1、多频稳态诱发电位（MASTER）及其应用,前言,多频稳态诱发电位是在听觉稳态诱发电位技术基础上发展起来的一项新的听力学检测技术。听觉稳态诱发电位是由调制声信号引起的，反应相位与刺激信号的相位具有稳定关系听觉诱发电位。听觉稳态诱发电位的频谱出现于与声信号刺激速率及其谐波一致的频率范围内。由于其频率成分稳定而被命名“听觉稳态诱发电位”。,命名,由于其反应与刺激声之间的特殊关系，其命名也有多种种“调幅跟随反应”、“调幅包络跟随反应”、“听觉稳态诱发反应”、“听觉稳态反应”、“正弦调幅稳态反应”、“80Hz稳态反应”、“独立的调幅调频反应”、“多频稳态诱发电位”、“正弦调频稳态反应”。,技术发展历史,
2、1960年Geisler运用1120次秒的短声刺激诱发听觉稳态反应。1969年Regan和Heron报道同时用四个独立视觉刺激诱发稳态反应。1981年Galambos报道用短声刺激诱发40Hz听觉稳态诱发电位。1982年Field Rickards 用调制的纯音刺激诱发听觉稳态诱发电位用与听力检测。1995年Lins和Picton提出双耳同时给于不同刺激频率诱发多频稳态诱发电位。1995Present:多频稳态诱发电位进一步发展，不断完善。,第一部分 方法,MASTER刺激信号MASTER反应原理MASTER波形判断方法MASTER产生部位,MASTER刺激信号,多频稳态诱发电位刺激信号是以言
3、语频率纯音或宽带噪声为载频，对其进行调频、调幅或混和调制。以一正弦波对另一正弦波进行频率调制，称为调频，进行幅度调制称为调幅，即调频又调幅称为混和调制。混和调制信号的调制率可以相同，也可以不同，前者称为混和调制反应，后者称为独立的调幅调频反应。被调制的正弦波为载波，它的频率为载波频率。进行调制的正弦波为调制波，它的频率称为调制频率,给声方式,正弦调幅音（SAM）带通噪声（Bandpass Noise)混合调幅调制声（MM）独立的调幅调制声（IAFM）,正弦调幅音（SAM）,1、左右耳同时给载频为500、1000、2000、4000Hz纯音，调制频率为70110Hz。2、一耳给载频为500、10
4、00、2000、4000Hz纯音，另一耳给载频为750、1500、3000、6000Hz纯音，调制频率为70110Hz。如下图：,带通噪声（Bandpass Noise),1、宽带噪声（Broad-band noise)2、一个倍频程噪声（one-octave noise)3、窄带噪声（narrow-band noise)如下图：,混合调幅调制声（MM）,左右耳同时给载频为500、1000、2000、4000Hz包含50AM和20FM，调制频率为70110Hz。,独立的调幅调制声（IAFM）,左右耳同时给载频为500、1000、2000、4000Hz包含50AM和20FM，调制频率左右耳不同7
5、0110Hz 。,TIME FREQUENCY,MASTER反应原理,MASTER 所用的刺激声信号的载频是语言频谱内的纯音或带通噪声,对其进行调频,调幅或混合调制.如果以100Hz调制波对2000H z纯音调幅,这个刺激信号的波形、信号频谱图如下所示。刺激声的包络由调制声决定，能量主峰主要集中在2000Hz ，其频率范围在载波频率 调制频率内，即19002100Hz.,由于刺激声的频率范围相对狭窄，因而对耳蜗基底膜的刺激部位也狭窄，所以其诱发的反应应被看作是基底膜相应部位受到特定频率刺激后兴奋所致，因此稳态反应具有很好的频率特异性。,当以等于或高于听阈强度给声时，耳蜗基底膜上对应频率区域内的
6、毛细胞被激活，紧随这调制频率而发生变化，当听神经受到刺激时，它的兴奋释放频率与刺激信号一致，这种现象在所有听神经纤维均可出现称之为“相位锁定”。这一诱发反应的特征是在时域内表现为时间间隔一致、波峰重复出现。在频域内表现为各峰间隔为一固定频率。,在耳蜗及听神经对声刺激的处理过程中可能涉及到了以下几种机制：1、耳蜗基底膜的行波理论（Traveling wave)2、毛细胞非线性机制压缩校正（Compressive rectification)3、抑制机制（Suppression)4、残余效应（Residual),MASTER波形分析判断方法,稳态反应的参数是波幅和相位结果以极坐标形式表示，矢量线段
