陶征 宋戎 綜述 韓睿 審校

聽性腦干反應(yīng)(ABR)是臨床常用的聽覺誘發(fā)電位測試方法之一；測試聲有短聲及短純音，其中短聲ABR應(yīng)用最為廣泛。短聲ABR的優(yōu)點是反應(yīng)波形清晰易于辨認(rèn)，其中波V的反應(yīng)閾接近行為聽閾，測試所需時間相對較短，各反應(yīng)波的發(fā)生源比較明確，在正常人、不同聽力損失的人群以及不同年齡的人群中研究及應(yīng)用廣泛，測試數(shù)據(jù)豐富，反應(yīng)結(jié)果穩(wěn)定可靠。近些年來，用一種新的、人工合成的chirp聲誘發(fā)ABR的報道越來越多，本文對chirp聲誘發(fā)的ABR的特點、目前研究現(xiàn)狀綜述如下。

1 Chirp的含義

Chirp在英漢大辭典釋義是啁啾音、鳥鳴音、線性調(diào)頻音，而本文中的chirp聲是指人工合成的有多種頻率成分的寬頻聲信號。chirp聲中的頻率成分可根據(jù)測試需要增多或減少，但信號從低到高的不同頻率成分始終是按照一定的時間函數(shù)先后出現(xiàn)，使其盡可能在相同的時間到達(dá)耳蝸各自特異敏感部位的基底膜。由于頻率成分多少不同，其不同頻率成分出現(xiàn)所遵循的時間函數(shù)不同，chirp聲可以有多種多樣，并非一個固定的頻譜及時相譜。

2 短聲ABR的局限性

常用的短聲持續(xù)時間一般為0.1 ms左右，頻譜很寬，其能量分布范圍覆蓋0.125～8 kHz，因此，當(dāng)短聲到達(dá)內(nèi)耳時會使整個基底膜興奮。由于基底膜不同部位的毛細(xì)胞對聲音的不同頻率成分敏感，高頻敏感區(qū)位于蝸底，低頻敏感區(qū)位于蝸頂， 興奮產(chǎn)生的行波從蝸底到蝸頂需要一定的時間，因此，蝸頂部分興奮晚于蝸底。由于基底膜本身的結(jié)構(gòu)特性所決定，行波在蝸底傳播速度要比蝸頂快，而且行波的路徑較短，因此蝸底部的毛細(xì)胞興奮的同步性高，這就使得感受高頻的神經(jīng)纖維興奮的同步性高，產(chǎn)生的電波幅度也高；而蝸頂處行波速度慢，行波的路徑較長，毛細(xì)胞興奮的同步性低，這就導(dǎo)致感受低頻的神經(jīng)纖維興奮的同步性差，產(chǎn)生的電波幅度較低。由于行波延遲導(dǎo)致蝸頂區(qū)毛細(xì)胞興奮時間晚于蝸底，使得感受高頻和低頻的聽神經(jīng)纖維興奮所產(chǎn)生的電波相位不同，不同相位的電波互相抵消，導(dǎo)致最后ABR的反應(yīng)波中主要留下了產(chǎn)生于蝸底處振幅較高的電波。即短聲ABR產(chǎn)生的電波主要來自位于蝸底處、感受高頻的聽神經(jīng)纖維的興奮，蝸頂處感受低頻的聽神經(jīng)反應(yīng)電波被抵消掉了[1,2]。

如果能夠使耳蝸不同部位基底膜上毛細(xì)胞興奮的時間盡量同步，寬頻聲信號中的低頻成分先于高頻成分出現(xiàn)，這樣低頻成分就會先到達(dá)基底膜，當(dāng)興奮以行波方式傳遞到蝸頂時，延時出現(xiàn)的高頻成分也同時到達(dá)蝸底區(qū)域，這樣蝸底、蝸頂同步興奮，可以避免上述短聲引出的高頻區(qū)電波和低頻區(qū)電波不同步的問題，從而將短聲ABR中被抵消掉的低頻電波保留下來，使最終記錄到的電波幅度更大，更有利于辨認(rèn)，有臨床應(yīng)用價值。因此，改變測試用刺激聲，可以糾正短聲的不足，從而產(chǎn)生了人工合成的chirp聲的想法。

