LDV在耳科學(xué)研究中的應(yīng)用

李佳　楊琳　陳力奮　張?zhí)煊顝?fù)旦大學(xué)附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院（上海0003）復(fù)旦大學(xué)航空航天系（上海00433）

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LDV在耳科學(xué)研究中的應(yīng)用

李佳1，2楊琳1陳力奮2張?zhí)煊?
1復(fù)旦大學(xué)附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院（上海200031）2復(fù)旦大學(xué)航空航天系（上海200433）

【摘要】激光多普勒測(cè)振儀在耳科學(xué)研究中用于對(duì)鼓膜、聽(tīng)骨鏈、鼓岬、基底膜等振動(dòng)特性進(jìn)行非接觸式的精準(zhǔn)測(cè)量，其結(jié)果能夠反映各部分的動(dòng)力學(xué)特性及聲音信號(hào)在外周聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)中的傳播特征。在研究不同病理狀態(tài)對(duì)聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)的影響機(jī)制、聽(tīng)覺(jué)重建術(shù)以及術(shù)中進(jìn)行聽(tīng)力康復(fù)預(yù)測(cè)等方面具有重要意義。

【關(guān)鍵詞】激光多普勒測(cè)振儀；耳科學(xué)；中耳；內(nèi)耳

This work was supported by：National Natural Science Foundation of China（81570934）.

Declaration of interest：The authors report no conflicts of interest.

激光多普勒測(cè)振儀（Laser Doppler Vibrometer，LDV）是利用激光的多普勒效應(yīng)和干涉現(xiàn)象來(lái)測(cè)量物體振動(dòng)的一種精密光學(xué)儀器，主要由控制器和光學(xué)頭組成，控制器為光學(xué)頭提供電源，它們之間通過(guò)光纖電纜連接。其工作原理是采用光外差檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)物體表面移動(dòng)時(shí)的散射激光相對(duì)于入射激光的多普勒頻移，輸出包含信號(hào)光信息（幅值、頻率、相位）的電信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理計(jì)算得到其運(yùn)動(dòng)信息。在耳科學(xué)研究使用時(shí)，還需配備相應(yīng)的聲激勵(lì)系統(tǒng)、激光頭耦合的顯微鏡以及安放標(biāo)本的隔振臺(tái)。目前有掃描式LDV和單點(diǎn)式LDV兩類產(chǎn)品可用，掃描式LDV是在單點(diǎn)式LDV的基礎(chǔ)上，通過(guò)控制設(shè)備自動(dòng)地掃描被測(cè)面上預(yù)設(shè)的網(wǎng)格密度掃描點(diǎn)，能夠進(jìn)一步獲得預(yù)設(shè)面積表面的振動(dòng)模式。LDV具有非接觸、高精度、高分辨率等特點(diǎn)，可為檢測(cè)聲波在耳不同結(jié)構(gòu)部位的傳遞特性發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。

由于中內(nèi)耳結(jié)構(gòu)復(fù)雜且微小，在其運(yùn)動(dòng)特性研究中無(wú)法使用傳統(tǒng)的振動(dòng)測(cè)量?jī)x器，而LDV憑借其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，并與顯微鏡相耦合，可以測(cè)量鼓膜、鼓岬、鐙骨、耳蝸基底膜等運(yùn)動(dòng)，以獲得聲音振動(dòng)信號(hào)在外周聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)中的傳遞特性。LDV已逐漸成為耳科學(xué)研究中重要的實(shí)驗(yàn)手段，并有望成為今后耳外科術(shù)中監(jiān)測(cè)的一個(gè)基礎(chǔ)性設(shè)備。

本文主要從LDV應(yīng)用于鼓膜及聽(tīng)骨鏈的振動(dòng)特性分析、內(nèi)耳基底膜振動(dòng)特性分析、鼓室重建術(shù)、人工中耳、骨傳導(dǎo)聽(tīng)力相關(guān)研究以及在耳病臨床診治應(yīng)用前景研究等方面進(jìn)行綜述。

