43例兒童人工耳蝸植入術(shù)后不同輔聽模式下聲源定位能力初探

郝鵬鵬王寧宇閆占峰劉志勇 周沫吳薇李歡張娟*

1首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京朝陽醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科(北京100020)

2首都醫(yī)科大學(xué)耳鼻咽喉科學(xué)院

3北京中醫(yī)藥大學(xué)東直門醫(yī)院耳鼻喉科

聲源定位（Sound Localization,SL）能力是一種重要的聽覺功能，它與聽敏度共同組成了人類完整的聽覺系統(tǒng)[1]。聲源定位能力下降不僅影響我們對(duì)于聲音方位信息的判斷，還會(huì)影響噪聲環(huán)境下的言語識(shí)別率[2]。聲源定位的完成需要雙耳時(shí)間差（interaural time difference,ITD）、雙耳強(qiáng)度差（interaural level difference,ILD）以及頻譜信息（spectral shape cues,SSC）[3,4]。國外有研究指出，雙側(cè)CI者相對(duì)于單側(cè)CI者，有更好的言語識(shí)別和聲源定位能力，表現(xiàn)在角度辨別閾最小可變角度值（Minimum Audible Angle，MAA）更小。而這一點(diǎn)在早植入、雙側(cè)同時(shí)植入，以及序貫植入間隔時(shí)間更短的受試者中更為明顯[5]。目前，國內(nèi)兒童CI術(shù)后聲源定位能力的研究數(shù)據(jù)尚顯不足，本研究利用我中心自主設(shè)計(jì)的聲源定位測試儀及測試方法評(píng)估CI術(shù)后的兒童聲源定位能力，對(duì)43例兒童CI植入前后不同時(shí)間、不同輔聽模式下聲源定位能力的變化情況進(jìn)行初步探討。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象

43例CI植入患兒全部來自首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京朝陽醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科人工耳蝸植入中心和臨床聽力中心，同時(shí)招募8名聽力正常兒童（Normal Hearing，NH）作為對(duì)照。要求所有受試者及正常聽力兒童通過瑞文智力測試測得其智力及認(rèn)知能力無異常。無精神系統(tǒng)疾病，可自由轉(zhuǎn)頭，無視力障礙。檢查無耳廓、外耳道發(fā)育異常，鼓膜完整，標(biāo)志清晰。聲導(dǎo)抗均為A型曲線。

1.2 研究方法

1.2.1 測試環(huán)境

本實(shí)驗(yàn)均在符合GBT16403的標(biāo)準(zhǔn)測聽室內(nèi)進(jìn)行，背景噪聲＜30dB（A）。平面模式圖見圖1。

圖1 測試環(huán)境模擬圖Fig.1 Test environment simulation diagram

圖2 測試流程圖Fig.2 Test flow chart

1.2.2 測試儀器

角度辨別閾及言語識(shí)別率測試應(yīng)用本實(shí)驗(yàn)室自主研制的聲源定位測試儀（國家專利號(hào)200520017252.1），正前方平均水平偏差為2.5°[6,7]。該測試儀器主體分為三部分：上半部為一不銹鋼材質(zhì)的水平半圓形軌道，半徑為1.2m，軌道的內(nèi)面嵌有鋼質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)刻度尺。軌道中心處標(biāo)記為0°，鋼尺刻度所對(duì)應(yīng)的角度精確到1.0°。下半部為一圓弧形不銹鋼水平固定物。中間部分用可升降的不銹鋼架支撐，將上下兩部分從中心部位連接起來，使上下兩部分保持水平。我們利用不銹鋼揚(yáng)聲器支架將其固定在水平測試軌道上，揚(yáng)聲器可以在水平測試軌道上自由滑動(dòng)。揚(yáng)聲器為瑞士LIFETRONS型號(hào)DrumBassⅢ，圓柱形，直徑41mm，雙側(cè)LIFETRONS揚(yáng)聲器在1000Hz的聲壓級(jí)為70±3dB。以0°為中心對(duì)稱的放置兩個(gè)揚(yáng)聲器A（左）、B（右）。每個(gè)揚(yáng)聲器對(duì)應(yīng)一個(gè)黑箱遙控玩具，遙控器分別控制，有啟動(dòng)和關(guān)閉兩種狀態(tài)，啟動(dòng)時(shí)，單側(cè)黑箱玩具燈亮，同時(shí)卡通模型出現(xiàn)舞蹈動(dòng)作，用來給予受試兒童作為視覺獎(jiǎng)勵(lì)。