7、的长度代表波幅，其与X轴的夹角代表相位。判断的指标有以下几种（Valdes et al 1997)：1、F-test法2、CT2法3、HT2法4、PC或CSM法,MASTER产生部位,通常认为听觉稳态诱发反应的产生部位与调制频率有关，而与载波频率无关。由于正弦调幅调制声产生的听觉稳态诱发反应与该调制声的相位具有锁定性。相位与反应的潜伏期有关。因此诱发反应潜伏期一致的神经元被认为是同一类神经元。,Kuwada(1986)和Aoygi(1993)将产生听觉稳态诱发反应的神经元分为两类。一类为调制率低于60Hz的调幅调制声诱发反应的神经元。一类为调制率大于80Hz的调幅调制声诱发反应的神经元。二者的
8、特征是不同的。首先是在睡眠或清醒状态下波幅的差异。低调制率的听觉稳态诱发反应的波幅在清醒成人高，但睡眠时降低；而高调制率听觉稳态诱发反应的波幅在睡眠状态下高。其次。二者的潜伏期和反应阈也是不同的。因此推测产生这两种反应的神经元是不同的。Kuwada认为产生低调制率（2555Hz）的神经元可能位于皮层，因为其潜伏期与皮层相似。而产生高调制率（高于80Hz）的神经元可能位于中脑，因为79ms的潜伏期与下丘神经元相似。,由于高调制率的听觉稳态诱发反应无论在清醒或睡眠状态下其波幅相同，证明该反应与觉醒状态无关，因此它的产生部位可能位于脑干，包括下丘和耳蜗核。John(2001)通过研究不同调制率对潜伏
9、期的影响，得出由于80100Hz反应潜伏期较长，提示其神经元位于听觉通路的远段或听觉通路较低水平，由于多突触环路激活。而150190Hz反应的潜伏期大约是80100Hz反应的一半，其神经元可能与听觉脑干诱发反应波的神经元一样来自脑干。听觉稳态诱发反应的发生源、对听觉通路的定位诊断及神经病理对听觉稳态诱发反应的影响，还需更进一步的研究。,第二部分 影响因素,年龄 睡眠及觉醒状态 调制率和调制深度载频及刺激强度,一、年龄,40Hz稳态反应在新生儿中不易得到。新生儿听觉稳态诱发反应阈值随调制率增加而下降，但在正常成人听觉稳态反应在40 Hz时可增加。新生儿40Hz听觉稳态反应阈值仅为10Hz反应阈值
10、一半，而成人阈值平均是它的1.5倍。有两点值得注意：其一，新生儿皮质发育不完全，不能为高调制率的稳态反应提供条件。Jerger提出中潜伏期反应Pa波在新生儿出现于50ms,而成人出现于30ms,其调制率在2Hz或更低。其二，听觉稳态诱发反应在新生儿清醒时很难得到，在成人睡眠可降低40Hz听觉稳态反应的阈值。40Hz稳态反应何时接近正常成人水平这一点还不太清楚。Suzuki等人报道小于6岁的新生儿和小儿的40Hz稳态反应基本上是脑干反应的重复。Aoyag发现40Hz稳态反应阈值在6月15岁期间总体上又逐步升高的趋势。,与40Hz稳态反应不同的是，80Hz稳态反应即可在新生儿中记录到又可在睡眠状态
11、下的小儿中记录到。出生后头几个月，听觉稳态反应阈值较成人高1015dB，其反应波幅平均比成人小1/31/2，而位相与成人相似。稳态反应在成人随年龄变化不明显。Boettcher发现年轻人与老年人40Hz稳态反应的反应波幅和相位无明显变化，调幅率、调制频率及调制深度也无明显变化。,二、睡眠及觉醒状态,睡眠对脑电活动有着复杂的影响。总体上，睡眠状态下听觉稳态诱发反应的反应波幅是清醒状态下的1/2。Cohen(1991)发现当调制频率90Hz时与短音诱发的ABR一致。低调制频率诱发的稳态反应无论在清醒后睡眠状态下信噪比都比较大，而调制频率80Hz时只有睡眠时波形才易检出。,Aoyagi(1993)也
12、发现调制频率在80100Hz时，清醒成人的稳态反应结果很不稳定，而同样条件在睡眠状态下却很容易检出稳态反应。通过作出调制频率与反应幅度和背景噪声函数曲线发现，无论清醒还是睡眠状态，同一条件引出的反应幅度相同，只是清醒状态时，由于背景噪声较大，掩盖了反应。,正常听力成人稳态反应调制频率与睡眠关系的研究发现当处于清醒状态时低调制频率所诱发的稳态反应幅值较高，当睡眠状态时低调制频率的稳态反应波幅随睡眠程度的加深而减少，而高调制频率的稳态反应却保持不变。这提示在进行阈值测试时，如果受试者处于清醒状态低调制频率为最佳选择，而当受试者处于睡眠状态，则应用高调制频率为最佳。,三、调制率和调制深度,由上图可见
