自发性耳声发射的应用研究

自发性耳声发射的应用研究 2001年25卷6期 352自发性耳声发射的应用研究 北京市耳鼻咽喉科研究所(北京100005) 刘博汽懿综述刘铤汪若峰审校 339 [摘要]自发性耳声发射是种在没有外界刺激条件F,产生于耳蜗并在外耳道内到的窄带南信号 由于信号微弱.在听力正常人中只有约半数可以记录到.在常用的听觉实验动物上也很难记录到.因此,目前的挂 l术条件限制了它的应用.然而.从理论上讲自发性耳声发射应是准确表达耳蜗功能的理想指标之一.随着信号分析 处理方法的改进以及认识的辣入.自发性耳声发射的研究将拥有广阔的前景 早在l948年Gold就预言,理论上应该存 在自发性耳声发射”.Kemp于I979年通过实 验证实了自发性耳声发射(spontaneous otoacousticemissions,SOAE)存在于正常听力 耳j.随后,Zurek也于I981年首次系统地报 道了有关SOAE的研究工作.世界各地随后展 开了进,步研究,众多的研究成果表明:SOAE 的存在,常常标志着耳蜗功能灵敏的特性.而并 非是一种病理状态, 【自发性耳声发射的动物实验研究】一般 来讲,动物的SOAE检出率依赖于动物的种 类,在绝大多数常用的实验室动物中很难记录 到S()AE.相对于人耳而言,多数动物的SOAE 幅值较高,而且多集中于高频区.文献报道:很 难在豚鼠,猫和兔子体上记录到SOAE口.而 在蝙蝠,灰鼠和灵长类动物中均可记录到反应 明显的SOAE,猕猴的SOAE反应结果与人类 非常相似].其中在对l7只灰鼠的实验中发 现,在未接受噪声暴露时有8耳可记录到 SOAE,但在噪声暴露之后仅有2耳存在 SOAE.此结果说明,在噪声暴露条件下, SOAE反应可明显下降.而可记录到的SOAE 某些特征类似于高强度SOAE,主要表现是反 应幅值很大,反应频率较高.对有S()AE反应 的两耳经组织病理学检查发现,在损毁的Corti 氏器内均有与SOAE频率大致关联的损伤部 位界限.遗憾的是,对其他在相同声暴露条件下 的鼠耳进行组织病理学检查时没有发现类似改 变.此外,灵长类的动物实验结果与灰鼠的实验 结果也一致.首先,SOAE在灵长类动物较其他 实验动物容易记录到;其次,SOAE的反应频率 和反应幅值与人类接近,但检出率较人耳为 低一I.对有SOAE反应的猴子耳蜗进行组织学 位查时,没有发现显着的毛细胞损伤证据,更没 “m?0m一?一,一,,卧,?一”舯虬弛站虬 一 邺删,,, 一 . ?,;= 340 有发现灰鼠实验中出现过的耳蜗损伤限制带现 象.但发现蜗顶的毛细胞排列相对于蜗底不规 则,这种发现与人耳的发现是一致的.所有研究 发现均表明:有SOAE的耳蜗在组织病理学检 查时没有特征性发现.但结合其它耳声发射对 SOAE产生机制做进一步的研究是必要的.因 为,利用SOAE的研究结果,将有助于进一步 揭示耳蜗的生理机制 I自发性耳声发射信号在听觉正常耳的特 点】 1.检出率.由于记录方法不同,各家 SOAE检出率报道不一1983年和1986年 Fr[tze和Cianfrone利用开放式耳声发射记录 系统.测得在听觉正常人群中SOAE的检出率 分别为19和26但在封闭式测试系统中. SOAE的检出率可达43,单耳记录到多个 SOAE并不少见?’.有报道称.每单耳可发出 SOAE的个数大约在4个左右.通过上述结果 分析,似乎有理由推断SOAE的检出率与记录 系统的敏感性和封闭状况有关.一般来讲,同一 个体双耳之间SOAE的关系是相互关联的.听 觉正常』,的SOAE检出率在1/3左右,如果一 侧耳记录到SOAE,那么对侧耳也可能记录到 SOAE,其出现概率是随机抽样个体单耳出现 SOAE可能性的两倍.