相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求2014年12月3日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)62/086,897的優(yōu)先權(quán)，其通過引用整體并入本文。

本發(fā)明涉及聽力植入物系統(tǒng)，更具體地涉及耳蝸植入物系統(tǒng)和其它可植入聽覺假體中的信號(hào)處理裝置。

背景技術(shù)：

如圖1所示，正常的人耳通過外耳101將聲音傳送到鼓膜102，鼓膜102移動(dòng)使耳蝸104的卵圓窗和圓窗振動(dòng)的中耳103的骨骼。耳蝸104是繞其軸螺旋形纏繞約兩圈半的狹長(zhǎng)的管。它包括被稱為前庭階的上通道和被稱為鼓階的下通道，其通過耳蝸管連接。耳蝸104形成具有稱為蝸軸的中心的豎直螺旋錐體，聽神經(jīng)113的螺旋神經(jīng)節(jié)細(xì)胞駐留在其中。響應(yīng)于由中耳103傳送的接收到的聲音，充滿流體的耳蝸104用作變換器以生成電脈沖，其被傳送到耳蝸神經(jīng)113，并且最終到腦。

當(dāng)將外部聲音變換成沿著耳蝸104的神經(jīng)基質(zhì)的有意義的動(dòng)作電位的能力存在問題時(shí)，聽力有障礙。為了改善有障礙的聽力，已經(jīng)開發(fā)了聽力假體。例如，當(dāng)障礙與中耳103的運(yùn)作有關(guān)時(shí)，可以使用常規(guī)助聽器以放大的聲音的形式向聽覺系統(tǒng)提供聲學(xué)-機(jī)械(acoustic-mechanical)刺激?；蛘弋?dāng)障礙與耳蝸104相關(guān)聯(lián)時(shí)，具有植入電極的耳蝸植入物可以利用由沿著電極分布的多個(gè)電極觸點(diǎn)遞送的小電流來電刺激聽神經(jīng)組織。雖然以下討論是特定于耳蝸植入物，但是當(dāng)刺激電極被植入其它解剖結(jié)構(gòu)時(shí)，一些聽力有障礙的人更好地服務(wù)。因此，聽覺植入物系統(tǒng)包括腦干植入物，中腦植入物等，其均刺激聽力系統(tǒng)中的特定聽覺目標(biāo)。

圖1還示出了典型的耳蝸植入物系統(tǒng)的一些組件，其中外部麥克風(fēng)向外部植入物處理器111提供音頻信號(hào)輸入，其中可以實(shí)現(xiàn)各種信號(hào)處理方案。例如，在耳蝸植入物領(lǐng)域中眾所周知的信號(hào)處理方法包括連續(xù)交錯(cuò)采樣(cis)數(shù)字信號(hào)處理、通道特定的采樣序列(csss)數(shù)字信號(hào)處理(如美國(guó)專利no.6,348,070所述，其通過引用并入本文)、頻譜峰值(speak)數(shù)字信號(hào)處理、精細(xì)結(jié)構(gòu)處理(fsp)、和壓縮模擬(ca)信號(hào)處理。

然后將所處理的信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)格式，以用于由外部發(fā)射器線圈107傳送到植入物刺激器108。除了接收所處理的音頻信息之外，植入物刺激器108還執(zhí)行附加信號(hào)處理——諸如誤差校正、脈沖形成等，并且產(chǎn)生通過電極引線109發(fā)送到植入的電極陣列110的刺激模式(基于所提取的音頻信息)。通常，該電極陣列110在其表面上包括提供對(duì)耳蝸104的選擇性刺激的多個(gè)電極觸點(diǎn)112。

雙耳刺激(binauralstimulation)長(zhǎng)期以來一直用于助聽器中，但是其最近才在諸如耳蝸植入物(ci)的聽力植入物中變得常見。對(duì)于耳蝸植入物，雙耳刺激需要具有兩個(gè)植入電極陣列的雙側(cè)植入物系統(tǒng)，每個(gè)耳中一個(gè)植入電極陣列。傳入的左側(cè)和右側(cè)聲信號(hào)類似于在助聽器中的那些聲信號(hào)，并且可以簡(jiǎn)單地分別作為位于左耳和右耳附近的麥克風(fēng)的輸出信號(hào)。

