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1. (WO2018120354) DISPOSITIF DE GÉNÉRATION D'ONDES ULTRASONORES DESTINÉ À UN TRAITEMENT DE RÉCUPÉRATION AUDITIVE
Document

说明书

发明名称 0001   0002   0003   0004   0005   0006   0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088  

权利要求书

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  

附图

0001   0002   0003   0004   0005   0006  

说明书

发明名称 : 用于进行听觉恢复治疗的超声波生成装置

[0001]
本申请要求申请日为2016年12月28日,申请号为201611237146.3,发明名称为“用于进行听觉恢复治疗的超声波的生成装置”的中国专利申请的优先权,在此通过引用将该申请的全部内容包括在内。

技术领域

[0002]
本发明涉及超声波应用领域,具体而言,涉及用于进行听觉恢复治疗的超声波生成装置。

背景技术

[0003]
感音性耳聋是世界范围内常见病,多发病。目前我国至少有2057万名耳聋患者,其中儿童约为80万人,且每年以8万人的速度递增。耳聋患者临床以感音性耳聋为最,目前临床治疗手段丰富(药物治疗,中医治疗,助听器佩戴及人工耳蜗植入等等),但基本都是基于不同听力损失的治标干预手段。基于听力损失而渐变为听觉传导通路核团功能性损失(称听觉剥夺现象,或听中枢神经功能的渐进性衰退)的实时干预与治疗仍然无能为力。
[0004]
研究表明,多数全聋患者的病变主要位于内耳的听觉感受器部分,听神经多是完好的。临床上治疗感音性耳聋的方式主要包括:药物治疗,中医治疗,助听器佩戴和人工耳蜗植入。
[0005]
上述这些治疗方式各有优缺点,整体来看这些治疗方式,大多存在治疗周期长、副作用长等问题。
[0006]
发明内容
[0007]
本发明的目的在于提供用于进行听觉恢复治疗的超声波生成装置,以提高对耳聋进行实时干预治疗的便捷程度。
[0008]
第一方面,本发明实施例提供了一种装置,例如用于进行听觉恢复治疗的超声波生成装置,包括:佩戴部和设置在佩戴部上的超声波生成部;
[0009]
超声波生成部包括:参考延时确定模块、发射序列参数确定模块和超声换能器模块,超声换能器模块包括设置在佩戴部上的启动控制单元和阵列设置的多个阵元;每个阵元均分别通过独立的线路与启动控制单元电连接;
[0010]
参考延时确定模块,用于计算每个阵元发出激励脉冲信号时的参考延时;
[0011]
发射序列参数确定模块,用于确定每个阵元的发射序列参数;
[0012]
启动控制单元,用于根据每个阵元的参考延时和发射序列参数,控制每个阵元生成激励脉冲信号,以使每个阵元所发出的激励脉冲信号均聚焦在目标区域。
[0013]
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式,其中,所述参考延时确定模块包括:
[0014]
声学参数获取单元,用于获取目标区域的声学参数,所述声学参数包括密度、声速、衰减系数;
[0015]
计算单元,用于根据预先获取的目标区域相对位置信息、阵元相对位置信息和所述声学参数计算所述阵元的参考延时。
[0016]
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式,其中,所述声学参数获取单元,进一步用于根据扫描影像建立耳蜗三维模型;并根据耳蜗三维模型和阵元与目标区域之间的相对位置信息,计算所述声学参数
[0017]
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式,其中,佩戴部呈平板状,佩戴部包括夹持部和设置在夹持部后部的固定部,每个阵元均位于固定部的一个侧面上。
[0018]
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式,其中,发射序列参数确定模块,进一步用于根据预先获取的耳蜗病变的位置、耳蜗大小以及耳蜗病变程度,计算每个阵元的发射序列参数。
[0019]
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式,其中,超声换能器模块为多个,超声波生成部还包括:超声换能器确定模块,用于根据病变组织的位置、大小以及病变程度,确定使用相应的超声换能器模块。
[0020]
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式,其中,目标区域为耳蜗。
[0021]
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式,其中,夹持部呈圆缺状,且与耳朵的外轮廓相适应。
[0022]
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式,其中,在夹持部的内表面设置有弹性接触层。
[0023]
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第九种可能的实施方式,其中,所述佩戴部包括平板状的保护外壳和粘贴层,所述多个阵元均位于所述保护外壳的内部,所述粘贴层位于所述保护外壳的一侧面。
[0024]
本发明实施例提供的一种装置,例如用于进行听觉恢复治疗的超声波生成装置,与现有技术中的对耳聋进行治疗时,需要高额治疗费用及导致用户不方便(如长久的佩戴助听器),治疗效果个体差异性较大,相比,其通过设置了超声波生成部,其中的参考延时确定模块、发射序列参数确定模块用来调节参数,超声波换能器用来发射实际的超声波,还通过多个阵元聚焦的方式来提高效率和精准程度;并且,还通过设置了佩戴部,使得用户可以使用佩戴部直接携带在耳朵上,提高了使用的便捷程度及其实时干预治疗的效果。
[0025]
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。

