骨导刺激时外耳道声压对骨导高频听力的影响

王杰 王立坚 Fei Zhao 石颖 李永新 李霞

外界声音传入内耳基底膜有空气传导及骨传导两种方式。在“压缩式”与“移动式”骨导机制基础上[1]，目前认为骨导刺激基底膜通过以下4种路径[2]：外耳道内声能辐射；中耳听骨链与内耳淋巴液的惯性；颞骨岩部压缩与舒张；颅内非骨性成份，如脑脊液对内耳淋巴液的刺激[3]。

颅骨受振动刺激除了引起颅骨本身结构压缩与舒张，同时还导致其周围的空气发生振动[4]。外耳道在颅骨受振动刺激的同时亦发生压缩与舒张，从而使得外耳道内空气产生振动刺激鼓膜，进而经听骨链传递至内耳基底膜，该现象称为外耳道声辐射，可在外耳道内记录声压强度。Berthold首次记录到了骨导刺激时外耳道内声压变化现象[5]。此后，Huizing[6]、Bekesy[7]、Tonndorf[1]等在颞骨标本上进行了相关研究,结果提示外耳道声压对骨导听觉低频(500 Hz以下)成分起作用。近年来，Roosli等[8]关于活体鼓膜振动测试结果分析发现，于听阈水平，在3000 Hz及以上频率的骨导与气导听觉刺激时的外耳道声压基本一致，该结果提示外耳道声压对2000 Hz以上的高频骨导听觉可能产生影响。Stenfelt等[9]的颞骨研究发现，骨导听觉刺激时外耳道声压对骨导听觉影响局限于1000 Hz以下，较听骨链惯性影响小10 dB，即外耳道声辐射对高频骨导感知贡献不明显。

本实验旨在初步探索两种不同模式下（耳道开放与闭合），不同频率信号声骨导刺激下外耳道声压的数值。并与文献数据进行对照比较，探讨外耳道声压对骨导高频听力的影响，为进一步利用激光多普勒测振仪对骨导传声机制的研究提供方法和依据。

1 资料与方法

1.1 资料

本研究通过了首都医科大学附属北京同仁医院伦理委员会批准。2017年6月，招募4名受试者（23～42岁，平均年龄29.5±8.7岁），均测试双耳，共8耳。纳入标准：无外中耳疾病史，无上呼吸道急慢性炎症，近1周内无持续性强噪声接触史，纯音听阈正常范围(500、1000、2000、4000、6000 Hz各频率均不大于25 dB HL)，鼓膜完整、标志清楚、无急慢性充血且鼓气耳镜检查活动好，鼓室图A型(±50 daPa之间)且于500、1000、2000、4000 Hz镫骨肌声反射引出且阈值无升高，愿意接受实验并签署知情同意书。

1.2 仪器及方法

本研究测试系统由刺激声信号发声器、激光多普勒测振仪、信号分析软件、外耳道声压检测仪组成。刺激声信号发生器由16位的数字信号处理板定制，经ER 2A(Etymotic)耳机与耳镜耦合器给声。整套给声装置经中国计量科学研究院校准。激光多普勒测振仪(CLV-2534，Polytec)为单点式测振仪，采用II类氦氖激光对人体无伤害(除长时间直视)，速度上限为10 m/s，激光光斑直径为0.1 mm，能量小于0.1 mv。通过适配器安装在显微镜上使用。通过显微镜上的控制器调节测试激光的方向。信号分析软件由Polytec公司提供。采用ER 7(Etymotic)麦克风经耳镜耦合器置于距鼓膜脐部约1 cm处，监测外耳道声压，由信号分析软件实时记录。

测试在安静环境中进行，符合条件的受试者平卧头转向对侧，受检耳向上。先在显微镜下(Zeiss OPMI-1FC)检查耳道并置入耳镜式耦合器，调整显微镜使得耳镜式耦合器、物镜及鼓膜同一轴线。测试时分别使测试光线垂直于鼓膜表面脐部和垂直于纤维软骨环附近外耳道骨部。检测模式见图1。嘱患者平静呼吸、放松身体并保持头部制动状态，测试过程中闭合双眼。按照顺序给声并记录相应振动速度及外耳道声压信号，每个部位重复3次取平均值。气导测试频率250、500、750、1000、1500、2000、3000、4000、5000、6000 Hz共10个频率按顺序发声。每个频率刺激时间为1秒，刺激声为纯音，强度为90 dB SPL。骨导振动测试时,骨导振子（B71，Radio Ear）置于同侧乳突表面,输入电压为1V,测试频率为250、500、750、1000、1500、2000、2500、3000、4000、5000、6000 Hz。气导测试时，耳镜耦合器为闭合状态。骨导测试时，耳镜耦合器为开放与闭合两种状态。

图1 鼓膜振动激光多普勒测振模式图（骨导振动测试时,右图骨导振子安置于同侧乳突表面）

为了控制实验误差，首先测试光与鼓膜脐部及外耳道骨部待测点近乎垂直(与垂线夹角小于15°);其次，调整测试光，降低背景噪声，提高信噪比。分析测试信号时，选取信噪比≥10 dB的信号为振动信号（图2）;每个测试频率重复3次，取平均值。

