用于检测受扰动的基底膜波传播的系统和方法与流程

本发明涉及用于检测受扰动的基底膜波传播的系统和方法，以及用于监测插入具有残余听力的患者的电极的系统。

背景技术：

1、如图1所示，正常的耳朵通过外耳101将声音传输至鼓膜102，鼓膜102使中耳103的听骨（锤骨、砧骨和镫骨）运动，这些听骨振动耳蜗104的卵圆窗和圆窗膜开口。耳蜗104是一个细长的腔体，在人类耳蜗中绕其轴线螺旋盘绕约两圈半。其包括被称为前庭阶的上方通道和被称为鼓阶的下方通道，它们由被称为中阶的耳蜗管隔开并由蜗孔连接。鼓阶沿耳蜗104通过基底膜与中阶隔开。基底膜是一个主要的结构元件，并决定了耳蜗分隔的机械波传播特性。耳蜗104的轴向中心被称为蜗轴，听觉神经113的螺旋神经节细胞驻留于此。响应于由中耳103传输的接收到的声音，充满液体的耳蜗104作为换能器发挥作用以产生电脉冲，这些电脉冲被听觉神经113感测到并发送至大脑。

2、在一些在较低声学频率中具有一定残余听力的患者中，可以将常规助听器和人工耳蜗在混合声电刺激（eas）系统中结合在一起。本文中使用的术语eas不仅限于声电联合刺激，还包括电和机械或振动联合刺激。助听器对人类耳朵感知的较低声学频率进行声学放大，而人工耳蜗对中高频率进行电刺激。参见von ilberg等人的electric - acousticstimulation of the auditory system（听觉系统的声电刺激），orl 61:334-340；skarzynski等人的preservation of low frequency hearing in partial deafnesscochlear implantation ( pdci ) using the round window surgical approach（使用圆窗手术路径在部分耳聋人工耳蜗植入（pdci）中保留低频听力），acta otolaryngol2007; 127:41-48；gantz & turner的combining acoustic and electrical speechprocessing: iowa/nucleus hybrid implant（结合声学和电学语音处理：iowa/nucleus混合植入物），acta otolaryngol 2004; 124:344-347；gstöttner等人的hearingpreservation in cochlear implantation for electric acoustic stimulation（用于声电刺激的人工耳蜗植入中的听力保留），acta otolaryngol 2004; 124:348-352；所有这些文献均通过引用并入本文。

3、图1还示出了典型eas系统的一些组件，其包括向外部信号处理器111提供声学信号输入的外部麦克风，在外部信号处理器111中开发了两种不同的信号处理路径。包含中高频段声学的较高声频段通信信号被转换为数字数据格式（例如数据帧序列），以便经由发射线圈107通过对应的植入接收线圈106传输至电植入物108中。除了接收处理后的声学信息之外，电植入物108还执行额外的信号处理，例如纠错、脉冲形成等，并产生（基于提取的声学信息）通过电极引线109发送至鼓阶中的植入电极阵列110的电刺激模式。电极阵列110沿其长度在其外表面上包括多个电极触点，这些电极触点提供对耳蜗104的选择性电刺激。电极触点通常从尖端到邻近电极引线109的电极组件后端按升序编号，反之亦然。外部信号处理器111还生成较低声频段通信信号至耳道中的常规助听器105，这从声学上刺激鼓膜102，进而刺激中耳103和耳蜗104。然而，本发明不限于如上所述的eas系统。例如，eas系统可以以各种方式向耳蜗104提供声学刺激。例如，利用附接至中耳103中听骨的植入换能器，或者经由带有植入或未植入的主动或被动换能器的骨传导。

4、为了在大量eas患者群体中实现最佳的听力保留结果，通常使用受控的电极阵列插入来防止对患者耳蜗造成创伤。为了改进电极阵列插入，已经进行了许多尝试来向外科医生提供实时反馈。这可以允许外科医生采取手动校正并防止创伤。目前的申请人的早期专利us9107621b2中公开了这样一种系统。在电极阵列插入期间不仅防止创伤对eas患者的听力结果很重要，用于声学刺激的未受扰动的耳蜗力学也很重要。us8630721b2公开了一种应保留耳蜗力学的电极阵列，但是非常细的电极存在其他问题，例如扭结，并且其有效性没有得到充分证明。代替纤细的电极设计，发明人发现电极阵列110在鼓阶内的位置对于保留耳蜗力学以及因此对于eas患者的听力结果最为重要。在电极阵列接触基底膜的情况下，由于基底膜（行波）波传播受到扰动，这通常引起耳蜗力学的扰动。在电极阵列110接触鼓阶内基底膜由于相同原因而被悬置的区域的情况下，耳蜗力学也会发生改变。在下文中以及贯穿本说明书，术语“受扰动的基底膜波传播”是指由电极阵列110接触鼓阶内影响基底膜（行波）波传播（即影响耳蜗力学）的区域导致的所有原因。因此，需要确定电极阵列110是否扰动基底膜波传播以及在鼓阶内的哪个位置扰动了基底膜波传播。

技术实现思路

1、本发明旨在通过根据权利要求1的方法和根据权利要求10的用于检测受扰动的基底膜波传播的系统以及根据权利要求21的用于监测向患者内耳插入电极阵列的系统来克服现有技术的上述缺点。本发明的优选实施例在从属权利要求中限定。

