聞雨婷 摘譯 黃文達 審校

奧迪康國際貿(mào)易(上海)有限公司(上海 201203)

1 Chirp刺激聲的設計

通過測量單個聽神經(jīng)纖維或一組聽神經(jīng)纖維的神經(jīng)活動，可以獲得相應的神經(jīng)反應，因此可將耳蝸看作是一個節(jié)段性延時器(tapped delay line)；然而，由于寬頻聲誘發(fā)的聽覺復合動作電位(ACAP)或ABR是由聽神經(jīng)纖維的整體活動形成的，又可將耳蝸看作是一個雙端系統(tǒng)(two-port system)。Fobel和Dau(2004)通過Von Bèkèsy等(1960)的觀察方法或通過測量單個神經(jīng)纖維或神經(jīng)纖維組的反應獲得基底膜上各位置的反應潛伏期，所得到的潛伏期用于描述耳蝸雙端系統(tǒng)，并以此為基礎設計了Chirp刺激聲。用這種方法得出的行波延遲可用于描述耳蝸雙端系統(tǒng)(線性)的組延遲(Dau等, 2007; Wegner和Dau, 2002; Elberling等, 2007)。然而，無論耳蝸中產(chǎn)生神經(jīng)反應的實際位置如何，這一方法將耳蝸的每個頻率段(derived-band)對應一個神經(jīng)反應模式，每個刺激聲的頻率成分都在所對應的頻率分段范圍之內(nèi)。因此，各個頻率段(derived-band)的潛伏期可用于定義耳蝸雙端系統(tǒng)的組延遲，這里涉及到的頻率段是指刺激聲頻率，而非耳蝸的頻率分段。這種組延遲描述了不同的頻率組成分(如寬頻Click)及其產(chǎn)生的神經(jīng)反應是如何從耳蝸雙端系統(tǒng)的輸入端到輸出端發(fā)生延遲的。組延遲的結果可用于設計Chirp聲以補償各個頻率段(derived-band)的延遲。

本研究中也采用了這一方法，以Elberling等(2007)描述的頻域方法生成Chirp。Chirp和Click兩種刺激聲的時間特性不同。因此，在比較兩個刺激聲的效能時需要保證兩個聲音的幅度頻譜一致，僅在相位頻譜方面存在差異。Click和Chirp的聲音波形和幅度頻譜如圖1所示。

圖1上圖為Click和Chirp的時間波形刺激聲經(jīng)帶寬限制處理，頻率范圍為200～10 000 Hz。Chirp的幅度經(jīng)2倍放大。兩個刺激聲在時間軸上對齊，因此二者在10 000 Hz的相位延遲都為0。下圖為兩個刺激聲的幅度頻譜(二者的頻譜一致)

2 測試Chirp刺激聲的效能并與Click比較

2.1對象 受試組由10名正常聽力受試者組成。其中男性5名，女性5名，年齡24～42歲。所采用的正常聽力標準為：500～4 000 Hz純音聽閾不超過10 dB HL，6 000～8 000 Hz的純音聽閾不超過15 dB HL。全部受試者的兩側耳分別接受測試。

2.2刺激聲 兩個測試聲分別為100 μs的疏波Click和相應的Chirp聲(200～10 000 Hz)。通過ER-2插入式耳機發(fā)放刺激聲。刺激率為27次/秒(刺激聲間隔37 ms)，刺激聲強度為60和50 dB nHL。

2.3ABR記錄 通過丹麥國際聽力(Interacoustics)的Eclipse EP25 ABR系統(tǒng)進行測試記錄。測試過程中受試者躺在電磁屏蔽室內(nèi)的躺椅上。ABR的記錄電極放置在前額正中發(fā)際下方(Fz)，同側參考電極(M1或M2)放置于乳突部，接地電極放置在前額下部(Fpz)。EEG經(jīng)100～3 000 Hz濾波，濾波斜率為12 dB/倍頻程。在ABR的記錄中應用了噪聲預估技術(Elberling和Don, 1984)和計權平均技術(Elberling和Wahlgreen, 1985; Don和Elberling, 1994)。這些技術減小了受試者自身的生物電噪聲波動對ABR疊加的影響。在曲線疊加過程中，當預估殘余背景噪聲達到40 nV (rms)及以下時停止數(shù)據(jù)采集。所有測試曲線在經(jīng)過3 150次疊加后的平均殘余背景噪聲達到34.6 nV。

