Интерес к применению объективных методик оценки эффективности слухопротезирования возрос в последние десятилетия. С одной стороны, эта актуальность определяется возможностями ранней диагностики и коррекции тугоухости у детей первых месяцев жизни. С другой стороны — растущим числом детей с комплексными нарушениями, которые не всегда в состоянии продемонстрировать достоверные поведенческие реакции на звук. Идеи об использовании электрофизиологических методов для оценки эффективности слуховых аппаратов (СА) разрабатывались различными авторами еще с 1960-х годов [1, 2]. Современные исследователи сходятся во мнении, что наиболее ценную информацию предоставляют методы, отражающие состояние центральных отделов слуховой системы [3]. H. Dillon выделяет такие преимущества регистрации корковых потенциалов по сравнению с КСВП при оценке эффективности слухопротезирования, как большая длина стимула, благодаря чему у СА есть время для активации адаптивных функций, большая амплитуда ответа (от 5 до 10 мкВ), корковые потенциалы могут (и должны) регистрироваться в состоянии бодрствования, а также возможность регистрации в ответ на речевые стимулы [4]. Основной недостаток классических корковых потенциалов — высокая вариабельность их формы и латентности, связанная, в частности, с продолжающимся созреванием проводящих путей у детей [5]. Исследования последних лет посвящены разработке методов автоматизированного выделения корковых потенциалов. В частности, предлагается использовать для этой цели многофакторный дисперсионный анализ (MANOVA) [6]. Однако H. Dillon указывает на большую длительность исследования (около 2 ч) [4].
С учетом вышесказанного перспективным направлением современной аудиологии является регистрация стационарных слуховых вызванных потенциалов (ASSR) при оценке эффективности слухопротезирования. ASSR являются периодическими электрическими ответами от различных отделов слуховой системы, вызванными модулированными постоянными стимулами. Ответ представлен сложной волной с той же периодичностью, что и периодичность акустического сигнала [5]. При этом показана зависимость места генерации ASSR от частоты модуляции. Так, ответ на стимулы с частотой модуляции 40 Гц генерируется преимущественно корой мозга. ASSR на частоте 80 Гц или выше генерируются преимущественно стволомозговыми структурами [7]. Кроме того, показано, что в состоянии бодрствования амплитуда ответа на частоте 40 Гц от 2 до 5 раз превышает амплитуду ответа на частоте 80 Гц (это соотношение уменьшается во время сна) [5].
Таким образом, ASSR при частоте модуляции стимула 40 Гц, являясь отражением преимущественно коркового ответа, полностью объективным методом, может рассматриваться для оценки эффективности слухопротезирования при определении порогов восприятия тонов в СА. Важным преимуществом является возможность исследования в состоянии бодрствования.
Стимуляция с помощью динамика в звуковом поле предлагалась разными авторами [8—10]. Сообщается о достоверной корреляции между порогами ASSR и поведенческими порогами в СА у большинства пациентов с разницей 13—17 дБ в зависимости от несущей частоты [11—13]. Однако в отличие от детально изученных характеристик, уточненных поправочных коэффициентов для ASSR, регистрируемых при стимуляции через внутриушные телефоны, оптимальные параметры для исследования в звуковом поле на сегодняшний день разработаны недостаточно [14]. Метод до настоящего времени не получил широкого клинического распространения ввиду необходимости наличия откалиброванного звукового поля, стимулирующей и регистрирующей аппаратуры, а также отсутствия стандартизированного протокола, позволяющего получить достоверные данные о порогах слуха в СА.
Цель работы — определение оптимальных параметров стимуляции при регистрации у детей ASSR в свободном звуковом поле, обеспечивающих максимальную корреляцию с поведенческими порогами.
Пациенты и методы
Испытуемые. В исследовании приняли участие 26 человек. Десять человек с нормальным слухом: 4 взрослых (возраст от 20 до 32 лет) и 6 детей (от 4 до 10 лет). Шестнадцать детей в возрасте от 1 года 4 мес до 16 лет (средний возраст 7,3 года) имели сенсоневральную тугоухость (СНТ). Из них у 14 отмечалась СНТ 2, 3 и 4-й степени, а у 2 — слуховая нейропатия (СН) 2 и 4-й степени. Четырнадцать детей с хронической СНТ (ХСНТ) и СН использовали СА бинаурально, 2 ребенка с ХСНТ — кохлеарные импланты (КИ) бинаурально. Все СА были настроены по методу DSL v.5а. На время тестирования в СА устанавливалась следующая настройка: линейное усиление, всенаправленный микрофон, отключенное шумоподавление, частотное понижение и автоматические программы. Срок слухопротезирования у всех детей составлял не менее 1 года. Критерием включения в исследование служило отсутствие выраженных дополнительных нарушений со стороны других органов и систем.
