CN102958561B

CN102958561B - 包络特定刺激定时

Info

Publication number: CN102958561B
Application number: CN201180029479.6A
Authority: CN
Inventors: 迪尔克·梅斯特; 弗洛里安·弗吕奥夫
Original assignee: MED EL Elektromedizinische Geraete GmbH
Current assignee: MED EL Elektromedizinische Geraete GmbH
Priority date: 2010-06-30
Filing date: 2011-06-29
Publication date: 2015-11-25
Anticipated expiration: 2031-06-29
Also published as: CA2802232A1; AU2011280051A1; KR20130127969A; EP2571567A4; US8374699B2; CN102958561A; WO2012012159A1; KR101849423B1; AU2011280051B2; EP2571567B1; CA2802232C; EP2571567A1; US20120004706A1

Abstract

描述了一种用于为具有刺激电极的植入电极阵列生成电极刺激信号的可植入式刺激装置。滤波器组预处理器处理输入的声音频信号，以生成每一个都与音频频率的相关带相对应的带通信号。信号包络模块计算每个带通信号的对应的信号包络。刺激脉冲生成器从信号包络的改变速率，诸如基于时间的导数，来提取刺激信号信息，以生成刺激事件信号，刺激事件信号定义了刺激电极中的一些或全部的电极刺激定时和幅度。

Description

包络特定刺激定时

本发明要求通过引用结合于此的于2010年6月30日提交的美国临时专利申请61/360,123的优先权。

技术领域

本发明涉及耳蜗植入物，并且具体地涉及其中使用的信号处理。

背景技术

正常耳通过外耳101将如图1中所示出的声音传送到鼓室膜（鼓膜）102，鼓室膜102移动中耳103的骨骼（锤骨、砧骨以及镫骨），骨骼震动耳蜗104的卵形窗和圆窗开口。耳蜗104是狭长的管，围绕它的轴线螺旋缠绕大约两圈半。它包括通称前庭阶的上部通道和通称鼓阶的下部通道，上部通道和下部通道通过耳蜗管连接。耳蜗104以称作蜗轴的中心形成直立螺旋锥，听觉神经113的螺旋神经节细胞存在于蜗轴中。响应于由中耳103传送的接收的声音，充满流体的耳蜗104充当传感器以产生电脉冲，该电脉冲被传送到耳蜗神经113并且最终到脑。

当将外部声音转换成沿着耳蜗104的神经基质的有意义的动作电位的能力出问题时听力受损。为了改善受损的听力，已经开发了听觉假体。例如，当损伤与中耳103的作用相关时，可以使用常规的听力辅助来以放大的声音的形式将声-机械刺激提供给听觉***。或者，当损伤与耳蜗104相关联时，具有植入刺激电极的耳蜗植入物能够利用由沿着电极分布的多个电极触点所释放的小电流来电刺激听觉神经组织。

图1还示出了典型的耳蜗植入物***的一些部件，典型的耳蜗植入物***包括外部麦克风，其将音频信号输入提供给其中能够实现各种信号处理方案的外部信号处理器111。处理后的信号然后被转换成诸如数据帧序列的数字数据格式，以用于传输到植入物108中。除接收经处理后的音频信息之外，植入物108还执行额外的信息处理，诸如错误校正、脉冲形成等，并且（基于所提取的音频信息）产生刺激模式，通过电极引线109将刺激模式发送到植入电极阵列110。通常，此电极阵列110在其表面上包括提供耳蜗104的选择性刺激的多个电极。

当今在耳蜗植入物中，相对少量的电极每一个与相对宽的频带相关联，每个电极通过刺激脉冲对一组神经元进行寻址（addressing），刺激脉冲的电荷源自该频带内的包络的瞬时幅度。在一些编码策略中，刺激脉冲在所有电极上以恒定的速率施加，然而在其它编码策略中，刺激脉冲被以电极特定速率施加。

能够实现各种信号处理方案来产生电刺激信号。在耳蜗植入物领域中熟知的信号处理方法包括连续交替采样（CIS）数字信号处理、通道特定采样序列（CSSS）数字信号处理（如在通过引用结合于此的美国专利No.6,348,070中所描述的）、谱峰（SPEAK）数字信号处理以及压缩模拟（CA）信号处理。例如，在CIS方法中，用于语音处理器的信号处理包括以下步骤：

