失匹配負波對成人人工耳蝸植入效果的評估

劉輝 傅新星 莫玲燕 陳雪清

人工耳蝸植入（CI）技術使患有嚴重聽力損失、不能從助聽器中受益的人群獲得了極大幫助，人工耳蝸電極可繞過外耳、中耳及內(nèi)耳毛細胞，直接刺激螺旋神經(jīng)節(jié)細胞和聽覺神經(jīng)纖維，幫助患者恢復聽覺感知。人工耳蝸植入者對聲音的辨別直接影響其言語康復，因此選擇適當?shù)姆椒ㄔu估人工耳蝸植入后的效果，對了解患者康復情況非常必要。

失匹配負波（mismatch negativity，MMN）是聽覺事件相關電位（event-related potentials，ERPs）的主要成分之一，MMN是在一系列重復的標準刺激中嵌入偏差刺激誘發(fā)出的反應，是標準刺激和偏離刺激產(chǎn)生的波形相減得到的差異波，刺激信號在頻率、強度、時長、音色及音調(diào)等方面的差異均可誘發(fā)MMN。MMN存在表明聽覺系統(tǒng)可分辨出具有不同聲學特性的刺激，并且MMN可以在受試者不主動參與的情況下記錄到，因此越來越受到臨床工作者的重視。

目前，用MMN做為客觀指標評價人工耳蝸康復效果，多集中在與健聽人群比較的橫向研究，本研究對一組成人人工耳蝸受試者進行縱向評估，比較開機1、3、6個月時MMN結果，為臨床應用提供參考。

1 方法

1.1 被試

來自我院行多通道人工耳蝸植入的成人語后聾患者10例，男女各5例；年齡19～51歲，平均31.4±10.4歲。右利手。術前均為雙耳極重度感音神經(jīng)性聾，病程3個月～23年，平均8年3個月，術前均有一定言語能力，所有患者均使用奧地利MEDEL公司人工耳蝸產(chǎn)品。體內(nèi)植入設備為PULSARci 100，體外設備為OPUS 2。人工耳蝸言語編碼策略為FSP。術中電極全部植入，術后電極均可正常使用。

1.2 儀器及測試方法

誘發(fā)電位記錄設備為美國E G I 公司G e o d e s i c Sensor NetTM高導聯(lián)腦電分析系統(tǒng)，配備128通道電極帽。測試前將電極帽浸泡在鹽水中3～5分鐘，受試者測試前一天清潔頭部，電極阻抗＜40 kΩ。眼動電極：在雙眼上下方的電極監(jiān)測眼球垂直運動，雙眼旁邊的電極監(jiān)測眼球水平運動。參考電極為Cz電極、地極為“COM”電極（位于Pz電極前方）。數(shù)字帶通濾波為0.1～30 Hz、采樣率為500 Hz。使用Net Station（EGI，USA）記錄腦電圖數(shù)據(jù)并存貯，用于離線數(shù)據(jù)分析。

采用Eprime 2.0軟件呈現(xiàn)刺激，在聲場中通過揚聲器給聲。揚聲器與頭部水平，入射角呈0°，距受試者頭部1 m，聲強為60～70 dB SPL（以患者感覺舒適為準）。刺激信號為/ba/和/da/，采用經(jīng)典oddball刺激模式，/ba/為標準刺激，/da/為偏差刺激。刺激聲持續(xù)時間350 ms，刺激間隔900 ms。標準刺激和偏差刺激呈現(xiàn)概率分別為80%和20%，標準刺激誘發(fā)的反應疊加800次，偏差刺激誘發(fā)的反應疊加200次。

言語測試：測試場地為標準雙間隔聲室，本底噪聲<20 dB A。將電腦與聽力計連接，校準后通過聲場給聲，受試者面對音箱，距離1 m左右，音箱高度與頭部平齊。采用漢語（普通話）測聽詞匯表（mandarin speech test material，MSTM）7張詞表，每表50個單音節(jié)詞，隨機抽取一張詞表。測試前由工作人員對受試者進行指導，反應方式為受試者聽到測試詞后復述，當受試者沒有聽清楚時，鼓勵猜測，測試結束后計算正確率，得分=（復述正確的單音節(jié)詞數(shù)／50）×100%。

