Отоакустическая эмиссия: исследование нормы

Проф. В.Т. Пальчун, Ю.В. Левина, канд. мед. наук О.А. Мельников
Кафедра оториноларингологии (зав. - член-корр. РАМН, засл. деятель науки РФ проф. В.Т. Пальчун) лечебного факультета Российского государственного медицинского университета
журнал «Вестник оториноларингологии», N 1-1999, стр. 5-9

Открытие в 1978 г. D.T. Kemp [10] отоакустической эмиссии (ОАЭ) позволило по-новому взглянуть на эту проблему и побудило к дальнейшим исследованиям внутреннего уха и, в частности, микроструктур органа Корти. В данной статье обсуждаются особенности и возможности метода по данным литературы и результатам проведенных нами исследований в группе людей с нормальным слухом. Феномен отоакустической эмиссии заключается в том, что с помощью чувствительного микрофона, введенного в наружный слуховой проход, через несколько миллисекунд после звукового стимула можно зарегистрировать ответный звуковой сигнал. Таким образом, по-видимому, отоакустическая эмиссия является ответом структур улитки, регистрируемым в виде акустической энергии. С этого времени многие научные труды были посвящены изучению структур, способных участвовать в этом процессе. Однако еще до открытия феномена ОАЕ был получен ряд данных, предвосхитивших это открытие. В 1972 г. было обнаружено, что 90% афферентных волокон отходят от внутренних волосковых клеток (ВВК), и что именно ВВК несут ведущую сенсорную функцию [24]. I.J. Russel и P.M. Sellick [23] в 1978 г., сравнивая электрические потенциалы нервного волокна слухового нерва и ВВК при звуковой стимуляции, показали, что частотная избирательность улитки формируется до или на уровне ВВК. Это подтолкнуло ученых к более детальному изучению функции волосковых клеток. В 1977 г. в наружных волосковых клетках (НВК) было открыто наличие актиномиозиновых филаментов [7] и их способность изменять длину [27], а в последующем продемонстрирована сократительная активность НВК в ответ на электростимуляцию [3], на изменение ионного состава [28], на воздействие различной частотной стимуляции [3].
Работы с использованием техники Mьssbauer [14, 25] показали большую корреляцию между настроечными кривыми базальной мембраны и слухового нерва, которая возможна лишь в системе с минимальной потерей энергии, в то время как в жидких средах улитки невозможно преодолеть угасание энергии без дополнительного активного механизма. Исследования D.T. Kemp и R. Chum [12] продемонстрировали, что энергия отоакустической эмиссии может быть больше энергии подаваемого стимула, предположив, что это имеет место благодаря активному механизму в улитке внутреннего уха.
На основании полученных данных была принята версия, что способность НВК сокращаться привносит дополнительную энергию в движение базальной мембраны, усиливая, таким образом, поступающие звуковые сигналы [16], а отоакустическая эмиссия, по-видимому, является сопродуктом активного процесса в улитке и может являться индикатором физиологического состояния биомеханики базальной мембраны. Все эти сообщения послужили подтверждением бытующей еще с середины XX века и предложенной в 1948 г. T. Gold [8] теории об активном микромеханическом процессе, способствующем частотной избирательности улитки внутреннего уха.

Улитковое происхождение вызванной отоакустической эмиссии подтверждается рядом ее свойств.
1. Вызванная отоакустическая эмиссия физиологически крайне уязвима, амплитуда ОАЕ значительно снижается после интенсивного шумового воздействия [10], а также тоновой стимуляции [18]. Проводились также исследования воздействия ототоксических препаратов на амплитуду ОАЕ. Воздействие фуросемида и этакриновой кислоты [1], ототоксических антибиотиков [5], ототоксическое действие аспирина [15] вызывают снижение амплитуды или исчезновение ОАЕ. Гипоксия также приводит к снижению амплитуды ОАЕ [4]. Такая физиологическая уязвимость может быть объяснена только участием биомеханических структур улитки.
2. Амплитудная характеристика вызванной отоакустической эмиссии нелинейна [11] и относится к типу характеристик насыщения. Насыщение стимула наблюдается при 60 дБ уровня звукового давления (УЗД) [13]. Такой характер зависимости амплитуды ОАЕ от интенсивности стимуляции противоречит предположению о том, что ОАЕ может быть отражением звука в среднем ухе.

