《受试者测试状态对卡尔曼加权平均ABR反应阈值的影响》摘译

/王素菊1摘译 商莹莹1审校/1 北京协和医院耳鼻喉科(北京 100730)

DOI:10.3969/j.issn.1006-7299.2023.06.021

听性脑干反应(ABR)是临床最常用的一种电生理客观听觉测试方法,普遍应用于不能配合行为听力测试的婴幼儿和儿童以及不能提供可靠主观行为反应的成年人。其信号幅值小,容易受到脑电、肌电或其它电磁信号的干扰,传统ABR测试易受受试者自身生理噪声和测试环境的影响,通常需在隔声屏蔽室内且使用镇静剂或麻醉剂使婴幼儿进入睡眠状态才能进行。然而镇静和麻醉涉及测试时间、医疗成本和医疗风险增加,限制了传统ABR的使用,特别是患有心脏病或其他严重疾病的婴幼儿,或是需要多次测试的婴幼儿。

卡尔曼加权平均(Kalman-weighted averaging)是一种可以提高测试信噪比的加权方法。卡尔曼加权是一种递归滤波器,可以估计动态变化的噪声测量的真实状态,因此它非常适合于在较高的背景噪声中提取低水平的电信号,例如听觉诱发电位。一种新的ABR测试系统(Vivosonic Integrity system)同时采用了卡尔曼加权平均以及原位放大和无线采集技术,可以更容易地获得非镇静婴幼儿的ABR反应。测试无需在屏蔽室内进行,测试者不需要处于睡眠状态,在清醒或活动状态下即可完成,因此是个非常有前景的测试方法。有研究证实使用卡尔曼加权平均ABR系统,在非镇静条件下得到的短声ABR(cABR)反应阈与传统ABR设备在镇静状态下得到的结果显著相关且无统计学差异。

儿童在非镇静情况下进行ABR测试,最大的困难是很难使其长时间处于同一姿势或状态,不同的测试状态ABR反应阈值可能不同。目前关于受试者测试状态对卡尔曼加权平均ABR反应阈值影响的研究较少,而且结果也不一致。对于怀疑有听力损失的婴幼儿,短纯音ABR(tbABR)被推荐为首选的听力评估方法,但是目前关于卡尔曼加权平均tbABR的研究很有限,至今仍无相对比较完整的婴幼儿不同测试状态下tbABR反应阈值的研究。

本研究采用听力正常成人受试者,模拟儿童在非镇静状态下进行卡尔曼加权平均ABR测试时可能出现的情境,探讨受试者不同测试状态对卡尔曼加权平均cABR及tbABR阈值的影响,以期为卡尔曼加权平均ABR在临床非镇静状态中的应用提供更多信息。

24例(48耳)听力正常成年人,男6例,女18例,年龄18～34岁,平均24.0±4.6岁。受试者双耳0.25～8 kHz各倍频程频率纯音气导听阈≤20 dB HL,双耳鼓室图A型,声反射可引出。

卡尔曼加权平均ABR测试:采用Vivosonic Integrity非镇静ABR测试系统(Vivosonic Inc,Toronto, Ontario,加拿大)在隔声室内(非电磁屏蔽)分别在三种状态下进行测试,本底噪声小于30 dB A。

平卧状态:在安静的诊室内,受试者平躺在诊疗床上,嘱其安静放松可进入睡眠状态;坐位状态:受试者放松坐在椅子上,可观看无声视频或书籍(模拟儿童安静看动画片时的状态);写字状态:受试者坐在椅子上保持写字状态(模拟儿童玩玩具产生时的噪声情况)。

采用系统默认的卡尔曼加权平均算法进行信号平均叠加。短纯音采用blackman门控,上升、平台和下降时间分别为2-1-2 ms,刺激速率为39.3次/秒。采用30～1 500 Hz的滤波设置和20 ms的记录时间窗。短声的刺激速率为39.3次/秒,滤波器设置为100～1 500 Hz。记录时间窗为10 ms。换能器为插入式耳机(ER 3A)。声信号根据GB/T 4854.6/ISO 389-6短时程测试信号基准零级标准进行校准。