2.4V波參數(shù) 識別并自動測量測試曲線V波的峰-谷幅度和峰潛伏期。將所有潛伏期值減去0.86 ms，以補償聲音在ER-2耳機導聲管內(nèi)的延遲。在其中一個受試者的6次測試記錄中，V波后面的波谷都被高強度的耳后肌(PAM)電位掩蓋，因此無法進行自動幅度測量。對此病例，由兩名獨立的觀察人員分別辨認波谷位置。采用Kolmogorov-Smirnov正態(tài)性檢驗(Siegel, 1956)分析各測試情況下的V波參數(shù)值。結果表明，所有數(shù)據(jù)的均值和標準差分布都未顯著偏離高斯分布。因此可假定本研究中的全部數(shù)據(jù)呈近似正態(tài)分布，這一結果也驗證了使用正常值的有效性。然而，由于不同測試情況下樣本的方差不同，本研究在統(tǒng)計分析中應用了非參數(shù)檢驗：Wilcoxon配對秩和檢驗用于分析配對數(shù)據(jù)， Mann-Whitney U成組秩和檢驗用于分析非配對數(shù)據(jù)(Siegel, 1956)。

2.5結果 表1列出了全部四組測試結果(10個受試者)的峰-谷幅度的均值和標準差。在60和50 dB nHL刺激強度時，Click和Chirp的結果有顯著性差異：Chirp誘發(fā)的V波幅度顯著高于Click(P<0.001, Wilcoxon配對秩和檢驗)，Chirp誘發(fā)的V波潛伏期顯著短于Click(P<0.001, Wilcoxon配對秩和檢驗)。而Chirp V波幅度的相對標準差與對應的Click幾乎相同，Chirp V波潛伏期的標準差顯著大于對應的Click[P<0.001 (60 dB nHL) 和P<0.05 (50 dB nHL)，F(xiàn)檢驗]。

表1 60和50 dB nHL的Click和Chirp ABR誘發(fā)的波V峰-谷幅度和峰潛伏期(n=20耳)

圖2 60 dB nHL(左圖，平均值=1.54)和50 dB nHL(右圖，平均值=1.78)的Chirp和Click ABR V波幅度比的累計分布情況(N=20耳) 圖中顯示了各幅度比的分布，以及相應平均值和標準差(見表1)的連續(xù)高斯分布。為進行比較，圖中以虛線顯示Don等(2009)得出的60 dB nHL時模型Stacked ABR和Click ABR幅度比的連續(xù)高斯分布

本研究計算了60和50 dB nHL時Chirp V波與Click V波的幅度比，并在表1中列出了比值的均值和標準差。60 dB nHL和50 dB nHL的幅度比均值分別為1.54和 1.78。圖2顯示了這兩個幅度比的累積分布和推算的高斯分布情況。

圖3 60 dB nHL和50 dB nHL的Click ABR(左圖)和Chirp ABR(右圖)的總平均波形(N=20耳) 為進行比較，以虛線顯示相應的總平均Click ABR和模型Stacked ABR(來源于Don等(2005)對60 dB nHL的原始記錄)：左圖為Click ABR，右圖為模型Stacked ABR。二者的波形已經(jīng)過文中所描述的縮放和時移處理

為研究ABR的波形形態(tài)，本研究以下述方法得到總平均ABR：首先，對每個記錄進行時移，讓V波的潛伏期與實際記錄的平均潛伏期(表1所示的每個刺激類型和強度的平均潛伏期)一致。然后，對每組20個時移后的記錄進行平均運算。圖3顯示了4個經(jīng)總平均后的波形。為進行比較，本研究還通過上述方法對Don等(2005)在60 dB nHL記錄的Click ABR和 Stacked ABR進行了總平均運算，并在圖3中顯示總平均曲線。因此后二者的峰潛伏期與本研究中的一致。另外，本研究對總平均Click ABR和Stacked ABR(Don等, 2005)進行了縮放處理(縮放因子0.88)，以使總平均Click ABR的峰-谷幅度和本研究中的總平均Click ABR一致(R2=0.90)。由于經(jīng)時相和幅度調(diào)整的總平均Click ABR(Don等, 2005)的波形與本研究中的波形相似，可將60 dB nHL的Click ABR作為參照物來比較Chirp ABR和Stacked ABR。經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)60 dB nHL時Stacked ABR的波形略大于Chirp ABR(R2=0.80)，而在50 dB nHL時兩個波形更為相近(R2=0.85)。

3 討論

與其他學者(Dau等, 2000; Fobel和Dau, 2004; Elberling等, 2007)的研究結果一致，我們發(fā)現(xiàn)Chirp ABR的幅度高于相應的Click ABR幅度。60 dB nHL的Chirp/Click幅度比值低于50 dB nHL(分別為1.54和1.78,P<0.01, Wilcoxon配對秩和檢驗)。因為當刺激聲的強度由60降到50 dB nHL時，Click ABR的幅度下降，而Chirp ABR的幅度升高。這一發(fā)現(xiàn)與Fobel和Dau(2004)的研究結果一致，可從他們的結果(應用M-Chirp)中計算出兩個刺激強度的幅度比：分別為1.42(60 dB SL)和2.05(50 dB SL )。