圖2示出了典型的雙側(cè)耳蝸植入物信號(hào)處理系統(tǒng)中的各個(gè)功能塊。獨(dú)立地在每側(cè)——左側(cè)和右側(cè)，輸入感測(cè)麥克風(fēng)201感測(cè)環(huán)境聲音并將它們轉(zhuǎn)換成形成對(duì)系統(tǒng)的音頻輸入的代表性電信號(hào)。圖3示出了來自輸入感測(cè)麥克風(fēng)201的輸入音頻信號(hào)的短時(shí)間段的典型示例。例如，如圖4所示，通過將輸入音頻信號(hào)分解成多個(gè)頻譜帶通信號(hào)的多個(gè)帶通濾波器(bpf)202饋送輸入音頻信號(hào)。如圖5所示，每個(gè)帶通信號(hào)501被認(rèn)為具有精細(xì)結(jié)構(gòu)分量502和包絡(luò)分量503(通常通過hilbert變換導(dǎo)出)。經(jīng)濾波的包絡(luò)信號(hào)504以與帶通濾波器的基頻f0相關(guān)的頻率圍繞零參考軸線振蕩。

非線性動(dòng)態(tài)處理模塊203通過諸如利用自動(dòng)增益控制(agc)和其它動(dòng)態(tài)信號(hào)處理調(diào)整的自適應(yīng)處理來動(dòng)態(tài)調(diào)整濾波器包絡(luò)。包絡(luò)檢測(cè)器204例如通過全波整流和低通濾波來提取帶通信號(hào)的緩慢變化的帶通包絡(luò)分量。脈沖定時(shí)模塊205利用對(duì)應(yīng)的帶通載波波形來調(diào)制包絡(luò)信號(hào)，以產(chǎn)生刺激脈沖請(qǐng)求，映射/脈沖生成模塊206在所述刺激脈沖請(qǐng)求上執(zhí)行非線性(例如，對(duì)數(shù))映射以擬合患者的感知特性，并以針對(duì)在植入在左側(cè)和右側(cè)的每個(gè)耳蝸中的反映了耳蝸的音質(zhì)(tonotopic)神經(jīng)響應(yīng)的每個(gè)電極陣列的刺激觸點(diǎn)(el-1至el-n)中的每一個(gè)刺激觸點(diǎn)的、特定形式的非重疊的二相輸出脈沖來產(chǎn)生電極刺激信號(hào)。

雙側(cè)耳蝸植入物提供雙邊聽力的好處，其可允許聽者在水平面內(nèi)定位聲源。這需要來自雙耳的信息，諸如耳間電平差(ild)和耳間時(shí)間差(itd)。這在例如macpherson,e.a和middlebrooks,j.c.,listenerweightingofcuesforlateralangle:theduplextheoryofsoundlocalizationrevisited(側(cè)向角度線索的聽者加權(quán)：修訂的聲音定位的二重學(xué)說),j.acoust.soc.am.111,2219-3622,2002中進(jìn)一步討論，其通過引用并入本文。itd是在到達(dá)左耳和右耳的信號(hào)之間的相對(duì)時(shí)間偏移，其由當(dāng)聲源不在正中面內(nèi)時(shí)信號(hào)到達(dá)每個(gè)耳的不同時(shí)間引起。ild是進(jìn)入耳的信號(hào)的聲音電平的類似的差異。同樣眾所周知的是，雙邊聽力使在噪聲下更容易理解話音，且其中對(duì)itd的感知再次起著關(guān)鍵的作用。這在例如，bronkhorst,a.w.和plomp,r.,theeffectofhead-inducedinterauraltimeandleveldifferencesonspeechintelligibilityinnoise(頭部導(dǎo)致的耳間時(shí)間和電平差對(duì)噪聲下的話音可懂度的影響),j.acoust.soc.am.83,1508-1516,1988中更完整地進(jìn)行了解釋，其通過引用并入本文。

在對(duì)itd的感知中，可以感知到itd信息的兩個(gè)源：來自信號(hào)包絡(luò)的itd信息和來自信號(hào)精細(xì)結(jié)構(gòu)的itd信息。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，針對(duì)聲音定位和針對(duì)噪聲下的話音的理解，精細(xì)結(jié)構(gòu)itd信息比包絡(luò)itd信息起更重要的作用。例如，在wightman和kistler,factorsaffectingtherelativesalienceofsoundlocalizationcuesinbinauralandspatialhearinginrealandvirtualenvironments(在真實(shí)和虛擬環(huán)境中雙耳和空間聽力中的聲音定位線索的相對(duì)顯著性的影響因素),由gilkey,r.h.和anderson,t.r.編輯,(lawrenceerlbaumassociates,mahwah,newjersey,1997)；smith等,chimaericsoundsrevealdichotomiesinauditoryperception(聽覺感知中的空想聲音揭示二分法),在nature416,87-90,2002；nie等,encodingfrequencymodulationtoimprovecochlearimplantperformanceinnoise(編碼頻率調(diào)制以提高噪聲下的耳蝸植入物性能),ieeetrans.biomed.英語(yǔ).52,64-73,2005；以及zeng等,speechrecognitionwithamplitudeandfrequencymodulations(具有振幅和頻率調(diào)制的話音識(shí)別),proc.natl.acad.sci.102,2293-2298,2005,所有這些都通過引用并入本文，2005，所有這些都通過引用并入本文。

