用于誘發(fā)頻率特異性聽(tīng)性穩(wěn)態(tài)反應(yīng)的新刺激聲

聞?dòng)赕?摘譯

奧迪康國(guó)際貿(mào)易(上海)有限公司(上海 201203)

聽(tīng)性穩(wěn)態(tài)反應(yīng)(ASSR)測(cè)試已被證實(shí)為小兒頻率特異性聽(tīng)力評(píng)估的客觀的可靠手段。ASSR通常采用調(diào)幅聲作為刺激聲，這種刺激聲的頻譜有三個(gè)成分，即載波和兩個(gè)邊頻帶成分。兩個(gè)邊頻帶與載波之間的距離為調(diào)制頻率，當(dāng)調(diào)制頻率為70～100 Hz時(shí)，基底膜上受刺激的區(qū)域相當(dāng)狹窄，因此誘發(fā)的反應(yīng)具有高度的頻率特異性。ASSR測(cè)試的結(jié)果不是正弦曲線，而是頻域中的數(shù)個(gè)諧波。一次諧波(基礎(chǔ)波)的頻率與調(diào)制頻率一致，更高次諧波的頻率為調(diào)制頻率的整數(shù)倍。以調(diào)制頻率和諧波之間的這種固定關(guān)系為基礎(chǔ)，可以通過(guò)相對(duì)簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法進(jìn)行客觀反應(yīng)檢測(cè)。

在客觀反應(yīng)檢測(cè)中可以應(yīng)用僅分析一次諧波的單一樣本檢驗(yàn)，這是現(xiàn)有文獻(xiàn)記載的最常用的檢測(cè)方法；也可以應(yīng)用分析一次諧波以及數(shù)個(gè)更高次諧波的q-樣本檢驗(yàn)。研究顯示多諧波分析方法能夠提高檢測(cè)性能，原因在于反應(yīng)的信噪比(SNR)非常小，分析多個(gè)諧波可以提高SNR。然而，由于反應(yīng)幅度很低，在接近閾值強(qiáng)度時(shí)仍然很難檢測(cè)到反應(yīng)，推測(cè)通過(guò)增寬基底膜的受刺激區(qū)域可能獲得更高的反應(yīng)幅度。因此，在此前的研究中設(shè)計(jì)了由數(shù)個(gè)調(diào)幅載波組成的刺激聲(多載波刺激聲，MC刺激聲)，所有載波采用同一調(diào)制頻率，載波之間的頻率差為調(diào)制頻率的一或兩倍，這些刺激聲可使反應(yīng)的SNR增加到1.6倍。而如果將傳統(tǒng)刺激聲的記錄疊加次數(shù)增加一倍(即測(cè)試時(shí)間翻倍)時(shí)，僅能使SNR增加到1.4倍。用指數(shù)包絡(luò)進(jìn)行調(diào)幅或混合調(diào)制，也能導(dǎo)致基底膜上的受刺激區(qū)域增寬。此前的研究中用MC刺激聲進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果顯示ASSR檢出率提高。然而，最好是能進(jìn)一步增加反應(yīng)的SNR，這一點(diǎn)對(duì)500 Hz的測(cè)試尤為重要。大部分用標(biāo)準(zhǔn)刺激聲進(jìn)行ASSR測(cè)試的作者發(fā)現(xiàn)，與1 000 Hz和2 000 Hz相比，500 Hz的ASSR閾值與行為聽(tīng)閾差距更大、反應(yīng)幅度更小、反應(yīng)檢出率更低。與上述報(bào)告不同，Rance等得出的結(jié)果顯示這一差異不僅存在于500 Hz，與2 000 Hz相比，1 000 Hz的ASSR閾值與行為聽(tīng)閾間的差距也更大。其他一些作者的研究結(jié)果與之基本相同，但還顯示4 000 Hz的反應(yīng)比1 000和2 000 Hz更難檢出。上述作者發(fā)現(xiàn)的500 Hz和4 000 Hz測(cè)試更困難的情況與我們?cè)陬A(yù)試驗(yàn)中得出的結(jié)果一致，在接近行為聽(tīng)閾強(qiáng)度時(shí)，這兩個(gè)頻率比1 000和2 000 Hz更難檢測(cè)到反應(yīng)。

