Электрокохлеография - Electrocochleography

Не путать с ЭКоГ или же ЭКГ.

Электрокохлеография (сокращенно ЭКохГ или же ЭКОГ) - это техника записи электрические потенциалы генерируется в внутреннее ухо и слуховой нерв в ответ на звуковую стимуляцию с помощью электрода, помещенного в ушной канал или барабанная перепонка. Тест проводится отолог или же аудиолог со специальной подготовкой и используется для обнаружения повышенного давления во внутреннем ухе (эндолимфатический отек ) или для тестирования и мониторинга функции внутреннего уха и слухового нерва во время операции.[1]

Клинические применения

Наиболее распространенные клинические применения электрокохлеографии:

Улитка физиология

Смотрите также: Улитка и Клетка волос
Анатомия человеческого уха с "развернутой" улиткой, показывающая частотное сопоставление с различными областями базилярной мембраны.
Поперечное сечение кортиевого органа внутри улитки. Базилярная мембрана обозначена как «базилярное волокно».

В базилярная мембрана а волосковые клетки улитки функционируют как точно настроенный частотный анализатор.[2] Звук передается во внутреннее ухо через вибрацию барабанная перепонка, что приводит к движению кости среднего уха (молоток, наковальня и стремени). Движение стремени по овальное окно генерирует волну давления в перилимфа внутри улитки, заставляя базилярную мембрану вибрировать. Звуки разной частоты вызывают колебания в разных частях базилярной мембраны, и точка максимальной амплитуды колебаний зависит от частоты звука.[3]

Когда базилярная мембрана колеблется, волосковые клетки прикрепленные к этой мембране, ритмично прижимаются к текториальная мембрана, изгибая волосковую клетку стереоцилии. Это открывает механически управляемые ионные каналы в волосковой клетке, обеспечивая приток калия (K+) и кальций (Ca2+) ионы. Поток ионов генерирует переменный ток через поверхность волосковой клетки с той же частотой, что и акустический стимул. Это измеряемое переменное напряжение называется микрофоном улитки (CM), который имитирует раздражитель. Волосковые клетки действуют как преобразователь, преобразуя механическое движение базилярной мембраны в электрическое напряжение, в процессе, требующем АТФ из сосудистой полоски в качестве источника энергии.

Деполяризованная волосковая клетка высвобождает нейромедиаторы через синапс к первичным слуховым нейронам спиральный узел. Достигнув рецепторов на нейронах постсинаптических спиральных ганглиев, нейротрансмиттеры вызывают постсинаптический потенциал или генераторный потенциал в проекциях нейронов. Когда достигается определенный пороговый потенциал, нейрон спирального ганглия запускает потенциал действия, который входит в путь слуховой обработки мозга.

Кохлеарные потенциалы

Эндолимфатический потенциал нормальной улитки в состоянии покоя составляет +80 мВ. При кохлеарной стимуляции возникают как минимум 3 других потенциала:

Как описано выше, кохлеарный микрофон (CM) - это переменный ток (AC) напряжение, которое отражает форму волны акустического стимула. В нем преобладают внешние волосковые клетки кортиевого органа. Величина записи зависит от близости записывающих электродов к волосковым клеткам. CM пропорционален смещению базилярной мембраны.[3]

Суммирующий потенциал (SP), впервые описанный Tasaki et al. в 1954 г. постоянный ток (DC) ответ волосковых клеток, когда они движутся вместе с базилярной мембраной.[4] SP - это связанный со стимулом потенциал улитки. Хотя исторически это было наименее изучено, возобновление интереса возникло из-за изменений SP, о которых сообщалось в случаях эндолимфатической водянки или болезни Меньера.

Потенциал действия слухового нерва является наиболее изученным компонентом ЭКохГ. AP представляет собой суммарную реакцию синхронного возбуждения нервных волокон. Он также отображается как напряжение переменного тока. Первая и самая большая волна (N1) идентична волне I of слуховой ответ ствола мозга (ABR). Далее следует N2, который идентичен волне II ABR. Величина потенциала действия отражает количество активированных волокон. Задержка AP измеряется как время между началом и пиком волны N1.

Порядок действий и параметры записи

ЭКохГ можно проводить с инвазивными или неинвазивными электродами. Инвазивные электроды, такие как транстимпанальные (ТТ) иглы, дают более четкие и надежные электрические ответы (с большей амплитудой), поскольку электроды расположены очень близко к генераторам напряжения. Игла помещается на выступную стенку среднего уха и круглое окно. Преимущество неинвазивных или экстратимпанальных (ЭТ) электродов заключается в том, что они не вызывают боли или дискомфорта у пациента. В отличие от инвазивных электродов, нет необходимости в седации, анестезии или медицинском наблюдении. Ответы, однако, меньше по величине.

