Akusztikus válasz: otoakusztikus emisszió

Átírás

1 Akusztikus válasz: otoakusztikus emisszió Az otoakusztikus emissziót (OAE) Kemp fedezte fel 1978-ban. Sokan ezért "Kemp-echo"-nak is nevezik. Az otoakusztikus emisszió a külső hallójáratban regisztrálható rendkívül alacsony intenzitású hangjelenség. Csak az ép működésű cochlea, illetve ép külső szőrsejtek képesek mérhető OAE-t produkálni. Újra előtérbe került Gold 1948-ban leírt elmélete, miszerint aktív biomechanikai elemek kontrollálják a cochlea fizikai válaszát hangingerekre olyan formában, hogy erősítik a vibrációt és javítják a frekvencia-szelektivitást (l fejezet). Ezen elmélet anatómiai alapjait is kimutatták, miszerint a külső szőrsejtek izomelemeket, actint tartalmaznak és aktív összehúzódásra képesek. Ezen összehúzódásokat gazdag efferens beidegzés irányítja, amit Spoendlin írt le 1979-ben. Az otoakusztikus emisszió felfedezése új fejezetet nyitott a belsőfül kutatásban. Kézzelfogható bizonyítékát adja annak, hogy a külső szőrsejtek aktív, ritmikus összehúzódással élesítik a basilaris membránon tovahaladó hullámot, ezáltal magyarázhatóvá válik az a frekvencia feloldó képesség, ami Békésy cadaver-cochleán végzett kísérletei alapján nem volt érthető. Tehát az otoakusztikus emisszió a külső szőrsejtek aktív működése során keletkező igen kis intenzitású hangjelenség, amely retrográd az ép hallócsontláncon és dobhártyán át a hallójáratba vezetődik, ahol azt mérni lehet. Több bizonyíték is szolgál annak igazolására, hogy az OAE nem műtermék, és a cochleából származik: 1. Csak egészséges, normálisan halló fülön mérhető. 2. Stimulus-intenzitással nem nő egyenes arányban az emisszió, telítődést (saturatiót) mutat, ez az un. nem-lineáris viselkedés. Ha a regisztrátum a hangingerrel kapcsolatos műtermék lenne, az a hanginger növekedéssel lineárisan növekedne, és nem mutatna telítődést. 3. A belsőfület, illetve a külső szőrsejteket károsító folyamatok jól nyomon követhetők az OAE változásában. Az emisszió méréséhez hasonló szondát használunk, mint a tympanometriához, azzal a különbséggel, hogy a rendkívül érzékeny mikrofont és széles spektrumú kis hangsugárzót beleépítik a szondába (5.51. ábra). A mérőrendszer vázlatos felépítését, valamint a különböző emisszió típusokat együtt láthatjuk az ábrán.

2 ábra. Az otoakusztikus emisszióhoz használt szondák a: tranziens emisszióhoz készített ILO((-as szonda b:disztorziós emisszió méréséhez használt szonda (Ethimotic research, ER-10-c) Az otoakusztikus emissziók két fő csoportra oszthatók: spontán és kiváltott emissziókra.(5.iv. táblázat). 5.IV. Táblázat. Az otoakusztikus emissziók típusai I. Spontán OAE (SOAE) II. Kiváltott OAE (Evoked OAE, EOAE) 1. Tranziens EOAE (TEOAE) 2. Stimulus frekvencia emisszió (SFOAE) 3. Disztorziós kombinációs hang emisszió (Distortion-Product Otoacoustic Emission: DPOAE)

3 ábra. A különböző emissziótípusokhoz használt berendezés sémája(fent) és az emissziók regisztrátumai( alul). a:spontán otoakusztikus emisszió b:disztorziós emisszió c: tranziens otoakusztikus emisszió az idő függvényében d:az előző emisszió Fourier-spektruma

4 Spontán otoakusztikus emisszió (SOAE) A spontán otoakusztikus emisszió külső hang adása nélkül regisztrálható a külső hallójáratban. A SOAE-t úgy mérjük, hogy hangmintát veszünk a hallójáratba helyezett mikrofon segítségével, majd a hangmintának Fourierspektrumát vesszük. Csendes kamrában, normális fülön végzett mérés esetén körülbelül -10 db SPL alapzajszintből néhány frekvencián kiugró értékeket kapunk (5.53. ábra). A SOAE rendkívül változékony formát mutat egyedenként, de egy egyeden többször ismételve is stabil, jellegzetes frekvenciasprektrum figyelhető meg. 43%-ban fordul elő normális fülön. Válogatott anyagunkban, ahol a normális fül kritériuma az volt, hogy egyik frekvencián sem lehetett 10 db-nél nagyobb a halláscsökkenés, 20 fiatal 25 év alatti személy közül 17-nél észleltünk spontán emissziót (5.54. ábra) ábra.normál hallású egyén spontán otoakusztikus emissziója. Az első négy legnagyobb amplitúdójú emisszió adatai láthatók felül, dbspl értékben, a megfelelő frekvencián, valamint a zajszinthez számított relatív db értékben, mint jel/zaj viszony Azt a reményteljes feltételezést, hogy a tinnitus és a SOAE közt valamilyen összefüggés lenne, nem sikerült bizonyítani. Egyrészt tinnitus esetében szinte alig fordul elő SOAE, másrészt minél kifejezettebb a spontán emissszió, annál kisebb a valószínűsége annak, hogy tinnitusa legyen a

5 betegnek. Úgy tűnik, hogy a spontán emisszió inkább a normális fülműködés bizonyítékának tekinthető. A spontán emisszióval számolnunk kell, mert néha olyan erős a spontán emisszió, hogy az befolyásolja a kiváltott emissziók alakját is ábra. Husz normal hallású egyén spontán otoakusztikus emissziójának együttes ábrázolása. Felső ábra:az összes 3dB-nél nagyobb intenzitású spontán OAE Alsó ábra: minden egyes normális fül esetén az adott fül legnagyobb intenzitású spontán emissziója (20-ból 17 esetben volt spontán OAE). A vonalak fölött a vizsgált személy sorszáma látható. Leggyakoribb frekvencia az 1772 Hz körüli terület. A jel/zaj viszony mediánja 12 db

