植入助聽(tīng)裝置及其實(shí)施方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于治療聽(tīng)力損傷的植入助聽(tīng)裝置，更具體地講，本發(fā)明涉及一種采用小波變換進(jìn)行語(yǔ)音信號(hào)處理并以壓電疊堆作為振動(dòng)元件的植入助聽(tīng)裝置，該裝置通過(guò)外科手術(shù)植入，以直接刺激聽(tīng)骨鏈的方式實(shí)現(xiàn)聽(tīng)力補(bǔ)償。
【背景技術(shù)】
[0002]聽(tīng)力是人類與外界進(jìn)行溝通交流的重要渠道。由于環(huán)境噪聲以及年齡關(guān)系等因素所導(dǎo)致的聽(tīng)力損傷，成為了廣大聽(tīng)力障礙患者亟待解決的重大問(wèn)題。針對(duì)于聽(tīng)力損傷的治療，目前較為普遍采用的仍然是基于聲激勵(lì)方式的傳統(tǒng)助聽(tīng)器。傳統(tǒng)助聽(tīng)器的植入元件由于需要置于外耳道，因此難以避免聲反饋?zhàn)饔玫拇嬖?，進(jìn)而造成補(bǔ)償效果的失真度較高。同時(shí)，受限于高頻增益補(bǔ)償量不足，傳統(tǒng)助聽(tīng)器也只能應(yīng)用于治療輕至中度感音神經(jīng)性聽(tīng)力損傷，治療范圍有限。此外，傳統(tǒng)助聽(tīng)器還存在影響佩戴患者外觀以及舒適性不佳等缺陷。
[0003]鑒于傳統(tǒng)助聽(tīng)器的上述不足，針對(duì)于感音神經(jīng)性聽(tīng)力損傷的治療，采用外科手術(shù)植入于人體的助聽(tīng)設(shè)備已成為一種較為可行的替代方案。此類設(shè)備中，電子耳蝸采用電激勵(lì)的方式直接刺激內(nèi)耳，用于補(bǔ)償重度感音神經(jīng)性聽(tīng)力損傷，然而其植入手術(shù)會(huì)對(duì)人體內(nèi)耳造成不可恢復(fù)的創(chuàng)傷。而另一類以機(jī)械激勵(lì)的方式刺激聽(tīng)骨鏈的植入助聽(tīng)裝置，由于其聽(tīng)力補(bǔ)償方式更為貼近人耳正常的聲傳導(dǎo)路徑，手術(shù)創(chuàng)傷小，并可應(yīng)用于治療中至重度感音神經(jīng)性聽(tīng)力損傷，目前已成為人耳聽(tīng)力重建的一種重要手段。針對(duì)于植入助聽(tīng)裝置的相關(guān)研宄，美國(guó)專利5800336和6190305分別描述了一種采用電磁原理的作動(dòng)器，利用植入線圈與磁體間的電磁感應(yīng)形成作動(dòng)器的振動(dòng)，驅(qū)動(dòng)聽(tīng)骨鏈的聽(tīng)小骨，實(shí)現(xiàn)聽(tīng)力補(bǔ)償。然而，作為人體植入設(shè)備，電磁式作動(dòng)器容易受到外界磁場(chǎng)的干擾，從而影響實(shí)際的補(bǔ)償效果。此外，電磁式設(shè)備的功耗相對(duì)較大，頻繁充電會(huì)降低患者的佩戴體驗(yàn)。
[0004]對(duì)于助聽(tīng)設(shè)備而言，針對(duì)患者實(shí)際情況設(shè)計(jì)針對(duì)性的聽(tīng)力補(bǔ)償算法也是非常必要的。由于人耳對(duì)于聲音信號(hào)具有頻率選擇特性，信號(hào)分頻處理是補(bǔ)償算法的核心所在。美國(guó)專利5500902描述的聽(tīng)力設(shè)備信號(hào)處理算法中，采用了帶通濾波器組的分頻方案，分頻之后的信號(hào)則通過(guò)多通道自動(dòng)增益實(shí)現(xiàn)針對(duì)性的聽(tīng)力補(bǔ)償。但在此種分頻方案下，為了抵消混疊失真，需要采用較多的濾波器。由于濾波器的系數(shù)由是相互影響的，因此，較大的濾波器數(shù)量會(huì)給濾波器的參數(shù)選擇帶來(lái)困難，從而不利于聽(tīng)力補(bǔ)償算法的針對(duì)性調(diào)整。目前應(yīng)用廣泛的小波變換，由于具有同時(shí)做時(shí)頻分析的多分辨率特性和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，將其應(yīng)用于植入助聽(tīng)裝置分頻方案之中，將是對(duì)現(xiàn)有補(bǔ)償算法的一種有效改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種植入助聽(tīng)裝置，該裝置的作動(dòng)器采用壓電疊堆作為振動(dòng)元件，可免受外界磁場(chǎng)的干擾。同時(shí)，該裝置的信號(hào)處理模塊采用小波變換進(jìn)行信號(hào)分頻，并對(duì)聽(tīng)力補(bǔ)償算法進(jìn)行了整體性設(shè)計(jì)。