附图说明

[0026]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0027]
图1示出了本发明实施例所提供的一种装置,例如用于进行听觉恢复治疗的超声波生成装置的基本模块结构图;
[0028]
图2示出了本发明实施例所提供的一种装置,例如用于进行听觉恢复治疗的超声波生成装置的阵元所发出激励脉冲信号的波形示意图;
[0029]
图3示出了本发明实施例所提供的一种装置,例如用于进行听觉恢复治疗的超声波生成装置的佩戴在人耳上的示意图;
[0030]
图4示出了本发明实施例所提供的一种装置,例如用于进行听觉恢复治疗的超声波生成装置的多个阵元排列的示意图;
[0031]
图5示出了本发明实施例所提供的一种装置,例如用于进行听觉恢复治疗的超声波生成装置的佩戴部的示意图;
[0032]
图6示出了本发明实施例所提供的一种装置,例如用于进行听觉恢复治疗的超声波生成装置在工作时的超声波传播示意图。

具体实施方式

[0033]
下面将结合本发明实施例中附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来 布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0034]
对于耳聋这种疾病,相关技术中已经出现了多种针对性的治疗方案,具体如:药物治疗,中医治疗,助听器佩戴和人工耳蜗植入。下面,分别对这几种方案进行介绍。
[0035]
药物治疗:临床上,感音性耳聋的预防与治疗的主要手段还是药物的应用。常用于感音性耳聋预防与治疗的药物主要包括:皮质类固醇激素耳蜗注射;抗氧化剂;线粒体增强剂;谷氨酸拮抗剂;一氧化氮合成酶抑制剂;血管扩张剂;神经营养因子;基因治疗和干细胞治疗。糖皮质激素可用来治疗各种病因(如特发性、病毒性、血管性、外伤等)引起的突发性感音神经性耳聋(sudden sensorineural hearing loss,SSHL),糖皮质激素具有多重作用,如免疫抑制、抗感染、膜稳定、调节钠转运、信号转导等(Al-Mana D,Ceranic B,Djahanbakhch O,et al.Hormones and the auditory system:a review of physiology and pathophysiology.Neuroscience,2008,153(4):881-900.)。抗氧化剂的基本作用是清除ROS,降低自由基的毒性作用。在感音性耳聋治疗中常常与线粒体增强剂一起使用(Korver KD,Rybak LP,Whitworth C,et al.Round window application of D-methionine provides complete cisplatin otoprotection.Otolaryngol Head Neck Surg,2002,126(6):683-689.)。谷氨酸拮抗剂的应用能对噪音,耳毒性所致耳聋起到保护作用(刁明芳,张琰敏,刘海瑛,等.MK2801对噪声性听力损伤保护作用的研究3.临床耳鼻咽喉科杂志,2005,19(1):27-30.)。一氧化氮合成酶抑制剂,血管扩张剂和神经营养因子的应用主要对损伤耳蜗起到营养保护作用。基因治疗和干细胞治疗有望为耳聋患者的康复带来福音。基因治疗是通过一定 方式导入人体的靶细胞以纠正基因的缺陷或发挥治疗作用,从而达到治疗疾病目的。干细胞治疗是将干细胞分离并使它们向特定的方向分化,就可以用健康的组织细胞取代病人体内损坏了的组织细胞,达到治疗疾病的目的。这两种方法目前处于研究试验阶段,起得了不小的进展,同时也存在很多问题。
[0036]
