Пальчун В.Т.

Левина Ю.В.

Кафедра оториноларингологии лечебного факультета РНИМУ Минздрава РФ, Москва

Гусева А.Л.

ГБОУ ВПО «Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова», Москва

Ефимова С.П.

Кафедра оториноларингологии РНИМУ им. Н.И. Пирогова Минздрава России, Москва, Россия, 117997

Доронина О.М.

Кафедра оториноларингологии РНИМУ им. Н.И. Пирогова Минздрава России, Москва, Россия, 117997

Акустическая импедансометрия: эволюция диагностических возможностей

Журнал: Вестник оториноларингологии. 2015;80(6): 59-64

Просмотров : 220

Загрузок : 4

Как цитировать

Пальчун В. Т., Левина Ю. В., Гусева А. Л., Ефимова С. П., Доронина О. М. Акустическая импедансометрия: эволюция диагностических возможностей. Вестник оториноларингологии. 2015;80(6):59-64. https://doi.org/10.17116/otorino201580659-64

Авторы:

Пальчун В.Т.

Все авторы (5)

Диагностика слуховых нарушений в современной аудиологии представлена различными методами, позволяющими последовательно проводить дифференциальную диагностику уровня поражения слуховой системы [1, 2]. Современные психоакустические методы широко используются при исследовании состояния слуховой системы больных. Однако эти методы являются субъективными, поскольку исследуемый сам оценивает результат, что не применимо во многих случаях. Так, в вопросах экспертизы трудоспособности, при нарушении сознания вследствие различных заболеваний и травм, при исследовании слуха у детей, в случаях недостаточности психического развития исследуемых, а также при проведении дифференциальной диагностики ведущее значение приобретают именно объективные методы исследования слуха [3—5]. Благодаря научным достижениям последних лет в области физики и клинической аудиологии, большое распространение в практике получил один из таких объективных методов исследования слуха, как акустическая импедансометрия — измерение акустического импеданса (АИ) колебательной системы уха. В настоящее время это исследование занимает важное место в аудиологической диагностике, обеспечивая объективную оценку проводящей системы среднего уха и частично проводящего пути слухового анализатора, предоставляя важную информацию для дифференциальной и топической диагностики нарушений слуха [2—4, 6, 7]. Тем не менее, учитывая широкое разнообразие патологии системы слуха, остается актуальным внедрение в аудиологическую практику новых диагностических решений для повышения дифференциально-диагностических возможностей исследования, что особенно важно при определении показаний к слухулучшающим операциям [6, 7].

Импеданс (Z) (англ. impedance, от лат. impediо — препятствую) — сопротивление, оказываемое объектом или системой потоку энергии. Этот термин впервые в 1886 г. ввел в практику известный физик и инженер из Великобритании О. Heaviside [8] в своей работе по анализу переменного тока в электрической цепи. Первые исследования акустических измерений в наружном слуховом проходе (НСП) были опубликованы в начале XX века учеными в области телефонии. А. Inglis издал доклад об АИ в наружном слуховом проходе, заслоненном телефонной трубкой [9]. В дальнейшем это исследование было направлено на развитие «искусственного уха», воссоздающего акустические характеристики нормального уха более точно, чем простые замкнутые полости.

В 1938 г. немецкий врач О. Metz [7, 10], оценив значение измерения сопротивления, начал разрабатывать модификацию механического моста применительно к исследованию уха человека для диагностики кондуктивной и нейросенсорной тугоухости. О. Metz работал над определением акустических характеристик нормального и патологически измененного уха, и результаты исследований позволили ему к 1946 г. опубликовать новые данные в диссертации «Акустический импеданс, измеренный на нормальных и больных ушах», явившейся первой работой по измерению АИ [10]. Следует отметить, что созданный О. Metz механический акустический мост не нашел широкого практического применения из-за сложности и трудоемкости его использования для измерения показателей.