LDV測(cè)量系統(tǒng)LDV Measurement System

1　鼓膜的振動(dòng)特性分析

鼓膜接收聲壓信號(hào)并轉(zhuǎn)化為機(jī)械振動(dòng)，并通過(guò)錘骨將振動(dòng)傳至砧骨與鐙骨，鼓膜的振動(dòng)受到鼓膜特性及聽(tīng)小骨的雙重影響，闡明鼓膜的振動(dòng)特性對(duì)認(rèn)識(shí)聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)的功能有重要意義。

在聲音引起鼓膜振動(dòng)繼而帶動(dòng)聽(tīng)骨鏈振動(dòng)的過(guò)程中，鼓膜臍被認(rèn)為是最能代表由鼓膜傳導(dǎo)至聽(tīng)骨鏈的振動(dòng)信號(hào)，其振幅間接反映了從鼓膜傳遞到聽(tīng)小骨的能量大小。Whittemore［1］等人利用LDV測(cè)量了近鼓膜處聲壓與鼓膜臍振動(dòng)速度之間傳遞關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，中耳腔內(nèi)氣壓大于外界大氣壓將導(dǎo)致該傳遞系數(shù)減小。在其傳遞系數(shù)與年齡的相關(guān)性分析研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)聲音頻率在6000Hz以下時(shí)，其與年齡無(wú)明顯的相關(guān)性，而在頻率高于6000Hz時(shí)，鼓膜臍振動(dòng)速度有隨年齡上升而增大的趨勢(shì)。

傳導(dǎo)性耳聾產(chǎn)生的幾個(gè)原因，如聽(tīng)骨鏈斷裂、鼓室積液、耳硬化癥、聽(tīng)骨鏈粘連等［2，3］，會(huì)對(duì)鼓膜的振動(dòng)特性產(chǎn)生不同影響，因而通過(guò)研究不同病理?xiàng)l件下鼓膜對(duì)聲刺激的響應(yīng)，進(jìn)而輔助診斷在理論上是可行的。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明［4，5］，被確診為鐙骨底板固定性耳硬化癥患者的鼓膜臍響應(yīng)（鼓膜振動(dòng)速度/聲壓）幅值普遍稍稍低于正常組的平均值，但相位卻普遍超前于正常組的平均值；而錘砧關(guān)節(jié)硬化癥組實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，其鼓膜臍響應(yīng)幅值遠(yuǎn)低于正常組的平均值，但相位大大超前于正常組的平均值。對(duì)被確診為聽(tīng)骨鏈斷裂患者與正常耳的對(duì)比實(shí)驗(yàn)中可以看到，在低頻處，他們的幅值普遍高于正常組，而在高頻處卻普遍地低于正常組的平均值，且其與正常組均值相比都呈負(fù)相位，聽(tīng)骨鏈斷裂的位置對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒(méi)有明顯影響。

通過(guò)對(duì)三類（包含正常耳、中耳傳導(dǎo)性聾以及上半規(guī)管裂綜合征）總計(jì)超過(guò)300個(gè)實(shí)驗(yàn)樣本的分析研究［6］，綜合比較了不同情形下鼓膜臍對(duì)聲壓的振動(dòng)響應(yīng)差異，結(jié)果顯示耳硬化癥和上半規(guī)管裂綜合征對(duì)鼓膜臍振動(dòng)的影響也是不同的。上述的研究啟示我們可以建立一種經(jīng)由LDV測(cè)量鼓膜振動(dòng)的新的簡(jiǎn)單可行的耳病診斷手段。