測試環(huán)境和步驟：10例受試者分別于人工耳蝸開機后1、3、6個月時，在我院隔聲屏蔽室內(nèi)進行ERP記錄和言語測試。ERP測試時，受試者為坐位，佩戴好電極帽后配戴人工耳蝸，言語處理程序及設置選擇為患者目前最常使用者。測試前向受試者講解測試要求，安靜放松，觀看無聲有字幕的DVD，并忽略聽覺刺激。在整個測試過程中，密切注意受試者狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)其困倦，立即停止測試，到室外放松，然后再繼續(xù)測試。測試時間約30分鐘。

1.3 數(shù)據(jù)分析

觀察全部128個通道記錄到的腦電反應，選擇波幅最大的Fz電極做為數(shù)據(jù)分析。采用Net Station（EGI，USA）系統(tǒng)將腦電圖數(shù)據(jù)進行離線數(shù)據(jù)分析，經(jīng)過濾波（0.1～30 Hz）、腦電分段（-100～+600 ms）、偽跡去除、壞通道替換、疊加平均、參考電極轉(zhuǎn)換（全腦平均）和基線校正等步驟后，取Fz點記錄的波形進行分析，用偏差刺激波形減標準刺激波形，取150～300 ms平均波幅做為MMN波幅，取MMN波形的起始點作為潛伏期，通過Net Station工具軟件自動測量數(shù)據(jù)并導出，進行分析處理。

1.4 統(tǒng)計方法

所有測量數(shù)據(jù)用均值±標準差表示，采用SPSS 25.0統(tǒng)計學軟件進行數(shù)據(jù)分析，對開機后1個月、3個月和6個月數(shù)據(jù)用重復測量方差分析統(tǒng)計結果，以P＜0.05表示差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 患者MMN和言語測試結果

10例患者的測試結果見表1，其中5例言語識別較好者平均耳聾時間為4.0±1.7年，5例言語識別較差者平均耳聾時間為13.6±8.7年，經(jīng)分析差異有統(tǒng)計學意義（P=0.043<0.05）。10例受試者人工耳蝸開機后1月、3月、6月時言語識別率、MMN潛伏期、平均波幅的均值和標準差見表2，開機后1個月言語識別率與3個月和6個月有顯著差異（P<0.05）。

表1 10 例人工耳蝸受試者開機1月、3月和6月言語和MMN 測試結果

表2 人工耳蝸開機后1月、3月、6月的言語識別率、MMN 潛伏期、平均波幅的均值和標準差

2.2 MMN波形

開機后至半年時間內(nèi)，10例受試者的MMN群體平均波形見圖1。5例受試者開機后1個月可記錄到MMN，此后的3個月和6個月言語識別率增加，MMN波幅增加，群體平均波形見圖2；另外5例受試者3個時間段的MMN波形分化欠佳，開機6個月其言語識別率均＜20%，在群體平均波形上，開機6月時的MMN波形分化尚可（圖3）。

圖1 10例受試者開機1、3、6月后平均MMN波形

圖2 5例MMN波形較好者開機1、3、6月平均MMN波形

圖3 5例MMN波形較差者開機1、3、6月平均MMN波形

2.3 MMN波幅、潛伏期與言語識別率的關系

經(jīng)統(tǒng)計分析，10例受試者開機1個月言語識別率分別與3個月（P=0.023）和6個月（P=0.022）識別率有顯著差異，MMN潛伏期和波幅的差異在3組之間無統(tǒng)計學意義。

3 討論

目前，評價人工耳蝸康復效果通常采用言語測試法，言語測試法需要受試者主動配合，其結果受到受試者知識背景、詞表選擇等因素影響；腦電（electroencephalogram，EEG）記錄法是一種無創(chuàng)、客觀的測試方法，可以在毫秒級的時間分辨率上研究大腦的認知和感知功能，特別是聽覺ERP，可記錄與聽覺事件相關的大腦電位變化，得到了廣泛應用。

