多频稳态诱发电位(讲义)Muti课件

多频稳态诱发电位（Muti-frequency steady-state response）听性稳态反应（Auditory steady-state response）多频稳态诱发电位(讲义)Muti第一节 一般介绍 一、定义及产生条件：1、定义：稳态电位（反应）：是 一种诱发电位，它由离散的频率成分构成，除了开始几个刺激周期外，这些频率的振幅和相位在一无限长的时间内保持稳定；由于无限长的时间超出了可以测量的范围，因此在远远长于一个刺激周期的时间窗内这种反应保持稳定。2、产生条件：任何一个刺激引发的反应与前一个反应叠加。记录到的是周期性的稳态反应波。它与瞬态电位的区别在于后者每一次刺激与下一次刺激的间隔足够长可以完成一次诱发电位的记录。多种刺激率可以诱发稳态反应，但临床过去常用的是40Hz和70-110Hz。多频稳态诱发电位(讲义)Muti3、种类：有多种如40Hz稳态反应，频率跟随反应，以及下面要讲到的多频稳态反应。二、命名：当单频刺激时，对这种反应的命名尚未统一；有学者称其为“调幅率跟随反应”，有的称其为“调幅包迹跟随反应”；还有学者称其为“稳态诱发电位”、“正弦调幅稳态电位”、“80Hz稳态反应”等等。还有人称之为脑干稳态反应；这些命名从不同的侧面概括了该反应的特点。目前，多频同时刺激条件下，也未有统一的名字，较常见的为“MASTER”（multiple auditory steady state response）。国内多称为多频稳态诱发电位。可能会统一于听性稳态反应（Auditory steady-state response ASSR）。多频稳态诱发电位(讲义)Muti三、刺激声：由两个正弦波合成得到。一个是较高频率的载频（载波），一个是低频作为调幅率，由调幅率对载频的振幅进行调制形成调幅音；除此之外，还有利用低频正弦波同时调制载频的振幅和频率，形成调频调幅音，该音能量分布与调幅音有相似之处。1、调幅和调频音是可以控制的复杂音。它们的主要能量成分为高频。频谱中有一高峰fc 及若干对旁带fcnf m，调幅时n为1。调频时n为1、2、3等正整数，此时旁带数目n由fc、f m和D（调制深度）共同决定。n=1+fcD/f m。D=（A最大A最小）/（A最大+A最小）100%A为调制参数，其最大最小是制调制瞬间的最大和最小值。多频稳态诱发电位(讲义)Muti2、调幅深度对调幅音能量谱的影响：50%调幅音的最小振幅是最大振幅的1/3。当调幅深度为100%时，两个侧带的振幅为载波振幅的1/2；所以当调制深度降低时，载频处的谱能量增加而两侧带处的谱能量减少。调幅音引发的反应，反应波振幅随调制深度增加而增加，这可能是因为调制深度增加时刺激的整体强度发生变化。当调制深度达50%时振幅饱和，但如果强度的均方根值保持稳定，100%调制深度的反应要高于50%的调制深度。所以临床上一般用100%调制深度的调幅音。3、人耳对调频音的感受，比对调幅音的感受要复杂的多。因此，尽管调频音和混合调制音（调频调幅MM）也可以引出稳态反应，但相关的研究要少于调幅音的研究。调频音和调幅音诱发的反应来自基底膜的不同部位，调幅音反应部位比载频稍高而调频音反应部位比载频部位稍低。多频稳态诱发电位(讲义)Muti 因此当用MM诱发稳态反应时，实际上是得到两个反应（分别对AM和FM）在成人，这种MM引发的反应首先必须同相，即FM的最大频率出现在AM的最大振幅时；其次调频音的相对相位在270-0之间才能保证比调幅音诱发的反应大。在小儿，这种声音引发反应如何还缺少相关资料。除了上述的刺激声外,还有个别报道用其它刺激声如调幅噪声、节拍音、独立调频调幅音、幂包迹音等。多频稳态诱发电位(讲义)Muti多频稳态诱发电位(讲义)Muti多频稳态诱发电位(讲义)Muti四、刺激强度的影响：随刺激强度增加，反应振幅增加，潜伏期缩短。其中有多个生理机制参与。在耳蜗，由于行波作用，刺激强度增加可以激活更多的毛细胞。除此之外，突触延迟也受到强度的影响，它决定了突触前传入冲动的数量和速度。当调制率为80-100Hz时，载波1k和2kHz的反应要高于0.5和4kHz。双耳刺激引处的反应波要比单耳刺激高一倍。