Otoakustická emise - Otoacoustic emission

Otoakustické emisí ( OAE ) je zvuk, který je generován z uvnitř vnitřního ucha . Poté, co jej předpověděl rakouský astrofyzik Thomas Gold v roce 1948, byla jeho existence poprvé experimentálně prokázána britským fyzikem Davidem Kempem v roce 1978 a od té doby bylo prokázáno, že otoakustické emise vznikají řadou různých buněčných a mechanických příčin ve vnitřním uchu . Studie ukázaly, že OAE zmizí poté, co došlo k poškození vnitřního ucha, takže OAE se často používají v laboratoři a na klinice jako měřítko zdraví vnitřního ucha.

Obecně lze říci, že existují dva typy otoakustických emisí: spontánní otoakustické emise (SOAE), ke kterým dochází bez vnější stimulace, a evokované otoakustické emise (EOAE), které vyžadují evokující stimul .

Mechanismus výskytu

OAE se považují za související s funkcí zesílení hlemýždě . Při absenci vnější stimulace se zvyšuje aktivita kochleárního zesilovače , což vede k produkci zvuku. Několik linií důkazů naznačuje, že u savců jsou vnější vlasové buňky prvky, které zvyšují kochleární citlivost a frekvenční selektivitu, a proto působí jako zdroje energie pro zesílení. Jedna teorie spočívá v tom, že zvyšují rozlišitelnost variací signálu v spojitém šumu snížením maskovacího účinku jeho kochleárního zesílení.

Typy

Spontánní

Spontánní otoakustické emise (SOAE) jsou zvuky, které jsou vydávány z ucha bez vnější stimulace a jsou měřitelné citlivými mikrofony ve vnějším zvukovodu. Alespoň jeden SOAE lze detekovat u přibližně 35–50% populace. Zvuky jsou frekvenčně stabilní mezi 500 Hz a 4500 Hz, aby měly nestabilní hlasitost mezi -30 dB SPL a +10 dB SPL. Většina lidí neví o svých SOAE; části 1–9% však vnímají SOAE jako otravný tinnitus .

Vyvoláno

Evokované otoakustické emise jsou v současné době vyvolávány pomocí tří různých metodik.

  • OAE stimulační frekvence (SFOAE) se měří během aplikace stimulu čistého tónu a jsou detekovány vektorovým rozdílem mezi průběhem stimulu a zaznamenaným průběhem (který se skládá ze součtu stimulu a OAE).
  • Přechodně vyvolané OAE (TEOAE nebo TrOAE) jsou vyvolány pomocí stimulu kliknutí (široký frekvenční rozsah) nebo toneburst (čistý tón s krátkou dobou trvání). Evokovaná odezva na kliknutí pokrývá frekvenční rozsah až kolem 4 kHz, zatímco tónový výboj vyvolá odezvu z oblasti, která má stejnou frekvenci jako čistý tón.
  • OAE se zkresleným produktem (DPOAE) jsou vyvolávány pomocí dvojice primárních tónů a se zvláštní intenzitou (obvykle 65–55 dB SPL nebo 65 pro oba) a poměrem ( ).

Evokované reakce z těchto podnětů se vyskytují na frekvencích ( ) matematicky souvisejících s primárními frekvencemi, přičemž dvě nejvýznamnější jsou („kubický“ zkreslovací tón, který se nejčastěji používá pro screening sluchu), protože produkují nejsilnější emise a ( „kvadratický“ zkreslovací tón nebo jednoduchý rozdílový tón ).

Klinický význam

Otoakustické emise jsou klinicky důležité, protože jsou základem jednoduchého neinvazivního testu kochleární ztráty sluchu u novorozenců a dětí nebo dospělých, kteří nejsou schopni nebo ochotni spolupracovat při běžných testech sluchu. Mnoho západních zemí má nyní národní programy pro univerzální screening sluchu novorozenců. Screening sluchu pro novorozence je před propuštěním z nemocnice ve Spojených státech nařízen státem. Periodický program promítání sluchu v raném dětství také využívá technologii OAE. Jeden vynikající příklad předvedla iniciativa Early Childhood Hearing Outreach Initiative v Národním centru pro hodnocení a řízení sluchu (NCHAM) na Utah State University, která pomohla stovkám programů Early Head Start napříč USA implementovat screening a následnou kontrolu OAE praxe v těchto vzdělávacích zařízeních v raném dětství. Primárním screeningovým nástrojem je test na přítomnost OAE vyvolaného kliknutím. Otoakustické emise také pomáhají při diferenciální diagnostice kochleárních a vyšších ztrát sluchu (např. Sluchová neuropatie ).

Byly prozkoumány vztahy mezi otoakustickými emisemi a tinnitem . Několik studií naznačuje, že u asi 6% až 12% normálně slyšících osob s tinnitem a SOAE jsou SOAE alespoň částečně zodpovědné za tinnitus. Studie zjistily, že některé subjekty s tinnitem vykazují oscilační nebo zvonící EOAE a v těchto případech se předpokládá, že oscilační EOAE a tinnitus souvisí spíše s běžnou patologií, než s emisemi, které jsou zdrojem tinnitu.

Ve spojení s audiometrickým testováním lze OAE testování dokončit a určit změny v odpovědích. Studie zjistily, že vystavení hluku může způsobit pokles odpovědí OAE. OAE jsou měření aktivity vnějších vlasových buněk v kochle a ztráta sluchu způsobená hlukem nastává v důsledku poškození vnějších vlasových buněk v kochlei. Proto se poškození nebo ztráta některých vnějších vlasových buněk pravděpodobně objeví na OAE, než se objeví na audiogramu. Studie ukázaly, že u některých jedinců s normálním sluchem, kteří byli vystaveni nadměrné hladině zvuku, může být přítomen méně, snížený nebo žádný OAE. To může být známkou ztráty sluchu způsobené hlukem, než bude viditelná na audiogramu. V jedné studii byla skupina subjektů s expozicí hluku srovnávána se skupinou subjektů s normálními audiogramy a anamnézou expozice hluku, stejně jako skupina vojenských rekrutů bez historie expozice hluku a normálního audiogramu. Zjistili, že zvýšení závažnosti ztráty sluchu vyvolané hlukem mělo za následek OAE s menším rozsahem emisí a sníženou amplitudou emisí. Bylo zjištěno, že ke ztrátě emisí v důsledku expozice hluku dochází většinou ve vysokých frekvencích a byla významnější ve skupinách, které byly vystaveny hluku ve srovnání s neexponovanou skupinou. Bylo zjištěno, že OAE byly citlivější na identifikaci kochleárního poškození vyvolaného hlukem než audiometrie čistého tónu. Na závěr studie identifikovala OAE jako metodu pro pomoc při detekci časného nástupu ztráty sluchu vyvolané hlukem.

Bylo zjištěno, že otoakustické emise produktu zkreslení (DPOAE) poskytly nejvíce informací pro detekci ztráty sluchu při vysokých frekvencích ve srovnání s otoakustickými emisemi přechodně vyvolanými (TEOAE). To je známka toho, že DPOAE mohou pomoci při detekci časného nástupu ztráty sluchu způsobené hlukem. Studie měřící audiometrické prahové hodnoty a DPOAE mezi jednotlivci v armádě ukázala, že došlo k poklesu DPOAE po vystavení hluku, ale neprokázal posun audiometrického prahu. To podporuje OAE jako předpovědi časných známek poškození hlukem.

Biometrický význam

V roce 2009 vedl Stephen Beeby z University of Southampton výzkum využití otoakustických emisí pro biometrickou identifikaci. Zařízení vybavená mikrofonem dokázala detekovat tyto podzvukové emise a potenciálně identifikovat jednotlivce, čímž by poskytla přístup k zařízení bez potřeby tradičního hesla. Spekuluje se však, že nachlazení, léky, zastřihování chloupků v uších nebo nahrávání a přehrávání signálu do mikrofonu by mohly proces identifikace narušit.