Используются звуковые стимулы в виде широкополосных щелчков длительностью 100 микросекунд. Полярность стимула может быть полярностью разрежения, полярностью конденсации или переменной полярностью. Сигналы записываются с первичного регистрирующего (не инвертированного) электрода, расположенного в слуховом проходе, барабанной перепонке или мысу (в зависимости от типа используемого электрода). Референсные (инвертирующие) электроды можно разместить на противоположной мочке уха, сосцевидном отростке или слуховом проходе.

Сигнал обрабатывается, включая усиление сигнала (до 100000 раз для записей экстратимпанального электрода), фильтрацию шума и усреднение сигнала. Часто используется полосовой фильтр от 10 Гц до 1,5 кГц.

Интерпретация результатов

CM, SP и AP используются для диагностики эндолимфатической водянки и болезни Меньера. В частности, аномально высокий уровень SP и высокое соотношение SP: AP являются признаками болезни Меньера. Отношение SP: AP 0,45 или выше считается ненормальным.

История

КМ был впервые открыт в 1930 г. Эрнест Вевер и Чарльз Брэй у кошек.[5] Вевер и Брей ошибочно пришли к выводу, что эта запись была произведена слуховым нервом. Они назвали открытие «эффектом Вевер-Брея». Хэллоуэлл Дэвис и А.Дж. Дербишир из Гарварда повторил исследование и пришел к выводу, что на самом деле эти волны происходят из улитки, а не из слухового нерва.[6]

Fromm et al. были первыми исследователями, которые применили методику ЭКохГ у людей, вставив проволочный электрод через барабанную перепонку и записав КМ из ниши круглого окна и мыса улитки. Их первое измерение CM у людей было в 1935 году.[7] Они также обнаружили волны N1, N2 и N3, следующие за CM, но именно Тасаки идентифицировал эти волны как слуховой нерв потенциалы действия.

Фиш и Рубен были первыми, кто записал сложные потенциалы действия как из круглого окна, так и из восьмого черепного нерва (CN VIII) у кошек и мышей.[8] Рубен был также первым, кто применил КМ и АП в клинических условиях.

Суммирующий потенциал, связанный со стимулом, потенциал волосковых клеток был впервые описан Тасаки и его коллегами в 1954 году.[4] Эрнест Дж. Мур был первым исследователем, записавшим КМ с поверхностных электродов. В 1971 году Мур провел пять экспериментов, в которых он записал CM и AP у 38 человек с помощью поверхностных электродов. Целью эксперимента было установить достоверность ответов и разработать систему наушников без артефактов.[9] К сожалению, большая часть его работ так и не была опубликована.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Ферраро, Джон А. (15 ноября 2000 г.). «Клиническая электрокохлеография: обзор теорий, методов и приложений». Аудиология онлайн. Получено 15 сентября 2014.
  2. ^ Kohlloffel LUE (1972). «Исследование вибраций базилярной мембраны III: кривая частотной характеристики базилярной мембраны у живых морских свинок». Акустика. 27: 82.
  3. ^ а б Эггермонт Дж. Дж. (1974). «Основные принципы электрокохлеографии». Acta Oto-Laryngologica Supplementum. 316: 7–16. PMID  4525558.
  4. ^ а б Тасаки I и др. (1954). «Исследование кохлеарного потенциала морских свинок с помощью микроэлектрода». Журнал Акустического общества Америки. 26 (5): 765. Bibcode:1954 г., ASAJ ... 26..765T. Дои:10.1121/1.1907415.
  5. ^ Вевер Э. Г., Брей К. В. (1930). «Слуховые нервные импульсы». Наука. 71 (1834): 215. Дои:10.1126 / science.71.1834.215. PMID  17818230.
  6. ^ Мур EJ (1983). Основы слуховых вызванных реакций ствола мозга. Grune & Stratton, Inc.
  7. ^ Фромм Б. и др. (1934–1935). «Исследования механизма эффекта Вевер-Брея». Acta Oto-Laryngologica. 22: 477–486. Дои:10.3109/00016483509118125.
  8. ^ Фиш UP, Рубен RJ (1962). «Электроакустический ответ на стимуляцию щелчком после перерезки восьмого нерва». Acta Oto-Laryngologica. 54 (1–6): 532–42. Дои:10.3109/00016486209126971. PMID  13893094.
  9. ^ Мур EJ (1971). Микрофоника улитки человека и потенциалы действия слухового нерва от поверхностных электродов. Неопубликованная докторская степень. докторскую диссертацию, Висконсинский университет. Мэдисон, Висконсин.