据推测,这种现象的可能 原因是由于SOAE的产生与耳蜗结构有关.而 正常的人体耳蜗具有固定的结构对称关系.一 般来讲,双侧可记录到s()AE的可能性大约在 11左右.另外,自发性耳声发射有人种差异, Whitehead?指出黑人的SOAE检出率最高. 其次为高加索人.最后是亚洲人. 2.幅值典型的SOAE幅值大致在l0, 20dBSPL之闻,通常最大的SOAE反应不会 超过20dBSPL.对于这种现象的可能解释是: 耳蜗内部具有在强声水平时的自限制饱和机 制,由于它的作用,限制了高幅度SOAE的产 生.相对来说,SOAE幅值具有明显波动性. 甚至仅数小时后,SOAE幅度也会出现相对较 大的变化.这种现象的成围可能与中耳传输功 能改变有关. 国外医学耳鼻咽喉科学分册 3.频率.对于成年人来说,典型的sOAE 频率主要分布在0.5,6kHz之间.而且主要集 中在1,2kHz之闻依据Kemp的观点,这是 由于中耳在这段频率范围内具有更好的逆向传 导功能因此.可以认为SOAE谱峰检出率与 不同探头的频响反应无关但是也有报道发现. SOAE可能出现在较高的频率范围内,甚至日 达1OkHz.婴儿的SOAE频率相对于成年人来 讲较高,大约在2,7kHz范围内0.目前还没 有实验能证实SOAE这种频率变化的原因,但 这种现象似乎可以说明:人耳存在着一种耳蜗 或/和中耳结构的机械性发育变化过程相对于 SOAE幅度的波动变化而言,SOAE的频率则 显得比较稳定对于同一个体,SOAE具有较高 的频率稳定性.此结果说明:SOAE可能产生于 耳蜗基底膜的某一特定区域.而且耳蜗的一些 特殊结构可能参与了S()AE的形成过程. 4.性别与年龄的差异.许多实验研究表 明:女性的SOAE的检出高于男性.大约为2 倍之差,这种差异的原因目前并不十分清楚, Strickland0发现在婴儿和儿童中同样存在这 种性别差异,因此认为男性检出较低的原因与 接触职业或娱乐性的噪声可能无关.一个较为 大胆的推测是:女性耳蜗的生理尺寸较小些,因 此引起了Corti氏器内毛细胞排列的不规 则_l.假定,这种不规则排列可能与SOAE的 产生有关,一般来讲,女性的SOAE多于男性. 但也有报告认为SOAE在性别间无显着性差 异.基于Strickland的研究观点,SOAE检出 率似乎与年龄无关,因为娶儿与成年人的 SOAE检出率相似.尽管如此,但是有些实验结 论也年龄因素是不应忽视的.如婴儿的 SOAE幅度较成年人强;而且随着年龄增长. SOAE检出个数减少;当年龄超过5O岁后, SOAE的检出率明显降低等等. 5.SOAE之问的关系有研究发现,同耳 的两个SOAE之间可能产生相互抑制现象甚 至会产生畸变产物.两个SOAE发射频率之间 似乎应该不小于50Hz间隔,而且稳定的 SOAE之间的最小频率间隔是由耳蜗的内部结 Z001年25卷6期 构形成的.有报告认为这个间隔大约在0.1个 倍频程左右.如果使用FFT分析方法,则50Hz 范围之内的两个SOAE也可被分辨出来 6.自发性耳声发射与外界刺激声或药物 的关系.自发性耳声发射可以受外界刺激声的 影响,包括:锁频,相位同步,抑制和疲劳等. SOAE的锁频性仅能在较窄的频率范围内体 现,频率的变化量与SOAE的改变是相似的, 从这方面也印证了SOAE产生于基底膜某一 固定区域的观点.另外,SOAE的相位可以被一 个包括$OAE本身频率的刺激声同步,同步的 时间可超出刺激声的时程,而该时间的长短通 常依赖于两个连续刺激声之间的强度和时间间 隔随着刺激声增强,这种同步现象在刺激声后 持续的更久,更完全.