本發(fā)明涉及客觀測(cè)定聽(tīng)覺(jué)閾限(hearing thresholds)的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

在聽(tīng)力學(xué)中，聽(tīng)覺(jué)閾限被定義為對(duì)于能量在限定頻率范圍內(nèi)的刺激，可達(dá)到一定比例測(cè)出次數(shù)的最小聲音。聽(tīng)覺(jué)閾限是評(píng)價(jià)人聽(tīng)力的重要工具。在聽(tīng)力測(cè)試中從行為學(xué)上或客觀地評(píng)估聽(tīng)覺(jué)閾限。

“行為學(xué)(behavioural)”聽(tīng)力測(cè)試要求參與者在聽(tīng)到測(cè)試聲音時(shí)可靠地展示行為上的變化，諸如通過(guò)按按鈕。對(duì)于成人和較大兒童，最常用的行為學(xué)測(cè)試形式為純音(pure tone)測(cè)聽(tīng)和語(yǔ)聲鑒別測(cè)試。這兩種測(cè)量方法提供了關(guān)于任何聽(tīng)力損失的程度和性質(zhì)的信息。

純音測(cè)聽(tīng)涉及聽(tīng)一定音高或音符范圍內(nèi)的聲音，并當(dāng)聽(tīng)到刺激時(shí)反應(yīng)。測(cè)試者系統(tǒng)地找出參與者在一定頻率范圍中能聽(tīng)到的最小聲音并測(cè)定聽(tīng)覺(jué)閾限-人在一定頻率范圍中能聽(tīng)到的最小聲音，這對(duì)于語(yǔ)聲理解是重要的。將聽(tīng)覺(jué)閾限標(biāo)注在被稱為聽(tīng)力敏度圖的圖表上。

“客觀(objective)”聽(tīng)力測(cè)試只需要來(lái)自參與者的被動(dòng)配合。可執(zhí)行這些測(cè)試以獲得聽(tīng)力異常的可能誘因，并且其有時(shí)以電生理學(xué)測(cè)試的方式進(jìn)行。客觀聽(tīng)覺(jué)閾限評(píng)估對(duì)不能提供行為反饋的病人來(lái)說(shuō)很方便，諸如對(duì)幼兒或者不能或主觀上不愿配合測(cè)試的成人。

在無(wú)感覺(jué)刺激時(shí)，中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生自發(fā)隨機(jī)神經(jīng)-電活動(dòng)，該活動(dòng)可由置于頭皮上的傳感器(電極)記錄。當(dāng)將聲音給予病人時(shí)，在聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生神經(jīng)活動(dòng)。然而，該活動(dòng)與不間斷的腦活動(dòng)相比是微小的。

將電極置于病人的頭皮上并向病人給予預(yù)定的聲學(xué)刺激。測(cè)量該刺激在大腦中誘發(fā)的信號(hào)。因?yàn)榭稍陬^皮上測(cè)量的誘發(fā)大腦信號(hào)小于因大腦中多種其它來(lái)源、肌肉活動(dòng)和周圍電設(shè)備的組合所致的同樣存在于頭皮上的其它電壓，多次給予刺激。測(cè)得的波形以與所述刺激同步的方式平均化，由此使得刺激所誘發(fā)的信號(hào)從所所在的其它電壓分離。對(duì)于所想要的信號(hào)，這可花費(fèi)數(shù)十秒乃至很多分鐘才會(huì)出現(xiàn)一些與所述刺激明確相關(guān)的東西。

電生理學(xué)測(cè)試的一個(gè)實(shí)例是測(cè)量皮層聽(tīng)覺(jué)誘發(fā)電位(CAEPs)，其反映了顳上聽(tīng)覺(jué)皮層中的中樞聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)水平的活性。該記錄依賴于由多次給予的聽(tīng)覺(jué)刺激所誘發(fā)的同步遠(yuǎn)場(chǎng)神經(jīng)元電位的平均。對(duì)于清醒成人，在啟動(dòng)聲學(xué)刺激后50-200ms的時(shí)間窗口內(nèi)產(chǎn)生的P1-N1-P2復(fù)合體是所關(guān)注的反應(yīng)。CAEPs因其可由高頻率特定刺激引發(fā)而受歡迎。此外，CAEP測(cè)試更優(yōu)于其中受試者需要為入睡狀態(tài)的腦干測(cè)試。這對(duì)于6個(gè)月及以上的年齡來(lái)說(shuō)通常是難以實(shí)現(xiàn)的條件。

在聽(tīng)覺(jué)閾限的測(cè)試中，多次給予多種不同刺激的結(jié)果是占用聽(tīng)力學(xué)家和受試者長(zhǎng)的測(cè)試持續(xù)時(shí)間。減少進(jìn)行客觀聽(tīng)覺(jué)閾限測(cè)試的時(shí)間會(huì)是有利的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在第一方面，本發(fā)明提供了測(cè)定人的聽(tīng)覺(jué)閾限的方法，包括以下步驟：對(duì)人給予持續(xù)時(shí)間少于1秒的聽(tīng)覺(jué)刺激；其中所述刺激的功率在一定頻率范圍上以交替的高低強(qiáng)度區(qū)分布(the power of the stimulus is spread across a frequency range in alternating regions of high and low intensity)；且其中所述刺激包括至少兩個(gè)高強(qiáng)度區(qū)；以及測(cè)量人大腦的瞬時(shí)誘發(fā)電反應(yīng)。