6 Kiváltott otoakusztikus emisszió A kiváltott otoakusztikus emisszió (EOAE) alatt a klinikai gyakorlatban hangingerrel kiváltott emissziót értünk. Kísérletesen elektromos ingerléssel is kiváltható emisszió. A kiváltott OAE-nak három fő alcsoportja ismert: Tranziens otoakusztikus emisszió A tranziens otoakusztikus emisszió nevét azért kapta, mert az inger időtartamával nem azonos idejű, "múló" válaszként regisztrálható. Az ingerhez képest később jelentkezik, ezért van aki késleltetett OAE-nak, delayed OAE, hívja. Ingerként igen rövid idejű click-ingert, esetleg tone-burst-öt alkalmaznak. Általában 100 µs-os négyszögimpulzussal hajtják meg a miniatűr hangszórót. Az inger intenzitása db SPL-ben adódik, a hallójárat méretétől függően. A lényeg az, hogy az inger valóban "lecsengjen" 3-4 ms-on belül, így nem zavarja később a 3-5 ms múlva jelentkező emissziót ( ábrák). Valószínűleg korábban is jelentkezik már az emisszió, de a stimulustól ilyen korán még nem izolálható. Az EOAE 98%-ban regisztrálható normális fülön, ha jók a technikai feltételek. Regisztrálására két technika használatos. A lineáris technikánál az egyszerűen átlagolt regisztrátumon felismerhető az inger után az emisszió. Ez volt Kemp alapmódszere 1978-ban. Később előtérbe került a Kemp által kifejlesztett non-lineáris módszer, ami az emisszió azon tulajdonságát hasznosítja, hogy ellentétben az artefactumot okozó hangingerrel, nem egyenes arányban nő az ingerintenzitással, hanem nagyon hamar telítettséget mutat, azaz tovább emelve az ingerintenzitást, nem nő tovább a válasz amplitúdója ( ábra). A mérés során legalább click ingert kell adnunk és a választ 0-20 ms időtartamban kell mérni és átlagolni. Két mérést kell végeznünk egymás után. Csak akkor fogadjuk el pozitív válaszként a regisztrátumot, ha a két görbe legalább %-ban együtt fut. Ez azt jelenti, hogy a két görbe korrelaciós koefficiense magasabb, mint 0,5. Természetesen a kiértékelésben azt is figyelembe kell venni, hogy milyen magas a válasz amplitúdója (a két görbe összege) és milyen magas a zaj amplitúdója (a két görbe különbsége). Csecsemők TEOAE amplitúdója magasabb, mint a felnőtteké (5.61. ábra). A tranziens otoakusztikus emisszió regisztrálása során az azonos körülmények közt megismételt mérés eredményeként, két görbét kapunk. Normálisan a két görbe nagyon hasonló lefutást mutat az idő függvényében. A hasonlóság

7 mértékét matematikailag a korrelációs koefficienssel tudjuk jellemezni. Ha a korrelációs koefficienst 100-zal megszorozzuk, akkor az a reprodukálhatóságot adja meg %-ban. AZ ILO-88-as program (Kemp) ezt az értéket REPRO-néven adja meg 0-100% közt ábra.kemp eredeti ábrája. Tranziens otoakusztikus emisszió mérésére szolgáló berendezés sémás rajza ábra. Tranziens otoakusztikus emisszió regisztrálásának elve. A felső görbe tartalmazza a click-inger és a click-inger lezajlása után megjelenő tranziens otoakusztikus emissziót, amely cask mint alapvonal-ingadozás fedezhető fel az eredeti görbén. Ugyanezen görbe megfelelő szakaszának kinagyításával kapjuk az otoakusztikus emissziót A hangnyomási adatokból ki lehet számítani a görbék átlag energiatartalmát db SPL-ben.( A számítás módja: rms, "root mean square" számítás). A Kemp-féle programban ECHO-nevet adtak ezen értéknek. További fontos adat, hogy mennyire zajos a görbe. Ezt a két görbe különbségéből (A-B) számítják ki

8 hasonlóan mint az ECHO-t db SPL-ben. A fenti három parameter alapján eldönthetjük, hogy az adott regisztrátum tartalmaz-e emissziót, vagy sem (Büki, 1992). Emissziót tartalmaz a válasz, ha: 1. Az ECHO nagyobb mint 7 db (az újabb programokon ECHO helyett A&B szerepel) 2. Az A-B (zaj) kisebb mint az ECHO (A&B) fele. 3. A REPRO nagyobb mint 60% ábra. Kemp első ábráinak egyike, amelyben azt mutatja, hogyha a vizsgálatot egy körülbelül 2 cm 3 -es üregben végezzük, akkor a click-inger után nincs emisszió (A,B,C görbék). Ugyanakkor jóhallású normal egyénesetében a click-inger lezajlása után20-30 ms-ig is észlelhető emisszió. Természetesen a stimulus megelőző időszakban is észlelhető nagyobb mértékű alapvonal ingadozás, ami biológiai háttérzajnak felel meg (D,E,F görbék). Fontos információt nyerünk a válasz Fourier spektrumából is: amely frekvenciákon a jel Fourier spektruma a zaj spektrum felett fut, azt elfogadjuk. Sajnos a Fourier spektrumból csak becsülni tudjuk a szubjektív audiogramot, de pontosan nem tudjuk megadni még akkor sem, ha néha döbbenetesen leképezhető vele a szubjektív audiogram (5.63. ábra).