MMN是聽覺ERP的主要成分之一，大腦將重復性的刺激（標準刺激）短時存儲于感覺記憶里，并與新傳入的刺激進行比較，如果與記憶中刺激不同（偏差刺激），將會激活自動檢測功能，隨即出現(xiàn)MMN。MMN可以在受試者不主動參與的情況下檢測相對復雜的腦功能，MMN的波幅和潛伏期隨受試者對小刺激識別能力的增強而變化，可用于預測主觀行為識別的準確性[1～4]。由于MMN的這些特點，很多學者將其用于人工耳蝸術后言語識別能力評估。CI術后言語表現(xiàn)較好者，其MMN波形與健聽人群相近，而言語表現(xiàn)較差者MMN波幅較低，潛伏期延長[5～8]。

本研究觀察了10例成人CI術后患者從開機至6個月的言語識別率與語言聲誘發(fā)MMN之間的縱向關系，從MMN的群體平均波形看，MMN波幅隨言語識別率不斷增加，潛伏期有縮短趨勢，但統(tǒng)計學顯示只有1個月與3個月和6個月的言語識別率有統(tǒng)計學差異，其他均無統(tǒng)計學差異，可能與受試者例數(shù)較少有關。Lonka等[9]隨訪了5例人工耳蝸受試者，出現(xiàn)隨著時間的推移，被試言語辨別能力改善，MMN波幅增加，但由于參與者較少，未發(fā)現(xiàn)MMN波幅和潛伏期與言語表現(xiàn)間的相關性。在本研究中，開機后1～3個月波幅增加明顯，3～6個月波幅增長趨于飽和[10，11]，可能與MMN特點有關，標準刺激與偏差刺激的差別越大，MMN波幅越大，本研究在3個時間段測試MMN，所用刺激聲相同，因此受試者能夠辨別出兩者差異后，波幅不再增加，提示相同刺激聲誘發(fā)的MMN，其波幅指標可能不適合用于縱向長期跟蹤觀察言語識別的改善。由于本文只研究了開機后6個月的結果，通過更長時間的跟蹤測試，可以更好的觀察兩者之間的關系。

本研究中5例受試者在1、3、6個月3個時間段的MMN波形分化較差，開機6個月其言語識別率均＜20%，平均耳聾時間13.6年，顯著長于言語識別率較好的受試者（平均4.0年）。但在群體平均波形上，開機6月時的MMN波形可被識別。此種情況有可能是MMN個體分析時信噪比較低，而群體平均波形可改善信噪比，提供清晰反應波形[12，13]。言語識別能力也與MMN出現(xiàn)有關，Singh等[7]使用MMN對CI患者長期評估中觀察到，在言語表現(xiàn)不佳的植入者中，只有15%～20%可記錄到MMN。兩年后，言語表現(xiàn)不佳的植入者中，50%言語表現(xiàn)良好并記錄到了MMN，25%雖然沒有記錄到MMN，但言語表現(xiàn)良好。因此，本研究中這5例受試者需要通過長期觀察確定植入效果。

人工耳蝸工作時產(chǎn)生的電信號偽跡會對包括MMN在內(nèi)所有ERP反應造成干擾，短時程刺激（40毫秒以內(nèi)）產(chǎn)生的電信號偽跡可以從ERP信號中分離，因為這些偽跡在時間上先于腦電反應的響應；然而，對于時程較長的音樂或語音刺激，偽跡可能會貫穿整個ERP反應[14]。本研究也遇到了相似問題，筆者觀察到人工耳蝸產(chǎn)生的偽跡主要集中在人工耳蝸植入側和枕部，所以選擇Fz電極用于分析，此處受干擾較小，對MMN的識別影響不大。在國外文獻報道中，2010年以前較少提及偽跡干擾問題[15～18]，2010年以后多采用獨立成分分析(independent component analysis，ICA)去除人工耳蝸偽跡[8，19～21]，國內(nèi)此類報道較少[22]。ICA法可以在盡可能去除偽跡干擾的情況下，較少地損失ERP成分，可用于多導ERP測試的偽跡去除。Ortmann等[23]認為在標準刺激和偏差刺激中均含有相同的人工耳蝸偽跡成分，兩者相減提取MMN時，可以消除部分偽跡。采用此類“減法”去除人工耳蝸偽跡的方法其他學者也有報道[14，24]。

綜上所述，成人人工耳蝸開機后1～6個月，言語識別率不斷增加，MMN波幅增大，潛伏期有縮短趨勢，而由于受試者例數(shù)限，并未觀察到MMN波幅和潛伏期隨開機時間變化的相關性，需要后續(xù)進一步研究。