王杰 王立堅 Fei Zhao 石穎 李永新 李霞

外界聲音傳入內耳基底膜有空氣傳導及骨傳導兩種方式。在“壓縮式”與“移動式”骨導機制基礎上[1]，目前認為骨導刺激基底膜通過以下4種路徑[2]：外耳道內聲能輻射；中耳聽骨鏈與內耳淋巴液的慣性；顳骨巖部壓縮與舒張；顱內非骨性成份，如腦脊液對內耳淋巴液的刺激[3]。

顱骨受振動刺激除了引起顱骨本身結構壓縮與舒張，同時還導致其周圍的空氣發(fā)生振動[4]。外耳道在顱骨受振動刺激的同時亦發(fā)生壓縮與舒張，從而使得外耳道內空氣產生振動刺激鼓膜，進而經聽骨鏈傳遞至內耳基底膜，該現象稱為外耳道聲輻射，可在外耳道內記錄聲壓強度。Berthold首次記錄到了骨導刺激時外耳道內聲壓變化現象[5]。此后，Huizing[6]、Bekesy[7]、Tonndorf[1]等在顳骨標本上進行了相關研究,結果提示外耳道聲壓對骨導聽覺低頻(500 Hz以下)成分起作用。近年來，Roosli等[8]關于活體鼓膜振動測試結果分析發(fā)現，于聽閾水平，在3000 Hz及以上頻率的骨導與氣導聽覺刺激時的外耳道聲壓基本一致，該結果提示外耳道聲壓對2000 Hz以上的高頻骨導聽覺可能產生影響。Stenfelt等[9]的顳骨研究發(fā)現，骨導聽覺刺激時外耳道聲壓對骨導聽覺影響局限于1000 Hz以下，較聽骨鏈慣性影響小10 dB，即外耳道聲輻射對高頻骨導感知貢獻不明顯。

本實驗旨在初步探索兩種不同模式下（耳道開放與閉合），不同頻率信號聲骨導刺激下外耳道聲壓的數值。并與文獻數據進行對照比較，探討外耳道聲壓對骨導高頻聽力的影響，為進一步利用激光多普勒測振儀對骨導傳聲機制的研究提供方法和依據。

1 資料與方法

1.1 資料

本研究通過了首都醫(yī)科大學附屬北京同仁醫(yī)院倫理委員會批準。2017年6月，招募4名受試者（23～42歲，平均年齡29.5±8.7歲），均測試雙耳，共8耳。納入標準：無外中耳疾病史，無上呼吸道急慢性炎癥，近1周內無持續(xù)性強噪聲接觸史，純音聽閾正常范圍(500、1000、2000、4000、6000 Hz各頻率均不大于25 dB HL)，鼓膜完整、標志清楚、無急慢性充血且鼓氣耳鏡檢查活動好，鼓室圖A型(±50 daPa之間)且于500、1000、2000、4000 Hz鐙骨肌聲反射引出且閾值無升高，愿意接受實驗并簽署知情同意書。

1.2 儀器及方法

本研究測試系統(tǒng)由刺激聲信號發(fā)聲器、激光多普勒測振儀、信號分析軟件、外耳道聲壓檢測儀組成。刺激聲信號發(fā)生器由16位的數字信號處理板定制，經ER 2A(Etymotic)耳機與耳鏡耦合器給聲。整套給聲裝置經中國計量科學研究院校準。激光多普勒測振儀(CLV-2534，Polytec)為單點式測振儀，采用II類氦氖激光對人體無傷害(除長時間直視)，速度上限為10 m/s，激光光斑直徑為0.1 mm，能量小于0.1 mv。通過適配器安裝在顯微鏡上使用。通過顯微鏡上的控制器調節(jié)測試激光的方向。信號分析軟件由Polytec公司提供。采用ER 7(Etymotic)麥克風經耳鏡耦合器置于距鼓膜臍部約1 cm處，監(jiān)測外耳道聲壓，由信號分析軟件實時記錄。

測試在安靜環(huán)境中進行，符合條件的受試者平臥頭轉向對側，受檢耳向上。先在顯微鏡下(Zeiss OPMI-1FC)檢查耳道并置入耳鏡式耦合器，調整顯微鏡使得耳鏡式耦合器、物鏡及鼓膜同一軸線。測試時分別使測試光線垂直于鼓膜表面臍部和垂直于纖維軟骨環(huán)附近外耳道骨部。檢測模式見圖1。囑患者平靜呼吸、放松身體并保持頭部制動狀態(tài)，測試過程中閉合雙眼。按照順序給聲并記錄相應振動速度及外耳道聲壓信號，每個部位重復3次取平均值。氣導測試頻率250、500、750、1000、1500、2000、3000、4000、5000、6000 Hz共10個頻率按順序發(fā)聲。每個頻率刺激時間為1秒，刺激聲為純音，強度為90 dB SPL。骨導振動測試時,骨導振子（B71，Radio Ear）置于同側乳突表面,輸入電壓為1V,測試頻率為250、500、750、1000、1500、2000、2500、3000、4000、5000、6000 Hz。氣導測試時，耳鏡耦合器為閉合狀態(tài)。骨導測試時，耳鏡耦合器為開放與閉合兩種狀態(tài)。

