不同单极刺激模式对ECAP波形幅值的影响

赵锦秀 敖枭 洪梦迪 李晓艳

上海市儿童医院，上海交通大学附属儿童医院耳鼻咽喉头颈外科（上海 200062）

人工耳蜗植入是针对重度和极重度感音神经性听力损失的有效医疗解决方案，其帮助听障患者从听到声音到听懂声音，进而形成自己的言语能力。耳蜗植入患者听力和言语交流能力的恢复效果越来越被认可。国家和各级地方政策也对重度和极重度听力损失的残疾人群提供了各项补助。同时人工耳蜗植入手术技术在我国各医院开展的日益成熟，越来越多的患者接受人工耳蜗植入手术。患者年龄分布范围从6个月龄的婴儿到80岁以上的老年人，他们术后需要专业的人工耳蜗调试，才能让人工耳蜗发挥应有的作用，帮助患者恢复听辨力，通过言语康复训练恢复交流能力。

统计表明在我国，选择人工耳蜗植入的患者大多是儿童，因为年龄、经济条件等各种原因这些儿童有一部分没有术前助听器佩戴史，几乎没有听觉经验。同时不能准确的配合行为测听等主观测试，医生在患者术前和术后获取听力方面的信息较少。这些都给人工耳蜗术后调机带来挑战。人工耳蜗术后编程调试是一个主观的心理物理测试，通过设定患者的T值（最小感觉阈）、C值（最大舒适阈）等参数来给予患者合适的电刺激[1]，这和患者的认知水平、配合度有很大的关系。对于一部分无法进行主观配合的患者来说，采用客观测试来对听功能进行准确有效的检测是非常必要的[2]。

Cochlear耳蜗品牌研发了电刺激神经反应遥测技术（Neural Response Telemetry，NRT），通过电刺激来测量并记录听神经的反应，即电诱发听神经复合动作电位（Electrically evoked compound action potential，ECAP）。ECAP来源于外周神经，不受中枢听觉系统的影响，并且在人工耳蜗的使用过程中，ECAP的变化很小或没有变化[3]。常见的ECAP波形是由负峰N1（0.2～0.4ms时间窗）和正峰P1（0.6～0.8ms时间窗）组成的，其振幅可高达1～2mV[4]。ECAP能够反映耳蜗内被刺激电极兴奋的听神经纤维的分布情况，是客观检测听觉及辅助调试的有效方法，临床上常用于术中监测和术后编程调试。

本研究选取了Cochlear公司的Custom Sound 4.3调试软件。软件系统自带不同电流刺激模式，可选MP1，MP2，MP1+2单极刺激模式、BP双极刺激模式和CG共地刺激模式，所谓单极刺激模式，就是单个耳蜗内电极给予电刺激，MP1，MP2或MP1+2作为参考电极，以此来构成电流回路[5]。本研究选取分别代表蜗底、蜗中、蜗顶的电极3号，电极10号，电极20号进行测试。

目前国内关于不同单极刺激模式下ECAP波形幅值的报道较少，本研究通过测试各电极在三种刺激模式下的ECAP幅值，探讨各刺激模式的区别。

1 资料与方法

1.1 研究对象

本研究选取20名年龄2～13岁的语前聋人工耳蜗患者，植入体型号为Freedom植入体(CI24RE)Contour Advance。所有受试者在术前行各项听力学检查，无中耳疾病，双耳DPOAE未引出，100dB nHL强度下ABR未引出反应，颞骨CT及脑MRI检查显示均无耳蜗骨化、畸形，无其他发育障碍，如听神经发育迟缓、听神经缺如等，无其他全身性疾病。术中耳蜗植入顺利，术后颞骨CT显示植入体位置准确且电极阵列全部插入耳蜗内。本研究所进行的ECAP测试均在术后进行，且在受试者耳蜗开机时间均大于六个月时测得。

1.2 测试方法

使用与Freedom植入体(CI24RE)Contour Advance相匹配的体外装置，pod连接装置以及相应的连接导线，选用Cochlear公司的CS4.3EP测试软件。研究在隔声室中进行，本底噪声＜30dB A。将声音处理器与电脑相连接，将线圈放置于患者头部，连接正常后先测试电极阻抗，确定所有电极的阻抗值都在正常范围内，且所有电极工作正常，再行NRT测试，首先选择分别代表蜗底、蜗中、蜗顶的电极3号，电极10号，电极20号进行测试，记录ECAP阈值。

为了确保能引出ECAP波形，选择25μs脉宽，80Hz刺激速率，刺激强度调整为各个测试者NRT阈上20电流级（current level,CL），再分别测量电极3,10,20在 MP1，MP2，MP1+2三个刺激模式下的ECAP幅值并记录结果。在测量ECAP幅值时要注意刺激强度不宜过高，不可超过最大刺激强度255CL，测试过程中要时刻观察受试者的状态，避免出现面抽等其他不适现象。