1.2.3 測試音

角度辨別閾測試的刺激音為1000Hz囀音。測試音由OtometricsOTOsuite軟件給聲，由軌道上的兩個(gè)揚(yáng)聲器A、B播放。測試音聲強(qiáng)為70dBSPL。測試音播放時(shí)間為2s，間隔5s。

1.2.4 測試方法

利用角度辨別閾法分別測試能夠在相對(duì)應(yīng)時(shí)間點(diǎn)接受隨訪的受試者術(shù)前、開機(jī)后半年、開機(jī)1年以后的水平方向的聲源定位能力（圖2）。

角度辨別閾法：受試者端坐于弧形軌道的圓心，面向正前方，平視弧形軌道的0°標(biāo)記點(diǎn)，頭部位置保持相對(duì)固定，眼球可轉(zhuǎn)動(dòng)以輔助辨別聲音方向，測試者位于受試者左后方的聽力計(jì)旁負(fù)責(zé)給音，觀察者面對(duì)受試者端坐，負(fù)責(zé)觀察受試者聽到聲音后的反應(yīng)。測試過程中，多數(shù)兒童需要先進(jìn)行條件化，所謂條件化，即正式測試前在初始角度先通過小兒行為測聽的方法建立條件化，當(dāng)受試兒童聽到左右揚(yáng)聲器各響一次并立刻作出正確的反應(yīng)后，即可正式開始測試。

以0°角為對(duì)稱點(diǎn)，在±α角處各對(duì)稱放置A、B揚(yáng)聲器一只（α可變，從α=90°時(shí)開始測試）。首先將揚(yáng)聲器對(duì)稱的放置在水平方位α（α＝90°開始），兩個(gè)揚(yáng)聲器隨機(jī)播放10次。如正確率≥70%為通過，減小揚(yáng)聲器角度30°（揚(yáng)聲器角度＞30°時(shí)）或α/2夾角（揚(yáng)聲器角度＜30°時(shí)），至揚(yáng)聲器夾角減至最小滿足正確的次數(shù)達(dá)到7次。如正確率＜70%，為不通過，如α＝90°，則得出MAA＝180.如α＜90°，則增加1/2α夾角，進(jìn)行下一輪測試。直至能夠辨別的最小角度，即為角度辨別閾[6]。

1.2.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

本實(shí)驗(yàn)采用SPSS22.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理，P＜0.05認(rèn)為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般結(jié)果

受試者由43例人工耳蝸植入患兒構(gòu)成，其中女17例，男26例，平均年齡為6.92±4.27歲，平均植入年齡4.7±3.2歲。43例受試者中8例為語后聾，35例為語前聾；43例受試者中27例患兒聲源定位數(shù)據(jù)通過術(shù)前及術(shù)后2年內(nèi)的聲源定位能力隨訪獲得，其術(shù)前、術(shù)后6個(gè)月的聲源定位測試結(jié)果均完整，術(shù)后12個(gè)月的聲源定位能力測試隨訪有其中10名受訪者完成，余17名為術(shù)后時(shí)間不足12個(gè)月或暫時(shí)失訪。另16例患兒的數(shù)據(jù)通過人工耳蝸植入術(shù)后某一時(shí)間點(diǎn)的聲源定位能力測試獲得。43例受試者中36例為單側(cè)植入患兒，7例為雙側(cè)植入患兒（1例為同時(shí)雙側(cè)植入，6例為序貫植入，其平均雙側(cè)耳蝸植入間隔時(shí)間為3.50±1.29年）；同時(shí)測試8名聽力正常兒童作為對(duì)照組，女5名，男3名，平均測試年齡5.9±0.6歲。

表1 CI患兒術(shù)前與術(shù)后MAA角度變化情況（度，±s）Table 1 Preoperative and postoperative changes in MAAAngle in CI children（degree，±s）

表1 CI患兒術(shù)前與術(shù)后MAA角度變化情況（度，±s）Table 1 Preoperative and postoperative changes in MAAAngle in CI children（degree，±s）

Note:a is the comparison between CI before operation and CI 6 months after operation;B is the comparison of CI before operation and 12 months after operation.C is the comparison between the 6 months after CI was started and the 12 months after CI was started.