9 ábra. A nem lineáris technika elve Kemp szerint. a és b görbék: egy-egy lineáris otoakusztikus mérés. A stimulus intenzitása közt megközelítően 10 db különbség van, ami lineáris változásokat feltételezve háromszor olyan magas amplitúdójú görbét eredményez. A c görbét matematikai úton kapjuk úgy, hogy a kisebbik intenzitású b görbét hárommal megszorozzuk. Ezáltal azok a komponensek, amelyek lineárisan növekedtek az inger intenzitásával ugyanakkorák lesznek mint az a görbe esetén, viszont a nem-lineárisan viselkedő otoakusztikus emisszió megközelítően háromszorosa lessz a görbében rejlő emissziónak. d görbe: Ha most kivonjuk a c görbéből az a görbét, akkor a lineárisan viselkedő azonos nagyságú komponensek eltűnnek a görbéből, és a körülbelül kétszeres nagyságú emisszió marad vissza. Természetesen a görbe elején az AD konverterek feloldó képességének korlátai miatt mindenképen marad valami tortvonal, ami művi (matematikailag létrehozott) zajnak felel meg. e görbe: Matematikai művelettel eltávolítjuk a görbe elejéről a mesterségesen létrehozott zajos részt, megfelelő szűrésekkel megkapjuk a tisztított otoakusztikus emissziós görbét.

10 ábra. Az ábrában ismertetett elvet fenntartva egy egyszerűsített ingervariációt dolgozott ki Kemp. Egy.egy ingercsomag négy impulzusból áll. Az első három impulzus megfelel az ábrában a kisebbik intenzitású lineáris mérés intenzitásnak.míg az ellenirányú negyedik impulzus háromszor akkora, mint a kis intenzitású inpulzusok.ezáltal anélkül, hogy külön műveletet végeznénk a görbékkel átlagolás során a három kis intenzitású görbe összeadódik és a negyedik, ellenkező irányú görbe a lineáris komponenseket kioltja. Ugyanakkor az otoakusztikus emisszióra jellemző nemlineáris komponens az előzőleg összegyűjtött három emissziós komponensből cask egyet fog kioltani.marad tehát kettő emissziós komponens. Ezt az ingercsomagot kell szükség esetén megfelelő számban ismételni. Az ILO88-as programban ez 260-szor zajlik le. A görbe egyuttal mutatja, hogy a biológiai válasz telítődik és lényeges változás nincs a két intenzitású ingerre kapott válasz között, ugyanakkor a hanginger maga lineárisan nő. Az otoakusztikus emisszió felfedezése döntő változást hozott a belsőfülkutatásban. A basilaris membránon végig vonuló, click ingerrel kiváltott haladó hullámok jól leképezhetők az emisszió segítségével. Az ábra sémásan szemlélteti a szélessávú click-ingerre kapott válasz frekvencia komponensekre való bontását. A magas hangok korábban, a mély hangok később jelennek meg, mint emisszió, a hallójáratban.

11 ábra.két tranziens emissziós görbe látható ugyanazon betegnél fölvéve, anélkül, hogy a szondát eltávolítottuk volna. A felső TEOAE non-lineáris technikával, az also lineáris technikával készült. Szemmel látható az 5 ms-tól fogva megközelítően azonos lefutású görbét kaptunk mindkét esetben.a lineáris technikánál kevesebb zaj látható.ugyanakkor a lineáris technikával készült görbén az eslő 5 ms-ig tartó rész lényegében a lecsengő hanginger végső szakaszának felel meg, amelybenbenne van természetesen már az emisszió is. A lineáris regisztrátum Fourier-spektrumában 4000Hz fölött váratlanul emelkedő újabb emissziós komponens jelenik meg, ami nyilvánvalóan artefactum. Ez látható abból is, hogy a TEOAE FFT görbéken legalul a növekvő hangintenzitású tranziens emisszióknak Fourier-spektrumát egymásra rajzolva ábrázoltuk és míg az Hz közötti tartományban telítődési tendencia látható, tehát felfele sűrűsödnek a vonalak, addig a Hz tartományban a frekvenciakomponensek nagyobb intenzitásnál - legalábbis a felső 5 intenzitásnál - lineáris növekedést mutatnak (FFT = Fast Fourier Transformation, a Fourier transformáció gyorsított változata). Ez mindenképpen a hanginger artefactum jelenlétére utal. Ezen magas hangingerartefactum jelenlétét küszöböli ki a non-lineáris technika, még akkor is, ha mint látjuk a felső ábrákon jóval nagyobb jat tartalmaz mint a lineáris technika esetében. (l ábrát is). (Pytel, J és Janssen, T anyagából)

12 ábra.a tranziens otoakusztikus emisszió növekedési funkciója dbspl ingerintenzitás között. 3 db-es léptékekben fölvéve a tranziens emissziót látható, ahogy alulról felfelé nő az emisszió amplitúdója. Az also ábrán látható módon a növekedés hamar telítődik, azaz a növekedés nem lineáris.. Külön ábrázoltuk a 6 ms (a), a 10 ms (b) és a 16 ms (c) időtartamnál az 1 ms-os időtartam energiatartalmát.látható, hogy különböző időpontokban különböző a telítődés mértéke.a 6 ms-os időszakban még meredekebb a görbe felfutása, mert itt még az inger mint artefactum is belejátszik a regisztrátumba. A sum jelzésű görbe a 2,5 ms-20ms közti időtartam együttes telődését mutatja.a felső görbék Fourier spectrumai együttes ábrázolása látható az ábrán. (Pytel,J. és Janssen, T. anyagából)