1.3 统计学方法

使用SPSS21.0软件对数据进行统计学分析，采用单因素方差分析对电极3，10，20的ECAP阈值进行分析。采用Bonferrioni post hoc对MP1，MP2，MP1+2三个刺激模式下的各电极ECAP幅值进行两两比较。

2 结果

2.1 电极3号，电极10号，电极20号的ECAP阈值

通过单因素方差分析对电极3号，10号，20号的ECAP阈值进行比较，数据详见表1，三个电极的ECAP阈值的差异有统计学意义（F=3.898，P＜0.05），再用Bonferrioni post hoc两两比较，电极3的ECAP阈值高于电极20（P=0.022，P＜0.05），见图1。

表1 三组电极的ECAP阈值比较(CL,±s)Table 1 Comparison of ECAP threshold between three groups of electrodes(CL,±s)

表1 三组电极的ECAP阈值比较(CL,±s)Table 1 Comparison of ECAP threshold between three groups of electrodes(CL,±s)

n=20,*P＜0.05

P ECAP Threshold Electrode 3 175.35±17.42 Electrode 10 169.10±12.89 Electrode 20 161.25±17.280.026

图1 电极3号，10号，20号的ECAP阈值比较Fig.1 Comparison of ECAP threshold for Electrode 3,10,20

2.2 不同刺激模式下的ECAP波形检出率

本研究选取的刺激强度为各个测试者NRT阈上20电流级（CL），有部分患者在该电流级的测试强度上未分化出明显波形，记录下引出正常ECAP波形的电极数，见表2。在MP1，MP2，MP1+2这三种单极刺激模式下，电极检出率均为90%，可见三种刺激模式对于检出率并无影响。

2.3 MP1，MP2，MP1+2刺激模式下的ECAP幅值

在ECAP幅值的分析中，有4名受试者在设定刺激强度上未引出明显ECAP波形，另有4名受试者ECAP波幅过小，不排除伪迹的可能性，因此对12名纳入研究的受试者数据进行分析，见表3。在MP1刺激模式下，将三个电极所测得ECAP幅值进行比较，无明显差异（P=0.123，P＞0.05），再比较MP2和MP1+2各自模式下的三个电极幅值，均无明显差异。

对不同刺激模式的ECAP幅值进行比较，可见在MP1刺激模式下的ECAP幅值明显高于另外两种刺激模式，再对其进行两两比较，见图2。在电极3号中，各种刺激模式相比较无明显差异，在电极10号中，MP1刺激模式与MP1+2刺激模式相比有统计学差异（P=0.018，P＜0.05），在电极20号中，MP1刺激模式显著高于MP2刺激模式（P=0.003，P＜0.05），同时MP1刺激模式也显著高于MP1+2刺激模式（P=0.002，P＜0.05）。

图2 不同单极刺激模式下的ECAP幅值比较Fig.2 Comparison of ECAP amplitudes under different stimulation mode

3 讨论

通常ECAP波形分为5种类型[6]，即Ⅰa型、Ⅰb型、Ⅰc型、Ⅱ型和Ⅲ型，Ⅰa型包含N1峰和P1峰；Ⅰb型只有P1峰；Ⅰc型只有N1峰；Ⅱ型为双峰型，包含P1正峰和P2正峰，Ⅲ型即出现明显畸变的ECAP波形，无法识别。在检测ECAP波形时，采用近场记录的方式，耳蜗内一对电极作为刺激电极，另外一对作为记录电极[7]，给予电刺激时，蜗内的螺旋神经节细胞同步放电，相邻的记录电极进行记录，通过软件的处理显示ECAP波形，记录起来简单快速，受肌源性活动的影响较小[4]，本研究对检出率进行比较发现其不论在何种刺激模式下，检出率较高，因此ECAP用于临床的可行性高。与ABR这一判断波形的检查相同，记录ECAP时由于其刺激电极与记录电极距离相近，ECAP波形也存在伪迹，听神经在受到电刺激后存在不应期，可运用“前向掩蔽减法”来消除伪迹[8]。

表2 不同刺激模式下ECAP波形检出电极数及检出率Table 2 Number of detection electrodes and detection rate of ECAP under different stimulation modes

表3 MP1，MP2，MP1+2刺激模式下的ECAP幅值比较(μV,±s)Table 3 Comparison of ECAP amplitudes in MP1,MP2,MP1+2 stimulation modes(μV,±s)

表3 MP1，MP2，MP1+2刺激模式下的ECAP幅值比较(μV,±s)Table 3 Comparison of ECAP amplitudes in MP1,MP2,MP1+2 stimulation modes(μV,±s)

n=12,电极10中MP1与MP1+2比较,*P＜0.05;电极20中MP1与MP2比较,P=0.003,MP1与MP1+2比较,P=0.002,*P＜0.05

P Electrode 3 Electrode 10 Electrode 20 MP1 175.74±46.46 193.97±18.02*207.82±41.03*MP2 142.40±48.96 175.71±22.93 161.83±23.54*MP1+2 131.17±46.39 169.09±20.96*160.31±26.05*1.000 0.018 0.003/0.002

