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编号:10238142
豚鼠听通路核团内诱发电位频谱分析
http://www.100md.com 《咸宁学院学报(医学版)》 1999年第3期
     作者:刘邦德 陈 丽 吴展元

    单位:刘邦德 陈 丽(咸宁医学院附属第一医院耳鼻喉科,咸宁 437100);吴展元(湖北医科大学附属第一医院耳鼻喉科,武汉 430060)

    关键词:谱分析;诱发电位;核团;听通路

    咸宁医学院学报990305 摘 要 目的:探讨听觉脑干反应频域参数合成机理。方法:用计算机叠加技术和脑干核团定位技术,分别测试听觉脑干反应(ABR)、耳蜗核腹核听觉诱发反应(CN-AEP)、内上橄榄核团内听觉诱发反应(MSO-AEP)、外侧丘系腹核内听觉诱发反应(LL-AEP)和下丘核中央核团内听觉诱发反应(IC-AEP)。采用平均功率谱分析方法,对ABR及AEP的主波单波进行谱分析。结果:豚鼠ABR呈现波Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个波,CN-AEP中波Ⅱ为主波,MSO-AEP波Ⅲ为主波,LL-AEP波Ⅳ为主波,IC-AEP波Ⅴ为主波,AEP中各主波与ABR相对应波潜伏期无显著性差异(P>0.05)。与ABR频谱相比,AEP各主波单波频谱均存在三个谱能量集中区,即F0、F1和F2,但三谱峰值有不同程度下降,低位脑干以F2下降明显(P<0.01),高位脑干以F1下降明显(P<0.01);各谱峰中心频率向低频移动,频谱带宽变窄。结论:整个听通路各核团均不同程度含有F1和F2固有振荡频率成份。低位脑干以F2合成贡献为主,高位脑干以F1合成贡献为主,F1和F2是多种神经元核团及听神经不同谐振频率所合成。
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    中图分类号 R764.04

    Spectral Analysis of AEP From the Nuclei of Auditory

    Pathway in Guinea Pigs

    LIU Bangde1,CHEN Li1,WU Zhanyuan2

    1 Department of ENT,First Alliliated Hospital,Xianning Medical College,Xianning 437100

    2 Department of ENT,First Affiliated Hospital,Hubei Medical University,Wuhan 430060
, 百拇医药
    ABSTRACT Objective To investigate the compositional mechanism of parametric configuration of auditory brain-stem response in the frequency domain.Methods Auditory brain-stem response (ABR) and the auditory evoked potential of cochlear nucleus (CN-AEP),mediar superior olivary nucleus (MSO-AEP),lemnisci lateralis nucleus (LL-AEP) and inferior colliculus (IC-AEP) were recorded with repetition and average technique of computer and orientational technique for brain-stem nucleus.ABR and the main single waves of the AEP of every nueleus were analysed with the frequency spectrum.Results ABR in guinea pigs showed waves Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,and Ⅳ and the wave Ⅱin CN-AEP,wave Ⅲ in MOS-AEP,wave Ⅳ in LL-AEP,wave Ⅴ in IC-AEP was presented as main waves respectively.The incubation period of the main waves in AEP showed no significant difference with that of the corresponding waves in ABR (P>0.05).In contrast with ABR frequency spectra,in the frequency spectra with main single waves of AEP of every nucleus there were three energy peaks:F0,F1,F2,which showed differently decreasing—the main decreasing showed in F2 of lower brain-stem spectrum (P<0.01) and in F1 of higher brain-stem spectrum (P<0.01);the band of spectrwm was narrower than that of ABR,and the major peak energy moving to the lower frequency.Coclusion Every nucleus of auditory pathway includes the resonant frequencies of F1 and F2.The lower brain-stem nucleus contributes more to F2 and the higher brain-stem nucleus to F1.Both F1 and F2 in ABR may be composed of the different resonant frequencies of nuclei and auditory nerve.
, 百拇医药
    KEY WORDS Spectrum analysis;Evoked response;Nuclei;Auditory pathway

    应用ABR诊断听觉疾患及脑干病变主要依靠时域分析中波潜伏期、波间期及振幅诸参数进行分析对照。在临床应用过程中,有时出现部分参数表现不明显,影响临床效果[1]。为了获得更多诊断资料,近年来,许多学者[2]对ABR频域信号进行探索,发现频域信号特征对听觉病变及脑干病变可作出鉴别诊断,但目前对ABR频域信号特征及相关参数合成机理尚不全面清楚,本文采用核团内记录技术,分别测试CN-AEP、MSO-AEP、LL-AEP,IC-AEP,同时对AEP各主波的单波进行谱分析,与ABR频谱比较,从中探讨ABR频谱参数合成机理。

