正常青年人AEPs的频率特性及其反应阈与纯音听阈的比较

2020-07-23程龙龙罗方亮熊妍荷贾富全汤鹏刘微张彪刘技辉王海霞

法医学杂志 2020年3期

程龙龙，罗方亮，熊妍荷，贾富全，汤鹏，刘微，张彪，刘技辉，王海霞

（1.中国医科大学法医学院，辽宁沈阳 110122；2.大连大学附属中山医院，辽宁大连 116001；3.辽宁大学司法鉴定中心，辽宁沈阳 110036；4.上海市浦东新区浦南医院司法鉴定所，上海 200125；5.内蒙古医科大学基础医学院法医学教研室，内蒙古呼和浩特 010059；6.中国人民解放军司法鉴定中心，北京100120；7.湖南省湘雅司法鉴定中心，湖南长沙 410013；8.沈阳市公安局刑事警察支队，辽宁沈阳 110013）

临床上，听觉功能检查主要是依靠纯音听力计和语音听力计等来判断被检查者的纯音听力（纯音听阈、阈上听觉功能）和言语听力（言语接受阈和言语识别率）等[1]。但是上述检查仅适合配合的受检者，其在法医学鉴定中的应用受到一定限制。虽然《听力障碍法医学鉴定规范》（SF/Z JD0103001—2010）规定，听力评估时应分别应用主观与客观的检查方法进行检查，即除选择纯音测听（pure-tone audiometry，PTA）、短声听觉脑干反应（click-evoked auditory brainstem response，Click-ABR）以外，还应选择1～2项具有频率特性的听觉诱发电位（auditory evoked potentials，AEPs）进行检测，但不同类型AEPs的检测结果存在差异。因此，如何选择和完善听觉功能的测试方法进而准确客观地评价听力损失程度仍然是法医学研究的一个重要课题。

AEP是指给予听觉器官一定强度的声音刺激，在听觉神经通路所产生的电活动。由于不同类型AEPs的反应阈与纯音听阈在不同频率下存在一定差异[2-5]，因此本研究选取短纯音听觉脑干反应（tone burstauditory brainstem response，Tb-ABR）、40 Hz听觉事件相关电位（40 Hz auditory event-related potential，40 Hz AERP）与颅顶慢反应（slow vertex response，SVR）3种不同类型AEPs分别对听力正常的青年人进行测试，研究3种类型AEPs反应阈与纯音听阈之间的关系，比较不同方法检测结果之间的差异，为完善听功能障碍的客观评定提供依据。

1 对象与方法

1.1 测试对象

选取20名正常青年人作为受试者，共40耳，年龄为20～25岁，平均年龄23.1岁。所有受试者均无耳科疾病史、耳毒性药物应用史、长期噪声接触史、头部外伤史及神经系统疾患；外耳道及鼓膜检查正常；声导抗图均为A型；0.5、1.0、2.0、4.0 kHz各个频率纯音气导阈值均≤25dBHL。所有受试者均在了解本实验目的、方法和内容后签署知情同意书，自愿配合测试。

1.2 实验仪器与环境

AD229b临床诊断型听力计、KEPOINT 4/COMPACT C100/ERP多功能电生理诊断仪（丹麦丹迪公司），赫罗斯EOC 100型数位耳镜（台湾MIIS公司）。测试环境为隔声屏蔽室，环境噪声≤30dB。

1.3 实验步骤、方法与条件

对20名正常青年人（40耳）分别进行标准纯音测听、短时程纯音测听和3种类型AEPs测试（Tb-ABR、40 Hz AERP和SVR）。每名受试者分3次完成测试项目，尽量减少因听觉疲劳对实验结果的影响。

1.3.1 标准纯音测听

应用临床诊断型听力计，参照《声学测听方法纯音气导和骨导听阈基本测听法》（GB/T 16403—1996）采用上升法用5dB一档进行两次气导纯音听阈测试，同一频率两次测试的纯音听阈阈值差要求小于5dB，将确定后的 0.5、1.0、2.0、4.0 kHz的纯音听阈阈值（pure tone audiometry threshold）的单位dB HL转换为dBSPL[6]，并标记为 PTAT1。

1.3.2 短时程纯音测听

应用多功能电生理诊断仪，参照《声学测听方法纯音气导和骨导听阈基本测听法》（GB/T 16403—1996）采用上升法用5dB一档分别进行两次Tb-ABR、40 Hz AERP和SVR的3种短时程信号0.5、1.0、2.0、4.0kHz气导的纯音听阈测试，同一频率两次测试的纯音听阈阈值差要求小于5dB，将确定后的0.5、1.0、2.0、4.0kHz的3种短时程纯音听阈阈值的单位dBnHL转换为dBSPL，并分别标记为PTAT2、PTAT3、PTAT4。