（1）借助于滤波器组将音频频率范围分割成谱带，

（2）每个滤波器输出信号的包络检测，

（3）包络信号的瞬时非线性压缩（映射法则）

根据耳蜗的音质分布组织，鼓阶中的每个刺激电极都与外部滤波器组的带通滤波器相关联。对于刺激，施加了对称二相性电流脉冲。直接从经压缩的包络信号获得刺激脉冲的幅度。这些信号被顺序地采样，并且刺激脉冲被以严格非重叠的顺序施加。因此，作为典型的CIS特征，在一次仅仅一个刺激通道是激活的，并且总体刺激速率是相当高的。例如，假定18kpps的总体刺激速率和12个通道滤波器组，则每通道的刺激速率是1.5kpps。通常这样的每通道的刺激速率对于包络信号的适当的时域表示是足够的。最大总体刺激速率受到每脉冲的最小相位持续时间的限制。相位持续时间不能够被选择地任意短，因为脉冲越短，电流幅度必须越高以在神经元中引发动作电位，并且电流幅度由于各种实际的原因而受限制。对于18kpps的总体刺激速率，相位持续时间是27μs，其接近下限。CIS带通滤波器的每个输出大体上能够被认为是由包络信号调制的在带通滤波器的中心频率的正弦波。这是由于滤波器的品质因素（Q≈3）的原因。在浊音语音片段的情况下，此包络是近似周期性的，并且重复率等于基音频率。

在现有的CIS策略中，仅仅包络信号被用于进一步的处理，即，它们包含整个刺激信息。对于每个通道，包络被表示为恒定的重复率的二相脉冲序列。CIS的特性特征是这个重复率（通常为1.5kpps）对于所有通道是相等的，并且与各个通道的中心频率没有关系。意图是，重复率不是针对患者的时域提示，即，它应该是足够高的，使得患者不感知具有等于重复率的频率的音调。重复率通常被选择为大于包络信号的带宽的两倍（奈奎斯特定理）。

传送精细时间结构信息的另一个耳蜗植入物刺激策略是Med-E1的精细结构处理（FSP）策略。跟踪带通滤波的时间信号的过零点，并且在每个负到正过零点处开始通道特定采样序列（CSSS）。通常，CSSS序列仅仅被施加在前一个或两个最顶侧的通道上，覆盖了直到200或330Hz的频率范围。在被通过引用结合于此的TrendsinAmplification，2006年第10卷，201-219页中HochmairI、NoppP、JollyC、SchmidtM、GarnhamC、AndersonI的MED-ELCochlearImplants:StateoftheArtandaGlimpseintotheFuture（MED-EL耳蜗植入物：技术现状和未来展望）中对FSP装置进行了进一步的描述。

已知现有的刺激策略是不完美的。例如，已知CIS非专用于一些信号特性。FSP提供了关于较低频率通道中的一些的精细结构信息，并且在较高通道提供类CIS的刺激，但是FSP策略遇到由不平衡的速率分布（profile）强制的通道相互作用的问题：高速率被应用于CIS通道，而低速率被应用于FS通道。CIS刺激的脉冲速率不对信息进行编码，仅仅经由信号包络的恒定采样来对信号幅度编码。此外，电力消耗较高。此外，CIS刺激不专用于听觉神经属性：来自猫的听觉神经组织的印象（neurogram）示出了与高频通道的基频同步的峰。例如，见通过引用结合于此的JAcoust.Soc.Am，1990年88（3），1427至1436页中Secker-Walker和Searle的TimeDomainAnalysisOfAuditoryNerveTissueFiringRates（听觉神经组织电刺激速率的时域分析）。目前仅仅FSP策略使用不规则的脉冲速率，但是仅仅在FS通道而不是CIS通道上。