五、频率特异性：对诱发电位来说，评价频率特异性要考虑三个方面的因素：刺激声特异性、基底膜的部位特异性、神经元特异性。因为用频率特异性高的声刺激并不一定引出频率特异性高的反应。1、刺激声的声学特异性是评价声音能量在频谱中特异频带的集中程度。调幅音的能量频谱为载频调幅率，因此相对能量谱窄。调频音的能量谱比调幅音宽。多频稳态诱发电位(讲义)Muti2、部位特异性是评价基底膜对刺激的兴奋程度。当四个频率同时刺激时，这四个频率的间隔为一个倍频程，强度为60dBSPL，与单频刺激诱发的反应无显著性差异。所以说在正常成人，中等强度刺激，调幅音对基底膜的刺激部位较窄。3、对单音来说，听神经纤维与毛细胞的调谐曲线相同；蜗性聋时，听神经调谐曲线畸变，尖端消失。这些纤维此时可能对比它们特异性频率低的频率反应更好，所以说此时频率特异性降低。当刺激声强度较高时同样可以导致频率特异性降低；在高频听力损失者，低频调幅音可以掩蔽对高频音的反应。如高频听力好时同样可以影响低频的反应。有报道证实，尽管调幅音的频率特异性比短音要好，但通过掩蔽技术测得的ASSR结果说明，在频率特异性上ASSR的效果与短音ABR相近。多频稳态诱发电位(讲义)Muti六、不同调制率的ASSR：当调制率为30-60Hz时，反应的潜伏期为30ms，振幅较高，反应阈值与行为阈值接近。调制率为70Hz以上时，反应潜伏期为10ms左右，振幅较低，反应阈值与行为阈值相距较远；因此认为这种反应有两个发生源，前者与40Hz听觉相关电位同源，即脑干和听皮层均参与。后者的发生源主要在脑干。清醒的成人，调制率在45Hz时反应最好，但反应易受睡眠影响，睡眠状态下，反应波振幅明显降低。调幅率为70-110Hz时，诱发的反应波振幅在清醒和睡眠时基本相同，但由于睡眠状态下，脑电噪声水平明显降低，所以反应更容易被记录到。多频稳态诱发电位(讲义)Muti七、单频和多频同时刺激：多频刺激的最大优点是节省时间。但应注意3个问题。1、载频间隔小于1/2倍频程时相互干扰明显。2、刺激强度超过60dBSPL时，反应会相互影响。3、调制率低时（35-55Hz），相互影响比高调制率明显。因此，多频刺激在高调制率可用。但在耳聋患者，出现单频刺激可以引出反应，多频刺激又未能引出，这很可能是由于掩蔽作用的原因。八、年龄因素：调制率在80-110Hz时，即使在婴幼儿，仍可记录到ASSR，但反应振幅比成人低1/2-1/3。反应阈值比成人高10-15dB。多频稳态诱发电位(讲义)Muti九、刺激声的计量单位：由于调幅音或调频调幅音都是长持续信号，因此很容易用声级计进行测量，所以可以用dBSPL来标定。这些声音在正常人的听阈与纯音相近，所以也可以用dBHL来校准。但HL是指的行为听力，而ASSR反应阈值与行为听阈还有一定的距离。所以用何种计量单位也许将来会有通用的标准。第二节、记录技术与结果分析 一、记录参数：多频稳态诱发反应的记录技术要求滤波带通设置为10-300Hz（6dB/oct），放大器的增益为1106，CMRR100-120dB，16位A/D，电极连接同ABR，极间电阻5k。载频一般用0.5-4kHz，4个频率；调制率范围70-110 Hz，左右耳每个载频设定一个调制率，调幅深度为100%，如用混合调制音则调频10-20%。多频稳态诱发电位(讲义)Muti二、稳态电位的记录：1、时域或频域测量：任何随时间变化的波形都可以转化成具有不同频率的频谱活动，反之也一样。在时域中，记录时测量反应波的峰谷并计算振幅和潜伏期。在频域中，反应波的记录通过测量特定频率的振幅和相位来进行，但前提是将反应波进行傅立叶变换。频域：反应波振幅作为频率的函数发生变化。时域：反应波振幅作为时间的函数发生变化。傅立叶分析：任何一复合声波都可以分解成一个一个的正弦波。在ASSR技术中常用快速傅立叶变换（FFT），与傅立叶分析有一定的区别。多频稳态诱发电位(讲义)Muti多频稳态诱发电位(讲义)Muti ASSR更适合在频域中分析,因为当刺激率为高速率周期性刺激时，反应波频谱只显示为刺激率及其谐波，记录非常方便。如果在时域中分析，此时的反应波就转化成周期性波形；但这种波形易受噪声影响。2、ASSR有几种测绘方式；极坐标形式将反应显示为一矢量值，该矢量从坐标中心向外伸展，伸展线段的长度表示振幅值，该线段逆时针离开X轴的夹角为矢量的相位。