所述交替的高低強(qiáng)度區(qū)可以所關(guān)注的目標(biāo)頻率為中心。

所述刺激可包括三個(gè)或更多個(gè)高強(qiáng)度區(qū)。

所述高強(qiáng)度區(qū)可包括窄帶。

所述高強(qiáng)度區(qū)可包括純音。

所述刺激的持續(xù)時(shí)間可為少于200ms。

所述刺激的持續(xù)時(shí)間可為少于100ms。

所述刺激的持續(xù)時(shí)間可為約50ms。

在第二方面，本發(fā)明提供了測(cè)定人的聽(tīng)覺(jué)閾限的系統(tǒng)，包括：給予人持續(xù)時(shí)間少于1秒的聽(tīng)覺(jué)刺激的設(shè)備；其中所述刺激的功率在一定頻率范圍上以交替的高低強(qiáng)度區(qū)分布；且其中所述刺激包括至少兩個(gè)高強(qiáng)度區(qū)；以及測(cè)量人的大腦的瞬時(shí)誘發(fā)電反應(yīng)的設(shè)備。

附圖說(shuō)明

現(xiàn)將本發(fā)明的實(shí)施例僅以舉例的方式參照以下附圖描述：

圖1顯示2kHz的純音(PT)(左)和復(fù)合音(MT)(右)刺激的刺激波形和光譜圖。刺激的持續(xù)時(shí)間為50ms，包括10ms的上升和下降時(shí)間。

圖2顯示由以下產(chǎn)生的總平均CAEP波形(n＝15)：a)四個(gè)純音(PT)，b)四個(gè)一倍頻程復(fù)合音(MT)，c)兩個(gè)寬帶MT和兩個(gè)一倍頻程窄帶噪音(NBN)聽(tīng)覺(jué)刺激。對(duì)以下三個(gè)強(qiáng)度水平記錄反應(yīng)：+10dB(粗短劃線)，+20dB(細(xì)短劃線)，+40dB(細(xì)實(shí)線)。

圖3顯示對(duì)于0.5、1、2和4kHz的MT和PT刺激以及+10dB、+20dB、+40dB SL三個(gè)感覺(jué)水平，且電極位置在FCz和Cz的CAEP rms幅度。豎直線表示參與者間的標(biāo)準(zhǔn)偏差。

圖4顯示對(duì)于1和2kHz的PT、NBN和MT刺激以及+10dB、+20dB、+40dB SL三個(gè)感覺(jué)水平，且電極位置在FCz和Cz的CAEP rms幅度。豎直線表示參與者間的標(biāo)準(zhǔn)偏差。

圖5顯示對(duì)于0.5和2kHz的一倍頻程MT和寬帶(LF和HF)MT刺激以及+10dB、+20dB、+40dB SL三個(gè)感覺(jué)水平，且電極位置在FCz和Cz的CAEP rms幅度。豎直線表示參與者間的標(biāo)準(zhǔn)偏差。

圖6顯示對(duì)于1kHz中心頻率的PT(左圖)和MT(右圖)刺激以及強(qiáng)度為+10dB SL時(shí)15個(gè)受試者的客觀檢測(cè)測(cè)量表示(即，每個(gè)受試者一個(gè)軌跡)。每4s計(jì)算一次Hotelling’s T²結(jié)果并將其轉(zhuǎn)化為z-分?jǐn)?shù)隨時(shí)間的曲線。當(dāng)z-分?jǐn)?shù)小于–1.64(即，p<0.05)時(shí)，認(rèn)為存在CAEP，并假定僅在每個(gè)軌跡中的一個(gè)預(yù)先設(shè)定的點(diǎn)將z-分?jǐn)?shù)與該閾限值進(jìn)行比較。

圖7顯示對(duì)于0.5、1、2和4kHz的MT(藍(lán)線)和PT刺激(紅線)以及+10dB、+20dB、+40dB SL三個(gè)感覺(jué)水平，且電極位置在FCz和Cz的累積CAEP檢測(cè)z-分?jǐn)?shù)。豎直線表示參與者間的標(biāo)準(zhǔn)偏差。

具體實(shí)施方式

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的系統(tǒng)包括頭戴式耳機(jī)或類似形式的對(duì)人給予聽(tīng)覺(jué)刺激的設(shè)備，合適構(gòu)造的信號(hào)發(fā)生器或計(jì)算設(shè)備形式的產(chǎn)生聽(tīng)覺(jué)刺激的設(shè)備，以及諸如通過(guò)施加到人頭皮上的電極來(lái)測(cè)量人的皮層反應(yīng)的設(shè)備。

聽(tīng)覺(jué)刺激信號(hào)的一個(gè)實(shí)例是具有如下分量的信號(hào)：所述分量具有如707Hz、891hZ、1122Hz和1414Hz頻率的純音形式的高功率強(qiáng)度區(qū)。該刺激具有圍繞所關(guān)注的中心頻率1000Hz(在本案中，在對(duì)數(shù)頻率尺度上一致地圍繞在其周圍)的一倍頻程的刺激帶寬(從707Hz到1414Hz)。每個(gè)純音由包含低或無(wú)信號(hào)功率的頻率區(qū)隔開(kāi)。

在其它實(shí)施方式中，可提供高強(qiáng)度區(qū)作為窄頻帶。

具有所需特性的刺激可由以下數(shù)種方法之一產(chǎn)生，包括：

·加入數(shù)個(gè)純音信號(hào)，每個(gè)純音分量的頻率為所需頻率之一，且功率集中于該頻率。

·通過(guò)具有另一重復(fù)頻率的信號(hào)進(jìn)行中央頻率處的信號(hào)幅度調(diào)節(jié)。

·通過(guò)具有另一重復(fù)頻率的信號(hào)進(jìn)行中央頻率處的信號(hào)頻率調(diào)節(jié)。

·通過(guò)過(guò)濾器過(guò)濾在刺激帶寬內(nèi)的所有頻率下具有功率的噪音，所述過(guò)濾器減弱在刺激帶寬內(nèi)數(shù)個(gè)頻率下的功率。

