[发明专利]使用稀疏信号表示检测神经动作电位

说明书

一种系统和方法从响应电刺激信号的组织中检测神经动作电位信号。用于一组组织响应记录的稀疏信号空间模型具有可分离成包括对应于响应电刺激信号的组织的神经动作电位(NAP)分量流形的多个不相交的分量流形的信号空间。响应测量模块被配置为：i.映射组织响应测量信号到稀疏信号模型空间来获得相应的稀疏信号表示，ii.投射稀疏信号表示到NAP分量流形上来获得稀疏NAP分量表示，iii.当稀疏NAP分量表示大于最小阈值时，报告并恢复在组织响应测量信号中所测得的NAP信号。

本申请要求来自于2013年12月6日提交的美国临时专利申请61/912,648的优先权，其通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及从响应电刺激信号的组织中检测神经动作电位信号，特别是用于诸如人工耳蜗系统的听力植入系统。

背景技术

如图1所示，在正常的耳朵中大多数的声音通过外耳101向鼓膜(耳膜)102传输，其移动用来振动耳蜗104的卵圆窗和圆窗开口的中耳103的骨头(锤骨、砧骨和镫骨)。耳蜗104是螺旋缠绕其轴线大约两圈半的长而狭窄的输送管。它包括通过耳蜗管相连的被称为前庭阶的上通道和被称为鼓阶的下通道。耳蜗104与听觉神经113的螺旋神经节细胞驻留的被称为耳蜗轴的中心形成垂直的螺旋圆锥。响应于由中耳103传输的所接收的声音，流体填充耳蜗104起到换能器的作用，以产生被传输到耳蜗神经113并最终到大脑的电脉冲。

当将外部声音沿着耳蜗104的神经基底转换成有意义的动作电位的能力出现问题时，听力受损。为了提高受损的听力，已经开发出听觉假体。例如，当受损与耳蜗104相关联时，具有植入的刺激电极的人工耳蜗可以使用由沿电极分布的多个电极触点传递的小电流来电刺激听觉神经组织。

在一些情况下，听力障碍可以使用由沿植入电极分布的多个电极触点传递的小电流电刺激听觉神经组织的人工耳蜗(CI)和脑干、中脑或皮质植入物来解决。对于人工耳蜗，电极阵列插入到耳蜗。对于脑干、中脑和皮质植入物，电极阵列分别位于听觉脑干、中脑或皮质。

图1示出了典型的人工耳蜗系统的一些组件，其中外部麦克风提供音频信号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。例如，在人工耳蜗领域，所公知的信号处理方法包括连续交织采样(CIS)数字信号处理、信道特定采样序列(CSSS)数字信号处理(如在美国专利6,348,070中描述的，其通过引用并入本文)、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。

处理后的信号由外部信号处理器111转换成诸如数据帧序列的数字数据格式，用于由外部线圈107传输到接收刺激处理器108。除提取音频信息外，刺激处理器108中的接收器处理器还可以执行附加的信号处理，例如纠错、脉冲形成等等，并(基于提取的音频信息)产生刺激模式，其通过电极引线109传输到植入的电极阵列110。典型地，电极阵列110在其表面包括提供耳蜗104的选择性电刺激的多个刺激触点112。