    1 材料和方法

    健康豚鼠30只,雌雄不拘,体重350g~500g,随机分5组,应用日本生产的MEM-3202电反应测试仪检测。第一组10只用于测试ABR,其余各组5只分别测试CN-AEP,MSO-AEP,LL-AEP和IC-AEP。戊巴比妥(30mg/kg)腹腔麻醉,暴露颅顶骨,额骨及鼻骨,空心耳棒将豚鼠固定在立体定位仪上,按邵殿华等[3]方法定位,参考电极置于左听泡,地极置于鼻骨,均经颅骨钻孔,安放螺钉引出,记录电极用银针,针体用高度绝缘漆被覆、针尖裸露1mm,且固定在定位仪上。按各核团定位座标,颅骨钻孔,徐徐下插颅内,到预定深度近1.5mm左右,开始记录AEP,按0.5mm间断深度一步向深处插进,当诱发电位突然以10倍增大表示电极进入核团内,然后稍调以求达最大值。
, 百拇医药
    测试在屏蔽隔声室进行,用MEM-3202型信号处理系统记录时域。重复率20次/秒,强度90dBSPL,扫描时程10ms,叠加128次/秒,带通滤波50-3000HZ。此信号由信号处理仪模拟信号输出。经数据采集器接口箱输入计算机并予以储存磁盘中。

    将测试结果经计算机调出显示,然后对AEP各主波的下降段及上开段转折点之间数据选取,ABR测定取整个电信号段,采用华中理工大学提供的微机线信号分析处理系统软件,进行平均功率谱分析并显示结果。

    2 结 果

    2.1时域参数

    10只正常豚鼠ABR呈现波Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个波,其中3只豚鼠有波Ⅴ,但幅值较小,AEP均有一深而大的负波(160-280μv),比远场ABR各波振幅(10~21μv)大几十倍,当记录电极未进入核团,时电位振幅小于30μv,因此AEP的电位大小可作为电极是否进入核团佐证,在我们以前实践中,此方法经组织学证实是可靠的[4]。CN-AEP呈现波Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,其中Ⅱ为一深而大负波,MSO-AEP呈现波Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ,波Ⅲ为一深而大负波;LL-AEP呈现波Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ,波Ⅳ为一深而大负波;IC-AEP呈现波Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ,波Ⅴ为一深而大负波;各AEP幅值大的负波与ABE相对应波潜伏期相比,潜伏期略短,但无显著性差异,(P>0.05)。AEP各一深而大的负波为其主波(见表1)。
, 百拇医药
    表1 ABR与各AEP时域分析参数值 诱发电位

    例数

    时 域 波

    Ⅰ

    Ⅱ

    Ⅲ

    Ⅳ

    Ⅴ

    潜伏期

    振幅

    潜伏期

    振幅

    潜伏期
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    振幅

    潜伏期

    振幅

    潜伏期

    振幅

    (ms)

    (μv)

    (ms)

    (μv)

    (ms)

    (μv)

    (ms)

    (μv)
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    (ms)

    (μv)

    ABR

    10

    1.4±0.1

    10.3±3.8

    2.3±0.2

    12.8±4.0

    3.2±0.3

    18.4±5.7

    4.2±0.3

    16.3±6.5
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    5.0±0.5

    10.3±0.7

    CN-AEP

    5

    1.4±0.1

    16.8±3.8

    2.2±0.2

    192.2±11.5*

    3.2±0.3

    19.1±5.7

    MSO-AEP

    5
, 百拇医药
    1.4±0.1

    11.2±3.5

    2.3±0.2

    12.7±4.0

    3.1±0.2

    279.1±13.6*

    4.0±5.3

    15.8±6.2

    LL-AEP

    5

    1.3±0.1

    9.8±3.7
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    2.3±0.2

    11.9±4.1

    3.2±0.3

    17.9±5.0

    4.0±0.3

    213.4±10.2*

    5.1±0.5

    9.8±0.8*

    IC-AEP

    5

    1.3±0.1

    9.9±3.7
, 百拇医药
    2.2±0.3

    11.4±4.1

    3.2±0.3

    19.3±5.0

    4.1±6.4

    16.9±6.0

    5.0±0.8

    163.5±11.0

    注:AEP与ABR幅值相比*P<0.01

    2.2 频域参数

    10只正常豚鼠ABE频谱范围在45~1520HZ,有三个谱峰(F0、F1、F2),三谱峰中心频率,分别为F0:187.47±27.48HZ;F1:695.82±103.45HZ;F2:1103.67±181.55HZ。低频区能量较大,高频区较少,AEP各主波单低频谱也存在三个谱峰及相应中心频率,但谱峰幅值均有下降(见表2)。频带带宽变窄,各谱峰幅值较ABR降低的百分率见表3。
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    表2 ABR与各AEP主波单波频域参数值 诱发电位

    例数

    频 谱 谱 峰

    频带带宽(HZ)

    F0

    F1

    F2

    中心频率(HZ)

    幅值(dB)

    中心频率(HZ)

