多頻穩(wěn)態(tài)誘發(fā)電位(講義)Muti.ppt

多頻穩(wěn)態(tài)誘發(fā)電位（Muti-frequency steady-state response）,聽性穩(wěn)態(tài)反應(yīng)（Auditory steady-state response）,第一節(jié) 一般介紹 一、定義及產(chǎn)生條件： 1、定義：穩(wěn)態(tài)電位（反應(yīng)）：是 一種誘發(fā)電位，它由離散的頻率成分構(gòu)成，除了開始幾個刺激周期外，這些頻率的振幅和相位在一無限長的時間內(nèi)保持穩(wěn)定；由于無限長的時間超出了可以測量的范圍，因此在遠(yuǎn)遠(yuǎn)長于一個刺激周期的時間窗內(nèi)這種反應(yīng)保持穩(wěn)定。 2、產(chǎn)生條件：任何一個刺激引發(fā)的反應(yīng)與前一個反應(yīng)疊加。記錄到的是周期性的穩(wěn)態(tài)反應(yīng)波。它與瞬態(tài)電位的區(qū)別在于后者每一次刺激與下一次刺激的間隔足夠長可以完成一次誘發(fā)電位的記錄。 多種刺激率可以誘發(fā)穩(wěn)態(tài)反應(yīng)，但臨床過去常用的是40Hz和70-110Hz。,3、種類：有多種如40Hz穩(wěn)態(tài)反應(yīng)，頻率跟隨反應(yīng)，以及下面要講到的多頻穩(wěn)態(tài)反應(yīng)。 二、 命名：當(dāng)單頻刺激時，對這種反應(yīng)的命名尚未統(tǒng)一；有學(xué)者稱其為“調(diào)幅率跟隨反應(yīng)”，有的稱其為“調(diào)幅包跡跟隨反應(yīng)”；還有學(xué)者稱其為“ 穩(wěn)態(tài)誘發(fā)電位”、“正弦調(diào)幅穩(wěn)態(tài)電位”、“80Hz穩(wěn)態(tài)反應(yīng)”等等。還有人稱之為腦干穩(wěn)態(tài)反應(yīng)；這些命名從不同的側(cè)面概括了該反應(yīng)的特點。目前，多頻同時刺激條件下，也未有統(tǒng)一的名字，較常見的為“MASTER”（multiple auditory steady state response）。國內(nèi)多稱為多頻穩(wěn)態(tài)誘發(fā)電位。可能會統(tǒng)一于聽性穩(wěn)態(tài)反應(yīng)（Auditory steady-state response ASSR）。,三、 刺激聲：由兩個正弦波合成得到。一個是較高頻率的載頻（載波），一個是低頻作為調(diào)幅率，由調(diào)幅率對載頻的振幅進行調(diào)制形成調(diào)幅音； 除此之外，還有利用低頻正弦波同時調(diào)制載頻的振幅和頻率，形成調(diào)頻調(diào)幅音，該音能量分布與調(diào)幅音有相似之處。 1、 調(diào)幅和調(diào)頻音是可以控制的復(fù)雜音。它們的主要能量成分為高頻。頻譜中有一高峰fc 及若干對旁帶fcnf m，調(diào)幅時n為1。調(diào)頻時n為1、2、3等正整數(shù)，此時旁帶數(shù)目n由fc、 f m和D（調(diào)制深度）共同決定。 n=1+ fcD/ f m。 D=（A最大A最?。?（ A最大+ A最小）100% A為調(diào)制參數(shù)，其最大最小是制調(diào)制瞬間的最大和最小值。,2、 調(diào)幅深度對調(diào)幅音能量譜的影響：50%調(diào)幅音的最小振幅是最大振幅的1/3。當(dāng)調(diào)幅深度為100%時，兩個側(cè)帶的振幅為載波振幅的1/2；所以當(dāng)調(diào)制深度降低時，載頻處的譜能量增加而兩側(cè)帶處的譜能量減少。調(diào)幅音引發(fā)的反應(yīng)，反應(yīng)波振幅隨調(diào)制深度增加而增加，這可能是因為調(diào)制深度增加時刺激的整體強度發(fā)生變化。