两个小孩

听觉脑干诱发电位检测婴幼儿听力的现状与发展

2020-11-23 14:45:56 来源: 中华耳科学杂志字体[ ]

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中华耳科学杂志, 2020年18卷4期

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听觉脑干诱发电位检测婴幼儿听力的现状与发展

谭静芊 李鹏


我国新生儿的先天性听力障碍发病率高(约3‰),位居可筛查出生缺陷前列。新生儿听力筛查是早期发现听力障碍的重要且有效的手段,我国卫生部于2010 年发布了《新生儿听力筛查技术规范》,明确规定所有的新生儿在出院前必须进行听力筛查[1]。听觉脑干诱发电位(Auditory Brainstem Response, ABR)广泛应用于新生儿听力障碍筛查和临床听力诊断,是指在一定的刺激信号条件下通过置于头皮的电极记录到的电位变化,ABR 检测可用于评估整个听觉通路,尤其是听觉脑干的功能状况。ABR 信号对听觉系统的病变非常敏感,尤其是桥小脑角的听神经瘤在临床无症状和体征时ABR 信号已有改变[2]。而随着检测需求的不断更新和科技不断的进步,出现了各种不同类型的ABR,其各有优势与不足,本文以不同的刺激信号为分类,就目前临床上使用的各类型ABR 基本理论及应用现状作一综述。


1 声刺激ABR


1.1 非频率特异性ABR:短声ABR

ABR 实质是神经纤维的同步化反应,因此ABR各波分化程度决定于神经冲动的同步效应。短声的瞬态特性好,分化的Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ波较明显,有利于辨认,因此成为临床上应用最广泛的一种ABR 类型。但短声是由矩形电脉冲传递到耳机后诱发的声音,其频谱范围主要集中在2-4kHz[3],即短声ABR(click ABR)检测结果主要估计的是2-4kHz 频段的听力情况,低频听力情况不能很好的反映。

短声刺激方案因为没有考虑人耳的延迟特性可导致ABR 波形的衰减和失真。目前有许多研究试图揭示儿童ABR 检测获得的听觉阈值与行为听阈测试之间的相关性,或探索ABR 检测预测听力图阈值的可能性。Lu 等人研究表明短声ABR 能较好的预测婴幼儿在1-4kHz 和2-4kHz 的行为听阈,但对于先天性听力障碍儿童应结合短纯音ABR[4];McCreery 等人指出听力损失的程度也对ABR 与听力图之间的关系有显著性影响,听力损失程度宜作为ABR 阈值预测听力图结果的校正因素[5]。而Verhulst 等人研究了正常听力受试者与异常听力受试者的ABR 阈值与听力图阈值之间的关系,发现短声ABR 引起的I 波和V 波与听力图的比较结果不一致,建议临床ABR 检测应综合考虑ABR 不同的波峰幅度和潜伏期[6]。考虑到婴幼儿听觉系统的发育成熟度可能有别于成人,近年有不少的研究开始更关注于儿童中短声ABR 的发展轨迹。如今获得普遍认为,儿童在2-3 岁后ABR 潜伏期基本与成人一致[7]。但Spitzer 的研究表明2 岁后的ABR 潜伏期并不稳定,在3-5 岁的阶段V 波潜伏期缩短,研究表明人类听觉脑干在某个时间段可能处于一个持续发育的过程,更精细的时间分段的研究有助于进一步深入了解ABR 发展轨迹,对婴幼儿ABR 检测的更精确的判读亦有重要的提示意义[3]。

1.2 频率特异性ABR1.2.1 短音ABR 和短纯音ABR

相比于短声,纯音具有较好的频率特异性,但是因其平台时间很长,无法使大量神经元产生有效同步化反应,因此无法获得明显的ABR 波形。虽然ABR 是个客观的检测方法,但是其阈值的确定是个主观的判断,因此分化较好的波形对的检测有效性有着重要意义。由此看来,为获得具有频率特异性的听阈,ABR 刺激声信号需要同时具备频率特异性和瞬态性两个特点。短纯音(tone burst)和短音(tone pip)综合了短声和纯音的特点,理论上可在听神经同步化反应与频率特异性之间取得平衡。

