Generación de señal de estimulación con electrodos en una prótesis auditiva neuronal.

Un procedimiento para generar una señal de control para una prótesis auditiva neuronal

(100), comprendiendo el procedimiento:

recibir una pluralidad de señales de bin de frecuencia (105);

seleccionar una señal de bin de frecuencia seleccionada de la pluralidad de señales de bin de frecuencia (105);

variar al menos un parámetro de generación de señal de estimulación usado para generar una señal 10 de estimulación con electrodos y afectar a una forma de un pulso de estimulación básico, y

generar la señal de estimulación con electrodos para su aplicación a un electrodo de la prótesis auditiva neuronal (100) correspondiente a una frecuencia de la señal de bin de frecuencia seleccionada, usando la generación de la señal de estimulación con electrodos el al menos un parámetro de generación de señal de estimulación sujeto a variaciones, caracterizado porque el al menos un parámetro de señal de estimulación representa una duración de un lapso de fase entre un pulso positivo y un pulso negativo de un pulso bifásico, y porque la variación del al menos un parámetro de generación de señal de estimulación es un proceso aleatorio.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2010/069525.

Solicitante: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FORDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG E.V..

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: HANSASTRASSE 27 C 80686 MUNCHEN ALEMANIA.

Inventor/es: HARCZOS,TAMAS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS > ALTAVOCES, MICROFONOS, CABEZAS DE LECTURA PARA GRAMOFONOS... > H04R25/00 (Aparatos para sordos)
  • SECCION A — NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA > CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE > ELECTROTERAPIA; MAGNETOTERAPIA; RADIOTERAPIA; TERAPIA... > Electroterapia; Circuitos correspondientes (A61N... > A61N1/36 (para estimular, p. ej. marcapasos)

PDF original: ES-2455267_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Generación de señal de estimulación con electrodos en una prótesis auditiva neuronal

Antecedentes de la Invención [0001] Las realizaciones de la invención se refieren a un procedimiento y un aparato para generar una señal de estimulación con electrodos en una prótesis auditiva neuronal. En realizaciones de la invención, un generador de aleatoriedad controla una generación de la señal de estimulación con electrodos para variar de forma aleatoria dentro de un determinado intervalo permisible.

El campo de la presente invención se refiere a una prótesis auditiva, como un implante coclear o un implante del tronco cerebral, configurada para la entrega de una estimulación no simultánea a través de al menos dos electrodos activos.

Se estima que la población sorda mundial es aproximadamente del 0, 1% de la población total. Existen diversas causas de sordera incluyendo infecciosa, traumática, tóxica, relacionada con la edad, ocupacional y trastornos genéticos. En la mayoría de los casos se daña el oído interno, es decir, la estructura coclear.

En la actualidad, sin embargo, existen formas de eludir el sistema auditivo periférico y estimular directamente las fibras del nervio auditivo. Este proceso está disponible mediante los implantes cocleares (IC) , que han sido objeto de intensa investigación durante más de cincuenta años hasta ahora, y por los implantes del tronco cerebral más recientes (ITC) . Aunque los implantes cocleares son la prótesis neuronal más exitosa, sólo pueden restaurar la audición parcialmente. Los pacientes logran un promedio de casi el 80% en las pruebas de reconocimiento del habla en condiciones de tranquilidad (sin lectura de labios) hasta el final del segundo año después de la implantación (consúltese el artículo "Evidence that cochlear-implanted deaf patients are better multisensor y integrators" de Rouger y col., publicado en Proc. Nat. Acad. of Sciences (PMAS) , vol. 104 (17) , págs. 7295-7300, 2007 y en Journal of Acoust. Soc. Am., vol. 111 (5) , Pt. 1, mayo de 2002) , pero la mayor parte de los receptores de implantes cocleares siguen siendo incapaces de disfrutar de música o de distinguir entre sonidos complejos. Por otra parte, el reconocimiento del habla en ambientes ruidosos es todavía un reto para la mayoría de los receptores de implantes cocleares.

Incluso hoy en día varios sistemas de IC modernos emplean estrategias de procesamiento del habla que todavía se basan en bancos de filtro muy "sencillos" (por ejemplo, la transformada rápida de Fourier (TRF) , que se remonta a mediados de 1960) para imitar las funciones complejas del sistema auditivo humano. Por otro lado, durante los últimos 20 años se han desarrollado numerosos modelos biológicamente motivados de la membrana basilar (MB, órgano de la filtración coclear) y de estructuras auditivas - que tienen fuertes propiedades no lineales más allá de la MB.

Una investigación reciente del inventor indica que ese momento ha llegado para que los sistemas de IC/ITC prácticos y modelos de oído teóricos converjan y faciliten una mayor calidad de la recuperación de la audición.