В аудиологической практике АИ рассматривается как суммарное сопротивление, оказываемое структурами наружного, среднего и частично внутреннего уха при прохождении звуковой волны к рецепторам улитки. АИ подвижной системы состоит из трех компонентов: массы, жесткости и трения [5]. Частота звука влияет на компонент жесткости и массы. Наибольшее влияние прослеживается в области высоких частот, так как оказываемое массой сопротивление повышается с повышением частоты, в то время как жесткость обратно пропорциональна частоте. Различные структуры среднего и внутреннего уха оказывают влияние на компоненты массы, жесткости, трения. Так, в частности, было доказано, что улитка оказывает большее влияние на компонент трения и меньшее — на жесткость и массу, а слуховые косточки в значительной степени определяют компонент массы [5, 7]. Для диагностики заболеваний среднего уха, повышающих массу системы, используют высокочастотные зондирующие тоны — 678 Гц и выше, а для оценки характеристик жесткости среднего уха достаточно низкочастотного тона 226 Гц [2, 4, 6, 7, 10].

АИ измеряется в Па·с/м, т. е. фактически оценивается величина удельного сопротивления канала, в котором объемная скорость в 1 м3/с создается звуковым давлением в 1 Па. Однако исторически сложилось измерение АИ в акустических Омах (дин·с/м5) или миллиОмах (mоhm) [7, 11].

Определение изменения давления в наружном слуховом проходе дало возможность оценить подвижность барабанной перепонки, исследовать функцию евстахиевой трубы при проведении диагностики экссудативного среднего отита. Так, в конце 40-х годов XX века K. Thоmpsen, измеряя импеданс как функцию давления в НСП, показал, что можно подсчитать импеданс среднего уха без искажений со стороны НСП. Для измерения давления в барабанной полости требовалась система герметизации НСП, что подтолкнуло K. Terkildsen и K. Thоmpsen [12, 13] к разработке электроакустического моста. В дальнейшем исследование получило название «тимпанометрия». J. Zwislоcki [14, 15] опубликовал серию своих исследований АИ у испытуемых с нормальным и измененным слухом, вызванным патологией среднего уха, разработав первый серийно выпускаемый аппарат для измерения А.И. Технические возможности приборов для измерения АИ в 60-х годах XX века требовали много времени для проведения исследования, что ограничивало использование метода в клинике. Кроме того, первые разработанные приборы обеспечивали регистрацию лишь одного компонента акустического импеданса, что затрудняло диагностику различных видов тугоухости [3, 7].

В современной практике регистрация акустического импеданса проводится во время плавного изменения барометрического давления в НСП, обычно от +200 до –400 мм вод.ст. Кривая, отражающая зависимость податливости от давления, называется тимпанограммой [3, 5]. Как правило, стимулы, используемые при тимпанометрии, представляют собой чистые тоны (возможно использование для стимуляции различных щелчковых стимулов), а анализируется импеданс или адмиттанс в зависимости от настройки используемой аппаратуры. Тимпанограмма отображается в виде графика зависимости величины адмиттанса от давления воздуха в даПа. Акустический адмиттанс — понятие, обратное АИ: легкость прохождения звуковой волны через систему уха. Единицей измерения является Мо (mhо) — величина, обратная Ому (оhm). Величины адмиттанса в аудиологии невелики, поэтому на практике используются миллиМо (mmhо) [6, 7, 16].В большинстве современных диагностических приборов (импедансные аудиометры, анализаторы среднего уха) измеряется именно адмиттанс. Американским национальным институтом стандартов (ANSI) в употребление был введен собирательный термин «иммиттанс», объединяющий различные акустические измерения, регистрируемые в НСП человека. Термин иммиттанс образован из двух производных: ИМпеданс и адМИТТАНС. Понятие «иммиттанс» характеризует прохождение энергии через систему и является общим термином для импеданса и адмиттанса (или их компонентов), объединяя эти понятия. Иммиттанс не имеет единицы измерения, потому что одновременно относится и к сопротивлению, и к податливости, которые измеряются по-разному [17].

Акустическая импедансометрия включает тимпанометрию, определение статической податливости, акустическую рефлексометрию (регистрацию рефлекса стременной мышцы) и определение физического объема [2, 4, 6, 11].

