双侧同期人工耳蜗植入儿童声源定位能力长期随访研究

张娟刘志勇周沫王兴付欣戴金升曹克利王宁宇*

1首都医科大学附属北京朝阳医院耳鼻咽喉头颈外科（北京100020）

2首都医科大学附属北京儿童医院耳鼻咽喉头颈外科（北京100045）

3中国医学科学院北京协和医院耳鼻咽喉科（北京100730）

人工耳蜗植入是目前公认的治疗双侧重度和极重度感音神经性聋的最有效的方法。大量的研究证实：双侧聋单侧人工耳蜗植入可有效提高患者在安静环境下的言语交流能力。同期双侧植入人工耳蜗与单侧植入相比，可以更好地改善助听听阈，显著提高噪声环境下的言语识别能力[1,2]。然而，在声源定位领域的研究相对较少。有研究证实，单侧人工耳蜗植入声源定位能力很差[3]，双侧序贯植入的研究也有涉及[4]，但有关双侧同期植入人工耳蜗者声源能力效果的研究较少。尤其是因为涉及到大脑中枢的可塑性，双侧同期植入者其声源定位能力长期随访结果如何，尚无统一认识。本项研究目的：1）评估双侧同期人工耳蜗植入声源定位能力是否好于单侧耳蜗植入。2）评估双侧同期人工耳蜗植入经过5年以上长期佩戴，其声源定位能力与正常听力儿童的区别。

1 材料和方法

1.1 研究对象

选取2007年接受双侧同期人工耳蜗植入的6例患者，男4例，女2例；植入时年龄2～4.5岁，双侧耳蜗开机时间6～7年；均为双侧极重度感音神经性聋，且均为语前聋，其中3例无残余听力，4例双耳个别频率有残余听力（100～110dB HL）；6例患者内耳结构均无畸形，植入前均未佩戴助听器。双侧植入体为澳大利亚Cochlear公司CI24 RECA型人工耳蜗。患者的基本信息表见1。另外，根据年龄、性别、耳聋时间等配对选取6例术前未佩戴过助听器的单侧人工耳蜗植入者（未分左右耳），均植入澳大利亚Cochlear公司CI 24RE CA型人工耳蜗，对侧未佩戴助听器，对侧裸耳听力PTA在100～110dB HL。根据是否双侧植入分为双侧组和单侧组，收集术前听力学资料，随访术后人工耳蜗使用情况。

全部受试者术后均常规佩戴人工耳蜗，接受言语康复训练。2014～2015年对两组患者进行了言语识别能力和声源定位能力测试。助听听阈及言语识别能力结果已发表[1]，本文主要研究这些受试者的声源定位能力。

根据年龄配对正常听力对照组8例，女5例男3例，年龄6～7岁。因为正常年龄的儿童比耳聋儿童有更多的时间听到声音，因此本研究选用的正常儿童年龄与耳聋患者的听龄相同。所有受试者均无颈椎病，可自由转头，电耳镜检查外耳道及鼓膜未见异常。正常听力组无耳疾，行为测听示其500、1000、2000、4000Hz的平均听阈均小于20 dB HL，双侧鼓室导抗图均为A型。

1.2 测试环境

测试在标准测听室内进行，室内的本底噪声小于30dB（A）。水平方位放置7个扬声器，以30h为间隔，依次排列于以受试者为圆心、半径1.2m的半圆形轨道上，设置左侧为“-”，右侧为“+”。从左至右，1-7号扬声器分别对应-90h、-60h、-30h、0h、+30h、+60h和+90h。0h为受试者面对的正前方位置。将笔记本电脑连接至美国GSI 61型听力计及配套扬声器，按照国标GB/T7431.2-1988校准声场。受试者以舒适方式端坐于椅子上，扬声器给声强度为70dB SPL，保证受试者聆听时双耳高度与扬声器的中心一致。测试人员坐在受试者正前方，测试前给予指导和练习，至受试者完全理解和熟悉后开始正式测试。

1.3 测试材料

采用普通话儿童词汇相邻性测试词表[5]中的部分双音节词汇作为测试材料。选取言语刺激信号的目的是对于受试儿童来说，言语声是日常生活中经常听到的声音刺激，每个受试者都较为熟悉。

1.4 安静环境下水平方位声源定位能力测试

水平方位声源定位测试主要采用角度偏差测试，结果用RMS error表示。正式测试开始前，每个扬声器依次播放两次测试声，不提示或改正受试者所作反应，但要让受试者熟悉14个测试声。当测试声播放时，要求受试者面向正前方，待测试声结束后可转头，指出或者说出其认为发声的扬声器。每个扬声器播放10次，共70个声音。每次测试结束后不给予受试者是否判断正确的反馈。为保证测试结果的准确性，避免听觉疲劳，测试分为多次完成。

