CN109620251A - 一种基于复合神经动作电位的听觉无创检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于复合神经动作电位的听觉无创检测方法，通过依次在人耳鼓膜后下象限且靠近鼓环处设置记录电极，向受试者耳内发送刺激声并从受试者近鼓膜处的电压信号中提取测试频率范围内各刺激声频率刺激下刚好诱发复合神经动作电位的刺激强度阈值，绘制复合神经动作电位阈值曲线判断受试者的听觉强度灵敏度是否正常，向受试者耳内发送刺激声和抑制声并从受试者近鼓膜处的电压信号中提取抑制声频率范围内各个抑制频率下、满足抑制准则的抑制声强度，绘制复合神经动作电位调谐曲线判断受试者的听觉频率灵敏度是否正常；该方法实现了以无创的方式对人耳进行听觉功能检测，并同时实现复合神经动作电位阈值曲线和复合神经动作电位调谐曲线的综合检测。
Description
技术领域
本发明涉及听觉无创检测技术领域，特别涉及一种基于复合神经动作电位的听觉无创检测方法。
背景技术
复合神经动作电位是耳蜗对声剌激所产生的一种反应，是耳蜗中听神经细胞换能后所产生的复合神经电信号，它的作用是向中枢传递声音信息，一般认为它是由不同的听神经纤维的电位反应同步叠加产生的复合电位，复合神经动作电位可在耳蜗圆窗附近记录到。复合神经动作电位调谐曲线反映了耳蜗内毛细胞以及耳蜗传入神经功能，是一种直接对听神经频率选择特性进行测量的客观方法，其研究时间较长，技术也相对比较成熟。但是，目前采用的复合神经动作电位调谐曲线检测方法需要将电极放至圆窗处，是一种有创方法，不能应用于人耳的常规检测。
美国专利US006640121B1公开了一种耳蜗神经检测的耳探针，该耳探针包括测量耳蜗血管血液流量和流速的光纤激光多普勒血流仪探头、测量复合神经动作电位的耳蜗电极和包裹光纤激光多普勒血流仪探头的尖帽等；然而，此专利侧重于耳探针的设计，目的在于减少手术过程中患者听力损伤的情况发生，虽然涉及到复合神经动作电位，但是没有涉及到复合神经动作电位调谐曲线的检测，而且耳探针的使用不能达到无创的效果。
中国专利CN102871797B公开了一种基于光线阵列激光诱发听觉的动物听觉测量系统和方法，该基于光纤阵列激光声效应的动物听觉测量系统，通过测量复合神经动作电位来记录听觉神经对不同激光参量的反应，也可以通过测量听性脑干反应和下丘神经元反应来观察大脑对激光触发听觉神经纤维的反应；然而，该专利的目的是研究向内耳发放定时准确、频谱定位更准确的密集的声阵列信号的仿生耳蜗，与上个专利一样不能达到无创的效果，也未涉及到复合神经动作电位调谐曲线的检测。
中国专利CN102908150A公开了一种复合神经动作电位调谐曲线校准及检测系统，该复合神经动作电位调谐曲线校准及检测系统，搭建了复合神经动作电位调谐曲线的检测与校准平台，实现对复合神经动作电位调谐曲线的综合检测，但是在此专利中是将电极的位置放置在耳蜗的圆窗上，所以此专利中电极的放置属于有创的操作，并不适用于人耳的常规检测。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用无创方式实现听觉功能检测的基于复合神经动作电位的听觉无创检测方法。
为此，本发明技术方案如下：
一种基于复合神经动作电位的听觉无创检测方法，步骤如下：
S1、在人耳鼓膜后下象限且靠近鼓环处设置记录电极，在受试者同侧耳垂夹设参考电极，并在受试者眉心贴设地电极；
S2、设置刺激声频率范围、刺激声频率步长和刺激声强度范围并向受试者耳内发送刺激声，由电极采集受试者近鼓膜处的电压信号，进而通过在获取的电压信号中提取测试频率范围内各刺激声频率刺激下刚好诱发复合神经动作电位的刺激强度阈值，绘制复合神经动作电位阈值曲线，即所有刺激声频率及对应的刚好诱发出的复合神经动作电位的刺激强度所组成的关系曲线，通过将复合神经动作电位阈值曲线与正常听力受试者的听阈进行比较，以判断受试者的听觉强度灵敏度是否正常；