當(dāng)調(diào)制深度達(dá)50%時振幅飽和，但如果強度的均方根值保持穩(wěn)定，100%調(diào)制深度的反應(yīng)要高于50%的調(diào)制深度。所以臨床上一般用100%調(diào)制深度的調(diào)幅音。 3、人耳對調(diào)頻音的感受，比對調(diào)幅音的感受要復(fù)雜的多。因此，盡管調(diào)頻音和混合調(diào)制音（調(diào)頻調(diào)幅MM）也可以引出穩(wěn)態(tài)反應(yīng)，但相關(guān)的研究要少于調(diào)幅音的研究。調(diào)頻音和調(diào)幅音誘發(fā)的反應(yīng)來自基底膜的不同部位，調(diào)幅音反應(yīng)部位比載頻稍高而調(diào)頻音反應(yīng)部位比載頻部位稍低。,因此當(dāng)用MM誘發(fā)穩(wěn)態(tài)反應(yīng)時，實際上是得到兩個反應(yīng)（分別對AM和FM）在成人，這種MM引發(fā)的反應(yīng)首先必須同相，即FM的最大頻率出現(xiàn)在AM的最大振幅時；其次調(diào)頻音的相對相位在270-0之間才能保證比調(diào)幅音誘發(fā)的反應(yīng)大。在小兒，這種聲音引發(fā)反應(yīng)如何還缺少相關(guān)資料。 除了上述的刺激聲外,還有個別報道用其它刺激聲如調(diào)幅噪聲、節(jié)拍音、獨立調(diào)頻調(diào)幅音、冪包跡音等。,四、刺激強度的影響：隨刺激強度增加，反應(yīng)振幅增加，潛伏期縮短。其中有多個生理機制參與。在耳蝸，由于行波作用，刺激強度增加可以激活更多的毛細(xì)胞。除此之外，突觸延遲也受到強度的影響，它決定了突觸前傳入沖動的數(shù)量和速度。當(dāng)調(diào)制率為80-100Hz時，載波1k和2kHz的反應(yīng)要高于0.5和4kHz。雙耳刺激引處的反應(yīng)波要比單耳刺激高一倍。 五、頻率特異性：對誘發(fā)電位來說，評價頻率特異性要考慮三個方面的因素：刺激聲特異性、基底膜的部位特異性、神經(jīng)元特異性。因為用頻率特異性高的聲刺激并不一定引出頻率特異性高的反應(yīng)。 1、刺激聲的聲學(xué)特異性是評價聲音能量在頻譜中特異頻帶的集中程度。調(diào)幅音的能量頻譜為載頻調(diào)幅率，因此相對能量譜窄。調(diào)頻音的能量譜比調(diào)幅音寬。,2、部位特異性是評價基底膜對刺激的興奮程度。當(dāng)四個頻率同時刺激時，這四個頻率的間隔為一個倍頻程，強度為60dBSPL，與單頻刺激誘發(fā)的反應(yīng)無顯著性差異。所以說在正常成人，中等強度刺激，調(diào)幅音對基底膜的刺激部位較窄。 3、對單音來說，聽神經(jīng)纖維與毛細(xì)胞的調(diào)諧曲線相同；蝸性聾時，聽神經(jīng)調(diào)諧曲線畸變，尖端消失。這些纖維此時可能對比它們特異性頻率低的頻率反應(yīng)更好，所以說此時頻率特異性降低。當(dāng)刺激聲強度較高時同樣可以導(dǎo)致頻率特異性降低；在高頻聽力損失者，低頻調(diào)幅音可以掩蔽對高頻音的反應(yīng)。如高頻聽力好時同樣可以影響低頻的反應(yīng)。 有報道證實，盡管調(diào)幅音的頻率特異性比短音要好，但通過掩蔽技術(shù)測得的ASSR結(jié)果說明，在頻率特異性上ASSR的效果與短音ABR相近。,六、不同調(diào)制率的ASSR： 當(dāng)調(diào)制率為30-60Hz時，反應(yīng)的潛伏期為30ms，振幅較高，反應(yīng)閾值與行為閾值接近。調(diào)制率為70Hz以上時，反應(yīng)潛伏期為10ms左右，振幅較低，反應(yīng)閾值與行為閾值相距較遠(yuǎn)；因此認(rèn)為這種反應(yīng)有兩個發(fā)生源，前者與40Hz聽覺相關(guān)電位同源，即腦干和聽皮層均參與。