鼓膜緊張部由上皮層、纖維層、粘膜層組成，而松弛部不包含纖維層，這種特殊結(jié)構(gòu)及不同組織的力學(xué)特性差異，使之成為非各向同性和具有粘彈性特征的材料［7］。LDV能夠記錄鼓膜振動(dòng)信號(hào)，用頻譜方法分析鼓膜振動(dòng)中的超諧波及亞諧波響應(yīng)等畸變成分［8，9］，可研究其非線性振動(dòng)響應(yīng)特征。對(duì)鼓膜整體振動(dòng)響應(yīng)特性的實(shí)驗(yàn)研究，能揭示鼓膜不同部位的動(dòng)力學(xué)特性，探究聽(tīng)骨鏈的不同病理狀態(tài)對(duì)鼓膜各部位的影響［10］，也可對(duì)鼓膜的有限元仿真模型的正確性進(jìn)行驗(yàn)證［11，12］。Maftoon［13］等通過(guò)LDV對(duì)沙鼠鼓膜緊張部、松弛部和沿錘骨柄部位的不同測(cè)點(diǎn)在不同條件下的響應(yīng)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)在低頻聲刺激下鼓膜的松弛部?jī)?nèi)陷會(huì)大大降低松弛部的幅值響應(yīng)，但對(duì)其他部位卻沒(méi)有影響。Zhang［12］等人使用了掃描式LDV測(cè)量了整個(gè)鼓膜的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，分析了中耳積液對(duì)于鼓膜運(yùn)動(dòng)的影響。通過(guò)在中耳腔內(nèi)灌入不同量的液體來(lái)模擬不同程度的中耳積液，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在1kHz以下，正常組及中耳積液組的鼓膜的振形相似，都呈現(xiàn)簡(jiǎn)單的一個(gè)或兩個(gè)的最大位移區(qū)域，而在1kHz以上，中耳積液會(huì)顯著改變鼓膜的振動(dòng)形態(tài)。

借助于LDV非接觸式測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)，在鼓膜相關(guān)的疾病治療上，LDV也可被應(yīng)用于治療方法結(jié)果可靠性的驗(yàn)證中［14］。Song［15］等人探索了一種不需手術(shù)直接驅(qū)動(dòng)鼓膜助聽(tīng)裝置，該裝置是將接收到的聲音信號(hào)經(jīng)過(guò)處理轉(zhuǎn)化為光強(qiáng)信號(hào)，使用LDV對(duì)其在新鮮顳骨上進(jìn)行性能測(cè)試，通過(guò)光照射到固定在鼓膜上的振子從而將光強(qiáng)信號(hào)合理的轉(zhuǎn)換為鼓膜上的機(jī)械振動(dòng)信號(hào)，最終產(chǎn)生聽(tīng)覺(jué)（3000Hz以下）。這種聽(tīng)力輔助設(shè)備具有不需外科手術(shù)、不需設(shè)備間線纜連接等優(yōu)點(diǎn)。

2　聽(tīng)骨鏈的振動(dòng)特性分析

由于從耳道觀察聽(tīng)骨鏈被鼓膜遮擋，采用LDV對(duì)聽(tīng)骨鏈的非接觸測(cè)量及實(shí)驗(yàn)研究受到了限制，該測(cè)試通常是在顳骨標(biāo)本上通過(guò)乳突切開(kāi)術(shù)暴露中耳腔來(lái)完成。對(duì)聽(tīng)骨鏈的實(shí)驗(yàn)研究目的是要分析聽(tīng)骨鏈從錘骨柄到鐙骨底板間的機(jī)械振動(dòng)的傳遞特性，進(jìn)一步為聽(tīng)骨鏈重建、中耳植入式助聽(tīng)器最佳位置等做理論指導(dǎo)。其中幾個(gè)需要注意的研究問(wèn)題是鐙骨肌和鼓膜張肌的作用、錘砧關(guān)節(jié)及砧鐙關(guān)節(jié)病變產(chǎn)生的對(duì)聽(tīng)骨鏈傳聲作用的影響、聽(tīng)骨鏈特別是鐙骨底板在不同聲音頻率下的不同振動(dòng)模式。

Gan［16］等建立了一個(gè)采用兩個(gè)LDV分別同時(shí)測(cè)量鼓膜和鐙骨底板振動(dòng)的人顳骨實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，其?yōu)點(diǎn)是可以方便地測(cè)量整個(gè)聽(tīng)骨鏈的振動(dòng)傳遞特性。在實(shí)驗(yàn)中通過(guò)設(shè)置不同的實(shí)驗(yàn)條件，包括于中耳腔內(nèi)施加與外界大氣間不同的靜壓差和在中耳腔中注入不同量的液體（模擬分泌性中耳炎），分析對(duì)聽(tīng)骨鏈傳聲特性的影響。由于鐙骨底板是嵌在內(nèi)耳的卵圓窗內(nèi)，必須打開(kāi)聽(tīng)泡才能通過(guò)LDV測(cè)量鐙骨底板的振動(dòng)，該實(shí)驗(yàn)也比較了在打開(kāi)聽(tīng)泡前后鼓膜的振動(dòng)響應(yīng)差異。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明當(dāng)中耳腔與外界間靜壓差在0至20厘米水柱、耳蝸內(nèi)液體從沒(méi)有到充滿的條件下，鼓膜—鐙骨底板間振動(dòng)位移幅值比在4000Hz以下隨著頻率而上升，而中耳腔內(nèi)液體對(duì)于該傳遞系數(shù)的影響在小于1000Hz、1000Hz至4000Hz及4000Hz以上分別有不同的作用。

