مقاله پژوهشی

مقايسۀ پاسخ الكتروكوكلئوگرافي انساني به محركهاي كليك و چيرپ

مینو کریمی¹، محمد ابراهيم مهدوي زفرقندي¹، هما زرينكوب¹، مژده صفوي¹، سيد مهدي طباطبايي²

¹ـ گروه شنواییشناسی، دانشکده علوم توانبخشی، دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی، تهران، ایران

²ـ گروه آمار زیستی، دانشکده علوم توانبخشی، دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی، تهران، ایران

چکیده

زمينه و هدف: مشخص نيست كه در صورت ثبت الكتروكوكلئوگرافي با الكترود خارج صماخي و تحريك گوش با محرك چیرپ امكان ثبت و مشخصات پتانسيل تجمعي بهعنوان جزء لازم براي محاسبه نسبت پتانسیل تجمعی به پتانسیل عمل چگونه متأثر ميشود. اين مطالعه با هدف مقايسۀ مشخصات این دو پتانسیل در پاسخ به محركهاي كليك و چيرپ در افراد با شنوايي هنجار انجام شد.

روش بررسي: مطالعۀ حاضر با ثبت پتانسیل تجمعی و عمل در پاسخ به كليك و چيرپ در سطح شدت 90 دسيبل nHL روي گوش راست 16 نفر شامل هشت مرد و هشت زن با ميانگين سني 7/26 و انحراف معیار 5/2 سال و آستانه شنوايي هنجار كوچكتر يا مساوي 15 دسيبل در فركانسهاي 8000-250 هرتز انجام شد. دامنه، زمان نهفتگي، ديرش و سطح زير منحني پتانسیلها و نسبت دامنه و میزان نسبت دو پتانسیل اندازهگيري و مقايسه شد.

يافتهها: از بين مشخصات اندازهگيري شده، میانگین دامنۀ پتانسیل عمل در پاسخ به چيرپ 41/0 میکروولت با انحراف معیار 26/0 بهطور معنيداري از میانگین دامنۀ آن در پاسخ به كليك (6/0 میکروولت و انحراف معیار 29/0) كمتر بود(005/0p<). همچنین پتانسیل تجمعی با چیرپ در 7/68 درصد موارد دیده شد در حالی که با کلیک در 100 درصد موارد قابل ثبت بود.

نتيجهگيري: بهكارگيري چيرپ در سطح شدت بالا به جاي كليك در الكتروكوكلئوگرافي افراد با شنوايي هنجار مزيتي به همراه ندارد. ضمن اين كه چيرپ دامنۀ پتانسیل عمل را در مقايسه با كليك كاهش ميدهد. كوچك بودن دامنۀ پتانسیل تجمعی بهعنوان يكي از مشكلات الكتروكوكلئوگرافي با الكترود خارج صماخي با ارائۀ چيرپ قابل برطرف شدن نيست.

واژگان كليدي: الکتروکوکلئوگرافی، پتانسیل تجمعی، پتانسیل عمل، چیرپ، کلیک

(دریافت مقاله: 25/5/92، پذیرش: 30/7/92)

مقدمه

امروزه الکتروکوکلئوگرافی كاربردهاي باليني گوناگونی از جمله تشخيص بيماري منيير(3-1)، پايش حين عمل جراحي(4)، تشخيص نوروپاتي شنوايي(5)، شناسايي و افزايش دامنۀ موج I پاسخ ساقۀ مغز شنوايي(6) و بهصورت الكتريكي در كانديداها و ارزيابي كاشت حلزون شنوايي پيدا كرده است. با اين حال دامنۀ اجزاي الکتروکوکلئوگرافی در صورت استفاده از الكترودهاي خارج صماخي بهشدت كاهش مييابد. ضمن اينكه استفاده از الكترودهاي درون صماخي كه از پردۀ صماخ گذرانده ميشود تهاجمي بوده و به اتاق عمل در محيط بيمارستان محدود است. الكترود پردۀ صماخ نيز چندان كاربرد متداولي بين شنواييشناسان پيدا نكرده است. در صورت استفاده از الكترود خارج صماخي بهعنوان متداولترين الكترود مورد استفاده مثل Tiptrode، شناسايي اجزايي مثل پتانسیل تجمعی (Summation Potential: SP) بهعلت كاهش قابل ملاحظۀ دامنه دشوار شده و محاسبۀ نسبت دامنه (پتانسیل تجمعی نسبت به پتانسیل عمل) بهدقت صورت نميگيرد. در كاهش شنوايي در حد متوسط نيز
بهندرت میتوان SP را مشاهده كرد(7).