13、两个基本规律：其一，反应波幅随着调制率的增加而减少。其二，在一些特殊频率段，反应波幅可增加，如40Hz及90Hz附近。这与Kwuada观点相似，他认为正常听力成人清醒状态体内稳态反应分两类：一类是低调制率（3050Hz）诱发的稳态反应，具有较大的波幅，其潜伏期约30ms，反应阈值与行为阈值很接近。另一类是高调制率（75350Hz）诱发的稳态反应，其波幅小，潜伏期为79ms。随着调制率增加，背景噪声也相应减少，因此尽管反应波幅降低，但信噪比实际上有所提高。听觉稳态诱发反应的反应波幅随调制深度增加而增加，达到25%时反应的相位不再改变，达到50%以上时，反应波幅趋于饱和。因此大多数学者均将调幅深度
14、设为100%。,四、载频及刺激强度,载频的影响随调制频率不同而不同。当调制率为40Hz时，反应波幅随载频增加明显增加。这可能与以下有关：其一，较低载频时脑干反应与皮层反应发生融合。其二，低的载频声在耳蜗能够引起较大区域动作电位，激活更多的神经元。当调幅率为80100Hz时，载频为1KHz2KHz较其它载频的反应波幅大。John、Picton等人发现500Hz6000Hz载频与7896Hz调幅率之间无明显的关系。Rickards等人发现新生儿载频较低时用低调制率反应幅值较大。因此，在低的载频频率时所给的调制率也较低。随着刺激强度增加，反应幅值增加，潜伏期下降。刺激强度的作用通过多个生理机制完成。
15、,第三部分 多频稳态反应与行为听阈的关系,MASTER的反应阈通常高与行为听阈1020dB 。Maria报告稳态反应反应阈与行为听阈之差在正常组为1013dB，而在听力损失组两者之差仅为513dB。与Lins、Picton、Rickards结果大致相同。可能是由于听力损失存在重振现象，所以引起的反应幅度随强度增加而异常增长。,Lins以一组青少年，重度听力损失作为受试对象。MASTER阈值与行为阈值相关系数在500、1000、2000、4000Hz分别为0.71,0.70,0.76,0.91。二者最小差异为9dB，最大差异为14dB。,Rance(1995)等以听力损失儿童及成人进行详细的稳态
16、反应预估听阈的研究。受试者的听力损失在中等以上，包括一些及重度听力损失者。听力损失类型为感音神经性。稳态反应阈值与行为听阈的相关系数在500、1000、2000、4000Hz分别为0.86,0.81,0.93,0.91。提出：听力损失程度越重稳态反应阈值与行为听阈相关性越好；载波频率越高稳态反应阈与行为听阈相关性越好。,许多作者报告，不管单频给声或多频给声，低频阈值较难确定，且与行为听阈相关性较其它频率差。可能原因有：1、环境噪声多为低频声2、多频给声时高频对低频的向上掩蔽作用3、低频反应因神经同步体在基频微扰较大，导致与之难以确定。,第四部分 临床应用,阈上听力的客观评估助听器和人工耳蜗植入
17、 神经病学应用 麻醉应用,一、阈上听力的客观评估,尽管特殊频率的听力阈值检测是听力评估的一项基本内容，但患者阈上听力分辨能力也能提供许多有价值的信息。言语理解障碍通常是听力损害患者的一个症状。通过外科手术、配带助听器或人工耳蜗植入可提高患者言语识别能力。因此，阈上听力的客观评估技术在选配及调试助听器、研究听觉损害等方面对准确评估患者言语理解能力是非常重要的。独立的调幅调频反应（IAFM）评估大脑对频率和波幅变化是十分又用的。多数人认为独立调幅调频反应能提供从脑干到皮质的听力处理信息。强度、掩蔽及波幅等声学刺激改变、传导功能不同、蜗性听力损害、听神经功能不良、脑干损害等变化引起语言识别不同与独立
18、调幅调频反应评估方法有着一定的相关性。当皮层功能不良引起语言识别损害与独立调幅调频反应评估方法无相关性时，低调制频率的稳态反应可评估皮质言语处理能力。听觉稳态诱发反应还可用于评估听觉系统对快速变化的声信号频率及强度差异的辨别能力。,二、助听器和人工耳蜗植入,目前，听觉稳态诱发反应在选配助听器及判断患者是否进行人工耳蜗植入等方面提供了准确、客观的各频率段的听力评估。助听器的选配很大程度上依靠一分精确的听力评估。这一点在小儿用常规生理检测方法很难办到。同理，人工耳蜗植入也需要对听力损失程度进行评估。用具有频率特异性的调幅声刺激的听觉稳态诱发反应还可以有效评估配带助听器的实际效果。与瞬态声刺激相比，
19、该刺激声评估听阈不会因为在声场条件下或带助听器而发生很大的变化。配带助听器对声音识别能力是评估助听器效果的一个重要方面。为了检测阈上听力声强度可能充分放大，也可能因为助听器给声畸变或生理性处理而检测不到。充分的言语识别评分提供了一种简单评估患者语言处理能力的方法。多频稳态诱发反应中用此方法对配带助听器患者进行评估，发现可辨认的反应随语言识别评分不同而不同。两者相互关系还不是十分清楚，技术上还有许多值得完善的地方。,三、神经病学应用,听觉稳态诱发反应还未广泛应用于评估神经病学疾病患者。几项研究表明40Hz稳态反应阈值在脑干或丘脑疾病患者有所下降。因为40Hz稳态反应多产生于脑干，故在昏迷病人及脑