中医治疗:近年来,中医治疗感音性耳聋的临床报道很多,常用的方式为中药为主治疗;针灸治疗和针刺结合中药联合治疗。在我国,中药用于治疗感音性耳聋也是比较常见,例如聪耳合剂,疏血通,骨参舒耳片等等。钟渠等将60例感音性耳聋患者随机分组,分别采用聪耳合剂和常规西药治疗,结果中药组总有效率82.36%,常规西药组总有效率59.38%,两者有明显差异(钟渠,郑桃晓,冯志荣,邹文蓉,阳春英.聪耳合剂治疗感音神经性耳聋随机对照研究【J】.中华中医药学刊,2011,29(8):1752-1753)。针灸治疗感音性耳聋应用较广,朱志强等针刺治疗感音性耳聋75例,总有效率85.35%(朱志强,路明.针刺治疗感音神经性耳聋耳鸣75例【J】.上海针灸杂志,2009;28(2):102)。针灸结合中药联合治疗:王溯强把60例突聋患者随机分组,治疗组予平衡针刺联合中药口服,对照组予激素等西医常规治疗。结果治疗组总有效率93.3%,对照组总有效率66.7%,两组比较有统计学意义(王溯强.平衡针刺加中药治疗突发性耳聋30例【J】.针灸临床杂志,2011,27(1):40-41))。由上可见,中医治疗感音性耳聋的临床应用广泛,有效率高。
[0037]
助听器佩戴:助听器是一个小型扩音器,把原本听不到的声音加以扩大,再利用听障者的残余听力,使声音能送到大脑听觉中枢,而感觉到声音。主要由传声器、放大器、耳机、电源和音量调控五部分组成。助听器按传导方式分为气导助听器和骨导助听器;按使用方式分类为盒式、眼镜式、发夹式、耳背式、耳内式、耳道式、深耳道式助听器。佩戴助听器有助于提高声源定位能力,降噪和言语理解能力;增 强双耳响度整合效应;避免迟发性听觉剥夺效应,延缓听神经功能衰退,从而有助于感音性耳聋听中枢神经功能的渐进性衰退的预防。
[0038]
人工耳蜗植入:人工耳蜗是一种电子装置,由体外言语处理器将声音转换为一定编码形式的电信号,通过植入体内的电极系统直接兴奋听神经来恢复或重建聋人的听觉功能。近年来,随着电子技术、计算机技术、语音学、电生理学、材料学、耳显微外科学的发展,人工耳蜗已经从实验研究进入临床应用。现在全世界已把人工耳蜗作为治疗重度耳聋至全聋的常规方法。电子耳蜗利用植入内耳的电极,绕过内耳受损的部分,用电流直接刺激听神经,可使患者重获听觉,这是助听器无法做到的。目前我国开展的多导电子耳蜗手术还没有完全普及,从1996年至今全国一共进行了1400多例,但随着技术的发展,给广大感音性耳聋患者带来了福音。
[0039]
但上述几种治疗方式各有各自的缺点。如:
[0040]
药物治疗:药物治疗目前仍然是感音性耳聋治疗的常规手段。用于感音性耳聋的药物种类非常多,但基本基于药物的某一药理作用,不能完全规避其它不良作用,实现单一治疗效果。并且,不同的给药方式药效差异较大,例如口服给药方便,但药物浓度较低,治疗效果一般;耳蜗注射给药能较好解决药物浓度问题,但患者顺应性较差,机体易受有创影响。
[0041]
中医治疗:在我国,中医治疗感音性耳聋的临床应用与报道虽多,但文献质量普遍偏低,多为小样本的临床观察,并且很多研究未真正做到随机对照,并不能有力地证明中医治疗手段的有效性。中药的治疗作用以预防,保护为主,疗效较慢,机制研究不是很清楚。同时也有人认为针灸治疗感音性耳聋尚属起步阶段,其疗效有待高质量实验进一步证实。由此可见中医治疗感音性耳聋的有效性仍存在争议。
[0042]
