Blackman包络短音的时程对听性脑干反应的影响△

鲁海涛 龚树生

ABR是一种神经纤维对声刺激的同步化反应，从广义来讲是一种瞬态反应，因此如果要求ABR的波形分化较好，则要求刺激声瞬态性好。通常用短声(click)刺激诱导ABR，但短声缺乏频率特异性，其能量主要集中在3～4 kHz，因此其诱导的ABR并不能反映各频率的听功能。为解决ABR的频率特异性问题，听力学家们曾采用滤过短声(filtered click)、线性包络短音(tone pip)和短纯音作为刺激声[1～5]，认为非线性包络(如Blackman)的短音和短纯音频率特异性和瞬态性二者兼顾较好[6]，但包络的上升/下降时间、平台期又会直接影响短音的频率特异性和瞬态性[7]。为了优化刺激声参数，诱发出清晰的ABR波形，本研究观察和分析了Blackman包络短音的不同时程对诱发的ABR波形及潜伏期的影响，报告如下。

1 材料与方法

1.1实验动物 采用白色豚鼠10只，体重300～400克，耳廓反射灵敏，外耳道无耵聍栓塞。

1.2ABR测试方法 豚鼠用10%水合氯醛(0.4 ml/100 g)腹腔注射麻醉，在声电屏蔽室内，采用SmartEP听觉诱发电位仪(美国智听公司，SmartEP 3.91 USBez)记录ABR。记录电极置于颅顶两侧耳廓前缘联线的中点，参考电极置于同侧耳垂，地极接鼻尖，极间阻抗<3 kΩ。经ER-3A插入式耳机交替给音，刺激重复率27.7次/秒，扫描时间为12 ms，滤波带宽为100～1 500 Hz。

1.3刺激声选择 选用Blackman包络的短音，刺激声频率分别为0.5、1、2、4、8 kHz。在0.5 kHz，刺激声时程分别选择2～5 ms(各时程上升/下降时间分别为1、1.5、2、2.5 ms,无平台)，其余各频率刺激声的时程为1～5 ms(各时程上升/下降时间分别为0.5、1、1.5、2、2.5 ms，无平台)。

1.4刺激声频谱分析 采用Smart EP听觉诱发电位仪自带的刺激声频谱分析功能，在Stim对话框中设置好刺激声参数后，点击Display，即可显示刺激声的频谱图。

2 结果

2.1短音时程与频谱 由刺激声频谱图可以观察到，随刺激时程的延长，主瓣逐渐变窄，主瓣与旁瓣的幅度差逐渐增大(图1，以4 kHz为例)。在时程为1 ms时，主瓣宽度约在1.5～6.5 kHz之间，随着刺激时程的延长，主瓣渐窄，在5 ms时程时，主瓣宽度介于3.5～4.5 kHz之间。可见随着刺激时程的延长，刺激声的频率特异性越好。

图1 4 kHz不同时程刺激声频谱图

2.2短音时程与ABR波形分化 图2～6显示了同一频率下不同刺激时程的ABR波形，可见随着刺激时程的延长，波形振幅降低，分化渐差。以图5为例，1 ms时程4 kHz Blackman包络短音诱导的ABR波形清晰，波峰陡峭，波III振幅1.5 μV，便于波形的识别和波间期的量取；而4 ms时程4 kHz Blackman包络短音诱导的ABR波形平坦，呈“馒头”状波，波III振幅0.8 μV，潜伏期也逐渐延长，不易识别波形和量取波间期。图2也显示时程5 ms时，0.5 kHz Blackman包络短音诱导的ABR波Ⅰ未能引出。

2.3各频率不同时程短音与ABR波Ⅲ潜伏期 表1显示了各频率不同时程短音在90 dB SPL时诱导的ABR波Ⅲ潜伏期。可见同一频率短音随着刺激时程的延长，潜伏期逐渐增加；而刺激时程越短，波形分化越好，波形更易辨认。在同一刺激时程时，不同频率短音诱导的ABR波Ⅲ波形的变化见图7，可见随着频率的增加，波形更清晰，振幅逐渐增大，0.5 kHz波III振幅0.6 μV，8 kHz时为2.2 μV，潜伏期逐渐缩短。