在較舊的耳蝸植入裝置中，未使用精細(xì)結(jié)構(gòu)信息。相反，傳入的聲音被分成多個(gè)頻帶，對(duì)于每個(gè)頻帶提取緩慢變化的包絡(luò)，并且使用該包絡(luò)信息來調(diào)制高頻脈動(dòng)載波信號(hào)的振幅。在這樣的常規(guī)的耳蝸植入物中，脈動(dòng)載波信號(hào)的頻率和相位僅由話音處理器決定，并且不直接與傳入信號(hào)的精細(xì)結(jié)構(gòu)相關(guān)。因此，利用這種已知的耳蝸植入物，只有包絡(luò)itd信息可用，因此itd感知非常有限。

已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了更新近的耳蝸植入物系統(tǒng)，其中刺激信號(hào)由具有基于左側(cè)和右側(cè)聲信號(hào)的精細(xì)結(jié)構(gòu)內(nèi)的時(shí)間事件的定時(shí)的刺激脈沖組成。例如，這樣的時(shí)間事件可以是信號(hào)的精細(xì)結(jié)構(gòu)內(nèi)的峰值或過零點(diǎn)。已經(jīng)例如由美國(guó)專利公布20040478675、美國(guó)專利no.6,594,525、美國(guó)專利公布2004136556描述了用于編碼精細(xì)結(jié)構(gòu)信息的刺激方案，其通過引用并入本文；以及在vanhoesel和tyler,speechperception,localization,andlateralizationwithbilateralcochlearimplants(利用雙側(cè)耳蝸植入物的話音感知、定位、和偏側(cè)化),j.acoust.soc.am.113,1617-1630,2003，以及l(fā)itvak等,auditorynervefiberresponsestoelectricstimulation:modulatedandunmodulatedpulsetrains(聽神經(jīng)纖維對(duì)電刺激的響應(yīng)：調(diào)制和未調(diào)制的脈沖串),j.acoust.soc.am.110(1),368-79,2001中被描述，其也通過引用并入本文。通過這些改進(jìn)的刺激策略，與僅包含包絡(luò)itd信息的刺激策略相比，itd感知應(yīng)當(dāng)提高。然而，在比較研究中，沒有發(fā)現(xiàn)對(duì)噪聲環(huán)境下話音理解或聲音定位的改善；見在上的vanhoesel。

還已知，聽力有障礙的聽者在有噪聲環(huán)境中定位聲源和理解話音有困難。參見例如colburn,s.等.binauraldirectionalhearing-impairmentsandaids(雙耳定向聽力——障礙和輔助),w.yost&g.gourevitch(編輯)directionalhearing261-278頁(yè),newyork:springer-verlag,1987中；durlachn.i.等,binauralinteractionofimpairedlisteners.areviewofpastresearch(有障礙聽者的雙耳交互。過去研究的回顧),audiology,20(3):181-211,1981中；gabrielk.j.等，frequencydependenceofbinauralperformanceinlistenerswithimpairedbinauralhearing(具有有障礙雙耳聽力的聽者中雙耳效能的頻率依賴性),jacoustsocam.,jan:91(1):336-47,1992；hawkinsdb,wightmanfl.(1980).interauraltimediscriminationabilityoflistenerswithsensorineuralhearingloss(具有感音神經(jīng)性聽力喪失的聽者的耳間時(shí)間辨別能力).audiology.19,495-507；kinkel,m.等,binauralesbeiundi.meβmethodenundmeβergebnisse,audiologischeakustik6/91,192-201,1991；koehnke,j.等,effectsofreferenceinterauraltimeandintensitydifferencesonbinauralperformanceinlistenerswithnormalandimpairedhearing(參考耳間時(shí)間和強(qiáng)度差對(duì)具有正常和有障礙聽力的聽者的雙耳效能的影響),earandhearing,16,331–353,1995；以及smoski,w.j.和trahiotis,c.,discriminationofinterauraltemporaldisparitiesbynormal-hearinglistenersandlistenerswithhigh-frequencysensorineuralhearingloss(正常聽力聽者和具有高頻感音神經(jīng)性聽力喪失的聽者的耳間時(shí)間差異的辨別),jacoustsocam.79,1541-7,1986，其全部通過引用并入本文。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實(shí)施例涉及用于在具有在左側(cè)和右側(cè)均具有電極陣列的雙側(cè)聽力植入物系統(tǒng)的植入電極陣列中為刺激觸點(diǎn)生成電極刺激信號(hào)的裝置。左側(cè)和右側(cè)濾波器組被配置為處理左側(cè)和右側(cè)音頻輸入以生成對(duì)應(yīng)的左側(cè)和右側(cè)帶通信號(hào)，其均表示音頻輸入信號(hào)中相關(guān)聯(lián)的音頻頻帶。itd處理模塊估計(jì)帶通信號(hào)的頻率特定的耳間時(shí)間延遲(itd)，并且使用估計(jì)的itd來調(diào)整帶通信號(hào)中的耳間電平差(ild)。然后，多個(gè)另外的音頻處理級(jí)部使用所調(diào)整的帶通信號(hào)來為對(duì)應(yīng)的左側(cè)電極陣列和右側(cè)電極陣列中的刺激觸點(diǎn)生成左側(cè)和右側(cè)電極刺激信號(hào)。