[0006]本發(fā)明提供了一種新型的植入助聽(tīng)裝置，由麥克風(fēng)、導(dǎo)線、電源模塊、信號(hào)處理模塊、壓電作動(dòng)器連接而成，其具體的工作方式為:由麥克風(fēng)采集外界的聲信號(hào)并轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，該電信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)處理模塊的補(bǔ)償算法調(diào)整，由導(dǎo)線傳遞至壓電作動(dòng)器；補(bǔ)償算法采用小波分頻的分頻方案；壓電作動(dòng)器以壓電疊堆作為振動(dòng)元件，并通過(guò)耦合桿作用于聽(tīng)小骨，最終實(shí)現(xiàn)聽(tīng)力補(bǔ)償。其中，信號(hào)處理模塊中的補(bǔ)償算法可對(duì)患者的聽(tīng)力損傷情況進(jìn)行針對(duì)性調(diào)整。壓電作動(dòng)器則通過(guò)骨釘固定于頭骨，并植入于乳突腔，其整體尺寸小于乳突腔的空間體積。壓電作動(dòng)器可通過(guò)其內(nèi)部的固定支架和連接軸間的螺紋連接來(lái)實(shí)現(xiàn)植入位置的調(diào)節(jié)，并通過(guò)其固定端蓋確定最終的調(diào)節(jié)位置。壓電疊堆利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)，可將導(dǎo)入的電信號(hào)轉(zhuǎn)化成植入裝置的機(jī)械振動(dòng)。除壓電疊堆外，壓電作動(dòng)器的結(jié)構(gòu)均采用具有生物相容性的金屬材料制成。整個(gè)裝置均由電源模塊進(jìn)行供電，電源模塊與信號(hào)處理模塊作為一體植入于人體頭骨內(nèi)。
[0007]進(jìn)一步地，在本發(fā)明中，麥克風(fēng)植入于人體的靠近外耳道入口處。
[0008]進(jìn)一步地，在本發(fā)明中，小波分頻采用小波包變換和Bark頻譜相結(jié)合的方法。
[0009]進(jìn)一步地，在本發(fā)明中，信號(hào)處理模塊采用AD轉(zhuǎn)換、小波分頻、動(dòng)態(tài)壓縮、頻響整形、幅值調(diào)整、重構(gòu)、輸出限幅、DA轉(zhuǎn)換的順序處理流程。
[0010]進(jìn)一步地，在本發(fā)明中，動(dòng)態(tài)壓縮采用Attack&Release算法。
[0011 ] 進(jìn)一步地，在本發(fā)明中，耦合桿的作用位置為砧骨。
[0012]更進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供一種植入助聽(tīng)裝置的實(shí)施方法，包括以下步驟:第一步，由麥克風(fēng)采集外界聲信號(hào)并轉(zhuǎn)化成電信號(hào)；第二步，該電信號(hào)經(jīng)導(dǎo)線傳至信號(hào)處理模塊；第三步，信號(hào)處理模塊采用補(bǔ)償算法對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行處理調(diào)整；第四步，處理過(guò)的信號(hào)經(jīng)導(dǎo)線傳遞至壓電作動(dòng)器；第五步，傳入信號(hào)引起壓電疊堆的振動(dòng)，并通過(guò)壓電作動(dòng)器的耦合桿激勵(lì)聽(tīng)小骨，完成聽(tīng)力補(bǔ)償。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明中的植入助聽(tīng)裝置具有如下的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):采用壓電疊堆作為植入裝置的振動(dòng)元件，可有效避免助聽(tīng)設(shè)備受到外界磁場(chǎng)的干擾，易于制備，且功耗較低，不必頻繁充電；基于小波變換的分頻方案，頻帶劃分更加靈活，實(shí)時(shí)性高，同時(shí)結(jié)合Bark頻譜，與人耳的選頻特性相符合；聽(tīng)力補(bǔ)償算法功能完整，不僅可以結(jié)合患者的聽(tīng)力損傷情況進(jìn)行針對(duì)性補(bǔ)償，還可根據(jù)患者的聽(tīng)力習(xí)慣進(jìn)行進(jìn)一步的微調(diào)；耦合桿直接激勵(lì)人耳砧骨，植入裝置斷電之后對(duì)于患者殘余聽(tīng)力的影響小。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是人耳結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是信號(hào)處理模塊的原理圖；
[0016]圖3是植入助聽(tīng)裝置第一個(gè)實(shí)施例示意圖；
[0017]其中:1、耳廓，2、外耳道，3、鼓膜，4、錘骨，5、砧骨，6、鐙骨，7、耳蝸，8、AD轉(zhuǎn)換，9、小波分頻，10、動(dòng)態(tài)壓縮，11、頻響整形，12、幅值調(diào)整，13、重構(gòu)，14、輸