而500 Hz測(cè)試的問(wèn)題在于，雖然通過(guò)MC刺激聲刺激了更多的神經(jīng)元，但是由于耳蝸?lái)敳康男胁ㄋ俣群苈?，刺激不能有效地同步化，因此，反?yīng)總和無(wú)法達(dá)到同步化刺激所能誘發(fā)的反應(yīng)幅度。

Chirp是一種可用于ABR測(cè)試的寬頻帶刺激聲，該刺激聲具有耳蝸行波延遲代償?shù)奶匦?。耳蝸延遲代償可以基于不同頻率ABR的潛伏期差值，也可以通過(guò)de Boer(1980)的耳蝸模型計(jì)算出時(shí)間差。chirp刺激聲誘發(fā)的ABR幅度顯著高于標(biāo)準(zhǔn)click誘發(fā)的幅度。

本研究的目的之一是設(shè)計(jì)頻率特異性的ASSR刺激聲，與MC刺激聲一樣刺激較寬的基底膜區(qū)域，但產(chǎn)生更同步化的神經(jīng)沖動(dòng)。這樣的刺激聲會(huì)比MC刺激聲誘發(fā)的反應(yīng)具備更高的SNR。 本研究的另一目的是提高ASSR的檢測(cè)能力，尤其是500 Hz低頻的檢出率。ASSR的優(yōu)勢(shì)之一就是電刺激偽跡在頻域中位于載波頻率和調(diào)制后產(chǎn)生的邊帶頻率的范圍內(nèi)，而反應(yīng)位于調(diào)制頻率的諧波頻率處。因此，如果僅分析一次諧波，電刺激偽跡就不會(huì)形成干擾。然而此前的研究發(fā)現(xiàn)，在反應(yīng)檢測(cè)中如果不僅分析一次諧波，還分析5個(gè)更高次諧波時(shí)，可以獲得更高的反應(yīng)檢出率和更短的平均檢測(cè)時(shí)間。

遺憾的是，這一技術(shù)未能用于500 Hz的檢測(cè)，原因如下：對(duì)于常見(jiàn)的單載波刺激聲(如540 Hz載波，90 Hz調(diào)制波)，較低的邊頻帶成分與反應(yīng)的第五諧波重疊。因此，在采用第五諧波進(jìn)行分析時(shí)，電刺激偽跡會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)到假反應(yīng)。若在500 Hz測(cè)試中應(yīng)用MC刺激聲，反應(yīng)的第三諧波也可受到電刺激偽跡的影響。這就意味著，盡管500 Hz的測(cè)試更需要最好的誘發(fā)條件和反應(yīng)檢測(cè)條件，但目前仍無(wú)法在反應(yīng)檢測(cè)中應(yīng)用更高效的統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn)方法。因此，本研究的第二個(gè)目的是設(shè)計(jì)一種ASSR刺激聲，不僅能代償耳蝸傳遞時(shí)間，還可在刺激聲頻率和反應(yīng)諧波頻率之間產(chǎn)生頻率偏置，這樣就可以將高次諧波納入反應(yīng)分析，而不會(huì)產(chǎn)生上述干擾問(wèn)題。

本研究中的刺激聲設(shè)計(jì)遵循上述指導(dǎo)原則，并通過(guò)一組大樣本的正常聽(tīng)力青年人來(lái)測(cè)試這些新刺激聲的有效性。

1 對(duì)象與方法

1.1方法 本研究采用了下列刺激聲

500 Hz刺激聲：①AM500：常規(guī)500 Hz載波調(diào)幅刺激聲；②7CW500：七個(gè)余弦頻率構(gòu)成的CW刺激聲；③7CW500PC：在刺激聲②的基礎(chǔ)上引入相位修正；④7CW500PC/FO：在刺激聲③的基礎(chǔ)上引入頻率偏置。