图2 鼓膜振动信号与噪声示意图

1.3 数据处理

据文献报道，听阈水平气导与骨导刺激内耳基底膜振幅一致而相位相反。为了比较气导与骨导刺激时外耳道声压水平，将测试结果换算到听阈水平以便比较，换算公式如下：

①气导听阈水平鼓膜脐部振动速度：

②听阈水平近鼓膜表面约1 cm处外耳道声压：

③骨导听阈水平鼓膜脐部相对振动速度：

其中，Forcethreshold：听阈水平骨导振子输出的力（参照ANSI标准 S3.6-2010)；Force：骨导振子输出的力；Stimulus voltage：骨导振子刺激电压；PEC：外耳道近鼓膜表面约1 cm处声压；PECthreshold：听阈水平外耳道近鼓膜表面约1 cm处声压；Vumbo：鼓膜脐部振动速度；VTR：外耳道近纤维软骨环处骨壁振动速度。

2 结果

图3为鼓膜脐部听阈水平气导振动速度与骨导相对振动速度的比较，结果显示：听阈水平鼓膜脐部相对振动速度小于气导听阈水平鼓膜脐部振动速度。

听阈水平鼓膜脐部气导刺激时振动速度与文献数据[8]相比，500～2000 Hz略低，2000～4000 Hz相似，4000～6000 Hz略高。

图4展示了两种模式下（耳道开放与闭合）下骨导刺激时外耳道声压并与文献数据比较。耳道闭合时，在1500 Hz以下的曲线走势相对平稳，1500 Hz开始陡升，2000～3000 Hz略高于文献结果，但与Roosli[8]的研究结果趋势基本一致。

图3 听阈水平鼓膜气导振动速度与骨导相对振动速度比较

耳道开放时，在骨导刺激下，外耳道近鼓膜表面约1 cm处声压于750～4000 Hz均较耳道闭合时高。与ANSI S3.6-2010标准中听阈水平气导刺激近鼓膜表面外耳道声压（AC-ANSI）相比，在3000 Hz以上，耳道开放与闭合时骨导刺激外耳道声压均略高。

图4 听阈水平气导与骨导外耳道声压比较

3 讨论

本研究结果骨导鼓膜脐部相对振动速度较文献结果比较，显示在750～1000 Hz相差较大，1000～1500 Hz在文献数据标准范围之内，1500～3000 Hz略低于文献数值下限。由于750 Hz以下及3000 Hz以上骨导振动信号的信噪比差，未行分析。

与文献数据[8]比较显示:本研究结果听阈水平气导刺激鼓膜脐部振动速度在500～2000 Hz较低,鼓膜脐部相对振动速度较文献数据在750～1000 Hz略低。该差异可能由于本研究仅是探索性研究，样本很小。另外，虽然本研究实验方法与Roosli等[8]活体鼓膜振动测试基本一致，但受试者年龄偏小，且无感音神经性耳聋。Roosli等[8]研究对象最高年龄达59岁。此外，本研究普遍采用信噪比大于10 dB为有效信号的标准，而Roosli等[8]虽然也有部分频率采用10 dB的信噪比为标准，但多数采用20 dB信噪比为有效信号的标准。Stenfelt等[10]采用了5 dB的信噪比为有效信号标准，其结果与Roosli等[8]活体测试就存在一定差异。

在外耳道声压测试结果中，换算至听阈水平时，本研究结果提示耳道闭合状态下，在1500 Hz处外耳道声压出现一切迹。可能由于耳道闭合时耳镜耦合器与外耳道连成一个腔，而且耳镜耦合器与外耳道软骨部紧密接触，影响了外耳道软骨受骨导振动，从而影响了外耳道共振频率有关。但耳道开放时，由于乳突区骨导振子振动能量经耳道口传递到耳道内空气，进而增加了外耳道内声压所致。

本研究结果显示耳道开放与闭合状态下，骨导刺激时外耳道内声压在3000 Hz以上均较ANSI S3.6-2010发布的听阈水平气导刺激外耳道声压略高。该结果与Roosli等[8]活体鼓膜振动测试研究结果类似。该文献结果显示：在3000 Hz以上，耳道闭合时骨导刺激外耳道声压略高于听阈水平气导刺激时外耳道声压。在3000～4000 Hz，本研究结果显示耳道闭合时骨导刺激外耳道声压与文献结果基本一致。

早期研究认为，外耳道声压主要影响低频听觉，尤其是1000 Hz以下频率。关于外耳道声压对骨导听觉贡献的研究，多数采用颞骨标本或全头新鲜标本研究[1,6,9]。活体研究多采用鼓膜表面声压检测、鼓膜脐部与近纤维软骨环处外耳道骨部振动检测等研究[8]。然而，本实验利用激光多普勒测振技术活体检测鼓膜脐部与纤维软骨环附近外耳道骨部振动，同时检测了骨导刺激时耳道开放与闭合两种状态下外耳道近鼓膜表面声压。

基于听阈水平气导与骨导刺激引起内耳基底膜振动幅度一致理论[11]，本研究结果提示耳道闭合状态下，骨导刺激外耳道内声压于3000 Hz以下较气导刺激时外耳道内声压低，提示外耳道声压至少在2000 Hz以下对骨导听力贡献不大。然而，3000 Hz以上时，听阈水平骨导刺激外耳道内声压较气导刺激时略高，提示于3000 Hz以上，外耳道内声压对骨导听力贡献可能相对较大。该结果与Roosli等[8]报道基本一致，与先前Stenfelt等[9]颞骨实验研究结论相悖。而且，耳道开放情况下外耳道骨导刺激时外耳道内声压更高。该结果否定了Roosli等[8]提出耳道开放状态下外耳道内声压于3000 Hz以上可能较低的假设。

本实验为初步探索性实验，仅测试了8耳，数据无法统计分析，可能存在一定偏差，有待扩大样本量，继续完善实验方案，尽可能减少测量误差，进行更准确及深入的研究，或遵循此实验方案进行颞骨标本的相关研究比对。

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