圖1 鼓膜振動激光多普勒測振模式圖（骨導振動測試時,右圖骨導振子安置于同側乳突表面）

為了控制實驗誤差，首先測試光與鼓膜臍部及外耳道骨部待測點近乎垂直(與垂線夾角小于15°);其次，調整測試光，降低背景噪聲，提高信噪比。分析測試信號時，選取信噪比≥10 dB的信號為振動信號（圖2）;每個測試頻率重復3次，取平均值。

圖2 鼓膜振動信號與噪聲示意圖

1.3 數據處理

據文獻報道，聽閾水平氣導與骨導刺激內耳基底膜振幅一致而相位相反。為了比較氣導與骨導刺激時外耳道聲壓水平，將測試結果換算到聽閾水平以便比較，換算公式如下：

①氣導聽閾水平鼓膜臍部振動速度：

②聽閾水平近鼓膜表面約1 cm處外耳道聲壓：

③骨導聽閾水平鼓膜臍部相對振動速度：

其中，Forcethreshold：聽閾水平骨導振子輸出的力（參照ANSI標準 S3.6-2010)；Force：骨導振子輸出的力；Stimulus voltage：骨導振子刺激電壓；PEC：外耳道近鼓膜表面約1 cm處聲壓；PECthreshold：聽閾水平外耳道近鼓膜表面約1 cm處聲壓；Vumbo：鼓膜臍部振動速度；VTR：外耳道近纖維軟骨環(huán)處骨壁振動速度。

2 結果

圖3為鼓膜臍部聽閾水平氣導振動速度與骨導相對振動速度的比較，結果顯示：聽閾水平鼓膜臍部相對振動速度小于氣導聽閾水平鼓膜臍部振動速度。

聽閾水平鼓膜臍部氣導刺激時振動速度與文獻數據[8]相比，500～2000 Hz略低，2000～4000 Hz相似，4000～6000 Hz略高。

圖4展示了兩種模式下（耳道開放與閉合）下骨導刺激時外耳道聲壓并與文獻數據比較。耳道閉合時，在1500 Hz以下的曲線走勢相對平穩(wěn)，1500 Hz開始陡升，2000～3000 Hz略高于文獻結果，但與Roosli[8]的研究結果趨勢基本一致。

圖3 聽閾水平鼓膜氣導振動速度與骨導相對振動速度比較

耳道開放時，在骨導刺激下，外耳道近鼓膜表面約1 cm處聲壓于750～4000 Hz均較耳道閉合時高。與ANSI S3.6-2010標準中聽閾水平氣導刺激近鼓膜表面外耳道聲壓（AC-ANSI）相比，在3000 Hz以上，耳道開放與閉合時骨導刺激外耳道聲壓均略高。

圖4 聽閾水平氣導與骨導外耳道聲壓比較

3 討論

本研究結果骨導鼓膜臍部相對振動速度較文獻結果比較，顯示在750～1000 Hz相差較大，1000～1500 Hz在文獻數據標準范圍之內，1500～3000 Hz略低于文獻數值下限。由于750 Hz以下及3000 Hz以上骨導振動信號的信噪比差，未行分析。

與文獻數據[8]比較顯示:本研究結果聽閾水平氣導刺激鼓膜臍部振動速度在500～2000 Hz較低,鼓膜臍部相對振動速度較文獻數據在750～1000 Hz略低。該差異可能由于本研究僅是探索性研究，樣本很小。另外，雖然本研究實驗方法與Roosli等[8]活體鼓膜振動測試基本一致，但受試者年齡偏小，且無感音神經性耳聾。Roosli等[8]研究對象最高年齡達59歲。此外，本研究普遍采用信噪比大于10 dB為有效信號的標準，而Roosli等[8]雖然也有部分頻率采用10 dB的信噪比為標準，但多數采用20 dB信噪比為有效信號的標準。Stenfelt等[10]采用了5 dB的信噪比為有效信號標準，其結果與Roosli等[8]活體測試就存在一定差異。