也可以以振幅谱的形式标绘，此时调制率处的反应要显著高于其它测量点。3、记录：一次记录扫描包含1024调制周期，将放大器输出的模数转换设定为每调制周期得到8个分析样本，一次扫描得到的样本（8192）分为16个亚均数，由电脑进行快速傅立 多频稳态诱发电位(讲义)Muti叶变换，将反应波由时域信息转换成频域信息，此时得到一既有振幅又有相位的矢量值。每测试强度需多少次扫描并没有统一标准，国外报道从16-64次不等。最好的方法应该是同时有脑电噪声水平的记录，当噪声水平较低时（0.01v)，可结束一次测试。每一个FFT位点（bin）的分辨率为0.083Hz，以调幅率数作为一点，在其上下各取60个点，将调幅点处的振幅与120个点的平均振幅进行比较，当两者有显著性差异时说明有反应波出现，这就是“F检验的基本原理。除此之外，还有其他几种统计方法用于对反应的判断，如PC，CSM，HT2，CT2等，除PC和CSM只对反应波的相位进行分析外，其他方法均还包括振幅。这些统计方法得到的反应结果无显著性差异。但最近的文献显示，既分析振幅又分析相位的统计方法更好。多频稳态诱发电位(讲义)Muti4、测试结果判定技巧：初次给予多频同时刺激，强度与已经了解的受试者的实际听力水平接近（成人、聋儿可通过不同手段来初步了解大概的听力状况）。如果四个测试频率引出反应的速度相差不大，则继续多频同时测试；如果有某个频率出现反应速度过快或过慢，就应单独测试该频率，因为此时可能会有邻近频率相互影响现象。出现反应后不应立即结束测试，而应稳定2个叠加周期，以防止短暂的噪声引起的假反应。结束测试的时机一般在背景噪声达较低水平（在0.006v左右)。多频稳态诱发电位(讲义)Muti多频稳态诱发电位(讲义)Muti多频稳态诱发电位(讲义)Muti多频稳态诱发电位(讲义)Muti多频稳态诱发电位(讲义)Muti多频稳态诱发电位(讲义)Muti多频稳态诱发电位(讲义)Muti多频稳态诱发电位(讲义)Muti三、结果分析：ASSR记录到的是反应阈值（生理阈值），并非行为听阈。这些不同频率的生理阈值与实际听阈之间的距离是临床上最感兴趣的研究问题。但不同的实验室，不同的听力人群中，这一距离并不完全相同。下表是不同报告的正常人反应阈值。测试频率(kHz)报告者 0.5 1 2 4 Lins 等 3910 2912 2911 3115(成人)4513 2910 268 2910(婴儿)Richards 等*1 4110 248 3411Perez-Abalo 等 4010 349 3310 3510(左)4212 349 3210 3711(右)陶征等 254 244 234 235(左)264 244 245 235(右)多频稳态诱发电位(讲义)Muti 不同频率反应阈与行为阈的差异（dB）0.5kHz 1kHz 2kHz 4kHzLins 等 1411 1211 118 1311Dimitrijevic等 141 411 48 117（刺激声MM）Perez-Abalo 等 各频率间差异在1115dB 多频稳态诱发电位(讲义)MutiHerdman和Stapells利用多频技术测试了一组听力异常者，结果如下：多频稳态诱发电位(讲义)Muti 在听力异常者，反应阈值与行为听力之间相差多少呢？目前大家多认为，在重度和极度聋，两种阈值的差异很小，这很可能是由于重振的原因。除气导反应阈外，近些年，也有骨导反应阈的报道。多频稳态诱发电位(讲义)Muti 尽管有不少报道来说明ASSR反应阈值与行为阈值之间的关系，但仍有不足之处。例如还没有见到不同听力损失分组的ASSR测试结果，在婴幼儿，调频调幅音引出的反应如何?听力损失组（成人、儿童）的骨导结果等。另外，最为关键的问题是目前ASSR测试的方法并没有完全统一。四、ASSR的发生源：到目前为止，有关ASSR发生源的研究结果非常有限；有多种解释。1、来自瞬态反应的叠加：在ABR中，既有快成分波I-VII，同时也有慢成分，这个慢成分包括与V波潜伏期相同的一个正相波和负相慢反应（N10）波V之后约1-2ms出现的一个较大的负波（当低频短音刺激，滤波高通设定为40Hz时）。多频稳态诱发电位(讲义)Muti 当刺激率较高时，由于滤波设置的原因，快成分均被剔除，瞬态ABR中的慢成分被保留下来并在高刺激率下相互叠加，出现稳态反应。