劉婭 Thomas Janssen Jan Kiefer

DPOAE能反映外毛細(xì)胞的能動性。理想的DPOAE值 (Ldp)不僅與耳蝸的狀態(tài)有關(guān)，還與原刺激聲的強(qiáng)度(L1, L2)、頻率(f1, f2)及頻率間隔有關(guān)。為了得到最大的Ldp，許多研究對DPOAE的原刺激音進(jìn)行了調(diào)試，包括優(yōu)化的L1、L2水平及優(yōu)化的f2/f1比值。絕大多數(shù)研究使用固定的f2/f1比值(1.2或1.25)，而極少對f2/f1比值進(jìn)行優(yōu)化。本研究的目的擬通過對DPOAE原刺激聲f2/f1比值在f2較大范圍內(nèi)(1～16 kHz)進(jìn)行優(yōu)化測試，并應(yīng)用所得的優(yōu)化參數(shù)檢測正常耳蝸與受損耳蝸的DPOAE，與傳統(tǒng)的固定f2/f1比值檢測方法進(jìn)行比較，以得到較理想的DPOAE檢測參數(shù)。

1 材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)動物及分組 18只健康雜色豚鼠(雌雄不限)購于Charles River(德國)，體重624±232 g，顯微鏡下檢查外耳道及鼓膜無異常。先隨機(jī)選擇7只豚鼠(14耳)用于f2/f1比值優(yōu)化測試；一周后所有18只豚鼠再隨機(jī)分為A、B兩組(每組9只9耳)，兩組每只動物分別取單耳進(jìn)行內(nèi)耳手術(shù)。

1.2DPOAE的優(yōu)化及常規(guī)檢測 所有動物均在麻醉狀態(tài)下進(jìn)行檢測。f2/f1比值優(yōu)化測試方法：刺激聲頻率f2為1、2、4、8、12、16 kHz，刺激聲強(qiáng)度L2為25、40、60 dB SPL，L1= 0.46L2+ 41，刺激聲頻率f2/f1的比值為 1.1、1.15、1.2、1.25、1.3、1.35、1.4、1.45、1.5、1.55，檢測頻率為2f1-f2，記錄最大DPOAE幅值(Ldp)所對應(yīng)的f2/f1比值，以此推導(dǎo)出優(yōu)化的f2/f1比值。手術(shù)前后對A組使用優(yōu)化的f2/f1比值檢測DPOAE值(Ldp)，B組使用固定f2/f1比值(f2/f1=1.2)檢測Ldp，兩組動物測試的刺激聲頻率f2為1、2、4、8、12、16 kHz，刺激聲強(qiáng)度L2為20、25、30、35、40、45、50、55、60 dB SPL，L1= 0.46L2+ 41。比較兩組DPOAE值的差異。檢測時動物的體溫控制在38～39℃，Ldp高于本底噪聲6 dB被認(rèn)為有效。

1.3內(nèi)耳手術(shù)方法 優(yōu)化測試后1周A、B兩組豚鼠分別隨機(jī)選取單耳進(jìn)行內(nèi)耳手術(shù)，其方法為：豚鼠麻醉后打開聽泡，耳蝸底回打孔，向鼓階內(nèi)插入一種硅膠植入體，深度約3～4 mm，關(guān)閉傷口。每只動物均在相同的條件下由同一術(shù)者進(jìn)行手術(shù)(由于本文章內(nèi)容隸屬于一項(xiàng)在研課題，因此具體手術(shù)材料尚未得到公開允許)。

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS18對A組及B組測試結(jié)果進(jìn)行U檢驗(yàn)，以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1優(yōu)化的f2/f1比值 7只豚鼠(14耳)檢測得到的f2/f1比值的優(yōu)化結(jié)果見圖1?？梢?，當(dāng)f2從1 kHz上升到2 kHz時，最佳f2/f1比值從1.26上升至1.43；而后當(dāng)f2上升至8 kHz時，最佳f2/f1比值逐漸下降到1.18；最后，當(dāng)f2由8 kHz上升至16 kHz時，最佳f2/f1比值又緩緩上升至1.23。根據(jù)以上數(shù)據(jù)推導(dǎo)得到的不同刺激聲強(qiáng)度所對應(yīng)的優(yōu)化f2/f1比值見表1。

圖1 最佳f2/f1比值與刺激聲頻率f2的關(guān)系

表1 L2為不同強(qiáng)度下f2各頻率的優(yōu)化f2/f1比值

2.2A、B組Ldp比較 將刺激聲L2分為低(L2= 20、25、30 dB SPL)、中(L2= 35、40、45 dB SPL)、高(L2= 50、55、60 dB SPL)三個水平，測得各刺激水平中三種刺激聲強(qiáng)下的各自Ldp值，再取其平均值，分別比較A組與B組低、中、高刺激聲水平Ldp的平均值差異及各頻率可檢測到有效Ldp的動物只數(shù)(見表2～4)，可見兩組動物在術(shù)前有較高的Ldp值，術(shù)后Ldp值均不同程度降低。A組動物在絕大多數(shù)條件下檢測到的Ldp值較B組高。