1.3.3 3种类型AEPs的测试

嘱受试者舒适地躺在检查椅上，向受试者作测试的简要说明，之后涂导电膏、安置电极以及测量极间电阻。嘱受试者安静休息，鼓励其尽量放松。

电极为金杯电极，电极安放位置参照脑电图国际10-20系统电极安放法：记录电极安放在颅顶中央中点（Cz），参考电极安放在双侧耳垂内侧（A1/A2），接地电极安放在鼻根上10%处（FPz），每个电极阻抗＜5 kΩ，极间电阻差＜3kΩ。

Tb-ABR和40Hz AERP的刺激信号由多功能电生理诊断仪发出时程为5个周期的标准短纯音（即上升与下降时间为2个周期，平台时间为1个周期），极性正负交替，Tb-ABR的给声速率为20.1次/s，40 Hz AERP的给声速率为40.1次/s。SVR测试由多功能电生理诊断仪发出上升与下降时间为10ms（防止Click伪迹，又可适当控制给撤声干扰）、平台期为40ms的短时程纯音，极性正负交替，给声速率为0.8次/s。

参照《听力计第三部分：用于测听与神经耳科的短持续听觉测试信号》（GB/T 7341.3—1998）采用上升法用5dB一档分别进行两次Tb-ABR、40Hz AERP和SVR测试。Tb-ABR测试时受试者可以进入睡眠状态，40Hz AERP测试时要求受试者处于清醒状态，SVR测试时要求受试者对刺激声计数以增加其注意力。分别给予4种频率（0.5、1.0、2.0、4.0kHz）、不同声强的短时程纯音刺激，分别记录Tb-ABR、40Hz AERP和SVR的反应波及其反应阈（阈值单位dBnHL，转换为dBSPL）。

Tb-ABR的反应阈为诱发Ⅴ波及其后负波的最小声强，并通过两次重复测试进行验证；40Hz AERP的反应阈为诱发正弦波形的最小声强，并通过两次重复测试进行验证；SVR的反应阈为诱发P1-N1-P2波（刺激后50ms的P1波、80～100ms的N1波和180～200ms的P2波）的最小声强，并通过两次重复测试进行验证。

1.4 数据处理和统计分析

选择SPSS 20.0软件统计数据，对PTAT1与PTAT2、PTAT3、PTAT4分别采用Pearson相关分析比较；对PTAT1和3种类型AEPs的反应阈分别采用Pearson相关分析比较，并做双变量线性回归模型；对3种类型AEPs反应阈采用多个相关样本的非参数检验比较（相关样本的Friedman检验并进行成对比较）。检验水准α=0.05。

2 结果

2.1 标准纯音听阈与短时程纯音听阈的比较

20名正常青年人（共40耳）PTAT1、PTAT2、PTAT3和PTAT4的值见表1。不同频率的PTAT2、PTAT3、PTAT4的值均分别高于该频率下的PTAT1，差异有统计学意义（P＜0.05）。

2.2 3种类型AEPs的波形及反应阈

20名正常青年人4个频率（0.5、1.0、2.0、4.0kHz）不同刺激强度下的Tb-ABR波形可诱发出较稳定的V波，40Hz AERP波形可诱发出较稳定的准正弦波，SVR波形可诱发出较稳定的N100波和P200波。

从20名受试者中选取3种AEPs波形分布较好的一人一耳，声强在30～90 dB SPL范围内诱发的Tb-ABR波形、声强在30～90 dB SPL范围内诱发的40 Hz AERP波形、声强在20～80 dB SPL范围内诱发的SVR波形见图1～3。该受试者在4个频率下的Tb-ABR反应阈值分别为53、41、36和41dBSPL；40Hz AERP反应阈值分别为37、39、39和44 dB SPL；SVR反应阈值分别为34、22、26和31dBSPL。

20名正常青年人（共40耳）4个频率下3种类型AEPs的反应阈值见表2。

表1 20名正常青年人标准纯音听阈和短时程纯音听阈结果Tab.1 Result of standard pure tone auditory thresholds and short-term pure tone auditory thresholds of 20 subjects（n=40，±s，dBSPL）

注：与同一频率下PTAT1比较，P＜0.05。

频率/kHz 0.5 1.0 2.0 4.0 PTAT1 14.25±3.3931.75±3.881）28.64±4.291）25.25±4.201）10.25±3.6827.63±2.861）25.38±2.771）16.00±2.031）11.25±4.0728.63±3.201）26.25±2.721）17.25±3.751）11.25±5.3832.25±3.881）31.50±3.951）20.62±5.881）PTAT2PTAT3PTAT4

图1 4个频率不同刺激强度下的Tb-ABR波形Fig.1 Tb-ABR waveforms at 4 frequencies with different stimulus intensities