·重復(fù)向初始信號(hào)加入時(shí)間延遲的噪音信號(hào)，該噪音信號(hào)在刺激帶寬內(nèi)的所有頻率下具有功率。

通過(guò)提供與本發(fā)明相關(guān)且已實(shí)施的研究細(xì)節(jié)，現(xiàn)在如下描述本發(fā)明實(shí)施方式的操作：

受試者

本研究征募了十五個(gè)年齡從23到43歲的正常-聽(tīng)力測(cè)試受試者(7個(gè)男性和8個(gè)女性)。參與者均未報(bào)告有神經(jīng)異常病史。獲得了參與者的書面同意，且研究獲得澳大利亞聽(tīng)力人類研究倫理委員會(huì)(Australian Hearing Human Research Ethics Committee)的許可并在其倫理監(jiān)督下進(jìn)行。參與者因參加本研究收到少量的金錢補(bǔ)償。

聽(tīng)覺(jué)刺激

在Matlab(Mathworks)中產(chǎn)生十二個(gè)聽(tīng)覺(jué)刺激。它們包括四個(gè)頻率為0.5、1、2和4kHz的正弦波純音(PT)，四個(gè)具有相同中心頻率的一倍頻程復(fù)合音(MT)，兩個(gè)寬帶MT刺激–第一個(gè)覆蓋低頻(0.25至1kHz)且第二個(gè)覆蓋高頻(1.5至8kHz)，以及兩個(gè)以1和2kHz為中心的一倍頻程窄帶噪音(NBN)。所有刺激的持續(xù)時(shí)間為50ms，包括10ms的上升-下降時(shí)間以最小化光譜干擾。

復(fù)合音刺激

通過(guò)共同加入一系列非諧波相關(guān)的正弦波(a series of inharmonically related sinusoids)來(lái)構(gòu)造MT刺激。對(duì)于一倍頻程刺激，不同的音分量在對(duì)數(shù)頻率尺度上圍繞中心頻率均勻地分布。所有正弦波均具有相同幅度。例如，以1kHz為中心頻率的MT刺激包含頻率為707、891、1122和1414Hz的分量，并且具有一倍頻程的刺激帶寬(從707至1414Hz)。每個(gè)刺激的光譜特性總結(jié)于表1中，而刺激波形和光譜圖在圖1中表示。

校準(zhǔn)

所有刺激于70dB HL根據(jù)ISO標(biāo)準(zhǔn)389-2(ISO 1994)在HA-2 2-cc耦合器中進(jìn)行聲校正：所述耦合器含有1-英寸4144麥克風(fēng)，1至1/2英寸的適配器，和4230聲量計(jì)(均為Brüel&Kjaer)。使用連續(xù)刺激來(lái)校準(zhǔn)單音脈沖、純音和復(fù)合音。

行為程序

自動(dòng)閾限估算

使用自適應(yīng)階梯型進(jìn)行的計(jì)算聽(tīng)力測(cè)定法的測(cè)試參數(shù)基于以下文獻(xiàn)：Convery,E.,Keidser,G.,Seeto,M.,et al.(2014)Identification of Conductive Hearing Loss Using Air Conduction Tests Alone:Reliability and Validity of an Automatic Test Battery.Ear and hearing,35,e1-e8。SOAs代表了在兩個(gè)聽(tīng)覺(jué)刺激的啟動(dòng)之間的時(shí)間間隔，該間隔是隨機(jī)的，并且在1000至4600ms的范圍內(nèi)。參與者被指示以通過(guò)按壓數(shù)字鍵盤上的按鍵來(lái)對(duì)刺激進(jìn)行反應(yīng)。如果反應(yīng)在從刺激啟動(dòng)時(shí)開(kāi)始的1.5秒時(shí)間窗口內(nèi)發(fā)生則認(rèn)為其有效。測(cè)試包括三個(gè)階段，使用閾限搜索算法。刺激給予的起始水平為50dB SPL。在階段1，實(shí)施10dB上/下的步長(zhǎng)。當(dāng)記錄到對(duì)刺激給予的正反應(yīng)之后的第一個(gè)無(wú)反應(yīng)時(shí)，階段1結(jié)束。此時(shí)，梯階“反轉(zhuǎn)”且強(qiáng)度增加10-dB，隨后進(jìn)入下一階段。階段2采用5-dB上/下的步長(zhǎng)。隨后的無(wú)反應(yīng)導(dǎo)致在刺激水平上增加5-dB的增量，直到記錄到正反應(yīng)。在兩次反轉(zhuǎn)后，無(wú)反應(yīng)導(dǎo)致了在下一階段有5dB的增長(zhǎng)。在階段3，步長(zhǎng)被降低至2dB。當(dāng)記錄到四個(gè)反轉(zhuǎn)時(shí)階段3結(jié)束。計(jì)算階段3中所有給予的截尾均值(即，在平均其余數(shù)值前去掉最高和最低值)以確定閾限。該閾限被稱為0dB SL(感覺(jué)水平)。