Аппаратура. Все исследования проводились в звукозаглушенной камере. Для определения поведенческих порогов в качестве стимулятора использовались клинический аудиометр GSI-61 («Grason-Stadler», США) и акустическая колонка. Стимулами служили частотно-модулированные тоны 500, 1000, 2000, 4000 Гц. Шаг интенсивности 5 дБ.
Для регистрации ASSR использовалась система регистрации слуховых вызванных потенциалов Нейро-Аудио с программным обеспечением Нейро-Аудио.NET версии 1.0.104.1 («Нейрософт», Россия), в качестве стимулятора — акустическая колонка.
В обоих случаях испытуемый в состоянии спокойного бодрствования располагался сидя в удобном кресле на расстоянии 1 м от колонки таким образом, чтобы угол падения звуковой волны составлял 0°. Звуковое поле было откалибровано в соответствии с ГОСТ Р ИСО 8253-2-2012 «Акустика. Методы аудиометрических испытаний. Часть 2. Аудиометрия в звуковом поле с использованием чистых тонов и узкополосных испытательных сигналов» в дБ нПС [15].
Параметры регистрации ASSR. В связи с тем, что в задачи исследования входило определение дифференцированных параметров стимуляции для каждой из частот, обеспечивающих наибольшую корреляцию ответа с поведенческим порогом, использовался одночастотный метод стимуляции. Несущие частоты 500, 1000, 2000, 4000 Гц. Частота модуляции 40 Гц. Шаг интенсивности 5 дБ. Применялись следующие типы стимулов: смешанный модулированный тон (комбинация амплитудной и частотной модуляции, AM/FM), экспоненциальная модуляция (изменение амплитуды происходит по экспоненте во 2-й степени, AM2), три несущие частоты (3Ч) и модулированный Chirp-тон (Chirp). Применялась двухканальная методика записи: лоб — левый сосцевидный отросток и лоб — правый сосцевидный отросток. Референтный электрод накладывался на латеральную поверхность лба. Добивались, чтобы сопротивление на каждом электроде не превышало 4 кОм, а разница в сопротивлении между электродами — 2 кОм. Режекция артефакта по амплитуде осуществлялась на уровне ±70 мкВ. Использовалась полоса пропускания 10—300 Гц. Анализ ответа проводился методом быстрого преобразования Фурье.
Исследуемые параметры. Моделью эксперимента было предусмотрено определение следующих параметров:
— психоакустические пороги в звуковом поле на частотно-модулированные тоны с частотой 500, 1000, 2000, 4000 Гц без СА/КИ — ПП1. При этом полученный порог считался порогом лучше слышащего уха, всего 26 измерений;
— пороги регистрации ASSR в звуковом поле на частотах 500, 1000, 2000, 4000 Гц с использованием всех вышеозначенных стимулов без СА/КИ — ASSR1 (потенциалы при этом регистрировали со стороны лучше слышащего уха, всего обследовано 26 ушей);
— поведенческие пороги в звуковом поле на частотно-модулированные тоны частотой 500, 1000, 2000, 4000 Гц с использованием СА/КИ — ПП2 (при этом СА/КИ на тестируемом ухе был включен, на противоположном — выключен, всего обследовано 32 уха);
— пороги регистрации ASSR в звуковом поле на частотах 500, 1000, 2000, 4000 Гц с использованием всех вышеозначенных стимулов с использованием СА/КИ — ASSR2 (при этом СА/КИ на тестируемом ухе был включен, на противоположном — выключен, всего обследовано 32 уха).
Для определения корреляции между полученными порогами применялся коэффициент корреляции Спирмена (rs), для оценки достоверности различий между показателями — критерий Манна—Уитни.
Результаты
На рис. 1 представлены результаты регистрации ASSR1 у взрослых и детей с нормой слуха. Разница между поведенческими и электрофизиологическими порогами в зависимости от частоты и типа стимула варьировала от 0 до 35 дБ, при этом во всех случаях отмечалась значимая корреляция между ПП1 и ASSR1 (p<0,05). На частотах 500 и 1000 Гц наиболее близкое соответствие порогов ASSR1 с ПП1 отмечалось при использовании стимула AM2, а на частотах 2000 и 4000 Гц — при использовании Chirp.