Viz také

Reference

  1. ^ Kemp, DT (1. ledna 1978). "Stimulované akustické emise z lidského sluchového systému". The Journal of the Acoustical Society of America . 64 (5): 1386–1391. Bibcode : 1978ASAJ ... 64,1386 tis . doi : 10,1121 / 1,382104 . PMID  744838 .
  2. ^ Kujawa, SG; Fallon, M; Skellett, RA; Cívka, RP (srpen 1996). „Časově proměnlivé změny v reakci f2-f1 DPOAE na kontinuální primární stimulaci. II. Vliv místních mechanismů závislých na vápníku“. Výzkum sluchu . 97 (1–2): 153–64. doi : 10,1016 / s0378-5955 (96) 80016-5 . PMID  8844195 . S2CID  4765615 .
  3. ^ Chang, Kay W .; Norton, Susan (1. září 1997). "Účinně zprostředkované změny v produktu kvadratického zkreslení (f2 − f1)". The Journal of the Acoustical Society of America . 102 (3): 1719. Bibcode : 1997ASAJ..102.1719C . doi : 10.1121 / 1.420082 .
  4. ^ Lilaonitkul, W; Guinan JJ, Jr (březen 2009). „Reflexní ovládání lidského vnitřního ucha: polooktávový posun mediální eferentní zpětné vazby, který je v souladu s eferentní rolí při kontrole maskování“ . Journal of Neurophysiology . 101 (3): 1394–406. doi : 10.1152 / jn.90925.2008 . PMC  2666406 . PMID  19118109 .
  5. ^ Penner MJ (1990). „Odhad prevalence tinnitu způsobený spontánními otoakustickými emisemi“ . Oblouk Otolaryngol Surg . 116 (4): 418–423. doi : 10,1001 / archotol.1990.01870040040010 . PMID  2317322 .
  6. ^ Kujawa, SG; Fallon, M; Cívka, RP (květen 1995). „Časově proměnlivé změny v reakci f2-f1 DPOAE na kontinuální primární stimulaci. I: Charakterizace odpovědi a přínos olivocochleárních eferentů“. Výzkum sluchu . 85 (1–2): 142–54. doi : 10.1016 / 0378-5955 (95) 00041-2 . PMID  7559170 . S2CID  4772169 .
  7. ^ Bian, L; Chen, S (prosinec 2008). "Porovnání optimálních podmínek signálu pro záznam otoakustických emisí kubického a kvadratického zkreslení produktu" . The Journal of the Acoustical Society of America . 124 (6): 3739–50. Bibcode : 2008ASAJ..124,3739B . doi : 10,1121 / 1,3001706 . PMC  2676628 . PMID  19206801 .
  8. ^ Eiserman, W., & Shisler, L. (2010). Identifikace ztráty sluchu u malých dětí: Technologie nahrazuje zvonek. Zero to Three Journal, 30, No.5, 24-28.
  9. ^ Eiserman W .; Hartel D .; Shisler L .; Buhrmann J .; White K .; Foust T. (2008). "Použití otoakustických emisí k screeningu ztráty sluchu v prostředí péče v raném dětství". International Journal of Pediatric Otorhinolaryngology . 72 (4): 475–482. doi : 10.1016 / j.ijporl.2007.12.006 . PMID  18276019 .
  10. ^ Eiserman, W., Shisler, L., & Foust, T. (2008). Screening sluchu v nastavení péče o děti v raném věku. Vedoucí ASHA. 4. listopadu 2008.
  11. ^ a b Norton, SJ; et al. (1990), „Tinnitus a otoakustické emise: existuje souvislost?“, Ear Hear , 11 (2): 159–166, doi : 10,1097 / 00003446-199004000-00011 , PMID  2340968 , S2CID  45416116 .
  12. ^ a b c Robinette, Martin; Glattke, Theodore (2007). Otoakustické emise: klinické aplikace . New York: Thieme Medical Publishers Inc. ISBN 978-1-58890-411-9.
  13. ^ Hall, III, James (2000). Příručka otoakustických emisí . New York: Thomson Delmar Learning. ISBN 1-56593-873-9.
  14. ^ a b Henderson, Don; Prasher, Deepak; Kopke, Richard; Salvi, Richard; Hamernik, Roger (2001). Ztráta sluchu vyvolaná hlukem: Základní mechanismy, prevence a kontrola . London: Noise Research Network Publications. ISBN 1-901747-01-8.
  15. ^ Kemp, D. T (10.01.2002). "Otoakustické emise, jejich původ v kochleární funkci a použití" . Britský lékařský bulletin . 63 (1): 223–241. doi : 10,1093 / bmb / 63.1.223 . ISSN  0007-1420 . PMID  12324396 .
  16. ^ Marshall, Lynne; Miller, Judi A. Lapsley; Heller, Laurie M .; Wolgemuth, Keith S .; Hughes, Linda M .; Smith, Shelley D .; Kopke, Richard D. (01.02.2009). "Detekce počínajícího poškození vnitřního ucha od impulzního hluku s otoakustickými emisemi". The Journal of the Acoustical Society of America . 125 (2): 995–1013. Bibcode : 2009ASAJ..125..995M . doi : 10,1121 / 1,3050304 . ISSN  0001-4966 . PMID  19206875 .
  17. ^ Telegraph.co.uk, 25. dubna 2009, „ Ušní hluk lze použít jako identifikaci “
  18. ^ IEEE Spectrum Online, 29. dubna 2009, „ Šum vašeho ucha jako heslo k počítači archivován 3. 5. 2009 na Wayback Machine. “

Další čtení

  • MS Robinette a TJ Glattke (eds., 2007). Otoakustické emise: Klinické aplikace , třetí vydání (Thieme).
  • GA Manley, RR Fay a AN Popper (eds., 2008). Aktivní procesy a otoakustické emise (Springer Handbook of Auditory Research, sv. 30).
  • S. Dhar a JW Hall, III (2011). Otoakustické emise: zásady, postupy a protokoly (plurální publikování).