S3、设置剌激声频率范围、剌激声强度范围、抑制声频率范围、抑制声频率步长、抑制声强度范围、以及抑制准则，并向受试者耳内发送剌激声和抑制声，由电极采集受试者近鼓膜处的电压信号，进而通过在获取的电压信号中提取抑制声频率范围内各个抑制频率下、满足抑制准则的抑制声强度，绘制出复合神经动作电位调谐曲线，即在设定的刺激声频率与刺激声强度下所有抑制声频率及对应的抑制声强度所组成的关系曲线，并根据复合神经动作电位调谐曲线计算出表征曲线尖锐程度的品质因素Q10，以判断受试者的听觉频率灵敏度是否正常。
进一步地，在步骤S1中，记录电极的设置方法为：患者侧卧，测试耳朝上，在硬性耳内镜的观察下，使用卷棉子蘸取95％酒精或乙醚，轻轻擦拭鼓膜后下象限位置，使其充分脱脂；然后取微量导电膏轻轻涂抹在记录电极头端，用齿镊夹住记录电极，将消毒过的记录电极轻轻从外耳道推入，使记录电极紧贴鼓膜后下象限靠近鼓环处。
进一步地，在步骤S2中，每个刺激声频率中刚好诱发出的复合神经动作电位的刺激强度的确定方法为：当刺激声诱发出的复合神经动作电位的N1值达到阈值之后，降低一个刺激声强度步长继续测试,如果复合神经动作电位的N1值小于阈值，则再增加一个刺激声强度步长继续测试，如果复合神经动作电位的N1值仍大于阈值，则降低刺激声强度步长直到复合神经动作电位的N1值小于阈值；当增加刺激声强度到采集的复合神经动作电位的N1值又达到阈值标准时，再增加一个刺激声强度步长，如果复合神经动作电位的N1值仍达到阈值标准，则减小一个刺激声强度步长，如此反复多次，通过刺激声由小到大、由大到小的转折4次，然后计算刺激声变化转折处幅度的平均值，此刺激声幅度平均值即为复合神经动作电位的剌激声强度阈值。
进一步地，在步骤S2中，判断受试者的听觉强度灵敏度是否正常的方法为：将复合神经动作电位阈值曲线与正常听力受试者的听阈进行比较，当二者在相同频率段基本平行而且幅度相差在设定的接受范围内，则判断受试者的听觉强度灵敏度正常，而当如果此阈值曲线幅度较高或与正常听力受试者的听阈差异超过设定的接受范围时，则判断受试者的听觉强度灵敏度不正常。
进一步地，在步骤S3中，初始设置的刺激声频率的范围为步骤S2中诱发复合神经动作电位的刺激声频率的范围；初始设置的刺激声强度的范围为步骤S2中诱发复合神经动作电位的刺激强度阈值的范围。
进一步地，在步骤S3中，每个抑制声频率处且满足抑制准则的抑制声强度，即抑制复合神经动作电位的幅值达到抑制准则的确定方法为：当经过抑制声抑制的复合神经动作电位的幅值达到抑制准则之后，抑制声降低一个抑制声强度步长继续测试，如果经过抑制声抑制的复合神经动作电位的幅值未达到抑制准则，则增加抑制声强度步长继续测试，直到经过抑制声抑制的复合神经动作电位的幅值首次达到抑制准则，此时再增加一个抑制声强度步长，如果经过抑制声抑制的复合神经动作电位的幅值仍达到抑制准则的标准，则下降一个抑制声强度步长，抑制声幅度下降过程的判断逻辑与其上升过程一致；如此抑制声强度由大到小或由小到大的转折次数达到4次，将幅度转折处数值平均，即得到该抑制频率处、抑制达到抑制准则的抑制声强度，该抑制声频率和所对应的抑制声强度为复合神经动作电位调谐曲线中的一个点。
进一步地，在步骤S3中，Q10通过计算公式：Q10＝ftip/BW10计算得到，其中，ftip为复合神经动作电位调谐曲线的顶点频率，BW10为复合神经动作电位调谐曲线的顶点以上10dB处的带宽；进而通过将计算得到的表征受试者的调谐曲线尖锐程度的品质因素Q10与表征正常听力受试者的调谐曲线尖锐程度的品质因素Q’10的范围进行对比，判断受试者的听觉频率灵敏度是否正常：当Q10＜Q’10，则受试者的听觉频率灵敏度不正常，当Q10在Q’10的范围，则受试者的听觉频率灵敏度正常；同时，Q10值越大代表听神经的频率选择特性越灵敏，Q10值越小代表听神经的频率选择特性越迟钝。
进一步地，在步骤S3中，根据复合神经动作电位调谐曲线获得抑制声强度的差值△Ls,m、抑制声频率的差值△fs,m和刺激声频率fp，进而通过拖尾/高/低频斜率K计算公式：和复合神经动作电位调谐曲线的顶点及其偏移量fL计算公式：fL＝(ftip-fp)/fp，得到受试者听觉频率灵敏度判断的参考参数，作为判断受试者的耳蜗内毛细胞及耳蜗传入神经的功能的参考依据和直观的分析复合神经动作电位调谐曲线的调谐特性的参考值。
