Emisje otoakustyczne (DPOAE i TEOAE)

Emisja otoakustyczna (Otoacoustic Emission – OAE) jest zjawiskiem akustycznym, które polega na generowaniu przez ucho (a w zasadzie sam narząd Cortiego) bardzo słabych sygnałów akustycznych. Sygnały te, w celach diagnostycznych można zarejestrować za pomocą czułego mikrofonu umieszczonego w przewodzie słuchowym. Historia emisji otoakustycznej sięgająca prac T.Golda z roku 1948 oraz D.Kempa z roku 1979, dzięki wynikom licznych późniejszych badań, doczekała się obecnie wielu medycznych implementacji. Tym samym wprowadzenia do codziennej praktyki diagnostyki audiologicznej badania, które jest nieinwazyjną metodą oceny mikromechaniki ślimaka. Nie jest zatem badaniem słuchu, w rozumieniu holistycznej oceny audiologicznej. Zarejestrowane w trakcie takiego badania emisji otoaksustycznej, wskazuje na obecność aktywnych mechanizmów i zachowanie procesów związanych z prawidłowym działaniem ucha wewnętrznego. Tym samym, przez wzgląd na to zjawisko, badanie audiologiczne przyjęło po prostu, nazwę badania emisji otoakustycznych (vel. otoemisji akustycznych). Wiele późniejszych badań naukowych nad istotą emisji otoakustycznych rzuciło nowe światło na mechanizm działania ślimaka i rolę komórek słuchowych biorących udział w procesie odbioru dźwięku przez mózgu. O ile w odbiorze dźwięku największy udział mają komórki słuchowe wewnętrzne, o tyle najistotniejszą rolę w generowaniu emisji otoakustycznych odgrywają komórki słuchowe zewnętrzne. Komórki, które w pełni swojej sprawności zachowują pewną niezwykłą funkcję elektrokurczliwości sonomotorycznej (pod wpływem bodźców nerwowych komórki te zmieniają rytmicznie swoją długość). Im bardziej poznawana jest natura emisji otoakustycznych, a także funkcje anatomicznych struktur ślimaka, tym bardziej można zrozumieć jak bardzo skomplikowanym zmysłem jest zmysł słuchu. Biorąc pod uwagę, że w procesie generowania emisji otoakustycznych udział biorą niemal wszystkie struktury narządu Cortiego, komórki słuchowe wewnętrzne, zewnętrzne, nerw słuchowy, unerwienie eferentne (tzw. pęczek oliwkowo-ślimakowy Rasmussena), można utwierdzić się w przekonaniu, że jest to układ trybów bardzo precyzyjnej maszyny. Jeśli któryś z elementów nie działa poprawnie, Pacjent zaczyna odczuwać niedosłuch.

Różnorodność zjawisk zachodzących w ślimaku sprawił, że wyróżnić można kilka grup emisji otoakustycznych:

  • emisję otoakustyczną spontaniczną (Spontaneous Otoacoustic Emission – SOAE) powstającą samoistnie, tzn. niewywołaną żadnym sygnałem akustycznym
  • emisję otoakustyczną wywołaną (Evoked Otoacoustic Emission – EOAE), powstającą jako odpowiedź systemu słuchowego na stymulację określonym sygnałem akustycznym
Z punktu widzenia diagnostyki audiologicznej najbardziej cenna i przydatna jest emisja otoakustyczną wywołana, rejestrowaną po wyłączeniu sygnału stymulującego. W tej grupie wyróżnia się dwa rodzaje emisji otoakustycznych, które zaimplementowane są w badaniach słuchu: emisję otoakustyczną transjentową (Transiently Evoked Otoacoustic Emission – TEOAE) oraz emisję otoakustyczną produktów zniekształceń nieliniowych (Distortion Product Otoacoustic Emission – DPOAE).

