CN107744394A - 三维重建内耳对声刺激响应状态的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三维重建内耳对声刺激响应状态的方法，包括以下步骤：a、对受试者进行精细化听力测听，得到相应的频率和响度数据，将数据记录在三维坐标系中，确定三维坐标的其中两个变量：响度和频率，即x轴和y轴；b、确定三维坐标中的第三个变量为基底膜底端到相应频率f对应位置的距离，即z轴；c、将相邻的三维坐标通过光滑的曲线连接，得到三维的内耳对声刺激响应状态曲线。通过该方法，依据频率‑部位的基础理论，无需对耳蜗进行解剖便能描述出听觉识别敏感度测试与基底膜的对应部位，即记录患者的听觉基础状态和传导通路各级神经元隐匿的损伤和异常部位，为临床上发现听觉系统的细节数据提供新的手段和方法。

Description

三维重建内耳对声刺激响应状态的方法

技术领域

本发明属于听力学领域，尤其是涉及一种三维重建内耳对声刺激响应状态的方法。

背景技术

人耳的结构极其复杂，其灵敏程度超过任何人造仪器，可以分为外耳、中耳和内耳，其中内耳的耳蜗负责对声音的感知，耳蜗是人耳最重要的组成部分，它可以听取和识别不同频率和强弱的声音，正常成年人的耳蜗可以分辨的两音频率差距小于0.2％(钢琴上相邻两键的频率差别约为6％)。频率范围约为10个倍频程(20Hz-20kHz)。感受声音强弱的动态范围非常大，约120dB(1,000,000倍)。这些特征都与耳蜗的力学特性紧密相关。声波是通过空气传导和骨传导传入内耳的(正常情况下以空气传导为主)。当镫骨足足板推动前庭窗运动后，耳蜗内的液体也会运动，这就导致基底膜发生位移，附着在基底膜上外毛细胞也会因此弯曲。当毛细胞弯曲时，其基底膜的神经末梢产生神经冲动，经神经纤维至大脑中枢，我们就听到了“声音”。

耳蜗对传入耳朵的声音进行频谱分析，并将声波的频率转译成在基底膜上的距离分布，这叫做频率-部位转换或音位转换。频率-部位转换的主要决定因素是基底膜的劲度，基底膜的劲度从蜗底至蜗顶逐渐减小，而毛细胞的长度及基底膜的宽度逐渐增加，因而负载于基底膜上的重量也逐渐增加，基底膜的共振频率从蜗底至蜗顶相应逐渐减低。基底膜上不同部位外毛细胞的共振频率大体上与相应部位基底膜的共振频率相同，基底膜的共振频率与声波一致的部位称为基底膜的共振区，当声波传递至共振区时，除了基底膜共振外，该部位的外毛细胞也产生主动收缩运动，从而增强基底膜的运动，增强对声波反应的灵敏度及对频率的分辨能力。(摘自：《基础与应用听力学概要》)

但目前没有较直观方式获知内耳与声刺激响应关系的方式，给临床医学带来较大困难。

从临床的检查中，可以证实患者听阈与毛细胞的损害程度的相关性，如图2：

图(a)是一名患者的常规听力图，上横坐标表示基底膜上到蜗顶的距离/mm，下横坐标表示频率/Hz，纵坐标表示声强/dB。此患者因长期在噪声下工作使得高频部分频点听阈提高。

图(b)是该患者去世后的耳蜗解剖图，可清晰看出所示毛细胞部分由 1/3受到破坏，位置和听力损失所示完全符合，这可作为图(a)的佐证。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三维重建内耳对声刺激响应状态的方法，能够解决上述问题中的至少一个。

根据本发明的一个方面，提供了一种三维重建内耳对声刺激响应状态的方法，包括以下步骤：a、对受试者进行精细化听力测听，得到相应的频率和响度数据，将数据记录在三维坐标系中，确定三维坐标的其中两个变量：响度和频率，即x轴和y轴；

b、确定三维坐标中的第三个变量为基底膜底端到相应频率f对应位置的距离，即z轴，输入特征频率f和基底膜位置x关系的公式：

f/Hz=A[10^a[(L-x)/mm]-k]