13 ábra. Típusos tranziens otoakusztikus emissziók. A felső ábrán egy csecsemő otoakusztikus emissziója látható az idő függvényében. Jellegzetesen nagy amplitúdójú és magas frekvenciájú válasz regisztrálható a csecsemőkön (a). A jobboldali felső ábrán a baloldali görbe Fourier-spektruma látható (b). A világos terület a válasz Fourier-spektruma, a sötét terület a zaj spektruma. Látható, a világos terület jóval meghaladja a zajszintet. A középső ábrán egy felnőtt férfi normális emissziója látható, aminek jóval kisebb az amplitúdója mint csecsemőknél (c). Középen jobbra a baloldali görbe Fourier-spektruma látható (d). A magas frekvenciák részvétele már kisebb mértékű mint csecsemőknél. Az also sorban egy süket gyermek tranziens emissziója látható (e). A Fourier spektrumon a jel db-szintje (világos terület) alatta marad a zaj db-szintjének (sötét terület) (f). A görbe ismételhetősége csak -2%. (Pytel J és Janssen, T anyagából) Jelölések: S = signal; a jel nagysága dbspl-ben N = Noise; a zajszint mértéke dbspl-ben Repro: a görbék ismételhetősége %-ban

14 ábra. TEOAE és a szubjektív hallásküszöb viszonya. Normális hallású 22. éves fiérfi TEOAE spektruma, valamint multifrekvencás audiogramja. Az audiogram-értékeket ugyanazzal a szondával mértük, mint a tranziens emissziót SPL-ben rögzítve az adatokat, így a két érték összehasonlítható. A szubjektív audiogram felvétele automatikus módon 16/oktáv felbontásban történt. Ugyanilyen felbontásban elemeztük a tranziens emisszió Fourier-spektrumát. A tranziens emissziót a kis körökkel jelzett görbe mutatja. A 4000 Hz alatti tartományban feltűnően jó egyezést látunk az audiogram és a tranziens emisszió között. A *-gal jelzett területeken spontan emissziót regisztráltunk. (Pytel, J. és Janssen, T. anyagából) Ugyanez figyelhető meg a valódi regisztátumokon is. Az ábrán jól látható, hogy az emissziós válasz a hanginger frekvencia spektrumát utánozza le. A felső sorában click ingerre kapott választ láthatunk. Az inger is széles sávú és a válasz is széles sávú. Az egyes frekvencia komponensek időben jól elkülönülnek. A magas frekvenciájú hullámok korábban, a mélyebb frekvenciájúak később jelentkeznek. A második sorban 2000 Hz-es tone burstöt adtunk. A burst képe felismerhető a válasz időgrafikonjában is és a Fourier spectrum is mutatja, hogy a stimulus spectrumához hasonlít, 2000 Hz-es maximális amplitúdóval. A harmadik sorban 1000 Hz-es tone burst-ot láthatunk, hasonlóképpen jól felismerhető a burst képe a válaszban, de később jelenik meg mint a 2000 Hz-es válasznál láttuk. A reprodukálhatóság fontos paraméter a tranziens otoakusztikus emissziós (TOAE) görbék analizisében. Minden méréskor két görbe készül. Kemp (1978) 60%-nál magasabb átlagos korreláció esetén beszél kiváltható emissziós válaszról %-os átlagos korreláció alatt a két görbe nagy mennyiségű zajt tartalmaz, mégis előfordulhat, hogy bizonyos időszakaszokban a korreláció átmenetileg magas. Thornton (1991) ilyen emissziós jelenségek vizsgálatára javasolta a mozgó időablakos analízist (moving time window analysis), amellyel rövid szakaszonként határozza meg a görbék közötti

15 korrelációt. Pytel és Bauer (1992) kifejlesztett egy számítógépes módszert TOAE görbék korrelációanalizisére. Ezzel a módszerrel átmeneti, rövid időtartamú emisszió is kimutatható (még akkor is, ha az átlag korreláció kisebb, mint 50%), valamint meghatározható a TOAE időtartama ábra. A click-ingerrel kiváltott basilaris membran kilengés különböző frekvenciák szerint felbontva, valamint az így keletkezett együttes tranziens otoakusztikus emissziólétrejöttének elvi vázlata. (Janssen, T. ábrája) A program 1 ms-os ablakokban számolja ki a korrelációt, pontról pontra tolva az ablakot jobbra a görbe egész hosszában. Azokban a szakaszokban beszélhetünk valódi emisszióról, ahol a mozgó időablak alapján számított korrelációs görbe 50% felett fut. Így meghatározható az emisszió időtartama. Abszolút időtartamnak neveztük el a click-inger kezdetétől (0 ms) számított időtartamot, míg relatív időtartamnak neveztük a Kemp által kivágott 2.5 ms után jelentkező első 50%-nál magasabb ponttól számított időtartamot. (5.66. ábra). Ép hallású személyek TOAE abszolút időtartama 15.1±0,69 ms (átlag±se). Minimum érték: 8,2 ms, maximum érték: 19 ms, azaz a teljes analizálható időablak, mivel az utolsó 1 ms nem kerül az analízisbe. A relatív időtartam 13,1±0,56 ms (minimum: 4.8 ms, maximum: 16.5 ms) volt. 4 esetben volt a TOAE a teljes vizsgálati időablak alatt megfigyelhető.

16 ábra. Felső ábrasor: click-ingerrel kiváltott TEOAE Közpső ábrasor: 2000 Hz-es tone-burst-tel kiváltott TEOAE Alsó ábrasor: 1000 Hz-es tone-burst-tel kiváltott TEOAE Bal szélső oszlop: a hanginger időfüggvénye. Középső oszlop görbéi: TEOAE regisztrátum az idő függvényében Jobb szélső oszlop görbéi: a stimulus, valamint a válasz Fourier-spektruma. A válasz tendenciájában leképezi a stimulus spektrumát. (Pytel, J.és Janssen, T. anyagából) A percepciós halláscsökkenésben szenvedő betegek TOAE abszolút időtartama 9,34±0,43 ms (átlag±se); a relatív időtartam 6,1±0,41 ms volt. Mindkét érték szignifikánsan különbözik az ép hallású füleken mért mértékektől (p<0,05). A különböző alcsoportokban mért értékeket az ábrán mutatjuk be. A TOAE időtartamát az egyes frekvenciák függvényében, amelyeken halláscsökkenés mutatható ki, az ábrán demonstráljuk. Az ép hallású személyeken mért emisszió abszolút időtartama minden esetben hosszabb volt 8 ms-nál. A percepciós nagyothallásban szenvedő betegeken mért emissziós görbék mind abszolút, mind relatív időtartama szignifikánsan rövidebb volt, mint az ép hallású csoportban. A halláscsökkenés frekvenciaszélessége szerinti felosztásban az abszolút időtartam a növekvő frekvenciaszélesség arányában csökkent. Az összefüggés nem lineáris; abban a csoportban, ahol a halláscsökkenés az 1 khz-es tartományra is kiterjed, az időtartam nagyfokú