Первые работы, посвященные тимпанометрии, содержали описание отдельных тимпанограмм, характерных для той или иной патологии [4, 5]. Позднее были разработаны классификации тимпанограмм, из которых наибольшее распространение получила классификация, предложенная J. Jerger, G. Liden в 1970 г. [5, 7, 18]. В ней для наиболее часто встречавшихся патологических изменений в системе среднего уха были выбраны буквенные обозначения А, В, С, D [16, 18]. В дальнейшем были предложены другие классификации тимпанограмм, однако до настоящего времени наиболее распространенной для частоты зондирующего сигнала 226 Гц является классификация J. Jerger [1, 4, 16, 18] (рис. 1).

Рис. 1. Классификация типoв тимпанoметрических кривых по J. Jerger.

При проведении исследований в большинстве коммерческих аппаратов используется частота 226 Гц, что связано с простотой анализа, так как значение импеданса на этой частоте соответствует объему воздуха в замкнутой полости. Для полости объемом 1 см3 значение импеданса будет соответствовать 1 миллиОму, следовательно, можно измерить АИ в единицах эквивалентного объема НСП. При использовании других зондирующих частот значения АИ приходится пересчитывать. Полученные на частоте 226 Гц результаты обычно имеют единичный пик, они легко анализируются и интерпретируются. При проведении анализа на частоте 226 Гц возможно оценить давление в барабанной полости, функциональное состояние слуховой трубы, степень подвижности цепи слуховых косточек. При проведении исследования с частотой зондирующего сигнала более высокой частоты, например 678 Гц, могут быть получены дополнительные пики, что позволило выделить ряд новых видов тимпанограмм: тип D характеризует появление атрофических и/или рубцовых изменений в барабанной полости, а тип Е — тимпанограмма с двумя пиками — характерен для разрыва цепи слуховых косточек [5, 7, 16]. В современной аудиологии при рутинном исследовании обычно оцениваются пиковое давление, объем НСП, амплитуда пика кривой, ширина тимпанометрической кривой [1, 2, 6].

Тимпанометрия широко используется в клинике для определения таких патологий среднего уха, как экссудативный и адгезивный средний отит [19, 20]. Ряд работ посвящен исследованию состояния слуховой функции детей [21, 22], патологической фиксации молоточка и стремени, а также разрыву цепи слуховых косточек [2, 7, 23]. Если барабанная перепонка находится в нормальном состоянии, возникает общий ответ на сигнал частотой 226 Гц [7, 16]. При использовании низкой частоты зондирующего сигнала полученные тимпанограммы отражают главным образом контролируемые жесткостью компоненты и мало характеризуют компоненты, зависящие от достаточного количества информации о функции среднего уха. Однако в ряде клинических случаев патология барабанной перепонки маскирует истинное состояние системы среднего уха. Например, отосклероз может маскироваться избыточно подвижной барабанной перепонкой. В этом случае, измерение различных компонентов будет более подробно отражать особенности состояния системы среднего уха. Это достигается при использовании высокочастотной стимуляции. Изучение возможности применения высоких частот стимуляции активно разрабатывалось в последние десятилетия во всем мире [24, 25]. Закономерности, получаемые при высокочастотных исследованиях, могут быть использованы для выявления различных патологических изменений среднего уха, однако необходимо учитывать, что на частотах, превышающих 2 кГц, адмиттансная тимпанометрия становится чувствительной к качеству установки датчика в НСП [23, 26—29].

Современные технические возможности позволяют проводить многочастотные измерения, обеспечивающие регистрацию резонансной частоты среднего уха. Поскольку реактанс массы прямо пропорционален частоте, а реактанс жесткости обратно пропорционален частоте, на некоторых частотах они выравниваются. Таким образом, определяется резонансная частота уха. Возможность ее измерения открывает новые перспективы в разработке диагностических критериев. Клиническое применение многочастотных исследований впервые было продемонстрировано V. Cоlletti в 1976 г. [30]. Патологические изменения слуховых косточек, влияющие на компоненты массы, приводят к изменению проводимости в цепи системы среднего уха и, как следствие, изменяют проводимость системы.

