耳声发射讲稿

耳声发射研究历史II
耳声发射产生机制I
• 耳声发射来源于耳蜗，且是听觉神经前 • 外界声刺激通过鼓膜和听骨链振动而诱发 耳蜗基底膜振动，后者以行波的形式从蜗 底向蜗顶传播，基底膜振动使特征频率附 近的外毛细胞发生主动运动，外毛细胞的 主动运动提供的机械力不仅克服了基底膜 运动的粘性阻尼，而且能放大特征频率附 近的基底膜振动幅度，并使基底膜行波在 该处发生尖锐的调谐，耳声发射就产生于 此耳蜗放大器工作过程中。
• 1.非线性 诱发性耳声发射的振幅在低强度声刺激下可 随刺激声强度增加而呈比例（线性）增长，当刺激声强 度增加到接近40-60dB SPL时，耳声发射强度增长减慢并 趋于饱和，这就是非线性表现。可用于鉴别声伪迹。 • 2.锁相性 耳声发射的相位取决于刺激声信号的相位， 并随其变化而发生相应变化。 • 3.可重复性和稳定性 正常耳的诱发性耳声发射的声学特 性（如时域波形和频谱）存在明显的个体差异。但个体 自身则具有良好的可重复性和稳定性，可持续数年无明 显变化。 • 4.与听力状况的关系 耳声发射的产生和记录依赖于耳 蜗外毛细胞和中耳传导结构功能的完整。耳声发射在传 导性耳聋一般很难记录到。耳声发射和蜗后性听力损失 的关系不明确。 • 5.耳声发射强度 正常情况下，无论何种类型耳声发射的 强度一般在-5~20dB SPL,很少超过30dB SPL。
各类耳声发射记录应注意问题
• 1.安静的环境 耳声发射强度很弱，过大噪 声会影响记录。一般用插入式探头并以泡 沫塑料或海绵密封耳道并在隔音室中进行。 • 2.受试者应尽量保持安静 受试者自身产生 的噪声称为内源性噪声，主要来自受试者 的呼吸、心跳、吞咽、和其他身体活动。 • 3.去除电、声干扰 • 4.探头放置 正确放置探头，使探头尖尽量 对准鼓膜，探头与耳道壁耦合好。
• 此两者因为研究条件复杂在临床和研究中 都进行的很少。 • 刺激频率耳声发射记录探头和其他诱发性 耳声发射所用相同，但刺激声采用连续纯 音，并逐渐改变频率。 • 电刺激诱发耳声发射是利用埋植于耳蜗的 电极向耳蜗内输入交流电刺激，耦合在外 耳道的微音器探头可记录到耳道声场中与 刺激电流频率相同的耳声发射。
电诱发耳声发射（EEOAE） 交流电刺激耳蜗
瞬态声诱发耳声发射 （TEOAE）
畸变产物耳声发射 （DPOAE）
Click或短纯音
一定频率比的两个纯音
一定潜伏期，声学特性类 似刺激声的回声
畸变音，当耳蜗受到一个 以上频率的声音刺激时， 由于其主动机制的非线性 活动特点，会产生各种形 式的畸变。
耳声发射基本特性
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耳声发射信息流
耳声发射产生机制II
• 尽管已经确认耳声发射来自耳蜗外毛细胞 的主动运动，但其产生和形成的确切机制 还不甚明了。 • Kemp等人提出“逆向行波学说”，但有研 究者实验提示逆向行波可能不存在。
• 虽然耳声发射被普遍认为来自耳蜗的非线 性主动机制，但也有许多证据表明耳声发 射中还还有一定被动线性机制产生的成分。
耳蜗放大器工作示意图
耳蜗放大器的工作原理
• 声音通过鼓膜和听骨链的振动引发了基底膜行波，使蜗隔的上下 振动从蜗底向蜗顶方向传至对声音频率反应最大的部位。由于基 底膜和盖膜上下振动的支点不同，因此在螺旋器网状板与盖膜之 间就出现了剪切运动，使外毛细胞纤毛发生沿内外方向的摆动而 产生感受器电位，后者通过外毛细胞侧膜的快动蛋白使外毛细胞 发生沿胞体纵轴的伸缩运动，这种运动跟随声音的周期，能够产 生足够大的机械力作用于基底膜上，使与刺激声频率相应的基底 膜上最佳反应部位（即基底膜行波的波峰）附近的振动得到加强， 这样就相当于将声音放大；同时，基底膜振动的调谐也能变得非 常尖锐。耳蜗放大器的这种工作原理在蜗隔上形成了一个“机械 →电→机械”（双向换能）的正反馈环路，能够有效地克服基底膜 振动的阻尼并使振动增强。耳蜗放大器的工作有明显的频率和强 度特性，即仅放大与刺激声频率相应的最佳反应部位附近的基底 膜振动，而且主要对低强度声有放大作用（可放大40 dB以上）， 随刺激声强度增高，放大作用逐渐减弱。这样，耳蜗放大器不仅 大大提高了耳蜗对阈值附近声音的感受能力，提高了耳蜗的频率 分辨能力，也扩大了耳蜗对声音强度的感受范围。