美国专利申请20090161896描述了一种方法，其中，基于整流的低通滤波在带通包络的峰处生成脉冲刺激。然而，刺激定时不是基于听觉神经组织的生理学属性的。

发明内容

本发明的实施例针对一种用于为具有刺激电极的植入电极阵列生成电极刺激信号的可植入式刺激装置。滤波器组预处理器处理输入声音频信号，以生成每一个都与音频频率的相关频带相对应的带通信号。信号包络模块计算每个带通信号的对应的信号包络。刺激脉冲生成器从信号包络的改变速率，诸如基于时间的导数，来提取刺激信号信息，以生成定义了用于刺激电极中的一些或全部的电极刺激定时和电极刺激幅度的刺激事件信号。

在一些这样的实施例中，脉冲成形器可以将刺激事件信号演变成到刺激电极的输出电极脉冲。包络滤波器可以对由信号包络模块计算的信号包络进行平滑和零位参考，并且可以基于零位参考后的信号包络的过零点来定义电极刺激定时。刺激信号信息可以基于诸如一阶、二阶或三阶导数的基于时间的导数来提取。而且，刺激脉冲生成器可以使用导数阈值来生成刺激事件信号。可以基于信号包络的最大幅度和/或最小幅度来定义刺激事件幅度中的至少一些。信号包络模块可以基于希尔伯特变换和/或基于带通信号的整流和滤波来计算信号包络。

刺激脉冲生成器可以考虑听觉神经组织的生理学属性来生成刺激事件信号。此外或可替代地，第一发放延时（FSL）函数可以被用来生成刺激事件信号。可以存在用来生成刺激事件信号的导数阈值。刺激脉冲生成器可以基于信号包络的改变速率来定义电极刺激定时以提供自适应时延。可以基于信号包络的改变速率，为所有刺激电极生成刺激事件信号。或者，用于刺激电极中的一些的刺激事件信号可以是基于精细结构处理（FSP）函数的。刺激脉冲生成器可以基于一个或多个信号特征进一步对电极刺激幅度进行加权。

本发明的实施例还包括用于为具有刺激电极的植入电极阵列生成电极刺激信号的类似方法。利用信号滤波器组处理输入声音频信号，以生成每一个都与音频频率的相关频带相对应的带通信号。对于每个带通信号计算对应的信号包络。基于信号包络的改变速率来提取刺激信号信息，以生成定义了用于刺激电极中的一些或全部的电极刺激定时和电极刺激幅度的刺激事件信号。

在进一步的这样的实施例中，该方法可以进一步包括：对每个带通信号的信号包络进行平滑和零位参考；和/或将刺激事件信号演变成到刺激电极的输出电极脉冲。电极刺激定时可以基于零位参考后的信号包络来定义。可以基于诸如一阶、二阶或三阶导数的基于时间的导数来提取刺激信号信息。可以基于信号包络的最大幅度和/或最小幅度来定义电极刺激幅度中的至少一些。计算信号包络可以包括使用希尔伯特变换和/或带通信号的整流及滤波。

生成刺激事件信号可以进一步反映听觉神经组织的生理学属性。可以使用第一发放延时（FSL）函数和/或导数阈值来生成刺激事件信号。生成刺激事件信号可以包括基于信号包络的改变速率以定义电极刺激定时来提供自适应时延。可以基于信号包络的改变速率为全部刺激电极中生成刺激事件信号。或者，可以基于精细结构处理（FSP）函数为刺激电极中的一些生成刺激事件信号。生成刺激事件信号可以包括基于一个或多个信号特征对电极刺激幅度进行加权。

附图说明

图1示出了包含典型的耳蜗植入物（CI）***的人耳解剖的截面图。

图2示出了本发明的一个特定实施例的信号处理装置中的主要功能块。

图3示出了带通信号（黑色线）和它的对应的信号包络（浅色线）的示例。

图4示出了包络信号（浅色线）和进一步的带通滤波的包络信号（黑色线）的示例。

图5示出了带通滤波信号包络的一阶和二阶导数。

图6示出了基于经滤波的信号包络的二阶导数信号被定时和加权的脉冲。

图7是如通过使用本发明的实施例的***产生的一组刺激脉冲。

图8示出了在没有信号包络的第二带通滤波器的情况下，基于本发明的一个特定实施例产生脉冲的示例。

图9示出了基于根据本发明的实施例的自适应刺激定时产生的FSP脉冲的示例。

图10示出了对经滤波的信号包络本身进行电极刺激定时和幅度的偏置的示例。

图11示出了其中在经滤波的信号包络的每个过零点处定义刺激事件信号脉冲的示例。

具体实施方式

本发明的各种实施例针对用于耳蜗植入物***中的信号处理的改进方法，其中，刺激定时和幅度适于每个通道的带通信号的包络。然后，针对刺激选择了对神经编码重要的时间点和幅度。

