双模聋儿人工耳蜗植入术后音调感知能力评估

赵晓菲 沈浩威 张国军

浙江中医药大学（浙江 310053）

人工耳蜗使用者有较好的言语感知能力,但对音乐的感知仍存在缺陷[1]。国内外的研究者们将音乐感知评估分为四个方面：音调、音色、时长、响度[2]。音调是音乐的基本元素之一，音乐的音调主要概括了音乐的频域信息，而音乐的频域非常广泛，低至数十赫兹高至数千赫兹[3]，相对于言语声频宽显然大多数音乐频域人工耳蜗电极并未覆盖。目前，人工耳蜗植入者因其言语处理策略、电极阵列及个人因素影响，总体音调感知水平较低[4]。人工耳蜗用于感知音乐仍然不尽如人意,提高人工耳蜗植入者对于音乐的感知能力是当下亟待解决的问题[5]。因此，理论推测在非植入侧佩戴助听器，利用助听器能更好地感知音调信息[6]。但由于国内实证研究缺乏，大多数人工耳蜗植入者对是否佩戴助听器持否定或观望态度。因此，本研究拟基于对比20名人工耳蜗植入患儿单双模聆听下的音乐音调感知差异的实验，探索双耳双模式助听的优势。

双模式聆听指单侧已植入人工耳蜗的患者，当非植入耳尚有残余听力时，在未植入侧验配合适的助听器进行声、电双信号刺激聆听。有研究表明，双模聆听效果比只使用人工耳蜗聆听的效果更强，音乐感知能力也更好，同时声音音质也更好[7]。Looi V等[8]研究认为，人工耳蜗和助听器同时工作时，患者的旋律识别能力成绩高于只使用人工耳蜗时的成绩。陶仁霞有做过双耳双模助听下儿童音调感知特征研究，发现双模聋儿声调感知优于单侧CI聋儿，优势大小与助听侧听阈相关，与人工耳蜗植入年龄、双模持续时间无显著相关。

田纳西节奏音调测试[9]（T-trip）为音调旋律轮廓结合节奏的测试，采用录音的无意义音节“ma”作为材料，且具有不同的节奏和语调模式，难度相对简单。本研究以此为测试材料，评估人工耳蜗植入聋儿双模与单模聆听时的音调感知能力，验证双耳双模式助听在旋律感知、音调识别上是否具有优势。

1 对象与方法

1.1 研究对象

选取单侧CI聋儿20名，年龄7～13岁，植入年龄小于3.5岁，且均经过一年以上的系统性语训。所有受试者助听器佩戴侧纯音平均听阈为60～90 dB HL，助听后平均听阈为20～40 dB HL，人工耳蜗植入侧干预后平均听阈小于25dB HL。

纳入标准：单侧植入CI；植入年龄3.5岁前。排除标准：伴有内耳严重畸形、听神经缺如或中断者；术中及术后出现严重并发症者。

1.2 田纳西节奏音调测试方法

在标准声场内通过电脑播放T-trip测试材料，扬声器给声65 dB SPL[9]。受试者会听到音调不同的无意义音节“ma”的声音，在每次发音结束后有3～5s时间由受试者复述所听到的“ma”的声音。测试材料共有8个测试项目（见图1）：项目1和2得分为1分，项目3～6得分为2分，项目7和8得分为4分，8个项目总计18分。受试者复述正确计分，反之则不计分，每个测试项目给声两次，受试者需要复述出所听到的相应音高的声音，将同项目两次得分中较高者记为此项目最终测试得分。计分方式如下：项目一“ma”为1个单音节平降调，正确者记1分，项目八“mama mama”为4个音节以升调升调降调降调排列，正确者记4分。通过受试者复述、测试者主观评判正确与否打分。在开始正式测试前先给受试者试听两个项目，确定受试者明白规则后开始测试。

1.2.1 双模组测试（CIHA）

人工耳蜗与助听器同时工作，使受试者坐于已校准的标记点，电脑播放T-trip测试材料[9]通过扬声器以65 dB SPL给声，给声一次受试者复述一次，每个项目给声两次，将同项目两次得分中高者记为此项目最终得分。测试材料共有8个测试项目，总计18分，受试者复述正确记分，复述错误不记分。即若测试全部复述正确总得分为18分，若全部错误则总得分为0分。得分结果以电脑Excel表格记录。最终各项目得分记录如表1。