短音ABR(tone pip ABR, tp-ABR)和短纯音ABR(tone burst ABR, tb-ABR)最主要的用途也是进行客观听力评估。关于短音ABR 的频率特异性,已经有许多针对感音神经性听觉丧失患者的研究表示,短音ABR 的反应阈与纯音听阈有很好的线性相关性[8]。Stapells[9]对正常及患感音神经性听力损失的婴幼儿进行了关于短音ABR 的研究,研究结果表明短音ABR 反应阈与行为听阈之间具有较强相关性,二者平均阈值之差在+5.5dB(500Hz)到-8.1dB(4kHz)之间。同时,有研究显示[10],短音ABR 的反应阈比听性稳态反应更接近于纯音测听的行为听阈。但亦有研究显示,短音ABR 的听阈情况与纯音的听阈在各个频率上的差距各有不同[11],在那些听力曲线坡度较大的患者中,短音ABR 往往会低估其听阈[10]。而关于短纯音ABR,崔婧等和宋戎等分析了正常人短纯音ABR 与纯音听阈的关系,发现tb-ABR 反应阈与纯音听阈有相关性,tb-ABR 具有频率特异性,能更好地反映各频率听力,同时表示可用于儿童听力评估[12]。而Dagna F等的研究表明纯音听阈与所有tb-ABR 阈值之间的总体相关性很高。在正常听力、轻度听力损失组无明显差异,在中度和重度听力损失组,tb-ABT的阈值较平均纯音听阈低7.5dB[13]。

对于有听力障碍的婴幼儿及儿童患者,短音和短纯音ABR 能更好地反映各频率的听力情况。遗憾的是,频率特异性ABR 的检查很耗时,每个频率的短音ABR 检查都需要至少与短声ABR 一样的时间,检查时间延长,被检查者疲劳可增加肌电干扰,婴幼儿难以配合或需增加水合氯醛的使用量,使检查准确率和成功率降低。另外,短音ABR 的短纯音ABR 所使用的声信号参数缺乏统一的国际标准。这些问题均有待进一步改进。

1.2.2 Chirp-ABR

短音和短纯音只是解决了短音缺乏频率特异性的问题,并未能解决基于基底膜行波特性所带来的问题,即不同频率在耳蜗不同部位基底膜上的毛细胞兴奋不同步的问题。1985 年,Shore 和Nuttal首次提出提高听神经同步放电的概念[14],于是Chirp-ABR 应运而生。Chirp 声是指人工合成的有多种频率成分的宽频声信号。Chirp 声信号从低到高的不同频率成分始终是按照一定的时间函数先后出现,先后释放低、中、高频声,尽量使更多的神经纤维同步放电,从而获得更好的波形,减少失真。Elberling 等表示chirp 刺激似乎就是为了弥补耳蜗行波延迟而量身设计的[15]。

Cebulla 等报道了6866 例使用chirp-ABR 作为新生儿听力筛查工具的研究结果,结果显示,chirp-ABR 的筛查敏感度为100%,特异性为97.9%,而且平均每只耳的测试用时为28 秒,这一结果证实了chirp-ABR 在新生儿听力筛查方面的应用价值[16]。戴桂林等研究表明,采用chirp-ABR 和短声ABR 针对婴幼儿不同程度的耳聋存在明显的相关性,可用于听幼儿听力损失程度的评估[17]。

无论是何种类型的Chirp声,都是基于一定的函数模型调制的,因此具有一定的局限。对于婴幼儿,受试者多数为听力正常者,总结听力异常者特点的研究较少,因而仍需大量的临床数据以检验chirp-ABR 的效能,同时总结出属于chirp-ABR 的判断标准。

1.3 言语诱发ABR

短声ABR 和短音ABR 广泛用于婴幼儿和儿童的听力检测,而短声、短音、短纯音均属于单一的声刺激,但生活中的声音往往是复杂多样的,因此研究听觉脑干对复杂声音(如言语声)的反应,这些声音在皮层下的刺激特征十分有意义,因此出现了言语诱发ABR(speech evoked auditory brainstem response,s-ABR)。利用言语刺激声所得的听觉反应可以帮助理解年龄对听觉系统发展的影响,还可以用于听觉交流障碍和学习能力障碍儿童的研究中,亦可用于评价人工耳蜗植入术前检测[18]。

脑干神经元放电模式与言语声学特征具有高度相关性,提示脑干是言语处理的重要部位。近年来,随着神经电生理技术、言语医学及语音合成技术的快速发展,研究者们为寻求更直接反映听觉功能及解码言语行为的神经基础方法,开始了言语诱发ABR的研究。相比于短声ABR,言语诱发ABR能较好的保留复杂诱发信号的时域和频域特征,对神经通路的神经锁相关性和同步性要求较为精细,因此可客观评估听觉功能和听觉处理缺陷的生物学过程。并且言语诱发ABR 波形在学龄儿童中具有较好的重复性[19]。一些研究表明,言语感知受到先天因素的强烈影响,出生后不久新生儿就能分辨出不同的声音,且他们都有类似的声音感知模式[20]。然而,有研究亦表明儿童所处的言语环境对言语感知也至关重要[21]。言语刺激的潜伏期值和反应形态在5 岁左右达到成人模式[22]。