Рис. 1. Пороги регистрации ASSR1 у взрослых и детей с нормой слуха по отношению к ПП1.
ПП1 приняты за нулевой уровень; O — AM/FM модуляция; X — экспоненциальная модуляция (AM2); * — три несущие частоты (3Ч); C — модулированный Chirp-тон.
У детей с СН пороги ASSR1 и ASSR2 (в СА) регистрировались только на отдельных частотах и не демонстрировали корреляции с ПП1 и ПП2 соответственно (разница между порогами достигала 80 дБ). Данные значения не включались в общий статистический анализ.
Результаты регистрации ASSR1 у детей с СНТ по отношению к ПП1 представлены на рис. 2. Максимальная разница между ПП1 и ASSR1 отмечалась на частоте 500 Гц (среднее значение 15,6±4,3 дБ), а минимальная — на частотах 2 и 4 кГц (средние значения 8±2,9 и 7±3 дБ соответственно). Достоверно меньшая разница между ASSR1 и ПП1 отмечалась при применении следующих стимулов:
— на частотах 500 и 1000 Гц — AM2 (p<0,01);
— на частотах 2 и 4 кГц — при использовании Chirp (p<0,05 и p<0,01 соответственно).
Рис. 2. Пороги регистрации ASSR1 у детей с СНТ по отношению к ПП1.
Сплошная линия — ПП1; O — AM/FM модуляция; X — экспоненциальная модуляция (AM2); * — три несущие частоты (3Ч); C — модулированный Chirp-тон.
Данные о порогах слуха в СА представлены на рис. 3. Максимальная разница между ПП2 и ASSR2 зарегистрирована на частоте 500 Гц (среднее значение 10,2±3,8 дБ), а минимальная — на частотах 1 и 2 кГц (средние значения 7,8±2,8 и 7,3±3,1 дБ соответственно). Достоверно меньшую разницу между ПП2 и ASSR2 обеспечивало применение следующих стимулов:
— на частоте 500 Гц — AM2 (p<0,01);
— на частоте 1000 Гц — AM2 (p<0,01) и Chirp (p<0,05);
— на частотах 2000 и 4000 Гц — Chirp (p<0,01).
Рис. 3. Пороги регистрации ASSR2 по отношению к порогам ПП2.
Сплошная линия — ПП2; O — AM/FM модуляция; X — экспоненциальная модуляция (AM2); * — три несущие частоты (3Ч); C — модулированный Chirp-тон.
Сравнительные данные между проведенными измерениями представлены в таблице.
Разница между порогами ASSR и психоакустическими порогами слуха в звуковом поле при использовании различных типов модуляции стимула (в дБ)
| Несущая частота | Способ тестирования | Тип модуляции стимула ASSR (достоверность различий) | Среднее значение, дБ | |||
| AM/FM | AM2 | 3Ч | Chirp | |||
| 500 Гц | без СА | 15,4±5,2 | 9,6±2,5 (p<0,01) | 18,5±3,2 | 18,8±3,6 | 15,6±4,3 |
| в СА | 10,8±5,6 | 4,6±3,6 (p<0,01) | 12,7±4,4 | 12,5±5,1 | 10,2±3,8 | |
| 1000 Гц | без СА | 10,8±4 | 4,2±2,8 (p<0,01) | 13,1±3,3 | 10,8±3,4 | 9,7±3,8 |
| в СА | 9,8±5,2 | 4,4±3,7 (p<0,01) | 10,4±5,1 | 6,5±4,5 (p<0,05) | 7,8±2,8 | |
| 2000 Гц | без СА | 7,9±4 | 7,9±2,6 | 11,7±4,4 | 4,6±4 (p<0,05) | 8±2,9 |
| в СА | 8,1±4,6 | 9,6±4,6 | 9±3,9 | 2,7±2,9 (p<0,01) | 7,3±3,1 | |
| 4000 Гц | без СА | 7,9±4 | 8,8±3,8 | 8,8±4,3 | 2,5±2,6 (p<0,01) | 7±3 |
| в СА | 9,2±4,3 | 10,6±5 | 9±4,7 | 3,5±3,4 (p<0,01) | 8,1±3,1 | |
При регистрации ASSR2 у детей с КИ отмечалось наличие выраженного артефакта стимула («шумная запись», отброшено 60—100% ответов), что приводило к постоянной остановке анализа. При принудительном продолжении анализа ответ «прошел» был получен во всех случаях за 5—10 эпох анализа, что вызывало сомнения в достоверности результата. Для уточнения пороговый уровень стимуляции КИ был временно снижен ниже ПП2. Убеждались, что ребенок не воспринимал сигналы <65 дБ нПС в звуковом поле. Повторяли регистрацию ASSR2. При данных условиях эксперимента повторялась ранее описанная картина — результат «прошел» вплоть до уровня 10 дБ нПС в присутствии выраженного артефакта стимула. Таким образом, зарегистрированный ASSR2 с КИ в данном исследовании расценивался как клинически недостоверный (артефакт стимула) и исключался из общего статистического анализа.