还改善了音频信号的基频的呈现。如果通道的带宽大于基频，则基频的未解析的谐波能够被包含在信号通道中。当两个或更多个谐波被包含在频带中时，它们被称作未解析的谐波，这导致此通道中的信号包络的拍频，拍频中基频占主导。本发明的实施例在具有未解析的谐波的通道中施加具有与基频相关的脉冲速率的脉冲。

在特定实施例中，能够基于连接到带通信号包络的二阶导数的第一发放延时（FSL）函数来定义电极刺激定时和幅度。例如，见通过引用结合于此的J.Neurophysiol，1997年第77卷，2616至2641页中P.Heil的AuditoryCorticalOnsetResponsesRevisited:I.First-SpikeTiming（再论听皮层发作响应：I.第一发放定时）。听觉神经纤维的FSL定时是峰压力的函数，而峰压力又等同于信号包络的二阶导数。在评估鼠下丘中神经元对频率和幅度的响应中，FSL表现为比发放数更好的参数。例如，见通过引用结合于此的HearRes.235（1-2）2008，90至104页中Tan等人的FirstSpikeLatencyAndSpikeCountAsFunctionsOfToneAmplitudeAndFrequencyInTheInferiorColliculusOfMice（在鼠下丘中作为音调幅度和频率的函数的第一发放延时和发放数）。FSL还很可能携带存在于发放模式中的大部分位置相关的信息。例如，见通过引用结合于此的J.ofNeurophysiology，2002年4月，第87卷No.4中Furukawa等人的CorticalRepresentationofAuditorySpace:Information-BearingFeaturesofSpikePatterns（听觉空间中的皮层代表区：发放模式的信息承载特征）。基于FSL的信号处理方法计算利用第二带通滤波的信号包络的三阶导数具有负到正过零点的时间点。在这些点处，信号包络的二阶导数达到它的最小值。在这些时间点处，能够施加刺激脉冲。

图2示出了根据本发明的一个特定实施例的耳蜗植入物（CI）***的信号处理装置中的主要功能块。预处理器滤波器组201是一组并行信号滤波器，其对由话筒产生的初始声音频信号进行预处理。预处理器滤波器组201中的每个带通滤波器与音频频率的特定带相关联，使得输入的声音频信号被滤波成某些N个带通信号B₁至B_N，其中，每个带通信号对应于用于带通滤波器中的一个的频带。

信号B₁至B_N被输入到信号包络模块202，信号包络模块202将它们处理成对应的信号包络，这可以例如通过希耳伯特变换或者半波或全波整流和低通滤波来计算。图3示出了来自预处理器滤波器组201的音节“aba”的50毫秒的带通滤波时间信号的一个特定示例，以及如通过信号包络模块202利用希耳伯特变换所计算的对应信号包络。下限频率边界是约490Hz并且上限频率边界是约710Hz。

信号包络被包络滤波器203滤波，以将信号包络中的调制限制到合理的值，并且得到在零电平附近振荡的信号。图4示出了来自信号包络模块202和图3的示例的信号包络（上部迹线）以及如由包络滤波器203产生的此同一包络的结果的带通滤波版本（下部迹线）。用于包络滤波器203的合理的滤波器截止频率将是预处理器滤波器组201的最低截止频率和对应频带的带宽。通道带宽反映了最大拍频，其能够由给定信号通道中的两个或更多个同时存在的频率产生，并且由该通道中的两个频率之间的频率差来操纵。在一个通道中可能的频率中的最大差是它的截止频率的差，其等同于通道带宽。此带通滤波后的包络的下限频率是约100Hz（例如，滤波器组的最低截止频率），并且上限频率被设置为对应滤波器组的带宽，例如，在这里为约220Hz。由于存在于对应信号带中的未解析的谐波，所以这种方式选择截止频率可以引起任何频率调制。包络滤波器203的此包络滤波操作在原始信号包络与对应的经滤波的包络之间产生了轻微时延，这在图4中可见。在一些实施例中，将时延补偿因子引入到信号计算中可能是有用的，我们在这里省略了该运用。