1.5 声源定位能力测试模式

双侧同期人工耳蜗植入受试者，分别测试双耳佩戴、仅左耳佩戴、仅右耳佩戴三种模式下的水平方位角度偏差。单侧人工耳蜗植入受试者，测试单耳佩戴下的水平方位角度偏差。正常听力儿童，测试正常双耳聆听状态下的水平方位角度偏差。

1.6 统计学处理

声源定位结果RMS采用均数i标准差表示，应用SPSS 19.0软件进行统计分析。采用单因素方差分析比较双侧同期人工耳蜗植入受试者双耳佩戴、分别左右侧佩戴状态下的声源定位能力。采用单因素方差分析比较双侧同期人工耳蜗植入、单侧人工耳蜗植入、正常听力儿童的声源定位能力差别。以α=0.05为标准，P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 双侧同期人工耳蜗植入者角度偏差结果

双侧同期人工耳蜗植入者双侧佩戴时角度偏差数值为38.73hi 8.17h；仅左侧佩戴时角度偏差数值为78.46hi 11.84h；仅右侧佩戴时角度偏差数值为81.35hi 9.16h。

首先对这组受试者三种佩戴模式下的角度偏差数值进行方差齐性检验，P=0.642＞0.05,说明三组数据总体方差齐，满足方差分析的前提条件。采用单因素方差分析对三组数据进行比较，F=35.075,P=0.000＜0.01,说明三组数据总体间均数不相同，差异有显著统计学意义。采用LSD法两两比较，双侧人工耳蜗佩戴与仅左侧佩戴或仅右侧佩戴人工耳蜗比较，差异均有显著统计学意义，P=0.000＜0.01;左侧佩戴人工耳蜗与右侧佩戴人工耳蜗比较，P=0.618＞0.05,差异无统计学意义。说明双侧佩戴人工耳蜗声源定位能力要明显好于任一侧人工耳蜗佩戴的情况。左侧或右侧佩戴人工耳蜗声源定位能力无明显差异。

2.2 单侧人工耳蜗植入受试者角度偏差结果

6例单侧人工耳蜗植入受试者的角度偏差结果数值为62.27hi 8.72h。

2.3 正常听力受试者角度偏差结果

8例正常听力受试者角度偏差数值为5.82hi 4.27h。

2.4 双侧同期人工耳蜗植入、单侧人工耳蜗植入和正常听力受试者声源定位能力比较

将双侧同期人工耳蜗植入者双耳佩戴模式下与单侧人工耳蜗植入者、正常听力受试者进行声源定位能力比较。首先对三组角度偏差数值进行方差齐性检验，P=0.195＜0.05,说明三组数据总体方差齐，满足方差分析的前提条件。采用单因素方差分析对三组数据进行比较，F=113.483,P=0.000＜0.01,说明三组数据总体间均数不相同，差异有显著统计学意义。采用LSD法两两比较，三组之间任何两组比较差异均具有显著统计学意义，P=0.000＜0.01。说明正常听力受试者声源定位能力最好，双侧同期人工耳蜗组次之，单侧人工耳蜗组最差。

表1 双侧同期人工耳蜗植入受试者者基本信息Table 1 Information of Subjects with Simultaneous Bilateral CI

图1 双侧同期人工耳蜗植入者声源定位结果Fig.1 Localization Performance for Simultaneous BICI

图2 单侧人工耳蜗植入者声源定位结果FFiigg..22 LLooccaalliizzaattiioonn PPeerrffoorrmmaannccee ffoorr UUnniillaatteerraall CCII

图3 正常听力受试者声源定位结果Fig.3 Localization Performance for Normal Hearing Subjects

图4 正常听力受试者，单侧CI受试者和双侧同期CI受试者声源定位能力比较Fig.4 Comparisons of Localization Performances between Normar Hearing Subjccts,Unilateral CI and Simultaneous Bi-CI Subjects

3 讨论

虽然单侧人工耳蜗植入可以让患者获得较好的言语交流能力，同期双侧植入人工耳蜗与单侧植入相比，可以更好地改善助听听阈，但患者依然面临在复杂声环境下言语交流困难。而要研究这些复杂声环境下的听觉功能，首先从声源定位开始[6]。声源定位能力反映了一个人的空间听觉“map”是否完善及其完善的程度。以往的研究表明：单侧人工耳蜗植入患者声源定位能力很差，那么低龄患者双侧同期人工耳蜗植入，经过长期的听觉刺激和大脑中枢的可塑性改变，声源定位能力会如何变化？双侧听力是否好于单侧？能否接近同年龄的儿童？这是本研究需要探讨的问题。

