趙婷婷

(太原工業(yè)學(xué)院,山西太原 030008)

耳聲發(fā)射是聽覺生理學(xué)近些年來最重要的進(jìn)展之一。耳聲發(fā)射（Otoacoustic Emissions,OAE）是一種音頻能量，產(chǎn)生于耳蝸，經(jīng)過聽骨鏈及鼓膜傳導(dǎo)釋放入外耳道，是聽覺過程的一部分，是一種產(chǎn)生于外毛細(xì)胞（Out Hair Cell,OHC）的主動(dòng)發(fā)聲，其頻率范圍在數(shù)百到數(shù)千赫茲之間，恰好在聲頻范圍內(nèi)，因而稱之為耳聲發(fā)射。其實(shí)質(zhì)是耳蝸內(nèi)機(jī)械震動(dòng)能量經(jīng)聲音傳入內(nèi)耳的逆過程以空氣振動(dòng)（聲音）的形式釋放出來。1978 年英國學(xué)者D.T.Kemp[1]首次發(fā)現(xiàn)耳具有主動(dòng)發(fā)射聲波這一現(xiàn)象，從而，提出了耳蝸是一種雙向換能器：耳蝸可以將機(jī)械能即外界聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成生物電信號(hào)傳入中樞神經(jīng)系統(tǒng)，引起聽覺；同時(shí)作為聽覺末稍感受器，也可以主動(dòng)釋能,完成生物電到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。自從OAE 被發(fā)現(xiàn)以來,耳聲發(fā)射的產(chǎn)生機(jī)理研究就成為國際耳科與生理聲學(xué)的熱點(diǎn)問題，已經(jīng)成為很多醫(yī)院用來普查嬰幼兒聽力的基本方法[2]。

1 耳聲發(fā)射的機(jī)理

早期研究認(rèn)為,多種原因可導(dǎo)致的耳蝸內(nèi)的基底膜機(jī)械阻抗在某些部位“不均勻”,當(dāng)行波通過時(shí),部分能量可在基底膜處發(fā)生折返,逆向傳向鐙骨底板,經(jīng)聽骨鏈、鼓膜傳入外耳道,從而形成耳聲發(fā)射[2]。后來研究認(rèn)為,由耳蝸外毛細(xì)胞產(chǎn)生的一種主動(dòng)機(jī)械活動(dòng),能利用新陳代謝產(chǎn)生的能量產(chǎn)生微小振動(dòng),增強(qiáng)了聲刺激引起的耳蝸相應(yīng)結(jié)構(gòu)的振動(dòng),從而提高了聽覺靈敏度和頻率分辨率;同時(shí),還有一部分新陳代謝產(chǎn)生的能量逆向傳向鐙骨底板,經(jīng)聽骨鏈、鼓膜傳入外耳道,形成耳聲發(fā)射[3]。還有研究認(rèn)為,OAE 是外毛細(xì)胞的非線性生物機(jī)構(gòu)放大過程的一種能量泄漏。外毛細(xì)胞的主要功能是感受生物電位并引起長度的變化,從而增強(qiáng)了聲刺激引發(fā)的基底膜運(yùn)動(dòng),因而也增強(qiáng)了聲音對(duì)內(nèi)毛細(xì)胞(Endovascular cells)的刺激。外毛細(xì)胞的這種活動(dòng)似乎對(duì)低刺激聲有更大的響應(yīng)。因此,外毛細(xì)胞極大地提高了聽覺的動(dòng)態(tài)范圍[4],可認(rèn)為是一種生物力學(xué)的放大器。

目前,研究人員從不同的角度對(duì)耳聲發(fā)射產(chǎn)生的機(jī)制進(jìn)行了探討,對(duì)以下觀點(diǎn)基本上保持一致：耳聲發(fā)射，反映了耳蝸外毛細(xì)胞的功能狀態(tài),外毛細(xì)胞的損傷會(huì)導(dǎo)致OAE 幅度的降低或消失。

解剖學(xué)認(rèn)為，基底膜行波的運(yùn)行呈雙向性，既可以由蝸底傳向蝸頂，也可反向傳回蝸底。由于基底膜機(jī)械阻抗的不均勻，當(dāng)行波通過時(shí)，其能量運(yùn)行在這些部位受到阻礙，部分能量可由此處發(fā)生折返，逆向傳至鐙骨底板，經(jīng)聽骨鏈、鼓膜傳至外耳道而形成耳聲發(fā)射。

2 研究方法及內(nèi)容

由于OAE 信號(hào)非常微弱，因此在研究過程中要避免其淹沒在背景噪聲中,需要降低背景噪聲,提高信噪比,這樣才可能提取出耳聲發(fā)射信號(hào)的時(shí)域波形。因此可靠的提取、識(shí)別和分析OAE信號(hào)是應(yīng)用于臨床的前提。為此,常采用相干平均、數(shù)字濾波、設(shè)拒絕閾等方法[5]來提取OAE 信號(hào)的時(shí)域波形。一般情況下，研究人員會(huì)采用非線性差分平均和窗函數(shù)等方法[6]，來消除耳聲發(fā)射測(cè)量中的刺激偽跡。