Emisje otoakustyczne transjentowe (TEOAE)

Emisje otoakustyczne transjentowe (Transiently Evoked Otoacoustic Emission – TEOAE) to odpowiedzi narządu słuchu na stymulację bardzo krótkimi szerokopasmowymi impulsami, tzw. trzaskami. Emisje TEOAE stwierdza się w ok. 98% przypadków zdrowych uszu i wykazują powtarzalność osobniczą na poziomie ok. 90%. Z uwagi na fakt, że emisje TEOAE rejestrowane są ze zbliżoną częstością u noworodków, niemowląt i dzieci, znalazły one swoje cenne zastosowanie w programach skryningowej diagnostyki słuchu, takich jak choćby Program Powszechnych Przesiewowych Badań Słuchu u Noworodków. TEOAE wykorzystywane są w programach diagnostyki noworodków, chociażby dlatego, że amplitudy TEOAE są często o ok. 10 dB wyższe u noworodków i niemowląt, niż u dorosłych. Poziom amplitudy odpowiedzi TEOAE jest również najwyższy u noworodków (ok. 20–25 dB SPL), co jest kolejnym argumentem przemawiającym za ich przydatnością do diagnostyki najmłodszych Pacjentów i gwarantującym, że pomiar TEOAE u dzieci jest dobrym testem przesiewowym o bardzo wysokiej czułości. Niestety wśród osób prawidłowo słyszących amplituda emisji TEOAE wyraźnie maleje wraz z wiekiem.

Emisje otoakustyczne transjentowe – przebieg badania

Badanie emisji otoakustycznych, nie bardziej „skomplikowane” jak audiometria impedancyjna, polega na umieszczeniu w przewodzie słuchowym zewnętrznym malutkiej sondy pomiarowej, składającej się z pary głośników emitujących dźwięki stymulujący i niewielkiego, bardzo czułego mikrofonu rejestrującego odpowiedzi. Z racji, że pomiar pojedynczej odpowiedzi z komórek słuchowych nie byłby możliwy, aparatura pomiarowa, za każdym razem gdy bodziec dźwiękowy pobudzi komórki słuchowe, a te w wygenerują emisję otoakustyczną, zbiera je, sumuje i uśrednia. W ten sposób odszumia i uwiarygadnia odpowiedzi pochodzące z ucha od tych z zewnątrz. Niestety w trakcie takich pomiarów rejestruje też wszelkiego rodzaju zewnętrzne hałasy, szumy, przełykania śliny, płacze, etc. W związku z tym, badanie emisji otoakustycznej należy przeprowadzać w jak najcichszym pomieszczeniu i jak największym spokoju. Choć badanie jest zupełnie nieinwazyjne, bezbolesne i wręcz przyjemne, wymaga maksymalnej współpracy Pacjenta, małej ruchliwości, maksymalnej ciszy i… prawidłowej funkcjonalności jamy bębenkowej. A co za tym idzie, dobrze by było, jakby zostało poprzedzone pomiarami impedancyjnymi w celu wykluczenia jakichkolwiek chorób ucha środkowego – wysięków, perforacji, dysfunkcji trąbek słuchowych. Wszystko to jest bowiem w stanie zaburzyć odpowiedzi emisji TEOAE. Innymi słowy, spodziewając się pełnej wiarygodności badania i poprawnych wyników, badanie emisji otoakustycznych powinno być wykonane u pacjentów w dobrym stanie zdrowia. Bez cech infekcji, bez katarów, bez zapaleń uszu i bez czopów woskowinowych, bez nieżytów nosa, notorycznego ulewania pokarmu, przewlekłych alergii, etc. Noworodki powinny być badane po osuszeniu, a wręcz poporodowym odśluzowaniu, spokojne i najlepiej w trakcie snu fizjologicznego. Brzmi to zbyt idealistycznie!? Owszem! Oczywiście nie zawsze możemy pozwolić sobie na idealne warunki pomiarowe, a co więcej celem badania jest określenie funkcji mikromotorycznych ślimaka w stanie w jakim obecnie znajduje się Pacjent (nawet przy przewlekłym katarze), dlatego wszystkie czynniki towarzyszące badaniu, powinny być wzięte pod uwagę w jego interpretacji.

