Белов О.А.

Российский научно-практический центр аудиологии и слухопротезирования ФМБА России, Москва, Россия, 117513 ,

Ясинская А.А.

Центр кохлеарной имплантации Российского научно-практического центра аудиологии и слухопротезирования ФМБА России, Москва, Россия 117513

Таварткиладзе Г.А.

ФГУ "Российский научно-практический центр аудиологии и слухопротезирования"

Метод одновременной регистрации нескольких частотно-специфичных коротколатентных слуховых вызванных потенциалов

Журнал: Вестник оториноларингологии. 2018;83(4): 26-30

Просмотров : 88

Загрузок : 2

Как цитировать

Белов О. А., Ясинская А. А., Таварткиладзе Г. А. Метод одновременной регистрации нескольких частотно-специфичных коротколатентных слуховых вызванных потенциалов. Вестник оториноларингологии. 2018;83(4):26-30. https://doi.org/10.17116/otorino201883426

Авторы:

Белов О.А.

Российский научно-практический центр аудиологии и слухопротезирования ФМБА России, Москва, Россия, 117513 ,

Все авторы (3)

Методика регистрации коротколатентных слуховых вызванных потенциалов (КСВП) — базовая в диагностике нарушений слуха у детей, на ней основан второй (диагностический) этап универсального аудиологического скрининга.

Первым стимулом, в ответ на который производилась регистрация КСВП, был короткий щелчок. Сигнал КСВП весьма мал, обычно он не превышает 0,4 мкВ, при том что у бодрствующего пациента амплитуда фоновой электрофизиологической активности в частотном диапазоне КСВП может быть около 10 мкВ. У спящего пациента амплитуда фоновой активности существенно меньше, тем не менее для выделения сигнала приходится использовать усреднение нескольких тысяч реализаций, что существенно замедляет исследование.

В 1981 г. U. Eysholdt и C. Schneiner [1] предложили использовать для регистрации КСВП стимуляцию последовательностями максимальной длины (ПМД). Использование ПМД позволяло во много раз увеличивать частоту предъявления стимулов, с некоторой точностью сохраняя форму ответа. Однако дальнейшие исследования показали [2], что с увеличением частоты предъявления амплитуда ответа начинает быстро снижаться, а появляющиеся артефакты уменьшают его диагностическую ценность. Поэтому после некоторого периода увлечения этой методикой интерес к ней угас.

Заметим, что во всех известных нам работах ПМД применялись для регистрации КСВП в ответ на щелчок. Ясно, что регистрация КСВП в ответ на частотно-специфичный стимул более привлекательна, так как позволяет оценить пороги слухового восприятия на разных частотах [3]. Более того, так как ответы от различных областей улитки в ответ на щелчок не синхронны из-за улитковой задержки, КСВП на щелчок неизбежно является «смазанным», что не только уменьшает его амплитуду, но и не позволяет надежно определить причину увеличенной латентности ответа. Имея набор частотно-специфичных ответов, можно использовать метод Stacked Potentials (суммарных ответов) для повышения точности дифференциальной диагностики либо для более быстрого обнаружения порога восприятия [4, 5]. К сожалению, существующие методы не позволяют одновременно регистрировать КСВП в ответ на несколько стимулов с сохранением формы ответа, поэтому в настоящее время частотно-специфичные КСВП в клинической практике используют редко.

В последние годы интерес к частотно-специфичным потенциалам несколько возрос после того, как была предложена стимуляция узкополосным «чирпом». Однако эта стимуляция не решает проблему длительности исследования, так как только незначительно увеличивает амплитуду ответа по сравнению с ответом на фильтрованный щелчок. Значительный разброс оценок эффективности этого метода в литературе, возможно, связан с тем, что в них для сравнения использовались различные, подчас далекие от оптимального, тональные стимулы.

Ранее нами была показана [6, 7] принципиальная возможность одновременной регистрации нескольких частотно-специфичных КСВП с использованием ПМД.

Цель данной работы — выбор оптимальных межстимульных интервалов и демонстрация возможности одновременной регистрации 5 КСВП у нормально слышащих взрослых.

Материал и методы

Принцип регистрации нескольких ответов показан на рис. 1 на

Рис. 1. Принцип одновременной регистрации нескольких ответов. На верхних трех кривых условно показаны симулирующая последовательность, ответ на нее и восстановленный ответ. По оси ординат — значения сигналов в усл. ед., по оси абсцисс — время в усл. ед. На нижних трех кривых представлены те же самые операции для смеси двух ПМД с различным типом стимула.
примере двух последовательностей длиной 7 тактов. Период последовательности состоит из тактов равной длительности. Часть тактов, определяемая ПМД, содержит стимулы. Ответ на такую последовательность стимулов содержит ответы на отдельные стимулы, которые, как правило, перекрываются. Процедура восстановления ответа заключается в циклических сдвигах данных, усредненных на длине периода, на величину такта и их сложении с тем или иным знаком, определяемым восстанавливающей последовательностью. Эта процедура подробно описана в работе T. Picton и соавт. [2]. В результате существует возможность восстановить форму ответа даже в том случае, если отдельные ответы накладываются друг на друга.