助听器佩戴:对于失听者,他们既有共性,又因人不同而差异较大,其中,有先天性聋和后天性聋,有遗传性和非遗传性聋,有外伤性聋和药物中毒性聋,有老 年听衰退性聋以及各种病变引起的耳聋,这些聋的病因不同、程度不同、还有失听频率段的不同,所以,对助听器的适配就提出了特殊的要求。受功率的限制只适应部分轻度聋患者;助听器的频率响应必须附合听力图的要求,即在需要补偿的频率必须达到失听dB的要求,而在非重点补偿区必须同时衰减到要求,否则,出现了要么在需要补偿的重点补偿的不够,要么在需要衰减的频段衰减的不到位,结果造成了声音小了听不见(重点补偿区),声音大了又“耳振”(非重点补偿区);如果使用者偏至于神经性聋,这种气导式助听器很难挑起听骨链的振动,难以与内耳发生听作用,他对重度耳聋的作用微微;在补偿曲线不合适的情况下,耳机的声音越大,越容易引起昏晕或呕吐。
[0043]
人工耳蜗植入:虽然人工耳蜗能较好的治疗感音性耳聋,但是由于价格和手术等因素的限制,目前我国开展的多导电子耳蜗手术还没有完全普及,而且因为该手术的要求比较高,在我国,能够实施电子耳蜗植入手术的医院也仅仅集中在几家三级甲等医院,如北京的同仁医院、301医院、协和医院和上海的复旦大学眼耳鼻喉科医院等。并且,目前世界上主要只有澳大利亚、美国、奥地利3个国家能生产人工耳蜗,国内医院采用的人工耳蜗,每只成本在十几万元至二十几万元不等,再加上治疗费用,手术总支出一般在20万元左右。而且,并不是所有的耳聋都可以通过实施电子耳蜗手术来恢复听力的,只有感音性耳聋才能经由电子耳蜗手术达到恢复听力的目的,对于神经性耳聋则不行。正因如此,在确定是否手术前,听力师都要对患者进行听力学评估,确定患者的耳聋性质和耳聋程度。一般认为,大于90分贝的音量还不能感知的患者才适合电子耳蜗手术治疗。也就是说,90分贝是判断患者是否具备实施电子耳蜗手术治疗的标准。手术后的病人,其恢复效果也是因人而异的,一般需要三到五年的时间才能恢复。
[0044]
可见,上述几种治疗方式各有各自的缺点。针对该种情况,本申请发明人认为采用超声治疗的方式能够得到更好的治疗效果,进而设置了研制了用于进行听觉恢复治疗的超声波生成装置,如图1-6所示,包括:佩戴部301和设置在佩戴部301上的超声波生成部;
[0045]
超声波生成部包括:参考延时确定模块101、发射序列参数确定模块102和超声换能器模块103,超声换能器模块103包括设置在佩戴部301上的启动控制单元1031和阵列设置的多个阵元1032;每个阵元1032均分别通过独立的线路与启动控制单元1031电连接;
[0046]
参考延时确定模块101,用于计算每个阵元1032发出激励脉冲信号时的参考延时;
[0047]
发射序列参数确定模块102,用于确定每个阵元1032的发射序列参数;
[0048]
启动控制单元1031,用于根据每个阵元1032的参考延时和发射序列参数,控制每个阵元1032生成激励脉冲信号,以使每个阵元1032所发出的激励脉冲信号均聚焦在目标区域。
[0049]
上述用于进行听觉恢复治疗的超声波生成装置主要分为两个部分,一个是发射超声波的部分,即超声波生成部,其作用是生成治疗耳聋的超声波;另一个是用来让患者携带的部分,即佩戴部301,其作用是将超声波生成部携带在患者的耳朵附近。
[0050]
具体的,参考延时确定模块101和发射序列参数确定模块102均分别与启动控制单元1031电连接。参考延时确定模块101的作用是将调解聚焦位置,其原理是通过调节不同阵元1032发射信号的相位延迟,来实现深度的调节,进而保证超声治疗的精准性。聚焦的位置在耳蜗处。发射序列参数确定模块102的作用是确定每个阵元1032发射信号的主要参数(即除了参考延迟以外的参数)。由于每个患者的病情、体质(皮肤、颅骨的厚度等参数)不同,因此优选为患者设置对应的发射序列参数,以 保证超声波聚焦的准确度和效率。其中,发射序列参数包括:脉冲频率、脉冲持续时间、脉冲长度、脉冲重复频率、脉冲强度,上述这几种发射序列参数可以同时由发射序列参数确定模块102来调节,也可以是只调节其中的某一个或某几个,也可以是使用预留的发射序列参数。如图2所示,示出了这几种参数在一个波形中的体现形式。