图2 0.5 kHz各刺激时程90 dB SPL ABR波形图

图3 1 kHz各刺激时程90 dB SPL ABR波形图

图4 2 kHz各刺激时程90 dB SPL ABR波形图

图5 4 kHz各刺激时程90 dB SPL ABR波形图

图6 8 kHz各刺激时程90 dB SPL ABR波形图

图7 3 ms 90 dB SPL刺激声各频率ABR波形图

表1 90 dB SPL时各频率不同时程短音ABR波Ⅲ潜伏期

3 讨论

3.1诱发频率特异性良好的ABR应优化刺激声条件 ABR波形与刺激声的瞬态特性关系非常密切，由于短声良好的瞬态特性，能量能迅速在短时间达到峰值并能同时刺激更多的听神经纤维放电，所以短声ABR波形分化好，形态容易辨认。但短声没有频率特异性，在I-V波间期正常情况下，不能精确的反应耳蜗各回功能，因此，在此基础上学者们提出了采用短音诱导ABR[3～5，8]。短音的频率特异性由其刺激时程即上升/下降时间决定，而要诱导较好的ABR波形，则要求时程短，但较短的时程又会造成频率溅射[9]，影响短音的频率特异性。因此诱导ABR的短音就要在瞬态特性和频率特异性上取得一个平衡[10]。本研究中观察到，在0.5 kHz，其刺激时程为2 ms时诱导的ABR波形明显好于其他刺激时程。但观察其频谱图发现，其主瓣宽，有其它频率参与其中，因此，采用2 ms刺激时程时，声波的频率特性差；而4 ms刺激时程的频谱图，其主瓣窄，主瓣与旁瓣幅度差大，尽管波形比2、3 ms刺激时程差，但其波形仍可辨认；而在5 ms以上刺激时程时，波Ⅰ往往不能辨认，与文献报道一致[11]。因此认为在0.5 kHz采用4 ms刺激时程诱导ABR能较好地做到刺激声的频率特异性和瞬态特性的统一。而0.5 kHz采用5 ms以上刺激时程时，波I不能引出，这可能与上升时程较长有关。

同样，1、2、4、8 kHz短音时程在1 ms时，其主瓣都较其它时程宽，可见在该时程频率特异性较差；虽然在该时程诱导的波形分化较好，但不能反映各频率的真实情况。而在5ms时程时，虽然主瓣窄，频率特异性好，但诱导的ABR波形差，不利于对波形的识别和潜伏期的计量。因此应优化短音诱导的ABR刺激时程，从文中结果看，在1、2、4、8 kHz Blackman包络短音的时程优化在2或3 ms时其频率特异性和瞬态性取得了较好的平衡。

3.2短音时程能影响ABR波潜伏期 实验中也观察到同一频率Blackman包络短音随时程增加潜伏期逐渐延长，这可能是由于频率分布发生变化引起。观察频谱图发现，随着时程的延长，主瓣逐渐变窄，频率特性也越好，同时旁瓣的频率分布也发生了变化。以4 kHz为例，在1 ms时程时主瓣较宽，含有较多的高频成分，随着时程的延长，主瓣逐渐变窄，频率成分集中在4kHz,旁瓣高频成分减少，导致了ABR波Ⅲ潜伏期的延长。而另一种可能是随刺激时程延长，刺激声瞬态特性差，同步化兴奋的神经纤维数目减少，传导时间延长，潜伏期延长。

总之，在采用短音诱导ABR时，应优化刺激声参数，使刺激声在瞬态性和频率特异性上取得良好的平衡，既不能为获得好的ABR波形而过分缩短刺激时程，也不能过分延长刺激时间去追求频率特异性。

(致谢：在实验及论文写作过程中得到了解放军总医院李兴启研究员的指导与帮助，特此表示感谢。)

4 参考文献

1 商莹莹, 倪道凤. 频率特异性听性脑干反应的研究现状[J]. 听力学及言语疾病杂志,2006,14:468.

2 王锦玲, 郭梦和, 毛蔚英, 等. 短音诱发的听性脑干反应与纯音听阈的关系[J]. 听力学及言语疾病杂志,1993,1:9.

3 Maurizi M, Paludetti G, Ottaviani F, et al. Auditory brainstem responses to middle- and low-frequency tone pips[J]. Audiology,1984,23:75.

4 Kileny P. The frequency specificity of tone-pip evoked auditory brain stem responses[J]. Ear Hear,1981,2:270.

5 Bauch CD, Rose DE, Harner SG. Brainstem responses to tone pip and click stimuli[J]. Ear Hear,1980,1:181.

6 王士礼, 陈学明, 叶燕芬, 等. 3种不同条件短纯音诱发听性脑干反应频率特异性观察[J]. 临床耳鼻咽喉科杂志,2002,16:330.

7 Xu ZM, de Vel E, Vinck B, et al. Selecting the best tone-pip stimulus-envelope time for estimating an objective middle-latency response threshold for low- and middle-tone sensorineural hearing losses.[J]. Eur Arch Otorhinolaryngol,1995,252:275.

8 裴智, 黄治物, 陶泽璋,等. 短音诱发听性脑干反应的特性观察[J]. 听力学及言语疾病杂志,2003,11:104.

9 李兴启，主编. 听觉诱发反应及应用[M]. 人民军医出版社,2007.23～24.

10 Beattie RC, Torre P. Effects of rise-fall time and repetition rate on the auditory brainstem response to 0.5 and 1 kHz tone bursts using normal-hearing and hearing-impaired subjects[J]. Scand Audiol,1997,26:23.

11 潘映辐，主编. 临床诱发电位学[M]. 人民卫生出版社,1988.249～250.