Открытие феномена отоакустической эмиссии имело огромное практическое значение, позволив объективно, неинвазивно оценить состояние микромеханики улитки. Важно отметить, что процент больных с нейросенсорной тугоухостью, причиной которой является поражение улитковых структур, вызванное воздействием шума, ототоксических препаратов, дисциркуляторными расстройствами, достаточно велик. Учитывая все это, трудно не отдать должное методу, позволяющему объективно оценить состояние структур улитки внутреннего уха.

Существует несколько классификаций отоакустической эмиссии. Приводим наиболее распространенную классификацию [20].
Спонтанная ОАЕ (SOAE - spontaneous otoаcoustic emissions). Данный тип может быть зарегистрирован без стимуляции.

Вызванная ОАЕ: 1. Задержанная ОАЕ (TEOAE - transiently evoked otoacoustic emissions) - регистрируется после короткого акустического стимула.
2. Стимул-частотная ОАЕ (SFOAE - stimulusfrequency otoacоustic emissions) - регистрируется при стимуляции единичным тональным акустическим стимулом.
3. ОАЕ на частоте продукта искажения (DPOAE - distortion-product otoacoustic emissions) - регистрируется при стимуляции двумя чистыми тонами.

Спонтанная ОАЕ (SOAE) регистрируется без акустической стимуляции. Она определяется у 40-50% нормально слышащих людей, очень варьирует по частоте и количеству пиков в различных ушах. Имеются сообщения о применении спонтанной отоакустической эмиссии для регистрации объективного шума кохлеарного происхождения [26].
Наибольшее применение для клинического исследования находят задержанная вызванная ОАЕ (TEOAE) и ОАЕ на частоте продукта искажения (DPOAE). Эти два типа эмиссии всегда могут быть зарегистрированы у нормально слышащих людей в возрасте до 60 лет при наличии хорошего оборудования [20]. В более старшем возрасте ОАЕ регистрируется в среднем в 35% случаев [6]. Это может быть связано с возрастным понижением остроты восприятия звука. Индивидуальные ответы стабильны во времени [2], но могут отличаться: TEOAE на 2 дБ, если исследуется через несколько недель [9], DPOAE на 5-9 дБ [21].
При регистрации TEOAE, в качестве стимула могут быть использованы щелчки, а также тональные посылы. Интенсивность стимула варьирует от 30 до 80 дБ УЗД. Частотный спектр ТЕОАЕ индивидуален, но, как правило, на фоне широкого спектра ответа по всем частотам имеется несколько доминантных пиков. Отоакустическая эмиссия на частоте продукта искажения регистрируется при подаче двух тональных посылов с различными частотами f1 и f2, при этом у человека наиболее приемлемой является составляющая 2f1-f2 как обладающая наибольшей амплитудой. Меняя соотношение частот стимулирующих тонов, можно получить информацию о сохранности функции волосковых клеток любого участка базальной мембраны улитки.
Вопрос о распространенности вызванной ОАЕ изучался рядом авторов. Одним из поводов для разногласий может быть техническая недооснащенность при проведении исследований. Однако большинство авторов, использующих современное серийное оборудование, считают возможным сделать качественную запись ОАЕ у всех нормально слышащих. Что касается регистрации ОАЕ у пациентов с кохлеарным поражением, то в этих случаях можно записать ОАЕ при снижении слуха до 25-35 дБ НПС (нормальный порог слуха) [20]. Однако при ретрокохлеарной патологии можно зарегистрировать ОАЕ при снижении слуха до 80 дБ НПС [6].