[0051]
具体的,参考延时确定模块包括:
[0052]
声学参数获取单元,用于获取目标区域的声学参数,所述声学参数包括密度、声速、衰减系数;
[0053]
计算单元,用于根据预先获取的目标区域相对位置信息、阵元相对位置信息和所述声学参数计算所述阵元的参考延时。
[0054]
所述声学参数获取单元,进一步用于根据扫描影像建立耳蜗三维模型;并根据耳蜗三维模型和阵元与目标区域之间的相对位置信息(主要是阵元发出的超声波到达目标区域的过程中穿过的人体组织),计算所述声学参数。
[0055]
更具体的,参考延时确定模块的作用是确保每个阵元所发出的超声波在到达目标区域时均是处于波峰状态,或波谷状态。
[0056]
下面,对参考延时确定模块的具体工作流程进行如下描述:
[0057]
(1)首先对动物或人进行头部三维磁共振成像扫描和三维CT成像扫描,得到扫描影像(该扫描影像中含有具体的参数),进而建立耳蜗三维模型,并将该模型导入主控计算机完成耳蜗定位。
[0058]
(2)根据上述耳蜗三维模型,得到目标区域附近的人体组织结构信息,如耳蜗周围颅骨、组织的结构形状、尺寸等信息,还在确定了阵元和目标区域之间的人体组织结构后,并利用经验公式或其他方法,推算出目标区域附近的人体组织结构的声学参数(如颅骨及组织的各种声学参数,此处的声学参数包括但不限于密度、声 速、衰减系数等)。根据超声换能器阵列的结构形状(主要是阵元的相对位置信息和耳蜗三维模型的相对位置)和声学参数(主要是目标区域附近人体组织结构的尺寸),建立超声换能器阵列的三维数字模型,进而得到阵元的参考延时(需要注意的是,每个阵元的参考延时是不同的,因此,需要依据每个阵元和耳蜗的相对位置关系来分别计算每个阵元的参考延时)。具体的执行时,可以将这些声学参数以及超声换能器阵列的三维数字模型,一起输入到超声时间反演仿真软件中,并将上述两个三维数字模型的虚拟空间位置按照所希望采用的实际空间位置调整到位(也就是调整至患者佩戴上超声波生成装置后,阵元与目标位置的实际相对位置)。进而通过该超声时间反演仿真软件来计算参考延时,即依据传播距离和对应的声学参数计算参考延时。
[0059]
(3)该超声时间反演仿真软件的功能是,在需要聚焦的一个或多个位置放置虚拟声源,并仿真声源所发出的超声波在头部三维数字模型中的传播状态,超声波传播到超声换能器阵列所处的虚拟空间位置时,软件可以仿真其在超声换能器阵列表面的声强信号和声压信号,并进而仿真出超声换能器经过压电转换后得到的电压信号。该电压信号经过时间反演(按时间前后顺序翻转)后得到准确的电压信号,之后再用准确的电压信号来激励超声换能器阵列,所产生的超声波会在上一步骤中放置虚拟声源的一个或多个位置聚焦。因此,通过该软件可以得到刺激耳蜗所需要的,能够完成穿颅聚焦的超声发射序列和参考延时。此外,由于时间反演方法依然会在非期望聚焦区域形成一定强度的声场分布,对这些不希望刺激的区域,可以通过上述方法,先放置虚拟声源以得到时间反演信号,再发射负相位的时间反演超声信号,对该区域的声场强度进行消除处理,可以进一步提高靶向神经调控的准确性、有效性和安全性。
[0060]
(4)将需要进行耳蜗超声刺激的动物或人的头部,利用头部固定和定位装置固定在磁共振成像系统中的指定位置,同时将超声换能器阵列也按照预先设计好的位置固定好。通过主控计算机发出指令,利用超声发射/接收控制系统控制超声换能器阵列(主要是指控制阵元),按照穿颅聚焦超声发射序列进行超声发射。利用磁共振成像系统的特殊成像序列,观察超声穿颅后的声场焦点位置和形状。根据实测情况,并结合头部三维数字模型,进一步调整超声发射序列,改善超声穿颅聚焦焦点的位置和形状,使其满足超声耳蜗刺激的要求。
[0061]