Если мы добавим еще одну последовательность, циклически сдвинув ее на некоторую величину, то при обработке сигнала ответы на отдельные последовательности будут восстановлены в различных местах эпохи анализа, определяемых величиной внесенного сдвига.

Однако неискаженное восстановление ответа возможно только в том случае, если ответы на все стимулы последовательности одинаковы. В случае одиночной ПМД этому препятствует маскировка ответа на стимул предшествующим стимулом [8]. Если отдельные ответы имеют разную амплитуду, то не только уменьшается амплитуда восстановленного ответа, но и возникают артефакты, сдвинутые на величину, кратную такту, и искажающие форму результата. В данном методе межстимульный интервал ПМД выбран достаточно большим, чтобы маскировка стимулами той же последовательности была пренебрежимо мала. Стимулы различных последовательностей могут быть расположены гораздо ближе друг к другу, при этом расчет делается на то, что стимулы различных частотных диапазонов в меньшей степени влияют на вызываемые ими ответы.

В данной работе ставились задачи изучить степень взаимной маскировки двух последовательностей тональных стимулов в зависимости от их относительного временного положения и оценить возможность одновременной регистрации 5 КСВП. В экспериментах участвовали добровольцы в возрасте от 20 до 58 лет со слухом в пределах возрастной нормы.

Тональные стимулы формировались в результате цифровой фильтрации щелчка в прямом и обратном по времени направлениях фильтрами Баттерворта 7-го (НЧ) и 5-го (ВЧ) порядков таким образом, чтобы спектр сигнала был плоским в пределах одной октавы при нулевых фазовых сдвигах. Центральные частоты стимулов составляли 0,5; 1; 2; 4 и 8 кГц. Амплитуда стимула каждой частоты в смеси была скорректирована на +6, 0, –6, –12 и –18 дБ соответственно. Уровнем интенсивности смеси считали превышение над усредненным по участникам эксперимента порогом слухового восприятия тональных стимулов частотой 1 и 2 кГц, скорректированным с учетом тональной пороговой аудиометрии.

Использовались ПМД длиной 63 такта с минимальным межстимульным интервалом длительностью 8 мс. Для сравнения в ряде экспериментов производилась стимуляция щелчком или тональной посылкой с постоянным межстимульным интервалом, равным 24 мс.

Рассчитанные на компьютере стимулирующие последовательности загружались в память сигнального процессора электрофизиологического комплекса Tucker & Davis System 3 и предъявлялись через телефон EARtone 3A. Регулировка амплитуды осуществлялась аппаратным аттенюатором PA5. Потенциалы регистрировались в отведении от лба и сосцевидного отростка чашечными электродами, усиливались биологическим усилителем Medusa комплекса System 3 и передавались в компьютер. Все данные без усреднения сохранялись в файлы для дальнейшей обработки. При обработке сигнал в диапазоне частот 100 Гц — 3 кГц выделялся фильтрами Баттерворта 3-го порядка, затем производилось взвешенное усреднение ответов. Для оценки шума усреднение и дальнейшая обработка производились поочередно в два буфера, каждый длиной в один период ПМД. Далее производились восстановление ответов путем свертки с восстанавливающей последовательностью [2] и выборка ответов на отдельные стимулы из соответствующих участков буфера.

Были проведены три серии экспериментов. Вначале сравнивались КСВП, зарегистрированные при стимуляции тональной посылкой с постоянной частотой и в режиме ПМД. Было показано, что при выбранных условиях стимуляции форма сигнала в двух режимах различается незначительно. Далее исследовалась зависимость величины искажений ответа от временного сдвига между последовательностями при стимуляции двумя ПМД с центральными частотами стимулов, различающимися на две октавы. В последней серии регистрировались КСВП на щелчок с постоянной частотой предъявления и на смесь из 5 ПМД. Чтобы уменьшить влияние на результат изменений состояния испытуемого, все эксперименты производились блоками, в каждом из которых поочередно применялись все сравниваемые виды стимуляции, отличающиеся применением ПМД или сдвигом. Каждый вид предъявлялся около 30 с, при этом данные, полученные в течение 2 с после переключения на новый вид стимуляции, не использовались. Длительность эксперимента составляла от 90 до 150 мин, за это время несколько раз поочередно предъявлялись блоки с различными уровнями стимуляции.

Перед экспериментом проводились ЛОР-осмотр обследуемого, импедансометрия и тональная пороговая аудиометрия. В последней серии экспериментов определялся также порог субъективного восприятия тонального стимула при его предъявлении с постоянной частотой непосредственно перед регистрацией КСВП. Все эксперименты производились программой, участие оператора сводилось только к установке электродов и телефона.