聽(tīng)骨鏈的運(yùn)動(dòng)通過(guò)鐙骨底板傳至內(nèi)耳淋巴液，其運(yùn)動(dòng)速度的大小代表了傳遞至內(nèi)耳的振動(dòng)能量［17］，對(duì)鐙骨底板的運(yùn)動(dòng)形式的研究有助于深入理解這一過(guò)程。鐙骨微觀運(yùn)動(dòng)的實(shí)際方式是包含擺動(dòng)、平移、旋轉(zhuǎn)的鐙骨底板活塞或推拉綜合運(yùn)動(dòng)。一般認(rèn)為，在低頻處，鐙骨底板的運(yùn)動(dòng)以活塞式運(yùn)動(dòng)為主，在更高頻率處，其運(yùn)動(dòng)包含了繞長(zhǎng)軸和短軸的搖擺運(yùn)動(dòng)［18，19］。Sim［20］等通過(guò)使用掃描式LDV測(cè)量鐙骨底板的振動(dòng)，并通過(guò)數(shù)據(jù)處理方法降低由于其特殊形狀及激光入射角度引起的誤差，得到了在不同頻率下的運(yùn)動(dòng)特性。該研究發(fā)現(xiàn)，在0.5-8kHz聲激勵(lì)范圍內(nèi)，搖擺運(yùn)動(dòng)幅度與活塞形式的運(yùn)動(dòng)幅度相當(dāng)。

中耳整復(fù)中的一個(gè)重要的手段是聽(tīng)骨鏈重建［21，22］，包括部分聽(tīng)骨贗復(fù)物（Partial Ossicular Replacement Prosthesis，Porp）、全聽(tīng)骨贗復(fù)物（Total Ossicular Re?placement Prosthesis，Torp）、活塞贗復(fù)物（Piston）。Torp被用來(lái)代替受到嚴(yán)重?fù)p害的聽(tīng)骨鏈，但其由于不具有正常聽(tīng)骨鏈的振動(dòng)信號(hào)的功能、鐙骨肌及鼓膜張肌的保護(hù)以及振動(dòng)調(diào)節(jié)作用以及振動(dòng)模式單一等缺點(diǎn)，其效果并不能得到很好的保證。Torp手術(shù)的術(shù)后效果差別很大，而效果的差別主要取決于植入Torp的長(zhǎng)度，因?yàn)樵撻L(zhǎng)度決定了Torp與鼓膜與鐙骨底板的接觸緊密度以及其對(duì)鼓膜環(huán)狀韌帶、鐙骨底板環(huán)狀韌帶的壓力。Ulku［23］等利用LDV以及頻閃全息照像術(shù)對(duì)在顳骨標(biāo)本上所植入的Torp長(zhǎng)度以及Torp與鼓膜之間墊的軟骨的大小對(duì)鼓膜及鐙骨底板振動(dòng)特性的影響進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)根據(jù)術(shù)前影像測(cè)量及術(shù)中工具測(cè)量所得到的不同患者的合適的Torp長(zhǎng)度及較小的軟骨墊可以加大鐙骨底板的振動(dòng)速度，即具有更好的聲音傳遞特性。