CI preoperative（n=27）F p MAA 173.3±24.0162.2±35.691.7±61.117.8820.000 pa=0.261*pb=0.000pc=0.000 P*CI has been running for 6 months（n=27）CI has been running for 12 months（n=9）

表2 不同輔助聽力模式下的患兒MAA角度變化情況（度，±s）Table 2 Changes of MAAAngle in children with different assisted hearing modes（degree，±s）

表2 不同輔助聽力模式下的患兒MAA角度變化情況（度，±s）Table 2 Changes of MAAAngle in children with different assisted hearing modes（degree，±s）

Note:a is the comparison between Bi-HA and CI+HA;B is the comparison between Bi-HA and Uni-CI;C is the comparison of Bi-HA and Bi-CI.D is the comparison between CI+HA and Uni-CI.E is the comparison between CI+HA and Bi-CI.F is the comparison between Uni-CI and Bi-CI.

F p MA P*Bi-HA（n=27）173.3±24.0 pa=0.000 CI+HA（n=9）91.7±61.1 pb=0.005 Uni-CI（n=21）138.6±48.8 pc=0.000 Bi-CI（n=7）42.86±37.2 Pd=0.006 23.042 Pe=0.021 0.000 Pf=0.000

2.2 CI植入前后MAA角度變化情況

如表1和圖3所示，CI術(shù)前MAA角度（173.3±24.0°）變化較CI術(shù)后6個(gè)月（162.2±35.6°）差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.261）；CI術(shù)后12個(gè)月MAA角度（91.7±61.1°）較術(shù)前（173.3±24.0°）及CI術(shù)后6個(gè)月（162.2±35.6°）明顯減小，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.000）。

圖3 CI患兒術(shù)前與術(shù)后MAA角度變化Fig.3 Changes in preoperative and postoperative MAA angles in CI children

2.3 不同輔助聽力模式下的MAA角度差別

如表2和圖4示，CI植入術(shù)1年以后，CI+HA雙模式佩戴下MAA角度（91.7±61.1°）明顯小于單側(cè)CI模式（138.6±48.8°）及術(shù)前雙側(cè)HA佩戴模式（173.3±24.0°），差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（p=0.000）；單側(cè)CI模式下MAA角度（138.6±48.8°）小于術(shù)前雙側(cè)HA佩戴模式（173.3±24.0°），差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.005）；雙側(cè)CI模式下MAA角度（42.86±37.2°）明顯小于術(shù)前雙側(cè)HA佩戴模式（173.3±24.0°）、單側(cè)CI模式（138.6±48.8°）及CI+HA雙模式佩戴，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（pc=Pf=0.000，Pe=0.021）。

圖4 同輔助聽力模式下MAA角度變化Fig.4 Changes of MAA Angle in the same assisted listening mode

2.4 輔助聽力模式下患兒與正常兒童MAA角度差別

如表3和圖5示，雙側(cè)HA、CI+HA雙模式、單側(cè)CI、雙側(cè)CI等輔助聽力模式下，其MAA角度均不能達(dá)到正常兒童雙耳聽力水平（5.63±1.64°），甚至除雙側(cè)佩戴CI患兒外，其他模式下的患兒MAA角度尚不能達(dá)到正常兒童單耳聽力情況下的水平（49.69±8.91°）。

圖5 同輔助聽力模式下患兒與正常兒童單雙耳情況下MAA角度變化Fig.5 Changes of MAA Angle in monaural and binaural hearing modes of children and normal children

表3 不同輔助聽力模式下患兒與正常兒童單雙耳MAA角度變化情況（度，±s）Table 3 Changes of monaural MAA angles between children and normal children under different assisted hearing modes（degree，±s）

表3 不同輔助聽力模式下患兒與正常兒童單雙耳MAA角度變化情況（度，±s）Table 3 Changes of monaural MAA angles between children and normal children under different assisted hearing modes（degree，±s）

Note:a is the comparison of Bi-CI and Bi-NH;B is the comparison between Bi-CI and Uni-NH.

F P MAA Bi-HA（n=27）173.3±24.0 CI+HA（n=9）91.7±61.1138.6±48.842.86±37.25.63±1.6449.69±8.9140.0820.000 Uni-CI（n=21）Bi-CI（n=7）P*Bi-NH（n=8）pa=0.056 Uni-NH（n=8）pb=0.722

3 討論

聲源定位能力是人與動(dòng)物對(duì)環(huán)境感知的一種基本能力。聲源定位能力降低或喪失將嚴(yán)重影響人的言語識(shí)別能力，進(jìn)一步將影響人的生存和生活能力[1,8]。對(duì)于重度/極重度感音神經(jīng)性聾的患者，在CI植入術(shù)后，恢復(fù)雙耳聽覺的同時(shí)，不僅能夠提高患者的聽敏度，而且對(duì)于聲源定位能力以及言語識(shí)別能力，特別是噪聲下言語識(shí)別能力也將得到明顯提升[9-11]。