بهطور عمومي از محرك كليك و تنبرست در الکتروکوکلئوگرافی استفاده ميشود. اخيراً برخي دستگاههاي الكتروفيزيولوژي شنوايي به محرك صوتي چيرپ (Chirp) تجهيز شدهاند. محرک چیرپ بهطرز ریاضی طراحی میشود تا با جبران تفاوت زماني موج متحرک وابسته به فرکانس باعث حداکثر جابهجایی همزمان در قسمتهای مختلف غشاي قاعدهاي حلزون شود. چندین گروه از محققان از سال 2000 مدلهای ریاضی برای محرک چیرپ را گزارش کردند. برای نمونه Dau و همکاران (2000) بر پايۀ مدل حلزوني de Boer محرك چيرپي طراحي کرد كه 34/10 ميليثانيه ديرش دارد(8). بهطور نظري چیرپ همزمانی را در منطقۀ فرکانسی وسیعی در سطوح شدت بالا و پایین به حداکثر میرساند که باعث بهدست آمدن امواج قویتر نسبت به کلیک میشود(6). چيرپهاي مختلف با نامهاي M، O و A بر پايۀ مدلهاي تأخيري يا توابع فركانسـنهفتگی حلزوني طراحي شده است. Claus Elberling پس از سالها تحقيق موفق شده است محرك چيرپي براساس زمان نهفته Derived-Band ABR طراحي كند كه به افتخار وي CE-chirp نام گرفته است. شكل موج CE-chirp و كليك در شكل 1 نشان داده شده است. عليرغم وجود تحقيقات قابل توجه(8و11-9) در مورد تأثير محرك چيرپ بر دامنه و زمان نهفتگي پاسخ شنوايي ساقۀ مغز، تحقيقات بسيار كمي در مورد الکتروکوکلئوگرافی با محرك صوتي چيرپ صورت گرفته است. اولين بار Shore و Nuttall (1985) به مقايسۀ محرك تنبرست با سوئيپ افزايشي فركانس و كليك در الکتروکوکلئوگرافی خوكچه هندي اقدام كردند. هرچند در اين پژوهش به SP توجهي نشده است ولي يافتۀ آن از افزايش دامنۀ AP در مقايسه با كليك حکایت دارد(12). پژوهش بعدي با چيرپ روي الکتروکوکلئوگرافی توسط Chertoff و همكاران (2010) انجام شد. اين پژوهشگران دامنۀ AP برانگيخته با O-Chirp و كليك در انسان را مقايسه كردند. نتايج نشان داد كه O-Chirp بهطور معنيداري در مقايسه با كليك دامنۀ AP را افزايش ميدهد(13).

در حال حاضر مشخص نيست نسبت دامنهاي SP/AP در صورت استفاده از محرك چيرپ بهجاي كليك چگونه تغيير ميكند. اين مطالعه با هدف مقايسۀ مشخصات AP و SP برانگيخته با CE-chirp و كليك در افراد با شنوايي هنجار انجام شد.

روش بررسي

اين مطالعه به روش توصيفي-تحليلي روي گوش راست 16 نفر شامل 8 مرد و 8 زن با گسترۀ سني 30-22 سال و ميانگين 7/26 و انحراف معیار 5/2 سال از افراد در دسترس كه به درخواست براي شركت در مطالعه جواب مثبت داده و واجد معيار هاي ورود بودند، انجام شد. معيارهاي ورود شامل سطح شنوايي كمتر از 15 دسيبل HL در فركانسهاي اكتاوي 8000-250 هرتز، عدم انسداد مجرای گوش به دلایلی چون انسداد مادرزادي مجرا یا سرومن، فقدان هرگونه سابقۀ اختلالات اديولوژيك، اتولوژيك و نورولوژيك، عدم ناراحتی یا حساسیت بیمار نسبت به هریک از مراحل کار (پاکسازی پوست، نصب الکترود)، تمپانوگرام و آستانۀ رفلكس بهنجار بود. افراد دارای معیارهای ورود به مطالعه پس از کسب رضایتنامۀ كتبي آگاهانه در بررسی شرکت داده شدند. برای آزمايش الكتروكوكلئوگرافي ابتدا فرد روی تخت مینشست، سپس با استفاده از ژل تمیزکننده قسمت بالاي پيشاني (برای الکترود مثبت) و قسمت گونه (برای الکترود زمين) تمیز ميشد. سپس با استفاده از گوشپاککن آغشته شده به ژل

تمیزکننده، مجرای گوش فرد (براي قرار دادن الکترود منفی) به آهستگی تمیز و از فرد خواسته شد روی تخت دراز بکشد و در تمام طول آزمایش آرام و بیحرکت باشد. يك الكترود طلايي متصل به گوشی داخلی در مجرای گوش مورد آزمايش قرار داده شد. حداكثر امپدانس الکترودي قابل قبول براي ادامۀ آزمايش 7000 اهم و تفاوت امپدانسي 2 كیلو اهم در نظر گرفته شد. محركها بهصورت تناوبي با سرعت تكرار 1/13 در ثانيه و در سطح شدت 90 دسيبل nHL ارائه شد.  فيلتر با پهنۀ فركانسي 100 تا 3000 هرتز براي هر دو نوع محرك انتخاب شد.

پس از ثبت موج الكتروكوكلئوگرافي نقاط نشان داده در شكل 1 شامل شروع و پايان خط پايه (BLst و BLe)، SP، AP₁ (اولين اوج قبل از قعر AP)، قعر AP، و AP₂ (اولين اوج بعد از قعر AP) مشخص شد. نحوۀ محاسبۀ سطح زير منحني SP و AP در شكل 2 مشخص شده است. در اين شكل مثبت بهطرف پايين نشان داده شده است.

در مطالعه حاضر دامنۀ AP بهصورت فاصلۀ قعر AP  تا خط پايه بر حسب ميكروولت اندازه گيري شد. دامنۀ SP بهصورت فاصلۀ بين خط پايه تا اولين قعر تعريف شد. سطح SP و ديرش (برحسب ميليثانيه) منحنيهاي SP و AP همچنين زمان نهفتگي AP نيز اندازهگيري شد.

دادهها پس از جمعآوري با نرمافزار SPSS نسخۀ 19 تجزيه و تحليل شد. توزيع دادهها از نظر هنجار بودن با آزمون کلموگروفـاسمیرنوف بررسی شد. از آزمون t زوجی براي مقايسۀ متغيرهاي دو محرك كليك و چيرپ استفاده شد. در تمام آزمونهاي آماري سطح معنيداري 05/0 در نظر گرفته شد.

يافتهها

نتايج نشان داد شكل موج الكتروكوكلئوگرافي برانگيخته با چيرپ در 8/67 درصد از موارد جزء SP قابل مشاهده دارد، در حاليكه كليك توانسته بود در 100 درصد موارد SP قابل مشاهده ايجاد كند.

مقایسۀ میانگین متغیرها با محرک چیرپ وکلیک شامل تأخير و دامنۀ AP و SP، سطح AP و SP و همچنين نسبت دامنه و سطح SP/AP تفاوت معنيداري نشان نداد (جدول 1)، همانطوركه در جدول 2 آمده است، دامنۀ AP با محرک چیرپ بهطور معنيداري از مقادير بهدست آمده با محرك كليك كمتر بود (در هر دو مورد 005/0p<) اما ديرش SP ناشي از محرك چيرپ (23/0 ميليثانيه با انحراف معیار 1/0) در مقايسه با ديرش SP حاصل از محرك کلیک (37/0 ميليثانيه با انحراف معیار 14/0) كاهش معنیداری نشان داد(05/0p<).

نسبت دامنۀ SP به دامنۀ AP براي محرك كليك 21/0 با انحراف معیار 05/0 و براي محرك چيرپ 23/0 با انحراف معیار
04/0 بهدست آمد. مقايسۀ اين دو مشخصه تقاوت معنيداري براي دو محرك كليك و چيرپ نشان نداد(99/0p=). همچنين نسبت دامنۀ SP به دامنۀ AP براي محرك كليك 25/0 با انحراف معیار 1/0 و براي محرك چيرپ 3/0 با انحراف معیار 2/0 بهدست آمد. مقايسۀ اين دو مشخصه نيز تقاوت معنيداري براي دو محرك كليك و چيرپ نشان نداد(47/0p=). نسبت سطح SP به سطح AP براي محرك كليك نيز مشابه با نسبت دامنۀ SP/AP تفاوت معنيداري نشان نداد (جدول 3).

با توجه با كاهش دامنۀ AP و عدم تفاوت ميانگین دامنۀ SP براي دو محرك انتظار ميرفت كه نسبت دامنۀ SP به AP براي محرك چيرپ (30/0) در مقايسه با محرك كليك (19/0) افزايش نشان دهد. با اين حال اين افزايش از نظر آماري معنيدار نبود(142/0p=).