(5)对计划实施刺激的耳蜗实施超声深脑刺激,并利用磁共振功能成像等技术对刺激的效果进行观测和评估。还可以根据需要,对超声聚焦位置进行进一步的微调(如调整参考延时和发射序列参数)。
[0062]
目前选用的各个阵元所发生的发射序列参数基本一样,因为根据上述耳蜗三维定位模型试验超声聚焦的效果。并通过调整超声不同的发射序列参数(频率、PRF(脉冲重复频率)、强度、脉冲持续时间等)实现不同的神经调控功能。目前,由于每单一阵元的频率基本一样,目前的实验主要基于不同PRF值实验对耳蜗的兴奋激活作用(PRF 500Hz以上有激活效应)。
[0063]
每个阵元1032均分别通过独立的线路与启动控制单元1031电连接,保证了每个阵元1032能够独立工作,不同阵元1032之间不会相互影响。
[0064]
本申请所提供的方案中,阵元1032是呈阵列状排列的,这主要是便于统一化计算,由于阵元1032与耳蜗的相对位置不同,这使得需要给不同的阵元1032设置不同的发射序列参数,同时,如果阵元1032位置是杂乱的,则计算难度较大,不利于实用。优选的,阵元1032共有20个,且按照4列、5行的方式排列。
[0065]
具体的,佩戴部301呈平板状,佩戴部301包括夹持部3012和设置在夹持部3012后部的固定部3011,每个阵元1032均位于固定部3011的一个侧面上。夹持部3012的 作用是将佩戴部301固定在患者的耳朵上。优选的,夹持部3012呈圆缺状,且与耳朵的外轮廓相适应,以便于便捷的佩戴在耳朵上。更进一步,在夹持部3012的内表面设置有弹性接触层3013,以减轻患者佩戴时,由于加紧而造成的不适。在夹持部的一侧(靠近患者皮肤的一侧)还可设置胶粘层,以提高固定的稳定程度。
[0066]
除了上述通过采用夹持部来将用于进行听觉恢复治疗的超声波生成装置固定在患者身体上的方式,本申请还提供了一种通过设置粘贴层来将用于进行听觉恢复治疗的超声波生成装置固定在患者身体上的方式。具体的,所述佩戴部包括平板状的保护外壳和粘贴层,所述多个阵元均位于所述保护外壳的内部,所述粘贴层位于所述保护外壳的一侧面。使用时,患者可以将粘贴层贴在头部与人耳之间的位置上,来起到固定作用。
[0067]
进一步,本申请所提供的装置中,发射序列参数确定模块102,进一步用于根据预先获取的耳蜗病变的位置、耳蜗大小以及耳蜗病变程度,计算每个阵元1032的发射序列参数。也就是,计算发射序列参数的时候,是考虑了耳蜗病变的位置、耳蜗大小以及耳蜗病变程度这几个参数的。
[0068]
优选的,多个阵元1032按照方形阵列的方式排布。
[0069]
由于患者体质有差别,因此可以采用设置多个超声换能器模块103,不同的超声换能器模块103的功效有一定差别,进而,本申请所提供的装置中,超声换能器模块103为多个,超声波生成部还包括:超声换能器确定模块,用于根据病变组织的位置、大小以及病变程度,确定使用相应的超声换能器模块103。
[0070]
整体来看本申请所提供的技术方案,本发明基于超声这种新型、无创、安全的神经调控方式可以精确地,实时地刺激听觉初级传导通路从而改善因听力损失而导致的听中枢神经功能的渐进性衰退,提出了超声对感音性耳聋实时干预治疗的新技术。根据多阵元1032的超声平面换能器深度聚焦于耳蜗,从而实现对感音性耳聋患 者耳蜗实现超声干预。该刺激装置轻巧,便携,可实现超声实时干预的效果。装置整体包括超声波生成部和佩戴部301两部分,这两部分相互协作从而起到了更好的效果。图6中,虚线圆圈代表超声聚焦作用的听觉耳蜗核团,层叠排列的多个半圆曲线代表不同部位超声的传播路径。
[0071]
