Reconstruction acoustique et méthode d’évaluation de techniques

de traitement de la parole pour implants cochléaires.

G. Malherbe(1)(2); O. Meste(2); H. Rix(2)

(1) Laboratoires , Vallauris (06), France

(2) Laboratoire , France

Principe de l’Implant Cochléaire

L'implant cochléaire est destiné à la réhabilitation de l'audition chez des personnes atteintes de surdités bilatérales profondes à totales. Son principe repose sur la stimulation électrique du nerf auditif pour pallier à la déficience de la cochlée.

Un système d'implant cochléaire est composé d'une partie externe, où s’effectue le traitement numérique du son et d'une partie interne appelée implant ou récepteur.

Principe de l’Implant Cochléaire

1- Le son ambiant est capté par le microphone puis il est numérisé et traité. 

2- Le signal de stimulation est envoyé à l’implant par l’antenne à travers la peau.

3- L'implant est un boîtier en céramique placé chirurgicalement sous la peau. Il reçoit les informations du processeur externe et les répartit suivant la tonotopie sur les 15 électrodes placées dans la cochlée.

4- Les terminaisons du nerf auditif en contact avec les électrodes transmettent les impulsions électriques jusqu’au cerveau qui les interprète comme des sons.

IC et Traitement du Signal Sonore

SPEECH

CHANNELS SELECTIONPEAK DETECTION

STIMULATION FRAME CODING

ELECTRICAL STIMULATION

COCHLEA

SPECTRAL ANALYSISFFT

Le traitement sonore a pour fonction d’extraire l'information acoustique pertinente devant être envoyée au nerf auditif.

L’analyse se fait entre 100 et 7800 Hz avec une résolution de 122 Hz. L’information est répartie sur 15 plages fréquentielles réparties logarithmiquement qui sont attribuées aux 15 électrodes actives de l’implant.

La stratégie de codage de la stimulation est séquentielle (non simultanée) afin d’éviter tout risque d’interaction entre électrodes, avec extraction des éléments informatifs (« N of M »).

La fréquence de stimulation peut être fixe, on parle alors du codage CIS (Continuous Interleaved Stimulation) ou variable en fonction du pitch, il s’agit du codage ASR (Adaptive Stimulation Rate).

PRE-PROCESSING: BEAMFORMING/DENOISING…

Reconstruction Acoustique

SPEECH

SYNTHESIS FILTER BANK

STIMULATION FRAME DECODING

ELECTRICAL STIMULATION

• La phase d’analyse est inversée suivant des méthodes dérivées de l’estimation à partir de la transformée de Fourier à court terme.

• Le banc de filtre de synthèse est construit à partir de l’échelle fréquentielle logarithmique

• Les sorties du banc de filtre sont sommées pour synthétiser le signal temporel.

Exemples de Synthèse Acoustique

Quelques phrases codées puis synthétisées suivant plusieurs « stratégies » de codage:

femme

homme

Phrase originale « N of M » à 244 Hz ACE à 1 kHz « NEW »

• A partir de bases de données d’audiométrie vocale, l’évaluation du traitement peut être en partie confiée à l’oreille de personnes normo-entendantes (cf poster).

• Cette technique de synthèse acoustique à partir de l’information électrique de l’implant cochléaire ne demande donc pas la présence de patients implantés.

Buts et Conclusion…

Plus d’informations:

Malherbe G, Meste O., Rix H., «  Acoustic Synthesis and Methodology for Improving Cochlear Implant Speech Processing Techniques. », in Proc. of the 25th Conference of the IEEE EMBS, 17-21 September 2003, Cancun, Mexico.