В связи с тем что ОАЕ передается от улитки в слуховой проход через среднее ухо, состояние среднего уха в значительной мере влияет на характеристики ОАЕ. Влияние заболеваний среднего уха на отоакустическую эмиссию многообразно. Как правило, дисфункция среднего уха приводит к снижению амплитуды и изменению частотного спектра ОАЕ и даже к невозможности ее зарегистрировать. Патология в среднем ухе влияет как на передачу стимула к внутреннему уху, так и на обратный путь до слухового прохода [22]. Так, например, небольшая перфорация барабанной перепонки нарушает передачу стимула к улитке. Рубцово-измененная перепонка в большей степени влияет на обратную передачу к слуховому проходу. Нарушение прямой передачи звука к улитке в большей степени влияет на ОАЕ, чем нарушение обратной передачи звука от улитки к слуховому проходу [22]. По данным P.A. Nelson и B.P. Kimberly [17], кондуктивная тугоухость в большей степени влияет на DPOAE, чем на ТЕОАЕ. Множество исследований посвящено изучению влияния изменения давления в тимпанальной полости на ОАЕ. Изменение давления во всех случаях приводит к изменению характеристик отоакустической эмиссии [22]. В связи с достаточно широким распространением острых отитов влияние этой патологии безусловно интересует исследователей. Появление экссудата в среднем ухе при средних отитах влияет как на передачу звука к улитке, так и в обратном направлении. Поэтому в большинстве случаев наличие выпота ведет к снижению амплитуды и частотной характеристики ОАЕ. Однако при небольшом количестве выпота возможна регистрация DPOAE на низких частотах [19].
Исследования ОАЕ у пациентов с отосклерозом выявили отсутствие ответов при стимуляции по воздуху [22]. Таким образом, любая патология, влияющая на проводящую систему среднего уха, в той или иной мере влияет на отоакустическую эмиссию. Проведенные нами исследования согласуются с вышесказанным (более подробно эти проблемы будут изложены в последующих работах). Перед клиническим применением метода ОАЕ необходимо исключить патологию среднего уха. Для этого перед началом исследования необходимо иметь данные тональной пороговой аудиометрии, тимпанометрии и импедансометрии.
Ниже мы приводим результаты проведенных нами исследований группы нормально слышащих людей, которая составила 36 человек. Исследовались студенты РГМУ в возрасте от 20 до 28 лет. Данные получены от 72 ушей 36 студентов (20 женщин и 16 мужчин в возрасте от 21 до 30 лет (средний возраст 24 года).
Протокол обследования включал: 1) опрос обследуемого; 2) отоскопию; 3) тональную пороговую аудиометрию (0,125, 0,25, 0,5, 1, 2, 3, 4, 6, 8 кГц); 4) тимпанометрию; 5) акустический рефлекс (i psi, contra); 6) спонтанную отоакустическую эмиссию (SOAE) (0,5- 6,0 кГц); 7) задержанную отоакустическую эмиссию (ТЕОАЕ) (0,5-4,5 кГц); 8) отоакустическую эмиссию на частоте продукта искажения (DPOAE) (0,4-4 кГц).
В группу обследуемых отбирались только студенты, не имеющие в анамнезе заболеваний среднего уха и в семейном анамнезе - наследственной тугоухости. При тональной пороговой аудиометрии слух у исследуемых J 10 дБ НПС. Исследование проводилось на аудиометре Madsen 622 (Madsen electronics). Обследовались только студенты с тимпанограммами типа А, пороги акустического рефлекса не превышали 90 дБ. Исследование выполнено на импедансометре Zodiac 901 (Madsen electronics). Оценка ОАЕ проводилась с использованием прибора для регистрации ОАЕ ILO 88/92 (Otodinamics ltd). В звукоизолированной камере в момент обследования находились только пациент и врач. Все оборудование вынесено за пределы камеры. Для записи ОАЕ в ухо обследуемого вводился микрофон и акустический зонд, объединенные в единый блок, на который надевался ушной вкладыш. При регистрации задержанной отоакустической эмиссии использовали щелчковый нелинейный сигнал с частотой 0,5-4,5 кГц, интенсивностью 80 дБ УЗД, длительностью 1 мс. Анализ проводился в окне 20,5 мс. В течение первых 2,5 мс ответ не регистрировался для предотвращения влияния артефактов. Анализировали по 260-1060 усреднениям, произведенным на компьютере IBM PC (Pentium 66).
Запись ОАЕ на частоте продукта искажения велась с использованием двух тональных стимулов f1 и f2 (f1