后者的發(fā)生源主要在腦干。清醒的成人，調(diào)制率在45Hz時反應(yīng)最好，但反應(yīng)易受睡眠影響，睡眠狀態(tài)下，反應(yīng)波振幅明顯降低。調(diào)幅率為70-110Hz時，誘發(fā)的反應(yīng)波振幅在清醒和睡眠時基本相同，但由于睡眠狀態(tài)下，腦電噪聲水平明顯降低，所以反應(yīng)更容易被記錄到。,七、單頻和多頻同時刺激：多頻刺激的最大優(yōu)點是節(jié)省時間。但應(yīng)注意3個問題。 1、載頻間隔小于1/2倍頻程時相互干擾明顯。 2、刺激強度超過60dBSPL時，反應(yīng)會相互影響。 3、調(diào)制率低時（35-55Hz），相互影響比高調(diào)制率明顯。因此，多頻刺激在高調(diào)制率可用。但在耳聾患者，出現(xiàn)單頻刺激可以引出反應(yīng)，多頻刺激又未能引出，這很可能是由于掩蔽作用的原因。 八、年齡因素：調(diào)制率在80-110Hz時，即使在嬰幼兒，仍可記錄到ASSR，但反應(yīng)振幅比成人低1/2-1/3。反應(yīng)閾值比成人高10-15dB。,九、刺激聲的計量單位：由于調(diào)幅音或調(diào)頻調(diào)幅音都是長持續(xù)信號，因此很容易用聲級計進行測量，所以可以用dBSPL來標(biāo)定。這些聲音在正常人的聽閾與純音相近，所以也可以用dBHL來校準(zhǔn)。但HL是指的行為聽力，而ASSR反應(yīng)閾值與行為聽閾還有一定的距離。所以用何種計量單位也許將來會有通用的標(biāo)準(zhǔn)。 第二節(jié)、記錄技術(shù)與結(jié)果分析 一、記錄參數(shù)： 多頻穩(wěn)態(tài)誘發(fā)反應(yīng)的記錄技術(shù)要求濾波帶通設(shè)置為10-300Hz（6dB/oct），放大器的增益為1106，CMRR100-120dB，16位A/D，電極連接同ABR，極間電阻5k。載頻一般用0.5-4kHz，4個頻率；調(diào)制率范圍70-110 Hz，左右耳每個載頻設(shè)定一個調(diào)制率，調(diào)幅深度為100%，如用混合調(diào)制音則調(diào)頻10-20%。,二、穩(wěn)態(tài)電位的記錄： 1、時域或頻域測量：任何隨時間變化的波形都可以轉(zhuǎn)化成具有不同頻率的頻譜活動，反之也一樣。在時域中，記錄時測量反應(yīng)波的峰谷并計算振幅和潛伏期。在頻域中，反應(yīng)波的記錄通過測量特定頻率的振幅和相位來進行，但前提是將反應(yīng)波進行傅立葉變換。 頻域：反應(yīng)波振幅作為頻率的函數(shù)發(fā)生變化。 時域：反應(yīng)波振幅作為時間的函數(shù)發(fā)生變化。 傅立葉分析：任何一復(fù)合聲波都可以分解成一個一個的正弦波。 在ASSR技術(shù)中常用快速傅立葉變換（FFT），與傅立葉分析有一定的區(qū)別。,ASSR更適合在頻域中分析,因為當(dāng)刺激率為高速率周期性刺激時，反應(yīng)波頻譜只顯示為刺激率及其諧波，記錄非常方便。如果在時域中分析，此時的反應(yīng)波就轉(zhuǎn)化成周期性波形；但這種波形易受噪聲影響。 2、 ASSR有幾種測繪方式；極坐標(biāo)形式將反應(yīng)顯示為一矢量值，該矢量從坐標(biāo)中心向外伸展，伸展線段的長度表示振幅值，該線段逆時針離開X軸的夾角為矢量的相位。也可以以振幅譜的形式標(biāo)繪，此時調(diào)制率處的反應(yīng)要顯著高于其它測量點。 