多通道同步耳蝸聽神經(jīng)動作電位測量系統(tǒng)和測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物聽覺與電生理信號測量領(lǐng)域，具體涉及一種可多通道同步記錄耳蝸聽神經(jīng)電位的測量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]聽覺系統(tǒng)的電生理測量對聽覺機理研宄和分析具有重要意義。目前，針對聽覺系統(tǒng)的電生理測量手段主要有聽性腦干反應(yīng)ABR(Auditory Brainstem Response)和聽神經(jīng)復(fù)合動作電位CAP (Compound Act1n Potential),其中，ABR記錄的是聽覺系統(tǒng)對外界刺激到達聽神經(jīng)后傳導(dǎo)到腦橋、丘腦的一系列生物電生理波形，通過對波形各項參數(shù)的判斷，來確定聽通路是否正常。CAP聽神經(jīng)動作電位是耳蝸對聲刺激所產(chǎn)生的一種反應(yīng)，是耳蝸中聽細胞換能后所產(chǎn)生的復(fù)合神經(jīng)電信號，它的作用是向中樞傳遞聲音信息，一般認為它是由不同的聽神經(jīng)纖維的電位反應(yīng)同步疊加產(chǎn)生的復(fù)合電位。通常認為，CAP比ABR能更明確、直接地反應(yīng)聽覺系統(tǒng)被激發(fā)后聽神經(jīng)傳導(dǎo)前端的信號發(fā)放情況，其記錄可在耳蝸圓窗附近置入單電極測量，也有用植入耳蝸內(nèi)的多點電極，測量多點局部的CAP。目前，盡管已有類似測量方法，但是都為單電極或多電極非同步分時記錄采集，盡管這種測量可以記錄多點局部神經(jīng)電位的反應(yīng)，但無法觀測神經(jīng)電位在某一時刻同步產(chǎn)生的各點電位變化的情況。
[0003]上述兩種聽覺電生理測量手段均為復(fù)合的神經(jīng)響應(yīng)測量指標，所反映的是聽覺系統(tǒng)對于外部刺激的一種整體或局部的電生理反應(yīng)。然而，聽覺系統(tǒng)的內(nèi)耳感音有耳蝸的拓撲結(jié)構(gòu)和聲音頻率成分相互對應(yīng)的特點，而且其內(nèi)部按對應(yīng)位置分布大量的聽細胞(又稱毛細胞)，其作用類似感應(yīng)音頻成分的“傳感器”，正是這些毛細胞和后端的聽神經(jīng)相互連接，共同完成聲信息到大腦功能區(qū)的傳遞。聽細胞陣列神經(jīng)響應(yīng)信號的傳遞應(yīng)是并行且獨立的。目前所使用的聽覺神經(jīng)電生理測量手段(如:ABR，CAP)對于耳蝸內(nèi)部拓撲結(jié)構(gòu)所對應(yīng)的局部神經(jīng)響應(yīng)無法實現(xiàn)多通道同步、實時的精確測量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明具體公開了一種可多通道同步記錄耳蝸聽神經(jīng)電位反應(yīng)的測量系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0006]一種多通道同步耳蝸聽神經(jīng)動作電位測量系統(tǒng)，包括
[0007]柔性多通道電極陣列，用于采集耳蝸內(nèi)部基底膜不同位置的局部聽神經(jīng)動作電位信號;
[0008]多路神經(jīng)電生理信號前置放大單元，其與柔性多通道電極陣列的引出線相連接，分別獨立的放大電極采集到的微弱聽神經(jīng)電位信號，并且由信號處理控制器單元控制；
[0009]多路A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，在信號處理控制器的控制下，負責將所述的前置放大單元輸出的多路電信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的數(shù)字信號；
[0010]信號處理控制器，分別與所述的前置放大單元、多路A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換單元以及數(shù)據(jù)緩存與傳輸單元相連接，向各模塊發(fā)出相應(yīng)控制信號，讀取存儲器中從上位機下傳的配置命令數(shù)據(jù)；
[0011]數(shù)據(jù)緩存和傳輸單元，用于對采集的各路并行數(shù)據(jù)以一定的格式進行本地存儲或直接通過通用的數(shù)據(jù)接口傳輸?shù)缴衔粰C進行處理，并顯示分析；
[0012]上位機和顯示單元，用于對測量各參數(shù)作設(shè)置，并對采集的數(shù)據(jù)進行處理，同步顯示所選通道的聽神經(jīng)電位波形。
[0013]所述的柔性多通道電極陣列包括若干條電極引線，每條引線為帶絕緣層的金屬細絲，所有引線再由具有生物相容性的柔性材料包裹，塑型成可植入耳蝸內(nèi)部的一束頭細尾粗的長條，其中，每一根電極前端設(shè)置有一個與耳蝸內(nèi)部基底膜不同位置相對應(yīng)的金屬電極觸點，各觸點暴露在包裹層外，與耳蝸內(nèi)部組織接觸。
[0014]所述的電極觸點的數(shù)目根據(jù)測量精度需要選擇，測量的精度越高，電極觸點越多，精度越低，電極觸點越少。
[0015]所述的前置放大單元，分為若干個獨立通道的信號放大單元，其通道數(shù)目與多通道電極的數(shù)目相等。
[0016]所述的信號處理控制器單元通過調(diào)整每個通道信號的放大增益，以適應(yīng)輸入信號的強度。