进一步地，对受试者近鼓膜处的电压信号进行采集由无创复合神经动作电位调谐曲线检测系统执行，其包括PC机、高精度外置声卡、微型扬声器、海绵耳塞、电极、高阻抗输入级和生物电放大器；其中，PC机、微型扬声器、高阻抗输入级和生物电放大器分别与高精度外置声卡连接，高阻抗输入级与生物电放大器连接；电极包括设置于人耳鼓膜后下象限且靠近鼓环处的记录电极、夹设在受试者同侧耳垂的参考电极和贴设在受试者眉心的地电极；记录电极、参考电极和地电极分别与高阻抗输入级连接；PC机包括声卡驱动系统和测试校准系统；其中，声卡驱动系统用于驱动高精度外置声卡接收PC机的数字刺激信号，同时将采集的信号发送至测试校准系统的相应模块中；测试校准系统包括用于测试前校准微型扬声器、高精度外置声卡的灵敏度的系统校准模块，用于测试前校准电极与受试者鼓膜的相对位置是否合适的电极位置校准模块，用于判断受试者的听觉强度灵敏度是否正常的复合神经动作电位阈值曲线检测模块，以及用于判断受试者听觉频率灵敏度是否正常的复合神经动作电位调谐曲线检测模块。
进一步地，系统校准模块包括电声校准系统，以及用于设置刺激声参数的测试参数设置模块，用于根据刺激声参数生成数字刺激信号并发送数字刺激信号至高精度外置声卡2的测试信号刺激模块，用于回采发送到受试者外耳道的刺激声信号的检测信号采集模块，用于分析处理回采信号时域波形的检测信号处理模块和用于显示回采信号波形结果的测试结果显示模块；其中，电声校准系统包括用于接受由微型扬声器3发出刺激声的仿真耳、用于接收仿真耳内声音信号的麦克风，用于对麦克风接收的刺激信号进行放大的功率放大器，用于接收经过信号放大后的刺激信号并分析得到高精度外置声卡的数模转换关系以及微型扬声器的电-声转换关系的电声采集系统。
进一步地，电极位置校准模块包括用于设置刺激声参数的测试参数设置模块，用于根据刺激声参数生成数字刺激信号并发送数字刺激信号至高精度外置声卡的测试信号刺激模块，用于采集受试者近鼓膜处的电压信号的检测信号采集模块，用于接收电压信号并将其处理为电压信号的时域波形的检测信号处理模块，以及用于显示电压信号的时域波形的测试结果显示模块。
进一步地，复合神经动作电位阈值曲线检测模块包括用于设置刺激声频率的范围、刺激声频率步长和刺激声强度的范围的测试参数设置模块，用于根据设置参数生成刺激信号并发送至高精度外置声卡的测试信号刺激模块，用于采集受试者近鼓膜处的电压信号的检测信号采集模块，用于接收电压信号并从中提取处于测试频率范围内各刺激声频率刺激下刚好诱发复合神经动作电位的刺激强度阈值的检测信号处理模块，以及用于将各刺激声频率及对应的刚好诱发出的复合神经动作电位的刺激强度阈值绘制为复合神经动作电位阈值曲线并显示的测试结果显示模块。
进一步地，复合神经动作电位调谐曲线检测模块包括用于设置剌激声频率、剌激声强度、抑制声频率的范围、抑声频率步长、抑制声强度的范围和抑制准则的测试参数设置模块，用于根据设置参数分别生成剌激声和抑制声并将其发送至高精度外置声卡的测试信号刺激模块，用于采集受试者近鼓膜处的电压信号的检测信号采集模块，用于接收电压信号并提取抑制声频率范围内各个抑制频率下、满足设定抑制准则的复合神经动作电位的检测信号处理模块，以及用于将各抑制声频率及对应的满足抑制准则的抑制声强度绘制为复合神经动作电位调谐曲线并显示的测试结果显示模块。
与现有技术相比，该基于复合神经动作电位的听觉无创检测方法在传统的复合神经动作电位调谐曲线检测方法的基础上提出了改进，改变了将记录电极插设在圆窗上的有创方法变为将记录电极放置在鼓膜后下象限靠近鼓环处的无创方法，本发明可以将复合神经动作电位调谐曲线检测应用于人耳的常规检测；与此同时还可以实现复合神经动作电位阈值曲线和复合神经动作电位调谐曲线的综合检测，实现对听神经系统的刺激强度灵敏度和刺激频率灵敏度的综合研究。
附图说明
图1为本发明的基于复合神经动作电位的听觉无创检测方法的结构示意图；
图2为本发明的基于复合神经动作电位的听觉无创检测方法的PC机的功能模块的结构示意图；
图3为本发明的基于复合神经动作电位的听觉无创检测方法的系统校准模块的工作流程示意图；