耳蜗的解剖结构
• 耳蜗是一个骨质结构。耳蜗的解剖结构由三个内部充满淋巴液的空腔组成。这三个空 腔由上到下依次为前庭阶/前庭管、蜗管/中管、鼓阶/鼓管。前庭阶在底端中止于卵圆 窗，是镫骨施力的部位，声波撞击鼓膜引起振动经中耳听骨链传至卵圆窗，引起蜗内 淋巴液和蜗隔结构的运动。鼓阶在底端中止于圆窗，毗邻中耳腔，是声压释放的窗口。 前庭膜（ Reissner氏膜）分隔前庭阶和蜗管，基底膜分隔蜗管和鼓阶。听觉转导器官柯 蒂氏器（Organ of Corti）坐落于基底膜之上、蜗管内部。前庭阶和鼓阶在蜗孔相通。听 神经的纤维通过基底膜与内毛细胞和外毛细胞形成突触连接。其细胞体位于在耳蜗中 心部的螺旋神经节。 • 把形似灌满淋巴液的环绕水管的耳蜗横切可以看到管内三层结构
Kemp
• David Thomas Kemp (born 24 Feb 1945) is a Professor working at the UCL（伦敦大学学院） Ear Institute. • He was educated at King's College London (BSc, 1966; AKC; PhD, 1970). • He discovered the phenomenon of otoacoustic emission in July 1978 while working at the Royal National Throat Nose and Ear Hospital. 《Stimulated AcousticEmissions from within the human Auditory System.Journal Acoustical Society of America 64: 1368-1391, 1978》 • He founded a company that makes equipment to test for hearing defects by detecting otacoustic emission, which is absent in the ears of people suffering deafness caused by neural impairment. Because the method does not require any cooperation from the subject, it is valuable for detecting deafness in babies. • He was elected a Fellow of the Royal Society in 2004.
耳声发射
目录
• 耳声发射的生理学基础和研究历史 • 各类耳声发射记录及其临床应用
• 瞬态耳声发射（TEOAE）和畸变产物耳声发 射（DPOAE）
• 耳声发射新的研究方向和临床应用
第一单元
耳蜗
• 耳蜗（Cochlea）是内耳的一个解剖结构，它和前庭迷路一起组成内耳 骨迷路。耳蜗的名称来源于其形状与蜗牛壳的相似性，耳蜗的英文名 Cochlea，即是拉丁语中“蜗牛壳”的意思。耳蜗由底端至顶端螺旋环 绕三又八分之五周，展开长度约为35 mm。耳蜗是外周听觉系统的组 成部分。其核心部分为柯蒂氏器（英文：Organ of Corti），是听觉转 导器官，负责将来自中耳的声音信号转换为相应的神经电信号，交送 脑的中枢听觉系统接受进一步处理，最终实现听觉知觉。耳蜗的病变 和多种听觉障碍密切相关。
自发性耳声发射的记录和临床应用
• 一般认为自发性耳声发射是耳蜗的一种正 常生理现象，与耳鸣没有明确关系，在临 床上应用相对较少。 • 由于目前SOAE 在健康人耳的检出率仅有 30%-50%，使其临床应用受到限制。 • 有些研究者对检出率的研究相对较多。