行為評(píng)定

參與者在靜音室中經(jīng)歷一系列聽(tīng)力測(cè)定評(píng)定以發(fā)展本地規(guī)范數(shù)據(jù)：

(1)在雙耳進(jìn)行自動(dòng)純音空氣傳導(dǎo)聽(tīng)力測(cè)試法，采用持續(xù)時(shí)間為500ms且頻率為0.25-8kHz的刺激。純音給予的順序?yàn)?、2、4、8、0.5和0.25kHz。首先對(duì)右耳給予刺激。雙耳的聽(tīng)覺(jué)閾限需優(yōu)于20dB HL以繼續(xù)測(cè)試。

(2)偽隨機(jī)地選擇一只耳朵，在實(shí)驗(yàn)中采用7次左耳和8次右耳(N＝15次)。采用十二個(gè)如在“聽(tīng)覺(jué)刺激”部分描述的50-ms聽(tīng)覺(jué)刺激進(jìn)行自動(dòng)空氣傳導(dǎo)聽(tīng)力測(cè)試法。十二個(gè)刺激的給予順序?yàn)殡S機(jī)的。

通過(guò)(1)和(2)獲得的閾限允許估算由于瞬時(shí)整合(Moore 2012)引起的在500-ms長(zhǎng)刺激和50-ms短刺激之間的差值(dB)。所有刺激源于存儲(chǔ)在臺(tái)式計(jì)算機(jī)上的.wav文件，且通過(guò)RME聲卡(Fireface 800)給予。所有刺激通過(guò)ER-3A插入式耳機(jī)(Etymotic Research)傳送至測(cè)試耳朵。

CAEP的電生理學(xué)記錄

序列生成

對(duì)每個(gè)參與者基于其行為閾限生成用于電生理學(xué)記錄的聲序列。將“聽(tīng)覺(jué)刺激”部分中所述的十二個(gè)刺激以三個(gè)感官水平(+10，+20，+40dB SL)給予。所以，實(shí)驗(yàn)中的狀態(tài)總數(shù)為36。刺激狀態(tài)是隨機(jī)的，因此一整套的36個(gè)刺激狀態(tài)需在重新迭代前全部給予。SOA在1000和3000ms之間均勻跳動(dòng)。每個(gè)刺激狀態(tài)給予60次，結(jié)果達(dá)到2160個(gè)實(shí)驗(yàn)和72分鐘的測(cè)試時(shí)間。MATLAB用于創(chuàng)建序列文件。

刺激給予

來(lái)自行為實(shí)驗(yàn)的設(shè)備用于在電生理學(xué)實(shí)驗(yàn)中給予聽(tīng)覺(jué)刺激。對(duì)所選的耳朵給予單耳刺激。在另一只耳朵上佩戴耳塞。

數(shù)據(jù)采集

使用Neuroscan Synamps2 version 4.3(Compumedics)通過(guò)在受試者頭部放置四個(gè)鍍金電極來(lái)獲得腦電波圖(EEG)?；钚噪姌O放置于額中央中線位置(Cz和FCz)。參考電極置于被測(cè)耳的耳后骨對(duì)側(cè)，前額(Fpz)用作地電極(AES 1991)。在放置電極之前，使用NuPrep EEG磨砂換膚凝膠對(duì)受試者備皮。使用水溶性電極糊以確保電極和皮膚之間的良好接觸以使所有電極部位上的阻抗小于5kOhm。測(cè)試在符合ANSI standard S.3.1-1999的聽(tīng)力測(cè)試室中進(jìn)行。在測(cè)試過(guò)程中，受試者舒適地坐在昏暗的靜音室內(nèi)。參與者觀看他們所選擇的DVD，該DVD是靜音且關(guān)閉-字幕的，這些DVD有效地吸引參與者的注意力而不干擾聽(tīng)覺(jué)過(guò)程。參與者被指示不要留意刺激。

數(shù)據(jù)分析

對(duì)FCz和Cz兩處的幅度測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析，以測(cè)試耳的耳后骨對(duì)側(cè)為參考。所有EGG通道采用2010的增益放大，以1000Hz的采樣率數(shù)字化，在線帶通濾波為0.01-30Hz。將所有epoched文件導(dǎo)出至MATLAB進(jìn)行離線處理。原EGG文件的信號(hào)處理部分使用EFFLAB(Delorme et al.，2003)完成。使用帶有基線校正的700ms時(shí)間段(epoch)(刺激開(kāi)始前100ms和刺激開(kāi)始后600ms)。通過(guò)排除超過(guò)±75μV的時(shí)間段來(lái)監(jiān)控偽差和眨眼。每個(gè)刺激狀態(tài)需要最少52個(gè)接受的時(shí)間段。

反應(yīng)幅度

采用epoched波形的總平均，“信號(hào)+噪音”的幅度表達(dá)為從刺激開(kāi)始后30ms開(kāi)始的250ms時(shí)間窗內(nèi)的均方根(rms)。由于變化在所有刺激狀態(tài)下的不均一性以及標(biāo)準(zhǔn)偏差與平均反應(yīng)幅度的相關(guān)性，在統(tǒng)計(jì)學(xué)分析前對(duì)幅度數(shù)據(jù)進(jìn)行l(wèi)og轉(zhuǎn)換以穩(wěn)定各狀態(tài)下的變化(Zacharias et al.2011)。

