一种系统和方法检测来自组织的响应电刺激信号的神经元动作电位信号。通过用表示由于电刺激引起的测量电极处的电压变化的基本单位响应信号，对响应由刺激电极电刺激神经组织取得的组织响应测量信号进行去卷积，导出神经组织的复合放电潜伏期分布(CDLD)。CDLD与已知生理数据比较以从组织响应测量信号检测NAP信号。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于从电刺激神经组织检测神经元动作电位信号的系统和方法本申请要求2013年12月20日提交的美国临时专利申请61/918,915的优先权，上述申请通过引用合并于本文中。
本专利技术涉及检测来自组织的响应电刺激信号的神经元动作电位信号，尤其用于听力植入物系统，如耳蜗植入物系统。
技术介绍
大多数声音在正常耳朵中通过外耳101传递到鼓膜(耳膜)102，如图1中所示，鼓膜移动振动耳蜗104的卵形窗口和圆形窗口的中耳103的骨(锤骨、砧骨和镫骨)。耳蜗104是螺旋地环绕其轴线大约两个半圈的狭长导管。它包括通过耳蜗管连接的称为前庭阶的上部通道和称为鼓阶的下部通道。耳蜗104形成具有称为蜗轴的中心的直立螺旋圆锥，听神经113的螺旋神经节细胞位于所述中心处。响应由中耳103传递的接收声音，填充流体的耳蜗104用作换能器以生成电脉冲，所述电脉冲传输到听神经113，并且最终传输到大脑。当沿着耳蜗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，已开发听觉假体。例如，当损伤与耳蜗104关联时，具有植入刺激电极的耳蜗植入物可以用由沿着电极分布的多个电极触点输送的小电流电刺激听觉神经组织。在一些情况下，听力损伤可以由耳蜗植入物(CI)，脑干、中脑或皮层植入物来解决，所述植入物用由沿着植入物电极分布的多个电极触点输送的小电流电刺激听觉神经组织。对于耳蜗植入物，电极阵列插入耳蜗中。对于脑干、中脑和皮层植入物，电极阵列相应地位于听觉脑干、中脑或皮层中。图1显示典型耳蜗植入物系统的一些部件，其中外部麦克风提供输入到实现各种已知的信号处理方案中的一个的外部信号处理器111的音频信号。例如，在耳蜗植入物的领域中公知的信号处理方法包括连续交织采样(CIS)数字信号处理，通道特定采样序列(CSSS)数字信号处理(如在通过引用合并于本文中的美国专利No.6,348,070中所述)，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。经处理的信号由外部信号处理器111转换成数字数据格式，如数据帧的序列，以便由外部线圈107发射到接收刺激器处理器108。除了提取音频信息，刺激器处理器108中的接收器处理器可以执行附加信号处理，如纠错、脉冲形成等，并且产生通过电极引线109发送到植入电极阵列110的刺激模式(基于提取的音频信息)。典型地，电极阵列110包括在其表面上的多个刺激触点112，其提供耳蜗104的选择性电刺激。为了收集关于电极-神经接口的信息，常用的客观测量基于神经动作电位(NAP)的测量，如电诱发复合动作电位(eCAP)，如通过引用合并于本文中的以下文献所述：Gantz等人，IntraoperativeMeasuresofElectricallyEvokedAuditoryNerveCompoundActionPotentials，AmericanJournalofOtology15(2):137-144(1994)。在该方法中，记录电极通常放置在内耳的鼓阶处。典型地很靠近神经激励的位置测量听觉神经对电刺激的总响应。该神经响应由在听觉神经膜外侧的单一神经响应的叠加导致。该响应由最小电压(该峰值典型地称为N1)和最大电压(该峰值典型地称为P2)之间的幅度表征。测量位置处的eCAP的幅度典型地在10μV到1800μV之间。一种eCAP记录范式是所谓的“幅度生长函数”，如通过引用合并于本文中的以下文献所述：Brown等人，ElectricallyEvokedWholeNerveActionPotentialsInIneraidCochlearImplantUsers:ResponsesToDifferentStimulatingElectrodeConfigurationsAndComparisonToPsychophysicalResponses，JournalofSpeechandHearingResearch，vol.39:453-467(1996年6月)。该功能是刺激脉冲的幅度和eCAP峰间电压之间的关系。另一个临床使用的记录范式是所谓的“恢复函数”，其中用具有变化脉冲间隔的两个脉冲实现刺激。作为二阶eCAP的幅度和脉冲间隔的关系的恢复函数允许关于与听觉神经的时间分辨率有关的不应性质和特定性质得出结论。检测诸如eCAP的NAP基于获得的测量记录(R)的分析，所述测量记录可以理解为包含期望的NAP(A)、由于刺激(B)和其它来源(C)引起的伪迹和噪声(D)的混合信号。当在本文中使用时词语“伪迹”指的是不由eCAP响应(除了噪声)导致并且通常是有害的和去除的对象的所有信号分量。该混合信号的线性模型为：R＝A+B+C+D现有技术的NAP测量系统应用特定记录序列以减小在测量期间存在的有害伪迹和噪声。