图4为本发明的基于复合神经动作电位的听觉无创检测方法的电极位置设置方式的示意图；
图5为本发明的基于复合神经动作电位的听觉无创检测方法的复合神经动作电位阈值曲线检测模块的工作流程示意图；
图6为本发明的基于复合神经动作电位的听觉无创检测方法的复合神经动作电位调谐曲线检测模块的工作流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。
如图1所示，一种用于基于复合神经动作电位的听觉无创检测方法的无创复合神经动作电位调谐曲线检测系统，其包括PC机1、高精度外置声卡2、微型扬声器3、海绵耳塞4、电极5、高阻抗输入级6和生物电放大器7；其中，
PC机1装载有windows系统，其包括声卡驱动系统11和测试校准系统12；其中，声卡驱动系统11用于驱动高精度外置声卡2接收PC机1的数字刺激信号，同时将采集的信号发送至测试校准系统12的相应模块中；测试校准系统12包括用于测试前校准微型扬声器、高精度外置声卡的灵敏度的系统校准模块121，用于测试前校准记录电极与受试者鼓膜的相对位置是否合适的电极位置校准模块122，用于判断受试者的听觉强度灵敏度是否正常的复合神经动作电位阈值曲线检测模块123，以及用于判断受试者听觉频率灵敏度是否正常的复合神经动作电位调谐曲线检测模块124。
高精度外置声卡2采用由RME公司生产的Fireface 802，该声卡具有24bit采样深度、最高采样率为192kHz的便携式高精度外置声卡；高精度外置声卡2与PC机1连接，接收PC机1发出的数字刺激信号并转换为电信号；
微型扬声器3采用Etymotic公司的ER-3C型气导插入式耳机，其优势为具有106dBSPL以上的持续输出能力、16kHz工作带宽和70dB以上耳间隔离，其中，微型扬声器3包括产生刺激声的第一电-声换能器31和产生抑制声的第二电-声换能器32，用于将设置好的电信号转化为声音信号，两个电-声换能器的一端连接高精度外置声卡2，另一端通过穿插在海绵耳塞4内的两声管固定在受试者外耳道内；微型扬声器3与高精度外置声卡2连接，接收高精度外置声卡2发送的电信号并相应地将刺激声的电信号通过第一电-声换能器31转化为刺激声的声音信号或将抑制声的电信号通过第二电-声换能器32转化为抑制声的声音信号，进而传送至受试者的耳中；
电极5包括设置于人耳鼓膜后下象限且靠近鼓环处的记录电极(银球电极)501、夹设在受试者同侧耳垂的参考电极(鳄鱼夹电极)502和贴设在受试者眉心的地电极(贴覆式电极)503；
高阻抗输入级6分别与记录电极501、参考电极502和地电极503连接，用于提高检测电路的输入阻抗，以便接入设备后，对被测电路的影响尽可能地小，有利于记录生物电信号，例如复合神经动作电位；
生物电放大器7采用美国Grass公司生产的CP511，此种生物电放大器7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，且能够达到复合神经动作电位信号的采集要求；在该方法中，生物电放大器7用于滤除电极5采集到的复合神经动作电位信号和耳蜗微音器电位信号以外的噪声信号并对采集到的复合神经动作电位信号和耳蜗微音器电位信号进行放大处理；生物电放大器7的输入端与高阻抗输入级6连接、输出端与高精度外置声卡2连接，将电极采集到的电压信号依次通过高阻抗输入级6、生物电放大器7和高精度外置声卡2发送至PC机1中，进行数据分析处理；
系统校准模块121包括测试参数设置模块、测试信号刺激模块、检测信号采集模块、测试结果显示模块和电声校准系统；电声校准系统包括AE400仿真耳1211、M300麦克风1212、PA100功率放大器1213和Total Sound电声采集系统1214；该Total Sound电声采集系统1214以ACOUSTECH公司基于Windows系统特定开发的电声校准系统为实施例进行说明，其操作简单、灵活性高、功能强大，支持8k/16k/44.1k/48k/96k/192k等采样速率；该系统校准的具体过程为：测试参数设置模块设置刺激声参数；测试信号刺激模块根据设置的刺激声参数生成数字刺激信号，数字刺激信号经高精度外置声卡2进行数模转换生成模拟刺激信号发送到微型扬声器3；微型扬声器3将刺激声发送到AE400仿真耳1211中，M300麦克风1212接收AE400仿真耳1211中的刺激信号，刺激信号经PA100功率放大器1213放大后发送到Total Sound电声采集系统1214，Total Sound电声采集系统1214对刺激信号进行分析，得到高精度外置声卡2的数模转换关系和微型扬声器3的电-声转换关系并经由测试结果显示模块显示。
