105的其他系統元件之一的一部分。
[0027]為了產生誘發響應測量，耳蝸植入物109和耳蝸內電極110可以包括一個或多個近場測量傳感器，用于測量靠近耳蝸內電極110的相關組織中的近場響應。還示出了一個或多個遠場測量傳感器107，用于測量與患者的皮膚表面相關聯的遠場響應。
[0028]使用協調和同步的電刺激輸入部101和聲刺激輸入部102，可以記錄幾種類型誘發電位。近場記錄(即，來自植入的耳蝸內電極110)和/或例如來自位于頭上的遠場感測電極107的遠場記錄與特定類型的聽覺誘發電位測量值相符。可能的測量值可以包括:短潛伏期響應，諸如復合動作電位和聽覺腦干響應；諸如中等延遲響應的中等延遲電位；以及，從電和聲刺激產生的遲皮質響應(late cortical response)。
[0029]圖2示出從根據同步的電和聲刺激輸入部產生的近場記錄的所測量的誘發響應的示例。具體地說，圖2示出在患者103的最舒適水平下，來自同步的電刺激輸入部101和聲刺激輸入部102，靠近耳蝸內電極110的聲和電誘發的復合動作電位的測量。圖3示出在聲和電刺激的最舒適水平下，來自第一患者的遠場記錄的示例。跡線A示出僅用于電刺激的一組遠場記錄，跡線B示出用聲和電刺激的示例，跡線C示出僅有聲刺激的情況。圖4示出用于第二患者的相似的跡線組，其中，跡線A示出在最舒適水平下，從聲和電刺激獲得的記錄，跡線B示出在最舒適水平下的電刺激，和比患者最舒適水平低IOdB的聲刺激，并且跡線C示出了在最舒適水平下的聲刺激。
[0030]本發明的實施方案尤其可用于EAS患者，因為他們在手術后較好地保護了聽覺。例如，一組EAS患者顯示了比普通的Cl`患者顯著高的手術后語音分數結果。在EAS患者中，從通過本發明的實施方案獲得的測量值確定的最佳耳蝸植入物(Cl)參數可以繼而影響助聽器(HA)參數，例如，每一個的頻率范圍。并且，不僅僅是基于用于Cl的植入的語音處理器，EAS系統也可以基于整個系統語音處理器，該整個系統語音處理器協調耳蝸植入物(Cl)和聲機械助聽器(HA)的操作。
[0031]可以任何傳統的計算機編程語言來實施本發明的實施方案。例如，可以以過程式編程語言(例如，“C”)或面向對象的編程語言(例如，“C++”、Python)來實施優選實施方案。本發明的替代實施方案可以作為預編程的硬件元件、其他相關部件、或硬件和軟件部件的組合來實施。
[0032]實施方案可以作為用于計算機系統的計算機程序產品實施。這樣的實施可以包括一系列計算機指令，該一系列計算機指令或被固定在諸如計算機可讀介質(例如，磁盤、⑶-ROM、ROM或固定盤)的有形介質上，或可經由調制解調器或其他接口裝置被傳輸到計算機系統，該其他接口裝置例如是通過介質連接到網絡的通信適配器。介質可以是有形介質(例如，光學或模擬通信線)或使用無線技術(例如，微波、紅外線或其他傳輸技術)實施的介質。所述一系列計算機指令包含相對于系統的在此之前描述的功能的全部或一部分。本領域內的技術人員應當理解，可以以用于許多計算機架構或操作系統的多種編程語言來編寫這樣的計算機指令。而且，這樣的指令可以被存儲在任何存儲器裝置中，諸如半導體、磁性、光學或其他存儲器裝置，并且，可以使用諸如光學、紅外線、微波或其他傳輸技術的任何通信技術來傳輸這樣的指令。預期這樣的計算機程序產品可以作為附有印刷或電子文檔的可裝卸的介質(例如，緊縮套裝軟件)被分發，被預裝計算機系統(例如，在系統ROM或固定盤上)，或通過網絡(例如，因特網或萬維網)從服務器或電子公告板被分發。當然，本發明的一些實施方案可以作為軟件(例如，計算機程序產品)和硬件的組合來實施。本發明的其他實施方案可以作為完全為硬件或完全為軟件(例如，計算機程序產品)實施。
[0033]雖然已經公開了本發明的各個示例性實施方案，但是對于本領域內的技術人員而言應當理解，在不偏離本發明的真實范圍的情況下，可以對本發明進行各種改變和修改，其將實現本發明的一些優 點 。
【權利要求】
1.一種用于耳蝸植入物的目標測量系統，所述系統包括: 聲刺激輸入部，用于向患者的耳道產生聲刺激信號； 電刺激輸入部，用于產生用于耳蝸植入物的耳蝸內電極的電刺激信號； 控制模塊，用于協調所述聲刺激信號和所述電刺激信號的傳送，所述協調包括協調在聲刺激信號和電刺激信號之間的延遲時間；以及 測量模塊，用于測量所述患者對于傳送的信號的誘發響應，所述測量模塊包括遠場測量傳感器，用于測量與患者的皮膚表面相關聯的遠場響應。
2.根據權利要求1所述的系統，還包括: 診斷模塊，用于分析所述測量的遠場響應，以診斷所述患者的聽覺感知。
3.根據權利要求2所述的系統，其中診斷模塊通過測定相對于耳蝸中的耳蝸內電極的特定位置的頻率特異性響應來分析測量的遠場響應。
4.根據權利要求1所述的系統，還包括: 適配模塊，用于基于測量的遠場響應來定制用于所述患者的耳蝸植入物的操作。
5.根據權利要求1所述的系統，其中測量模塊包括近場測量傳感器，用于測量靠近耳蝸內電極的相關組織中的近場響應。
6.根據權利要求1所述的`系統，其中耳蝸植入物是兩側耳蝸植入物。
【文檔編號】A61N1/36GK103656855SQ201310613320
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2009年4月2日 優先權日:2008年4月3日
【發明者】馬利克·波拉克 申請人:Med-El電氣醫療器械有限公司