在一种实施方式中,阵元1032为压电元件,例如压电陶瓷元件。作为示例,每个阵元1032(压电陶瓷元件)的超声波的产生原理:电压变化的频率—压电陶瓷频率—超声波频率。每个压电陶瓷都有一个固有频率(与形状,长宽高,材质相关),通常使用与固有频率一种的电压激发超声,频率一致时成为共振,辐射超声波能量最大。利用超声辐射力作用于耳蜗的病变区域,为感音性耳聋提供一种新的预防和治疗手段,并且,通过设计本申请所提供的装置,使得装置整体更小,使用更为灵活,还能够提高聚焦的精准程度。
[0072]
使用时,各阵元1032距离病变区域(耳蜗)的几何距离不一样,为保证超声换能器上每个阵元1032发射的超声波能量同相到达同一位置(耳蜗),还需要通过参考延时确定模块101来调节激励信号的相位(各阵元1032发射时间有前有后,超声波在聚焦点处同相叠加增强,而其他位置则异相叠加减弱)。因此,超声换能器选择装置包括参考延时确定模块101,其作用是对所选择的超声换能器的各激励通道的激励脉冲信号进行延时处理,从而控制各阵元1032发射信号的相位延迟,实现超声换能器的聚焦深度调节。
[0073]
本发明还涉及上述装置用于耳蜗神经刺激的用途。本发明还涉及上述装置用于听觉修复的用途。本发明还涉及上述装置用于治疗和/或预防感音性耳聋的用途。
[0074]
本发明还涉及通过用超声波实时地刺激听觉初级传导通路从而改善、预防或/治疗听中枢神经功能的渐进性衰退或听觉剥夺病症的方法。在一种实施方式中,听中枢神经功能的渐进性衰退为因听力损失而导致的。
[0075]
本发明还涉及预防和/或治疗感音性耳聋的方法,包括:用超声波刺激听觉初级传导通路、耳蜗或其组合。在一种实施方式中,将超声波聚焦于耳蜗。在一种实施方式中,将超声波作用于听觉初级传导通路耳蜗核和耳蜗核。在一种实施方式中,将超声波作用于耳蜗病变的位置。本发明还涉及预防和/或治疗感音性耳聋的方法,该方法用包括具有多个阵元的超声换能器模块的装置进行,包括:
[0076]
计算每个阵元发出激励脉冲信号时的参考延时;
[0077]
确定每个所述阵元的发射序列参数;
[0078]
根据每个阵元的参考延时和所述发射序列参数,控制每个阵元生成激励脉冲信号,以使每个阵元所发出的激励脉冲信号均聚焦在目标区域。
[0079]
在一种实施方式中,根据干预对象、耳蜗位置,选择超声换能器模块,使得选择出的超声换能器模块所发出的声波适合于穿透皮肤、头颅颅骨,进而作用于特定的病变区域。
[0080]
在一种实施方式中,该方法进一步包括:感音性耳聋评估及耳蜗区域定位。
[0081]
使用本发明所提供的装置,可以按照如下的流程进行治疗:
[0082]
步骤1,感音性耳聋评估及耳蜗区域定位:患者进行听力学评估,确定患者的耳聋性质和耳聋程度;动物模型主要以耳毒性造模,听阈检测评估其耳聋程度。并利用医学影像诊断技术(患者)和免疫组织化学染色(动物模型)诊断耳蜗病变区域定位。
[0083]
步骤2,超声换能器模块的选择:根据干预对象,耳蜗位置差异,选择指定的超声换能器模块。使得选择出的超声换能器模块所发出的声波适合于穿透皮肤,头颅颅骨,进而作用于特定的病变区域。
[0084]
步骤3,通过本申请所提供的用于进行听觉恢复治疗的超声波生成装置对患者的耳蜗(患处)进行超声波治疗;
[0085]
步骤4,治疗过程监控:治疗过程中监控患者或动物模型脑电,心电,血压等体征参数。
[0086]
步骤5,评估治疗效果:超声调控治疗一个疗程(7天)后,通过临床观察,患者主诉,听力评估,医学影像诊断技术等对患者进行检测,评估治疗效果;或者通过电生理手段;免疫组织化学形态染色;听阈检测和听觉学习训练方式对动物模型进行检测,评估治疗效果。
[0087]
功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0088]
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