研究表明，CI植入術(shù)后半年，雙模式（CI+HA）佩戴在噪聲環(huán)境下的言語識(shí)別率顯著提高，聲源定位能力亦有所提高[12]。然而在本研究中，CI植入術(shù)后半年，雙模式佩戴下進(jìn)行聲源定位能力測試，其結(jié)果與術(shù)前雙側(cè)HA佩戴模式下的差別無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。隨訪時(shí)間到1年以上時(shí)，CI+HA雙模式佩戴下聲源定位能力測試結(jié)果好于術(shù)前雙側(cè)HA佩戴以及術(shù)后半年雙模式佩戴，其差別具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。說明CI植入術(shù)后患兒的聲源定位能力隨著時(shí)間延長逐漸適應(yīng)后可進(jìn)一步改善[13]。

患兒術(shù)前長期耳聾導(dǎo)致相關(guān)聽覺神經(jīng)退化、樹突消失和神經(jīng)元胞體皺縮[14]，不僅影響聽敏度，而且由于長期不能接受有效的聲刺激，聲源定位能力也會(huì)隨之下降。國內(nèi)外的動(dòng)物研究也證實(shí)了聽覺剝奪會(huì)影響大腦皮層的各層級(jí)以及皮層-皮層回路的功能[15]。當(dāng)然，患兒在術(shù)前也會(huì)形成自身在雙側(cè)HA模式下的聲源定位機(jī)制，CI后輔助聽力模式的改變，導(dǎo)致術(shù)前已經(jīng)適應(yīng)的聲源定位機(jī)制不能適應(yīng)，聲源定位能力下降甚至消失，隨著重新開始接受聲音信號(hào)，充分訓(xùn)練之后，聽覺相關(guān)皮層出現(xiàn)重塑，形成新的輔助聽力模式下的聲源定位機(jī)制。此過程可能需要CI手術(shù)后1年以上的時(shí)間。

關(guān)于不同輔助聽力模式下的聲源定位能力，根據(jù)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，CI術(shù)后1年，雙側(cè)CI佩戴模式聲源定位效果最好，其次是CI+HA雙模式佩戴，又好于單側(cè)CI佩戴模式。而上述佩戴模式下，聲源定位能力均較術(shù)前雙側(cè)HA佩戴模式有明顯的提高。國外大量研究證明，雙側(cè)重度/極重度感音神經(jīng)性聾語后聾患兒雙側(cè)CI后，相較于單側(cè)CI，在言語識(shí)別率、聲源定位能力方面都有明確的優(yōu)勢(shì)[16]。關(guān)于語前聾的患兒，相關(guān)學(xué)者也進(jìn)行了大量研究，研究結(jié)果同樣提示雙側(cè)CI在聲源定位能力、安靜或者嘈雜環(huán)境下的言語識(shí)別率方面都要優(yōu)于單側(cè)CI的患兒[17-19]。Potts等2014年通過對(duì)雙模式和雙側(cè)CI模式的聲源定位能力進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，雙側(cè)CI模式的聲源定位能力較雙模式更好，且言語-空間和聽力質(zhì)量量表（Speech,Spatial and Qualities of Hearing Scale,SSQ）也顯示，受試者在雙側(cè)CI模式下的得分均顯著優(yōu)于雙模式[20]。Filip Asp等學(xué)者于2012年在多中心對(duì)85例單、雙側(cè)CI受試者進(jìn)行了言語識(shí)別率、聲源定位能力的研究對(duì)比，同樣發(fā)現(xiàn)雙側(cè)CI相較于單側(cè)CI在聲源定位以及安靜、嘈雜環(huán)境下的言語識(shí)別率有明確的優(yōu)勢(shì)[21]。