中耳植入式助聽(tīng)器（人工中耳）是一種通過(guò)麥克風(fēng)接受聲音信號(hào)，經(jīng)過(guò)對(duì)信號(hào)的處理及放大，用轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)驅(qū)動(dòng)固定于聽(tīng)骨鏈上的振子振動(dòng)，進(jìn)而將聲音信號(hào)傳至內(nèi)耳的聽(tīng)力輔助設(shè)備。在該設(shè)備的研發(fā)過(guò)程中，其助聽(tīng)效果的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證可以通過(guò)對(duì)新鮮顳骨標(biāo)本LDV檢測(cè)而得到。B?hnke［24］等人通過(guò)建立包含固定在砧骨長(zhǎng)突的振子的多體動(dòng)力學(xué)模型以及LDV實(shí)驗(yàn)研究模型，分析了在振子的驅(qū)動(dòng)下，鐙骨底板所產(chǎn)生的振動(dòng)響應(yīng)，并且實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果符合其仿真分析結(jié)果。目前的人工中耳振子主要是固定在砧骨長(zhǎng)突上，而實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果顯示將其固定在砧骨短突上也是可行的［25］。在中耳振子的植入過(guò)程中，中耳振子植入的位置、固定情況，也會(huì)影響聽(tīng)力恢復(fù)的效果，對(duì)中耳振子植入方法的優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)［26，27］中，優(yōu)化目標(biāo)是增大鐙骨底板的振動(dòng)速度，該速度可以通過(guò)LDV進(jìn)行監(jiān)測(cè)。不僅如此，人們也使用LDV測(cè)量方法分析了植入助聽(tīng)器手術(shù)中的一些步驟，如鉆頭磨開(kāi)乳突過(guò)程［27］、聽(tīng)骨鏈打孔過(guò)程［28］等，對(duì)聽(tīng)力可能造成的損害進(jìn)行了研究。

3　基底膜振動(dòng)特性分析

內(nèi)耳基底膜的振動(dòng)是傳導(dǎo)至內(nèi)耳聲音信息強(qiáng)度大小的最重要的指示器。基底膜帶動(dòng)其上的毛細(xì)胞運(yùn)動(dòng)進(jìn)而產(chǎn)生聽(tīng)神經(jīng)反應(yīng)，對(duì)基底膜運(yùn)動(dòng)的測(cè)量最能直接反映外周聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)中對(duì)聲壓信號(hào)的最終響應(yīng)。由于內(nèi)耳的封閉結(jié)構(gòu)，基底膜及耳蝸內(nèi)液體的運(yùn)動(dòng)無(wú)法直接觀測(cè)，目前多采用耳蝸開(kāi)窗的方法使激光束能夠到達(dá)基底膜。開(kāi)窗測(cè)量過(guò)程中，要特別注意盡量不改變耳蝸內(nèi)的正常生理狀態(tài)，采取的措施包括采用玻璃片封閉耳蝸并使外淋巴液充滿耳蝸而不能有空氣。實(shí)驗(yàn)中需要在基底膜上放置反光珠來(lái)增強(qiáng)激光反射信號(hào)、激光入射角度與基底膜的夾角對(duì)結(jié)果的影響也應(yīng)被考慮［29］。目前用于研究中耳滲出液、中耳植入振子、耳蝸放大器等。

Dai［30］等采用LDV研究了分泌性中耳炎對(duì)耳蝸基底膜響應(yīng)的影響。通過(guò)在豚鼠的中耳腔內(nèi)注射脂多糖進(jìn)行分泌性中耳炎造模，分別測(cè)量基底膜底回和頂回處的基底膜響應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，造模后，底回和頂回對(duì)聲壓信號(hào)的響應(yīng)幅值均下降了25dB。

對(duì)于中耳畸形等不適宜進(jìn)行中耳修復(fù)或人工中耳植入于聽(tīng)骨鏈的患者，在圓窗處放置中耳振子是一個(gè)可行的辦法。但振動(dòng)信號(hào)經(jīng)圓窗膜傳入耳蝸與經(jīng)鐙骨底板傳入耳蝸的差異并不完全清楚，Chen等［29］在動(dòng)物模型圓窗植入電磁式振子，使用LDV測(cè)量振子振動(dòng)幅度以及基底膜底回及砧骨處的位移響應(yīng)，比較了聲音信號(hào)經(jīng)圓窗振子驅(qū)動(dòng)與中耳傳導(dǎo)的傳遞差異。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)圓窗驅(qū)動(dòng)能夠得到與正常氣導(dǎo)途徑大小相當(dāng)?shù)幕啄ろ憫?yīng)幅值，而顯然振子與圓窗結(jié)合的緊密程度會(huì)影響傳至耳蝸內(nèi)的能量，且聽(tīng)骨鏈的后負(fù)荷使圓窗處需要更強(qiáng)的激勵(lì)。

