Auditory Steady-State Response (ASSR): A Beginner’s Guide

Von Douglas L. Beck, AuD, David P. Speidel, MS, und Michelle Petrak, PhD

Die auditive Steady-State-Response (ASSR) kann man sich als elektrophysiologische Reaktion auf schnelle Hörreize vorstellen. Das Ziel der ASSR ist die Erstellung eines geschätzten Audiogramms, mit dem Fragen zum Hören, zu Hörverlusten und zur auditorischen Rehabilitation beantwortet werden können.

ASSR ermöglicht es dem Hörgeräteakustiker, statistisch gültige Audiogramme für Personen zu erstellen, die nicht an traditionellen Verhaltenstests teilnehmen können oder wollen. ASSR stützt sich auf statistische Messungen, um festzustellen, ob und wann eine Schwelle vorhanden ist. Design und Funktionalität von ASSR variieren von Hersteller zu Hersteller. Anmerkung der Autoren: ASSR wurde früher als SSEP (Steady State Evoked Potential) und/oder AMFR (Amplitude Modulation Following Response) bezeichnet.

Dieser Artikel bietet eine grundlegende Orientierung über ASSR anhand von Beispielen, die auf den neuesten Verfeinerungen und Angeboten von Interacoustics beruhen.

ASSR im Vergleich zu ABR

ASSR ist der Auditory Brainstem Response (ABR) in mancher Hinsicht ähnlich. Zum Beispiel zeichnen ASSR und ABR bioelektrische Aktivität von Elektroden auf, die in ähnlichen Aufzeichnungsanordnungen angeordnet sind. ASSR und ABR sind beide auditorisch evozierte Potenziale. ASSR und ABR verwenden akustische Reize, die (vorzugsweise) über Einsätze zugeführt werden.

ASSR und ABR weisen auch wichtige Unterschiede auf. ASSR ist nicht von Amplitude und Latenz abhängig, sondern verwendet Amplituden und Phasen im Spektralbereich (Frequenz). ASSR beruht auf der Erkennung von Spitzenwerten in einem Spektrum und nicht auf der Erkennung von Spitzenwerten in einer Zeit-Amplituden-Wellenform (siehe John und Picton1). ASSR wird durch wiederholte Schallreize mit einer hohen Wiederholungsrate hervorgerufen, während ABR durch kurze Töne mit einer relativ niedrigen Wiederholungsrate hervorgerufen wird.

ABR-Aufzeichnungen sind meist davon abhängig, dass der Untersucher die Wellenformen subjektiv überprüft und entscheidet, ob eine Reaktion vorliegt. Die Bestimmung der Reaktion wird zunehmend schwieriger, wenn sich die ABR dem wahren Schwellenwert nähert – das ist der Zeitpunkt, an dem die Entscheidung (Reaktion oder keine Reaktion) am wichtigsten ist. ASSR verwendet einen objektiven, hochentwickelten, auf Statistiken basierenden mathematischen Erkennungsalgorithmus, um Hörschwellen zu erkennen und zu definieren.

ABR-Protokolle verwenden in der Regel Klicks oder Tonausbrüche in jeweils einem Ohr. ASSR kann binaural eingesetzt werden, wobei breite Bänder oder vier Frequenzen (500 Hz, 1.000 Hz, 2.000 Hz und 4.000 Hz) gleichzeitig ausgewertet werden.

ABR eignet sich zur Abschätzung der Hörschwellen im Wesentlichen von 1.000 Hz bis 4.000 Hz bei typischen (nicht-ski-slope) leichten bis mittelschweren Hörverlusten. ASSR kann ebenfalls Hörschwellen im gleichen Bereich wie die ABR abschätzen, aber ASSR bietet schneller mehr Spektralinformationen und kann das Gehör innerhalb der Bereiche von schwerem bis schwerstem Hörverlust abschätzen und differenzieren.

Die Fähigkeit, Unterschiede in diesen signifikanten Hörverlustkategorien zu erkennen, ist sehr wichtig. Die Unterscheidung zwischen 75 dB und 95 dB Hörverlust kann sich beispielsweise auf die Entscheidung auswirken, einem Kind mit 75 dB SNHL ein herkömmliches Hörgerät anzupassen oder für ein Kind mit 95 dB SNHL ein Cochlea-Implantat in Erwägung zu ziehen.