[0017]所述的信號處理控制器，將控制各路信號放大、采集，并加以存儲，或直接傳輸給上位機。且信號處理控制器設(shè)置一個輸入端口，可與外來輸入信號同步，根據(jù)需要，可作為該測量系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的啟動信號。
[0018]多通道同步耳蝸聽神經(jīng)動作電位測量系統(tǒng)的測量方法，
[0019]步驟1.將柔性測量電極植入耳蝸內(nèi)部基底膜中，并固定；
[0020]步驟2.啟動上位機中測量軟件，根據(jù)測量要求，在控制界面上選定測量通道位置及數(shù)目，設(shè)置工作模式(如，同步、順序分時、隨機分時等)，設(shè)定各通道的相關(guān)參數(shù)，如:增益量、采樣率、采樣精度等；
[0021]步驟3發(fā)送外來的耳蝸刺激信號；
[0022]步驟4在上位機，讀取或直接顯示各通道聽神經(jīng)動作電位對應(yīng)波形；
[0023]步驟5變換通道選定設(shè)置，重復(fù)2，3，4步驟，進行單路、多路以及全貌多種測量、分析
[0024]和對比研宄。
[0025]所述的測量電極植入耳蝸的方法包括圓窗植入或從耳蝸骨壁的某處鉆孔開窗植入。
[0026]所述耳蝸外來刺激信號包括聲音、光、電、熱、磁、機械等各種刺激。
[0027]所述耳蝸刺激信號的形式包括寬譜脈沖短聲、純音短聲、多頻復(fù)合音短聲、各種自然聲音；耳蝸刺激測量通道數(shù)目包括單路單點或多路多點，當為多路多點時，各路間隔可密、可疏。
[0028]本發(fā)明的有益效果:
[0029]利用本發(fā)明裝置對耳蝸聽神經(jīng)動作電位的測量可以實現(xiàn)局部、多點、同步精確測量，便于掌握耳蝸內(nèi)部聽神經(jīng)陣列在外部信號刺激下局部電位的同步響應(yīng)狀況。
[0030]本發(fā)明是為了提高耳蝸聽神經(jīng)陣列電位測量的準確度和精度而設(shè)計的，由于聽覺系統(tǒng)聲信息傳導(dǎo)的前端神經(jīng)陣列分布在耳蝸內(nèi)部，這些陣列與生物所能感應(yīng)的聲頻成分有對應(yīng)關(guān)系，本發(fā)明正是針對現(xiàn)有的聽神經(jīng)測量方案位置精度不夠、時間關(guān)系精度不準而提出的，與現(xiàn)有的測量方案相比，該裝置具有如下有益效果:
[0031]1.通過放置在耳蝸內(nèi)的多通道電極和獨立的多通道信號采集鏈路可實現(xiàn)多點、同步、準確的聽神經(jīng)動作電位測量，可高密度分布電極數(shù)量，通過選點、重復(fù)測量等方法，獲得耳蝸內(nèi)各局部神經(jīng)動作電位同步響應(yīng)的全貌。
[0032]2.對比分析用不同刺激方式的信號刺激聽神經(jīng)，在聽神經(jīng)動作電位上產(chǎn)生的反應(yīng)效果的異同，便于對比研宄。
[0033]3.可以實現(xiàn)多通道同步采集，通過軟件設(shè)置，也可實現(xiàn)分時采集，通過比較不同的采集方式的記錄波形，可準確把握聽神經(jīng)陣列響應(yīng)的固有關(guān)系，作為改進人工耳蝸編碼的依據(jù)。
【附圖說明】
[0034]圖1多通道同步耳蝸聽神經(jīng)動作電位測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖(其中:虛線箭頭表示由PC上位機通過數(shù)據(jù)傳輸接口下傳的對信號處理控制器的設(shè)置指令的鏈路)
[0035]圖2柔性多通道耳蝸測量電極陣列結(jié)構(gòu)圖；
[0036]圖3(a)、(b)多通道耳蝸測量電極植入方式示意圖；圖3(a)圓窗植入，圖3 (b)耳蝸底轉(zhuǎn)開孔植入。
[0037]圖中:1-1柔性多通道電極陣列，1-2多通道前置信號放大單元，1-3多路A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，1-4數(shù)據(jù)存儲和傳輸單元，1-5信號處理控制器，1-6PC上位機和顯示器，1-7同步信號輸入；2-1環(huán)形電極觸點2-2帶絕緣層的金屬絲2-3柔性包層2-4電極引線接口 ；3_1耳蝸3-2電極觸點3-3圓窗，3-4柔性多通道電極束，3-5底轉(zhuǎn)開窗3_6柔性多通道電極束，3-7電極觸點，3-8耳蝸，3-9聽神經(jīng)。
【具體實施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細說明:
[0039]如圖1所示，多通道同步耳蝸聽神經(jīng)動作電位測量系統(tǒng)，包括柔性多通道電極陣列1-1、多路神經(jīng)電生理信號前置放大單元1-2、多路A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換單元1-3、信號處理控制器1-5、數(shù)據(jù)緩存和傳輸單元1-4、PC上位機和顯示單元1-6 ;
[0040]所述的柔性多通道電極陣列1-1，分布有多路電極觸點(具體數(shù)目可根據(jù)測量精度需要選擇)，用于采集耳蝸內(nèi)部基底膜不同位置的局部聽神經(jīng)動作電位信號。
[0041]所述的神經(jīng)電生理多通道信號前置放大單元1-2，分為若干個獨立通道的信號放大單元，其通道數(shù)目與多通道電極的數(shù)目相等。其與柔性多通道電極的引出線相連接，分別獨立的放大電極采集到的微弱聽