1.2.2 单模组测试（CI）

测试中受试者取下助听器，人工耳蜗正常工作，为避免受试者对测试材料产生顺序记忆，将（测试材料）的顺序打乱。测试步骤同双模组，电脑播放T-trip测试材料，扬声器给声65dB SPL，受试者坐于已校准的标记点，每个项目重复给声一次，要求受试者作出复述，得分高的一次记录为此项目最终得分，回答错误不给分。得分结果以电脑Excel表格记录。最终各项目得分记录如表1。

表1 各项目得分及结果记录示例Table 1 Examples of scores and result records for each item

1.3 统计学方法

使用SPSS 22.0软件对双模测试组（CIHA）、单模（CI）组数据采取合理的统计学方法进行分析，同时对20名受试者的8个测试项目平均得分采用合理的统计学方法进行分析。通过2组测试数据及8个测试项目数据计算概率、差异性是否显著得出结果双模聆听是否比单模聆听具有更好的音调感知。

2 结果

利用数理统计学知识及使用SPSS 22.0软件，采用t检验对20个受试者，40个数据进行分析得到如表2结果。8个测试项目在双模单模情况下得分情况如表3。

表2 单、双模音调感知得分数据分析（M±SD）Table 2 Single and double mode tone perception score data analysis（M±SD）

表3 各测试项目得分情况表（M±SD）Table 3 Score table of each test item（M±SD）

双模下的音调感知评估得分与单模下音调感知得分的差别具有统计学意义，且双模式下同时使用人工耳蜗和助听器的得分比仅开启人工耳蜗得分高。

3 讨论

此次研究采用单个个体实验，在双模和单模下分别评估其音调感知能力。有学者认为部分单侧人工耳蜗植入者对环境声和乐器声的分辨存在一定障碍[10]。他们往往音乐感知力欠佳，当双耳双模式聆听时，患者更喜欢音乐[11]。查阅大量文献后合理推测，单侧人工耳蜗植入的聋儿在非植入耳尚有残余听力时，在非植入侧验配合适的助听器（双模下）有利于提高音调感知能力。另有相关研究发现：双耳依次植入人工耳蜗，两次植入间隔期在非植入耳配戴助听器，不仅能预防非植入耳发生迟发性听力剥夺，而且助听后再植人工耳蜗能表现出更好的音乐感知能力，尤其具有良好的节奏感[12]，此研究同样验证了上述结论。究其原因，佩戴在非人工耳蜗植入耳的助听器提供了人工耳蜗未提供的频域信息及时域精细结构，具体分析内容如下：

首先分析频域信息。人工耳蜗的电极植入大多是从耳蜗底部开始紧抱蜗轴向上环绕，这就注定了耳蜗植入者的高频听力相对较好，而低频相对不足。同时，助听器能够提供较好的低频增益，对低频区的精细结构保存较好，提供了声音很好的基频信息[13]。由此可见，助听器在非植入耳的低频上大大地补偿了人工耳蜗无法进行信号转换或表达的低频信息。就音乐音调感知来说，音乐的频域非常广泛，低至数十赫兹高至数千赫兹[3]，相对于言语声频宽显然大多数音乐频域人工耳蜗电极并未覆盖。在Roy A T、Jiradejvong P、Carver C等人的研究中表明低频和高频的能量损失会严重影响音乐的听觉效果[14,15]。因此，双模式聆听能更好地提高音调感知能力。此外，在人工耳蜗电极刺激听神经时，在电极之间会产生一个电场，一段声音刺激传来时，这一电极所对应的听神经纤维在收到对应的电场信号外的同时可能收到相邻电极电场的干扰，这就会失去对音调调值频率的精确性导致音调感知不佳。此时在非人工耳蜗植入耳戴助听器对音调感知能力提升具有重要作用。