电极位置校准模块122包括测试参数设置模块、测试信号刺激模块、检测信号采集模块、检测信号处理模块和测试结果显示模块；其电极位置校准的具体过程为：测试参数设置模块设置刺激声参数，测试信号刺激模块通过参数设置生成并发出数字刺激信号，数字刺激信号经高精度外置声卡转化为模拟刺激信号通过微型扬声器发送至受试者鼓膜附近，电极采集受试者近鼓膜处的电压信号，高阻抗输入级和生物电放大器将电压信号滤波放大后经高精度外置声卡发送到检测信号采集模块，检测信号采集模块将采集到的信号发送到检测信号处理模块，检测信号处理模块对采集的信号波形处理后将电压信号的时域波形发送到测试结果显示模块，测试结果显示模块根据检测到电压信号的时域波形对电极位置进行校准，当检测到的电压信号波形可以很好的跟随刺激声波形变化，认为检测到CM波形，电极位置合适，否则对电极的位置进行调整，直至合适。
在完成测试系统的系统校准和电极位置校准后，即可开始分别通过复合神经动作电位阈值曲线检测模块123和复合神经动作电位调谐曲线检测模块124完成复合神经动作电位阈值曲线和复合神经动作电位调谐曲线的测绘。
复合神经动作电位阈值曲线检测模块123包括测试参数设置模块、测试信号刺激模块、检测信号采集模块、检测信号处理模块和测试结果显示模块；其复合神经动作电位阈值曲线获取的具体过程为：测试参数设置模块设置刺激声频率的范围、刺激声频率步长和刺激声强度的范围；测试信号刺激模块通过设置的参数生成刺激信号，刺激信号经高精度外置声卡转化为模拟信号通过微型扬声器发送至受试者耳中，电极采集受试者近鼓膜处的电压信号，高阻抗输入级和生物电放大器将电压信号滤波放大后经高精度外置声卡发送到检测信号采集模块；检测信号采集模块将采集到的信号发送到检测信号处理模块；检测信号处理模块提取测试频率范围内，各刺激声频率刺激下刚好诱发复合神经动作电位的刺激强度阈值，将各刺激声频率及对应的刺激声强度阈值发送至测试结果显示模块；测试结果显示模块绘制出复合神经动作电位阈值曲线，判断受试者的听觉强度灵敏度是否正常。
复合神经动作电位调谐曲线检测模块124包括测试参数设置模块、测试信号刺激模块、检测信号采集模块、检测信号处理模块和测试结果显示模块；其复合神经动作电位调谐曲线获取的具体过程为：测试参数设置模块设置剌激声频率、剌激声强度、抑制声频率的范围、抑声频率步长、抑制声强度的范围和抑制准则，测试信号刺激模块通过测试参数设置模块设置的参数分别生成剌激声和抑制声，将生成的剌激声和抑制声经高精度外置声卡转化后通过微型扬声器发送至受试者耳中，电极采集受试者近鼓膜处的电压信号，高阻抗输入级和生物电放大器将电压信号滤波放大后经高精度外置声卡发送到检测信号采集模块；检测信号采集模块将采集到的信号发送到检测信号分析模块；检测信号分析模块提取抑制声频率范围内各个抑制频率下、满足设定抑制准则的抑制声强度，将各抑制声频率及对应的满足抑制准则的抑制声强度发送至测试结果显示模块；测试结果显示模块绘制出复合神经动作电位调谐曲线，判断受试者听觉频率灵敏度是否正常。
在采用上述无创复合神经动作电位调谐曲线检测系统实施无创听觉功能检测时，系统校准模块121、电极位置校准模块122、复合神经动作电位阈值曲线检测模块123和复合神经动作电位调谐曲线检测模块124中涉及刺激声和/或抑制声可采用多种形式的声音信号；在本实施例中，刺激声和抑制声均采用短纯音。
通过上述无创复合神经动作电位调谐曲线检测系统测试得到的复合神经动作电位阈值曲线和复合神经动作电位调谐曲线，进而采用本申请的对基于复合神经动作电位的听觉无创检测方法实现对人耳听觉功能进行检测，具体步骤如下：