itd處理模塊可以被配置為使用音頻輸入信號(hào)、帶通信號(hào)(例如，帶通信號(hào)的包絡(luò)分量和/或精細(xì)結(jié)構(gòu)分量)和/或刺激脈沖請(qǐng)求中的一個(gè)或多個(gè)來估計(jì)itd。itd處理模塊可以調(diào)整帶通信號(hào)的通道特定的ild和/或?qū)拵ld。itd處理模塊可以調(diào)整信號(hào)中的通道特定的動(dòng)態(tài)分量。

itd處理模塊可以被配置為從重疊的測(cè)量時(shí)間窗計(jì)算itd直方圖以估計(jì)itd?？梢允褂胕td直方圖的標(biāo)準(zhǔn)偏差來表征估計(jì)的itd的精度，并使用估計(jì)精度的函數(shù)來調(diào)整ild。因此，例如，itd處理模塊可以被配置為使用估計(jì)精度閾值來確定何時(shí)調(diào)整ild，使得當(dāng)itd的估計(jì)精度低于估計(jì)精度閾值時(shí)調(diào)整對(duì)應(yīng)ild，但當(dāng)itd的估計(jì)精度超過估計(jì)精度閾值時(shí)不調(diào)整對(duì)應(yīng)ild。

附圖說明

圖1示出了具有典型的聽覺假體系統(tǒng)的人耳的剖視圖，該系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成將電刺激遞送到內(nèi)耳和將聲學(xué)刺激遞送至耳道處。

圖2示出了典型的雙側(cè)耳蝸植入物信號(hào)處理裝置中的各個(gè)功能塊。

圖3示出了來自麥克風(fēng)的音頻話音信號(hào)的短時(shí)間段的示例。

圖4示出了由濾波器組通過帶通濾波分解成信號(hào)集合的聲學(xué)麥克風(fēng)信號(hào)。

圖5示出了特定的帶通信號(hào)及其各個(gè)分量部分。

圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特定實(shí)施例的，具有itd調(diào)整的非線性處理級(jí)部的雙側(cè)耳蝸植入信號(hào)處理裝置中的各個(gè)功能塊。

圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的另一特定實(shí)施例的，具有后端itd到ild映射的雙側(cè)耳蝸植入物信號(hào)處理裝置中的各個(gè)功能塊。

圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的，使用itd直方圖分析的itd處理模塊中的各個(gè)內(nèi)部處理子模塊。

圖9示出了在本發(fā)明的一個(gè)特定實(shí)施例中使用的窄分布itd直方圖的示例。

圖10示出了不同的寬分布itd直方圖的另一示例。

圖11示出了具有多模態(tài)itd分布的itd直方圖的示例。

圖12示出了作為fwhm的函數(shù)的itd加權(quán)因子w的圖。

圖13示出了使用在0和1之間改變的通道特定的itd加權(quán)的由動(dòng)態(tài)非線性信號(hào)處理級(jí)部應(yīng)用的有效增益的示例。

圖14示出了在使用通道特定的itd加權(quán)的動(dòng)態(tài)非線性信號(hào)處理之后的有效ild的另一示例。

圖15示出了兩個(gè)不同的預(yù)定義的通道特定的itd到ild映射函數(shù)的示例。

圖16示出了反映目標(biāo)聲源的方向角的itd到ild映射的示例。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的實(shí)施例涉及雙側(cè)聽力植入物系統(tǒng)，其具有在隨時(shí)間修改信號(hào)振幅的非線性/動(dòng)態(tài)處理組件和/或itd到ild映射級(jí)部(stage)中的itd信息的改進(jìn)的使用。廣義上，從一個(gè)或多個(gè)信號(hào)分量導(dǎo)出對(duì)頻率特定的itd的估計(jì)，并且然后將該估計(jì)用于調(diào)整通道特定的ild或?qū)拵ld?；跍y(cè)量的itd，在雙側(cè)系統(tǒng)各處影響動(dòng)態(tài)信號(hào)電平修改。