При проведении исследования резонансной частоты среднего уха у здоровых людей и у пациентов с отосклерозом удалось получить дифференциально-диагностическое значение смещения резонансной частоты. В частности, при отосклерозе резонансная частота смещается в сторону высоких цифр. Таким образом, у пациентов, страдающих отосклерозом, значение резонансных частот выше, чем у здоровых лиц [7, 31]. При хирургических вмешательствах на среднем ухе, осложнившихся нарушением целостности в цепи слуховых косточек, многочастотные исследования выявили смещение резонанса в сторону более низких частот [31—33].

Современные возможности цифровой аппаратуры позволили разработать приборы для регистрации проводимости звуковой энергии в широком диапазоне частот (wideband energy reflectance) [34, 35]. Акустическая энергия, попадающая на барабанную перепонку, частично поглощается средним ухом, а остальная часть отражается обратно в НСП. Отношение отраженной энергии к полной падающей мощности называют коэффициентом отражения энергии или рефлектансом. Измеряется эта величина от 0 (или 0%), что указывает на отсутствие отражения, до 1 (или 100%), при этом отражается вся энергия. Для измерения рефлектанса используется широкополосный стимул (щелчок или chirp-сигнал), поступающий на постоянном уровне 55—60 дБ [36, 37, 38]. Существует несколько различных терминов в литературе для описания широкополосных измерений. Например, мощность и энергия рефлектанса и абсорбанса. Абсорбанс определяется как (1 — энергия рефлектанса). Абсорбанс — количество поглощенной структурами уха звуковой энергии, представлен на линейной шкале в диапазоне от 0 до 1,0. Возможность цифровой обработки широкополосного акустического поглощения (абсорбанса) явилось последним достижением в исследовании семейства акустических иммиттансных измерений [7, 36, 38]. Внедрение широкополосных технологий в исследование состояния структур уха позволяет получить больший объем данных об особенностях проведения звуковой энергии при различных патологических состояниях [7, 36, 37].

Впервые высокочастотные измерения до 33 кГц на животных провел J. Allen в 1986 г. [39]. В дальнейшем было разработано применение метода у человека на частотах до 10 кГц [40]. В широкой практике эти измерения стали возможными при использовании нового метода калибровки, который вычисляет импеданс и характеристики самого зонда. В случае, если значения системы зонда известны, характеристики могут быть рассчитаны на основе измеренных уровней звукового давления, генерируемых широкополосным сигналом в НСП [41]. Абсорбанс может быть измерен как в динамическом, так и в статическом режиме с изображением результатов в виде графика зависимости его от частоты [36, 41]. Это дает возможность проводить исследование непосредственно после слухулучшающих операций, так как при этом не используется изменение давления в НСП, а также при наличии перфорации барабанной перепонки [42, 43]. Важным преимуществом широкополосной тимпанометрии по сравнению с обычными измерениями импеданса является возможность регистрации данных в диапазоне частот от 226 до 8000 Гц [7, 36, 44] (рис. 2).

Рис. 2. График ширoкoпoлoснoй тимпанoметрии.

Исследования показывают, что многочастотная тимпанометрия является эффективным методом для определения влияния патологии среднего уха на состояние механо-акустической системы, позволяя получить сведения о динамических характеристиках среднего уха, включая резонансную частоту уха. Широкополосная тимпанометрия добавляет много полезных расширений для однокомпонентной низкочастотной тимпанометрии, позволяя использовать зондирующие тоны широкого диапазона, улучшает дифференциальную диагностику состояния структур уха в раннем детском возрасте, позволяет проводить исследования после хирургических вмешательств в динамике.

Появление подобного метода исследования, несомненно, имеет большое значение для дифференциально-диагностических исследований в широкой клинической практике, так как стандартные тимпанометрические исследования менее чувствительны при некоторых патологиях среднего уха и лимитируют информацию о его механике.

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо с ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail