CN101690664B

CN101690664B - 一种听觉系统传输通路的听力指标综合检测平台

Info

Publication number: CN101690664B
Application number: CN2009102354230A
Authority: CN
Inventors: 宫琴; 朱仁骏; 陈曦; 胡艳茹; 孙文生
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2009-10-23
Filing date: 2009-10-23
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2029-10-23
Also published as: CN101690664A

Abstract

一种听觉系统传输通路的听力指标综合检测平台属于听觉医疗器械技术领域，其特征在于含有：计算机输入端和所述计算机的数字信号输出端相连的A/D采集卡，由体表光盘电极、探针、第一生物电前置放大器依次串联而成的脑干听觉诱发电位AEP信号采集的传输通路，由微型收音器、第二前置放大器依次串联而成的耳声发射OAE信号采集的传输通路，以及由D/A采集卡、微型扬声器依次串联而成的刺激声产生电路。本发明具有能同时综合检测两个所述听力指标的优点。

Description

一种听觉系统传输通路的听力指标综合检测平台

技术领域：

本发明是听觉系统传输通路的听力指标综合检测平台，特别涉及一种可同时对听觉传输通路的听觉外周和听觉中枢所对应的耳声发射OAE信号和听觉诱发电位AEP信号的同步、客观、无损、精确地采集及分析的综合检测平台，属于医疗器械技术领域。

背景技术：

听觉系统传输通路(auditory propagation pathway)，是指与听觉产生相关的一系列解剖结构。听觉系统传输通路在中枢神经系统(脑)之外的部分称为听觉外周，在中枢神经系统内的部分称为听觉中枢或中枢听觉系统。听觉系统的外周器官由外耳、中耳和内耳组成。外耳和中耳分别起集声和传声作用，而内耳则起感声作用，感受声音信号，并形成神经冲动，传到听中枢，引起听觉。听觉系统通路上的任何一个部位的病变，都将导致整个听觉传输通路的不完整。

耳声发射(Otoacoustic Emissions，OAE)是一种产生于内耳耳蜗，经听骨链及鼓膜传导释放入外耳道的音频能量。即如果给人耳输入一个短时的刺激声音，在去除了外耳道中由刺激声本身所引起的耳道回声后，所记录到的由内耳主动产生的微弱声信号的现象。OAE首先于1978年由英国人D.T.Kemp在健康人的外耳道中记录到的。耳声发射的发现，证实了耳蜗作为听觉末稍感受器，不仅能被动地将外界声信号转换成生物电信号传入中枢引起听觉，同时存在着主动的释能过程，从而确立了耳蜗是一双向换能器的学说，使人们对耳蜗功能的认识发生了根本性变化。由于它的存在与否成为评价听觉外周系统功能是否完好无损的客观指标，因此为听生理研究提供了全新的概念和研究方向，它的发现是现代听生理学的重要突破之一。生理学上认为，外毛细胞在高级神经中枢控制下对基底膜振动的放大作用是耳声发射产生的生理基础。根据外界刺激声的有无，耳声发射可分为自发耳声发射(Spontaneous Otoacoustic Emissions，SOAE)和诱发耳声发射(Evoked Otoacoustic Emissions，EOAE)两大类。EOAE根据诱发它们的刺激声的不同，又可分为瞬态诱发耳声发射(Transient-EvokedOtoacoustic Emissions，TEOAE)、畸变产物耳声发射(Distortion-ProductOtoacoustic Emissions，DPOAE)和刺激频率耳声发射(Stimulus-FrequencyOtoacoustic Emissions，SFOAE)三类。其中，诱发TEOAE的刺激声一般为短时瞬变声，它可以是矩形方波、单周期正弦波、半周期正弦波或是短纯音。通常所使用的刺激声是脉宽为80μs的矩形方波，也称Click声。TEOAE信号具有良好的重复性，在同一个体中有很好的稳定性，但不同个体间TEOAE信号的强度与波形差异较大。目前TEOAE在临床中用于对耳蜗功能的诊断和耳蜗病症的定位。

当外界声波传入人耳后，内耳将声波的机械运动能量转换为生物电能，这种电能以脉冲形式沿听神经纤维向高级中枢传导，最后传至大脑皮质产生音感。在传递过程中从内耳到大脑皮质各个层面都有神经中枢电活动。由声波激发的从内耳至大脑皮质的神经电活动，称为听觉诱发电位(Auditory Evoked Potential，AEP)。在头顶记录的AEP电位的记录电极置于头顶体表，参考电极置于耳垂或乳突。按照潜伏期可分为：刺激后10ms之内的诱发电位成分为早成分或脑干听觉诱发响应(电位)(auditory brainstem response，ABR)、刺激后(10～50)ms为中成分(auditory middle latency response AMLR)，刺激后50ms以后为晚成分(auditory late response ALR)。脑干听觉诱发电位最早由Caton于1875年发现，他在动物大脑皮层上观察到不断波动的电位，把它称为“微弱的脑电波”，其幅度仅为微伏(μV)级。1970年，Jeweet等人首次由头颅记录到听觉脑干诱发电位(Auditory Brainstem Response，ABR)。由于听觉诱发电位不仅与特定的刺激相关，而且与听觉回路相关，因此它能携带很多有关听觉中枢系统的结构和功能的信息，被认为是观察听觉中枢系统功能的重要窗口。临床上是通过量取ABR各波的振幅和潜伏期(即从刺激开始到达波峰的时间)来判断听觉系统病变的有无和病变的部位。在ABR中，波I、III和V在人体中检出率高，易于标定，由于ABR基本不受主观状态的影响，是目前受到较多关注并应用于临床诊断中的一种AEP。在ABR各波中，波I是由听神经纤维发生的，出现率为100％，正常潜伏期约在1～2ms。I波潜伏期延长或消失通常提示内耳的病变。波III是来自桥脑的活动，出现率为100％，正常潜伏期约在3～4ms，振幅一般高于波I，如果波I正常，波III潜伏期延长或消失，I-V和III-V间期延长，则可初步确定病变部位在蜗后。波V来源于下丘脑，出现率为100％，正常潜伏期约在5～6.5ms。波V的幅度常是最高的一个峰，而且后面继以一明显的颅顶负波。波V潜伏期延长或消失，临床上最多见于听神经瘤，其它蜗后病变也能导致波V的特性改变。

听觉系统病变可分为传音性聋、感音神经性聋及混合聋。目前听觉系统的常规检测方法包括：纯音测听PT、声阻抗、OAE、ABR等检测方法。但其中每种方法都有一定的局限性，而且大多数方法只能检测听觉系统通路中的一部分。如：PT是从总体上主观地判断听力损失程度的方法，无法对于婴幼儿及不配合人群进行检测。声阻抗用于检测中耳功能、咽鼓管功能和声反射，不对耳蜗、蜗后神经及听觉中枢的病变进行检测。OAE仅用于对听觉外周系统功能进行检测，对于蜗后部位还不能检测。ABR可测定从蜗神经到下丘核的听觉径路功能，但不能反映听觉外周系统功能。因此，急需一种能同时提取整个听觉系统通路综合信息的检测平台。通过检测各个平面的听觉诱发电位，可估计从内耳一直到大脑皮质各层面听觉系统的功能状态，为临床诊断提供信息。

国内外相关领域的检索中，其他申请都为仅仅用于单独检测OAE或者AEP的采集分析仪器。本发明是国际上首次能同时对听觉外周和听觉中枢信号进行检测的平台。

本综合检测平台将在同一刺激声作用下，同时进行对听觉外周、听神经及听觉中枢信号的采集和分析，通过同时检测各通路信号来反映整个听觉系统的功能状况。其中，OAE信号用于检测耳蜗听觉外周系统(外毛细胞)的功能状态。AEP信号用于反映听神经及听觉中枢系统通路的功能状况，对诊断听神经病变和神经传导障碍特别有意义。该测试平台将充分利用OAE和AEP在听力检查中的互补性，综合、客观、无损、定量、早期的地获得听觉系统传输通路上各点的功能状况及听觉系统病变的检测诊断信息。

发明内容

本发明的目的是针对目前国际上现有的听觉系统常规检测方法的不足，设计一种能够在同一刺激声作用下，同时采集听觉外周OAE信号、听觉中枢AEP信号的硬件装置，并通过软件算法对信号进行分析，获得听觉系统通路状况及综合、客观、无损、定量、早期的听觉系统病变的诊断信息。

本发明的特征为：

含有：与计算机数字信号的输入和输出端相连的A/D采集卡，由体表光盘电极、高阻抗输入探针、第一生物电前置放大器依次串联而成的听觉诱发电位AEP的传输通路，由微型收音器、第二前置放大器依次串联而成的耳声发射OAE信号采集的传输通路，以及由D/A采集卡、微型扬声器依次串联而成的刺激声产生电路；在所设定的同一刺激声作用下，诱发产生的所述特征的听觉诱发电位信号和耳声发射信号被同时采集和分析；其中：

所述微型扬声器被安置在外耳道中，用于产生形成所述OAE信号和AEP响应的刺激声；

所述体表光盘电极包括：置于中央点Cz点处的记录电极、置于同侧耳垂处的参考电极，以及接于额极中点Fpz点处的地线；所述第一生物电前置放大器的AEP信号传出后与所述A/D采集卡的输入端相连，第一生物电前置放大器由独自电源模块供电，第一生物电前置放大器用于对输入信号的放大和滤波，增益至少为200k；

所述微型收音器是一个微型麦克MIC，该微型MIC被安置在所述耳道内贴近所述微型扬声器处；所述第二前置放大器的信号传出后与所述A/D采集卡的另一输入端相连，第二前置放大器由单独电源模块供电，第二前置放大器用于对输入信号的放大及滤波，增益为10；