耳蝸植入信號(hào)處理方案通常使用自適應(yīng)處理來動(dòng)態(tài)地改變帶通信號(hào)包絡(luò)；例如，使用自動(dòng)增益控制(agc)、降噪以及其它動(dòng)態(tài)信號(hào)處理級(jí)部。此外，雙側(cè)獨(dú)立的左側(cè)和右側(cè)處理裝置(例如，圖2)引入時(shí)間偏移的耳間電平差(ild)，特別是在信號(hào)起始期間和在振幅變化期間。但是現(xiàn)有的聽力植入物信號(hào)處理裝置還可以保留不同信號(hào)分量中的耳間時(shí)間差(itd)；例如音頻輸入信號(hào)、帶通信號(hào)、帶通包絡(luò)和/或通道特定的刺激定時(shí)脈沖。保留的itd信息可被用于修改和校正雙側(cè)聽力植入物系統(tǒng)的兩側(cè)的動(dòng)態(tài)相互作用，以產(chǎn)生聽力植入患者的與對(duì)應(yīng)信號(hào)分量itd協(xié)調(diào)的有效ild。

現(xiàn)有的聽力植入物系統(tǒng)僅應(yīng)用非線性雙側(cè)獨(dú)立信號(hào)或振幅修改。這準(zhǔn)許與正常聽力相似的響度增長(zhǎng)，并且還通過減小音頻數(shù)據(jù)類型的大小來減少計(jì)算工作量。為了在整個(gè)聽力植入物系統(tǒng)中維持ild，現(xiàn)有的處理裝置禁用任何非線性或自適應(yīng)信號(hào)處理級(jí)部——例如agc、噪聲抑制算法等。替選地，所有非線性和動(dòng)態(tài)組件可以被雙側(cè)鏈接，使得類似的通道特定的或總體時(shí)間可變?cè)鲆鎸⒈粦?yīng)用于左側(cè)和右側(cè)兩者，盡管這將妨礙某些分量在某些情形下的運(yùn)行。例如，在兩側(cè)獨(dú)立地應(yīng)用的噪聲抑制算法將允許減少與噪聲源同側(cè)的一側(cè)的某些信號(hào)分量，同時(shí)維持對(duì)側(cè)的系統(tǒng)中的通道特定的振幅。

圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特定實(shí)施例的，具有由通道特定的itd調(diào)整的非線性處理級(jí)部的雙側(cè)聽力植入物信號(hào)處理裝置中的各個(gè)功能塊。正如現(xiàn)有的雙側(cè)處理裝置一樣，由感測(cè)麥克風(fēng)201生成左側(cè)和右側(cè)音頻輸入，并且然后由左側(cè)和右側(cè)濾波器組202進(jìn)行處理，該濾波器組202被配置為生成對(duì)應(yīng)的左側(cè)和右側(cè)帶通信號(hào)，其中每個(gè)帶通信號(hào)表示音頻輸入信號(hào)中的相關(guān)聯(lián)的音頻頻帶。

itd處理模塊601還從感測(cè)麥克風(fēng)201接收左側(cè)和右側(cè)音頻輸入信號(hào)并且從左側(cè)和右側(cè)濾波器組202接收左側(cè)和右側(cè)帶通信號(hào)，并且使用這些來估計(jì)頻率特定的itd。itd處理模塊601可以經(jīng)由在兩個(gè)左側(cè)和右側(cè)處理路徑之間的無(wú)線通信構(gòu)件，或者從能夠流送立體聲音頻信號(hào)的外部組件——例如mp3播放器等——來接收其輸入。在各個(gè)特定實(shí)施例中，itd處理模塊601可以被配置為使用音頻輸入信號(hào)、帶通信號(hào)(例如，帶通信號(hào)的包絡(luò)分量和/或精細(xì)結(jié)構(gòu)分量)和/或刺激脈沖請(qǐng)求中的一個(gè)或多個(gè)來估計(jì)itd。

然后，itd處理模塊601使用估計(jì)的itd來調(diào)整帶通信號(hào)中的通道特定的ild以作為非線性/動(dòng)態(tài)處理級(jí)部203的一部分，其執(zhí)行對(duì)通道特定的信號(hào)分量的動(dòng)態(tài)調(diào)整。然后，諸如包絡(luò)檢測(cè)模塊204、脈沖定時(shí)模塊205、和映射/脈沖生成模塊206的多個(gè)進(jìn)一步的音頻處理級(jí)部使用來自非線性動(dòng)態(tài)處理模塊203的所調(diào)整的帶通信號(hào)針對(duì)對(duì)應(yīng)的左側(cè)和右側(cè)電極陣列中的刺激觸點(diǎn)來生成左側(cè)和右側(cè)電極刺激信號(hào)。

