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.

Принцип регистрации нескольких ответов показан на рис. 1 на

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.

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

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

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.

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