手術(shù)前，低刺激聲水平且f2為2 kHz時，A組的Ldp為4.09 dB SPL，而B組的Ldp僅為-9.43 dB SPL(P=0.01,表2)；中刺激聲水平且f2為2 kHz和4 kHz時，A組的Ldp分別為11.78 dB SPL和15.77 dB SPL，而B組的Ldp僅分別為2.48 dB SPL和0.95 dB SPL(P=0.002，P=0.001，表3)；高刺激聲水平且f2為2 kHz時，A組的Ldp為25.58 dB SPL，而B組的Ldp僅為15.12 dB SPL(P0.005，表4)。

手術(shù)后，高刺激聲水平且f2為2 kHz和4 kHz，A組的Ldp分別為20.19 dB SPL和29.92 dB SPL，而B組的Ldp僅分別為6.57 dB SPL和16.95 dB SPL(P=0.01，P=0.005，表4)。

此外，手術(shù)前低刺激水平f21 kHz時A組有6只耳可檢測到有效的Ldp，而B組所有耳在低刺激聲條件下無一能測得有效的Ldp，該差異有顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.001，表2)。

表2 L2為低水平(20、25、30 dB SPL)時兩組動物術(shù)前與術(shù)后各頻率Ldp的平均值

注：△表中括號內(nèi)的數(shù)據(jù)為每組動物中可檢測到有效DPOAE值的只數(shù)；* 與B組比較，P<0.01

表3 L2為中水平(30、40、45 dB SPL)時兩組動物術(shù)前與術(shù)后的Ldp的平均值

注：* 與B組比較，P<0.01

表4 L2為高水平(50、55、60 dB SPL)時兩組動物術(shù)前與術(shù)后的Ldp的平均值

注：* 與B組比較，P<0.01

3 討論

畸變產(chǎn)物耳聲發(fā)射是耳蝸同時受到兩個具有一定頻率比值關(guān)系(f2/f1)的初始純音刺激時，由于基底膜的非線性調(diào)制作用而產(chǎn)生的一系列畸變信號，經(jīng)聽骨鏈、鼓膜傳入外耳道并被記錄到的音頻能量[1]。在這些音頻能量中，2f1-f2以其較好的帶寬特性而成為最常用的DPOAE檢測頻率[2～4]。目前普遍認(rèn)為DPOAE的振動能量來自外毛細(xì)胞的主動運(yùn)動，其幅值(Ldp)的大小能夠反映耳蝸狀態(tài)，故耳科實(shí)驗(yàn)與臨床廣泛采用Ldp間接評價耳蝸的功能[5，6]。然而，Ldp的大小不僅與耳蝸狀態(tài)有關(guān)，還與刺激聲的強(qiáng)度(L1、L2)、頻率(f1、f2)及兩者之間的差值有關(guān)。因此，在行DPOAE檢測前對刺激聲的參數(shù)(L1、L2、f1、f2)進(jìn)行優(yōu)化具有重要意義，這樣可以檢測到較多有效的Ldp，并且使Ldp盡可能大，從而便于實(shí)驗(yàn)分析與數(shù)據(jù)比較。在最佳刺激聲強(qiáng)度(L1、L2)方面，德國學(xué)者M(jìn)ichaelis[7]發(fā)現(xiàn)f2在2～16 kHz (f2/f1=1.2) 的范圍內(nèi)豚鼠最佳的刺激聲水平L1、L2的關(guān)系可用線性公式表達(dá)為L1= 0.46L2+41 dB SPL(L2為 20～60 dB SPL)。這一結(jié)論已被許多研究采用，本研究亦在這一基礎(chǔ)之上繼續(xù)探索f2/f1的最佳比值。

根據(jù)前人的研究，正常人DPOAE的最佳f2/f1比值在f2低于4 kHz時為1.22～1.25，當(dāng)f2大于4 kHz時f2/f1比值約為1.18[8]；豚鼠DPOAE的最佳f2/f1比值在f2為4.4 kHz時最大(f2/f1=1.46)，而后隨f2的升高而降低，當(dāng)f2為11 kHz時f2/f1的最佳比值為1.25[2]。然而，這些研究中f2的變化范圍為1～11 kHz，使用的刺激聲水平較高(L2為55～65 dB SPL)。本研究的刺激聲水平L2為25～65 dB SPL，f2為1～16 kHz，檢測最佳f2/f1比值，發(fā)現(xiàn)f2從1kHz逐漸升高時最佳f2/f1比值先升后降，與前人研究結(jié)果相似；此外，本研究還發(fā)現(xiàn)當(dāng)f2大于12 kHz時最佳f2/f1比值又緩慢升高。這一規(guī)律顯示內(nèi)耳外毛細(xì)胞的非線性調(diào)制，其具體原理有待進(jìn)一步研究。