17 ábra. Tranziens otoakusztikus emisszió mozgó időablakos analízise (Moving Time Window Analysis) A görbe = a C görbepár korrelációs görbéje. A korrelációs görbe mindenegyes pontja a C görbe azonos időpontban megkezdett 1 ms-os szakaszának korrelációs koefficienséből adódik. A mozgó időablakos analízis során pontról pontra toljuk az 1 ms-os időablakot balról jobbra. B görbe = az eredeti emisszióból kiemelt elfogadott részlet, ahol a korrelációs görbe a 0.5 korrelációs koefficiens felett fut. C görbe = az eredeti görbepár.. (Pytel J és Bauer M ábrája) csökkenése figyelhető meg. Ezen adatokból megállapítható, hogy ha az abszolút időtartam hosszabb mint 6.5 ms, akkor a cochleában még biztos van valamilyen hosszúságú működő szakasz, ami a hallás szempontjából jól hasznosítható. Ez az érték jól felhasználható újszülöttek emissziós görbéinek analízisénél. Az ábrán az időtartamot az egyes frekvenciák függvényében ábrázoltuk. Az emisszió időtartama abban a csoportban volt a legrövidebb, amelyben az 0,5-1-2 khz-es tartományban is volt küszöbemelkedés. A fenti eredmények alapján megállapíthatjuk, hogy a tranziens otoakusztikus emisszió keletkezésében a basilaris membrannak az a része játszik fontos szerepet, ahol a beszédfrekvenciák percepciója folyik, ezek közül az 1 khz-es tartomány a legfontosabb. Az időtartam megállapításának klinikai jelentőséget tulajdonítunk. Ha az emisszió abszolút időtartama nagyobb 8 ms-nál, akkor a beszédfrekvenciák érintetlensége valószínű alacsony átlagos korreláció ellenére is. 6.5 ms-nál hosszabb abszolút időtartam esetén pedig még az egyébként a Kemp-

18 kritériumok szerint negatív ECHO ellenére is kell, hogy legyen néhány frekvencia, ahol normális hallásküszöbe van a betegnek. Így a Heim Pál Gyermekkórház Fül-orr-gégeosztályával (Katona G. ) és a SOTE Fül-orrgégeklinikájával (Büki B.) közös vizsgálataink alapján találtunk 72 koraszülött és újszülött között 5 csecsemőt, akiknél a Kemp kritériumok szerint nincs emisszió, viszont a mozgó időablakos analízissel megállapított TEOAE időtartam alapján biztosan van néhány frekvencia, amelynél a hallásküszöb 30 db-nél jobb ábra. Az emisszió abszolút időtartama normális hallású csoport és frekvenciasávok szerint csoportosított halláscsökkenéses betegek esetén. Szignifikáns a különbség a normális és bármely kóros csoport közt; szignifikáns a különbség a kóros csoportokon belül a többihez képest, ahol 1000 Hz-en 25 db-nél magasabb a hallásküszöb.(pytel, J. és Büki, B. anyagából) A TEOAE gyors, egyszerűen kivitelezhető vizsgálat, így újszülött osztályokon a természetes alvást kihasználva jó szűrővizsgálatként alkalmazható. Azt azonban tudnunk kell, hogy 30 db-nél rosszabb hallásküszöb esetén már nem kapunk választ. Ilyen esetben BERA-t kell végeznünk. A szonda illesztésével hasonló nehézségeink jelentkezhetnek, mint tympanometriánál (5.70. ábra).

19 ábra. Az emisszió abszolút és relatív időtartama az egyes frekvenciákra lebontott halláscsökkenések esetén. A legrövidebb az emisszió azokban az esetekben, ahol 1000 Hz-en 25 db-nél magasabb a hallásküszöb, azaz, amikor az 1000 Hz-nek megfelelő cochleaterület károsodott. Ezen ábránál mindig csak az adott frekvencia szempontjából elemeztük a tranziens emisszió időtartamát, függetlenül a többi frekvencián észlet halláscsökkenéstől. (Pytel, J. és Büki, B. anyagából) ábra. A TEOAE időtartama és az emissziós görbék reprodukálhatóságának összefüggése. Elvben 60 % alatti korrelációs értékeket nem fogadjuk el emissziónak. Saját vizsgálataink szerint a 6,1 ms-nál hosszabb emissziókat viszonylag jó prognosztikai jelnek tekintjük. Így a bekeretezett területen 2 újszülött, 3 esetleg 4 koraszülött esetében fennáll a remény hogy a beszédfrekvenciákon 25 db-nél jobb a hallásküszöb (Katona Gáborral és Büki Bélával közös vizsgálat adataiból)

20 ábra. Az otoakusztikus emissziós szonda behelyezésének hibalehetőségei a hibának megfelelő stimulusképpel (időfüggvény ls Fourier spektrum) a görbe: normális hanginger spektruma b görbe: hallójáratból kicsúszott szonda c görbe: a szondára helyezett illeszték beszűkíti a szondából illetve a szondába vezető utat d görbe: a szonda a hallójárat falának vagy cerumennek ütközik. Az inger képe túlvezérelt. Az ábrákon ILO88-készülékkel regisztrált görbéket és azok értékelését mutatjuk be.

21 ábra. ILO88-as programmal regisztrált tranziens otoakusztikus emisszió képernyő képe fent. Alatta az egyes ablakok magyarázata.