3 提高聽神經(jīng)纖維同步放電概念的提出

提高聽神經(jīng)同步放電的概念最早是由Shore和Nuttal在1985年提出的[3]，他們用指數(shù)升頻短純音(tone bursts of exponentially rising frequency)來記錄復(fù)合動作電位(CAP)，指數(shù)升頻是指復(fù)合聲中的不同頻率成分按照某一指數(shù)隨聲音持續(xù)時間從低到高逐漸增加，其結(jié)果就是低頻部分先于高頻部分首先到達(dá)基底膜。該聲音合成的理論基礎(chǔ)是基于基底膜的行波特性，將短純音的譜能量按照豚鼠蝸隔線性特征的倒數(shù)重新進(jìn)行時程設(shè)計，并將這種短純音引出的CAP與指數(shù)降頻短純音及短聲誘發(fā)的CAP進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)指數(shù)升頻短純音誘發(fā)的CAP的N1波寬度變窄，N1和P1波的振幅更高。他們的結(jié)果證實了改善基底膜不同部位毛細(xì)胞興奮的同步性，可以提高聽神經(jīng)興奮的同步性,從而使記錄到的CAP振幅更高。

4 不同實驗室有關(guān)chirp聲與click聲ABR的報告

Dau等[4]在2000年，將提高聽神經(jīng)同步興奮的概念應(yīng)用于ABR的研究。ABR的潛伏期比CAP長，其構(gòu)成成分包括聲波的耳蝸機械傳遞過程和興奮的神經(jīng)傳遞時間兩部分，其耳蝸部分與聲音的頻率及強度有關(guān)，而神經(jīng)傳遞過程與這兩個因素?zé)o關(guān)。通過提高不同部位基底膜毛細(xì)胞興奮的同步性，來觀察毛細(xì)胞興奮的同步性增加對較高部位的腦干神經(jīng)核團(tuán)興奮的影響。為實現(xiàn)上述目的，要求刺激聲首先必須是寬頻信號，這樣才能保證整個基底膜的不同部位在聲刺激下都能夠興奮；其次是不同頻率聲信號到達(dá)各自特異性敏感部位基底膜的時間盡可能相同。沿著這樣的思路，Dau等根據(jù)波爾行波理論中行波在蝸隔中的行進(jìn)速度、Greenwood的刺激頻率與基底膜最大位移函數(shù)關(guān)系設(shè)計出了chirp聲，除此之外，他們還設(shè)計出頻譜與短聲更加接近的平坦頻譜chirp聲(修正chirp聲)，并比較了這兩種chirp聲與短聲引出的ABR的區(qū)別。

當(dāng)刺激強度為20～40 dB SL時，兩種chirp聲引出的ABR波V振幅明顯大于短聲引出的波V振幅，刺激強度增加到50～60 dB SL時，波V的振幅增加不明顯，而且修正chirp聲引出的ABR波I 、III與短聲ABR基本相同；他們認(rèn)為其中的原因在于chirp聲強度增加后，先期到達(dá)基底膜的低頻聲能可以興奮耳蝸底部的高頻區(qū)，降低了chirp聲增強同步興奮的特性。在本試驗中的chirp聲持續(xù)時間約10 ms，明顯長于所用短聲的0.8 ms時程 ，因此Dau等指出，過去認(rèn)為ABR是一種給聲——撤聲反應(yīng)的觀念并不一定正確；如果將升頻chirp改為降頻chirp，此時兩音能量譜相同，但降頻chirp的譜型更加陡直，如果ABR真是給聲——撤聲反應(yīng)，降頻chirp引出的波V振幅應(yīng)該更高，但實際上是降頻chirp引出的波V振幅遠(yuǎn)低于升頻chirp, 它引出的波V振幅甚至低于短聲引出的波V。為了說明譜型的作用，他們還將chirp的時程縮短為3.92 ms，縮短后的chirp 聲的頻譜范圍從0.1～10.4 kHz減少為 0.45～10.4 kHz，這種短時程chirp引出的波V振幅明顯低于前一個chirp聲引出的波V，該結(jié)果說明低頻增加的同時時程也延長是chirp聲誘發(fā)ABR的波V振幅增加的原因，也進(jìn)一步證實了ABR的波V不是一個給聲-撤聲反應(yīng)。Dau等報告的意義在于證實了刺激聲的譜型及時程的散播均會影響ABR的電波特征，但時程散播起著更重要的作用。