权利要求书

[权利要求 1]
用于进行听觉恢复治疗的超声波生成装置,其特征在于,包括:佩戴部和设置在所述佩戴部上的超声波生成部; 所述超声波生成部包括:参考延时确定模块、发射序列参数确定模块和超声换能器模块,所述超声换能器模块包括设置在所述佩戴部上的启动控制单元和阵列设置的多个阵元;每个所述阵元均分别通过独立的线路与所述启动控制单元电连接; 所述参考延时确定模块,用于计算每个阵元发出激励脉冲信号时的参考延时; 所述发射序列参数确定模块,用于确定每个所述阵元的发射序列参数; 所述启动控制单元,用于根据每个阵元的参考延时和所述发射序列参数,控制每个阵元生成激励脉冲信号,以使每个阵元所发出的激励脉冲信号均聚焦在目标区域。
[权利要求 2]
根据权利要求1所述的用于进行听觉恢复治疗的超声波生成装置,其特征在于,所述参考延时确定模块包括: 声学参数获取单元,用于获取目标区域的声学参数,所述声学参数包括密度、声速、衰减系数; 计算单元,用于根据预先获取的目标区域相对位置信息、阵元相对位置信息和所述声学参数计算所述阵元的参考延时。
[权利要求 3]
根据权利要求2所述的用于进行听觉恢复治疗的超声波生成装置,其特征在于,所述声学参数获取单元,进一步用于根据扫描影像建立耳蜗三维模型;并根据所述耳蜗三维模型和阵元与目标区域之间的相对位置信息,计算所述声学参数。
[权利要求 4]
根据权利要求1所述的用于进行听觉恢复治疗的超声波生成装置,其特征在于,所述佩戴部呈平板状,所述佩戴部包括夹持部和设置在所述夹持部后部的固定部,每个阵元均位于所述固定部的一个侧面上。
[权利要求 5]
根据权利要求1所述的用于进行听觉恢复治疗的超声波生成装置,其特征在于,所述发射序列参数确定模块,进一步用于根据预先获取的耳蜗病变的位置、耳蜗大小以及耳蜗病变程度,计算每个所述阵元的发射序列参数。
[权利要求 6]
根据权利要求3所述的用于进行听觉恢复治疗的超声波生成装置,其特征在于,所述超声换能器模块为多个,所述超声波生成部还包括:超声换能器确定模块,用于根据病变组织的位置、大小以及病变程度,确定使用相应的超声换能器模块。
[权利要求 7]
根据权利要求1所述的用于进行听觉恢复治疗的超声波生成装置,其特征在于,所述目标区域为耳蜗。
[权利要求 8]
根据权利要求4所述的用于进行听觉恢复治疗的超声波生成装置,其特征在于,所述夹持部呈圆缺状,且与耳朵的外轮廓相适应。
[权利要求 9]
根据权利要求8所述的用于进行听觉恢复治疗的超声波生成装置,其特征在于,在所述夹持部的内表面设置有弹性接触层。
[权利要求 10]
根据权利要求3所述的用于进行听觉恢复治疗的超声波生成装置,其特征在于,所述佩戴部包括平板状的保护外壳和粘贴层,所述多个阵元均位于所述保护外壳的内部,所述粘贴层位于所述保护外壳的一侧面。

附图

[ 图 0001]  
[ 图 0002]  
[ 图 0003]  
[ 图 0004]  
[ 图 0005]  
[ 图 0006]