反應(yīng)檢測(cè)的測(cè)量

采用Hotelling’s T²統(tǒng)計(jì)提供CAEP反應(yīng)給予的客觀測(cè)量。在應(yīng)用檢測(cè)方法前，每個(gè)記錄的時(shí)間段降低至9個(gè)平均的伏特水平，覆蓋了從51至347ms的范圍，其中每個(gè)箱(bin)的寬度為33ms。箱寬度和箱數(shù)量基于之前的數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇(Golding et al.2009)。反應(yīng)檢測(cè)基于獲得自關(guān)于箱-平均數(shù)據(jù)的單樣本Hotelling’sT²測(cè)試的p-值。單樣本Hotelling’s T²test是普通單樣本t測(cè)試的多變量延伸；Hotelling’s T²測(cè)試使用矢量數(shù)據(jù)并測(cè)試真實(shí)均值矢量為零矢量的零假設(shè)，而不是測(cè)試標(biāo)量真實(shí)均值等于一特定值的零假設(shè)。對(duì)于每個(gè)測(cè)試狀態(tài)，在收集9個(gè)時(shí)間段后計(jì)算p-值，然后每隔兩個(gè)時(shí)間段計(jì)算一次。由于平均的SOA為2s，可對(duì)于每個(gè)受試者提供p-值對(duì)測(cè)試時(shí)間。之后，將p-值轉(zhuǎn)化成z-分?jǐn)?shù)(假設(shè)正態(tài)z分布)并通過(guò)z-分?jǐn)?shù)值的累積加和計(jì)算反應(yīng)檢測(cè)的測(cè)量。由于比較的兩種狀態(tài)(MT對(duì)比PT刺激)使用相同序列的統(tǒng)計(jì)測(cè)試，且沒(méi)有評(píng)估檢測(cè)靈敏性，不需要進(jìn)行多個(gè)測(cè)試調(diào)試。

統(tǒng)計(jì)分析

重復(fù)測(cè)量ANOVA

關(guān)于統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)log-轉(zhuǎn)換的rms幅度和反應(yīng)檢測(cè)的測(cè)量進(jìn)行方差(ANOVA)的三因素重復(fù)測(cè)量分析。應(yīng)用對(duì)球形的Greenhouse–Geisser校正，如所引用的ε值所示。應(yīng)用Tukey’s測(cè)試計(jì)算Post-hoc比較。應(yīng)用Statistica 7.1(StatSoft,Inc.)和R(R Development Core Team 2013)，以及額外packages car(Fox et al.2012)，reshape(Wickham 2011)，nlme(Pinheiro et al.2013)和multcomp(Hothorn et al.2013)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

結(jié)果

行為閾限

表2顯示15個(gè)受試者對(duì)于6個(gè)500-ms聽(tīng)力測(cè)試純音(250-8000Hz)和12個(gè)50-ms的聽(tīng)覺(jué)刺激的行為平均閾限和標(biāo)準(zhǔn)偏差(dB SPL)。表2中顯示了當(dāng)頻率為500、1000、2000和4000時(shí)所有受試者在500-ms純音和50-ms單音脈沖之間的平均閾限差(dB)。所有刺激狀態(tài)的平均反應(yīng)時(shí)間為0.56s(SD＝0.21)。與500-ms的純音閾限相比，50-ms的單音脈沖如所期望的具有高閾限。對(duì)于四個(gè)測(cè)試頻率的平均行為閾限在5和9dB之間的范圍。50-ms的單音脈沖和50-ms的復(fù)合音刺激的平均閾限差在0和9dB之間的范圍。這些結(jié)果可考慮用作校正使用500-ms的純音和50-ms的單音脈沖估算的行為聽(tīng)覺(jué)閾限差。

總平均CAEP波形

圖2顯示平均的CAEP波形，平均所有15個(gè)受試者對(duì)于單音脈沖、一倍頻程帶寬復(fù)合音刺激、寬帶復(fù)合音刺激和一倍頻程噪音的反應(yīng)，所有刺激為50ms長(zhǎng)以在+10、+20和+40dB SL的強(qiáng)度給予。特征為P1-N1-P2復(fù)合體的清晰CAEP在所有狀態(tài)為可視覺(jué)檢查辨認(rèn)。

CAEP幅度

PT相對(duì)MT刺激

圖3概括了作為刺激(PT、一倍頻程MT刺激)、頻率(500、1000、2000和4000Hz)和感覺(jué)水平(10、20和40dB SL)的函數(shù)同時(shí)在EEP通道上折疊的在刺激開(kāi)始之后30-280ms時(shí)間窗內(nèi)的CAEP rms幅度。對(duì)rms幅度數(shù)據(jù)進(jìn)行EEG通道、刺激、頻率和感覺(jué)水平的2x2x4x3重復(fù)測(cè)量ANOVA。

刺激(PT相對(duì)M 280T)和頻率(0.5、1、2和4kHz)效應(yīng)

重復(fù)測(cè)量ANOVA展現(xiàn)出刺激的主效應(yīng)(F(1,14)＝67.36；p＝0.000001；ε＝1)。MT刺激誘發(fā)出比PT顯著更大的反應(yīng)幅度。并且，發(fā)現(xiàn)刺激和頻率(F(3,42)＝4.56；p＝0.01；ε＝0.01)之間具有相互作用。Tukey成對(duì)比較顯示在0.5kHz的PT和MT刺激之間沒(méi)有明顯差別，然而在其它頻率(即，1、2和4kHz)(p<0.05)發(fā)現(xiàn)顯著不同。表3顯示MT和PT刺激之間的rms幅度比率，以及對(duì)于MT和PT達(dá)到相同的SNR所用時(shí)間的減少(％)。假定平均波形中的剩余噪音隨著時(shí)間段數(shù)的平方根減少，并基于MT/PT比率計(jì)算時(shí)間的減少。折疊在1、2和4kHz三個(gè)頻率和所有水平的數(shù)據(jù)，相比于PT，MT刺激的平均rms幅度比率為1.32(95％置信區(qū)間為1.25-1.37)，相當(dāng)于可能46％的平均時(shí)間減少。