刺激脉冲生成器200从经滤波的信号包络中提取刺激信号信息，以基于每个对应的带通信号的信号包络的改变速率，例如基于时间的导数，来生成刺激事件信号S₁至S_N，该刺激事件信号S₁至S_N定义了用于刺激电极中的至少一些的电极刺激定时和幅度。

更具体地，在刺激脉冲生成器200内，包络导数模块204从经滤波的信号包络来计算任何阶的基于时间的导数。图5示出了使用先前的示例的来自包络滤波器203的经滤波的包络（更大的正弦迹线），和该信号的对应导数。较小的正弦迹线表示一阶导数，而最小的不规则迹线示出了二阶导数。（缩放绘制导数用于更好的图示。）包络导数模块204能够例如通过减去经滤波的信号包络的后继值来计算导数。

导数过零点模块205确定对于三阶导数的负到正过零点。能够通过使用包络信号的一阶导数来避免三阶导数过零点的实际计算。对于正弦信号，一阶导数的过零点与有三阶导数的过零点的非常近似地重合。在图5中，可见二阶导数的峰几乎与一阶导数的过零点重合。经滤波的信号包络的二阶导数的这些最小值在本文中被称为“信号特定极值”。

脉冲加权模块206基于所选择的导数的过零点的时间来生成用于刺激事件信号S₁至S_N的定时，并且基于在对应的时间点处的经滤波的信号包络的二阶导数的幅度来对对应脉冲的幅度进行加权。图6示出了在经滤波的信号包络的一阶导数的正到负过零点处的、通过脉冲加权模块206创建的事件定时脉冲的示例。脉冲加权模块206基于经滤波的信号包络的二阶导数的幅度对图6中的定时脉冲进行加权，并且通过负常数因子来缩放。

脉冲成形器207将来自脉冲加权模块206的刺激事件信号S₁至S_N演变成到植入电极阵列中的电极的输出电极脉冲E₁至E_M以刺激相邻的神经组织。更具体地，脉冲成形器207利用所产生的刺激事件信号来缩放模板脉冲形状（例如二相脉冲）以便作为电极刺激脉冲输出到刺激电极。例如，图7示出了为12通道电极施加的刺激。在图7中，利用在带通时间信号的过零点处的脉冲类似于FSP来处理通道1-3，并且基于FSL如上所述处理通道4-12。通道1-3是未针对如上所述的FSL处理选择的较低频率通道，因为它们的带宽太低以致不能包含一般的人类说话者的未解析的谐波。

在替代性实施例中，通道处理可以是上述方法的变化，没有包络滤波器203，而是使用导数阈值来确定特定极值。图8示出了以这种方式产生的刺激事件信号脉冲的示例，其中，最上部灰色迹线是图3中所示出的带通信号包络，并且计算了它的二阶和三阶导数。在图8中，二阶导数在时间50ms处开始超过零点，而三阶导数在该时间处开始低于零点。注意，在图8中，这些导数以常数因子缩放。垂直黑条示出了在三阶导数的负到正过零点处创建刺激事件信号脉冲，在该三阶导数的负到正过零点处二阶导数具有低于特定阈值的值。这些时间上的位置再次被称作“特定极值”。如在先前的讨论中的那样，脉冲的大小通过由负常数因子缩放的二阶导数的幅度来确定。与第一个方法相比此方法的一个优点是没有由于带通包络滤波器而产生时间时延，而这就是引入阈值并且用来滤出特定极值的原因。