Результаты исследования

При регистрации спонтанная отоакустическая эмиссия получена у 63% обследованных (23 человека), эмиссия присутствовала в 30 из 72 ушей (42%), у 7 из 23 обследованных (5 из них женщины в возрасте до 25 лет) SOAE присутствовала в обоих ушах. У 7 обследованных SOAE имела два и более пиков (1 мужчина, 6 женщин; все в возрасте до 25 лет). В 57% наблюдений SOAE присутствовала в правом ухе, в 43% - в левом. Распределение SOAE между левым и правым ухом представлено на рис. 1. Средняя интенсивность ответа составила 7,8 4,5 дБ.
Отоакустическая эмиссия: исследование нормы
Рис. 1. Распределение спонтанной отоакустической эмиссии между левым и правым ухом.

ОАЕ на частоте продукта искажения (DPOAE) и задержанная вызванная отоакустическая эмиссия (TEOAE) получены у всех обследованных. Анализ данных ТЕОАЕ показал, что по характеру полученного спектра ответа можно выделить следующие подгруппы: 1) широкий спектр ответа (получен у 61,7%), 2) широкий спектр ответа + единичные пики - у 38,7% обследованных.
Отоакустическая эмиссия: исследование нормы
Средние значения интенсивности ТЕОАЕ приведены в табл. 1 и на рис. 2.

Отоакустическая эмиссия: исследование нормы
Рис. 2. Распределение интенсивности полученных ответов по частотам в дБ УЗД при регистрации ТЕОАЕ.

Нами проанализирована возможность асимметрии между левым и правым ухом у одного и того же обследованного. У 47% различия в интенсивности ответа составили менее 1 дБ, у 30% разница колебалась в пределах от 1 до 3 дБ, разница от 3 до 5 дБ была у 20% и от 5 до 10 дБ - у 3% обследованных. Различия свыше 10 дБ не были зарегистрированы. Данные представлены на рис. 3.
Отоакустическая эмиссия: исследование нормы
Рис. 3. Различия интенсивности ответов между левым и правым ухом, полученные при регистрации ТЕОАЕ у одного и того же обследованного.

Данные отоакустической эмиссии на частоте продукта искажения (DPOAE): у 100% обследованных получен этот тип эмиссии.
Частотный анализ представлен в табл. 2 и на рис. 4.
Отоакустическая эмиссия: исследование нормы
Кривая записи DPOAE имеет два пика. Первый в районе 1-1,5 кГц, второй - 3 кГц. На рис. 5 нами приведены различия, полученные при регистрации DPOAE между левым и правым ухом у одного и того же обследованного. Разница до 1 дБ была у 34% студентов, от 1 до 3 дБ у 47%, от 3 до 5 дБ наблюдалась у 16%, а свыше 5 - у 3% обследованных. Свыше 10 дБ разница не зарегистрирована.
Отоакустическая эмиссия: исследование нормы
Рис. 4. Средние значения интенсивности DPOAE на различных частотах в дБ УЗД.

Анализ влияния пола не выявил различий при регистрации вызванной отоакустической эмиссии (DPOAE и TEOAE). В группе обследованных было 20 женщин и 16 мужчин. Мы сравнили спектр ответа и характер кривой у тестируемых. Статистически достоверных различий нами не зарегистрировано.
Отоакустическая эмиссия: исследование нормы
Рис. 5. Различия в значениях интенсивности между левым и правым ухом, полученные при регистрации DPOAE у одного и того же обследованного.

