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电子耳蜗刺激脉冲合成方法及其实现的研究

作　者: 刘洪运
导　师: 王卫东
学　校: 中国人民解放军军医进修学院
专　业: 生物医学工程
关键词: 人工电子耳蜗功能性电刺激刺激脉冲序列数字信号处理
分类号: R318.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 51次
引　用: 0次
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内容摘要

治愈感音神经性耳聋一直是许多医生和科学家的梦想,无论是神经细胞再生技术还是基因治疗手段,其真正应用于临床尚需很长的一段时间,目前人工电子耳蜗技术作为重度感音神经性耳聋患者唯一有效的康复方法,已越来越多地被世人所接受。人工电子耳蜗是一种利用功能性电刺激直接兴奋耳蜗内残留的听神经纤维以恢复重度或完全失聪患者听力的医学装置。据不完全统计全世界有4000万听障患者,其中大约有10万感音神经性聋患者依靠配戴人工电子耳蜗来获得或恢复听力,尽管由于各种原因导致人工电子耳蜗植入者之间在个体性能上出现很大的差异,但平均来说,绝大多数的植入者都在不同程度上恢复了听力,有的甚至可以在安静的环境下顺畅的进行电话交流。本论文在前人研究的基础之上,提出了新型的刺激脉冲合成方法——小波过零刺激(Wavelet Zero-crossing Stimulation,WZS)脉冲合成方法和非幅度调制的刺激脉冲合成方法,其根据耳蜗的子波模型和大脑中枢对耳蜗神经冲动的时频编码方式,于语音信号倍频程小波变换域的过零点处合成刺激脉冲序列。在有效的克服通道干扰的同时,其保留了语音信号自身的时间相关性和相干性,使基于该算法的人工电子耳蜗系统更加接近正常耳蜗的工作模式。课题研究过程中,利用数字仿真软件对一段语音分别进行压缩模拟(Compressed Analog,CA)、连续间隔采样(Continuous Interleaved Sampling,CIS)、小波过零刺激和非幅度调制编码,并将生成的各通道刺激脉冲序列进行了合成和对比,证明了小波过零刺激方案和非幅度调制刺激脉冲合成方法的有效性。同时课题在仿真的基础上,利用小波过零刺激方案基于数字信号处理器和复杂可编程逻辑器件设计了人工电子耳蜗语音处理器和解码模块的部分电路。最后利用软件对电路进行了测试和分析,语音处理器和解码模块均能实现其应有的功能,达到了预期的设计目的。

全文目录

中文摘要  6-7
Abstract  7-9
第一章绪论  9-18
  1.1 引言  9
  1.2 人工电子耳蜗系统的结构  9-13
  1.3 国外人工电子耳蜗发展历程  13-15
  1.4 课题研究背景、内容及意义  15-18
第二章人工电子耳蜗刺激脉冲合成方法  18-38
  2.1 听觉生理和听觉模型  18-20
  2.2 语音基础  20-21
  2.3 人工电子耳蜗刺激脉冲合成方法  21-30
  2.4 课题研究的刺激脉冲合成方法  30-38
第三章设计平台及数据格式相关知识介绍  38-46
  3.1 数字信号处理及其开发  38-41
  3.2 可编程逻辑器件  41-42
  3.3 编码数据格式:PDM 码及 ETC 码  42-45
  3.4 电流源网络  45-46
第四章小波过零刺激脉冲合成方法的硬件电路设计  46-54
  4.1 硬件系统设计流程  46-47
  4.2 语音处理器设计  47-52
  4.3 部分解码电路设计  52-54
第五章小波过零刺激脉冲合成系统的软件设计  54-65
  5.1 语音处理器设计思路  54
  5.2 采样电路软件设计  54-56
  5.3 无线收发模块软件设计  56-58
  5.4 解码及电流源控制  58-63
  5.5 PWM 逻辑电路  63-65
第六章结束语  65-69
  6.1 课题总结  65-66
  6.2 展望  66-69
参考文献  69-75
文献综述  75-86
附录  86-88
攻读学位期间发表文章情况  88-89
致谢  89

电子耳蜗刺激脉冲合成方法及其实现的研究

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