圖7示出了使用后端寬帶itd到ild映射的雙側(cè)聽力植入物信號(hào)處理裝置的不同實(shí)施例中的各個(gè)功能塊。左側(cè)和右側(cè)信號(hào)的初始處理與現(xiàn)有的雙側(cè)聽力植入物處理裝置相似，具有常規(guī)的感測(cè)麥克風(fēng)201、濾波器組202、非線性動(dòng)態(tài)處理模塊203、和包絡(luò)檢測(cè)模塊204。itd處理模塊701從感測(cè)麥克風(fēng)201接收左側(cè)和右側(cè)音頻輸入信號(hào)以及從左側(cè)和右側(cè)濾波器組202接收左側(cè)和右側(cè)帶通信號(hào)，并使用它們來估計(jì)作為向itd到ild映射部702的輸出的優(yōu)勢(shì)itd，itd到ild映射部702調(diào)整來自包絡(luò)檢測(cè)模塊204的通道中的一些或全部的信號(hào)包絡(luò)的ild。然后，由脈沖定時(shí)模塊205和映射/脈沖生成模塊206使用所調(diào)整的信號(hào)包絡(luò)來生成到植入的左側(cè)和右側(cè)電極陣列中的刺激觸點(diǎn)的電刺激信號(hào)。

itd處理模塊601或701可以使用itd直方圖的標(biāo)準(zhǔn)偏差來表征估計(jì)的itd的精度，并且使用估計(jì)精度的函數(shù)來調(diào)整ild。圖8示出了從重疊的測(cè)量時(shí)間窗計(jì)算itd直方圖以估計(jì)通道特定的itd分布的itd處理模塊801中的各個(gè)內(nèi)部處理子模塊。一致性檢測(cè)器/互相關(guān)器模塊802接收音頻輸入信號(hào)、帶通信號(hào)(例如，帶通信號(hào)的包絡(luò)分量和/或精細(xì)結(jié)構(gòu)分量)和/或刺激脈沖請(qǐng)求中的一個(gè)或多個(gè)，并檢測(cè)通道特定的itd；例如，應(yīng)用延遲線和一致性檢測(cè)的脈沖定時(shí)信號(hào)的模型的簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)；見jeffress,aplacetheoryofsoundlocalization(一種聲音定位的位置學(xué)說),jcompphysiolpsychol,41,1947,p.35-39，其以引用方式并入本文。對(duì)于音頻、帶通、和包絡(luò)信號(hào)，可以使用其它特定技術(shù)；例如，lindemann,j.acoust.soc.am.80,1608-1622(1986)(以引用方式并入本文)或更一般的互相關(guān)。

然后，itd直方圖分析模塊803使用所分析的音頻信號(hào)來動(dòng)態(tài)地修改itd直方圖；即，通過移動(dòng)頭部和聲源的相對(duì)位置或者頭部移動(dòng)。itd直方圖分析模塊803分析itd直方圖并計(jì)算反映其最大出現(xiàn)(或平均值)的優(yōu)勢(shì)itd的估計(jì)、以及可以被反映為半最大值全寬度(fwhm)值的直方圖伸展量。例如，圖9示出了相對(duì)/狹窄/緊密的itd直方圖，其中最大值/平均值由垂直虛線示出，并且伸展的特征在于短fwhm值。圖10示出了更寬廣、更伸展的itd直方圖的示例，其中最大值/平均值相對(duì)較低，而fhwm更長(zhǎng)。圖11示出了多模態(tài)itd直方圖的示例，其導(dǎo)致fwhm的高值，這不反映優(yōu)勢(shì)itd的屬性，而是itd分布的一般屬性。

基于所獲得的諸如fwhm的itd的質(zhì)量測(cè)量，通道特定的加權(quán)模塊804可以計(jì)算通道特定的加權(quán)因子w以作為fwhm的函數(shù)，即如圖12所示的邏輯函數(shù)，使得窄itd分布(例如，<100μs)生成相對(duì)小的加權(quán)因子w，而寬或多模態(tài)分布(例如>500μs)導(dǎo)致相對(duì)大的加權(quán)因子w。在來自itd處理模塊801的itd信息可以被用在進(jìn)一步的信號(hào)處理中，諸如以下各項(xiàng)中的任意或全部：使用通道特定的加權(quán)因子w來識(shí)別應(yīng)用于帶通包絡(luò)的操縱量，基于itd信息來應(yīng)用ild的顯式通道特定映射，和/或評(píng)估頻帶特定的itd和ild，并將基于ild值進(jìn)行itd選擇。