聲音信號(hào)攜帶的信息包括強(qiáng)度、頻率和頻譜特點(diǎn)。人對(duì)聲源位置的計(jì)算及編碼依賴于聲音到達(dá)兩耳時(shí)的時(shí)間與強(qiáng)度的不同即ITD及ILD，以及經(jīng)過軀體及外耳對(duì)聲音信號(hào)改造后的頻譜特征即耳廓波譜信號(hào)（spectral shape cues,SSC）來確定聲源的空間位置[22]。ITD及ILD是聲源定位能力的重要因素，而它們的基礎(chǔ)都是雙耳聆聽，對(duì)于單耳聆聽，主要依靠頻譜信息來進(jìn)行粗略的聲源定位。與單側(cè)CI相比，雙側(cè)CI提供了更好的空間聽力優(yōu)勢(shì)。同時(shí)相較于CI+HA雙模式輔聽，其更容易達(dá)到相關(guān)頻率雙耳的響度平衡。但與正常聽力兒童（NH）相比，他們的表現(xiàn)仍然較差[21,22]。正常聽者可以利用雙耳間時(shí)間差（ITD）和雙耳強(qiáng)度差（ILD）來進(jìn)行聲源定位，但雙側(cè)CI用戶主要依賴ILD，ITD的使用相當(dāng)有限[23,25]。更復(fù)雜的原因在于，言語處理器的麥克風(fēng)通常放在耳后或者肩膀，這樣的放置不會(huì)捕捉到耳廓的自然放大，而且與更自然的在耳道內(nèi)放置麥克風(fēng)相比，也潛在地減少了可用的ILD效用。

本課題組中選取的8名年齡匹配的聽力正常兒童進(jìn)行聲源定位能力測試，并與雙側(cè)人工耳蝸佩戴模式進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)雙側(cè)人工耳蝸佩戴模式下，聲源定位能力較聽力正常兒童仍有差距。這與國外相關(guān)研究結(jié)果相符[24]。

雙側(cè)CI者聲源定位能力雖然明顯優(yōu)于單側(cè)耳蝸植入水平，但較正常聽力兒童有較大差距。首先是ITD信號(hào)不能有效利用。由于雙側(cè)耳蝸不是協(xié)同工作，同步性差，耳蝸聲音處理器所傳導(dǎo)雙側(cè)耳蝸基底膜的電信號(hào)不具有時(shí)間鎖相，ITD可達(dá)到100μs-1000μs水平[26]，而不是常規(guī)聲源定位所用的10-20μs水平；耳蝸言語處理器對(duì)時(shí)域精細(xì)結(jié)構(gòu)信號(hào)編碼不足，不能體現(xiàn)其作用。另外，由于耳蝸基底膜感受低頻聽力毛細(xì)胞位于頂轉(zhuǎn)，電極插入深度有限，對(duì)低頻信號(hào)提供不足，這些因素均對(duì)聲源定位中耳間時(shí)間差信號(hào)的利用造成影響[27,28]。多數(shù)CI言語處理策略均不提供時(shí)間細(xì)微結(jié)構(gòu)信息。為了提供更好的言語包絡(luò)，言語策略多采用高刺激頻率(≥900 Hz)，不能反映耳間時(shí)間差所需要的相位信號(hào)，不能提供雙耳信號(hào)。低刺激頻率(＜300 Hz)在有些CI者中能提供ITD信號(hào)的應(yīng)用，幫助聽者利用時(shí)間細(xì)微結(jié)構(gòu)達(dá)到一定的聲源定位能力。其次，CI術(shù)前雙側(cè)聽力殘余水平不同，雙側(cè)CI時(shí)，很難確保電極植入深度的絕對(duì)統(tǒng)一，術(shù)后調(diào)機(jī)過程中，也難以達(dá)到雙耳絕對(duì)的平衡。因此，雙側(cè)人工耳蝸CI佩戴模式下，仍然難以達(dá)到正常聽力兒童的聲源定位水平。

綜上所述，CI在改善重度-極重度耳聾患兒聽力的同時(shí)對(duì)患兒聲源定位能力及言語識(shí)別能力均有所提高。隨著耳蝸佩戴時(shí)間的延長以及康復(fù)訓(xùn)練的進(jìn)行，患兒的聲源定位能力及言語能力會(huì)有所改善。對(duì)于不同輔助聽力模式下的聲源定位能力，雙側(cè)CI后聲源定位能力優(yōu)于雙模式佩戴以及單側(cè)人工耳蝸佩戴模式，但較正常兒童仍有差距。本組病例中有一名患兒進(jìn)行了雙側(cè)CI的同期植入，術(shù)后1年其MAA值在數(shù)值上出現(xiàn)明顯減小，相較于序貫植入者表現(xiàn)出一定優(yōu)勢(shì)。當(dāng)然，對(duì)于之后臨床人工耳蝸植入病例，在嚴(yán)格把控適應(yīng)癥的情況下，可考慮選擇同期進(jìn)行雙側(cè)人工耳蝸植入。對(duì)于雙側(cè)耳蝸序貫植入者，可在一定程度上盡可能縮短雙側(cè)耳蝸植入間隔時(shí)間，且在間隔期選擇CI+HA雙模式佩戴。