2、根据本发明的一个方面，用于检测受扰动的基底膜波传播的方法包括以下步骤：在第一步中，当将预定频率的声学信号施加至患者的外耳时，测量位于所述患者的内耳中的电极阵列的电极触点的至少一个子集的耳蜗电图（ecochg）信号。在第二步中，至少部分地基于测量的耳蜗电图（ecochg）信号的峰值幅度来选择第一电极触点和第二电极触点，或者替代地至少部分地基于测量的耳蜗电图（ecochg）信号的相邻峰值幅度来选择第一电极触点和第二电极触点。在第三步中，根据相关联的所测量的耳蜗电图（ecochg）信号来确定所选第一电极触点的第一相移和所选第二电极触点的第二相移。在第四步中，至少部分地基于当第一相移和第二相移相差超过预定阈值时，确定在从所选第一电极触点到所选第二电极触点的区域中存在受扰动的基底膜波传播。

3、在根据本发明的方法中，当不存在受扰动的基底膜波传播时，预定阈值可以包括第一电极触点和第二电极触点之间的相移，和/或预定阈值可以至少为90度或至少为180度。

4、在一个方面，本发明的方法可用于声学信号的预定频率为500hz、1000hz或2000hz。声学信号的预定频率可以是电极阵列在患者内耳中的插入位置的函数。该函数可以基于电极阵列尖端的音调定位位置来确定预定频率。声学信号的预定频率可以被选择为低于或等于基底膜波传播受扰动的估计的区域的音调定位位置，并且估计的区域首先利用本文公开的本发明方法推导得出。

5、声学信号的幅度可以比听力学阈值高至少40db。

6、根据本发明一个方面的用于检测受扰动的基底膜波传播的系统包括：用于测量位于患者内耳中的电极阵列的电极触点的耳蜗电图（ecochg）信号的测量单元以及控制单元。所述控制单元被适配为执行以下步骤：当将预定频率的声学信号施加至患者的外耳时，利用测量单元测量位于患者内耳中的电极阵列的电极触点的至少一个子集的耳蜗电图（ecochg）信号。所述控制单元进一步被适配为随后至少部分地基于所测量的耳蜗电图（ecochg）信号的峰值幅度来选择第一电极触点和第二电极触点。所述控制单元进一步被适配为随后根据相关联的所测量的耳蜗电图（ecochg）信号来确定所选第一电极触点的第一相移和所选第二电极触点的第二相移。所述控制单元进一步被适配为：至少部分地基于当第一相移和第二相移相差超过预定阈值时，确定在从所选第一电极触点到所选第二电极触点的区域中存在受扰动的基底膜波传播。所述控制单元进一步被适配为提供代表所确定的受扰动的基底膜波传播的信号。

7、在另一方面，控制单元可以被适配为应用预定阈值，当不存在受扰动的基底膜波传播时，该预定阈值包括第一电极触点和第二电极触点之间的相移。系统可以包括存储器，用于存储电极触点之间平均的相移，表示当不存在受扰动的基底膜波传播时的相移。可替代地，预定阈值可以至少为90度或至少为180度。

8、系统还可以包括换能器，该换能器被适配为放置在靠近患者外耳处并且可操作地耦接至控制单元，且控制单元进一步被适配为向换能器提供控制信号，使得换能器发射声学信号。声学信号可以具有特定频率，该频率可以是500hz、1000hz或2000hz。控制单元可以进一步被适配为至少部分地基于代表所确定的受扰动的基底膜波传播的信号来确定针对换能器的控制信号，或者可替代地可以包括与受扰动的基底膜波传播相关联的音调定位位置。

9、系统还可以包括插入检测单元，其被适配为提供电极阵列在患者内耳中的插入位置信息，并且控制单元进一步被适配为基于电极阵列的插入位置信息来估计音调定位位置。在另一方面，系统还可以包括输出单元，其用于向用户提供代表所确定的受扰动的基底膜波传播的信号，以便指示受扰动的基底膜波传播和/或指示受扰动的基底膜波传播的区域。

10、根据本发明一个方面的用于监测向患者的内耳插入电极阵列的系统包括：输出单元、被适配为提供电极阵列在患者内耳中的插入位置信息的插入检测单元、用于测量位于患者内耳中的电极阵列的电极触点的耳蜗电图（ecochg）信号的测量单元以及控制单元，该控制单元被适配为执行以下步骤：当将预定频率的声学信号施加至患者的外耳时，利用测量单元测量位于患者内耳中的电极阵列的电极触点的至少一个子集的耳蜗电图（ecochg）信号。控制单元进一步被适配为执行以下步骤：至少部分地基于所测量的耳蜗电图（ecochg）信号的峰值幅度来选择第一电极触点和第二电极触点。控制单元进一步被适配为执行以下步骤：根据相关联的所测量的耳蜗电图（ecochg）信号来确定所选第一电极触点的第一相移和所选第二电极触点的第二相移。控制单元进一步被适配为执行以下步骤：至少部分地基于当第一相移和第二相移相差超过预定阈值时，确定在从所选第一电极触点到所选第二电极触点的区域中存在受扰动的基底膜波传播。控制单元进一步被适配为执行以下步骤：在输出单元上提供代表所确定的受扰动的基底膜波传播的信号。

11、控制单元可以进一步被适配为基于电极阵列的插入位置信息来估计与受扰动的基底膜波传播相关联的音调定位位置，并在输出单元上提供音调定位位置信息。

12、系统还可以包括换能器，该换能器被适配为放置在靠近患者外耳处并且可操作地耦接至控制单元，且控制单元进一步被适配为向换能器提供控制信号，使得换能器发射声学信号。控制单元可以进一步被适配为至少部分地基于代表所确定的受扰动的基底膜波传播的信号来确定针对换能器的控制信号，或者可替代地，基于至少部分代表所确定的受扰动的基底膜波传播的信号来确定包括与受扰动的基底膜波传播相关联的音调定位位置。

13、系统还可以包括用户输入单元，用户可以通过该用户输入单元至少部分地调整预定阈值。控制单元可以被适配为应用预定阈值，当不存在受扰动的基底膜波传播时，该预定阈值包括第一电极触点和第二电极触点之间的相移。