22 ábra. Különböző típusú halláscsökkenések audiogramjai, alattuk a hozzájuk tartozó tranziens emissziók Fourier spektruma, illetve maga a TEOAE regisztrátum mint időfüggvény ábra. Stimulus frekvencia otoakusztikus emisszió. A folyamatosan adott szinuszos hangok változása annál feltűnőbbek, minél kisebb az inger intenzitása (Plinkert nyomán)

23 Stimulus frekvencia otoakusztikus emisszió (SFOAE) A stimulus frekvencia otoakusztikus emisszió (SFOAE) jelenleg csak elméleti érdekességű. SFOAE folyamatosan adott alacsony intenzitású hanginger esetén, mint járulékos akusztikus energia regisztrálható a hallójáratban. Normális fülön 93-94%-ban fordul elő, ennek ellenére a nagyfokú technikai igény miatt nem terjedt el a klinikai rutinban (5.73. ábra) Disztorziós kombinációs hang emisszió (Distortion Product OAE, DPOAE) A "distortion product" (DP) fogalma már rég ismert a fizikában. A helyes magyar fordítása "torzítási szorzat". (Ebben az esetben az angol product szó második jelentése értendő és nem az egyébként kézenfekvőnek tűnő "termék" jelentés). Ha két különböző frekvenciájú hang, f1 és f2, nem lineárisan viselkedő rendszerbe kerül, a kimeneten az eredeti frekvenciák mellett új frekvenciájú hangok keletkeznek a rendszer torzítása következtében: 1. Az "összeghang"=f1+f2, illetve 2."Kombinációs" hang, ami a két frekvencia többszöröseinek összegéből, illetve különbségéből adódik. Ez a "distortion product" és általában az alacsonyabb frekvencia szorzataiból származtatható: 2xf1-f2, 3xf1-f2 stb. A 2xf1-f2 komponens a domináns (5.73. ábra). A kombinációs hangokat Tartini, a neves olasz hegedűművész és zenetanár, már 1714-ben felfedezte, de csak 1754-ben írta le. Mivel a DPOAE esetén is kombinációs hangról van szó, magyarul a "disztorziós kombinációs hang emisszió" elnevezés célszerű Adott körülmények közt használható a disztorziós emisszió vagy disztorziós hangemisszió elnevezés is. Lineárisan viselkedő rendszerek esetén (pl. nem működő külső szőrsejtek esetén a fül!) csak az eredeti két frekvencia, illetve ezek harmónikusai regisztrálhatók. Helmholtz és Békésy leírták már az emberi fülben ezt a típusú torzulást, de ők még a középfülbe tették annak keletkezési helyét. Goldstein 1967-ben bizonyította be, hogy a torzulás a belsőfülben keletkezik. Dallos kimutatta a kombinációs hangot mikrofonpotenciál segítségével. Elsőként Kemp 1979-ben regisztrálta a disztorziós emissziót a külső hallójáratban. Két, viszonylag egymáshoz közel álló frekvenciájú hangot adnak

24 a hallójáratba folyamatosan. Ezeket a frekvenciákat szokás primer frekvenciáknak nevezni. Jelölésük f1 és f2. Az f1 mindig az alacsonyabb frekvencia. Az optimális f 2 /f 1 arány A 2.III. táblázat alapján ez az arány megközelítőleg a terc hangköznek felel meg! A két hang belsőfülben való kölcsönhatásának az eredményét, a kombinációs hangot Fourier-spectrum analízissel a zajszint felett fel lehet ismerni (5.74.ábra). Az új frekvencia a már említett egyszerű matematikai képlettel kiszámítható: F 2xf dp 1 f ábra. Felül: DPOAE regisztrálása (Kemp eredeti ábrája alapján) Alul: két közeli frekvenciájú szinuszos hang (f 1 és f 2 ) együttes megszólaltatásakor a hallójáratban regisztrálható új komponensek (kombinációs hangok) megjelenése Ha oktávonként egy vagy több ponton megmérjük az fdp-t, annak amplitúdóját (Ldp), akkor egy úgynevezett DP-gramot tudunk összeállítani, ahol az abszcisszán az f2, az ordinátán a DP-szint van db SPL-ben feltüntetve (5.76.ábra).

25 ábra. Disztorziós emisszió keletkezésének magyarázata. Az f 2 és f 1 primer hangok általkeltett tovahaladó hullám sémás rajza látható, az x 2 és x 1 egy részén átfedés van. A két hullámcsoport ütközése folytán ez a terület külön ingerületbe jön, amelynek következtében létrejön a disztorziós emisszió, illetve a basilaris membran megvltozott kilengése folytán egy hotarmadik területen (xp) fogják fel a belső szőrsejtek a harmadik hangot. Az alsó ábra mutatja a fenti folyamat Fourier-spektrumát. a 2f 1 -f 2 (L dp ) az átlagos zajszínt felett látható. Mint a felső ábrából kézenfekvő, a két primer hang által lefedett közös terület nem függ szorosan az f 2 amplitúdójátónzitásától. A tapasztalat szerint minél kisebb az f 1 hang intenzitása annál jobban lehet csökkenteni az f 2 intenzitását, azaz szebb görbéket kapunk akkor, ha az f 2 intenzitása (L 2 ) kisebb mint az f 1 intenzitása (L 1 ) (Janssen, T nyomán) Állatokon sokkal kifejezettebb a DPOAE, mint emberen, ennek ellenére, az embereken a DPOAE frekvencia-specifikussága azt a reményt kelti bennünk, hogy segítségével tisztahang-audiometriát lehet végezni objektív módon (5.76.