图2 4个频率不同刺激强度下的40Hz AERP波形Fig.2 40Hz AERP waveforms at 4 frequencies with different stimulus intensities

图3 4个频率不同刺激强度下的SVR波形Fig.3 SVR waveforms at 4 frequencies with different stimulus intensities

表2 20名正常青年人3种类型AEPs反应阈值的比较Tab.2 Comparison of response thresholds of 3 types of AEPs in 20 subjects（n=40，±s，dBSPL）

注：1）与同一频率下Tb-ABR比较，P＜0.05；2）与同一频率下40Hz AERP比较，P＜0.05。

S V R频率/k H z T b-A B R 4 0 H z A E R P 5 2.5 0±4.7 8 3 8.2 5±4.9 0 1）3 2.2 5±6.2 6 1）4 3.5 0±4.0 8 3 6.8 8±3.9 0 1）2 4.0 0±5.4 1 1）2）3 9.0 0±4.6 4 4 0.0 0±5.1 9 2 6.0 0±8.4 1 1）2）3 9.0 0±5.4 1 4 8.6 3±6.7 9 1）2 9.6 3±9.2 0 1）0.5 1.0 2.0 4.0

对3种类型AEPs的反应阈采用多个相关样本比较的Friedman检验进行统计学分析，结果显示，在0.5 kHz频率下40 Hz AERP和SVR与Tb-ABR的差异均有统计学意义，1.0 kHz频率下3种AEPs之间差异均有统计学意义，2.0 kHz频率下40 Hz AERP和Tb-ABR与SVR的差异均有统计学意义，4.0kHz频率下40Hz AERP和SVR与Tb-ABR的差异均有统计学意义（P＜0.05）。

2.3 3种类型AEPs的反应阈与纯音听阈的比较

3种类型AEPs的反应阈与纯音听阈的差值见表3。可以看出，在各频率条件下，3种AEPs反应阈值均高于 PTAT1、PTAT2、PTAT3、PTAT4（P＜0.05）。Tb-ABR反应阈与PTAT1及PTAT2的差值的平均值随频率的增加有逐渐减小的趋势；40 Hz AERP与PTAT1及PTAT3的差值随频率的增加有逐渐增大趋势（P＜0.05）。

表3 3种类型AEPs反应阈与纯音听阈在不同频率下的差值Tab.3 Difference between 3 types of AEPs response thresholds and pure tone auditory thresholds at different frequencies（n=40，±s，dBSPL）

注：1）与0.5kHz的差值比较，P＜0.05；2）与1.0kHz的差值比较，P＜0.05；3）与2.0kHz的差值比较，P＜0.05。

2 7.2 5±4.6 3 3 7.3 8±7.6 5 1 8.3 8±7.6 5 6.7 5±4.0 1 3）1 7.1 3±7.0 6 3）1 0.0 0±6.7 0 T b-A B R反应阈与P T A T 1之差4 0 H z A E R P反应阈与P T A T 1之差S V R反应阈与P T A T 1之差T b-A B R反应阈与P T A T 2之差4 0 H z A E R P反应阈与P T A T 3之差S V R反应阈与P T A T 4之差3 8.2 5±4.6 1 2 4.0 0±4.2 7 1 8.0 0±5.1 6 2 0.7 5±5.4 9 9.6 1±4.6 9 7.0 0±5.5 2 3 3.2 5±4.1 7 2 6.6 3±3.9 9 1 3.7 5±4.2 0 1 5.8 8±4.6 5 1）1 1.5 0±4.1 1 1）8.0 0±4.6 4 2 7.7 5±4.0 1 2 8.7 5±5.6 6 1 4.7 5±7.4 7 1 0.3 8±3.2 8 2）1 3.7 5±5.0 3 2）8.7 5±6.6 7

2.4 3种类型AEPs在4个频率下的反应阈与标准纯音听阈的比较

3种类型AEPs在4个频率下的反应阈与PTAT1的相关性检验结果见表4。除了40Hz AERP反应阈在2.0kHz和4.0kHz频率下与PTAT1无相关性之外，3种AEPs在4个频率下的反应阈与PTAT1均存在相关性（P＜0.05）。3种类型AEPs在4个频率下的反应阈（x）分别和PTAT1（y）建立线性回归方程，各方程的决定系数和标准误见表5。

表4 3种类型AEPs反应阈与PTAT1之间的相关性（r）Tab.4 Correlation between 3 types of AEPs response thresholds and PTAT1

表5 3种类型AEPs反应阈与PTAT1之间的线性回归方程Tab.5 Linear regression equation between 3 types of AEPs response threshold and PTAT1

