耳声发射
一、 概述 1、 传统观点认为，耳蜗是一种机械—生物电换能器。 2、共振学说 Helmholtz于1857~1863年间根据有关基底膜组织学知识提出，基本观点：（1）在耳蜗内对声音频率进行机械性分析；（2）基底膜横行纤维是产生共振的结构；（3）对一定声频，基底膜相应部位的横行纤维振动最明显，振幅最高。
3、行波学说 Békésy于60年代提出，耳蜗基底膜在受到声音刺激后耳后基底膜呈行波方式振动，而不是某一局部的共振活动，指出不同频率的振动在基底膜上有各自相应的调谐点。 但这些学说无法很好的解释近代研究发现。
（1） 蜗神经水平的AP调谐曲线的敏锐度与高级听核系统的调
谐特性相近（以往一直认为听觉效率是中枢对听觉信号进行多次加工、分析的结果）。
（2） 良好的频率分辨率。可感受20~20000 Hz的声音，在0.5~4
kHz频率分辨率为0.3%。
（3） 在1000 Hz人耳可以听到引起鼓膜振动幅度仅相当于质子
直径大小，可感受强度相差120 dB（100万倍）。
仅从耳蜗结构的物理特性（基底膜、柯替器、毛细胞的频率定位分布），单纯被动的机械调谐不能使初级神经元具有如此敏锐的调谐特性。
1948年，Gold提出在耳蜗中可能存在一种与机械—生物电转换过程相匹配的逆过程，即生物电—机械能的转换过程，通过正反馈作用特性，以加强基底膜的运动，从而使耳蜗调谐特性变得更为精细，并认为可在外耳道中记录到这种活动信号。
1971年，Rhode报告了基底膜运动的非线性特性，提出耳蜗可能存在主动增益控制机制。
1978年，Kemp用耳机/传声器组合探头，使用短声作为瞬态声刺激信号，发现所记录到的耳道声场信号中除刺激声信号外，还有一延迟数毫秒出现，持续20毫秒的另一声信号，从其强度和潜伏期看，这一机械能量不可能来源于刺激信号，必定来自耳蜗的某种耗能过程，应该是耳蜗耗能的主动活动产生，将其称为耳声发射（Otoacousitc emission，OAE）。耳声发射的发现，为耳蜗内主动机制的存在提供了直接证据，使人们对耳蜗功能的认识发生了根本性变化，因此是听觉生理近20年来的重要进展之一。
经过大量研究证明，多数学者认为这种振动的能量来源于外毛细胞，其活动使基底膜发生某种形式的振动，通过内耳淋巴的压力变化形成传导，通过卵园窗、听骨链及鼓膜振动，释放在外耳道中。实际上是声音传入内耳的逆过程。 二、耳声发射的定义及分类
1、定义 Kemp（1986）对耳声发射定义为：产生于耳蜗，经听骨链和鼓膜传导并释放到外耳道的音频能量。 2、OAE的分类
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（1）自发性耳声发射（spontaneous otoacoustic emission，SOAE）在没有任何外界刺激的情况下发生的声能释放。
（2）诱发性耳声发射（evoked otoacoustic emission，EOAE）在不同的外界刺激的条件下产生的声能释放。 A、 瞬态诱发耳声发射（transiently evoked otoacoustic emission，TEOAE），给的是短 声、短纯音或短音。
B、 畸变产物耳声发射（distortion product otoacoustic emission，DPOAE），同时给予
两个具有一定的频比关系（f1和f2，且f1 D、电诱发耳声发射（electrically evoked otoacoustic emission，EEOAE），是利用埋植在耳蜗周围的电极向耳蜗内输入电刺激，由耦合在外耳道内的微间器探头记录到OAE信号。 三、耳声发射的产生机制 耳声发射的发生机制尚未完全阐明，一般认为，耳声发射的发生与耳蜗外毛细胞的主动运动有关，是耳蜗主动释能的结果。 Kemp发现OAE后，曾遭受众多质疑，首先Wilson(1984年)提出OAE可能只是中耳活动所造成的一种赝像（artifact），所以当时大量试验都是针对这一质疑，试图证明OAE是一种源于耳蜗的声音能量。在一个阻尼系统中，如果输入/输出能量相等，即说明该系统中有主动能量来克服阻尼，据计算，耳蜗中特性频率处基底膜上行波的振幅可以是被动耳蜗模型的100倍，即主动机制使行波振收到增加了40 dB(Kemp，1986)，从而认为耳蜗是能量补充的来源。现在这一观点已被论证并得到广泛认同。 