感覺(jué)水平(10、20和40dB SL)效應(yīng)

發(fā)現(xiàn)高強(qiáng)度誘導(dǎo)較大的CAEP幅度，其具有感覺(jué)水平的主效應(yīng)(F(2,28)＝122.66；p<0.000001；ε＝0.86)。

通道效應(yīng)(FCz相對(duì)Cz)

來(lái)自FCz-耳后骨通道比來(lái)自Cz-耳后骨通道的rms幅度增加11％，具有通道的主效應(yīng)(F(1,14)＝17.74；p＝0.0008；ε＝1)(95％置信區(qū)間為7-14％)。

在1和2kHz頻率的NBN相對(duì)PT和MT刺激

比較由NBN誘發(fā)的CAEP rms幅度與通道、刺激、頻率和水平的2x3x2x3重復(fù)測(cè)量ANOVA中所有MT和PT刺激的反應(yīng)。表4顯示在兩個(gè)頻率(1000和2000Hz)和刺激水平(+10，+20和+40dB SL)的rms CAEP幅度，其為刺激(即，PT，一倍頻程MT刺激和一倍頻程N(yùn)BN)的函數(shù)。有趣地發(fā)現(xiàn)刺激的主效應(yīng)(F(2,28)＝26.23；p＝0.000003；ε＝0.92)。Tukey成對(duì)比較展示了在PT和NBN(p＝0.37)之間無(wú)顯著差別，但在MT刺激與NBN和PT(p<0.001)之間具有顯著差別。刺激和頻率之間存在顯著的相互作用(F(3,42)＝4.55；p＝0.01；ε＝1)。即，在1kHz時(shí)的刺激效應(yīng)大于2kHz。

一倍頻程(0.5和2kHz)相對(duì)寬帶(LF和HF)MT刺激

圖5顯示對(duì)于一倍頻程和寬帶MT刺激的rms CAEP幅度。盡管在各種狀態(tài)下，寬帶MT刺激具有較大的平均rms幅度，單因素重復(fù)測(cè)量ANOVA沒(méi)有顯示出兩種刺激間的顯著不同(F(1,14)＝2.65；p＝0.12；ε＝1)。

CAEP的客觀檢測(cè)分?jǐn)?shù)

圖6顯示十五個(gè)受試者對(duì)于單音脈沖(左)和復(fù)合音刺激(右)的z-分?jǐn)?shù)軌跡表達(dá)實(shí)例。越負(fù)的z-分?jǐn)?shù)代表越小的p值，因此更高的反應(yīng)檢測(cè)。所以，在該實(shí)例中，復(fù)合音刺激的反應(yīng)相對(duì)于單音脈沖更易被客觀檢測(cè)到。正如Hotelling’s T²用于大腦皮層反應(yīng)的臨床檢測(cè)，進(jìn)行該種測(cè)量是有價(jià)值的。對(duì)于所有刺激、頻率和感覺(jué)水平的平均累積z-分?jǐn)?shù)如圖7所示。再次說(shuō)明，累積z-分?jǐn)?shù)越負(fù)，代表越高的反應(yīng)檢測(cè)。進(jìn)行EEG通道、刺激、頻率和感覺(jué)水平的2x2x4x3重復(fù)測(cè)量ANOVA以評(píng)估它們對(duì)z-分?jǐn)?shù)數(shù)據(jù)的影響。它表明了刺激的主效應(yīng)(F(1,14)＝41.22；p＝0.00001；ε＝1)。與來(lái)自PT的z-分?jǐn)?shù)相比，觀察到MT刺激具有明顯更負(fù)的平均累積z-分?jǐn)?shù)。同樣，觀察到更高的感覺(jué)水平具有主水平效應(yīng)(F(2,28)＝100.70；p<0.00001；ε＝0.79)，其顯示了明顯更負(fù)的z-分?jǐn)?shù)。沒(méi)有觀察到主通道效應(yīng)，說(shuō)明沒(méi)有具體的通道優(yōu)勢(shì)(即，F(xiàn)Cz-M相對(duì)Cz-M)(F(1,14)＝0.60；p＝0.45；ε＝1.00)。這與CAEP幅度的主通道效應(yīng)(在FCz具有明顯更寬的幅度)相反。這可能是由在電機(jī)位置增加的噪音引起的。

觀察到刺激和水平(F(2,28)＝4.70；p＝0.02；ε＝1)之間具有強(qiáng)的相互作用。Tukey成對(duì)比較表明在+10dB SL時(shí)PT和MT刺激之間的z-分?jǐn)?shù)不存在差別(p＝0.85)，但是在其它水平(即，+20和+40dB SL)發(fā)現(xiàn)有顯著差別(p<0.001)。刺激和頻率間存在強(qiáng)的相互作用(F(3,42)＝13.23；p<0.00001；ε＝0.82)。與CAEP的幅度相似，Tukey成對(duì)比較展示了對(duì)于頻率1，2和4kHz(p<0.001)存在的顯著刺激效應(yīng)，但是對(duì)于0.5kHz(p＝0.22)則不然。