26 ábra). Sajnos ma még nem minden esetben adható meg biztonsággal a tisztahangküszöb DPOAE segítségével ábra. DP-gramok és multifrekvenciás audiogram összehasonítása. Fölül 65 db.től 20 db-ig 5 db-es léptékekkel felvett DP-gramok. Alul a kis körökkel jelzett görbe a szubjektív audiogram, amit ugyanazzal a szondával vettük fel, mint amivel a DP-gramokat regisztráltuk, 16/ oktáv sűrűséggel. Jól látható, hogy minél kisebb intenzitású a disztorziós emisszió stimulusszintje, annál jobban hasonlít a görbe alakilag a szubjektív audiogramhoz. Az is jól látható, hogy a görbe telítettséget mutat, ugyanis minél nagyobb intenzitású ingerrel vettük fel a görbét, annál sűrűbben helyezkednek el egymás főlőtt a DPgramok. (Pytel, J és Janssen, T anyagából) A DPOAE szélesebb frekvenciasávban vizsgálható, mint a TEOAE: Hz között lehet mérni db-es halláscsökkenésig lehet a DPOAE-t regisztrálni. A DP-gramok alakja szoros korrelációt mutat a szubjektív audiogrammal ( ábra). Különböző intenzitásokon mérve jól látható a nem lineáris növekedési funkció. A növekedés meredeksége külső szőrsejt károsodás (pl. zajártalom, fülzúgás) esetén kórjelző értékben megnőhet ( ábrák). A tranziens emissziót szinte kizárólag csak ILO88-as (Otodynamics Ltd., Kemp) készüléken lehet mérni. Disztorziós emisszió céljaira más cég is forgalmaz mérőkészülékeket, ennek ellenére a legelterjedtebb az ugyancsak Otodynamics Ltd. által forgalmazott ILO92 DPOAE rendszer. Ennek a készüléknek az előnye, hogy mind tranziens, mind disztorziós emisszió mérhető vele. Hátránya, hogy nem kompenzálja a hangingerintenzitást DPOAE mérés

27 esetén a hallójárat karakterisztikájának megfelelően. Ezért a növekedési funkció kiszámítása növekvő intenzitásokon felvett DP-gramokból nem lehetséges. A CUBeDIS TM és a GSI TM 60 DPOAE rendszerek ezt a hibát kiküszöbölik ábra. Balról zajártalom, jobbról meredek lefutású magashang vesztés DP-gramja, audiogramja és TEOAE-görbéje A felső ábrákon: a beteg multifrekvenciás automatikus audiogramja valamint a tranziens emisszió Fourier spektruma látható. A tranziens emisszió Fourier spektruma jól követi a szubjektív audiogram lefutását. Középső görbesor: A disztorziós DP gramok különböző intenzitásokon (1-6-ig 5 db-es léptékekkel, (65 db-től 40 db-ig). Mindkét esetben jól követi a DP gram az audiogram lefutását. A pontozott terület a zajszintet mutatja. Jobb oldali DP gramon közel 60 db-es halláscsökkenésig tudta követni a disztorziós emisszió a halláscsökkenést. Az alsó ábrasor: a növekvő inger intenzitásra regisztrált DP gramok növekedési funkciójának a meredeksége látható. Normális hallású frekvencia területeken a meredekség 0,5 db/1 db alatt van. A laesio területén a bal oldali görbénél 4000 Hz-nek megfelelően a meredekség 1 db/1 db (közel lineáris) lett. A meredekség 0,5 db/db fölé való ugrása a laesio helyére utal. (Thomas Janssen, München, anyagából).

28 ábra. Hirtelen hallásvesztés esete diszkóban elszenvedett akut zajártalom kapcsán. (Janssen, T. anyagából). Az ábrákon az ILO92-es programmal, a POTE Fül-orr-gégeklinikán készített DP-gramokat, frekvencia spectrumot és latenciagramot láthatunk. (Az egyébütt előforduló DP-gramok Münchenben, Thomas Janssen laboratóriumában eltöltött kutatómunkám során készültek CUBeDIS TM DPOAE rendszerrel) A disztorziós emisszió latenciája, amit két igen közeli frekvenciájú mérés fázis-adataiból tudunk kiszámítani, fontos új adatnak látszik a belsőfül kutatásban. Megfelelő adatmennyiség birtkában, várhatóan, a belsőfül kóros elváltozásainak korai kimutatásában is segítségünkre lehet. Az ábra a disztorziós emisszió latenciáját mutatja az ingerintenzitás függvényében. Érdekes lelet, hogy a latencia nem függ szignifikánsan az inger intenzitástól, mint ahogy ezt pl. a BERA-hullámoknál látjuk. Ma még pontos magyarázatot nem tudunk arra vonatkozóan adni, hogy ennek mi az oka. Mindössze a magasabb frekvenciák felé, Hz-körül látható, hogy kismértékben a várt tendencia érvényesül, tehát az inger növekedésével csökken

29 a válasz latenciája. A mérések CUBeDIS TM rendszeren való megismétlésével ki lehet zárni az esetleges géphez kötött hibákat ábra es ábrán látható beteg DP gramjai. Felvételkor (fölső görbe) illetve második terápiás napon. A felső ábrán a 4000 Hz fölötti szakaszon 5 db-es léptékekben növekvő ingerintenzitással fölvett DP gramok szinte lineáris viselkedést mutatnak. Az általuk lefedett terület kiszélesedik. Míg a második terápiás napon a növekedési funkció újra non-lineárissá válik (fölső értékeknél sűrűsödés látható). Az a-j pontokkal bejelölt frekvenciákon a növekedési funkciót külön 5.79-es ábrán mutatjuk. Az ábrák saját készítésű programmal ábrázolt átlagos DPgramokat mutatnak normális hallású csoport valamint idegi és vezetéses halláscsökkenések esetében.