其次探析人工耳蜗在时域方面的缺陷。人工耳蜗的言语处理策略使得声音在由声信号转变为电信号时，大多数声音的精细结构被忽略丢失，例如时域包络等等。正常人是通过听神经正弦波周期同步放电编码调值适用于5000 Hz以下的频率[16]，人工耳蜗在理论上可以通过改变电极的刺激频率或者改变刺激强度来编码音调调值。但有研究发现人工耳蜗的电极刺激频率在达到300 Hz左右便接近饱和不能感受到更高的音调调值[17]。电极数量与编码刺激策略使得声音在编码过程中缺失了时域包络的精细结构，从而导致感知音调困难。此外，人工耳蜗在处理音乐信号时会产生相位干扰，相邻电极的调制波相位差较大时会产生抵消从而影响音调感知，且只有当相邻两个电极的距离足够大时，通过电刺激传达的时域精细结构信息方可不受影响（即电场相互干扰较小）。

在20名受试者的测试结果中，显而易见双模较单模音调感知优势更大。表4显示其中两名受试者的CIHA组及CI组各自的得分情况：受试者3的两组测试得分差为4分（较20名受试者的整体差距小）；受试者7的两组测试得分差是14分，以上表明双模较单模音调感知优势明显。造成不同差距的可能原因是：客观上，受试者人工耳蜗的言语处理策略不同导致对声音材料的精细结构保留程度不一；电极阵列在电极向对应的听神经传输电信号时电场干扰影响较大，其电极束上电极距离越远电场干扰越小，电信号保真性越高，与此矛盾的是电极越多对各频率的信号表达就越精确。主观上，音调感知与个人因素有一定关联。在测试进行时，部分受试聋儿个性开朗且能哼唱歌曲，其双模得分普遍较高，单模得分则参差不齐。

表4 受试者3、受试者7测试得分结果Table 4 Subject 3,subject 7 test score result

在本次研究中，共有八个测试材料项目（见图1），八个测试项目的旋律轮廓分别为：平降调、平升调、平降平升、平升平降、降调降调、升调升调、降调降调升调升调、升调升调降调降调。八个项目的测试平均得分见表3，不论是CIHA组或CI组，其8个项目得分比例与项目的难易程度均相关。后面6个测试项目由于掺杂节奏（时长），其难度比前两个只做旋律轮廓测试要高得多。由此判断，单纯做音调感知旋律轮廓测试在双模下评估尚好，如果增加节奏等其他相关扩展，即当测试材料越靠近音乐材料时，得分比例越低。

此实验研究等待进一步完善，在材料以及评分标准方面，测试材料虽较简单容易判断但缺乏科学性和严谨性，另外可采用多名记录评判得分的方式或者由电脑、软件等进行客观评分。在受试者选择方面，采用双模聋儿自身对比的方法，避免受不同个体的植入时间、语训时间、助听干预时间等因素影响，还可扩大样本数量以改良实验使其更有说服力。

总而言之，人工耳蜗给予音节感知能力，助听器提供频域线索及时域精细结构帮助聋儿感知音调。聋儿将两种信号（人工耳蜗的电信号、助听器的声学信号）结合处理其中的声音线索、精细结构，进而感知音调、理解语义。一段音乐包含许多复杂的成分，就像汉语中同一句话可以采取不同的语气。不同的是，在日常言语交流中，对语言稍加揣摩不会影响语意理解，但对于感知识别音乐，各种成分信息缺一不可，由于音乐是一项相当复杂的感知涉及到多种因素，比如音调，节奏，音色和旋律[18]。若人工耳蜗拥有更高的频域处理能力，同时表达时域精细结构更精准，CI聋儿的音调感知能力有望逐渐接近双模聋儿的音调感知。目前，此类研究进度对电极和芯片较为依赖。

另外一项研究表明，采用声电联合刺激可使得植入者在音乐感知方面获得更佳的体验[19]。声电联合刺激能够较好地保留低频的残余听力，辅之声信号传递保留较多的精细结构信息，其原理与双模式助听大同小异。如果一侧耳尚有残余听力或戴助听器后有较大获益，可以优先尝试双耳双模式[20]。双模式与声电联合刺激在理论上对听损严重并准备植入单侧耳蜗的聋儿来说具有一定的运用价值，能在一定程度上最大改善患儿对音乐的音调感知。