Wegner等[5]在2001年采用高通噪聲掩蔽chirp聲和短聲來記錄ABR，結(jié)果顯示，當(dāng)高通噪聲的截止頻率分別為0.5、1、2、4、和8 kHz時，chirp聲引出的ABR波V振幅均高于相應(yīng)噪聲掩蔽下的短聲誘發(fā)ABR波V，而且隨著噪聲截止點的升高，chirp聲引出的波V振幅越來越大，但短聲引出的波V的振幅在截止點達(dá)1 kHz以上時基本不變。將掩蔽噪聲改為一個倍頻程寬度的切跡噪聲，噪聲的改變也類似于前一個測試，記錄反應(yīng)并得到衍生帶ABR，結(jié)果顯示，這種衍生帶ABR的波V振幅在短聲和chirp聲之間無顯著差異，因此他們的結(jié)論是一個倍頻程寬度的chirp聲不會使波V振幅發(fā)生改變。如果將頻譜和能量譜都非常相近的250 Hz脈沖短音和低頻chirp聲進(jìn)行比較，低頻chirp聲引出的波V振幅比250 Hz脈沖短音引出的波V高很多。這一結(jié)果證實，即使是chirp聲本身的頻譜并不太寬，但chirp聲刺激使基底膜上的毛細(xì)胞興奮同步性提高，導(dǎo)致感受不同頻率的神經(jīng)纖維同步興奮性提高，從而使記錄到的波V幅度增加。

5 不同chirp聲誘發(fā)的ABR

在2004年，F(xiàn)obel等[6]按照不同的時間函數(shù)設(shè)計了三種chirp聲，分別是根據(jù)刺激頻率耳聲發(fā)射(SFOAE)得到的基底膜延遲參數(shù)的0-chirp聲、根據(jù)短純音ABR波V潛伏期函數(shù)得到的A-chirp聲以及波爾的線性行波延遲理論得到的M-chirp聲。這三種chirp聲引出的波V振幅都高于短聲引出的波V，但0-chirp聲和M-chirp聲引出的波V相似，這可能是因為M-chirp是基于線性行波理論，目前的證據(jù)證實基底膜具有非線性特點，在基本的聽覺處理如頻率選擇、時間整合及感受響度增加等方面有決定性的作用；只有當(dāng)耳蝸損傷時，基底膜的振動方式才近似于線性，而SFOAE本身對估算1 kHz以下基底膜的組延遲并不準(zhǔn)確，所以0-chirp聲本身也有不足。相比上述兩種chirp聲，A-chirp聲的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是寬頻范圍短純音ABR所得到的不同頻率聲音在基底膜的組延遲數(shù)據(jù)，對各頻率的延遲時間計算更準(zhǔn)確，所以其ABR的波V振幅在多個刺激水平都是最高的，因此，他們認(rèn)為，將來A-chirp聲可以作為替代短聲的寬頻聲信號用于臨床ABR測試[6]。

Bell等[7]在2002年用限制帶寬(band-limited)chirp聲測試了10個正常人的ABR，比較了高頻(3 000～6 000 Hz)、中頻(750～3 000 Hz)和低頻(375～750 Hz)chirp聲引出的波V閾值與行為閾值的差異，其中，高頻最小為16 dB ,低頻最大為25 dB，與既往的有關(guān)短純音ABR的波V閾值與行為閾值的差進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)低頻chirp聲誘發(fā)的ABR波V閾值比500 Hz短純音誘發(fā)的ABR波V閾值更接近行為聽閾，但用切跡噪聲掩蔽后的短純音ABR波V閾值與行為聽閾最接近。由于chirp聲的特點決定了它的譜能量較寬，因此Bell認(rèn)為，將chirp聲作為有頻率特異性的刺激聲，其臨床應(yīng)用價值有限。