30 ábra. Az előző ábra DP gramjainak növekedési funkciója külön az a-j pontoknak megfelelő frekvenciákon. A sötét karikákkal jelzett görbék a kezelés előtti, az üres körökkel jelzett görbék kezelés utáni növekedési funkciót mutatják Hz-től 6055 Hz-ig kezelés előtt csaknem 1:1 arányú növekedési funkciót láthatunk, ami a kezelés után normalizálódott ábra. ILO92-es programmal regisztrált DP gram. A frekvencia beosztást az f 2 frekvenciájának megfelelően tüntették föl az abszcisszán. Jobbra, lent (Ear canal response) a hanginger a hallójáratban mért kalibrációs görbéje látható. A két hang megközelítően együtt fut. (POTE Fül-orr-gégeklinika anyaga)

31 ábra. Finom felbontású DP gram 2000 és 4000 Hz között 17 pontos fölbontásban (3 khz-en általában csaknem minden típusú mérőszisztéma esetén egy völgy látható a DP gramokon, normális esetekben is) ábra. F 1 = 2002, F 2 = 2197 Hz-es primer hangok, és ezeknek megfelelő kombinációs hangok. Jelen esetben 2F1-F2 (2807 Hz) frekvenciának megfelelő f dp a legmagasabb intenzitású, de mindenképpen a zajszint fölött látható.

32 ábra. 3 pont/oktávos fölbontású disztorziós emisszió a latenciagrammal együtt. A latencia a disztorziós emisszió fázisából számítható ki (a diagramon a középső görbe, jobbról látható a millisecundum skála). Látható, hogy minél magasabb a frekvencia, annál rövidebb a latencia idő. A latenciagram jól alátámasztja a cochleán belül a hely-teória elméletet. A latencia eltérés cochlearis laesiok korai diagnosztikájában játszhat szerepet.

33 ábra. Az ingerintenzitás és a disztorziós emisszió latenciájának összefüggése. (Pytel, J. és Járai, T. anyagából).

34 ábra. 54 normális hallású fül átlagos DP gramja. (A görbe lefutása ILO92-es készülékre jellemző. A görbék tendenciája készülékenként más és más). A 0 db alatti satírozott terület az átlagos zajszintet mutatja.( Pytel, J. és Katona, G. anyagából) A DPOAE érzékenyebb a külső és a betegből jövő belső zajokra, ezért csecsemők, kisgyermekek hallásszűrésére nem alkalmas olyan mértékben, mint a TEOAE. A TEOAE-t és a DPOAE-t az 5.V.- és 5.VI. táblázat hasonlítja össze. Az otoakusztikus emisszióról megállapítható, hogy: 1. Gyors, objektív szűrő módszer. Ha nincs EOAE, az jelenthet halláscsökkenést és technikai hibát egyaránt. Ezekben az esetekben továbbra is döntő szerepe van a BERA-nak. 2. Segít a belsőfül-kutatásban, segítségével jól monitorozhatók a belsőfül károsodásai, pl. zaj, ototoxikus szerek hatása. Nem szabad elfelejtenünk, hogy hasonló technikai nehézségekkel találkozhatunk DPOAE esetén is, mint TEOAE-nál, illetve tympanometriánál, a szonda megfelelő illesztése gyakran nehézségbe ütközhet.

35 ábra. Magashangvesztéses idegi halláscsökkenések esetén regisztrált átlagos DP gram. A görbe már a zajszint alá került, ennek ellenére tendenciát figyelhetünk meg. ( Pytel, J. és Katona, G. anyagából) ábra. Szerózus otitises beteg fülek átlagos DP-gramja

36 ábra. 20 normál halló fül DP gramjainak átlaga, valamint a tranziens emisszió Fourier spektrumának átlaga egy diagramon. A kettő között az átlagos szubjektív audiogram látható db SPL-ben. Jól látható, hogy a DP gramok széles frekvencia spektrumot fednek le, ugyanakkor a tranziens emisszió Fourier spektruma csak körülbelül khz-es tartományig terjed, jóval kisebb amplitúdóval, mint a disztorziós emisszió amplitúdója. 5.IV. Táblázat Tulajdonságok SOAE TEOAE DPOAE Előfordulás normális hallás esetén Nők 52 % Férfiak 20 % 2 év alatt 68 % 98 % 60 év felett 35 % 100 % Frekvencia taromány Amplitudó Halláscsökkenés mértéke ameddig még kimutatható 50 év felett 20 % 0,5-7 khz nagyobbrészt 1-2 khz 20 db SPL - 20 db SPL-ig 0,7-5 khz 0,5-8 khz 25 db SPL-től lefelé a méréshatárig 20 dbhl 30 dbhl felnőttek 40 dbhl gyermekek 20 db SPL-től lefelé a méréshatárig kb db SPL-ig 40dBHL

37 V. Táblázat Klinikai SOAE TEOAE DPOAE jelentőség Hallásvizsgálat - Nem invaziv, objektív információ a belsőfül működéséről 40 db-ig rekonstruálható a halláscsökkenés mérté-ke khz tartomány-ban. Szűrőteszt újszülötteken, kisgyermekeken A cochlea erősítő funk-ciójának, vagy diszfunkciójának célzott vizsgálata Tinnitus,. vagy Ménièrebetegség diagnózisa Előnye BERÁval szemben Hátránya BERÁ-val szemben Nincs korreláció a spontán emisszió és a tinnitus között Cochleáris/retroco chlearis laesiok differenciál diagnózisa Nincs szignifikáns változás ozmótikus tesztek után - Rövidebb mérési idő, egyszerübb kivitelezés Szőrsejt laesio korai felismerése Külső szőrsejtek sérülé-se: pl.- hypermotilitás, mint a cochleáris tinnitus lehetséges oka Magasabb frekvencia specifikusság dbhl halláscsökkenés felett nem értékelhető Nincs olyan magas differenciáldiagnosztikus értékük Felhasznált irodalom: Kemp, D.T.: Stimulated otoacustic emissions from within the human auditory system. J Acoust Soc Am, 64: (1978) Pytel J, Bauer M: Saját fejlesztésű rendszer otoakusztikus emisszió mérésére. Fül- Orr- Gégegyógyászat, 38: 9-16 (1992)

38 Thornton, A.R.D.: Click evoked otoacoustic emission in hearing loss XII.. IERASG Symposium, Abstracts 57. old. (1991)