言语诱发ABR 是探索言语识别的神经基础的重要手段,对听觉中枢及脑干的言语功能、言语疾病的神经基础及康复策略等发展有着重要意义,推动了人工语音识别等技术创新。然而,言语诱发ABR 的言语成分有限,对实验条件要求较高,测试环境需具备较高的信噪比[23],且需要掌握的信号技术复杂,使之不能广泛应用。


2 电诱发听性脑干反应


电诱发听性脑干反应(electrically evoked auditory brainstem responses,EABR )的技术原理以听性脑干反应(ABR)为基础,通过电刺激听神经末梢螺旋神经节, 诱发听神经和脑干产生的一系列电位活动,从而在头皮记录一系列的电位变化[24]。当声刺激达到极限也无法引出听觉脑干反应波形时, 可改换成给予电刺激,了解是否存在残余听力。

EABR 是一种客观的神经电生理检测方法, 不受耳蜗残留毛细胞多少的限制,具有广泛的临床应用前景。目前相关的研究多集中于人工耳蜗植入及听性脑干植入[25]。人工耳蜗的有效使用基于蜗后听觉通路结构和功能的正常,因此,如何在人工耳蜗植入前评估患者听觉通路的功能、预估其人工耳蜗植入后能否获得听觉,是所有医技工作者及患儿家属关心的问题。

EABR 检测过程中,电刺激可直接作用于听觉传导通路的某一部位,可了解听觉传导通路各部位的功能状态如何。多位学者经过动物实验发现,EABR 的Ⅰ波源于螺旋神经节,该波的振幅和输入-输出函数斜率(I/O)可预测残余螺旋神经节的数目。针对一些极重度感音神经性聋的患者,声刺激ABR 一般无反应。另外,对于一些特殊的病例,如无残余听力、先天性内耳畸形和听神经病,仅通过影像学资料判断听觉通路的结构形态,未能通过电生理方法检测通路的功能状态,在术前评估和预测术后效果上都没有太大的把握。若术前进行EABR 检测示可引出,证明听神经完好,可进行人工耳蜗植入[26]。

对人工耳蜗植入患者进行术中测试, 可以了解植入装置的完好性, 判断电极是否植入理想的部位及确定整个听觉传导通路是否对电刺激有反应。术中获得的客观阈值能够辅助术后开机。而针对人工耳蜗植入术后设备调试,由于人工耳蜗植入者绝大多数为语前聋儿童,其交流能力差,不能进行主动行为反应,无法测试行为阈值和最大舒适阈,针对这些患儿,临床上一般使用EABR 或电诱发听神经复合动作电位(electrically evoked auditory nerve compound action potential,ECAP)。ECAP 因为其设备相对简单,操作方便、快捷等优势成为人工耳蜗术后评价的常用方法,但EABR 能客观反映听觉传导通路的功能状态,而ECAP 主要测试听神经在耳蜗内的反应,与脑干诱发电位Ⅰ波发生源相同。许多研究[27]都提示EABR 阈值与反应阈值、最大舒适阈、听觉言语功能相关。针对先天性内耳畸形,王斌等[28]的研究显示14 例Mondini 患儿术前常规听力学检查无残余听力,术中在电极植入前行EABR 检测,可引出不同分化程度的波形,术后随访均可获得不同程度的听力。EABR 有较广泛的临床和科研使用价值,但由于检测过程中电刺激干扰、记录不稳定及刺激位置难以固定等问题的存在,有时难以获得稳定可靠的EABR 波形,使EABR的作用受到了一定程度的限制,相信随着这些问题的解决,EABR 将更准确更科学地对听觉障碍进行评价。


3 总结与展望


技术的发展总是朝着精准与便捷这两个大方向,相信ABR 的发展也不会例外。在便捷的方向上,自动筛查型ABR(AABR) 可以更快捷方便地完成新生儿听力筛查,其相比传统的ABR,操作相对简单,用时短,且由设置好的测试程序自动得出通过或不通过的结论在难测人群的听阈评估方面有着其他测试手段无法替代的优势。

而在精准的路上,ABR 经历了缺乏频率特异性的传统的短声,到频率特异到检测费时的短音及短纯音,再到后来可兼具频率特异性及检测时长短,且克服了耳蜗基底膜延迟特性的chirp 声,但其部分波形的缺失及潜伏期的差异,影响了临床上的判断。近年来,有研究者利用了一种频率随时间动态变化的扫频刺激声测量耳声发射,大大地改善了耳声发射测量的效率和分辨率[29]。这种扫频信号最大的优点是其频谱可根据需要自由调节,满足特定的频率刺激需求,与chirp 声类似,可克服基底膜的延迟特性,消除因不同ABR 成分缺乏实际上的同步性而导致的波形失真,目前尚无扫频信号的ABR检测报道,期待其能使ABR 的检测技术达到又一个新高度。


[责任编辑: 郭勇]