20、死亡患者中40Hz稳态反应常消失。颞叶损伤患者并不符合40Hz稳态反应磁场、电场分析结果，与动物听皮质40Hz稳态反应结果也不相同。这可能由于皮层发生源在大脑两侧均存在。如果一侧皮质发生源被移去，对侧大脑半球仍能记录到听觉稳态诱发反应。,Rance描述患有听觉神经病新生儿和小儿的稳态反应。这些患者90Hz稳态反应阈值明显高于行为阈值，两者差值在2085dB之间，而且在行为阈值较低时，两者差值较大。Picton描述了一组年龄稍大患有听觉神经病的患儿，听觉稳态诱发反应消失，但行为阈值接近正常。神经疾病与听觉稳态诱发反应之间的关系有待进一步研究。McAnally等人报道共济失调患者在调制频率为208
21、0Hz时稳态诱发反应阈值较正常人小。Borda发现正常人与退行性神经系统疾病患者之间40Hz稳态反应之间无明显差异。但这一结果有待进一步研究。因为大脑节律波与认知处理有关，而且有一些散在证据说明该波在阿茨海默病患者减少。对脱髓鞘病患者的调查发现听觉稳态诱发反应延迟，而且与脱髓鞘相关的去同步化可降低听觉稳爱诱发反应的阈值。Lucertini发现40Hz听觉稳态诱发反应可被低气压性氧气不足延迟。因此，听觉稳态反应也可受麻醉状态影响，在患者新陈代谢及中毒性脑病时，值得进一步探讨。在外伤性昏迷患者中，40Hz稳态发电位缺失是一个预示预后不良的指标。,四、麻醉应用,手术过程中的麻醉水平经常用肌肉系统及心
22、血管系统反应进行监测。手术过程中病人再次清醒对病人是件十分痛苦的事情，对麻醉师也是十分恐怖的事情。当患者肌肉反应被神经阻滞所抑制或心血管反应被药物处理影响时，麻醉意外的发生可能不被麻醉师所察觉。大脑记录到的电反应理论上较外周反应更能精确的用于麻醉状态的监测。然而，麻醉状态下许多脑电图变化对不同的麻醉药物是不同的。另一种监测麻醉状态的方法是评估大脑对感觉刺激的反应。术中通过插入式耳机给声，听觉稳态诱发反应刺激可用于这一设想。早期听觉反应起源于耳蜗和脑干，听觉通路较少受麻醉药物影响。后期听觉电位变化较大，作为监测麻醉状态的工具关注的重点集中到中潜伏期反应。几项研究表明麻醉状态下中潜伏期反应会出现是
23、现波形延迟及波峰降低和40Hz能谱下降 。,Hogan报道用异氟烷和氧化亚氮明显降低40Hz听觉稳态反应阈值。Plourade等人报道用硫喷妥钠、芬太尼和异氟烷麻醉状态下40Hz听觉稳态反应阈值下降，而且当病人清醒时反应阈值可恢复。可能与麻醉状态下干扰了丘脑皮质40Hz听觉稳态反应通路有关。进一步研究发现异氟烷在正常志愿者出现稳态反应阈值下降于异氟烷呼气末浓度有关。当听觉稳态反应缺失或反应波幅小于70nv时说明受试者已经处于清醒状态。有趣的是氯胺酮对瞬态中潜伏期反应没有明显作用。但可提高40Hz听觉稳态反应阈值。听觉稳态反应缺失的受试者可表现为意识模糊，这一点也证明了氯胺酮较其它麻醉药品的不同
24、之处分离麻醉。40Hz听觉稳态反应可能是产生于丘脑皮质3040Hz节律性动作电位的反应。这些节律性反应是丘脑神经元网络特征性动作电位，随脑电活动增加而增加，可被麻醉抑制。,History,1996:Intelligent Hearing System develops and manufactures amplifiers for ERA system used in clinical trials of ASSR system.1998:IHS develops advanced ASSR research system capable of recording electrical evoked responses and otoacoustic emissions simultaneously.2000:GSI purchases right to ERA system.2001:Bio-logic purchases right to MASTER system from Picton group in Canada.2002:IHS developed the most advanced ASSR clinical and research system on the market.,