3 讨论

3.1 短时程纯音听阈与标准纯音听阈的差异

目前对于正常人标准纯音听阈的研究主要是应用不同频率临床常规时程的纯音信号进行刺激[7-9]，但对于同一频率不同时程纯音信号刺激的主观听阈研究较少，特别是AEPs的刺激信号多为短时程纯音，与临床常规的纯音测听信号时程不同，因此，研究不同时程纯音信号的主观听阈的差异性具有重要意义。本研究以声压级为单位对PTAT2、PTAT3、PTAT4和PTAT1进行比较，发现PTAT2、PTAT3、PTAT4均高于PTAT1，说明短时程信号纯音的听阈明显高于标准纯音听阈，即相同频率、相同声压级、不同时程的纯音刺激信号对正常人来说响度是不同的。针对人类对不同时程、不同频率的声信号敏感度不同的原因，推测与听觉感受阈处的能量积累有关[10-11]。本研究结果提示，对于短时程纯音的主观听阈是否正常，不能简单地用临床常规的纯音听阈标准进行判断，应建立正常人的短时程纯音听阈标准。

3.2 3种类型AEPs反应阈的频率特征

本研究进一步验证了Tb-ABR对高频纯音信号敏感，40Hz AERP对低频纯音信号敏感，SVR对于语音范围的纯音信号均敏感。上述情况可能与听觉神经系统的位置编码和发放率编码以及不同的听神经纤维只对特定的频率具有最强的反应，高频与低频的反应阈值不同有关[12]。

3.3 3种类型AEPs测试方法的比较

通过对3种AEPs反应阈的比较发现，在0.5 kHz频率，SVR反应阈值与PTAT1阈值之间的差值最小、相关性最好、相关系数最大，SVR优于40Hz AERP和Tb-ABR。在1.0kHz频率，SVR反应阈值与PTAT1阈值之间的差值最小、相关性最好、相关系数最大，SVR明显优于40 Hz AERP和Tb-ABR。在2.0 kHz频率，SVR反应阈值与PTAT1阈值之间的差值最小，Tb-ABR反应阈值与PTAT1阈值的相关性最好、相关系数最大，Tb-ABR和SVR均明显优于40Hz AERP。在4.0kHz频率，Tb-ABR反应阈值与PTAT1阈值的相关性最好、相关系数最大，Tb-ABR优于SVR和40 Hz AERP。综上所述，SVR和40Hz AERP在低频率时更能准确地反映纯音听阈，SVR和Tb-ABR在高频率时更能准确地反映纯音听阈。

由于在法医学鉴定和临床听力评定中，听力损失是以标准纯音听力级听阈为基准判定的。为此，本研究建立了以正常青年人3种AEPs反应阈（声压级）与标准纯音听阈（听力级）的线性回归方程，由此可以直接推断正常青年人的标准纯音听阈。对3种AEPs在4个频率之间的线性回归方程进行比较分析，结果显示，Tb-ABR在2.0kHz和4.0kHz下的决定系数较高，40Hz AERP在0.5kHz和1.0kHz下的决定系数较高，SVR在4个频率下的决定系数均接近前两种AEPs较高的决定系数，故建议在推断正常青年人标准纯音听阈的过程中，0.5kHz和1.0kHz下应用40Hz AERP和SVR进行综合判断，2.0kHz和4.0kHz下应用Tb-ABR和SVR进行综合判断。同时也可以将3种AEPs的反应阈（声压级）减去相应的校准值［即AEPs的反应阈（声压级）与标准纯音听阈（声压级）的平均差值］，所得到的数据转换为听力级进而推断标准纯音听阈。此外，本研究的对象为正常听力青年人，故所得的线性回归方程只适用于该特定人群。若要应用于法医临床学鉴定，还需要进一步扩大样本量以及探究听力正常人的AEPs反应阈与听力损失者之间的关系。

此外，在法医学鉴定中应用时还需要注意：Tb-ABR检测时间过长，受试者易出现听觉疲劳以及肌源性伪迹增多等影响反应阈的判断[13]；睡眠状态下40Hz AERP反应阈值较清醒状态下增大[14-15]；SVR波形一般在阈上刺激30次左右就可以诱发出很好的波形[16-17]，SVR测试较其他AEPs测试更省时，但更容易受意识状态和注意程度的影响。

综上所述，3种类型AEPs在一定程度上都可以反映纯音听阈，但在不同频率下对于纯音听阈预估的结果存在一定的差异。目前一些鉴定机构对于听力障碍的鉴定多采用Click-ABR和40Hz AERP进行评估，但是该种组合方法在司法鉴定的应用中具有一定局限性。在法医学鉴定中，应通过筛选和优化不同的测试方法以提高标准纯音听阈判断的准确性。对于0.5kHz纯音听阈判断，优先选择40Hz AERP或SVR；对于1.0 kHz，优先选择SVR；对于2.0 kHz和4.0 kHz，优先选择SVR或Tb-ABR。