討論

在本研究中，我們?cè)O(shè)計(jì)了以0.5、1、2和4kHz為中心的窄帶復(fù)合音(MT)刺激。我們將以上刺激引起的聽(tīng)覺(jué)皮層誘發(fā)電位(CAEPs)與正弦純音(PT)、一倍頻程、窄帶噪音(NBN)和一倍頻程、復(fù)合音的反應(yīng)進(jìn)行比較?？傊?，記錄了對(duì)于12個(gè)不同刺激在3個(gè)感覺(jué)水平(+10,+20和+40dB SL)的電生理學(xué)反應(yīng)，且可辨別出該反應(yīng)的清晰P1-N1-P2波形。在具有正常聽(tīng)力的受試者群中，發(fā)現(xiàn)CAEP的幅度受聽(tīng)覺(jué)刺激的光譜組成影響，且所有的聽(tīng)覺(jué)刺激與感覺(jué)水平相匹配。首先，通過(guò)將MT和NBN刺激與PT刺激的CAEP幅度比較討論刺激效應(yīng)。后者作為參考。其次，我們思考皮層反應(yīng)特性變化的生理學(xué)原因。最后，考慮在臨床配置中應(yīng)用MT刺激進(jìn)行閾限評(píng)估的潛在好處。

PT相對(duì)MT刺激

以1、2和4kHz為中心頻率的MT刺激誘發(fā)的反應(yīng)顯示出比PT刺激的反應(yīng)明顯更寬的rms CAEP幅度。這些結(jié)果說(shuō)明，純音的神經(jīng)反應(yīng)不同于以相同頻率為中心的復(fù)合音的反應(yīng)。

PT相對(duì)NBN刺激

在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中引入兩個(gè)在1和2kHz的NBN刺激，其允許研究皮層反應(yīng)的增長(zhǎng)是否由頻率帶寬或頻率分量的排列產(chǎn)生，即光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)。圖4的主效應(yīng)顯示由NBN和PT刺激誘發(fā)的CAEP沒(méi)有顯著的幅度差別。相反地，當(dāng)與PT和NBN比較時(shí)，觀察到MT刺激具有明顯更寬的幅度。這說(shuō)明聲音的光譜精細(xì)結(jié)構(gòu)，而不是帶寬，主要影響皮層的反應(yīng)。圖5的結(jié)果鞏固了以上結(jié)論，即在一倍頻程和多倍頻程MT刺激間沒(méi)有明顯的主差別。本研究的限制在于小的樣品尺寸可能是解釋在兩種MT刺激類型之間缺乏顯著不同的因素。然而，觀察到的小尺寸效應(yīng)在臨床上并沒(méi)有產(chǎn)生任何明顯差別。

潛在的功能原因

發(fā)明人不希望受限于理論，并在下面提出關(guān)于本發(fā)明可行的可能原因的討論。

至少有四種可能的原因解釋復(fù)合刺激相比于純音可誘發(fā)更強(qiáng)的反應(yīng)。首先是聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)中純音區(qū)域的排列，包括主要的聽(tīng)覺(jué)皮層(Howard III,M.A.,Volkov,I.O.,Abbas,P.J.,et al.(1996).A chronic microelectrode investigation of the tonotopic organization of human auditory cortex.Brain research,724,260-264)，說(shuō)明具有更寬帶寬的刺激可立即誘發(fā)在更廣泛的神經(jīng)元組中的皮層活性，所述誘發(fā)圍繞能最好地反應(yīng)位于中心頻率的純音的神經(jīng)元。如果神經(jīng)元的總數(shù)量增加，皮層反應(yīng)的等級(jí)也會(huì)大量增加。這與以下情況類似，對(duì)于在中等輸入水平的聲音，當(dāng)總強(qiáng)度保持恒定時(shí)，響度隨帶寬增加。

其次，不需要大量的神經(jīng)元激勵(lì)，MT刺激可設(shè)法使相同的神經(jīng)元在彼此間更同步地激勵(lì)，可自身增加在頭皮的皮層反應(yīng)等級(jí)。

第三，MT刺激可在遠(yuǎn)離受純音激發(fā)的皮層區(qū)域引起神經(jīng)元激勵(lì)。功能性磁共振成像(fMRI)研究發(fā)現(xiàn)聽(tīng)覺(jué)刺激的復(fù)雜性對(duì)聽(tīng)覺(jué)的激活區(qū)有影響。

第四，高強(qiáng)度的頻率區(qū)域與低強(qiáng)度區(qū)交替的復(fù)合光譜(即，諧波或非諧波關(guān)系的線狀譜)可在皮層中的相鄰純音區(qū)域之間產(chǎn)生復(fù)合興奮性和特別地抑制刺激。甚至當(dāng)這兩個(gè)刺激在同樣的總帶寬延伸時(shí)，該相互作用亦可發(fā)生在非常輕程度的刺激上，該刺激具有更分散的光譜。

在這四種可能性中，第四種以及可能第三種最符合該實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)。第一個(gè)原因(更加局部廣泛的活性作為增加的帶寬的結(jié)果)不可能是主要的。這是由于在PT和NBN的反應(yīng)間缺乏差別(圖3)，而在MT刺激和同樣帶寬的NBN的反應(yīng)間具有的顯著差別(圖4)，以及在窄帶和寬帶MT的反應(yīng)間缺乏差別(圖5)。增加的帶寬因此不是導(dǎo)致復(fù)合刺激具有更大反應(yīng)的刺激特征，所以我們可以否定以下的觀點(diǎn)：增加的幅度僅來(lái)自于局部擴(kuò)大，聽(tīng)覺(jué)皮層的反應(yīng)區(qū)域以音調(diào)排列方式與刺激帶寬關(guān)聯(lián)。

