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PULSAR引领人工耳蜗编码策略的革命
作者:未知 日期:2011年01月09日 来源:互联网   录入:playzlov    

MED-EL听力植入科技的领先者,成功推出全新的声音编码策略,并借此实现更细致更丰富的听觉体验。MED-EL的Finestructure技术,关注声音细节的重现,为用户提供前所未有的高度精细的听觉体验。

编码声音的三个关键点
振幅:脉冲强度的累积,即包络。
频率:与耳蜗音调拓扑图匹配的频率特性。
音色:涉及谐音和基调。

人体耳蜗具有特定的频率特性,耳蜗的顶部接收低频信号,底部接收高频信号,也就说

耳蜗从底部向顶部是频率逐渐降低的分配频率,我们将其命名为耳蜗拓扑图。MED-EL人工耳蜗通过“全覆盖”对整个耳蜗实现频率的拓扑匹配,从而实现了对声音频率的编码。另外,耳蜗上的某一个特定区(主要在蜗顶区),它不仅能感受特定的频率,它还能感受这一频率内部更精细的变化。在MED-EL,我们把这种精细的变化,再加上不同频率在过渡时的连续性,叫做声音的精细结构(Finestructure)。

    声音信号可以分为两部分:包络和精细结构。
包络:反映了声音的强度。言语识别的前提之一。
精细结构:包含着关于频率的更多信息,对于音调的感知和听声质量很重要。

    CIS技术:重现了声音的包络。目前市场产品编码策略的基础都是CIS,不过Cochlear和ABC采用了整流加低通滤波器的方式,而MED-EL采用了Hilbert转换。CIS策略很好地编码了声音的响度。在这一个过程中,带通滤波器将声音信号分成了频率不同的几组,最终这几组信号被输送往耳蜗的各个点。耳蜗具有音调拓扑性,不同点接收到刺激,在产生了感觉到响度的同时,也产生了对频率的感觉。但这种感觉相对是比较粗糙的。

   如何更好的编码频率?科研人员发现采集频率随时间变化的信息与声音的细节直接相关,我们将其命名为Finestructure即精细结构。MED-EL独有(CSSS) 通道特异性采样序列对声波在转换点(0点)的斜率采样并编码,对低频率信号采样明显。我们把人耳的这一种精细结构编码,也叫做时相锁定。对于正常人来说,当声音频率低于1千赫兹时,时间编码起着重要作用。随着频率的增加,时间编码的作用逐渐被空间编码所取代。精细结构的编码,对正常听觉的人而言,在高频区并不是那么明显;相应地,通过对低音进行声音编码,通常会产生很强的“音调”的感觉。FSP中,脉冲的时间性(即频率随时间的编码)反应了声音信息的瞬间变化——即声音的精细结构。而在CIS中,只提供了包络信息。

 

Normal hearing uses time and place coding in order to provide a full, complex and rich sound experience. A cochlear implant should mimick the natural hearing process as good as possible through an advanced CI technology. Conventional cochlear implants, however, mainly provide place coding by splitting the sound into frequency bands, and sending this information to a shallowly or deeply implanted electrode array, mimicking the tonotopic arrangement of the cochlea. At the same time, the envelope of each of these frequency bands is presented. As such these envelope extraction strategies provide relatively good place coding of frequency, and a good transmission of a signal‘s envelope, but they largely discard the fine structure. In the low to mid frequencies only the unique MED-EL fine structure technology provides additional frequency information through time coding.

听力正常的人群,同时使用空间编码+时间编码,从而产生饱满的、复杂并且精细的听觉体验。对于CI而言,必须尽可能地模拟正常人对声音编码的过程。普通的人工耳蜗,通过空间编码,将声音分解为不同的频率束,然后通过工作电极(植入深度深浅不一)刺激耳蜗,以此模拟耳蜗的音调拓排布。在此基础上,每一个频率段的声音信息以包络的形式传送给耳蜗。通过用包络提取信息的方式,人工耳蜗实现了对频率相对不错的编码,以及对信号包络的良好传输。但是,这一方法,丢失了大量声音精细结构的信息。在中低频区域,只有MED-EL的人工耳蜗,因为采用Finestructure技术对声音进行时间编码,从而提供了更多的频率信息。

FSP给使用者带来了什么?
"音乐感受和噪音环境中的听觉改善了。现在我完全可以听喜欢的音乐、看电视和电影。我还辨认出了很多新的声音。"(Roswitha G.)
"开启FSP以后,我瞬间就感受到了音乐和以前的不同。音乐的旋律更明显了。现在我能区分出不同的乐器,而听音乐再次成为了享受。另外,言语理解也改善了。”(Eveline S.)
"我的听觉更加清晰了。相对从前,我更频繁地打电话给朋友和听音乐。"(Daniela S.)

   单侧耳聋患者植入PULSAR的体验反证了FSP对听觉的助益:植入侧听觉与正常侧听觉无明显差别。

   Fine  Structure Processing with Experienced CI Users*CI植入者使用FSP后的听觉状况分析也证明了这点:听到的声音更自然、丰富和清晰,噪音环境下的言语识别更好。100%儿童用户在测试中显示有明显改善、100%成人用户认为明显改善了他们的听觉质量和音乐等复杂情况的听觉体验。

 
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