Emisje otoakustyczne transjentowe – interpretacja wyników

Badanie emisji otoakustycznych jest pomiarem w pełni zautomatyzowanym i niezależnym od poziomu współpracy Pacjenta. Pod warunkiem, że współpracuje biernie – jest cichy, spokojny, nie hałasuje i nie wyrywa słuchawki z ucha czy wręcz nie płacze. Badanie jest bezinwazyjne i bezbolesne, więc nie trudno o zachowanie optymalnych warunków pomiarowych. Nie muszą być one idealne, ale tym bardziej należy uwzględnić to w interpretacji wyników. Rezultatem wiarygodnie przeprowadzonego badania jest wykres widmowy i tabela pełna danych akustycznych. Obecność emisji akustycznej przyjmuje się za potwierdzoną, kiedy zarówno zachowana jest stabilność i powtarzalność bodźca (wysoka wartość parametru Repro), niski poziom szumu (jak najniższa wartość NF) oraz wysoki stosunek sygnału emisji otoakustycznej do sygnału uśrednionego szumu (najczęściej przyjęta wartość SNR > 4-6dBSPL, przy TE >-5dBSPL). Otrzymane w rezultacie badania widmo amplitudowe zależy od energii bodźca stymulującego, czasu trwania uśrednionych odpowiedzi i własności rezonansowych charakterystycznych dla testowanego ucha. Dla najczęściej stosowanych bodźców szerokopasmowych w odpowiedzi TEOAE pojawia się na ogół kilka charakterystycznych składowych spektralnych w paśmie 0,5–4 kHz. I to ten zakres częstotliwości jest charakterystyczny dla diagnostyki z wykorzystaniem emisji otoakustycznych transjentowych. Przypuszcza się, że składowe spektralne w paśmie 0,5- 4kHz wytwarzane są przez tzw. generatory emisji (zlokalizowane w określonych miejscach organu Cortiego) i są charakterystycznym miejscem w ślimaku, które podlega ocenie w badaniu.
Na obniżenie poziomu rejestrowanych emisji otoakustycznych transjentowych wpływ ma zarówno nadmierna ekspozycja na hałas, przyjmowanie dużych ilości leków ototoksycznych, niedotlenienie i niedokrwienie, wpływ leków stosowanych w znieczuleniu ogólnym, wpływ krążenia pozaustrojowego, wpływ hipotermii, etc. Można zatem przyjąć iż w przypadku podejrzenia wpływu powyższych czynników, emisje otoakustyczne stają się doskonałym narzędziem do screeningu i monitorowania stanu ślimaka. Emisje TEOAE występują rzadko w przypadku ubytków słuchu większych od 40 dB HL, a zatem ich obecność lub brak, pozwala na wstępną diagnostykę głębokości niedosłuchu, na zasadzie „jest niedosłuch większy od 40dB”. Zarejestrowanie emisji otoakustycznych pozwala przyjąć, że słuch mieści się poniżej tej wartości, jest bliski normie albo… wskazuje na ubytki pozaślimakowe (dotyczy to najczęściej Pacjentów z guzami nerwu ósmego, idiopatyczną nagłą utratą słuchu, chorobą Meniere’a, rzekomym upośledzeniem słuchu lub i neuropatią słuchową).

Emisje otoakustyczne produktów zniekształceń nieliniowych (DPOAE) – czyli co to?