Patientengruppe

Wie bei der ABR kann ASSR zur Schätzung der Hörschwelle bei Personen eingesetzt werden, die nicht an herkömmlichen Verhaltensmaßnahmen teilnehmen können oder wollen. Zu den Hauptkandidaten für ASSR gehören daher: Neugeborene für Screenings und diagnostische Folgeuntersuchungen, Säuglinge auf der Neugeborenen-Intensivstation (NICU), nicht ansprechbare und/oder komatöse Patienten, Personen, die aufgrund der Art ihres Besuchs verdächtig sind (z. B. Arbeitnehmerentschädigung, Rechtsangelegenheiten, Versicherungsansprüche usw.), Ototoxizitätsüberwachung und andere.

ASSR-Stimulation

Zurzeit gibt es keinen universellen Standard für ASSR-Instrumente. Die Stimulations- und Aufzeichnungsparameter und -methoden werden von den einzelnen Herstellern entwickelt (und können variieren).

Einsatz-Ohrhörer. Ohrstöpsel sind das Stimulationsgerät der Wahl. Die mit ASSR verwendeten Ohrhörer erlauben sehr laute (100 dBHL oder mehr) Darbietungspegel. Die Stimulation bei sehr lauten Pegeln kann jedoch eine vestibuläre Reaktion hervorrufen, die möglicherweise nicht von der auditorischen Reaktion zu unterscheiden ist (da ASSR die Wellenform nicht in einem zeitbasierten Bereich darstellt). Außerdem kann die Stimulation bei diesen sehr lauten Pegeln das Gehör schädigen.

Breitband- und frequenzspezifische Stimuli. ASSR kann entweder mit breitbandigen (d. h. frequenzunspezifischen) oder mit frequenzspezifischen Reizen aufgezeichnet werden. Zu den breitbandigen Reizen gehören Klicks, Geräusche, amplitudenmoduliertes Rauschen und Zwitschern. Zu den frequenzspezifischen Stimuli gehören gefilterte Klicks, bandbegrenzte Chirps, schmalbandige Rauschbursts, Tonbursts, amplitudenmoduliertes schmalbandiges Rauschen oder amplituden- und frequenzmodulierte reine Töne.

„Chirps“ sind eine neue Ergänzung der Breitbandfamilie,2 die einzigartige und nützliche Eigenschaften aufweisen. Einige neuere ASSR-Systeme verwenden spezielle Chirp-Stimuli.3 Bandbegrenzte Chirps bieten eine hochsynchrone Stimulation bestimmter Frequenzbänder.4 Die Verwendung von Chirps und neueren Erkennungsalgorithmen ermöglicht eine schnellere Datenerfassung, die sich der Hälfte der herkömmlichen ASSR-Datenerfassungszeit nähert.4,5

Testfrequenzen. Testfrequenzen von 500, 1000, 2000 und 4000 Hz werden üblicherweise als ASSR-Trägerstimuli verwendet. Diese Frequenzen werden in Bezug auf Amplitude und Frequenz moduliert. Häufig wird eine 100 %ige Amplitudenmodulation (AM) mit einer hohen Modulationsrate (d. h. >80-90 Hz) verwendet. Einige ASSR-Systeme sind in der Lage, gleichzeitig mehrere Frequenzen binaural zu stimulieren. Wenn mehrere Frequenzen gleichzeitig dargeboten werden, erfolgt die Modulation in der Regel zwischen 82 Hz und 106 Hz. Einige Hersteller bieten eine 20- bis 25-prozentige Frequenzmodulation (FM) an, die in Kombination mit AM in der Regel die Reaktion im Vergleich zu reiner AM verbessert.

Modulationsraten. Höhere Modulationsraten erzeugen bioelektrische Antworten aus dem Hirnstamm (wie ABR) und sind daher weniger anfällig für den Zustand des Patienten. Niedrigere Frequenzmodulationsraten können verwendet werden (z. B. 40 Hz), enthalten jedoch Komponenten der mittleren Latenzantwort (MLR) und werden daher von den Bedingungen der Testperson beeinflusst (Abbildung 1).

Abbildung 1. Beispiel für einen typischen 1.000 Hz AM- und FM-modulierten Trägerreiz und das zugehörige Spektrum.

Analyse. Die ASSR-Analyse basiert auf der Tatsache, dass verwandte bioelektrische Ereignisse mit der Stimulus-Wiederholungsrate zusammenfallen. Daher basiert die ASSR-Analyse auf einer mathematischen Grundlage.