耳聲發(fā)射現(xiàn)象［31］反映了內(nèi)耳的主動(dòng)非線性放大機(jī)制，是20世紀(jì)后葉聽(tīng)覺(jué)生理學(xué)研究最重要的進(jìn)展，已經(jīng)被應(yīng)用在耳病的臨床診斷中。耳聲發(fā)射以起源于耳蝸內(nèi)外毛細(xì)胞的主動(dòng)運(yùn)動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)通過(guò)淋巴液推動(dòng)鐙骨底板，逆向傳至鼓膜引起外耳道內(nèi)的微小聲壓。耳聲發(fā)射中中耳的逆向傳播與正向傳播相似，不同點(diǎn)在于負(fù)載不同［32］。耳聲發(fā)射內(nèi)耳中的傳播方式過(guò)去被推測(cè)為逆行傳向蝸底的行波，但近期研究發(fā)現(xiàn)，該振動(dòng)信號(hào)可能是以壓縮波的形式實(shí)現(xiàn)。Ren及He［33，34］等采用掃描式激光干涉儀，給活體動(dòng)物施加頻率成一定比例的純音，并且同時(shí)測(cè)量了基底膜振動(dòng)、鐙骨底板振動(dòng)以及外耳道聲壓，研究中發(fā)現(xiàn)在鐙骨底板處比基底膜測(cè)點(diǎn)上更早地接收到畸變產(chǎn)物耳聲發(fā)射信號(hào)，這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果有力的反駁了耳聲發(fā)射的‘逆向行波’理論。

4　骨傳導(dǎo)聽(tīng)力相關(guān)研究

對(duì)于骨導(dǎo)助聽(tīng)器來(lái)說(shuō)，由于其對(duì)于聽(tīng)覺(jué)的作用主要是將振動(dòng)信號(hào)經(jīng)骨、腦脊液及由外耳道聲輻射及中耳的慣性作用傳導(dǎo)至內(nèi)耳最終引起基底膜運(yùn)動(dòng)，所以對(duì)骨導(dǎo)助聽(tīng)的評(píng)估需要對(duì)聲音信號(hào)在整個(gè)顱骨振動(dòng)傳遞特征［35，36］進(jìn)行研究。骨傳導(dǎo)中實(shí)現(xiàn)基底膜振動(dòng)的準(zhǔn)確測(cè)量具有很大的難度，目前多采用測(cè)量鼓岬、鐙骨底板、圓窗膜等位置的響應(yīng)來(lái)間接反映骨傳導(dǎo)至耳蝸的能量大小［37］。

對(duì)于骨導(dǎo)助聽(tīng)器的研究，集中在振子設(shè)計(jì)［38］、振子固定方式和固定位置等方面。目前最常使用的骨導(dǎo)助聽(tīng)器是骨錨式助聽(tīng)器（Bone-anchored Hearing Aid，BAHA），對(duì)于BAHA的固定位置，如與外耳道之間的距離，是否跨越鱗縫等對(duì)助聽(tīng)效果的影響的實(shí)驗(yàn)研究中［39］，采用LDV對(duì)經(jīng)過(guò)乳突切開(kāi)術(shù)后中耳腔內(nèi)暴露的鼓岬的振動(dòng)進(jìn)行測(cè)量來(lái)評(píng)估耳蝸的振動(dòng)。通過(guò)對(duì)BAHA不同固定位置的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn)，當(dāng)BAHA與耳蝸的距離減小時(shí)，鼓岬的振動(dòng)速度增大，而最大的振動(dòng)速度響應(yīng)出現(xiàn)在其中一個(gè)接近耳蝸骨囊的位置處。

在雙側(cè)的BAHA植入中，一般兩側(cè)的BAHA被設(shè)置為是同相的，而經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)［40］，假如將雙側(cè)的BAHA設(shè)置為異相，在低頻處（750Hz以下）的結(jié)果顯示病人骨傳導(dǎo)聽(tīng)閾改善，顳骨標(biāo)本實(shí)驗(yàn)中鼓岬位置處響應(yīng)的增加也支持了這一結(jié)論。