La publicación de solicitud de patente de Estados Unidos Nº 2009/0030486 A1 desvela un procedimiento para generar una señal de control para un implante coclear en base a una señal de audio. Se calcula un patrón de 45 actividad en el tiempo en una pluralidad de células ciliadas internas de un modelo auditivo. Los eventos de actividad dentro del patrón de actividad se filtran en base al reconocimiento de un patrón característico en el patrón de actividad, por el que se obtiene información compensada. La información compensada se usa adicionalmente como una señal de control para el implante coclear, o la señal de control para el implante coclear se obtiene a partir de la información compensada. La idea desvelada en la solicitud de patente de Estados Unidos '486 se basa en el 50 conocimiento de que en un patrón de actividad, está presente una multitud de impulsos de actividad en una pluralidad de células ciliadas internas de un modelo auditivo durante un tiempo, que no son relevantes para la sensación auditiva de un paciente. Por lo tanto, puede reconocerse un patrón característico en el patrón de actividad del nervio y, en base al reconocimiento del patrón característico, algunos de los eventos de actividad pueden filtrarse porque son únicamente de importancia secundaria para la percepción de un paciente. Un ejemplo del

reconocimiento del patrón característico es una clasificación de patrón basada en Hough.

Se desvela una prótesis auditiva configurada para la entrega de la estimulación estocástica a un receptor en la publicación de solicitud de patente de Estados Unidos Nº 2009/0319005 A1. Un generador de estimulación estocástica está configurado para generar una secuencia estocástica de impulsos de estimulación con primeros y segundos intervalos entre pulsos distribuidos estocásticamente por toda la secuencia dentro de unos límites controlados. Por lo tanto, las posiciones temporales de los impulsos se someten a variaciones al azar, pero la forma básica de un pulso de estimulación está predeterminada.

La publicación de solicitud de patente de Estados Unidos Nº 2008/0319509 A1 desvela un enfoque similar al de la publicación de solicitud de patente de Estados Unidos '005. En el documento US 2008/0319509 A1 se desvela una estimulación binaural en una prótesis auditiva neuronal o audífono. Se añade un componente de fluctuación de fase a la señal de estimulación binaural para reducir las características del componente de estructura fina mediante la conservación de la información de diferencia interaural de tiempo (DIT) . De nuevo, la posición temporal de los pulsos básicos se varía al azar, mientras que una forma de cada pulso básico permanece constante.

La publicación de solicitud de patente de Estados Unidos Nº 2006/0080087 A1 desvela un proceso, un dispositivo y un software de procesamiento de sonido que pretenden mejorar la percepción del tono, con aplicación particular en las prótesis auditivas. Se usa una señal de banda ancha envolvente para modular el nivel de las señales de canales de banda estrecha, de manera que la expresión de información de modulación de frecuencia en la señal de banda ancha envolvente se proporcione en todas las señales de canales de banda estrecha y la fase de señales moduladas en los canales esté alineada. El documento US 2006/000800087 A1 también sugiere usar una señal envolvente que se modifica para aumentar su profundidad de modulación y está normalizada para permitir la modulación de las señales de canal.

Resumen de la Invención [0011] De acuerdo con una realización de la invención, un procedimiento para generar una señal de control para una prótesis auditiva neuronal tiene las acciones de: recibir una pluralidad de señales de bin de frecuencia;

seleccionar una señal de bin de frecuencia seleccionada entre la pluralidad de señales de bin de frecuencia; variar al menos un parámetro de generación de señal de estimulación usado para generar una señal de estimulación con electrodos y afectar a una forma de un pulso de estimulación básico; y generar la señal de estimulación con electrodos para su aplicación a un electrodo de la prótesis auditiva neuronal correspondiente a una frecuencia de la señal de bin de frecuencia seleccionada, usando la generación de la señal de estimulación con electrodos el al

menos un parámetro de generación de señal de estimulación sujeto a variaciones. El al menos un parámetro de estimulación representa una duración de un lapso de fase entre un pulso positivo y un pulso negativo de un pulso bifásico, en el que la variación del al menos un parámetro... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un procedimiento para generar una señal de control para una prótesis auditiva neuronal (100) , comprendiendo el procedimiento:

recibir una pluralidad de señales de bin de frecuencia (105) ;

seleccionar una señal de bin de frecuencia seleccionada de la pluralidad de señales de bin de frecuencia (105) ;

variar al menos un parámetro de generación de señal de estimulación usado para generar una señal de estimulación con electrodos y afectar a una forma de un pulso de estimulación básico, y

generar la señal de estimulación con electrodos para su aplicación a un electrodo de la prótesis auditiva neuronal

(100) correspondiente a una frecuencia de la señal de bin de frecuencia seleccionada, usando la generación de la señal de estimulación con electrodos el al menos un parámetro de generación de señal de estimulación sujeto a variaciones, caracterizado porque el al menos un parámetro de señal de estimulación representa una duración de un lapso de fase entre un pulso positivo y un pulso negativo de un pulso bifásico, y porque la variación del al menos un parámetro de generación de señal de estimulación es un proceso aleatorio.

2. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el parámetro de generación de señal afecta a la forma de onda de la señal de estimulación con electrodos.

3. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, en el que una plantilla para crear la señal de estimulación con electrodos comprende un lapso temporal (G) en el que la plantilla es sustancialmente un valor de cero entre dos secciones diferentes de cero, y en el que el parámetro de generación de señal de estimulación sujeto a una variación aleatoria es una duración del lapso temporal (G) .

4. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende adicionalmente:

realizar una ecualización de amplitud (EA) en la pluralidad recibida de señales de bin de frecuencia (105) .

5. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la pluralidad de señales de bin de frecuencia (105) se recibe de un banco de filtros (104) en base a una simulación de 35 al menos una de una membrana basilar y una célula ciliada interna.

6. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende adicionalmente:

determinar si un electrodo de la prótesis auditiva neuronal (100) se había seleccionado para estimulación durante un ciclo de estimulación anterior; y

atenuar una señal de bin de frecuencia correspondiente que corresponde al electrodo determinado para la estimulación durante el ciclo de estimulación anterior. 45

7. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, anterior a la recepción de la señal de bin de frecuencia seleccionada, que comprende adicionalmente:

mapear una amplitud de cada una de la pluralidad de señales de bin de frecuencia (105) a una representación 50 mapeada de intensidad de sonido de la amplitud, basándose el mapeado en las condiciones específicas de un paciente.

8. Un medio de almacenamiento digital legible por ordenador que tiene almacenado en el mismo un programa informático que tiene un código de programa para realizar, cuando se ejecuta en un ordenador, un 55 procedimiento para el procesamiento de señal de una señal en una prótesis auditiva neuronal (100) , comprendiendo el procedimiento:

recibir una pluralidad de señales de bin de frecuencia (105) ;

seleccionar una señal de bin de frecuencia seleccionada entre la pluralidad de señales de bin de frecuencia (105) ;

variar al menos un parámetro de generación de señal de estimulación usado para generar una señal de estimulación con electrodos y afectar a una forma de un pulso de estimulación básico, y 5 generar la señal de estimulación con electrodos para su aplicación a un electrodo de la prótesis auditiva neuronal

(100) correspondiente a una frecuencia de la señal de bin de frecuencia seleccionada, usando la generación de la señal de estimulación con electrodos el al menos un parámetro de generación de señal de estimulación sujeto a variaciones, caracterizado porque el al menos un parámetro de señal de estimulación representa una duración de un lapso de fase entre un pulso positivo y un pulso negativo de un pulso bifásico, y porque la variación del al menos un parámetro de generación de señal de estimulación es un proceso aleatorio.

9. Un dispositivo de procesamiento de señal de estimulación auditiva que comprende:

una pluralidad de entradas de señal adaptadas para recibir una pluralidad de señales de bin de frecuencia (105) ;

un selector de señal adaptado para seleccionar una señal de bin de frecuencia seleccionada entre la pluralidad de señales de bin de frecuencia (105) ;

un modificador de parámetros (1008) adaptado para variar al menos un parámetro de generación de señal de estimulación usado para generar una señal de estimulación con electrodos y afectar a una forma de un pulso de estimulación básico, y

un generador de señal de estimulación con electrodos (314) adaptado para generar la señal de estimulación con electrodos para su aplicación a un electrodo de una prótesis auditiva neuronal (100) , correspondiendo la señal de estimulación con electrodos a una frecuencia de la señal de bin de frecuencia seleccionada, caracterizado porque el al menos un parámetro de señal de estimulación representa una duración de un lapso de fase entre un pulso positivo y un pulso negativo de un pulso bifásico, y porque el modificador de parámetros (1008) comprende un generador de aleatoriedad para aleatorizar la variación del al menos un parámetro de generación de señal de estimulación.

10. El dispositivo de procesamiento de señal de estimulación auditiva de acuerdo con la reivindicación 9, en el que una plantilla para crear la señal de estimulación con electrodos comprende un lapso temporal (G) en el que la plantilla es sustancialmente cero entre dos secciones sustancialmente diferentes de cero, y en el que el parámetro de generación de señal de estimulación sujeto a variaciones es una duración del lapso temporal (G) .

11. El dispositivo de procesamiento de señal de estimulación auditiva de acuerdo con la reivindicación 9 ó 10, que comprende adicionalmente un ecualizador de amplitud (106) adaptado para realizar una ecualización de amplitud en la pluralidad recibida de señales de bin de frecuencia (105) .

12. El dispositivo de procesamiento de señal de estimulación auditiva de acuerdo con la reivindicación 11, en el que el ecualizador de amplitud (106) está adaptado adicionalmente para determinar si un electrodo de la prótesis auditiva neuronal (100) se había seleccionado para la estimulación durante al menos un ciclo de estimulación anterior entre un cierto número de ciclos de estimulación anteriores y para atenuar una señal de bin de 45 frecuencia correspondiente que corresponde al electrodo determinado estimulado durante el ciclo de estimulación anterior entre el cierto número de los últimos ciclos de estimulación.

13. El dispositivo de procesamiento de señal de estimulación auditiva de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, en el que la pluralidad de entradas de señal (302) pueden conectarse a un banco de 50 filtros (104) , basándose el banco de filtros en una simulación de al menos una de una membrana basilar y una célula ciliada interna.