盡管我們不能肯定地排除第二個(gè)原因，我們也不能確認(rèn)MT刺激中的任何瞬時(shí)特征似乎能夠?qū)е赂玫募?lì)同步性。因?yàn)镸T刺激的分量不是和諧相關(guān)的，組中每對(duì)分量間的相關(guān)系總是在變化。它們共有的唯一瞬時(shí)特點(diǎn)為它們的啟動(dòng)和抵消，并且難于理解為什么與純音刺激的啟動(dòng)相比，同一組中的神經(jīng)元可更同步地反應(yīng)MT刺激的啟動(dòng)。

第三種解釋，對(duì)于MT刺激的更遠(yuǎn)程地廣泛神經(jīng)元激勵(lì)似乎是可能的。如是，需再次指出肯定不僅僅是MT刺激的增加帶寬引起的更廣泛的遠(yuǎn)程活性，因?yàn)閷?duì)于NBN刺激沒(méi)有發(fā)生幅度的增加。

在臨床設(shè)置中采用MT刺激的潛在好處

CAEP越來(lái)越多地用在臨床應(yīng)用中以進(jìn)行聽(tīng)力幫助評(píng)估和聽(tīng)力損失診斷。所以，測(cè)量時(shí)間的減少引起了極大的興趣。誘發(fā)更大CAEP反應(yīng)的刺激的優(yōu)點(diǎn)為減少?gòu)谋尘霸胍糁刑崛》磻?yīng)所需的平均次數(shù)，結(jié)果為更短的測(cè)試持續(xù)時(shí)間(見(jiàn)表3)。因此，頻率-特定MT刺激可作為臨床使用以客觀地評(píng)估聽(tīng)覺(jué)閾。

由于瞬時(shí)整合的校正

由于用于CAEP記錄的最佳刺激長(zhǎng)度至多為70ms，用于CAEP記錄的聽(tīng)覺(jué)刺激通常短于用于行為評(píng)估的聽(tīng)覺(jué)刺激。隨著刺激持續(xù)時(shí)間的增長(zhǎng)，感知的聲音響度增加且檢測(cè)閾限降低(Moore 2012)。在這種情況下，當(dāng)使用持續(xù)時(shí)間短的刺激時(shí)，進(jìn)行校正以抵消較高的閾限是重要的。

來(lái)自本研究行為方面的結(jié)果允許確定這些校正，其引起了由于瞬時(shí)整合在長(zhǎng)和短刺激的聽(tīng)覺(jué)閾之間的差異。該值由表2提供。在50-ms短和500-ms長(zhǎng)刺激之間的平均行為閾限差在5至9dB的范圍?？紤]該差值以便確定行為聽(tīng)覺(jué)閾并最優(yōu)化隨后的聽(tīng)力幫助配置是重要的。

在以上描述的研究中，窄帶復(fù)合音(MT)刺激為一倍頻程寬且由4個(gè)音分量組成。在其它實(shí)施例中，刺激可采取其它形式。在一個(gè)實(shí)施例中，復(fù)合音(MT)刺激為不和諧地2/3倍頻程寬，且由3個(gè)音分量組成，該音分量以中央頻率為中心并呈對(duì)數(shù)分散。圖8以圖表和光譜圖顯示該刺激，圖表顯示1kHz的刺激波形，以及光譜圖顯示3個(gè)頻率在793，1000和1259Hz的正弦線。

本發(fā)明的實(shí)施例減少了進(jìn)行聽(tīng)力閾限測(cè)試花費(fèi)的時(shí)間，因此節(jié)約了占用的專業(yè)聽(tīng)力學(xué)家的時(shí)間消耗并通過(guò)減少病人必須花費(fèi)的測(cè)試時(shí)間以增加病人的舒適度。

在本說(shuō)明書中，“低強(qiáng)度的區(qū)域”的表達(dá)方式包括信號(hào)大致為零或沒(méi)有能量的區(qū)域以及具有一些能量的區(qū)域。

除非另外指出，不應(yīng)將本文中包含的任何現(xiàn)有技術(shù)參考視為承認(rèn)對(duì)該信息是公知常識(shí)。

最后，應(yīng)理解為在不偏離本發(fā)明的精神和范圍前提下，可以對(duì)以上描述部分做出各種變形或增加。

表1復(fù)合音刺激的頻率內(nèi)容

表2

圖2用于CAEP記錄的15個(gè)受試者對(duì)于六個(gè)500-ms純音(PT₅₀₀)(0.25-8kHz)以及十二個(gè)50-ms聽(tīng)覺(jué)刺激的行為平均閾限和標(biāo)準(zhǔn)偏差。所述十二個(gè)刺激由四個(gè)頻率為0.5，1，2和4kHz的PT，四個(gè)具有同樣中心頻率的限制帶寬(一倍頻程)復(fù)合音(MT)刺激，兩個(gè)覆蓋低頻(LF MT：0.25至1kHz)和高頻(HF MT：1.5至8kHz)的寬帶MT刺激以及兩個(gè)中心頻率約為1和2kHz的一倍頻程窄帶噪音(NBN)。根據(jù)ISO標(biāo)準(zhǔn)(1994)，提供閾限(RET，即，0dB HL)相等的參考。提供在50和500ms PT之間，在MT和PT₅₀₀之間，在MT和50ms PT之間的平均閾限差和標(biāo)準(zhǔn)偏差。

表3

表3對(duì)于中心頻率為0.5，1、2和4kHz在10，20和40dB SL的rms幅度MT/PT比的平均值和95％置信區(qū)間。提供了達(dá)到相似的SNR時(shí)，使用MT相比于使用PT的時(shí)間減少的估算值。最后一列顯示使用混合效應(yīng)模型計(jì)算的p-值。它表明在MT和PT刺激之間的差異是否顯著。