如果在有SOAE耳的同 侧施加短时的强声暴露,则SOAE的频率和幅 度均会相应减低其减低的程度由声刺激的频 率和幅度所决定,且以SOAE频率下1/8-5/8 倍频程的音调较为有效,而高于SOAE频率的 声音效果较差”.近期的研究发现,如果在有 sOAE的对侧耳旋加刺激声,SOAE的频率会 出现改变,而且也会出现幅度减小,即所谓的抑 制作用.当刺激频率接近发射频率时,s()AE的 幅度变化最大.在对侧刺激声的频率低于 sOAE频率1/2,a/8倍频程时,频率变化最 大,而低于SOAE频率两倍额程时,频率的增 加最小这种SOAE反应受抑制的现象直接证 明了耳蜗机械活动受到听觉传出神经活动的调 节 另外,某些药物对sOAE反应也有明显作 甩,例如阿司匹琳对SOAE具有明显的抑制 作用.如果每天服用4g阿司匹林,SOAE的幅 值将会逐渐下降直至消失.但随着药物作用的 减弱,SOAE又可恢复到用药前的水平.药物作 用导致SOAE改变的原因可能与毛细胞的功 能受到影响有关一般讲,全身麻醉可引起 sOAE幅值减小和频率的改变,但不会引起 SOAE消失,全麻期间幅值与频率的变化一般 呈负相关,这种现象表明:此结果可能与全麻期 间使用一氧化二氮以及由于肌肉松弛而导致中 34l 耳功能改变有关. 【自发性耳声发射在听力损失耳的表现】 在听力损失患耳中也可记录到自发性耳声发 射,当然,记录到的机率较少,一般仅仅在听力 正常或在接近于正常的频率范围内才可记录 到. 1.SOAE的高强度发射现象(high—level emissions).这些声音通常具有高频特性,而与 血管,肌肉产生的声音特性不一致为了区别这 种特殊形式的SOAE,通常采用高强度发射这 一 术语这些高强度的SOAE频率范围较高, 通常发生于双耳,并以儿童多见.1971年 Glanville”报道了一个先天性耳聋家系的高强 度发射现象,父亲和两个孩子均存在很明显的 高反应现象.有趣的是13年后再次对两个孩子 进行复测,其结果是藏侧耳可记录到多个反应, 出现的频率范围覆盖中频到高频的宽广区域; 同时,在大于5kHz范围内的所有反应幅度均 在20dBSPL以上.其中三耳在8kHz处有一个 明显的沟谷;男孩的听力损失与13年前相比无 明显变化高频处的高强度发射现象不能被短 声刺激同步,这些高强度发射的调谐曲线斜率 也较正常耳声发射的斜率低.高强度发射可能 是一种特殊类型的SOAE但与其它soAE的 表现不尽相同.因此,有观点认为:这种SOAE 与耳蜗的某种病理变化相关,也可能与遗传因 素相关.近年研究发现,听觉神经病(auditory neuropathy)患者的SOAE反应具有类似的高 反应特征,但频率分布较低,进一步的深入研究 目前尚在进行中. 2.自发性耳声发射检出率与听阈关系在 听力正常人群中,尽管在SOAE频率上的听阁 比邻近频率的听阈更敏感,但直接测试受试者 SOAE频率的听阈是不现实的.不过Probst指 出:这个频率的听闻可以通过相邻的,的测 听频率来推算,其数值可能会低9dBHL,但通 常不会超过15dBHL[“.这个发现说明:在有 SOAE存在的频率上,其昕阈应该大致正常.另 外,早在1981年Zurek就报道了在听力损失耳 上可记录到SOAE的结果.而S()AE频率的听 342 阈与SOAE检出率和听力损失间关系不太明 确.但如果听力损失超过30dBH1时,所记录 到的SOAE一定为高强度SOAE.此后,Bright 和Probst也分别报道了轻度感音神经性耳聋 患者SOAE倥出率明显低予听力正常组的镭 ,分别为32和43,22和43.引起听 力损失的病因有可能导致SOAE检出率减少, 例如在因噪声引起的耳聋耳中,其SOAE会明 显少于因其它病因引起的相同听力损失耳.但 不能忽视的是,有学者发现在耳蜗急性声损伤 时,会出现SOAE.