بحث

مطالعۀ حاضر با هدف مقايسۀ اجزاي AP و SP الكتروكوكلئوگرافي در پاسخ به محركهاي صوتي كليك و چيرپ روي افراد جوان با شنوايي هنجار انجام شد. نتايج نشان داد كه در صورت استفاده از كاليبراسيون nHL براي محركهاي كليك و چيرپ كه در كلينيك مرسوم است، دامنۀ AP با محرك چيرپ بهطور معنيداري از دامنۀ AP با محرك كليك كمتر است. اين يافته با نتابج Chertoff و Lichtenhan (2010) كه روي انسان انجام شده و همينطور با نتيجۀ Nuttall و Shore (1985) كه
روي خوكچۀ هندي صورت گرفته است مغايرت دارد. در هر دوي اين تحقيقات محرك چيرپ در مقايسه با كليك دامنۀ AP بزرگتري برانگيخته است(12و13). در مطالعۀ Chertoff و Lichtenhan (2010) از كاليبراسيون peak SPL استفاده شده است. هر چند CE-chirp پهن باند طیف مشابه کلیک دارد، ولي در صورت بهكارگيري كاليبراسيون nHL براي محرك كوتاه، آستانۀ شنوايي افراد سالم بهعنوان مرجع در نظر گرفته ميشود و آستانۀ شنوايي براي محركهاي كوتاهتر از 300 ميليثانيه تلفيق زماني بلندي (temporal integration of loudness) نشان ميدهد(13). بنابراين در صورت nHL مساوي براي محركهاي كليك (صد ميكروثانيه) و چيرپ (در حدود 10 ميليثانيه) سطح فشار صوتي محرك چيرپ كمتر خواهد بود. از این رو شايد كاهش دامنۀ AP با محرك چيرپ با نوع كاليبراسيون مرتبط باشد. البته Chertoff و Lichtenhan (2010) از O-Chirp و Nuttall و Shore (1985) از تنبرست با سوئيپ افزايشي فركانس استفاده كردهاند كه با CE-chrip تفاوت دارد(12و13). با اينحال كاهش دامنۀ AP با محرك چيرپ با مطالعۀ Poteo و همكاران (2010) كه روي ABR انجام شده و نشان داده است كه با محرك چيرپ در مقايسه با محرك كليك احتمال مشاهدۀ موجهاي ابتداييتر (مثل I و III) كاهش مييابد هماهنگي دارد. اين محققان نشان دادند كه چيرپ در مقايسه با كليك همزماني كمتري ايجاد

ميكتد(14). با توجه به اينكه AP يك پتانسيل برانگيخته با منشأ آكسوني است كه به همزماني قابل ملاحظۀ شليك عصبي فيبرهاي عصب هشتم نياز دارد، كاهش دامنۀ AP با محرك چيرپ قابل توجيهتر بهنظر ميرسد.

در اين پژوهش ديده شد كه ميانگين ديرش SP براي محرك چيرپ بهطور معنيداري از ديرش SP برانگيخته با كليك كمتر است. اين يافته با در نظر گرفتن ديرش طولانيتر چيرپ قابل انتظار نيست، چرا كه SP با ديرش محرك همبستگي نشان ميدهد و برخلاف AP در طي زمان محرك سازگاري نشان نميدهد. اینکه كاهش امكان ثبت SP با محرك چيرپ كمتر از محرك كليك است نيز ممكن است به SPL كمتر چپرپ مربوط باشد. تحقيق قابل ذكري در اين زمينه انجام نشده است.

در نهايت ميتوان گفت بهكارگيري محرك چيرپ كاليبره شده برحسب دسیبل nHL مزيتي بر محرك كليك ندارد. نتايج اين پژوهش با در نظر گرفتن شيوۀ تعيين مشخصات AP و SP معتبر بوده و تعميم آن نيازمند تحقيقات بيشتري است. پيشنهاد ميشود تحقيق مشابهي با محركهاي چيرپ و كليك كاليبره شده برحسب peakSPL انجام شود.

نتیجهگیری

در صورت استفاده از محرك CE-chirp كاليبره برحسب دسیبل nHL در سطح شدت بالا، احتمال مشاهده و ديرش SP و دامنۀ AP در مقايسه با محرك كليك كاهش مييابد. ساير مشخصات از جمله نسبت دامنه و سطح زير منحني SP/AP براي دو محرك صوتي كليك و چيرپ تفاوت قابل توجهي نشان نميدهد.

سپاسگزاري

پژوهشگران مطالعۀ حاضر بر خود لازم ميدانند از همكاران محترم جناب آقاي مهرداد اخوت و سركار خانم آزاده برنا، شنواييشناسان بيمارستان طالقاني برای همکاری بیدریغشان تشكر كنند.

REFERENCES

1. Kim HH, Kumar A, Battista RA, Wiet RJ. Electrocochleography in patients with Meniere's disease. Am J Otolaryngol. 2005;26(2):128-31.