Были произведены повторные записи ОАЕ у 13 обследуемых через 14 дней; полученные результаты показали, что ОАЕ достаточно стабильна во времени. Колебания интенсивности составили 5,3 дБ для DPOAE. Характер кривой при этом оставался неизменным. Для ТЕОАЕ колебания составляли 3,6 дБ.

Выводы

1. Спонтанная отоакустическая эмиссия получена у 63% обследованных. Наибольшая амплитуда и количество пиков наблюдались у женщин в возрасте до 25 лет.
2. Анализ проведенных исследований показал, что вызванная отоакустическая эмиссия может быть зарегистрирована у всех нормально слышащих людей. При повторном исследовании вызванная отоакустическая эмиссия остается стабильной во времени.
3. Различия между левым и правым ухом у одного и того же обследованного составили менее 3 дБ у более чем 77% нормально слышащих людей. Исследования не выявили статистически достоверной разницы между ответами вызванной отоакустической эмиссии у мужчин и женщин.
4. Проведенные нами исследования объективно отражают функциональное состояние улитки.


Вестник оториноларингологии, N 1-1999, стр. 5-9

Литература:

1. Anderson S.D., Kemp D.T. Arch Otorhinolaringol 1979; 224: 47-54.
2. Antonelli A., Grandori E. Scand Audiol 1986; Suppl 25: 97-108.
3. Brownell W.E., Bader C.R., Bertrand D., de Ribaupierre Y. Science 1985; 227: 194-196.
4. Brown A.M., Kemp D.T. Hearing Reserch 1984; 19: 191-198.
5. Brown A.M., McDowel B., Forge A. Hearing Reserch 1989; 42: 143- 146.
6. Bonfils P., Bertrand Y., Uziel A. Audiology 1988; 27: 27-35.
7. Flock A., Cheung H. J Cell Biol 1977; 75: 339-343.
8. Gold T. Proc R Soc Lond Biol Sci 1948; 135: 492-498.
9. Harris F.D., Probst R., Wenger R. Audiology 1991; 30: 135-141.
10. Kemp D.T. J Acoust Soc Am 1978; 64: 1386-1391.
11. Kemp D.T. Arch Otorhinolaringol 1979; 224: 37-45.
12. Kemp D.T., Chum R. Hearing Reserch 1980; 2: 213-232.
13. Kemp D.T., Bray P., Alexander L., Brown A.M. Scand Audiology 1986; Suppl 25: 71-82.
14. Khanna S.M., Leonard D.J.B. Science 1982; 190: 1218-1221.
15. McFadden D., Plattsmier H.S. J Acoust Soc Am 1984; 76: 443-448.
16. Mountain D.C., Hubbard A.E. Hearing Reserch 1989; 42: 195-202.
17. Nelson P.A., Kimberly B.P. J Speech and Hearing Reserch 1992; 35: 1142-1159.
18. Norton S.J., Mott J.B., Champlin C.A. Hearing Reserch 1989; 38: 243- 258.
19. Owens J.J., McCoy M.J., Lonsbury-Martin B.L., Martin G.K. Seminars in hearing 1992; 13: 53-64.
20. Probst R., Lonsbery-Martin B.L., Martin G.K. J Acoust Soc Am 1991; 89: 2027-2067.
21. Probst R., Harris F.P., Hauser R. Br J Audiol 1993; 27: 89-90.
22. Otoacoustic Emissions: clinical applications. Ed Robinette M.S., Gattke T.J. Thieme New York. Shuttgart 1997; 130-149.
23. Russel I.J., Sellick P.M. J Phisiol (London) 1978; 284: 261-290.
24. Spoendlin H. Acta Otolaringol 1972; 73: 235-248.
25. Sellick P.M., Patuzzi R., Johnstone B.M. J Acoust Soc Am 1982; 72: 131-141.
26. Yamomoto E., Takaji A., Hirono Y. Arch Otolaryngol Head Neck Surg 1987; 119: 1316-1318.
27. Zenner H.P. Arch Otorhinolar 1980; 230: 82-92.
28. Zenner H.P., Zimmermann U., Schmitt U. Hearing Reserch 1985; 18: 127-133.