例如，通過信號(hào)處理鏈——例如通道特定的噪聲降低、通道特定的自動(dòng)增益控制等——中的通道特定的動(dòng)態(tài)分量，可以根據(jù)itd加權(quán)因子來修改帶通信號(hào)包絡(luò)。這些動(dòng)態(tài)信號(hào)處理組件對(duì)帶通信號(hào)執(zhí)行時(shí)變和非線性操作，并且由于非線性時(shí)變處理，不保留頻道ild，因?yàn)樵跁r(shí)間t1和t2處的電平l不是輸入信號(hào)x的單個(gè)線性函數(shù)：l(t1,x)-l(t1,x+a)≠l(t2,x)-l(t2,x+a)。在通道信號(hào)或連續(xù)信號(hào)分量中可以檢測(cè)到的itd越清晰(如由itd分布的小fwhm反映的)，應(yīng)當(dāng)對(duì)信號(hào)包絡(luò)應(yīng)用的改變?cè)叫?。另一方面，相?duì)大的fwhm將導(dǎo)致w＝1(圖13)，并且整個(gè)系統(tǒng)將保持更可靠的ild(圖14)。因此，清晰可識(shí)別的itd導(dǎo)致信號(hào)的線性化和較少的時(shí)變處理。由此，由測(cè)量的itd的質(zhì)量來控制信號(hào)處理對(duì)ild的影響程度。如果檢測(cè)到魯棒的itd，則ild不變。如果itd分散，則ild可以被非線性信號(hào)處理組件修改。通道特定的或頻率的處理使得能夠執(zhí)行動(dòng)態(tài)操作，其保留提供可靠itd的那些通道上的ild，并在那些沒有提供可靠itd的通道上增強(qiáng)話音理解。因此，實(shí)現(xiàn)了話音理解和ild傳輸?shù)钠胶狻?/p>

本發(fā)明的一些實(shí)施例可以將通用加權(quán)因子(雙側(cè)系統(tǒng)的每側(cè)一個(gè)通用加權(quán)因子)應(yīng)用于系統(tǒng)的寬帶非線性動(dòng)態(tài)分量(例如agc)。這可以基于itd分析級(jí)部的優(yōu)勢(shì)itd。從根據(jù)n個(gè)濾波器頻帶計(jì)算的n個(gè)itd中，可以選擇具有最小fwhm的優(yōu)勢(shì)itd來計(jì)算通用寬帶加權(quán)因子wu：wu＝w(i)，其中fwhm(i)<fwhm(n≠i)。替選地，可以根據(jù)諸如通道特定的加權(quán)因子的平均值的分布函數(shù)來計(jì)算通用加權(quán)因子：wu＝mean(w(i))。或者可以選擇來自具有最佳信噪比(snr)的通道的itd以用于計(jì)算通用加權(quán)函數(shù)(因?yàn)樵肼晫⒏蓴_目標(biāo)信號(hào)(揚(yáng)聲器)itd)。

估計(jì)的itd還可以用于直接映射到在諸如圖7所示的具有itd到ild映射級(jí)部的系統(tǒng)中的通道特定的ild。根據(jù)itd直方圖的最大值/平均值估計(jì)itd，如上所述從n個(gè)itd確定優(yōu)勢(shì)itd，并且例如如圖15所示的映射級(jí)部中可以將期望ild存儲(chǔ)在預(yù)定義的通道特定的映射函數(shù)中。例如，itd到ild映射函數(shù)可以從頭相關(guān)傳遞函數(shù)中導(dǎo)出，該頭相關(guān)傳遞函數(shù)可以從kemar模擬人導(dǎo)出。對(duì)于itd到ild映射，可以利用優(yōu)勢(shì)itd來估計(jì)目標(biāo)聲源的方向角θ，并且利用該方向角，可以選擇適合的hrtf(θ)。ild是利用僅ild的hrtf_ild(θ)來計(jì)算的，hrtf_ild(θ)可以通過使用對(duì)于兩耳的完全相同的相位響應(yīng)來從hrtf(θ)導(dǎo)出。如果x和y是輸入信號(hào)x和輸出信號(hào)y的傅里葉變換，則可以將其寫為：y＝x*hrtf_ild(θ)，其中θ是itd的函數(shù)，如圖16所示。如圖15中的“擴(kuò)展的”線所指示，也可以擴(kuò)大作為itd的函數(shù)的ild，其中根據(jù)對(duì)期望ild值匹配而改變雙側(cè)包絡(luò)中較小者。

可以由itd的fwhm觸發(fā)ild操縱，這意味著僅當(dāng)fwhm位于定義的閾值以下時(shí)才執(zhí)行ild操縱。因此，在存在魯棒的通道特定的itd時(shí)，輸出ild與測(cè)量的itd對(duì)齊，而遲緩的itd(由高w反映)導(dǎo)致信號(hào)包絡(luò)沒有改變。然后，這一個(gè)itd用于計(jì)算所有通道的通用加權(quán)函數(shù)，從而導(dǎo)致所有通道上的明確ild。固定頻帶特定權(quán)重可以被附加地應(yīng)用以負(fù)責(zé)頻率特定的ild變化。