通过诸如“交替刺激”(EisenMD，FranckKH：“ElectricallyEvokedCompoundActionPotentialAmplitudeGrowthFunctionsandHiResolutionProgrammingLevelsinPediatricCIIImplantSubjects”，Ear&Hearing2004，25(6):528-538；其通过引用完整地合并于本文中)、“掩蔽探测”(BrownC，AbbasP，GantzB：“Electricallyevokedwhole-nerveactionpotentials:datafromhumancochlearimplantusers”，TheJournaloftheAcousticalSocietyofAmerica1990，88(3):1385-1391；MillerCA，AbbasPJ，BrownCJ：Animprovedmethodofreducingstimulusartifactintheelectricallyevokedwhole-nervepotential，Ear&Hearing2000，21(4):280-290；其都通过引用完整地合并于本文中)、“三相刺激”(ZimmerlingM：“MessungdeselektrischevoziertenSummenaktionspotentialsdesbeiPatientenmiteinemCochlea-Implantat”，InPhDthesisInnsbruck，InstitutfürAngewandtePhysik；1999；SchoesserH，ZierhoferC，HochmairES，“Measuringelectricallyevokedcompoundactionpotentialsusingtriphasicpulsesforthereductionoftheresidualstimulationartifact”，In:Conferenceonimplantableauditoryprostheses；2001；其都通过引用完整地合并于本文中)和“比例模板”(MillerCA，AbbasPJ，RubinsteinJT，RobinsonB，MatsuokaA，WoodworthG：El本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于从电刺激神经组织检测神经元动作电位(NAP)信号的系统，所述系统包括：生理数据库，其包含表征响应电刺激的神经组织的生理数据；以及响应测量模块，其配置成：i.通过用(b)表示由于电刺激引起的测量电极处的电压变化的基本单位响应信号对(a)响应由刺激电极电刺激神经组织取得的组织响应测量信号进行去卷积，导出神经组织的复合放电潜伏期分布(CDLD)；ii.将CDLD与来自所述生理数据库的生理数据比较以从组织响应测量信号检测NAP信号。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.20 US 61/918,9151.一种用于从电刺激神经组织检测神经元动作电位NAP信号的系统，所述系统包括：生理数据库，其包含表征响应电刺激的神经组织的生理数据；以及响应测量模块，其配置成：i.通过用(b)表示由于电刺激引起的测量电极处的电压变化的基本单位响应信号对(a)响应由刺激电极电刺激神经组织取得的组织响应测量信号进行去卷积，导出神经组织的复合放电潜伏期分布CDLD；ii.将复合放电潜伏期分布CDLD与来自所述生理数据库的生理数据比较以从组织响应测量信号检测神经元动作电位NAP信号。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述生理数据由多个高斯混合模型GMM表征。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述响应测量模块被配置成使用最小均方拟合将复合放电潜伏期分布CDLD与高斯混合模型GMM生理数据比较。4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述多个高斯混合模型GMM是双分量高斯混合模型GMM。5.根据权利要求2所述的系统，其中，所述多个高斯混合模型GMM包括作为下列中的一个或多个的函数的参数分布：刺激幅度，恢复序列期间的脉冲间隔，恢复序列期间的掩蔽和刺激水平，刺激脉冲极性，以及激励序列的扩展期间的探测电极和掩蔽电极之间的距离。6.根据权利要求2所述的系统，其中，所述多个高斯混合模型GMM包括由专家在线训练的参数分布以反映患者异常参数空间。7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述响应测量模块被配置成使用比例、潜伏期和变化中的一个或多个以将复合放电潜伏期分布CDLD与生理数据比较。8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述响应测量模块被配置成使用快速傅里叶变换算法进...
【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬·斯特拉尔，康拉德·施瓦茨，安杰莉卡·德克尔，菲利普·斯皮策，
申请(专利权)人：MEDEL电气医疗器械有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT
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