在研究听障儿童之前，我们需要先了解正常儿童的听觉发育过程。正常听力的新生儿，出生时还没有声源定位能力。出生后几个小时内新生儿开始寻找声源位置，这种最初的听声找声是无条件化的自然反应，有助于新生儿将听觉目标列入视线中，并将声音和视觉信息整合起来。出生后5～6个月时，幼儿开始出现条件化的听声转头反射，因此我们可以采用视觉强化刺激来完成声源定位测试[7-10]。研究发现出生后2个月到2岁，儿童的声源定位能力有质的飞跃，到5岁时逐渐接近于正常人[11,12]。

有研究显示语后聋成人双侧同时人工耳蜗植入后声源定位能力明显提高[13,14]。这是因为语后聋患者有听觉经验，双侧人工耳蜗植入后重新激活了以前建立的空间听觉能力。先天性聋的儿童则不同，他们几乎没有听觉刺激，即使有也很少。人工耳蜗植入后，他们要经历一段适应电刺激的过程。这为我们提供了一个机会研究听觉剥夺后电刺激听觉输入对于空间听觉和双耳听觉的影响。

正常情况下，当声音从特定的空间位置到达两耳时产生了一系列重要的听觉线索。水平方位的声源定位，取决于声音达到两耳产生的时间差（ITD）和由于“头影”效应产生的两耳强度差(ILD)。除了双耳间的线索外，听觉系统还可以利用单耳线索，主要是由于耳廓、头部以及躯体反射引起的频谱信息改变来定位垂直方位的声源位置[15]。双耳收集这些重要的听觉信息后上传给脑干，在下丘将这些信息经过比较、分析，进一步上传给大脑皮层整合。

本研究的结果表明：双侧同期人工耳蜗植入受试者角度偏差数值为38.73hi 8.17h，明显好于任何一侧单耳佩戴状态（78.46h～81.35h），也明显好于单侧人工耳蜗植入者，且差异具有显著统计学意义。而仅左侧或仅右侧佩戴耳蜗时声源定位能力无明显差别。提示双侧同期人工耳蜗植入受试者可以利用双耳听觉线索获得明显的双耳优势。

本研究中这6例双侧同期人工耳蜗植入受试者的植入年龄2～4.5岁，双侧耳蜗开机时间6-7年。经过了长期的双耳听觉刺激，虽然可以获得明显的双耳优势，但较年龄匹配的正常儿童声源定位能力（RMS：5.82hi 4.27h）仍有很大的差距。说明双侧同期人工耳蜗植入者的空间听觉分辨率或内在的空间地形图，较正常儿童要模糊和不够精确。这可能有以下三个原因：

第一，双耳言语处理器的局限性。我们目前使用的言语处理器有很多局限性，其硬件及信号处理过程在提供两耳听觉线索的保真度方面远不够完美。①双侧人工耳蜗植入后仍然是两个独立的单耳系统工作。②言语处理器采用的是脉冲的、非同时的、多通道的刺激，将听觉信息通过一系列的带通滤波后滤过成为很多频率带信息（比如编码从1～22），然后输送到指定的电极上。从每个频率带的输出中提取信号包络来设置每个频带的刺激电量。因此原有声音信号的精细结构被破坏了。尽管时间差信息可能还存在，但变化很大且不可靠[16]。③儿童的言语处理器由于重量原因常别在肩膀上，而不是戴在耳廓上，也影响了方向性线索的最大化获取。④麦克风的特性、独立的自动增益控制和压缩设置扭曲了单耳和双耳间的强度信号处理线索。因此双侧人工耳蜗植入的言语处理器并没有给这些患者提供近似于正常人的双耳线索。

第二，植入前的听觉剥夺可能影响了空间听觉能力的形成。大部分儿童在植入前没有听觉刺激，因此有学者提出是否早植入结果会更好？Grieco-Calub等测试了第一侧人工耳蜗植入在12个月内，第二侧人工耳蜗植入在18个月内的儿童。结果显示：与正常儿童对比，这些儿童有较大的个体偏差，其中有3例儿童声源定位数值在正常年龄组的范围内。说明至少在一部分患者中早期听觉植入可能会出现空间听觉能力[4]。

第三，大脑皮层的ILD敏感性较正常儿童差。Easwar V利用EEG对13例双侧同期耳蜗植入的儿童研究，发现其大脑皮层的ILD敏感性较正常儿童差，提示由于双侧人工耳蜗提供的两耳间强度差信息的不充分，影响了大脑皮层ILD敏感性的发展[17-18]。

综上所述，双侧同期人工耳蜗植入后，由于耳蜗设备提供了双耳间强度差，使声源定位能力明显好于单侧耳蜗植入。但由于耳蜗设备的局限性，即使患儿大脑有强大的可塑性，与正常发育的大脑相比，仍有一定局限，所以患儿声源定位能力与正常儿童仍有很大的差距。未来提高言语处理器性能，提高其运算、编码、传输能力，使人工耳蜗植入者能够更敏感地使用双耳线索将是今后研发的重点。