對(duì)其他刺激聲的縮寫(xiě)描述方法與500 Hz刺激聲相同。

1 000 Hz刺激聲：①7CW1000；②7CW1000PC。

2 000 Hz刺激聲：①AM2000；②7CW2000；③7CW2000PC。

4 000 Hz刺激聲：①7CW4000；②7CW4000PC；③11CW4000PC。

刺激聲以90次/秒的頻率發(fā)放，刺激強(qiáng)度30 dB nHL。在本研究的樣本中抽取10個(gè)正常聽(tīng)力的青年人為一個(gè)子組，通過(guò)子組獲得每個(gè)刺激聲的校準(zhǔn)值。刺激聲以隨機(jī)順序發(fā)放，測(cè)試采用交叉法，測(cè)試聲步進(jìn)1 dB，分別確定每個(gè)受試者對(duì)每個(gè)刺激聲的主觀聽(tīng)閾。由各受試者的聽(tīng)閾計(jì)算出每個(gè)刺激聲的平均閾值。

1.2對(duì)象 本研究的受試對(duì)象包括男性14人，女性56人，年齡17～34歲，均為正常聽(tīng)力志愿者，各頻率的純音行為閾值不超過(guò)10 dB HL。大部分受試者為言語(yǔ)疾病專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，因此女性居多。

1.3記錄 記錄電極放置在顱頂(Cz)，參考電極放置在同側(cè)乳突皮膚，接地電極放置在前額。濾波帶寬為25 Hz(6 dB/倍頻程)到1.5 kHz(24 dB/倍頻程)。記錄時(shí)在硬盤(pán)中連續(xù)儲(chǔ)存EEG，經(jīng)快速傅立葉轉(zhuǎn)換(FFT)轉(zhuǎn)換為頻域曲線并進(jìn)行脫機(jī)分析。

1.4分析 在頻域中，通過(guò)最初4個(gè)或6個(gè)反應(yīng)諧波的SNR、檢出率和檢測(cè)時(shí)間來(lái)評(píng)估刺激聲的效能。通過(guò)性能指數(shù)(performance index,PI)表示不同刺激聲的整體性能，PI = 檢出率/檢測(cè)時(shí)間。

2 結(jié)果

表1為500 Hz刺激聲的測(cè)試結(jié)果。對(duì)三個(gè)新刺激聲和AM500刺激聲的結(jié)果差異進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn)，在每個(gè)新刺激聲的各參數(shù)均值后分別顯示對(duì)應(yīng)的P值。雖然7CW500刺激聲所誘發(fā)反應(yīng)的SNR比AM500刺激聲更高，但檢測(cè)時(shí)間的差異并無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。而引入相位修正后(7CW500PC)，三個(gè)性能參數(shù)全部顯著優(yōu)于AM500刺激聲的測(cè)試結(jié)果：檢出率由74.2%增加到85.5%，檢測(cè)時(shí)間由109秒減少到61秒，SNR由4.03增加到5.41。

對(duì)刺激聲采用頻率偏置處理后(7CW500PC/FO)，電刺激偽跡就不再與反應(yīng)諧波重疊，因此可以在反應(yīng)探測(cè)中應(yīng)用q-樣本檢驗(yàn)。由于分析了更多的反應(yīng)信息，使檢出率進(jìn)一步增加至91.1%，檢測(cè)時(shí)間減少到59秒。一次反應(yīng)諧波的SNR顯著高于AM500，但低于7CW500PC。由性能指數(shù)PI可以看出，新刺激聲的整體性能有了很大提高。

表2為1 000 Hz、2 000 Hz和4 000 Hz的測(cè)試結(jié)果，采用q-樣本檢驗(yàn)進(jìn)行反應(yīng)檢測(cè)。為與q-樣本檢驗(yàn)的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比較，還列出了對(duì)相位修正(PC)刺激聲應(yīng)用單一樣本檢驗(yàn)的測(cè)試結(jié)果。

表1 傳統(tǒng)的500 Hz調(diào)幅刺激聲(AM500)和三種新刺激聲所誘發(fā)的ASSR反應(yīng)

注：ns指差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義

表2 兩種新的1 000、2 000 Hz刺激聲、三種新的4 000 Hz刺激聲和傳統(tǒng)的2 000 Hz調(diào)幅刺激聲(AM2000)所誘發(fā)的ASSR反應(yīng)

