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人工耳蜗HiRes高分辨率的重要性

放大字体  缩小字体 发布日期:2012-05-30  浏览次数:43
核心提示:随着高分辨率仿生耳系统HiRes的推出,带来了在两个相邻电极间主动“定向”电流的技术,以此来增加频谱的分辨率。一般来说,人工耳蜗还无法实现正常耳蜗对声音的精细频谱分析作用。但是,对于只有一个电流输出源的人工耳蜗,主动定向电流(同时刺激)的功能是不可能实现的。
 频谱分辨率为什么如此重要?

一般来说,人工耳蜗还无法实现正常耳蜗对声音的精细频谱分析作用。尽管如此,当今的人工耳蜗使用者一般能够在安静环境中很好地理解言语。因为言语信号冗余信息较多,只需要有限的频谱分辨率便足够另一方面,当听音环境变得更困难时,便需要增加频谱分辨率来将言语从噪声中分离或分辨多个谈话人的声音。言语信号的频阈和时阈信息即使受到严重损失,仍然能够被理解;而音乐的识别和理解在音质轻微下降时就会受到严重影响。听力正常的人要能够识别音乐则需要100个频带的频谱分辨率。研究显示需要精细的时阈分辨率和位置匹配的频率分辨率结合才能获得和声音调的感知,这对于听辨复杂的声学信号来说是必需的。

因此,人工耳蜗系统必须能够在再现精细时阈信息(如第一代HiRes策略)和高分辨率的频谱信息才能人工耳蜗植入者获得音乐感知和理解的能力。许多人工耳蜗植入者并不能享受听音乐的乐趣,这并不奇怪,因为当今的人工耳蜗系统只能提供有限的频谱分辨率。当前人工耳蜗系统面临的课题是如何利用有限数目的固定电极来尽量提高频率信息的表达能力。

人工耳蜗表达频谱信息的机理和正常的耳蜗则不同。在电刺激方式下,频率信息的传达可以分成(1)刺激部位和(2)刺激速率。但是,和正常听力不同的是,刺激部位不能通过声音频谱来确定,而是通过编码刺激电极来进行独立的控制。

一直以来,人工耳蜗系统的电极数目即定义了刺激的频带数目。因此,频带的数目被限制在最大电极数目以内。频谱信息分辨率也一直被认为非常重要,所以研究人员一直在探讨如何不用增加额外电极,即可提高频谱分辨率的方法。 直到美国加州大学旧金山分校发现可以通过调整两个电极同时发送的电流比例,来有系统地来改变音调的感知。这种同时刺激技术,也被称为电流定向,可以用来为人工耳蜗植入者引入更多的频谱分辨率。

但是,对于只有一个电流输出源的人工耳蜗,主动定向电流(同时刺激)的功能是不可能实现的。

高分辨率120策略 采用主动电流定向,增加频谱分辨率

随着高分辨率仿生耳系统HiRes的推出,带来了在两个相邻电极间主动“定向”电流的技术,以此来增加频谱的分辨率。

由于HiRes系统中每个电极具备单独的电流输出源,即可以同时发送电流至电极对,主动电流定向的技术才得以实现。通过精确控制电极对上每个电极电流幅度和比例,两个电极之间的刺激部位就能被定向。因此,许多中间频带信息就可以被释放。只要释放的总电流一定,响度感知就会保持不受影响。

假设一半电流释放至一个电极上,另一半至相邻电极,被刺激的神经就大概位于两个电极正中间的位置。(图1)。当电流的大小(比例)朝其中一个电极偏移时,被刺激的位置便更靠近那个电极(图1B)。当刺激从一个电极转移至另一个电极时,植入者的音调感知也会跟随发生变化。 这样在两个相邻的电极间可以产生8个频带的信息,于是16个独立的电极间就可以产生了120个频带。这就是高分辨率的120通道策略。

 
 
 

 
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