1998 年，鄭玲等人[7]在介紹耳聲發(fā)射全耳模型的基礎(chǔ)上,利用連續(xù)小波分析法進(jìn)一步討論了瞬態(tài)誘發(fā)耳聲發(fā)射信號(hào)。他們分析了變換算法和基本小波的選擇,得出不同頻率成分與潛伏期的關(guān)系以及利用小波變換進(jìn)行耳蝸病變部分定位的可能性，并把仿真結(jié)果與臨床數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、比較,得到其概貌與趨勢(shì)基本一致。1999年，張文福等人提出來瞬態(tài)誘發(fā)耳聲發(fā)射的合成與分解，2010年Tiffany A.Johoson等人提出來DPOAE的刺激條件及其臨床測(cè)試效果研究[8]。

近年來，國內(nèi)外學(xué)者主要在耳聲發(fā)射的生理學(xué)與聲學(xué)基礎(chǔ)、臨床應(yīng)用、以及新型耳聲發(fā)射儀等方面開展了大量的研究工作，同時(shí)也取得很大的進(jìn)展。但是，目前耳聲發(fā)射的機(jī)理還沒有完全弄清楚，特別是從非線性聲學(xué)理論與方法來研究耳聲發(fā)射機(jī)理的工作開展的很少。清華大學(xué)及香港中文大學(xué)等人對(duì)耳蝸的非線性建立了一維傳輸線模型[9]，并得到結(jié)論：①有源性是研究瞬時(shí)誘發(fā)耳聲發(fā)射（T EOAE）及畸變產(chǎn)物耳聲發(fā)射（DPOAE）必須考慮的因素,但該有源性的形式尚待改進(jìn);②瞬時(shí)誘發(fā)耳聲發(fā)射及變調(diào)失真耳聲發(fā)射（DPOAE）的產(chǎn)生可歸結(jié)于相同的產(chǎn)生源。

耳聲發(fā)射監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)化問題已受到國際耳科學(xué)的重視，但也并未很好地解決。在測(cè)量技術(shù)方面，耳聲發(fā)射信號(hào)中噪聲干擾的消除及測(cè)試時(shí)間的縮短以及測(cè)量過程的自動(dòng)化是其中最迫切的有待于解決的重要問題。傳統(tǒng)的直接FF 法，是所有提取算法的基礎(chǔ)，但局限性較大；累加平均法，通過對(duì)分塊的輸入信號(hào)進(jìn)行累加取平均值可得到較好信噪比的輸入信號(hào)；非線性差分平均法，可以有效去除大部分的偽跡干擾，但同時(shí)也濾除了部分的TEOAE信號(hào)，其適用性有待進(jìn)一步分析[10]。從應(yīng)用角度看，對(duì)耳蝸內(nèi)耗能的主動(dòng)性機(jī)械活動(dòng)的研究無疑是對(duì)治療系統(tǒng)研發(fā)與應(yīng)用提供重要的科學(xué)依據(jù)[11-12]。

3 臨床應(yīng)用

耳聲發(fā)射是一種音頻能量，可以對(duì)耳蝸外毛細(xì)胞的功能狀態(tài)進(jìn)行無損、客觀的反映,在臨床診斷和聽力篩查方面具有廣闊前景。耳聲發(fā)射的發(fā)現(xiàn)提供了一種新的檢測(cè)方法。很多醫(yī)院已把OAE 定為新生兒必做的常規(guī)檢查，而嚴(yán)重聽力障礙的早期發(fā)現(xiàn)有助于從感知、認(rèn)知教育上提早采取解救措施。通過耳聲發(fā)射，可以應(yīng)用于職業(yè)性及藥物性耳聾患者的長期跟蹤監(jiān)測(cè)、診斷、治療和預(yù)防等方面，可以鑒別偽聾、夸大聾等常見情況，在職業(yè)性聽力損傷診治中具有重要意義。耳鳴是耳科診斷中一種常見的臨床癥狀，當(dāng)前臨床上普遍采用耳聲發(fā)射來檢驗(yàn)，取得了較為滿意的結(jié)果，可以通過固定頻率比，強(qiáng)度差誘發(fā)耳鳴形成，對(duì)耳蝸以及毛細(xì)胞功能加以反映，從而應(yīng)用于檢查因噪聲、窒息、阿司匹林等導(dǎo)致耳蝸功能受損的診斷技術(shù)，還可以應(yīng)用于入伍新兵進(jìn)行篩查、新生兒聽力普查中。耳聲發(fā)射是一項(xiàng)很有前景的指標(biāo)。

4 問題和展望

耳聲發(fā)射信號(hào)的發(fā)現(xiàn),在聽覺生理研究、聽覺疾病診斷以及新生兒聽力篩選等方面具有廣闊的應(yīng)用前景，但是耳聲發(fā)射產(chǎn)生機(jī)制仍待進(jìn)一步研究。OAE 信號(hào)目前也沒有很好的提取、識(shí)別和分析方法，這些都使得OAE 應(yīng)用于臨床存在一定的局限性，反復(fù)驗(yàn)證原則已經(jīng)提出來40多年，說明不能基于單項(xiàng)臨床測(cè)試做出診斷。但是隨著研究的深入，一定會(huì)加快推進(jìn)耳聲發(fā)射在臨床應(yīng)用的發(fā)展。