不过1991年Moulin等人曾 指出:当1000Hz的纯音听阈>10(tBHI时,不 能检出SOAE.他认为SOAE的出现表明 1000Hz纯音听闽小于10dBHL.可以利用这 个特点进行快速听力筛选. 【耳鸣与自发性耳声发射关系】耳鸣是一 种临床常见症状,与听力损失之间关系非常复 杂.有学者认为,耳鸣这一症状本身就意味着听 觉系统某种程度的损害.Meikle推测耳蜗病变 区域并不是决定耳鸣音调的唯一因素,耳鸣是 外周和中枢病变共同作用的结果70年代末, 耳声发射发现以来许多学者都在致力于寻找耳 鸣与SOAE之间的关系.其结果提示;耳鸣与 自发性耳声发射之间无显着相关性通常的结 论是:SOAE的出现率,频率和强度与耳鸣音 调,响度之间的关系不一致.多家文献报道,自 发性耳声发射在听力正常成年人耳中的检出率 约为30,j0%之间;而在伴有耳鸣的听力正 常人中间检出率明显下降,约为20,30之 间;若同时有听力下降则自发性耳声发射检出 率更明显下降,约在10左右.值得注意的是, 在绝大多数病例中所记录到的SOAE频率与 可匹配的耳鸣频率无关;仅在极个别的病例报 告中病人可明确地指出耳鸣音调与自发性耳声 发射频率一致,并且该耳鸣可与外界纯音声相 匹配,并被外界纯音所抑制.可以认为只有当耳 鸣的原因是由于耳蜗基底膜的异常振动引起 时,耳鸣才会与自发性耳声发射统一起来,即耳 鸣的频率与SOAE频率相统一.这种观点认为 耳鸣与SOAE在耳蜗机制上可能存在着同源 国外医学耳鼻咽喉科学分册 性,即耳鸣可以由SOAE引起,但在人群中的 出现率很小,且二者应在频率,强度,掩蔽和抑 制上存在着相关性.所有证据表明:耳鸣原因十 分复杂,与自发性耳声发射的关系不确定.同时 TEOAE和DPOAE与耳鸣的产生机制可能关 系不大,但对于分析耳鸣的耳蜗机制是有帮助 的.综合各种SOAE的结果,对于耳鸣的诊断, 分析耳鸣的部位和性质有一定的实用意义 【结语】目前对SOAE产生机制的理解 尚未完全明了,但各种观点均表明SOAE与耳 蜗组织结构有关.现代研究表明;自发性耳声发 射的信号幅度较弱,产生机制,临床应用有所局 限.但由于SOAE信号直接产生于耳蜗,对它 的研究可为揭示耳蜗病变,耳蜗内部的生理结 构和神经生理的研究开辟新的途径,对探讨耳 蜗生理机制具有一定实用价值.总之,以对 SOAE的研究为基础,可提出一些耳蜗生理活 动的基础理论和模式;比较具有说服力的是关 于听觉反馈机制的研究,这一理论的提出对研 究听觉生理具有重要的指导意义.随着信号处 理技术,检测技术的发展和仪器功能的进一步 完善,我们有理由相信.无论是在理论研究上的 突破还是在临床应用上的推广,自发性耳声发 射的研究必将拥有更广阔的前景. 参考文献 1KempDT.ArchOf,o]RhinolLaryngo],1979}224: 37,45 2gwickerE.HearingRes,1981;443,52 MartinBLel,aLHearingRes,1987;28: 3Lonsbury— 173,189 4Lonsbury—MartinBLel-a1.HearingRes,1988}34: 313,317 5ClarkWWetaLHearingRes,1984:16:299,314 6BrightKEeta1.AmSpLangHearAss,1984;26: 147 7WhiteheadMIel,a1.ScandAudioI,l993{22:3,10 8gwickerE.JAeoustSocAm,1986;80:154,162 9StricklandAEela1.JAeoustSoeAm,1985;78:931 , 935 10PennerMJeta1.HearingRes?1993168:229~37 2001年25卷6期 1】于红等.