所述的一种听觉系统传输通路的听力指标综合检测平台其特征在于所述的刺激声用任意自定义刺激波形代替；

所述的一种听觉系统传输通路的听力指标综合检测平台其特征在于所述刺激声的数字信号形成由设置在计算机中的包含不同刺激声的声音文件输出。

附图说明

图1为本发明的听觉系统传输通路的听力指标综合检测平台硬件结构。

图2为本发明中用于采集AEP信号的体表电极安放位置示意图。

图3为本发明中由微型扬声器和微型收音器组成的微型传感器探头外观。

图4为本发明中用于采集OAE信号的微型传感器探头安放位置示意图。

具体实施方式

本发明的目的在于提供一种能够在同一刺激声作用下，同时采集听觉外周OAE信号、听觉中枢AEP信号的硬件装置，并通过软件算法对信号进行分析，获得听觉系统通路状况及综合、客观、无损、定量、早期的听觉系统病变的诊断信息。各部分连接关系如图1所示。

下面结合附图对本发明具体实施方式进一步描述。

如图1：听觉系统传输通路综合指标检测平台硬件包括以下部分：与计算机输入端和输出端相连的A/D和D/A采集卡；由体表光盘电极、探针、第一生物电前置放大器CP511依次串联而成的脑干听觉诱发电位AEP采集的传输通路；由微型收音器、第二前置放大器依次串联而成的耳声发射OAE信号采集的传输通路；以及由D/A采集卡、微型扬声器依次串联而成的刺激声产生电路。信号采集及处理系统在计算机的软件平台上进行。

如图2：用于记录AEP信号的体表光盘电极安置位置为：记录电极置于中央点(Cz)点，参考电极在同侧耳垂处，地线接于额极中点(Fpz)。

由所述体表光盘电极收集的听觉诱发电位AEP信号输出至第一生物电前置放大器进行放大、滤波处理，所述第一生物电前置放大器可以提供高达200k的高增益、低噪声、高精度且滤波通带范围可调，可以达到AEP微弱信号的采集要求。

如图3：微型传感器探头包含微型扬声器及微型收音器。测试中置于耳道中的位置如图4所示。微型收音器对耳道中的耳声发射OAE信号、刺激伪迹及噪声进行采集，输出至第二前置放大器。

第二前置放大器的增益为10，对信号进行放大处理后输出至A/D采集卡的一输入端。

利用本测试平台进行听觉系统传输通路的测试过程中，计算机通过高精度D/A采集卡进行D/A转化后驱动置于耳道中的微型传感器探头中的微型扬声器播放刺激声，刺激声参数根据测试要求可调，可产生短声、短纯音或其他自定义的刺激声信号。反映听觉外周系统功能的OAE信号及反映听觉中枢的AEP信号分别被采集和放大、滤波处理后，通过高精度A/D采集卡进行A/D转换后在软件平台上实现进一步的数字信号处理，提取有效的诊断信息。

本测试平台根据采集到的听觉外周和听觉中枢的信号，获得听觉系统传输通路不同部位的功能状况，并提供综合、客观、无损、定量、早期的检测诊断信息。

Claims

1.一种听觉系统传输通路的听力指标综合检测平台；其特征在于，含有：与计算机数字信号的输入和输出端相连的A/D采集卡，由体表光盘电极、高阻抗输入探针、第一生物电前置放大器依次串联而成的听觉诱发电位AEP的传输通路，由微型收音器、第二前置放大器依次串联而成的耳声发射OAE信号采集的传输通路，以及由D/A采集卡、微型扬声器依次串联而成的刺激声产生电路；在所设定的同一刺激声作用下，诱发产生的所述特征的听觉诱发电位信号和耳声发射信号被同时采集和分析；其中：

所述微型扬声器被安置在外耳道中，用于产生形成所述OAE信号和AEP响应的刺激声，

所述体表光盘电极包括：置于中央点Cz处的记录电极、置于同侧耳垂处的参考电极，以及接于额极中点Fpz处的地线；所述第一生物电前置放大器的AEP信号传出后与所述A/D采集卡的输入端相连，第一生物电前置放大器由独自电源模块供电，第一生物电前置放大器用于对输入信号的放大和滤波，增益至少为200k；

所述微型收音器是一个微型麦克MIC，该微型MIC被安置在所述耳道内贴近所述微型扬声器处；所述第二前置放大器的信号传出后与所述A/D采集卡的另一输入端相连，第二前置放大器由单独电源模块供电，第二前置放大器用于对输入信号的放大及滤波，增益为10。

2.根据权利要求1所述的一种听觉系统传输通路的听力指标综合检测平台，其特征在于，所述的刺激声用任意自定义刺激波形代替。

3.根据权利要求1所述的一种听觉系统传输通路的听力指标综合检测平台，其特征在于，所述刺激声的数字信号形成由设置在计算机中的包含不同刺激声的声音文件输出。