OAE源于耳蜗的证据： 1、OAE的反应阈可低于主观听阈，可认为是一种神经前反应，而且与突触传递无关，用化学制剂阻断或切断第VIII颅神经，在不能测出声刺激引出的神经反应时，仍可记录到OAE）。 2、 OAE反应具有非线性，由此可排除OAE是由中耳活动引起的假说。 3、 OAE不受刺激率改变的影响，与神经反应不同。 4、 诱发性OAE有频率离散现象，即发射声的频率越高，潜伏期越短。 5、外来刺激对SOAE或EOAE均有压抑或掩蔽作用，而且压抑或掩蔽的效果取决于OAE的频率，即只有当外来声刺激的频率等于或接近OAE的频率时，压抑或掩蔽效果才最明显。 6、多种影响耳蜗代谢的因素均可对OAE产生影响，实验发现，噪声性及耳毒性听力损伤，缺氧之动物模型无OAE，阿斯匹林所致 2 的暂时性听力损失的OAE也暂时消失，停药后恢复，阿斯匹林同时对TEOAE和SFOAE也有影响，但对DPOAE的影响相对较小。 7、耳蜗性损害时，听力损失在40 ~ 50 dB以上的频率区OAE消失，而在听阈正常频率仍可引出。 至于耳蜗主动释能的机理，Kemp（1978）认为在一个耗能系统中输入能量和输出能量相等，说明在输出能量的产生过程中有能量的补充，这种能量的输出说明耳蜗内存在着主动机制，很可能是外毛细胞的主动活动。Kemp指出，（1）基底膜可由于各种原因而致其机械阻抗在某些部位不均匀，当行波通过时，部分能量可由该处发生折返，逆向传向镫骨底板，经听骨链，骨膜传向外耳道而形成OAE。造成基底膜机械阻抗“不均匀”的原因很多，可以是解剖上的，也可以是功能上的。 基底膜的主动反馈机制 机制A，该机制对本段基底膜呈正反馈效应，而对邻近基底膜表现为负反馈。 机制B，典型的直接正反馈机制：一为放大，二为有利于基底膜的精细调谐，部分能量经由基底膜，听骨链及鼓膜释放出来，从而产生OAE。 SOAE的发生是由外毛细胞的自身激活作用诱发的。耳蜗内部分功能较强的外毛细胞平时存在轻微的自激，释能作用，少量释出的能量从耳蜗向外耳道逸出时，受到镫骨底板的阻抗匹配作用的阻抗而折回耳蜗，这种向内折回的能量刺激耳蜗产生二次行波，行成基底膜振动—毛细胞收缩释能的正反馈过程，当耳蜗内生成的能量达到一定强度，便逸出到外耳道，生成SOAE。 对DPOAE的产生机制，目前尚缺乏透彻的解释。DPOAE或是只在基底膜产生，即两个基频的几何均数，或是取决于基底膜不同点上所产生机械波的交互作用。最近试验已证实，电刺激交叉橄榄耳蜗束，可改变豚鼠DPOAE的幅值，因为大部分交叉橄榄耳蜗束纤维的传出终末附着在外毛细胞的底端，这点支持OHC是OAE来源之一的说法，当同时受到两个不同频率的纯音作用时，由于耳蜗的非线性调制作用，两个原始音在基底膜上一定部位以特定形式相互作用，可使行波在基底膜上一定部位处运行发生障碍，引起一定频率能量的逆行折返，形成调制畸变产物耳声发射。 四、 耳声发射的基本特征 共同特点 1、 非线性 当刺激声强度增加，EOAE出现非线性饱和。 2、 锁相性 OAE的相位取决于刺激信号的相位，并跟随刺激声相位的变化而发生固定的相位变化。 3、 可重复性和稳定性 （一） 自发性耳声发射（SOAE） SOAE是耳蜗的一种生理现象，来自微音器的时域模拟信号被转化为数字信号再经数学运算（快速傅立叶变换）转变为频域信号（功率谱）加以显示。 1、 检出率 3 SOAE可在大约1/3-1/2的正常听力人群中检出 Schloch 1983 34% Frick 1988 26% Bright 1986 43% Bonfils 1989 35% Rebillard 1987 19% 若一耳出现SOAE，则另一耳出现SOAE的机率增加1倍。SOAE的检测与测试系统的灵敏率及环境噪声有一定关系。 2、 性别及年龄对SOAE的影响（Cenfer and age diffreces） Zurek（1981）~Lonsbury-Martin（1990）年陆续报道：女性SOAE的检出率（52%）显著高于男性（30%），最初认为是由于男性较多地暴露于噪声所致，但Strickland（1985）在婴儿及儿童中也发现存在同样差异，因此以上解释并不成立。Lonsbury-Martin（1988）推测：女性耳蜗的体积相对较小，其OHC的排列更不规则，从而更容易产生SOAE。 在婴儿、儿童及青年人中，SOAE与年龄无关，但当年龄>50岁时SOAE的检出率明显下降。 3、 反应幅值 典型SOAE的反应幅值在-10~20 dB SPL之间，极少超过20 dB SPL。