目前只有少數(shù)純聲學(xué)研究對f2、f1的關(guān)系進(jìn)行海量數(shù)據(jù)變換，從而得到f2/f1的優(yōu)化比值[2,4,8,9]，暫未見應(yīng)用優(yōu)化f2/f1比值進(jìn)行動物或人類DPOAE檢測的報道。根據(jù)前人及本研究結(jié)果可見，最佳f2/f1比值與f2的關(guān)系無法用線性函數(shù)來表達(dá)，在參數(shù)設(shè)定方面有一定難度，這可能是目前絕大多數(shù)DPOAE檢測采用固定f2/f1比值(1.2、1.22或1.25)的原因。本研究根據(jù)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算出不同f2、L2的最佳f2/f1比值矩陣列表，在聲學(xué)專家Thomas Janssen教授的指導(dǎo)與幫助下實(shí)現(xiàn)了對DPOAE檢測參數(shù)優(yōu)化設(shè)定。

為了驗(yàn)證優(yōu)化的f2/f1比值能夠比固定的f2/f1比值更精確地反應(yīng)耳蝸狀態(tài)，本研究對A、B兩組動物都進(jìn)行了相同的內(nèi)耳手術(shù)，使兩組動物的耳蝸受損狀態(tài)具有均一性，然后比較優(yōu)化的f2/f1比值與固定的f2/f1比值檢測得到Ldp的差異。結(jié)果證明，采用優(yōu)化f2/f1比值的A組動物能夠在手術(shù)前后檢測到較大的Ldp；特別是當(dāng)刺激聲頻率較低時(如f2=1 kHz)，采用固定f2/f1比值的B組動物幾乎不能檢測到有效的Ldp，而采用優(yōu)化f2/f1比值的A組動物中則有較多動物能引出有效的Ldp。因此，優(yōu)化f2/f1比值進(jìn)行DPOAE檢測能夠更精確地反應(yīng)正常耳蝸及受損耳蝸的狀態(tài)。

總結(jié)以上研究結(jié)果可以得出，優(yōu)化的f2/f1比值能夠提高DPOAE檢測的敏感性，對聽力學(xué)研究提供更有意義的參考數(shù)據(jù)。此外，建議今后在臨床檢測中探索DPOAE更詳細(xì)的優(yōu)化參數(shù)，從而提高人類DPOAE檢測的精確性。

4 參考文獻(xiàn)

1 黃選兆，汪吉寶，孔維佳．實(shí)用耳鼻喉頭頸外科學(xué)[M].第二版.北京：人民衛(wèi)生出版社，2008.796～797.

2 Withnell RH, Shaffer LA, Talmadge CL. Generation of DPOAEs in the guinea pig[J]. Hear Res. 2003, 178:106.

3 Probst R, Lonsbury-Martin BL, Martin GK. A review of otoacoustic emissions[J]. J Acoust Soc Am，1991, 89:2 027.

4 Schneider S, Schoonhoven R, Prijs VF. Amplitude of distortion product otoacoustic emissions in the guinea pig in f(1)- and f(2)-sweep paradigms[J]. Hear Res，2001，155:21.

5 Coad G, Long GR, Welch D, et al. Relationship of distortion product otoacoustic emission components to psychoacoustic measures of noise induced hearing loss[J]. J Acoust Soc Am，2013,133:3 425.

6 Prieve B, Long G, Talmadge C．Distortion-product otoacoustic emission generator and reflection components in newborns, infants, and adults[J]. J Acoust Soc Am，2013, 133:3 377.

7 Michaelis CE, Gehr DD, Deingruber K, et al. Optimum primary tone level setting for measuring high amplitude DPOAEs in guinea pigs[J]. Hear Res，2004, 189:58.

8 Brown DK, Bowman DM, Kimberley BP. The effects of maturation and stimulus parameters on the optimal f(2)/f(1) ratio of the 2f(1)-f(2) distortion product otoacoustic emission in neonates[J]. Hear Res，2000, 145:17.

9 Shera CA, Guinan JJ Jr. Cochlear traveling-wave amplification, suppression, and beamforming probed using noninvasive calibration of intracochlear distortion sources[J]. J Acoust Soc Am，2007，121:1 003.