2. Al-momani MO, Ferraro JA, Gajewski BJ, Ator G. Improved sensitivity of electrocochleography in the diagnosis of Meniere's disease. Int J Audiol. 2009;48(11):811-9.

3. Aso S, Watanabe Y. Electrocochleography in the diagnosis of delayed endolymphatic hydrops. Acta Otolaryngol Suppl. 1994;511:87-90.

4. Freeman SRM, Sanli H, Gibson WPR. Intraoperative electrocochleography for monitoring during stapes surgery. Int Adv Otol. 2009;5(2):229-36.

5. Santarelli R, Arslan E. Electrocochleography in auditory neuropathy. Hear Res. 2002;170(1-2):32-47.

6. Hall JW. New handbook of auditory evoked responses. 1^st ed. Boston: Pearson; 2007.

7. Hall JW, Swanepoel DW. Objective assessment of hearing. 1^st ed. San Diego: Plural Publishing, Inc; 2009.

8. Dau T, Wegner O, Mellert V, Kollmeier B. Auditory brainstem responses with optimized chirp signals compensating basilar-membrane dispersion. J Acoust Soc Am. 2000;107(3):1530-40.

9. Cebulla M, Elberling C. Auditory brain stem responses evoked by different chirps based on different delay models. J Am Acad Audiol. 2010;21(7):452-60.

10. Elberling C, Callø J, Don M. Evaluating auditory brainstem responses to different chirp stimuli at three levels of stimulation. J Acoust Soc Am. 2010;128(1):215-23.

11. Elberling C, Don M. Auditory brainstem responses to a chirp stimulus designed from derived-band latencies in normal-hearing subjects. J Acoust Soc Am. 2008;124(5):3022-37.

12. Shore SE, Nuttall AL. High-synchrony cochlear compound action potentials evoked by rising frequency-swept tone bursts. J Acoust Soc Am. 1985;78(4):1286-95.

13. Chertoff M, Lichtenhan J, Willis M. Click- and chirp-evoked human compound action potentials. J Acoust Soc Am. 2010;127(5):2992-6.

14. Petoe MA, Bradley AP, Wilson WJ. On chirp stimuli and neural synchrony in the suprathreshold auditory brainstem response. J Acoust Soc Am. 2010;128(1):235-46.

Research Article

Comparing human electrocochleography responses to click and chirp stimuli

Minoo Karimi¹, Mohammad-Ebrahim Mahdavi-Zafarghandi¹, Homa Zarrinkoob¹, Mozhdeh Safavi¹, Seyyed Mehdi Tabatabaee²

¹- Department of Audiology, Faculty of Rehabilitation Sciences, Shahid Beheshti University of Medical Sciences, Tehran, Iran

²- Department of Biostatistics, Faculty of Rehabilitation Sciences, Shahid Beheshti University of Medical Sciences, Tehran, Iran

Received: 16 August 2013, accepted: 22 October 2013

Abstract

Background and Aim: It is not known how electrocochleography components of action potentials (AP) and summating potentials (SP) are changed in response to CE-chirp stimulus using extra-tympanic electrodes. This study was done for comparing summating potentials and action potentials specifications in response to CE-chirp and click stimuli.

Methods: Electrocochleography components of action potentials and summating potentials were recorded in 16 normal hearing subjects (8 men and 8 women) aged 22-30 years (mean: 26.7 with SD 2.5 years) with audiometric (250-8000 Hz) hearing thresholds of 15 dB HL or better in response to click and CE-chirp stimulus at 90 dB nHL. Amplitude, duration, latency and area of summating potentials and action potentials and SP/AP amplitude and area ratios were compared.

Results: Among the measured parameters, action potentials amplitude in response to CE-chirp stimulus (0.41 with SD 0.26 µV) was significantly smaller than action potentials amplitude in response to click (0.61 with SD 0.29 µV) stimulus (p<0.005). Relative frequency of detecting summating potentials in response to CE-chirp (68.7%) was lower than (100%) click (p<0.005).

Conclusion: Recording electrocochleography component of summating potentials and action potentials with CE-chirp stimulus at high intensity level in normal hearing individuals shows no advantage over click stimulus. Small amplitude of summating potentials as a major problem of extra-tympanic electrocochleography cannot be solved using CE-chirp stimulus.

Keywords: Electrocochleography, summating potential, action potential, chirp, click

Please cite this paper as: Karimi M, Mahdavi-Zafarghandi M, Homa Zarrinkoob M, Safavi M, Tabatabaee SM. Comparing human electrocochleography responses to click and chirp stimuli. Audiol. 2014;23(3):75-81. Persian.