步骤一、在人耳鼓膜后下象限且靠近鼓环处设置记录电极，在受试者同侧耳垂夹设参考电极，并在受试者眉心贴设地电极；
记录电极的设置方法为：患者侧卧，测试耳朝上，在硬性耳内镜的观察下，使用卷棉子蘸取95％酒精或乙醚，轻轻擦拭鼓膜后下象限位置，使其充分脱脂；然后取微量导电膏轻轻涂抹在记录电极头端，用齿镊夹住记录电极，将消毒过的记录电极轻轻从外耳道推入，使记录电极紧贴鼓膜后下象限靠近鼓环处其中，
步骤二、设置刺激声频率范围、刺激声频率步长和刺激声强度范围并向受试者耳内发送刺激声，由电极采集受试者近鼓膜处的电压信号，进而通过在获取的电压信号中提取测试频率范围内各刺激声频率刺激下刚好诱发复合神经动作电位的刺激强度阈值，绘制复合神经动作电位阈值曲线，即所有刺激声频率及对应的刚好诱发出的复合神经动作电位的刺激强度所组成的关系曲线，通过将复合神经动作电位阈值曲线与正常听力受试者的听阈进行比较，以判断受试者的听觉强度灵敏度是否正常；
在该步骤中，每个刺激声频率中刚好诱发出的复合神经动作电位的刺激强度阈值的确定方法为：当刺激声诱发出的复合神经动作电位的N1值达到阈值之后，降低一个刺激声强度步长继续测试,如果复合神经动作电位的N1值小于阈值，则再增加一个刺激声强度步长继续测试，如果复合神经动作电位的N1值仍大于阈值，则降低刺激声强度步长直到复合神经动作电位的N1值小于阈值；当增加刺激声强度到采集的复合神经动作电位的N1值又达到阈值标准时，再增加一个刺激声强度步长，如果复合神经动作电位的N1值仍达到阈值标准，则减小一个刺激声强度步长，如此反复多次，通过刺激声由小到大、由大到小的转折4次，然后计算刺激声变化转折处幅度的平均值，此刺激声幅度平均值即为复合神经动作电位的剌激声强度阈值；
进而，判断受试者的听觉强度灵敏度是否正常的方法为：将复合神经动作电位阈值曲线与正常听力受试者的听阈进行比较，当二者在相同频率段基本平行而且幅度相差在设定的接受范围(如：5dB SPL)内，则判断受试者的听觉强度灵敏度正常，而当如果此阈值曲线幅度较高或与正常听力受试者的听阈差异超过设定的接受范围时，则判断受试者的听觉强度灵敏度不正常；
步骤三、设置剌激声频率范围、剌激声强度范围、抑制声频率范围、抑制声频率步长、抑制声强度范围、以及抑制准则，并向受试者耳内发送剌激声和抑制声，由电极采集受试者近鼓膜处的电压信号，进而通过在获取的电压信号中提取抑制声频率范围内各个抑制频率下、满足抑制准则的抑制声强度，绘制出复合神经动作电位调谐曲线，即在设定的刺激声频率与刺激声强度下所有抑制声频率及对应的抑制声强度所组成的关系曲线，并根据复合神经动作电位调谐曲线计算出表征曲线尖锐程度的品质因素Q10，以判断受试者的听觉频率灵敏度是否正常；
其中，初始设置的刺激声频率的范围为步骤S2中诱发复合神经动作电位的刺激声频率的范围；初始设置的刺激声强度的范围为步骤S2中诱发复合神经动作电位的刺激强度阈值的范围；
在该步骤中，每个抑制声频率处且满足抑制准则的抑制声强度的确定方法为：当经过抑制声抑制的复合神经动作电位的幅值达到抑制准则之后，抑制声降低一个抑制声强度步长继续测试，如果经过抑制声抑制的复合神经动作电位的幅值未达到抑制准则，则增加抑制声强度步长继续测试，直到经过抑制声抑制的复合神经动作电位的幅值首次达到抑制准则，此时再增加一个抑制声强度步长，如果经过抑制声抑制的复合神经动作电位的幅值仍达到抑制准则的标准，则下降一个抑制声强度步长，抑制声幅度下降过程的判断逻辑与其上升过程一致。如此抑制声强度由大到小或由小到大的转折次数达到4次，将幅度转折处数值平均，即得到该抑制频率处、抑制达到抑制准则的抑制声强度，该抑制声频率和所对应的抑制声强度为复合神经动作电位调谐曲线中的一个点；
进而，判断受试者的听觉频率灵敏度是否正常的具体方法为：
S301、根据复合神经动作电位调谐曲线，获得复合神经动作电位调谐曲线的顶点频率ftip、顶点以上10dB处的带宽BW10、抑制声强度的差值△Ls,m、抑制声频率的差值△fs,m和刺激声频率fp；
S302、计算表征调谐曲线尖锐程度的品质因素Q10、拖尾/高/低频斜率K和顶点及其偏移量fL；其中，