针对听觉神经的刺激考虑FSL的生理学的另一个方法是基于根据类似于FSL的函数来计算时延的，并且将此时延应用到刺激事件信号脉冲。这些时延能够被应用到对刺激事件信号使用不规则定时的任何编码策略，例如FSP编码策略。每当刺激事件信号脉冲被标识时，在此脉冲的时间实例处的信号幅度的二阶导数被确定。利用二阶导数的值和FSL函数，信号自适应时延能够被计算并且相应的脉冲能够被延迟该自适应时延。例如，FSL函数能够是在J.Neurophysiol，1997年第77卷，2616至2641页中HeilP.的AuditoryCorticalOnsetResponsesRevisited:I.First-SpikeTiming（再论听皮层发作响应：I.第一发放定时）（通过引用结合于此）中提出的以下公式的近似：

L_CRF=L_min+A_CRF*(logAPP_max+S)^-α

其中，L_CRF是自适应发放时延，L_min是独立时延，APP_max是峰压力的最大加速度（信号包络的二阶导数），A_CRF是缩放因子，并且S是神经元的暂态灵敏度，为刺激点（电极）的函数。代替这个特定的FSL函数，还能够使用该函数的近似，例如基于1/x函数。而且为了加速在信号处理期间的计算，能够使用查找表从信号包络确定时延值。图9示出了显示FSP策略的频率通道（100-200Hz）中的最小值的这个自适应刺激事件信号脉冲定时的示例，示出了采用虚线的FSP脉冲和采用实线的延迟的脉冲。连续曲线表示带通滤波信号包络的时间上的二阶导数。在二阶导数具有低值的时间点处，FSP刺激事件信号脉冲与延迟的刺激事件信号脉冲之间的时延是大的，而在二阶导数具有高值的时间点处，时延是小的。

在一些实施例中，所计算的刺激事件信号脉冲能够以其它的信号特征，例如信号包络，来额外地加权。并且在一些实施例中，与其检测一阶或三阶导数的过零点，倒不如通过将二阶导数的最小值保持在二阶导数的两个过零点之间能够来确定二阶导数的峰，这然后将允许第二过零点将被用于脉冲定时。并且代替信号包络的二阶导数的特征，能够使用其它阶导数。

另一实施例可以使电极刺激定时和幅度基于经滤波的信号包络本身而不是如此基于时间的导数。在图10中，上部灰色曲线是原始的带通信号包络，下部黑色曲线是经平滑的（经滤波的）和零位参考后的信号包络，并且垂直黑条是所计算的刺激事件信号脉冲，其在此实施例中被生成在经滤波的信号包络的每个正到负过零点处。在这里，基于自最后一个过零点以来出现的原始信号包络的最大幅度值来定义刺激事件（脉冲）幅度。

图11示出了在另一相关实施例中使用的波形信号，其中，基于原始（未经滤波的）信号包络（再次，上部灰色波形迹线）的最小值来定义刺激事件（脉冲）幅度，其中，脉冲幅度被基于信号包络的最大和最小幅度来定义并且被应用在经滤波的信号包络（下部黑色波形迹线）的过零点处。注意，在此实施例中，刺激事件信号脉冲被定义在经滤波的信号包络的每个过零点，如图10中的正到负过零点，还有负到正交叉点。在这个特定的实施例中，在负到正过零点上创建的刺激事件信号脉冲具有基于在信号包络的负到正交叉点之间的经滤波后的信号包络的最小值的幅度。

与诸如CIS和FSP的先前的刺激策略相比，由于使用了更少的刺激脉冲，本发明的实施例为耳蜗刺激提供了更低的功耗。此外，由于施加的脉冲显著降低的数目，降低了通道相互作用。类似速率的刺激被应用在所有信号通道上，导致平滑的速率分布。而且，因为大部分位置相关信息被编码在第一发放定时的延迟中，所以出现了包络-ITD的更强的呈现。

本发明的实施例可以用任何常规的计算机编程语言全部地或部分地实现。例如，优选的实施例可以用过程编程语言（例如，“C”）或面向对象编程语言（例如，“C++”、Python）实现。本发明的替代实施例可以被实现为预编程的硬件元件、其它相关的部件或者硬件和软件部件的组合。