3、記錄：一次記錄掃描包含1024調(diào)制周期，將放大器輸出的模數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)定為每調(diào)制周期得到8個分析樣本，一次掃描得到的樣本（8192）分為16個亞均數(shù)，由電腦進行快速傅立,葉變換，將反應(yīng)波由時域信息轉(zhuǎn)換成頻域信息，此時得到一既有振幅又有相位的矢量值。每測試強度需多少次掃描并沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，國外報道從16-64次不等。最好的方法應(yīng)該是同時有腦電噪聲水平的記錄，當(dāng)噪聲水平較低時（0.01v)，可結(jié)束一次測試。 每一個FFT位點（bin）的分辨率為0.083Hz，以調(diào)幅率數(shù)作為一點，在其上下各取60個點，將調(diào)幅點處的振幅與120個點的平均振幅進行比較，當(dāng)兩者有顯著性差異時說明有反應(yīng)波出現(xiàn)，這就是“F檢驗的基本原理。除此之外，還有其他幾種統(tǒng)計方法用于對反應(yīng)的判斷，如PC，CSM，HT2，CT2等，除PC和CSM只對反應(yīng)波的相位進行分析外，其他方法均還包括振幅。這些統(tǒng)計方法得到的反應(yīng)結(jié)果無顯著性差異。但最近的文獻(xiàn)顯示，既分析振幅又分析相位的統(tǒng)計方法更好。,4、測試結(jié)果判定技巧： 初次給予多頻同時刺激，強度與已經(jīng)了解的受試者的實際聽力水平接近（成人、聾兒可通過不同手段來初步了解大概的聽力狀況）。如果四個測試頻率引出反應(yīng)的速度相差不大，則繼續(xù)多頻同時測試；如果有某個頻率出現(xiàn)反應(yīng)速度過快或過慢，就應(yīng)單獨測試該頻率，因為此時可能會有鄰近頻率相互影響現(xiàn)象。 出現(xiàn)反應(yīng)后不應(yīng)立即結(jié)束測試，而應(yīng)穩(wěn)定2個疊加周期，以防止短暫的噪聲引起的假反應(yīng)。 結(jié)束測試的時機一般在背景噪聲達(dá)較低水平（在0.006v左右)。,三、結(jié)果分析：ASSR記錄到的是反應(yīng)閾值（生理閾值），并非行為聽閾。這些不同頻率的生理閾值與實際聽閾之間的距離是臨床上最感興趣的研究問題。但不同的實驗室，不同的聽力人群中，這一距離并不完全相同。 下表是不同報告的正常人反應(yīng)閾值 。 測試頻率(kHz) 報告者 0.5 1 2 4 Lins 等 3910 2912 2911 3115(成人) 4513 2910 268 2910(嬰兒) Richards 等*1 4110 248 3411 Perez-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),不同頻率反應(yīng)閾與行為閾的差異（dB） 0.5kHz 1kHz 2kHz 4kHz Lins 等 1411 1211 118 1311 Dimitrijevic等 141 411 48 117 （刺激聲MM） Perez-Abalo 等 各頻率間差異在1115dB,Herdman和Stapells利用多頻技術(shù)測試了一組聽力異常者，結(jié)果如下：,在聽力異常者，反應(yīng)閾值與行為聽力之間相差多少呢？目前大家多認(rèn)為，在重度和極度聾，兩種閾值的差異很小，這很可能是由于重振的原因。 除氣導(dǎo)反應(yīng)閾外，近些年，也有骨導(dǎo)反應(yīng)閾的報道。,盡管有不少報道來說明ASSR反應(yīng)閾值與行為閾值之間的關(guān)系，但仍有不足之處。 例如還沒有見到不同聽力損失分組的ASSR測試結(jié)果，在嬰幼兒，調(diào)頻調(diào)幅音引出的反應(yīng)如何?聽力損失組（成人、兒童）的骨導(dǎo)結(jié)果等。另外，最為關(guān)鍵的問題是目前ASSR測試的方法并沒有完全統(tǒng)一。 