单因素方差分析显示三种测试状态下,cABR[F=12.308,P<0.001]、tbABR[0.5 kHz:F=4.436,P=0.015;1 kHz:F=44.382,P<0.001;2 kHz:F=25.028,P<0.001;4 kHz:F=20.345,P<0.001]反应阈都有显著差异。进一步两两比较显示,写字状态下cABR阈值显著高于坐位(P=0.002)和平卧状态(P<0.001),平卧状态和坐位状态之间cABR的阈值无显著差异(P=0.119)。1、2、4 kHz tbABR平卧状态下的阈值显著低于坐位状态(P<0.001、P=0.048和0.003),坐位状态阈值又显著低于写字状态(P<0.001、P<0.001和P=0.001)。0.5 kHz tbABR平卧状反应阈显著低于坐位(P=0.019)和写字(P=0.008)状态,但坐位状态和写字状态之间反应阈无显著差异(P=0.750)。

本研究结果还给出了各个状态下ABR反应预估行为听阈的修正值:对于0.5、1、2和4 kHz tbABR,平卧状态的修正值分别为22.5±8.2、10.8±6.0、9.8±9.1和7.3±7.2 dB;坐位状态分别为28.8±13.7、20.0±11.2、15.2±9.8和15.0±12.6 dB;写字状态分别为29.6±10.2、32.5±10.8、28.3±10.7和23.5±11.3 dB。

本研究cABR写字和平卧状态之间的反应阈差异最小,超过90%的受试者差异在15 dB以内;1 kHz tbABR写字和平卧之间的反应阈差异最大,62.5%的受试者差异超过了20 dB。

由于ABR测试需要一定的时间来完成,尤其是tbABR,非镇静婴幼儿的测试状态不同,就可能影响记录。儿童日常清醒状态下相对安静的活动就是看动画片和玩玩具,这也是目前进行非镇静ABR测试时最常遇到的情况。但儿童很难控制其根据研究需要,长时间处于某种状态,因此本研究让成年人分别处于安静坐位观看无声电影或书籍,以及坐位写字的状态,来模拟儿童的这两种状态,同时与完全安静(安静平卧或睡眠)状态进行比较,来阐明不同状态下,受试者自身生理性的肌电和脑电噪声,对于非镇静ABR测试cABR和tbABR反应阈的影响,从而为使用该系统进行儿童听力评估提供参考。

本研究是在无电磁屏蔽的房间内进行卡尔曼加权平均ABR测试,测试过程可能存在电场和磁场干扰,再加上不同测试状态(坐位或写字)下产生的背景噪声远超传统ABR测试的要求,但每例受试者仍可成功完成卡尔曼加权平均ABR测试,获得了cABR和tbABR各频率的反应阈,说明该体系能够有效降低各种噪声对ABR测试的干扰。

本研究结果表明,不同状态下产生的生理性噪声对ABR阈值有显著的影响。cABR和tbABR在写字状态的反应阈显著高于坐位状态,1、2和4 kHz tbABR在坐位时的反应阈显著高于平卧位,其中cABR的反应阈在写字和安静平卧两种状态差异最小,超过70%的受试者这两种状态反应阈的差异在10 dB以内,超过90%的受试者差异在15 dB以内,说明受试者不同状态对cABR反应阈的影响在临床可接受的范围内。从4 kHz到1 kHz随着频率降低,tbABR两种测试状态的反应阈差异逐渐增大。虽然本研究结果显示不同状态对于ABR反应阈特别是tbABR反应阈的影响显著,但并不意味着它不能用于评估非镇静状态婴幼儿的听阈。研究同时获得了不同测试条件下tbABR与行为阈值之间的修正值,与之前的研究类似,从4 000 Hz到500 Hz,随着频率降低,修正值逐渐增大。提示,进行ABR测试时需要关注受试者的状态,根据不同状态的正常值或修正值以ABR反应阈评估实际听阈。

本研究证实了不同测试状态产生的生理性噪声对卡尔曼加权平均ABR测试结果有显著影响。在应用卡尔曼加权平均ABR进行测试时,应关注患者的测试状态,根据不同状态的正常值或修正值以ABR反应阈预估听阈。

(摘译自:Wang S, Yang J, Zhang Z, et al. Effect of subject state on auditory brainstem response threshold using Kalman-weighted averaging[J]. Int J Pediatr Otorhinolaryngol, 2022, 155. DOI:10.1016.j.ijporl.2022.111085. )