Обсуждение
Полученные в исследовании данные демонстрируют наличие корреляционной связи между поведенческими порогами и порогами ASSR, измеренными в звуковом поле во всех условиях тестирования. При этом получены достоверные различия в зависимости от типа модуляции применяемого стимула.
Экспоненциальная модуляция подразумевает нарастание амплитуды огибающей (N) не по синусоиде (когда N=1), а быстрее (N=2, 3...), что создает узкую форму огибающей. Нами показано, что экспоненциальная модуляция позволяет получить пороги ASSR в звуковом поле, максимально приближенные к поведенческим на частотах 500 и 1000 Гц. Это соотносится с данными литературы о том, что экспоненциальная модуляция может вызывать ответы, большие по амплитуде, чем амплитудная [5, 16, 17]. При этом M. John и соавт. в своей работе свидетельствуют о том, что экспоненциальная модуляция с N=2 является оптимальной, поскольку дальнейшее увеличение N может привести к ухудшению частотной специфичности ответа. Рост амплитуды более выражен на низких несущих частотах [16]. Таким образом, создаются условия для более раннего обнаружения ответа на более низком уровне интенсивности, чем и объясняется достоверно большая корреляция с поведенческими порогами, полученная в нашем исследовании.
На частотах 1000 (при тестировании в СА), 2000 и 4000 Гц достоверно меньшая разница между поведенческими и электрофизиологическими порогами была получена при использовании модулированного Chirp-стимула. Данные Е.Е. Савельевой и соавт. свидетельствуют о достоверно большей корреляционной связи порогов Chirp-ASSR с поведенческими порогами (более выраженной на частотах 2—4 кГц) по сравнению с AM/FM-модуляцией при обследовании с внутриушными телефонами [18]. Аналогичные данные были получены нами при тестировании в звуковом поле в СА и без них.
S. Small и соавт. приводят поправочные коэффициенты для ASSR по воздушной проводимости, измеренным с внутриушными телефонами: на 500 Гц — 10—20 дБ, на 1000—2000 Гц — 10—15 дБ, на 4000 Гц — 5—15 дБ [19]. По результатам нашего исследования данные коэффициенты могут быть справедливы и для звукового поля (при тестировании в СА и без СА), если на частотах 500—1000 Гц используется AM2, а на частотах 2000—4000 Гц — модулированный Chirp-тон. На данный способ была подана заявка на получение патента Российской Федерации №2019137233, приоритет от 19.11.19.
Дальнейшие направления исследований применения ASSR в звуковом поле для оценки эффективности слухопротезирования: влияние отдельных функций и выбор оптимальных настроек СА на время тестирования, проведение исследования в группе детей с комплексными нарушениями. Следует отметить, что поиск порогов ASSR в звуковом поле и исследование функционального усиления (разницы между порогами в СА и без него) занимает длительное время (от 1,5 до 2,5 ч при спокойном поведении ребенка). В связи с этим мы считаем целесообразной дальнейшую разработку протокола регистрации ASSR в СА в звуковом поле на фиксированном уровне интенсивности, а также изучение раздельного парного тестирования на несущих частотах 500—1000 Гц (AM2) и 2000—4000 Гц (Chirp) методом мульти-ASSR.
У детей со слуховой нейропатией оценка эффективности слухопротезирования данным методом является нецелесообразной. Ведутся исследования, направленные на исключение артефакта стимула, при оценке эффективности КИ методом ASSR в звуковом поле [20]. Однако в клинических приборах такие возможности пока недоступны.
Выводы
1. Регистрация ASSR в звуковом поле может использоваться в качестве объективного метода оценки эффективности слуховых аппаратов у детей с сенсоневральной тугоухостью.
2. Оптимальными стимулами, обеспечивающими наибольшую корреляцию с поведенческими порогами при данном исследовании, являются экспоненциальная модуляция на частотах 500 и 1000 Гц и Chirp на частотах 2000 и 4000 Гц.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
The authors declare no conflicts of interest.