即使在諸如人類語(yǔ)音的單個(gè)空間上靜止聲源的存在下，現(xiàn)有的聽力植入物系統(tǒng)修改ild，同時(shí)itd保持相對(duì)恒定。但是本發(fā)明的實(shí)施例允許隨時(shí)間對(duì)修改ild的信號(hào)分量的控制，以將協(xié)調(diào)的itd和ild遞送至雙側(cè)聽力植入物患者。這樣的系統(tǒng)可以自然地設(shè)置ild，并擴(kuò)大或降低它們。這還允許基于特定于患者的對(duì)這兩個(gè)特征的敏感性，在聲音感知的偏側(cè)化上平衡itd和ild的相對(duì)貢獻(xiàn)。

例如，刺激中存在的600μsitd可以生成完全偏側(cè)化。在相同的雙側(cè)通道對(duì)中，10db的ild可以生成完全偏側(cè)化，而聲學(xué)中可用的最大ild可能僅為3db。在這種情況下，ild可以在itd的生理范圍內(nèi)映射到-10db至+10db的范圍。由于系統(tǒng)識(shí)別檢測(cè)到的itd的質(zhì)量并設(shè)置對(duì)ild的影響量，因?yàn)閮H當(dāng)檢測(cè)到單個(gè)聲源時(shí)itd和ild才匹配，因此誤解是不太可能的。由這樣的系統(tǒng)產(chǎn)生的ild可以被聽力植入物用戶更容易地理解，因?yàn)樗鼈?如正常聽力中)與itd非常相關(guān)，并且可以去除或減少在不一致的itd和ild之間的沖突。

本發(fā)明的實(shí)施例可以部分地在任何常規(guī)計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言中實(shí)現(xiàn)。例如，優(yōu)選實(shí)施例可以以程序編程語(yǔ)言(例如，“c”)或面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言(例如，“c++”或python)來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的替選實(shí)施例可以被實(shí)現(xiàn)為預(yù)編程硬件元件、其它相關(guān)組件、或者作為硬件和軟件組件的組合。

實(shí)施例可以部分地實(shí)現(xiàn)為計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品以用于與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一起使用。這樣的實(shí)施方式可以包括一系列計(jì)算機(jī)指令，其或者固定在有形介質(zhì)——諸如計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(例如，軟盤，cd-rom，rom或固定盤)上，或者經(jīng)由調(diào)制解調(diào)器或其它接口設(shè)備——諸如通過介質(zhì)連接到網(wǎng)絡(luò)的通信適配器——可傳送到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。介質(zhì)可以或者是有形介質(zhì)(例如，光學(xué)或模擬通信線路)，或者是使用無(wú)線技術(shù)(例如，微波、紅外、或其它傳輸技術(shù))實(shí)現(xiàn)的介質(zhì)。該系列計(jì)算機(jī)指令實(shí)施本文先前關(guān)于該系統(tǒng)所描述的全部或部分功能。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這樣的計(jì)算機(jī)指令可以用許多編程語(yǔ)言編寫，以用于與許多計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)或操作系統(tǒng)一起使用。此外，這樣的指令可以存儲(chǔ)在諸如半導(dǎo)體、磁性、光學(xué)、或其它存儲(chǔ)器設(shè)備的任何存儲(chǔ)器設(shè)備中，并且可以使用諸如光學(xué)、紅外、微波、或其它傳輸技術(shù)的任何通信技術(shù)來傳送。預(yù)期這樣的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可以被分發(fā)為具有附帶的印刷的或電子文檔的可移動(dòng)介質(zhì)(例如，成品軟件)，被預(yù)加載有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(例如，在系統(tǒng)rom或固定式盤上)，或通過網(wǎng)絡(luò)(例如，互聯(lián)網(wǎng)或萬(wàn)維網(wǎng))從服務(wù)器或電子公告牌分發(fā)。當(dāng)然，本發(fā)明的一些實(shí)施例可以被實(shí)現(xiàn)為軟件(例如，計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品)和硬件兩者的組合。本發(fā)明的其它實(shí)施例被實(shí)現(xiàn)為完全是硬件、或完全是軟件(例如，計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品)。

盡管已經(jīng)公開了本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，可以進(jìn)行各種改變和修改，其將在不脫離本發(fā)明的真實(shí)范圍的情況下實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)中的至少一些。例如，本文描述的方法可以應(yīng)用于除耳蝸植入物之外的聽覺假體，例如，具有由耳蝸核內(nèi)或耳蝸核附近的電極提供的電刺激的聽覺腦干植入物，或具有由下丘上或下丘內(nèi)的電極提供的電刺激的聽覺中腦植入物。此外，相應(yīng)的方法和系統(tǒng)也可以用于深度腦刺激。