然而，刺激强度、耳蜗内刺激电极的位置、刺激电极与记录电极的距离、刺激极性等外部因素都会影响受试者ECAP的波幅和峰潜伏期[9]。Tejani等[10]研究发现ECAP的波幅随刺激强度的升高而增大，在蜗顶电极上记录到的ECAP波幅往往比蜗底电极上记录的要高。Brown等人[4]表示儿童和成人的ECAP阈值也存在明显差异，可能是成人的耳蜗骨化程度比较严重，需要更大的刺激量或者通过改变刺激脉宽等参数方可引出ECAP波形。

本研究对ECAP的阈值和幅值进行分析，可见电极3号（蜗底）阈值明显高于电极20号（蜗顶），且电极20号（蜗顶）的ECAP幅值也高于电极3号（蜗底），这可能是因为蜗顶部分存活的听神经纤维数量较多。有研究表明，ECAP能够反映耳蜗内能产生兴奋的听神经纤维的分布情况[11]。Miller等[12]研究发现，ECAP是由刺激电极引起听神经纤维兴奋引出的，虽然ECAP的阈值与听神经纤维数量有相关性，但是主要看听神经纤维对电刺激的敏感程度。Leake等[13]发现语后聋患者的螺旋神经节细胞存活数目与ECAP幅值相关，可见ECAP幅值和耳蜗内不同部位的听神经纤维数量有密切的关系。马瑞阳等[14]人对ECAP幅值的增长曲线斜率进行分析，发现斜率自蜗底至蜗顶呈上升趋势，斜率可能与螺旋神经节细胞的存活数目呈正相关，提示ECAP可以评价耳蜗不同部位的听功能。在临床实践中，我们通过比较各部位的ECAP阈值和幅值，可以发现蜗内不同部位之间的差别，ECAP阈值较高或幅值较低的部位可能可兴奋的听神经纤维数量较少，有助于我们发现耳蜗死区。

本研究的结果表明，ECAP的幅值不仅与电极位置有关，还与不同的刺激模式有关，在MP1刺激模式下的ECAP幅值要明显高于MP2和MP1+2刺激模式，且波形更为明显，而MP1+2刺激模式下的ECAP幅值较低，我们在实际应用中，可以选择MP1刺激模式来引出较为理想的ECAP波形。有部分听功能不太理想的患者，其在耳蜗调试过程中常常需要较高的电刺激量，但电刺激量过高可能会刺激到面神经导致患者产生面抽或其他不适感受，此时我们可以选择MP1刺激模式，其能在相对少的电刺激下获得更高的ECAP幅值，可以帮助患者达到产生听觉感受的同时无不良刺激的效果。本研究中有部分电极在测试过程中，由于电刺激量不适的原因导致出现了波形畸变，可能兴奋了其他非听性组织，但患者未有不适表现。

大部分先天性极重度听力损失的儿童在人工耳蜗植入前没有听觉经验，其由于低龄植入或者家庭经济的一些原因没有助听器佩戴史，这部分患者在术后调机过程中无法配合主观测试，因此将通过NRT测试来进行术后编程调试[15]。所以前期调机过程中，当面对没有听觉经验或无法配合主观测试的患者时可以测量其ECAP波形来进行调试，随着人工耳蜗佩戴时间的增长，听觉能力逐步提高，还是要采用主观测试来确定T值和C值。

Ahmed Allan等[16]人发现在术后耳蜗调试过程中ECAP的阈值要高于T值，但低于C值，且ECAP阈值与行为阈值存在正相关性。但Shuman等[17]人报道仅在低刺激速率下测得的ECAP阈值与T值和C值的相关性较高，与患者行为测听反应之间的关系并不明确，因此对于语前聋的儿童来说，ECAP测试能在一定程度上对T值和C值的判断起到参考作用。我们在术中监测时也可以进行ECAP测试，麻醉状态下我们可以得到电刺激动态范围数据，ECAP阈值也可以为我们提供关于植入体功能及其与神经元连接情况的信息。术中测得的ECAP阈值与术后并不相同，开机后阈值较术中有所下降，但其还是能对首次编程调试和电刺激耐受性提供一些指导。

总之，NRT测试方便快捷，在部分无法配合主观测试的患者中起到一定的作用。在MP1刺激模式下更容易引出ECAP波形，且波幅最大，因此在术后行NRT测试的过程中，我们可以优先选择MP1刺激模式。通过NRT测量ECAP的技术日益成熟，是人工耳蜗患者术后客观评估的一项重要手段，其在刺激和记录参数上还有继续改进的空间，相信其功能会更加完善，以造福每一位人工耳蜗植入的患者，帮助其更好地聆听。