可能的解释：自身限制饱和机制（self-limiting saturation mechanism）抑制了高水平SOAE的发生（Zwicker，1979，1986）。SOAE的发生频率稳定，但振幅在不同时间的变异很大，可达30 dB SPL。 4、 频率 SOAE典型的频率范围位于0.5~6 kHz，表现为高于本底噪声的多个窄带峰，可以包含一种频率成份，也可以包含多个频率成份，最多见于1~2 kHz，且频率高度稳定。可能的解释：中耳对1~2 kHz频段的传输效能最佳。 Rebillard 1987年曾报道位于9 kHz的SOAE。 Kamal报道频率有人群区域性差异，如东方人：3 kHz；高加索人：1.5 kHz，另外，婴儿的SOAE频率范围：2~7 kHz。 5、 临床意义 目前SOAE的生理及临床意义尚未明了，可能部分SOAE与耳鸣有关。 （二） 瞬态诱发耳声发射（TEOAE） TEOAE是在短时程声刺激（短声或短音）后4~15 ms记录到的散频声反应。 自1978年Kemp报道了耳声发射以来，TEOAE的命名开始并不统一，曾使用过的命名有以下几种：（1）刺激性耳声发射（Stimulate acoustic emissions，Kemp，1978）；（2）诱发性耳蜗机械反应（evoked cochlear mechanical response，Kemp 1979）；（３）耳蜗回声或回声（Cochlear echoes or echoes，Kemp1980，1982），Kemp echoes；（４）延迟诱发耳声发射（Delayed evoked otoacoustic emissions，Zwriker 1983）。 对延迟诱发耳声发射这一命名，认为不准确，因为除SOAE外， 4 其它几种耳声发射都是在刺激声之后经过一定潜伏期发生的，而至于“echoes”则为错误命名，因为TEOAE并非一种“回声”，而是耳蜗主动释能的结果。 1、 记录方法 最初的记录设备为各实验室自行制备，由耳机、传声器等连接一台信息处理仪组成。1988年，Kemp等设计出ILO-88型耳动态分析仪，由于其操作简便，并拥有良好的伪迹消除系统，很快为许多实验室所采用。此外，还有POEMS系统，Madsen的Celesta 503，Capella耳声发射分析仪等。TEOAE对测试环境没有十分严格的要求，一般只需要安静的、噪声强度45~50 dB（A）的环境中即可。刺激声多采用疏波短声，脉冲宽度80~100 us，以80us常用，刺激声强度多用80 dB peSPL，范围60~90 dB peSPL。一般采用“3+1”的非线性给声方式，叠加次数150~2048次不等，扫描时间一般为20 ms，扫描延时2.5~5 ms。首先将探头塞入外耳道，然后进行探头校准，调节探头位置，达到要求后即可开始测试。 消除非耳声发射的伪迹 （1） 提高探头质量，提高时间响应特性和频率响应特性 （2） 探头与外耳道耦合良好 （3） 采用门控或延迟触发 去除记录开始数毫秒的强刺激伪迹 （3~5 ms） （4） 带通滤波 （5） 利用TEOAE的锁相性和非线性特性进行加减处理 （6） “3+1”的给声方式 2、 鉴别标准 最初由各实验室自行制备的记录设备，其鉴别标准主要包括：（1）波形的可重复性；（2）高强度刺激时的非线性饱和；（3）反应出现于特定的频率范围，如0.5~3.5 kHz，并具有频率离散现象。现在TEOAE的鉴别方法主要有以下几种: （1）专家评定 由专业人员对TEOAE的反应频谱图，波形相关率，反应幅值及本底噪声等几个方面综合分析后进行评定，Salomon 等认为这是目前最为可靠的鉴别方式。 （2）根据TEOAE反应的信噪比 不同检测系统对信噪比的设置不同，ILO-88型耳动态分析多要求信噪比≥3 dB，POEMS系统要求Fsp≥2，Celesta 503要求反应幅值超出本底噪声1SD。 （3）根据波形总相关率 许多作者认为波形总相关率>50%即表示TEOAE存在，Kop等在对波形总相关率与专家评定结果对照后得出结论，50%是鉴别TEOAE存在与否的安全指标，但也有部分作者认为这一标准偏低，Levi等和Lafreniere等均选择70%以完全排除伪迹的可能。 3、 TEOAE的基本特征 （1） 检出率 在正常听力成人中，TEOAE的检出率可接近或达到100%。由于鉴别标准并不统一，各方统计结果有一定差异。在正常新生儿中，有 5
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