其中，f为特征频率，L为基底膜长度，x为基底膜底端到特征频率为f的位置的距离(基底膜端对应x)，而常数A＝165.4、k＝0.88、a＝0.06；

c、将相邻的三维坐标通过光滑的曲线连接，得到三维的内耳对声刺激响应状态曲线。

在一些实施方式中，三维坐标中各轴的起点均为0。

在一些实施方式中，z轴的数值范围为0～35mm。

本发明的有益效果是：目前听觉识别敏感度测试的方法已经在临床听阈测试中大力推广，通过受试者的听力精细化测听，可以得到患者的精细化听阈曲线，即获得频率和响度的数据；通过该三维重建内耳对声刺激响应的方法，依据频率-部位的基础理论，无需对耳蜗进行解剖便能描述出听 觉识别敏感度测试与基底膜的对应部位，即记录患者的听觉基础状态和传 导通路各级神经元隐匿的损伤和异常部位，为临床上发现听觉系统的细节数据提供新的手段和方法。

附图说明

图1是该发明三维重建内耳对声刺激响应状态的方法的测试效果参考图；

图2为患者听阈与毛细胞的损害程度的相关性；

图3为耳蜗不同部位的基底膜频率的关系；

图4为当L＝35mm(人耳基底膜长度)时，f与x的关系。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

参照图1。三维重建内耳对声刺激响应状态的方法，包括以下步骤：

a、对受试者进行精细化听力测听，得到相应的频率和响度数据，将数据记录在三维坐标系中，确定三维坐标的其中两个变量：响度和频率，即x 轴和y轴；

b、确定三维坐标中的第三个变量为基底膜底端到相应频率f对应位置的距离，即z轴，输入特征频率f和基底膜位置x关系的公式：

f/Hz=A[10^a[(L-x)/mm]-k]

其中，f为特征频率，L为基底膜长度，x为基底膜底端到特征频率为f的位置的距离(基底膜端对应x)，而常数A＝165.4、k＝0.88、a＝0.06；

c、将相邻的三维坐标通过光滑的曲线连接，得到三维的内耳对声刺激响应状态曲线。

三维坐标中各轴的起点均为0。

人类基底膜全长约35毫米，因此，z轴的数值范围为0～35mm，耳蜗听觉感受器即螺旋器位于基底膜上的内、外螺旋沟之间，听觉感受器细胞为耳蜗毛细胞。耳蜗不同部位的基底膜频率的关系如图3：

目前公认的是Greenwood等人发现的特征频率f和基底膜位置x关系的公式，

f/Hz＝A[10^a[(L-x)/mm]-k]

其中f为特征频率，L为基底膜长度，x为基底膜底端到特征频率为f 的位置的距离(基底膜端对应x)，而常数A＝165.4、k＝0.88、a＝0.06.

当L＝35mm(人耳基底膜长度)时，f与x的关系如图4：

公式和关系曲线可见，基底膜底部的特征频率最高，顶部的特征频率最低，并且特征频率与基底膜位置呈指数的关系，这与人耳对声音频率的感受特性是一致的。

目前听觉识别敏感度测试的方法已经在临床听阈测试中大力推广，通过受试者的听力精细化测听，可以得到患者的精细化听阈曲线，即获得频率和响度的数据。

图1为三维的内耳对声刺激响应状态曲线的效果图：

基底轴，即z轴，的标尺为0-35mm，其中数值越大，表示距离蜗底越远而离我顶越近，即为蜗底-蜗顶的顺序。

图中蓝色的实线即为包含频率、强度、位置这三维信息的曲线，曲线上每一点的信息均被记录和反应出来。

因此，通过该三维重建内耳对声刺激响应的方法，依据频率-部位的基础理论，无需对耳蜗进行解剖便能描述出听觉识别敏感度测试与基底膜的对应部位，即记录患者的听觉基础状态和传导通路各级神经元隐匿的损伤和异常部位，为临床上发现听觉系统的细节数据提供新的手段和方法。

以上的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.三维重建内耳对声刺激响应状态的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、对受试者进行精细化听力测听，得到相应的频率和响度数据，将数据记录在三维坐标系中，确定三维坐标的其中两个变量：响度和频率，即x轴和y轴；

b、确定三维坐标中的第三个变量为基底膜底端到相应频率f对应位置的距离，即z轴，输入特征频率f和基底膜位置x关系的公式：

f/Hz=A[10^a[(L-x)/mm-k]

其中，f为特征频率，L为基底膜长度，x为基底膜底端到特征频率为f的位置的距离(基底膜端对应x)，而常数A＝165.4、k＝0.88、a＝0.06；

c、将相邻的三维坐标通过光滑的曲线连接，得到三维的内耳对声刺激响应状态曲线。

2.根据权利要求1所述的三维重建内耳对声刺激响应状态的方法，其特征在于，三维坐标中各轴的起点均为0。

3.根据权利要求2所述的三维重建内耳对声刺激响应状态的方法，其特征在于，所述z轴的数值范围为0～35mm。