在氣傳導(dǎo)途徑中圓窗膜隨著鐙骨底板的運(yùn)動(dòng)維持耳蝸內(nèi)壓力的均衡，在骨傳導(dǎo)情況下，其也起到了相同的作用。在人顳骨標(biāo)本上，采用LDV測(cè)量圓窗膜在氣導(dǎo)與骨導(dǎo)兩種激勵(lì)下其整體的振動(dòng)形態(tài)，發(fā)現(xiàn)其在不同頻率出的振動(dòng)形式呈現(xiàn)相似的特征［41］。在純音刺激頻率低于1.5kHz時(shí)，圓窗膜呈現(xiàn)整體的凸起、凹陷形式的運(yùn)動(dòng)，頻率在1.5kHz以上時(shí)，圓窗膜分成兩部分作反向的運(yùn)動(dòng)，在頻率高于3kHz時(shí)，圓窗膜運(yùn)動(dòng)變得復(fù)雜。研究還發(fā)現(xiàn)，隨著激勵(lì)強(qiáng)度的增加，圓窗膜的振動(dòng)形式不發(fā)生變化，只發(fā)生振動(dòng)位移幅值的改變。

新型的植入式骨導(dǎo)助聽(tīng)器（Bone Conduction Im?plant，BCI）與BAHA的區(qū)別在于其是被植入于顳骨表皮下骨槽內(nèi)，因而具有美觀、不需長(zhǎng)期穿透皮膚等優(yōu)點(diǎn)。在對(duì)于該產(chǎn)品的性能的實(shí)驗(yàn)研究［42］中通過(guò)LDV測(cè)量鼓岬位置處的響應(yīng)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于顳骨模型，在人的可聽(tīng)頻率內(nèi)，BCI所產(chǎn)生的同側(cè)的鼓岬上加速度幅值比BAHA相比高了0到10dB，而異側(cè)的幅值卻明顯小于BAHA的結(jié)果。

5　在耳外科術(shù)中評(píng)估的應(yīng)用前景

近年來(lái)利用激光多普勒測(cè)振技術(shù)非接觸性測(cè)量等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)有學(xué)者使用LDV對(duì)聽(tīng)骨鏈成形術(shù)［43］、人中耳植入手術(shù)［26］中改善聽(tīng)力效果進(jìn)行術(shù)中檢測(cè)。術(shù)中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)對(duì)于提高手術(shù)效果，降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)具有重要作用。耳外科術(shù)中LDV對(duì)精確預(yù)測(cè)聽(tīng)力康復(fù)效果具有重要意義，將會(huì)展現(xiàn)美好的應(yīng)用前景。

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·耳力學(xué)專輯·

Application of Laser Doppler Vibrometer in Otology

LI Jia1，2YANG Lin1CHEN Lifen2ZHANG Tianyu1
1 Eye &ENT Hospital of Fudan University，shanghai，200031 2 Department of Aeronautics and Astronautics of Fudan University，shanghai，200433 Corresponding author：ZHANG TianyuEmail：ty.zhang2006@aliyun.com

【Abstract】Laser Doppler Vibrometer is used as a non-contact and precision measurement in otology research for detecting vibration of the tympanic membrane，ossicular chain，cochlear promontory and basilar membrane.The results reflect the dynamic characteristics of each part and help evaluate sound-transmitting properties through the peripheral auditory system.Therefore the use of LDV is of great significance to increasing understanding of the influence of different pathologies on the auditory system，and to proper design and optimization of auditory reconstructive surgeries and listening assistance devices.It also has the potential of becoming an objective technique for intraoperative monitoring.

【Keywords】Laser Doppler Vibrometer（LDV）；Otology；Middle Ear；Inner Ear

【中圖分類號(hào)】R764

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】1672-2922（2016）03-325-5

DOI：10.3969 / j.issn.1672-2922.2016.03.002

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（81570934）

作者簡(jiǎn)介：李佳，博士生，研究方向：耳力學(xué)

通訊作者：張?zhí)煊?，Email：ty.zhang2006@aliyun.com

收稿日期：（2016-04-05）