实施例能够被作为与计算机***一起使用的计算机程序产品来全部地或部分地实现。这样的实施方式可以包括一系列计算机指令，一系列计算机指令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，或者可经由调制解调器或其它接口设备，诸如通过介质连接到网络的通信适配器，传送到计算机***。介质可以是有形介质（例如，光或模拟通信线路）或用无线技术（例如，微波、红外线或其它传输技术）实现的介质。一系列的计算机指令体现了在本文中先前关于***所描述的功能中的全部或部分。本领域的技术人员应该了解的是，这样的计算机指令能够以与许多计算机架构或操作***一起使用的多个编程语言来编写。此外，这样的指令可以被存储在诸如半导体、磁、光或其它存储器设备的任何存储器设备中，并且可以使用诸如光、红外线、微波或其它传输技术的任何通信技术来传送。期望的是，这样的计算机程序产品可以作为带有随附打印的或电子的文档的可移动介质（例如，收缩包装软件）来发布，与计算机***一起预装（例如，在***ROM或固定盘上），或者通过网络（例如，因特网或万维网）从服务器或电子公告板发布。当然，本发明的一些实施例可以被实现为软件（例如，计算机程序产品）和硬件两者的组合。本发明的其它实施例被实现为全硬件或全软件（例如，计算机程序产品）。

尽管已经公开了本发明的各种示例性实施例，但是对本领域的技术人员而言应该显而易见的是，在不背离本发明的范围的情况下，能够进行各种改变和修改，这将实现本发明的优点中的一些。

Claims

1.一种用于为具有多个刺激电极的植入电极阵列生成电极刺激信号的可植入式刺激装置，所述装置包括：

滤波器组预处理器，所述滤波器组预处理器用于处理输入的声音频信号以生成多个带通信号，所述多个带通信号的每一个与音频频率的相关带相对应；

信号包络模块，所述信号包络模块用于计算每个带通信号的对应的信号包络；以及

刺激脉冲生成器，所述刺激脉冲生成器用于根据所述信号包络的改变速率提取刺激信号信息，以生成为多个所述刺激电极定义电极刺激定时和电极刺激幅度的刺激事件信号。

2.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：

包络滤波器，所述包络滤波器用于对由所述信号包络模块计算的所述信号包络进行平滑和零位参考。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，基于所述零位参考后的信号包络的过零点来定义所述电极刺激定时。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述刺激脉冲生成器基于所述信号包络的基于时间的导数来提取所述刺激信号信息。

5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述刺激脉冲生成器使用导数阈值来提取所述刺激信号信息。

6.根据权利要求1所述的装置，其中，基于所述信号包络的最大幅度来定义所述电极刺激幅度中的至少一些。

7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述信号包络模块基于所述带通信号的整流和滤波来计算所述信号包络。

8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述刺激脉冲生成器基于所述信号包络的所述改变速率定义所述电极刺激定时以提供自适应时延。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述刺激脉冲生成器基于第一发放延时（FSL）函数来定义所述自适应时延。

10.一种用于为具有多个刺激电极的植入电极阵列生成电极刺激信号的方法，所述方法包括：

利用信号滤波器组来处理输入的声音频信号，以生成多个带通信号，所述多个带通信号的每一个与音频频率的相关带相对应；

计算每个带通信号的对应的信号包络；以及

根据所述信号包络的改变速率提取刺激信号信息，以生成刺激事件信号，所述刺激事件信号定义多个所述刺激电极的电极刺激定时和电极刺激幅度。

11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：

将所述刺激事件信号演变成到所述刺激电极的输出电极脉冲。

12.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：

对每个带通信号的所述信号包络进行平滑和零位参考。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，基于所述零位参考后的信号包络的过零点来定义所述电极刺激定时。

14.根据权利要求10所述的方法，其中，基于所述信号包络的基于时间的导数来定义所述电极刺激定时。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，生成所述刺激事件信号使用导数阈值。

16.根据权利要求10所述的方法，其中，生成所述刺激事件信号包括基于所述信号包络的所述改变速率来定义所述电极刺激定时以提供自适应时延。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，生成自适应时延基于第一发放延时（FSL）函数来定义。