Q10通过计算公式为：Q10＝ftip/BW10，
拖尾/高/低频斜率K计算公式为：
顶点及其偏移量fL计算公式为：fL＝(ftip-fp)/fp，
将计算得到表征受试者的调谐曲线尖锐程度的品质因素Q10与表征正常听力受试者的曲线尖锐程度的品质因素Q’10的范围进行对比，判断受试者的听觉频率灵敏度是否正常：当Q10＜Q’10，则受试者的听觉频率灵敏度不正常，当Q10在Q’10的范围，则受试者的听觉频率灵敏度正常；同时，Q10值越大代表听神经的频率选择特性越灵敏，Q10值越小代表听神经的频率选择特性越迟钝；
而计算得到的拖尾/高/低频斜率K和顶点及其偏移量fL则作为受试者听觉频率灵敏度判断的参考参数，分别用作判断受试者的耳蜗内毛细胞及耳蜗传入神经的功能的参考依据和用作直观分析复合神经动作电位调谐曲线的调谐特性。
Claims (9)
1.一种基于复合神经动作电位的听觉无创检测方法，其特征在于，步骤如下：
S1、在人耳鼓膜后下象限且靠近鼓环处设置记录电极，在受试者同侧耳垂夹设参考电极，并在受试者眉心贴设地电极；
S2、设置刺激声频率范围、刺激声频率步长和刺激声强度范围并向受试者耳内发送刺激声，由电极采集受试者近鼓膜处的电压信号，进而通过在获取的电压信号中提取测试频率范围内各刺激声频率刺激下刚好诱发复合神经动作电位的刺激强度阈值，绘制复合神经动作电位阈值曲线，即所有刺激声频率及对应的刚好诱发出的复合神经动作电位的刺激强度所组成的关系曲线，通过将复合神经动作电位阈值曲线与正常听力受试者的听阈进行比较，以判断受试者的听觉强度灵敏度是否正常；
S3、设置剌激声频率范围、剌激声强度范围、抑制声频率范围、抑制声频率步长、抑制声强度范围、以及抑制准则，并向受试者耳内发送剌激声和抑制声，由电极采集受试者近鼓膜处的电压信号，进而通过在获取的电压信号中提取抑制声频率范围内各个抑制频率下、满足抑制准则的抑制声强度，绘制出复合神经动作电位调谐曲线，即在设定的刺激声频率与刺激声强度下所有抑制声频率及对应的抑制声强度所组成的关系曲线，并根据复合神经动作电位调谐曲线计算出表征曲线尖锐程度的品质因素Q10，以判断受试者的听觉频率灵敏度是否正常。
2.根据权利要求1所述的基于复合神经动作电位的听觉无创检测方法，其特征在于，在步骤S1中，记录电极的设置方法为：患者侧卧，测试耳朝上，在硬性耳内镜的观察下，使用卷棉子蘸取95％酒精或乙醚，轻轻擦拭鼓膜后下象限位置，使其充分脱脂；然后取微量导电膏轻轻涂抹在记录电极头端，用齿镊夹住记录电极，将消毒过的记录电极轻轻从外耳道推入，使记录电极紧贴鼓膜后下象限靠近鼓环处。
3.根据权利要求1所述的基于复合神经动作电位的听觉无创检测方法，其特征在于，在步骤S2中，每个刺激声频率中刚好诱发出的复合神经动作电位的刺激强度的确定方法为：当刺激声诱发出的复合神经动作电位的N1值达到阈值之后，降低一个刺激声强度步长继续测试,如果复合神经动作电位的N1值小于阈值，则再增加一个刺激声强度步长继续测试，如果复合神经动作电位的N1值仍大于阈值，则降低刺激声强度步长直到复合神经动作电位的N1值小于阈值；当增加刺激声强度到采集的复合神经动作电位的N1值又达到阈值标准时，再增加一个刺激声强度步长，如果复合神经动作电位的N1值仍达到阈值标准，则减小一个刺激声强度步长，如此反复多次，通过刺激声由小到大、由大到小的转折4次，然后计算刺激声变化转折处幅度的平均值，此刺激声幅度平均值即为复合神经动作电位的剌激声强度阈值。
4.根据权利要求1所述的基于复合神经动作电位的听觉无创检测方法，其特征在于，在步骤S2中，判断受试者的听觉强度灵敏度是否正常的方法为：将复合神经动作电位阈值曲线与正常听力受试者的听阈进行比较，当二者在相同频率段基本平行而且幅度相差在设定的接受范围内，则判断受试者的听觉强度灵敏度正常，而当如果此阈值曲线幅度较高或与正常听力受试者的听阈差异超过设定的接受范围时，则判断受试者的听觉强度灵敏度不正常。
5.根据权利要求1所述的基于复合神经动作电位的听觉无创检测方法，其特征在于，在步骤S3中，初始设置的刺激声频率的范围为步骤S2中诱发复合神经动作电位的刺激声频率的范围；初始设置的刺激声强度的范围为步骤S2中诱发复合神经动作电位的刺激强度阈值的范围。
