寬頻鼓室圖的研究進展

范有武 洪銘沿 康碧珠

泉州兒童醫(yī)院耳鼻喉科

·綜 述·

寬頻鼓室圖的研究進展

范有武 洪銘沿 康碧珠

泉州兒童醫(yī)院耳鼻喉科

寬頻鼓室圖是一項新穎的中耳分析技術。由于WBT測試提供的臨床信息具有效率高、可靠性和客觀性的特點，是評估中耳功能的一種有效的方法。目前尚處在實驗研究階段，在中耳積液、鼓膜穿孔及耳硬化癥等中耳病變的診斷上有較高的敏感度。然而，因測試對象、測試方法和測試參數(shù)等尚未統(tǒng)一，在臨床中尚未廣泛應用。

寬頻鼓室圖；中耳；寬頻吸收率

寬頻鼓室圖（wideband absorbance tympanome?try，WBT）是一項相當新穎的中耳分析技術。WBT是一組測試項目的總稱，包括：寬頻吸收率（wide?band absorbance，WBA）或反射率（wideband reflec?tance，WBR）、透射能量、寬頻聲阻抗和寬頻聲導納。該技術是測試人類語言最重要的頻譜聲學物理特性，完全獨立內(nèi)耳之外評估外耳和中耳的功能[1]。目前，最為常用的是WBA（WBR）。WBT既可以在外耳道大氣壓下測試，稱為aEA（measured at ambientpressure）,也可以通過改變外耳道壓力進行測試，就如同以往單頻鼓室圖一樣，通常稱為pEA (sampled atpeak pressure)。

WBA對中耳功能的評估非常實用[2-3]，相對傳統(tǒng)，鼓室圖測試頻率范圍更寬，因此可以為臨床提供更豐富的信息。

1 WBT的發(fā)展背景

1982年Stinson等學者最早應用WBT對人耳吸收率進行了測量[4]。Allen在1986年設計了第一臺動物臨床試驗儀器，1992年Keefe對人類進行了研究，并首先報道了正常成人耳道WBA的相關數(shù)據(jù)。隨后許多學者對耳別、年齡、種族等相關因素作了研究報道。同時大量學者開始研究WBA對中耳積液、聽骨鏈中斷及耳硬化癥等中耳功能評估在臨床中的應用。

目前WBT測試儀主要兩種儀器，一種是丹麥國際聽力設備公司生產(chǎn)的Titan IMP440聲導抗儀。Titan IMP440聲導抗儀既可以在外耳道壓力下測量WBA，也可以通過氣泵作用下測量繪制出壓力-頻率-吸收率3DWBT。該設備裝有Reflwin測試系統(tǒng)的window電腦，24位分辨率聲卡，氣泵壓力控制系統(tǒng)，配置了AT 235 h聲導抗分析儀。兩組四條末端封閉硬壁圓形校準管。成人和兒童兩套四根校準管，兩根長度相同，兒童校準管直徑更小。WBT測量常規(guī)掃壓范圍-400~+200 daPa，頻率范圍是226-8000Hz。刺激速率為21.5次/秒，嬰幼兒采用的刺激聲強96 dB peSPL，成人為100 dB peSPL（近似于65 dB nHL）。

另一種是HearID R4寬頻中耳分析儀（Mimosa Acoustics公司），除缺少氣泵外其它主要硬件與Ti?tan IMP440類似。因此該儀器只在外耳道壓力下測量aEA，可供選擇兩種刺激方式：寬頻chirp或頻率特異性短音，聲強60 dB SPL。頻率范圍211~ 6000Hz，該設備提供4個校準腔，設備出廠前，廠商在四個不同腔體下對探頭進行戴維南等效參數(shù)計算”更精確。

2 測試原理及方法

兩種設備測試工作原理和推算方法不同，本文以Titan IMP440聲導抗儀為例簡述其原理和方法。測試時采用間期足夠短的Click聲作為入射聲，帶寬226-8000Hz。兩條末端封閉的不同長度管子記錄聲波。入射聲壓通過長管（長度292cm，直徑0.794cm）模數(shù)轉(zhuǎn)換器記錄，同時短管（長度8.2cm，直徑0.794cm）記錄反射聲壓。聲壓反射率R（f）是通過探頭發(fā)出的聲壓力波與探頭接收到反射壓力波之比，R（f）通過下面公式（1）推算[3]：