Emisje otoakustyczne produktów zniekształceń nieliniowych ślimaka (Distortion Product Otoacoustic Emission – DPOAE) powstają jako ‘uboczny’ efekt nieliniowego działania ślimaka, w rezultacie stymulacji dwutonem – parą precyzyjnie dobranych czystych tonów. Cechą charakterystyczną tej emisji jest fakt, iż w odpowiedzi pojawiają się składowe spektralne (zwane niekiedy tonami kombinacyjnymi lub intermodulacyjnymi), które nie występowały w sygnale stymulującym. Skąd się zatem wzięły? Składowe te powstają na skutek nieliniowych przekształceń sygnału wejściowego przez ucho wewnętrzne. Tak, ucho wewnętrzne potrafi wygenerować dźwięk! Liczne badania naukowe z minionych lat pozwoliły stwierdzić, że generacja emisji DPOAE wiąże się z istnieniem w ślimaku aktywnych procesów, odpowiedzialnych za wzmocnienie drgań błony podstawnej. Można zatem rzec, że istnienie emisji produktów zniekształceń nieliniowych ślimaka świadczy o aktywnej pracy wszystkich struktur błony podstawnej narządu Cortiego. Tylko tyle i aż tyle, ale wystarczająco dużo by móc przypuszczać, że Pacjent słyszy. To oczywiście duża nadinterpretacja badania, bo podobnie jak TEOAE, emisje otoakustyczne DPOAE nie badaniem słuchu sensu stricte. Jednak fakt ich zarejestrowania w przewodzie słuchowym zewnętrznym Pacjenta może świadczyć o tym, że zarówno ucho środkowe przekazuje dźwięk udo receptora, a i ten zachowuje swoją aktywną mikromotorykę komórkową w prawidłowym stanie! Ta szczególna czułość badania DPOAE sprawiła, że jest ono wykorzystywane w diagnostyce różnicowej, pozwalającej ocenić sprawność ślimaka, monitorującej jego czułość w trakcie procesów terapeutycznych czy weryfikowania wątpliwości w programach screeningowych.

Niewątpliwą zaletą tego typu implantów jest stosunkowo prosta budowa i krótki czas operacji oraz rekonwalescencji. Dlatego bez większych przeciwwskazań, stosuje się go zarówno u dzieci jak i u osób dorosłych. Wszczepia się je pacjentom podczas operacji przeprowadzanej w ogólnym znieczuleniu. Podobnie jak implanty ucha środkowego, implanty kostne posiadają część wewnętrzną, którą zakłada chirurg podczas zabiegu oraz część zewnętrzną noszoną przez pacjenta na skórze głowy. Wśród implantów kostnych, dostępne są dziś rozwiązania: BAHA i Osia firmy Cochlear, Bonebridge firmy Medel, Alpha firmy Sophono i Ponto firmy Oticon Medical. Należy zwrócić uwagę, że część tych implantów jest pasywnych (BAHA, Alpha i Ponto), a część aktywnych (Osia i Bonebridge). W zależności od opatentowanych i zastosowanych rozwiązań, w implantach pasywnych, część wibrująca znajduje się na zewnątrz głowy Pacjenta i drgania przenosi przez wspornik lub płytkę magnetyczną umieszczoną pod skórą. W implantach aktywnych element drgający umieszczony jest pod skórą, w czaszce Pacjenta, wraz z całą wewnętrzną częścią implantu. Część zewnętrzna stanowi jedynie źródło zasilania i elektronikę wraz z mikrofonami, a sygnał w postaci indukcji elektromagnetycznej przekazywany jest do części wewnętrznej implantu. Powyższy podział i różnice technologiczne powodują również, że implanty kostne możemy podzielić na: bezpośrednie i pośrednie, przezskórne i aktywne, konwencjonalne i pasywne przezskórne.