應該注意到，雖然Chirp ABR的潛伏期較短，但其標準差卻明顯大于Click ABR。然而對這些數(shù)據(jù)的分析表明，對于Chirp ABR的潛伏期，60 dB nHL和50 dB nHL兩組測試結果之間存在高度相關性(R=0.95)；而對于Click ABR，這一相關性則較弱(R=0.80)。相關性越高，差異反而越大，其原因在于受試者間存在個體差異。該結果提示，至少對于本研究中所采用的兩個刺激強度，Chirp ABR更能突出每個測試的個體化特征。

Elberling等在2007年的研究中介紹了“輸入補償”和“輸出補償”的概念：輸入補償發(fā)生在聲音輸入耳蝸的階段，是通過Chirp刺激聲補償耳蝸的行波延遲；輸出補償發(fā)生在耳蝸輸出神經(jīng)信號的階段，是采用Stacked ABR的方法補償耳蝸的行波延遲。在Don等(2009)的研究中，通過39名正常聽力受試者的測試結果，對60 dB nHL的Click ABR和對應的Stacked ABR進行評估，并設計了三種不同的Stacked ABR。其中一種稱為模型Stacked ABR，其設計目的是模擬Chirp刺激聲的效果。Chirp刺激聲對行波延遲的補償與基于相同的平均潛伏期 - 頻率模型的Stacked ABR相似。在一組39名正常聽力受試者中，模型Stacked ABR幅度與對應的Click ABR幅度的平均比值為2.27(sd=0.50, Don等, 2009)。圖2顯示了二者的累計高斯分布，以便與本研究中的結果進行比較。

在60 dB nHL的刺激強度時，Chirp與Click的幅度比顯著小于對應的模型Stacked與Click的幅度比(P<0.001, Mann-Whitney成組秩和檢驗)。這說明以Click ABR為參照，模型Stacked ABR的幅度增加超過了Chirp ABR的幅度增加。兩種補償方法的結果與Click ABR的幅度比值都超過了1.0。然而，Chirp/Click幅度比的分布比模型Stacked/Click幅度比的分布更陡，這一結果與前者較小的標準差一致(二者分別為0.32和0.50，表1)(P<0.02, F檢驗)，但二者的相對標準差幾乎相同(分別為0.21和0.22)。

在50 dB nHL的刺激強度時，模型Stacked與Click的幅度比(在60 dB nHL時記錄)大于對應的Chirp/Click幅度比，而二者的分布曲線陡峭程度幾乎相同，這與觀察到的標準差0.47和0.50一致(表1)，二者的相對標準差僅有輕微差異(分別為0.26和0.22)。

在圖3中，通過調(diào)整時相后進行總平均的方法進行波形評估。對Don等(2005)記錄的全部曲線進行縮放處理，以便讓60 dB nHL時的兩個總平均Click ABR顯示為相同的峰-谷幅度。通過將Click ABR作為這兩組記錄的參照物，可對模型Stacked ABR和Chirp ABR的波形進行比較。60 dB nHL時Chirp ABR的波形與模型Stacked ABR的波形部分相似，不過前者的幅度較小。然而在50 dB nHL時，二者的波形更為接近且幅度幾乎相同。

因此，在相同的測試條件下，50 dB nHL時輸入補償(Chirp ABR)和輸出補償(推算的模型Stacked ABR)增加ABR幅度的效果相當。

關于本研究中觀察到Chirp在50 dB nHL時比60 dB nHL更有效，可能與Chirp中各頻率成分對神經(jīng)的刺激擴散有關。當?shù)蛷姸却碳r，每個頻率成分僅刺激耳蝸中對應的限定區(qū)域；但在高強度刺激時會發(fā)生刺激區(qū)域擴散——尤其是向耳蝸底回方向擴散(刺激上行擴散)。Chirp刺激聲中的各頻率成分都經(jīng)過了特殊的時間延遲處理，其目的是補償不同頻率成分到達對應的耳蝸特征頻率位置前發(fā)生的延遲。如果高強度時的各頻率成分都刺激了耳蝸內(nèi)更寬的區(qū)域，那么由于每個位置現(xiàn)在都可以被更寬范圍的頻率成分刺激，這些頻率成分同時到達耳蝸的不同部位，就會產(chǎn)生去同步化的效果。如果這一解釋正確，就可能存在一個刺激強度上限——至少對于正常聽力受試者如此，刺激強度高于此上限時Chirp的效能可能不再高于Click刺激聲。

4 總結和結論

Chirp ABR的反應幅度高于Click ABR的幅度，50 dB nHL時Chirp ABR的幅度可達到Click ABR的2倍，60 dB nHL的Chirp ABR幅度增加程度小于50 dB nHL。由Chirp ABR的潛伏期數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn)，Chirp比相應的Click更強調(diào)個體化特征。

[摘譯自：Elberling C,et al. Auditory brainstem responses to a chirp stimulus designed from derived-band latencies in normal-hearing subjects.J Acoust Soc Am,2008,124:3 022～3 037.]