自发性耳声发射记录
刺激频率耳声发射和电诱发耳声发 射的记录和临床应用
本单元完
第二单元
耳声发射性质和种类
耳声发射性质： ①与其他听觉诱发反应不同，耳声发 射是声信号而非“诱发电位” ②耳声发射是耳蜗 主动机制的副产物，它本身在耳蜗听觉过程中不起任 何生理作用。
类目 刺激频率耳声发射 （SFOAE） 刺激方式 连续纯音刺激 耳声特点 单频或多频的窄带谱峰 一定潜伏期，频率和刺激 声频率完全相同，故得名 频率与刺激电流相同 自发性耳声发射（SOAE） 无刺激
耳声发射研究历史I
• 耳声发射（otoacoustic emissions，OAE）是一种产生于耳蜗，经听骨 链及鼓膜传导释放外耳道的音频能量。 • 1948年Gold从理论上指出耳蜗内可能存在主动性的生理机械性耗能活 动过程，即可能存在着与声-电转换过程相反的电-声反馈转换模式和 过程。鬼才，天文学家。 • 1960年Bekesy通过实验指出了由于耳蜗基底膜振动导致的行波学说： 即由于耳蜗基底膜振动产生行波——“被动耳蜗”反应。忽视Gold。 获诺奖。 • 1971年Rhode报道了基底膜运动的非线性特点，从理论上指出了耳蜗 可能存在着主动性的活动的观点。Rhode实验中使用的声刺激强度应 当不会引起一个被动系统产生非线性反应，因此Rhode观察到的现象 意味着在此活动中存在着其他反应机制。 • 1978年Kemp报道了耳声发射现象。Kemp设计了一个耳机/传声器（麦 克风）组合探头，将其插入人的外耳道，通过耳机发出的瞬态声刺激 信号（click）同时用高灵敏度传声器记录外耳道内的声信号。他发现 短声刺激后，在外耳道内可以记录到一延迟数毫秒出现、持续十余毫 秒以上的“回声”。在排除了其他可能性后，Kemp认为这一声信号 来自耳蜗，是由耳蜗内耗能的主动活动产生，将其称为“耳声发射”。
• 行波学说和其他听觉理论一直认为耳蜗的作用仅仅 是被动的单向地把声音机械振动能量转换为生物电 能，形成神经冲动，而对声音的精细分辨是由听觉 中枢完成的。 • 近30年的研究证实，耳蜗内存在着一个被称为“耳 蜗放大器”的对声音进行分析处理的主动机制，使 耳蜗能达到与听神经反应相似的听敏度。1985年， Brownell报道了哺乳动物外毛细胞在受到电刺激时 胞体长度能够发生与电刺激频率相同的快速伸缩变 化，这一现象称为“电能动性”或“电致运动”， 这是耳蜗放大器的功能基础。
耳蜗解剖学结构图
耳蜗系统图
螺旋器（Corti器）
毛细胞
• 毛细胞规则地分布于基底膜之上，自耳蜗底端至顶 端的全长范围内形成平行的四列。其中靠近耳蜗中 心的一列称为内毛细胞（IHC）；远离中心的三列称 为外毛细胞（OCH）。两类毛细胞的顶部都有若干 列静纤毛，同时有少量动纤毛。
行波学说和听觉形成
• 有关学说在耳蜗对声波分析的功能方面，根据音高知觉及其辨别的方式，曾 提出过多种不同的听觉理论。仍无定论。 • Békésy的行波学说，他在实验中观察到，基底膜的振动是以行波的方式进行 的，即内淋巴的振动首先是在靠近卵圆窗处引起基底膜的振动，此波动再以行 波的形式沿基底膜向耳蜗的顶部方向传播，就像人在抖动一条绸带时，有行波 沿绸带向远端传播一样。
• 随后数年，Kemp和其他科学家又陆续发现了 各种形式的其他的耳声发射。耳声发射的发现 及随后的耳蜗外毛细胞电能动性的发现是听觉 生理学和听力学领域近30年来具有划时代意义 的重大突破，为耳蜗主动机制的假设提供了直 接证据，导致“耳蜗放大器”理论的形成和发 展。 • 现已确认，耳声发射来源于耳蜗外毛细胞的主 动机械活动，在临床听力学检查中可以用于了 解耳蜗特别是Corti器外毛细胞的功能。
•
外淋巴的机械振动，在基底膜形成一个行波，行波在基底膜的不同部位形成 不同的共振幅度。当外淋巴在机械震动下带动盖膜和基底膜形成相对剪切运动 时，纤毛发生摇摆。纤毛的摇摆通过一些尚未研究透彻的机制，导致纤毛顶部 附近的离子通道的开闭，形成跨膜电流和感受器电位。
听觉电位产生I
听觉电位产生II
外毛细胞的电致运动和耳蜗放大器 理论