注：ns指差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義

7CW1000和7CW1000PC(q-樣本檢驗(yàn))的測(cè)試結(jié)果差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，傳統(tǒng)AM2000刺激聲和7CW2000刺激聲的檢出率差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。而7CW2000比AM2000的檢測(cè)時(shí)間縮短， 且SNR顯著增加。耳蝸延遲代償刺激聲(7CW2000PC)的測(cè)試結(jié)果比7CW2000更好，但其差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。與AM2000的測(cè)試結(jié)果相比，7CW2000PC的檢出率顯著提高，平均檢測(cè)時(shí)間顯著下降，SNR顯著增加。4 000 Hz的測(cè)試結(jié)果中可以看出，相對(duì)于7CW4000，耳蝸延遲代償刺激聲(7CW4000PC)檢出率無(wú)顯著提高，寬頻的11CW4000PC刺激聲的檢出率也無(wú)明顯改善，然而與7CW4000相比，前者的檢測(cè)時(shí)間更短，SNR更高。在整體性能方面，應(yīng)用了相位修正(PC)的刺激聲和運(yùn)用q-樣本檢驗(yàn)進(jìn)行反應(yīng)探測(cè)的PI值總是最高。

3 討論和結(jié)論

在使用短純音ABR、陷波噪聲ABR和ASSR進(jìn)行客觀聽(tīng)閾評(píng)估時(shí)，通常500 Hz的客觀閾值(電生理反應(yīng)閾)與主觀聽(tīng)閾值差別較大，其主要原因是聽(tīng)神經(jīng)纖維同步化不佳。此外，與蝸底高頻感受區(qū)相比，蝸?lái)敳康皖l感受區(qū)域的行波速度也較慢。對(duì)ASSR測(cè)試而言，另一個(gè)原因是傳統(tǒng)刺激聲(調(diào)幅載波)只能刺激一個(gè)狹窄的頻率范圍。盡管刺激聲具有高度的頻率特異性，但誘發(fā)的反應(yīng)幅度卻非常小，因此很難檢測(cè)。如果刺激聲頻譜更寬，那么至少可在高頻區(qū)誘發(fā)出更大的反應(yīng)，而頻率特異性的下降也在可接受范圍內(nèi)。然而，在500 Hz測(cè)試中引入頻譜增寬并無(wú)顯著性意義，原因可能在于這一頻率區(qū)域的同步性差。對(duì)500 Hz寬頻譜刺激聲中的各頻率成分進(jìn)行耳蝸延遲代償處理后，就可以產(chǎn)生更好的刺激同步性。本研究結(jié)果表明，這種刺激聲誘發(fā)的反應(yīng)幅度確實(shí)更高。

本研究的目的是采用新刺激聲對(duì)一組正常聽(tīng)力的成人受試者進(jìn)行測(cè)試，并著重研究500 Hz的ASSR測(cè)試，結(jié)果證實(shí)3個(gè)新的500 Hz刺激聲可以增加低頻的檢測(cè)能力。當(dāng)頻譜范圍由3譜線(AM500)擴(kuò)大到7譜線(7CW500)后，反應(yīng)的SNR顯著增加(由4.03到5.08)，檢出率和檢測(cè)時(shí)間無(wú)顯著改變。而對(duì)耳蝸延遲時(shí)間進(jìn)行代償(7CW500PC)可使SNR、檢出率和檢測(cè)時(shí)間得到進(jìn)一步改善。在此基礎(chǔ)上引入頻率偏置(7CW500PC/FO)后，就可以在反應(yīng)檢測(cè)中應(yīng)用q-樣本檢驗(yàn)，從而進(jìn)一步改善低頻測(cè)試的反應(yīng)檢測(cè)能力。因此，通過(guò)q-樣本檢驗(yàn)方法和500 Hz的新刺激聲，可使500 Hz的反應(yīng)檢出率達(dá)到其它頻率新刺激聲的水平。

(摘譯自：Stürzebecher E,et al. New efficient stimuli for evoking frequency-specific auditory steady-state responses. J Am Acad Audiol，2006, 17:448～461.)