Elberling等[8]用三種不同的頻率-潛伏期函數(shù)設(shè)計的chirp聲，以每秒90次的刺激率來記錄穩(wěn)態(tài)電位，結(jié)果顯示，盡管三種函數(shù)不同，但chirp聲引出的穩(wěn)態(tài)反應(yīng)的振幅、判斷反應(yīng)達(dá)到有效信噪比所需時間均明顯高于及短于短聲引出的穩(wěn)態(tài)反應(yīng)，因此認(rèn)為，chirp聲可以代替短聲誘發(fā)外周聽性反應(yīng)。在ABR測試中發(fā)現(xiàn)，60 dB nHL的chirp聲ABR波V振幅與短聲ABR的差異明顯小于50 dB nHL chirp聲，因此認(rèn)為盡管chirp聲增加了基底膜毛細(xì)胞感受聲音的同步性，但其增加聽神經(jīng)同步性有強度限制[9]。在另一篇報告里，Elberling等[10]根據(jù)不同的延遲函數(shù)設(shè)計測試了5種強度chirp聲ABR，記錄并分析了在不同刺激強度下對波V潛伏期及振幅的影響，在高強度下(60 dB nHL)，最短的chirp聲引出的波V振幅最大，在低強度時(20 dB nHL)最長的chirp聲引出的波V振幅最高，隨著刺激強度的降低，chirp聲ABR波V的潛伏期與短聲ABR波V的潛伏期差值變小；這是因為高強度時chirp聲不同的頻率成分對基底膜的刺激部位特異性下降，興奮產(chǎn)生了上行性擴(kuò)展，導(dǎo)致不同頻率之間相互影響加強，從而使chirp聲增強基底膜不同部位毛細(xì)胞興奮同步性的特性降低，此時，由于最短的chirp聲包含頻率成分最少，所以同步性降低最??；當(dāng)刺激強度降低時，各頻率成分對基底膜刺激的特異性增強，毛細(xì)胞興奮的同步性增大，較長的chirp聲含有較多的頻率成分，從而同步興奮了更多的聽神經(jīng)纖維，就使得波V振幅更高。因此該報道認(rèn)為，chirp聲用于正常聽力者其長度最好隨著刺激強度來變化；正因如此，chirp聲的設(shè)計如果是根據(jù)行波延遲模型得來的數(shù)據(jù)顯然不夠準(zhǔn)確，最好的數(shù)據(jù)應(yīng)來自于較大樣本正常聽力者的測試結(jié)果，并根據(jù)這些真實的測試數(shù)據(jù)建立的數(shù)學(xué)模型?；谶@樣的思路，2010年，Elberling等設(shè)計了一種新的chirp聲[11]，這種chirp聲延遲模型來自倍頻程寬chirp聲，倍頻程chirp聲是有頻率特異性的刺激聲，當(dāng)它單獨記錄ABR時得到一個潛伏期，將不同頻率倍頻程chirp聲在不同強度下得到的波V潛伏期作為正常數(shù)據(jù)，然后將這些倍頻程chirp聲合成為寬頻chirp聲,比較寬頻chirp聲的潛伏期就可以計算出各倍頻程的延遲，從而得出不同刺激強度下不同頻率的延遲函數(shù)；結(jié)果證實了在其實驗數(shù)據(jù)范圍內(nèi)與刺激強度有關(guān)的chirp聲更加有利于促使聽神經(jīng)同步興奮。在2012年，Elberling等[12]用EA-2和ER-3A兩種插入式耳機分別測試短聲ABR和chirp聲ABR,結(jié)果顯示，刺激強度為20～80 dB nHL時，對短聲來說，兩種耳機給聲引出的ABR差別不大；但chirp聲的強度在60 dB nHL以下時，用ER-2耳機給聲記錄到的波V振幅明顯大于ER-3A耳機給聲的結(jié)果；其差別的原因在于ER-2耳機比ER-3A耳機有更寬的振幅-頻率響應(yīng)，兩種耳機的頻響差別在高頻更明顯。由于ER-3A是臨床上常用的插入式耳機，為了使chirp聲增加波V的效能充分展現(xiàn)，他們又重新設(shè)計出一種chirp聲，并且證實這種修訂后的chirp聲用ER-3A耳機給聲時可以記錄到明顯比短聲大的波V，但刺激聲強不能超過60 dB nHL，強度過大耳機輸出失真明顯。這一結(jié)果更進(jìn)一步證實，chirp聲的振幅譜是引出高振幅波V的關(guān)鍵[13]。