2、在听神经系统中，对调幅音产生特异反应的神经元在耳蜗核、下丘均存在。当不同的调幅率诱发ASSR时，88Hz时脑干反应较强，皮层反应较弱，39Hz时，脑干反应仍较强，但皮层反应明显增强。12Hz时这两部分也都参与反应但均较弱。3、动物实验也证实，调幅音诱发的稳态反应主要来自脑干。因此，有学者将这种80Hz左右的ASSR称为脑干稳态反应。但总体上来说，对ASSR的发生源及反应本质的研究资料还不多，对有些问题也没有完美的解释。多频稳态诱发电位(讲义)Muti 第三节、问题及发展前景 一、假反应问题：当骨导刺激强度达50dB，气导刺激强度达95dBHL时出现假反应。原因：Nyquist frequency。模/数转换率至少为反应波最高频率的2倍，才能保证不失真，一般用4倍。多频稳态诱发电位(讲义)Muti Aliasing：当采样率太低时就会得到一不准确或错误的频率，这一频率就称为aliased frequency（假象频率？），导致假象频率的这一过程就称为aliasing(混淆现象)。当刺激信号过大时，在EEG中就会有刺激伪迹出现，由于刺激声的能量谱特点，在ASSR中采用的较低频率的A/D转换率与刺激信号产生aliasing。Aliasing frequency=采样率最接近的整数倍与输入频率差的绝对值。因此当采用500Hz采样率时，记录0.5k、1k、2k和4kHz的调幅音反应都可能产生假反应。此时正弦调制波的两个侧带被混淆为调制率。如载频为1000Hz，调制率为80Hz，两个侧带为1080和920Hz，2500920（1080）绝对值都是80。多频稳态诱发电位(讲义)Muti420Hz的原始信号以500Hz的采样率采集反应导致出现80Hz的假象频率 所以说，假反应的出现是因为采样率 的设计只考虑了在调幅率处的反应而未考虑刺激声频率的能量分布，导致假象（aliasing)频率出现从而影响结果的判断。多频稳态诱发电位(讲义)Muti 解决方法：改变A/D设置使采样率不再与载频 成约数关系如1250Hz，或者改变载频频率。在A/D前设置高陡度滤波器（24dB/octave）。改变刺激声极性（载波极性）。改变刺激声如节拍音（beat）。二、其它问题：1、方法未统一：到目前为止，尚无一种大家都认可的唯一ASSR测试程序，包括刺激声、统计处理等主要内容均不统一。2、商用型测试仪多种，且有些仪器并没有大量的实验室测试数据支持。多频稳态诱发电位(讲义)Muti3、假反应问题是2004年底才有报道出现，所以目前在用的ASSR测试设备都应考虑其出厂时的参数设置。而且有些设备没有同时测试脑电噪声水平，这就使得阈值测试何时停止没有统一标准。4、少部分病例，在0.5和1kHz处在高强度刺激可以引出反应，但并非听觉而是前庭诱发电位，如何区分这部分病人尚无有效方法。5、缺乏大样本数据来说明ASSR反应阈值与实际听阈之间的对应关系，尤其是婴幼儿人群。三、发展前景：1、有报道显示用40Hz调幅率来进行ASSR测试，在成人速度明显比80Hz调幅率快。多频稳态诱发电位(讲义)Muti2、改变刺激声如调幅噪声、短声等来进行新生儿的听力筛查。3、利用独立调幅调频声（即调幅率和调频率不同）的频谱特征，进行成人言语识别率的预测。因为这种频谱与言语频谱近似。四、临床应用应注意的问题1、测试仪首先应得到一组正常听力的测试结果。2、受试者最好在睡眠下进行测试。3、在阈反应处最好重复测试。多频稳态诱发电位(讲义)Muti病例1：男，8月，ABR结果；右90dBnHL，左70dBnHL。多频稳态诱发电位(讲义)Muti病例2、女，3岁半，听神经病，双侧ABR均未引出反应。多频稳态诱发电位(讲义)Muti病例3、男，3岁7月，左右侧ABR均为70dBnHL，但左耳波形分化好，右耳差。多频稳态诱发电位(讲义)Muti病例4、男，1岁4个月，ABR双侧90dBnHL。多频稳态诱发电位(讲义)Muti病例5、男，3岁8月，ABR右耳100dBnHL未引出反应波，左耳90dBnHL可见到V波。多频稳态诱发电位(讲义)Muti病例6、男，3岁4月，双耳ABR100dBnHL均未引出反应。家长认为对打雷、放炮似有反应。多频稳态诱发电位(讲义)Muti