在外耳道聲壓測試結果中，換算至聽閾水平時，本研究結果提示耳道閉合狀態(tài)下，在1500 Hz處外耳道聲壓出現一切跡?？赡苡捎诙篱]合時耳鏡耦合器與外耳道連成一個腔，而且耳鏡耦合器與外耳道軟骨部緊密接觸，影響了外耳道軟骨受骨導振動，從而影響了外耳道共振頻率有關。但耳道開放時，由于乳突區(qū)骨導振子振動能量經耳道口傳遞到耳道內空氣，進而增加了外耳道內聲壓所致。

本研究結果顯示耳道開放與閉合狀態(tài)下，骨導刺激時外耳道內聲壓在3000 Hz以上均較ANSI S3.6-2010發(fā)布的聽閾水平氣導刺激外耳道聲壓略高。該結果與Roosli等[8]活體鼓膜振動測試研究結果類似。該文獻結果顯示：在3000 Hz以上，耳道閉合時骨導刺激外耳道聲壓略高于聽閾水平氣導刺激時外耳道聲壓。在3000～4000 Hz，本研究結果顯示耳道閉合時骨導刺激外耳道聲壓與文獻結果基本一致。

早期研究認為，外耳道聲壓主要影響低頻聽覺，尤其是1000 Hz以下頻率。關于外耳道聲壓對骨導聽覺貢獻的研究，多數采用顳骨標本或全頭新鮮標本研究[1,6,9]?；铙w研究多采用鼓膜表面聲壓檢測、鼓膜臍部與近纖維軟骨環(huán)處外耳道骨部振動檢測等研究[8]。然而，本實驗利用激光多普勒測振技術活體檢測鼓膜臍部與纖維軟骨環(huán)附近外耳道骨部振動，同時檢測了骨導刺激時耳道開放與閉合兩種狀態(tài)下外耳道近鼓膜表面聲壓。

基于聽閾水平氣導與骨導刺激引起內耳基底膜振動幅度一致理論[11]，本研究結果提示耳道閉合狀態(tài)下，骨導刺激外耳道內聲壓于3000 Hz以下較氣導刺激時外耳道內聲壓低，提示外耳道聲壓至少在2000 Hz以下對骨導聽力貢獻不大。然而，3000 Hz以上時，聽閾水平骨導刺激外耳道內聲壓較氣導刺激時略高，提示于3000 Hz以上，外耳道內聲壓對骨導聽力貢獻可能相對較大。該結果與Roosli等[8]報道基本一致，與先前Stenfelt等[9]顳骨實驗研究結論相悖。而且，耳道開放情況下外耳道骨導刺激時外耳道內聲壓更高。該結果否定了Roosli等[8]提出耳道開放狀態(tài)下外耳道內聲壓于3000 Hz以上可能較低的假設。

本實驗為初步探索性實驗，僅測試了8耳，數據無法統(tǒng)計分析，可能存在一定偏差，有待擴大樣本量，繼續(xù)完善實驗方案，盡可能減少測量誤差，進行更準確及深入的研究，或遵循此實驗方案進行顳骨標本的相關研究比對。

[1]Tonndorf J.Bone conduction.Studies in experimental animals[J].Acta Otolaryngol,1966,Suppl 213:132.

[2]Dauman R.Bone conduction:an explanation for this phenomenon comprising complex mechanisms[J].Eur Ann Otorhinolaryngol Head Neck Dis,2013,130(4):209-213.

[3]Stenfelt S.Inner ear contribution to bone conduction hearing in the human[J].Hear Res,2015,329:41-51.

[4]Stenfelt S.Acoustic and physiologic aspects of bone conduction hearing[J].Adv Otorhinolaryngol, 2011,71:10-21.

[5]Bárány E.A contribution to the physiology of bone conduction[J].Acta Oto-Laryngol, 1938,Suppl 26:1-129.

[6]Huizing EH.Bone conduction-the influence of the middle ear[J]. Acta Otolaryngol Suppl,1960,155:1-99.

[7]Békésy GV.Paradoxical Direction of Wave Travel along the Cochlear Partition[J].J Acoust Soc Am,1955,27(1):137-145.

[8]Roosli C,Chhan D,Halpin C,et al.Comparison of umbo velocity in air-and bone-conduction[J].Hear Res,2012,290(1-2):83-90.

[9]Stenfelt S,Wild T,Hato N,et al.Factors contributing to bone conduction:the outer ear[J].J Acoust Soc Am, 2003,113(2):902-913.

[10]Stenfelt S.Middle ear ossicles motion at hearing thresholds with air conduction and bone conduction stimulation[J].J Acoust Soc Am,2006,119(5 Pt 1):2848-2858.

[11]Stenfelt S,Hakansson B.Air versus bone conduction:an equal loudness investigation[J].Hear Res,2002,167(1-2):1-12.