临床耳鼻咽喉科杂志,1999;l3:303, 304 12ZurekPM.JAcoLIStSocAm.1981;69:514,523 13GLanvilIeJDeta1.JLaryngoL()tot,1971{85:1, 343 10 14ProbstRetat.AmJOtolaryngol,1987;8:73~81 15MoulirtAeta1.ActaOtohryngol,1991{11l:835 , 84】 353数字式助听嚣的发展与展望 北市耳鼻咽喉科研究所(北京100005) 张华综述韩德民审校 :摘要]数字式助昕器正在被广泛接受和应用.本文介绍了其基本原理.发展简史和将来的技术趋势.虽然 I)SP提供了以往模拟机无洼比拟的优势,但应进行更科学的对比研究. 助听器使用数字信号处理技术(,digital signalprocessing,DSP)给听力学家和听力障 碍患者带来了新的希望j,比如更好的逼真度 (fidelity),更大的可操作性(flexibility),改善 噪声环境下的语言辨别,更好地重建 (restoration)各种令人烦恼的听觉损伤.尽管 世界各主要助听器厂商都推出了自己的数字产 品0】,但在临床使用中仍然有不尽人意之处.目 前数字式助听器的价格尚高于传统的模拟机, 患者多对此有很高的希望值而目前各国对 DSP助听器的商业宣传远远多于对其实质性 的研究. 【数字技术和DSP助听器发展简史】将 数字技术最早应用于语言处理是对复杂模拟系 统(analogsystems)的仿真处理(simulations). 早期的仿真处理需要很长的时间,对几秒钟的 语言信号处理需要一个小时甚至更长.l960 年代中期计算机处理速度的发展使得数字式硬 件在可靠性和紧密度(compactness)方面的优 势得以显现其后逻辑装置(1ogicdevices)的速 度和集成电路(integratedcircuits,ICs)得到了 进步的发展.这就使得在单一芯片上进行大 量运算和对言语取样速率进行许多实时处理成 为可能. 1960年代初期纽约市立大学(CUNY)的 Levitt和美国聋人中央研究院(CID)的 E”gebrebretsen开展了助听器此方面的研究. CUNY主要探索计算机化的心理物理测试,而 CID侧重于诱发电位计算机化数字言语系统的 应用.CUNY最终在高速DSP芯片问世之前 制造出了建立在阵列处理器(anarray processor)之上的数字主导助听器.阵列处理 器能够同时处理大量数字,这是最后产生DSP 助听器的重要一步.而CID经过数字实验室重 复于1985年制备出了一台用电池为能源的盒 式试验性DSP助听器,并在取得专利后转让给 制造商. 和其它较小的产业一样,助听康复设备的 技术进步主要依赖于大型制造业(如半导体和 编程硬件/嵌入式软件制造业)的发展.因此 1989年代小型高速DSP芯片技术的发展导致 _『耳级(wearable)DSP助听器的快速发展 在此期间,Bell实验室,MIT等些研究 机构也作出了自己的努力.在商业制造方面, Auditone,Nieolet和Rion也为制造出患者可 以接受的DSP助听器作出了贡献Auditone的 最初产品虽然不能商业使用,但在技术上确为 早期的真正数字处理盒式助听器.Nicoht为 Phoenix研发的数字处理助听器初为盒式,后 来试制了一款很大的耳背式.后者使用3个 675型电池(3个电池相互叠放在一起).但是这 些产品在体积和外观上均未能达到患者的实用 要求. 近几年来,由于一些国家的政府机构,大学