Результаты и обсуждение

Предварительные исследования показали, что при выбранном межстимульном интервале ПМД разница между частотно-специфичными потенциалами, зарегистрированными с постоянным межстимульным интервалом и в режиме ПМД на участке до V пика включительно, находится в пределах шумов записи.

Эксперименты по взаимному влиянию двух ПМД с центральными частотами стимулов, отличающимися на две октавы, продемонстрировали, что, как и ожидалось, максимальное изменение обоих ответов происходит, когда сдвиг между последовательностями внутри такта близок к нулю, т. е. когда отдельные стимулы двух последовательностей предъявляются одновременно. При этом наибольшее взаимное влияние наблюдалось между стимулами частотой 1 и 4 кГц. На рис. 2 приведен

Рис. 2. Зависимость амплитуды пика V зарегистрированного КСВП от временного сдвига внутри такта между двумя ПМД. В позиции Ref приведена амплитуда пика в отсутствие маскера.
пример влияния сдвига между этими стимулами на амплитуду V пика КСВП. В данном случае мы отслеживаем изменение амплитуды ответа на одну из последовательностей стимулов, называя вторую ПМД маскером.

Приведены результаты для трех обследуемых на различных уровнях стимуляции. Значительный разброс между отдельными кривыми, а также отсутствие монотонности в некоторых случаях мы объясняем как зашумленностью данных, поскольку в рамках одного эксперимента не было возможности произвести длительное накопление для каждой точки, так и некоторым искажением ответа на один стимул артефактом другого стимула.

В целом по этим данным для дальнейших экспериментов был сделан выбор компромиссного значения задержки в 1 мс, при этом более высокочастотный стимул следовал за низкочастотным. Таким образом, сдвиги внутри такта для стимулов частотой 0,5; 1; 2; 4 и 8 кГц составляли 0, 4, 1, 5 и 2 мс соответственно. Также представляется перспективной схема 0, 5, 2, 7 и 4 мс, при которой временной сдвиг между стимулами соседних диапазонов составляет 3 мс, а между стимулами, разделенными одним диапазоном, — 2 мс.

На рис. 3 приведены

Рис. 3. КСВП на щелчок в левой колонке и 5 одновременно зарегистрированных для каждого уровня громкости частотно-специфичных потенциалов. По оси ординат — значение потенциала, по оси абсцисс — время от середины стимула.
результаты регистрации КСВП на нескольких уровнях стимуляции в одном эксперименте у обследуемого с нормальным слухом. В левой колонке показаны КСВП, полученные в ответ на щелчок при предъявлении его с постоянной частотой, а в остальных пяти — ответы на 5 частотно-специфичных стимулов, причем для каждого показанного слева уровня громкости все пять ответов регистрировались одновременно. Все данные получены в одном эксперименте длительностью 2 ч. Время получения ответа как на щелчок каждой интенсивности (слева), так и на 5 тональных посылок, предъявляемых в общей смеси (каждый ряд на 5 панелях справа) — 12 мин.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что, по крайней мере при отсутствии существенной патологии, метод позволяет производить регистрацию 5 частотно-специфичных потенциалов за время, сравнимое с регистрацией ответа на щелчок. Диагностическая значимость таких ответов намного выше. Помимо того что появляется возможность оценки зависимости порога слухового восприятия от частоты, существенно увеличивается точность оценки латентности пиков, и соответственно повышается надежность дифференциальной диагностики, основанной на измерении латентности. В то же время остается возможность рассчитать с некоторой точностью ответ на щелчок с целью сопоставления с другими измерениями.

В перспективе планируется получить более точные оценки взаимной маскировки, оптимизировать временные задержки в смеси, оценить разрешающую способность при резкой зависимости порога слухового восприятия от частоты, а также изучить работоспособность метода при некоторых патологических состояниях.

Заключение

При выбранных параметрах стимуляции теоретический выигрыш в соотношении сигнал/шум от использования ПМД невелик и составляет всего около 1,4 по амплитуде. Строго говоря, это оценка сверху, так как величина остаточного шума зависит от статистических свойств фоновой электрической активности и требует отдельного изучения. Как видно, во многих случаях сигнал несколько уменьшается за счет взаимной маскировки стимулов. Тем не менее возможность одновременно регистрировать 5 ответов позволяет в большинстве случаев сократить общее время обследования примерно в 4 раза.

В случае успешной апробации метода на пациентах с наиболее типичными заболеваниями он сможет полностью заменить регистрацию КСВП на щелчок, так как предоставляет бо́льшую информацию о состоянии слуха за то же время обследования, обеспечивая в том числе более точное измерение латентности ответа.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

*e-mail: obelov@audiology.ru; https://orcid.org/0000-0002-9652-5113

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