圖1 左圖是模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）記錄長管1（上）和短管2（中）的信號，（下）從長管1中分離的入射聲信號，管1波形圖中垂直虛線標注的是連續(xù)收集的三次反射信號。右圖對左圖管1信號進行了裁剪。Fig.1 ADC waveforms(left figure)recorded for the long tube 1(top)and the short tube 2(bottom).The incidentADC waveform(bottom)is defined by separating the incident signal in the tube-1waveform.The tube-1 waveform shows vertical dotted lines at the peak amplitudes of the incident signal, and for the first-,second-,and third-order round-trip reflections.The time delay(in ms)of each peak is labeled above each dotted line.The ADC waveform(right figure)for tube 1 is redrawn from left figure by clipping the amplitude to show the threshold behavior.

各類研究對于WBT的結(jié)果闡述也不同，主要分為吸收率和反射率兩大流派。吸收率決定了人耳對聲音的敏感度，因此相對反射率來說，吸收率更易闡明中耳特性。同時為閱讀方便，本文將各文獻報道中使用的概念統(tǒng)一成吸收率。

3 影響因素

3.1 設備及測試方法

在研究過程中，使用不同測試設備對結(jié)果產(chǎn)生影響。Sanford和Keefe等學者文獻使用丹麥國際聽力公司的Titan IMP440開展研究，而Hunter、Mer?chant和Shahnaz等報道中使用的是Mimosa測試系統(tǒng)。兩種系統(tǒng)采用不同探頭和校準方法對研究結(jié)果也可能產(chǎn)生差異。

目前WBA兩種測試方法pEA和aEA，在臨床應用中哪個更具有優(yōu)勢尚存爭議。Williams[5]測試了 年 齡 18-71歲 pEA和 aEA，發(fā) 現(xiàn) 低 頻（226-1260Hz）所有耳pEA吸收率高于aEA，pEA和aEA的吸收率平均值相差19%，而1260-8000Hz未發(fā)現(xiàn)存在顯著差別。aEA測得吸收率極值在1587Hz和3175Hz，而pEA測得的極值在1260Hz和1587Hz。Liu等研究報道了48例成人，在2000Hz以下頻率的pEA高于aEA，而高頻段pEA稍微低于aEA。這兩篇報道均未指出各方法所在優(yōu)勢。Keefe[6]等研究了50例存在中耳問題的兒童，比較了pEA和aEA發(fā)現(xiàn)沒有差異。國內(nèi)郝文洋[7]等對年齡為48-72小時的足月新生兒進行了測試，認為評價新生兒中耳功能aEA很可能優(yōu)于pEA。

3.2 性別、年齡及種族

目前，關于性別對吸收率的影響說法不一，Sil?va、Aithal和Beers等學者分別研究了嬰幼兒、新生兒及學齡兒童，均報道性別和耳別對WBA皆無明顯的影響。Werner[8]同樣報道了性別對2-9個月齡的嬰幼兒吸收率沒有影響，但是他發(fā)現(xiàn)左耳的吸收率略高于右耳。而Kenny[9]認為性別對能量吸收率有顯著的影響.Shahnaz[10]等報道在4000Hz-5000Hz女性吸收率更高。Zahra[11]等報道與Shahnaz結(jié)果類似，在3100Hz-6900Hz女性的吸收率高于男性。Feeney和Sanford[12]對不同年齡段成人進行了測量，顯示性別對高齡組沒有顯著影響，而青年組有顯著影響。最近Williams[10]研究提出性別對WBT的產(chǎn)生影響主要原因可能是男性耳道容積大于女性。

在WBA中，健康嬰幼兒與成人的比較有一系列的報道。Keefe和Levi[2]測量比較了1個月月齡的健康嬰幼兒和成人，發(fā)現(xiàn)嬰幼兒在727Hz以下頻率段的吸收率高于成人。Feeney和Sanford[13]利用同樣系統(tǒng)測試了3例成人和5例42天的嬰幼兒，發(fā)現(xiàn)嬰幼兒在所有頻率的吸收率均高于成人，在低頻段差異最明顯。隨后大量研究均報道出生幾個月內(nèi)的嬰幼兒在高頻段與成人相似，但是低頻和中頻段的吸收率皆比成人高，這些報道與Keefe一致。嬰幼兒WBA與成人有差異是由于嬰幼兒外耳道、聽骨鏈及鼓膜發(fā)育不成熟、會額外吸收低頻聲能[1]。

最早研究嬰幼兒中耳發(fā)育程度對WBA測試的影響是Keefe[1]，發(fā)現(xiàn)出生后到6個月的嬰幼兒WBA中頻段變化不大，而1000Hz以下頻率段下降30%。Sanford和Feeney[14]也研究測量了4周、12周和27周共60例嬰幼兒，他們同樣觀察到750-2000Hz隨年齡增加影響甚微，而在250-750HzWBA平均值存在30%的差異。Werner[8]研究了174例2-3個月齡和205例5-9月齡的嬰幼兒顯示結(jié)果與之前研究報道一致。國內(nèi)雷一波[15]等報道中6月齡以內(nèi)的嬰幼兒的能量吸收值在低頻范圍內(nèi)明顯高于其它月齡組的結(jié)果。Shahnaz[16]等報道隨著年齡的增長，WBA在400Hz以下頻率段下降，2000Hz以上增加；而600-1600 Hz在出生6個月以內(nèi)變化很小，同時他建立了出生到6個月嬰幼兒WBA的標準值。

在最近的研究中，Merchant[17]測量了7例新生兒和11例1月齡的嬰幼兒，結(jié)果顯示除了在2000Hz存在細微的區(qū)別，其它頻率無顯著差異。然而，Hunter[18]等研究了81例3天到47個月月齡的兒童發(fā)現(xiàn)除了6kHz與年齡正相關，其它頻率均無明顯的相關性。Merchant和Hunter上述的研究報道與其它文獻不一致，可能與設備儀器、研究對象的年齡、測試方法、樣本數(shù)量、探頭密閉性和校準方法不同有關。

目前對于健康成人WBA研究比較充分。Fee?ney和Sanford[12]測試了40例青年人和30例老年人，顯示吸收率在800-2000Hz隨著年齡增長而上升，接近4000Hz處下降。這可能與年齡增長導致中耳勁度下降有關。Mazlan[19]測試了年齡在20-82歲成人報道，老年組（65-82歲）在2200-5000Hz吸收率平均值顯著低于青年組，而年齡對低頻段吸收率影響甚微。Williams[5]對18-71歲成人進行了測試得出的結(jié)果與前兩位一致，無論aEA還是pEA，通常高年齡段只在低頻段有一個吸收率峰值，而青年人有兩個峰值，在中頻（2000-2519Hz）所有受試者測得的pEA和aEA幾乎相等。

關于不同人種對WBA的影響不少學者進行了研究。Shahnaz和Bork[20]研究了年齡在18-32歲的62例白種人和64例中國人，發(fā)現(xiàn)在3891-6000Hz中國人的吸收率稍高于白種人,而在低頻(469-1500Hz)白種人則稍高于中國人，推測可能與中國人的體型偏小有關。之后有學者對不同種族的兒童進行了比較，Beers[21]研究了5-7歲的白種人和中國人，報道除了中國兒童在中頻范圍吸收率較高，兩種族無顯著差異。在最近的研究中，Aithal[22]等研究報道了澳大利亞原住民與白種人新生兒，發(fā)現(xiàn)原住民在1500-3000Hz吸收率顯著低于白種人，兩種族嬰幼兒中耳傳導障礙流行病學的不同可能導致WBA存在差異。

3.3 壓力方向和速率

pEA與aEA測試方法不同，它是通過改變耳道壓力測得鼓膜在壓力平衡狀態(tài)下的EA。測量pEA與傳統(tǒng)單頻鼓室圖類似，需要氣泵參與。因此，在pEA測試過程中壓力的方向（從正到負遞減或從負到正遞增）和速率也會對其結(jié)果產(chǎn)生影響。在226Hz鼓室圖測試過程中，當壓力方向從負到正向變化時，峰壓值會偏正；相反，峰壓值偏負。氣泵壓力改變速率越快峰補償靜態(tài)聲導納越大。由于靜態(tài)聲導納是聲反射率的函數(shù)[2]，所以pEA結(jié)果也會受影響。Liu等學者研究了從正到負壓和負到正壓，共四種掃描速率75、100、200、400 daPa/s測量比較pEA，發(fā)現(xiàn)壓力掃描方向的變化對結(jié)果的影響遠大于速率。

3.4 探頭的密閉性和深度

探頭放置合適與否直接影響聲能吸收，探頭密閉性不夠首先會引起低頻部分能量的泄露導致該頻率段吸收率上升[13]。目前對探頭密閉性檢測主要有兩種方法：一種是在采集數(shù)據(jù)中采用指示燈提示；另一種采用負壓等效容積進行核實。

Katherine[23]報道當漏氣口徑超過0.01英寸就會對耳道EA產(chǎn)生影響，影響頻率高達10kHz，低頻區(qū)域尤為明顯。推薦以下條件指導懷疑探頭漏氣：100-200Hz吸收率≥0.20或聲導納相位角≤61度；更寬松的標準是以200-500Hz吸收率≥0.29或聲導納相位角≤44度。

雖然WBA與探頭橫截面積有關，而與探頭插入深度無關。但是插入深度會影響探頭的密閉性，故探頭插入的深度在一定程度上也會對吸收率產(chǎn)生影響，特別是低頻區(qū)域。Hunter[18]研究探頭插入5mm、10mm和14mm測試能量吸收率，發(fā)現(xiàn)插入越深低頻處吸收率越低。當然，這些因素與操作者熟練程度和經(jīng)驗也有關，若發(fā)現(xiàn)在低頻吸收率高于0.7、信噪比低或是重復測試相關性低等情況時，很可能存在探頭不密閉。這些人為導致探頭漏氣的因素首先應該排除。由于嬰幼兒耳道無骨性組織，為了排除軟骨部對聲音的順應性有學者建議采用錐形探頭建議至少插入外耳道3-4mm。

4 正常人群研究現(xiàn)狀

4.1 嬰幼兒

關于健康嬰幼兒WBA的研究報道在1000-4000Hz范圍吸收率最高，小于1000Hz和大于4000Hz吸收率下降，曲線走勢與兒童和成人類似。

許多學者評估了WBA在新生兒聽力普遍篩查項目（UNHS）中的有效性。目前評估正常嬰幼兒WBA主要以OAE或1000Hz鼓室圖為參考標準建立常模。Sanford[24]研究了出生后兩天的新生兒，發(fā)現(xiàn)通過DPOAE新生兒吸收率中位數(shù)范圍在0.39-0.67。Merchant[17]測試了7例DPOAE通過的新生兒發(fā)現(xiàn)在500Hz處吸收率最低（約0.4），直到2000Hz才達到最大（0.82），2000Hz以上吸收率下降。在最近的研究中，Silva[25]測試了77例通過TEOAE的新生兒，觀察到250-750Hz吸收率最低，1000-3000Hz吸收率最大。Hunter[26]研究了大量新生兒WBA與NHS的關系，以DPOAE為參考標準，建立了新生兒WBA常模。

綜上可見，大多數(shù)學者采用DPOAE或者1000Hz（或高頻）鼓室圖來評估中耳狀態(tài)作為參考標準，然而當中耳發(fā)生細微的病變時，DPOAE或者1000Hz鼓室圖的準確性并不夠作為一個理想的參考標準。因此WBA在嬰幼兒的評估和正常標準的建立受到很大的限制。

4.2 兒童

WBA在兒童研究報道不多。Beers[27]研究了78例平均年齡6.5歲的兒童建立了WBA的正常范圍。Jeng[28]研究了30例2.5-5歲的兒童發(fā)現(xiàn)吸收率曲線與以往成人研究報道的曲線類似，在1000Hz正好超過一半的聲能被中耳和耳蝸吸收，3000-5000Hz聲能吸收達到最大，該頻率段幾乎所有的聲能均被吸收，大于5000Hz吸收率迅速下降。Margolis[29]同樣報道了12例9-16歲兒童的WBA與Jeng類似。Keefe和Simmons[3]研究了一組10歲的兒童發(fā)現(xiàn)在250Hz吸收率約為0.2，隨著頻率增加到2500-3000Hz吸收率最大可以達到0.9。從以往對兒童WBA的研究報道發(fā)現(xiàn)目前該群體的研究缺乏大樣本的數(shù)據(jù)。特別是兒童年齡范圍內(nèi)WBA變化非常大。關于兒童不同年齡段的WBA正常標準需要進一步研究。

4.3 成人

成人的WBA最早開始研究，Margolis[30]研究了20例20-53歲成人，報道存在兩個極值分別是1200Hz和3500Hz處，小于1200Hz和大于3500Hz吸收率下降。其他學者研究報道[14]成人吸收率峰值在1000Hz和4000Hz處，國內(nèi)黃孟捷[31]等也對成人吸收率進行了研究，結(jié)果與國外學者一致。另外Zhao[32]等研究了50例25歲正常成人，認為峰值由外耳和中耳的共振引起的，并總結(jié)了三種常見的WBA曲線形狀，1、對稱“M”型，兩個峰值分別大約在1000Hz和4000Hz處；2、不對稱“M”型，低頻段的峰值低于高頻段；3、倒“U”型，中心頻率在2000-5000Hz有一個單峰。

5 WBT的臨床應用

WBA可以通過測量中耳在寬頻范圍內(nèi)接收、吸收、傳遞聲能量的狀況提供重要的評估信息。之前的相關研究表明WBA對評估傳導性聽力損失有著重大的意義。特別是對嬰幼兒和兒童分泌性中耳炎有相當高的敏感性，并且重復性很好[18]。

5.1 中耳積液或分泌性中耳炎

UNHS的開展為的是能夠篩查出有永久性聽力損失的嬰幼兒。然而篩查未通過通常是由于中耳積液（MEE），據(jù)統(tǒng)計由于MEE導致UNHS未通過者占80-90%。因此對于鑒別嬰幼兒聽力篩查未通過是暫時MME還是永久性感音神經(jīng)性聽力損失尤為重要。研究表明WBA對降低聽力篩查假陽性率和預估傳導性聽力損失有重要的作用。Keefe[33]等分析了一組采用兩階段聽力篩查方法(OAE/ABR)的新生兒，發(fā)現(xiàn)存在5%的假陽性率；其中80%篩查未通過的新生兒其WBA有異常，提示該部分新生兒存在中耳傳導障礙。

傳統(tǒng)226鼓室圖在小兒MEE檢測存在一定的局限性，特別是在0-6個月嬰幼兒中耳評估時[34]。有報道稱以226Hz為標準判斷MEE假陰性率可達50%。相對而言，1000Hz鼓室圖比較可靠，但仍有10%的假陰性。Beer[35]研究了3-12歲MEE患兒，顯示MEE患兒吸收率低于正常兒童，同時他認為1250Hz吸收率比226Hz鼓室圖能夠更準確地鑒別MEE。Hunter[18]測試了97例3天至47個月大的嬰幼兒，OME患者在1000-4000Hz吸收率明顯下降。Jeng[28]等學者進行了同樣的研究，結(jié)果均相似。同樣Ellison測量比較了鼓氣耳鏡和WBA，認為WBA對OME非常敏感，準確性與鼓氣耳鏡一致。

總之，以上報道表明WBA對于MEE或OME評估非常有效。WBA獨立于內(nèi)耳評估外耳中耳傳導路徑功能，因此它可以隨其它聽力篩查工具（如AABR）一起鑒別嬰幼兒是否存在傳導性聽力損失。

5.2 鼓膜穿孔

在鼓膜穿孔時，WBA在低頻（<1500Hz）吸收率顯著上升。Feeney[37]等研究了4例鼓膜穿孔患者，800Hz以下頻率吸收率均高于正常人。在最近的研究中[38]，Ibraheem測試了7例鼓膜穿孔的成人，報道與正常組相比，除了8000Hz外，其它頻率均有顯著差異，主要表現(xiàn)為低頻段吸收率特別高。在低頻段表現(xiàn)為高吸收率與鼓膜穿孔導致中耳容積增加有關。

5.3 耳硬化癥

盡管目前最終確診耳硬化癥是通過手術，但是術前聽力學診斷對手術指征也是至關重要的。純音對于耳硬化癥的診斷存在一定的局限性，同樣226Hz鼓室圖在大多數(shù)患者也可以表現(xiàn)出A型。Jerger等采用226Hz測試了60名耳硬化癥患者，95%患者鼓室圖顯示“A”型，提示226Hz鼓室圖并非檢測耳硬化癥的可靠測試項目。Feeney等[36]測試了兩例耳硬化癥患者，1例49歲女性右耳患有8年耳硬化，另一例26歲女性雙側(cè)耳硬化癥，兩例患者均表現(xiàn)1000Hz以下吸收率低于正常人，而高頻區(qū)域WBA在正常范圍。Voss[39]等為研究聽骨鏈固定進行了尸體建模，發(fā)現(xiàn)在2000Hz以下吸收率下降。Shahnaz研究了更大的樣本，通過WBA可以從受試者（正常人和不同類型傳導障礙者）中區(qū)分28例耳硬化癥患者，結(jié)果顯示同正常人相比耳硬化患者在400-1000Hz吸收率更低，與226Hz鼓室圖相比，WBA在耳硬化癥有非常高的敏感度。

5.4 其它病變

聽骨鏈中斷、鼓膜松弛及唇腭裂等中耳傳導障礙，WBA也可以測試評估。單純的聽骨鏈中斷或鼓膜松弛等因素導致中耳勁度下降，在226Hz鼓室圖通常表現(xiàn)為Ad型，也可能為A型，有學者研究表明使用220Hz“Ad”型鼓室圖作為判斷標準，其檢出率只有42%。在1000Hz鼓室圖表現(xiàn)較為復雜，多為寬淺的雙切跡型，不利于臨床判斷。研究表明聽骨鏈中斷患者WBA在500-800Hz表現(xiàn)為吸收率上升，其它相關報道與之類似。Hunter[40]等研究發(fā)現(xiàn)唇腭裂患兒WBA平均值在1000-4000Hz顯著低于正常兒，在2000Hz處差異最為明顯。與鼓氣耳鏡、低頻和1000Hz鼓室圖相比WBA敏感度達到82%，因此WBA對唇腭裂患者中耳功能的評估也是有效的工具之一。

6 展望

由于WBA測試提供的臨床信息具有效率高、可靠性和客觀性的特點，被推薦作為評估中耳功能的一種有效的方法，特別是在嬰幼兒中的應用。在兒童和嬰幼兒中耳的評估研究中因涉及醫(yī)學倫理等問題缺乏一種有效客觀的驗證手段，故在嬰幼兒的中耳功能評估仍然是一大挑戰(zhàn)。為了在將來WBA在臨床評估中耳功能發(fā)揮更重要的作用，首先建立并實現(xiàn)以下目標：1、擴大測試樣本容量，提高增加對中耳功能異常的敏感度；2、建立不同年齡WBA正常值和異常值，特別是6個月齡以內(nèi)的嬰幼兒；3、國際權威聽力組織討論建立統(tǒng)一測試的方法、參數(shù)和標準。因此，在WBA廣泛應用于臨床中，仍需經(jīng)過深入而漫長的研究分析！

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Research Progress inW ideband Tym panometry

FANYouwu,HONGMingyan,KANGBizhu
DepartmentofOtolaryngology,Quanzhou Children’sHospital

KANGBizhu Email:625945789@qq.com

Wideband tympanometry is a fairly new technology form iddle ear testing.It is recommended as a relatively useful testw ith improved efficiency,reliability and objectivity.Wideband tympanometry ismore sensitive in detectingm iddle ear effusion,tympanicmembrane perforation,otosclerosis and otherm iddle ear diseases.Still in experimental stage,it is notw idely used in the clinic because its indications,techniques and testing parameters are yet to be standardized.

Wideband Tympanometry;M iddle-ear;Wideband Absorbance

R764

A

1672-2922（2017）03-365-7

2016-10-10審核人：于黎明）

10.3969/j.issn.1672-2922.2017.03.017

范有武，本科，聽力師，研究方向:兒童聽力學

康碧珠，Email:625945789@qq.com