6.根据权利要求1所述的基于复合神经动作电位的听觉无创检测方法，其特征在于，在步骤S3中，每个抑制声频率处且满足抑制准则的抑制声强度的确定方法为：当经过抑制声抑制的复合神经动作电位的幅值达到抑制准则之后，抑制声降低一个抑制声强度步长继续测试，如果经过抑制声抑制的复合神经动作电位的幅值未达到抑制准则，则增加抑制声强度步长继续测试，直到经过抑制声抑制的复合神经动作电位的幅值首次达到抑制准则，此时再增加一个抑制声强度步长，如果经过抑制声抑制的复合神经动作电位的幅值仍达到抑制准则的标准，则下降一个抑制声强度步长，抑制声幅度下降过程的判断逻辑与其上升过程一致；如此抑制声强度由大到小或由小到大的转折次数达到4次，将幅度转折处数值平均，即得到该抑制频率处、抑制达到抑制准则的抑制声强度，该抑制声频率和所对应的抑制声强度为复合神经动作电位调谐曲线中的一个点。
7.根据权利要求1所述的基于复合神经动作电位的听觉无创检测方法，其特征在于，在步骤S3中，Q10通过计算公式：Q10＝ftip/BW10计算得到，其中，ftip为复合神经动作电位调谐曲线的顶点频率，BW10为复合神经动作电位调谐曲线的顶点以上10dB处的带宽；进而通过将计算得到的表征受试者的调谐曲线尖锐程度的品质因素Q10与表征正常听力受试者的调谐曲线尖锐程度的品质因素Q’10的范围进行对比，判断受试者的听觉频率灵敏度是否正常：当Q10＜Q’10，则受试者的听觉频率灵敏度不正常，当Q10在Q’10的范围，则受试者的听觉频率灵敏度正常；同时，Q10值越大代表听神经的频率选择特性越灵敏，Q10值越小代表听神经的频率选择特性越迟钝。
8.根据权利要求1所述的基于复合神经动作电位的听觉无创检测方法，其特征在于，在步骤S3中，根据复合神经动作电位调谐曲线获得抑制声强度的差值△Ls,m、抑制声频率的差值△fs,m和刺激声频率fp，进而通过拖尾/高/低频斜率K计算公式：和复合神经动作电位调谐曲线的顶点及其偏移量fL计算公式：fL＝(ftip-fp)/fp，得到受试者听觉频率灵敏度判断的参考参数，作为判断受试者的耳蜗内毛细胞及耳蜗传入神经的功能的参考依据和直观的分析复合神经动作电位调谐曲线的调谐特性的参考值。
9.根据权利要求1所述的基于复合神经动作电位的听觉无创检测方法，其特征在于，对受试者近鼓膜处的电压信号进行采集由无创复合神经动作电位调谐曲线检测系统执行，其包括PC机(1)、高精度外置声卡(2)、微型扬声器(3)、海绵耳塞(4)、电极(5)、高阻抗输入级(6)和生物电放大器(7)；其中，PC机(1)、微型扬声器(3)、高阻抗输入级(6)和生物电放大器(7)分别与高精度外置声卡(2)连接，高阻抗输入级(6)与生物电放大器(7)连接；电极(5)包括设置于人耳鼓膜后下象限且靠近鼓环处的记录电极(501)、夹设在受试者同侧耳垂的参考电极(502)和贴设在受试者眉心的地电极(503)；记录电极(501)、参考电极(502)和地电极(503)分别与高阻抗输入级(6)连接；PC机(1)包括声卡驱动系统(11)和测试校准系统(12)；其中，声卡驱动系统(11)用于驱动高精度外置声卡(2)接收PC机(1)的数字刺激信号，同时将采集的信号发送至测试校准系统12的相应模块中；测试校准系统(12)包括用于测试前校准微型扬声器、高精度外置声卡的灵敏度的系统校准模块(121)，用于测试前校准电极与受试者鼓膜的相对位置是否合适的电极位置校准模块(122)，用于判断受试者的听觉强度灵敏度是否正常的复合神经动作电位阈值曲线检测模块(123)，以及用于判断受试者听觉频率灵敏度是否正常的复合神经动作电位调谐曲线检测模块(124)。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201811642033.0A CN109620251B (zh) | 2018-12-29 | 一种基于复合神经动作电位的听觉无创检测方法 |
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