Emisje otoakustyczne DPOAE – przebieg badania

Podobnie jak badanie emisji otoakustycznych TEOAE, DPOAE nie bardziej „skomplikowane” jak audiometria impedancyjna i polega na umieszczeniu sondy pomiarowej w przewodzie słuchowym zewnętrznym Pacjenta. W tym wypadku stymulacja jest jednak trochę inna, bowiem opiera się o generowanie dwóch niezależnych i odseparowanych od siebie dźwięków stymulujących. Każdy z nich z innego głośnika, o innej częstotliwości (częstotliwości f1 i f2) i innym natężeniu (L1 i L2), bowiem do sumacji tych bodźców musi dojść już w samym ślimaku, a nie w głośniku. Technika pomiarowa odpowiedzi, podobnie jak w TEOAE, również zależy w dużej mierze od skuteczności odszumiania i uśredniania odpowiedzi pochodzących z ucha. Wiedząc, że „produktem ubocznym” pracy ślimaka jest dźwięk wygeneroanyc przez narząd Cortiego, przyjmuje się, że dla emisji typu DPOAE najwyższym poziomem amplitudy charakteryzuje się składowa o częstotliwości 2f1-f2. Jej amplituda zależy od poziomu natężenia tonów stymulujących oraz stosunku ich częstotliwości (f2/f1). Po umieszczeniu sondy w przewodzie słuchowym pacjenta, podobnie jak w przypadku rejestracji emisji otoakustycznych TEOAE, aparatura samoczynnie zbiera odpowiedzi i przedstawia wynik w postaci DP-gramu oraz związanej z nim tabeli danych. Również w tym przypadku warunki do przeprowadzenia badania muszą być zachowane jak najbardziej sprzyjające. Badanie powinno być przeprowadzone w jak najcichszym pomieszczeniu i jak największym spokoju. Choć badanie jest zupełnie nieinwazyjne, bezbolesne i wręcz przyjemne, wymaga maksymalnej współpracy Pacjenta, małej ruchliwości, maksymalnej ciszy i… prawidłowej funkcjonalności jamy bębenkowej (dobrze by było, jakby zostało poprzedzone pomiarami impedancyjnymi w celu wykluczenia jakichkolwiek chorób ucha środkowego – wysięków, perforacji, dysfunkcji trąbek słuchowych). Spodziewając się dużej wiarygodności badania i poprawnych wyników, badanie emisji otoakustycznych powinno zostać wykonane u Pacjentów w dobrym stanie zdrowia. Bez cech infekcji, bez katarów, bez zapaleń uszu i bez czopów woskowinowych, bez nieżytów nosa, notorycznego ulewania pokarmu, przewlekłych alergii, etc.