Cebulla等在2012年報道了將chirp聲ABR用于新生兒聽力篩查的研究結(jié)果[14]，他們6年的篩查工作顯示，chirp聲ABR的敏感度為100%，特異度為97.9%，平均每只耳的測試用時為28秒(95%在15～112秒之間)。這一結(jié)果證實了chirp聲ABR在新生兒聽力篩查方面的應(yīng)用價值。

6 chirp聲誘發(fā)ABR的局限性

上述所有報告都證實chirp聲在ABR測試時可以增加波V的振幅，原因在于它可以增加不同部位毛細(xì)胞興奮的同步性，從而使聽神經(jīng)興奮的同步性提高，因此，同樣可以用于穩(wěn)態(tài)電位測試。但來自昆士蘭大學(xué)的研究報告[15]卻有不同的觀點，他們發(fā)現(xiàn)chirp聲的確可以增加波V的振幅，但波I、III卻經(jīng)常消失，而且波V潛伏期的變異程度較大。神經(jīng)反應(yīng)電波幅度的增加除了神經(jīng)纖維興奮性的同步性增加外，也可能是個體神經(jīng)元貢獻(xiàn)度的增加或者是參與興奮的神經(jīng)元數(shù)量增加所致[16]。因此，判斷是否是神經(jīng)興奮同步性增加導(dǎo)致了chirp聲ABR波V振幅的增加應(yīng)該有更具說服力的指標(biāo)。為保證測試結(jié)果可靠，他們從以下幾方面來分析同步性是否增加：①神經(jīng)興奮同步性越高，波V波峰的定位越清晰，潛伏期變異程度越小，因此測量chirp聲ABR波V潛伏期變異程度的高低可以判斷神經(jīng)興奮同步性是否增加；②對ABR反應(yīng)波進(jìn)行快速傅里葉分析(FFT)，如果ABR神經(jīng)元興奮的同步性增高，F(xiàn)FT就會表現(xiàn)為峰值變高，波峰變窄，高頻成分增加，整個FFT結(jié)果更像單個神經(jīng)元的反應(yīng)；③直接測量FFT一些特別成分的相位變異，變異程度越小說明反應(yīng)的同步性越高。他們的結(jié)果證實，當(dāng)chirp聲強度為40 dB nHL時，雖然可以引出高振幅波V的ABR，但同步性指標(biāo)均低于短聲ABR；因此，他們認(rèn)為這種波V振幅的增加是由于神經(jīng)元重振所致[16]。如果把chirp聲的強度降為20 dB nHL,則上述幾項指標(biāo)均顯示chirp聲引出的ABR神經(jīng)元興奮的同步性明顯高于短聲ABR；在Petoe等進(jìn)行研究中所用的幾種chirp聲中，基于短純音ABR結(jié)果設(shè)計的A-chirp最為理想[17]；從Petoe等的報告可以看出，chirp聲ABR只有在接近反應(yīng)閾值時，其波V振幅增高的原因才是提高了神經(jīng)興奮的同步性。

到目前為止，有關(guān)chirp聲誘發(fā)ABR或ASSR的報告還在陸續(xù)出現(xiàn)[18]，說明這是一項尚處于發(fā)展階段的測試方法，無論哪家實驗室所設(shè)計的chirp聲，都是根據(jù)一定的函數(shù)模型，因此不可避免都會有一定的局限性。另外，已有的研究報告也都是以正常聽力者為研究對象的結(jié)果，這種聲音用于耳聾人群ABR測試的結(jié)果如何目前不得而知，因為耳蝸病變以后，基底膜的特性、殘存毛細(xì)胞的活性、毛細(xì)胞和聽神經(jīng)對聲音的調(diào)諧等方面都與正常耳蝸差異很大，不同耳聾程度之間差異也會很大。chirp聲在正常聽力者中增大ABR波V的效能在耳聾人群中會是什么樣的表現(xiàn)還有待進(jìn)一步探討，所以，針對chirp聲誘發(fā)ABR的研究還有很多工作要做。

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