鼓室图检查中的测试频率

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作者: Amplivox
26/07/2022

要解释高频率鼓室图检查结果(包括YBG曲线),必须理解中耳系统的物理行为及其频率依赖性。鼓室图检查不仅是耳膜活动性的测量,还涉及中耳结构,并在一定程度上涉及耳蜗。鼓室图检查结果取决于中耳结构的“刚度”、“质量”和“阻力”,以及探测音的频率。

 

中耳系统可被视为将外耳收集的声学能量转化为机械运动的转换器,旨在刺激内耳。中耳的物理特性随频率而变化。这些特性在声音的感知和传递过程中发挥重要作用。  

空气的阻抗低于耳蜗液的阻抗。1这类似于在水中移动与在陆地上移动的体验。当声波通过中耳传递时,它会经过中耳结构的阻抗。这一过程由鼓膜的弹性、中耳骨的韧带以及中耳腔内空气的压缩和膨胀共同控制。 

计算中耳系统阻抗时,可应用与电路阻抗计算相同的数学原理:

Z = R + iX
(阻抗Z,电阻R,电抗X)

在电路中,不同元件会影响阻抗(如电阻、电感、电容)。阻抗的相反概念是导纳(也称顺应性)。鼓膜的声学导纳与传入中耳的声学信号成正比。因此,在鼓室图检查中,通过测量导纳(Y)来确定中耳吸收的声学能量:

Y = G + iB
(导纳Y,导电率G,电感B)

影响声学能量转化为机械运动的两个物理属性是质量(G)和刚度(B)。一般来说,质量限制高频传输但支持低频传输。 刚度限制低频但允许高频传输。用更简单的话来说,木琴的琴键越大(因此越重),敲击时发出的声音越低。 琴键越小(因此越轻),发出的声音越高。 

中耳腔内的听小骨代表质量(G),而鼓膜的弹性、中耳骨的韧带以及中耳腔内空气的压缩和膨胀,共同为中耳系统提供刚度(B)。因此,中耳骨负责传递低频信号和高频测试信号。 

 

基于质量与刚度占主导地位的原理,可尝试识别不同中耳结构中的病理异常。通过使用不同测试频率,可识别多种病理状况,例如低频测试可识别鼓膜病理,高频测试可识别听小骨异常。

当质量与刚度频率相同时,即出现共振频率。“在空气传导(AC)激励下,人类中耳的平均共振频率约为0.8-1.2kHz。”2 这意味着声音的传导会受到除耳蜗自身阻抗以外的其他因素影响。当频率低于共振频率时,中耳受刚度主导;当频率高于共振频率时,中耳受质量主导(见图1)。 

在低频(如226Hz)时,中耳受刚度控制。刚度增加与中耳极端负压、中耳积液及耳硬化症相关,这些情况均会导致低频听力损失。若中耳质量增加(如因听小骨断裂),高频听力将下降。因此,若需评估中耳的质量特性,建议使用高频探测音。

 

forcefvelocityvrelationshipsforcompliantsusceptance

 

图1: 力(F)与速度(V)的关系曲线,分别对应顺应性阻抗(Bc)、质量阻抗(-Bm)和传导性(G),绘制于x-y坐标系中(摘自:Shanks J, Shohet J. 《临床实践中的鼓室图检查》,第9章)。

 

在成人中,中耳主要受刚性主导。226Hz已成为成人及6个月以上儿童鼓室图检查的“金标准”。研究表明,在226Hz探测音频率下,刚性主导部分可被忽略(B接近0),因此耳的导纳等于导电部分的导纳。 

对于新生儿和6个月以下的婴儿,使用1kHz探测音。新生儿的耳道主要由软骨构成,导致过低频率的探测音被吸收。此外,新生儿的中耳共振频率约为500Hz或以下,因此226Hz探测音并非合适的选择。新生儿的耳部以质量为主导,因此使用高于共振频率的频率来识别异常。

其他常用的探测音频率包括678Hz和800Hz,通常与226Hz探测音联合使用,以评估高频率测试条件下的中耳功能。 

 

与使用226Hz探测音获得的测量结果不同,高频鼓膜图的解读基于其形状和形态。一般而言,经验法则是:若Y曲线呈现常规鼓膜图形状,则表明中耳功能正常。仅当Y曲线与已知鼓膜图形状明显不同时,才建议评估B和G曲线(见图2)。

 

Vanhuyse等(1975)模型预测的阻抗(B)与导管(G)鼓膜图(预测值)与实际测量结果(实际值)的对比。实际测量结果来自同一位40岁男性,其中耳传导系统正常。 a-comparison-of-susceptance-and-conductance-tympanograms


图2:参见上文文字描述。

 

这用于根据Vanhuyse等(1975)开发的模型在审查高频探测测量中的B-G形状时区分不同形状。3 678Hz测量中存在4种正常的B-G鼓膜图,如下所列:

  • 1B1G
  • 3B1G
  • 3B3G
  • 5B3G

曲线描述中的数字代表曲线中的峰值数量,例如1B1G表示传导曲线中有1个峰值,而3B1G表示传导曲线中有3个峰值。要被视为正常的凹陷鼓膜图,Van Camp 等(1986)4提出了以下标准: 

  • 正常的凹陷鼓膜图不会出现在低频段
  • 曲线中的峰值数量不得超过五个(阻抗)和三个(传导)
  • 压力差 (以daPa为单位)不得超过阻抗曲线峰值之间的压力差
  • 在3B3G鼓膜图中,最外侧峰值之间的压力差不得超过75 daPa,在5B3G鼓膜图中不得超过100 daPa

 

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参考文献

1Kim J, Koo M., J Audiol.质量与刚度对中耳及耳蜗分隔的影响。Otol.2015;19(1):1-6. doi:10.7874/jao.2015.19.1.1

2Homma K, Du Y. J Acoustic Soc Am. (2009).人类中耳骨传导与空气传导的听小骨共振模式。 125(2): 968-979

3Vanhuyse, V., Creten, W., &Van Camp, K. (1975).关于鼓膜图的W形切口。Scandinavian Audiology, 4, 45–50

4Van Camp, K., Margolis, R., Wilson, R, Creten, W., &Shanks, J. (1986).鼓室图检查原理。ASHA Monographs, 24