Emisje otoakustyczne DPOAE – interpretacja wyników

Badanie emisji otoakustycznych jest pomiarem w pełni zautomatyzowanym i niezależnym od zaangażowania Pacjenta. Szacuje się, że częstość występowania emisji DPOAE ocenia się na ok. 90–95% w normalnie słyszącej populacji. Liczne badania naukowe sugerują, że ubytek słuchu poniżej 15 dB HL nie wpływa znacząco na poziom emisji DPOAE, ale ubytki słuchu rzędu 45-50 dB HL nie pozwalają już na rejestrację emisji DPOAE przy normalnych poziomach stymulacji. Dokładniejsze analizy pokazują również, że przy każdym wzroście ubytku słuchu o 1 dB, poziom emisji DPOAE malej o 0,3 dB. Szczególnie istotne jest to podczas monitoriwania stanu słuchu podczas leczenie onkologicznego, kiedy Pacjent narażony jest na stosowanie dużej ilości leków potencjalnie ototoksycznych. Cel leczenia onkologicznego zawsze jest nadrzędny, jednak możliwość monitorowania stanu ślimaka pozwala wcześniej zainterweniować w przypadku pojawiania się efektów ubocznych leczenia. Rejestracja emisji otoakustycznych (świadczącej o prawidłowej pracy komórek słuchowych zewnętrznych w ślimaku) pozwala zatem w pewnym stopniu przewidzieć ryzyko pojawienia się w niedługiej przyszłości niedosłuchu. Generalnie przyjmuje się, że obecność DPOAE świadczy o progu słuchowym lepszym lub równym 30 dB HL (inaczej mówiąc, brak DPOAE daje podejrzenie o niedosłuch > 40 dB HL). Skoro wiemy już, że rezultatem wiarygodnie przeprowadzonego badania jest wykres zwany DP-gramem i tabela pełna danych liczbowych, obecność emisji akustycznej przyjmuje się za potwierdzoną, kiedy dla danej pary bodźców zachowany jest niski poziom szumu (jak najniższa wartość NF) oraz wyraźna amplituda produktu zniekształceń nieliniowych ślimaka. A tą reprezentuje wysoki stosunek sygnału emisji otoakustycznej do sygnału uśrednionego szumu (najczęściej przyjęta wartość SNR > 6dBSPL, przy DP >-5dBSPL). Często w interpretacji pomaga sam wykres i obserwacja graficzna kolorowych słupków, które reprezentują uzyskane odpowiedzi. W analizie wyników badania należy oczywiście uwzględnić warunki w jakich badanie było przeprowadzone oraz ogólny stan zdrowia Pacjenta. W każdym razie, zarejestrowanie emisji otoakustycznej DPOAE z parametrami lepszymi lub przynajmniej równymi kryteriom granicznym pozwala przyjąć, że mamy do czynienia z prawidłowo działającym ślimakiem i jego strukturami komórkowymi.
Implant ślimakowy zbudowany jest, podobnie jak jego współtowarzysze w świecie implantów słuchowych, z części zewnętrznej oraz wewnętrznej. Część wewnętrzna to cewka odbiorcza (która odbiera fale elektromagnetyczne z zewnętrznego procesora mowy), magnes (dzięki któremu można przymocować część zewnętrzną), układ elektroniczny (który przetwarza fale elektromagnetyczne na impulsy elektryczne) i tzw. aktywna matryca elektrod. Zespół kilkunastu lub kilkudziesięciu elektrod, które prądem elektrycznym stymulują zakończenie nerwu słuchowego w obrębie tzw. zwoju spiralnego. Matryca elektrod (lub po prostu, elektroda) wprowadzona jest do dysfunkcyjnego ślimaka, który utracił zdolność zamieniania dźwięku (energii akustycznej) na impulsy elektryczne rozchodzące się w nerwie słuchowym do wyższych pięter drogi słuchowej. Sam implant ślimakowy, jego wewnętrzna część jest bierna i sama w sobie nie działa tak jakbyśmy tego oczekiwali. Część zewnętrzna implantu ślimakowego wygląda nie inaczej jak duży aparat słuchowy i nosi nawę procesora dźwięku. Jej zadaniem jest zbieranie i przetwarzanie dźwięku (w formie akustycznej) na fale elektromagnetyczne, które są odbierane przez część wewnętrzną implantu. Część zewnętrzną można, a wręcz czasami trzeba zdejmować. Przylega on do skóry nad częścią wszczepialną implantu i utrzymuje się dzięki sile magnesu, ukrytego w obu częściach. Część zewnętrzną należy pielęgnować, ale przede wszystkim wymieniać w niej zasilanie. Implant ślimakowy jest urządzeniem, które pobiera relatywnie dużo energii, która musi być dostarczana z zewnątrz dzięki bateriom lub akumulatorom zlokalizowanym w części zewnętrznej. Część zewnętrzną zwykle nosi się za uchem, tak, żeby swobodnie wisiała na małżowinie, a z implantem komunikowała się za pomocą cewki. Są jednak rozwiązania, dzięki którym procesor może być mocowany również w innych miejscach (np. pod włosami, na ubraniu) dla osób, które nie chcą nosić nic na uchu, które uprawiają sporty. Procesory dźwięku coraz częściej robione są tam by były pyłoodporne i wodoodporny, dzięki czemu można pływać i uprawiać sporty wodne bez wyłączania implantu.