    幅值(dB)
, 百拇医药
    中心频率(HZ)

    幅值(dB)

    ABR

    10

    187.47±27.48

    56.7

    695.82±103.45

    31.9

    110.60±181.55

    27.5

    50~1520

    CN-AEP
, 百拇医药
    5

    155.41±19.21

    46.8

    514.45±60.91**

    5.6

    862.54±141.13

    11.9

    50~1290**

    MSO-AEP

    5

    159.53±22.13

    51.3
, 百拇医药
    504.33±62.53**

    4.8

    816.21±150.71**

    10.7

    50~1370**

    LL-AEP

    5

    164.91±32.47

    49.6

    684.14±91.33

    13.7
, 百拇医药
    725.19±98.45*

    4.3

    50~870*

    IC-AEP

    5

    172.64±31.56

    47.5

    679.38±93.12

    12.1

    698.16±90.43*

    4.1
, 百拇医药
    50~910*

    注:ABR与各AEP相比*P<0.01,**<0.05

    表3 各AEP波单波频谱与ABR频谱相比谱峰幅值降低率%

    谱峰幅值平均降低率

    F0

    F1

    F2

    CN-AEP

    18

    83

    57
, 百拇医药
    MSO-AEP

    9

    85

    59

    LL-AEP

    13

    57

    84

    IC-AEP

    15

    62

    85

    3 讨 论
, 百拇医药
    现已证实[5],与听觉脑干反应有关脑干核团包括CN、MSO、LL及IC,在听觉脑干反应电活动中,核团内电位是一种“场”电位,来源于树突突触后电位,在电位产生“源”处为负电位,而通常在“源”周围极性相反,故在头皮记录ABR各波为正电位,而在核团内记录为负电位。在核团内“源”处记录电位,幅值明显高于皮外记录ABR,且这一深而大的负波构成AEP各波的主波,直接对AEP各主波进行单波谱分析。不但可了解各核团电信号频谱特征,还可了解各核团电信号在ABR谱曲线所作贡献。

    实验结果表明,AEP各主波单波谱分析参数值变化有以下特征:①均存在三个谱峰;②谱峰幅值均低于ABR;③各谱峰中心频率较ABR低;④频谱频带带宽较ABE窄。这些特征提示:ABR频谱曲线的构成是整个听觉通路的综合反应。

    AEP各主波单波谱分析中,三个谱 峰虽都较ABR低,但下降程度不一致,F0能量在各AEP频谱中虽有减少但不超过20%,与ABR的F0相比无显著性差异(P>0.05),说明F0与听通路脑干核团无直接关系,这一点支持了F0属于自发脑电成份及运动膺象所起的作用看法[6]。CN-AEP和MSO-AEP的主波单波频谱中,F1下降均在85%以上,而F2保持在1/3以上幅度,两者在F2频带区总能量保持2/3以上幅值,提示低位脑干对F2合成作用大于F1。LL-AEP和IC-AEP的主波单波频谱中,F2下降均在85%以上,而F1保持1/3以上幅值,两者在F1频区总和占2/3以上幅值,提示对F1的贡献以高位脑干为主。F1和F2向低频移动的程度与谱能量下降的程度相平行,谱频带变窄程度与高频区F2能量下降程度一致。顾凡及等[7]认为听通路中有一些固有频率,在外加刺激下可引起同步振荡,本实验结果提示,在听通路各核团中,其AEP主波频谱分布区频率为各核团含有固有振荡频率,低位脑干以F1频谱区为主要谐振频率,高位脑干以F1频谱区为主要谐振频率,各谱峰的中心频率为谐振点。与正常豚鼠相比偏低,说明F1和F2的合成是多神经元核团及听神经的不同谐振频率合成。
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    本实验所反映的频谱参数变化,有助于ABR频域分析在临床中的应用,同时为今后进一步探讨ABR频谱参数合成机理,提供可靠的资料。

    参考文献

    1 Michell CR,Phillips DS.Variables affecting the auditory brainstin response:audiogram,age,gender and head size.Hear Res,1989;40:75

    2 方烈义,吴展元,林家瑞,等.人类听觉脑干诱发电位的频谱特征和时序模型分析.生物医学工程杂志,1989;6:192

    3 邵殿华,钱学斌.豚鼠脑干听觉中枢的立体定位.生理学报,1988;40:386

    4 吴展元,刘邦德,黄治物,等.豚鼠听通路不同平面毁损对ABR频域分析.听力学及言语疾病杂志,1995;3(2):57

    5 潘映福.临床诱发电位学.北京:人民卫生出版社,1988:253~268

    6 Suzuki,T,etal.power spectral analysis of anditory brain stem responses to pure tone.stimiti.scand Aadiol,1982;11(1):25

    7 顾凡及.听觉脑干诱发反应信号分析.生物化学与生物物理进展,1983;5:28

    (1999-06-36收稿), 百拇医药