四、 ASSR的發(fā)生源： 到目前為止，有關(guān)ASSR發(fā)生源的研究結(jié)果非常有限；有多種解釋。 1、來自瞬態(tài)反應(yīng)的疊加：在ABR中，既有快成分波I-VII，同時也有慢成分，這個慢成分包括與V波潛伏期相同的一個正相波和負(fù)相慢反應(yīng)（N10）波V之后約1-2ms出現(xiàn)的一個較大的負(fù)波（當(dāng)?shù)皖l短音刺激，濾波高通設(shè)定為40Hz時）。,當(dāng)刺激率較高時，由于濾波設(shè)置的原因，快成分均被剔除，瞬態(tài)ABR中的慢成分被保留下來并在高刺激率下相互疊加，出現(xiàn)穩(wěn)態(tài)反應(yīng)。 2、 在聽神經(jīng)系統(tǒng)中，對調(diào)幅音產(chǎn)生特異反應(yīng)的神經(jīng)元在耳蝸核、下丘均存在。當(dāng)不同的調(diào)幅率誘發(fā)ASSR時，88Hz時腦干反應(yīng)較強，皮層反應(yīng)較弱，39Hz時，腦干反應(yīng)仍較強，但皮層反應(yīng)明顯增強。12Hz時這兩部分也都參與反應(yīng)但均較弱。 3、 動物實驗也證實，調(diào)幅音誘發(fā)的穩(wěn)態(tài)反應(yīng)主要來自腦干。 因此，有學(xué)者將這種80Hz左右的ASSR稱為腦干穩(wěn)態(tài)反應(yīng)。但總體上來說，對ASSR的發(fā)生源及反應(yīng)本質(zhì)的研究資料還不多，對有些問題也沒有完美的解釋。,第三節(jié)、問題及發(fā)展前景 一、 假反應(yīng)問題：當(dāng)骨導(dǎo)刺激強度達(dá)50dB，氣導(dǎo)刺激強度達(dá)95dBHL時出現(xiàn)假反應(yīng)。 原因：Nyquist frequency。模/數(shù)轉(zhuǎn)換率至少為反應(yīng)波最高頻率的2倍，才能保證不失真，一般用4倍。,Aliasing：當(dāng)采樣率太低時就會得到一不準(zhǔn)確或錯誤的頻率，這一頻率就稱為aliased frequency（假象頻率？），導(dǎo)致假象頻率的這一過程就稱為aliasing(混淆現(xiàn)象)。 當(dāng)刺激信號過大時，在EEG中就會有刺激偽跡出現(xiàn)，由于刺激聲的能量譜特點，在ASSR中采用的較低頻率的A/D轉(zhuǎn)換率與刺激信號產(chǎn)生aliasing。 Aliasing frequency=采樣率最接近的整數(shù)倍與輸入頻率差的絕對值。 因此當(dāng)采用500Hz采樣率時，記錄0.5k、1k、2k和4kHz的調(diào)幅音反應(yīng)都可能產(chǎn)生假反應(yīng)。此時正弦調(diào)制波的兩個側(cè)帶被混淆為調(diào)制率。如載頻為1000Hz，調(diào)制率為80Hz，兩個側(cè)帶為1080和920Hz，2500920（1080） 絕對值都是80。,420Hz的原始信號 以500Hz的采樣率 采集反應(yīng)導(dǎo)致出現(xiàn) 80Hz的假象頻率,所以說，假反應(yīng)的出現(xiàn)是因為采樣率 的設(shè)計只考慮了在調(diào)幅率處的反應(yīng)而未考慮刺激聲頻率的能量分布，導(dǎo)致假象（aliasing )頻率出現(xiàn)從而影響結(jié)果的判斷。,解決方法：改變A/D設(shè)置使采樣率不再與載頻 成約數(shù)關(guān)系如1250Hz，或者改變載頻頻率。 在A/D前設(shè)置高陡度濾波器（24dB/octave）。 改變刺激聲極性（載波極性）。 改變刺激聲如節(jié)拍音（beat）。 二、其它問題： 1、方法未統(tǒng)一：到目前為止，尚無一種大家都認(rèn)可的唯一ASSR測試程序，包括刺激聲、統(tǒng)計處理等主要內(nèi)容均