Die spezifische Analysemethode hängt von dem statistischen Erkennungsalgorithmus des Herstellers ab. Die ASSR-Analyse erfolgt im Spektralbereich (d. h. im Frequenzbereich) und setzt sich aus spezifischen Frequenzkomponenten zusammen, die Oberschwingungen der Stimuluswiederholrate sind. Frühere ASSR-Systeme berücksichtigten nur die erste Harmonische, während neuere Systeme auch höhere Harmonische in ihre Erkennungsalgorithmen einbeziehen.

Beträgt die Stimuluswiederholungsrate beispielsweise 90 Hz (d. h. 90 Stimuli pro Sekunde), tritt die ASSR bei 90 Hz, 180 Hz, 270 Hz, 360 Hz usw. auf (Abbildung 2). Die erste spektrale Antwortkomponente (in diesem Fall 90 Hz) hat die größte Amplitude, und die Amplitude nimmt mit zunehmender Anzahl der Harmonischen (1., 2., 3. usw.) ab. Das Vorhandensein von ASSR im Spektralbereich zu erkennen, bedeutet, dass man sich auf die Amplituden- und/oder Phasenwerte (manchmal zu einem Vektor kombiniert) der ersten sechs bis acht Harmonischen stützt, um die ASSR von laufendem zufälligem und biologischem Rauschen zu unterscheiden.

Abbildung 2. FFT-Spektralanalyse, die die Erkennung der Modulationsrate und der Oberwellen bei Vorhandensein von zufällig auftretendem Rauschen zeigt.

Elektrodenplatzierung. Die Elektrodenplatzierung für ASSR ist oft gleich oder ähnlich wie bei den traditionellen Aufnahmemontagen für ABR-Aufnahmen. Die beiden aktiven Elektroden werden am oder in der Nähe des Scheitels und am ipsilateralen Ohrläppchen/Mastoid platziert, während die Masseelektrode an der unteren Stirn platziert wird. Wenn das Gerät Daten von beiden Ohren gleichzeitig erfasst, wird ein zweikanaliger Vorverstärker verwendet, um von der binauralen Elektrodenmontage zu profitieren. Wird ein einkanaliges Aufzeichnungssystem zur Erfassung der Aktivität einer binauralen Darbietung verwendet, kann eine gemeinsame Referenzelektrode im Nacken angebracht werden.

Filterung, Verstärkung und Artefaktunterdrückung. Die ASSR-Filtereinstellungen sind anders als die ABR-Einstellungen. Bei ASSR kann der Hochpassfilter je nach Situation zwischen 40 Hz und 90 Hz und der Tiefpassfilter zwischen 320 Hz und 720 Hz liegen. Typische Filterflanken sind 6 dB pro Oktave. Verstärkungseinstellungen von 10.000 sind für ASSR üblich. Die Artefaktunterdrückung ist eingeschaltet.

Wie bei ABR ist eine manuelle „Übersteuerung“ vorteilhaft, damit der Arzt während des Tests Entscheidungen treffen kann, z. B. eine Änderung des Stimuluspegels bei einzelnen Frequenzen. Während sich die Daten ansammeln (Abbildung 3), kann der Audiologe zwischen den Ansichtsmodi wechseln, um zu sehen, wie sich das geschätzte Audiogramm entwickelt, und bei Bedarf Kurskorrekturen vornehmen.

Abbildung 3. Beispiel für eine laufende ASSR. Grün bedeutet Reaktion, rot bedeutet keine Reaktion.

Normative Daten und allgemeine Trends

Die meisten ASSR-Geräte bieten Korrekturtabellen zur Umwandlung gemessener ASSR-Schwellen in geschätzte HL-Audiogramme. Im Allgemeinen liefern geschätzte ASSR-basierte Audiogramme ähnliche Informationen wie verhaltensbasierte Audiogramme.

Picton et al6 haben Tabellen mit Korrekturwerten vorgelegt, die zeigen, dass die ASSR-Schwellen innerhalb von 10 bis 15 dB der audiometrischen Schwellen liegen. Es gibt Abweichungen zwischen den einzelnen Studien, und die tatsächlichen Korrekturdaten hängen von vielen Variablen ab, wie z. B. den verwendeten Geräten, den erfassten Frequenzen, der Erfassungszeit, dem Alter der Versuchsperson, dem Schlafzustand der Versuchsperson, den verwendeten Stimulusparametern usw.

Ungeachtet der verwendeten Geräte sollte sich der Kliniker bei der Schätzung von Audiogrammen auf die vom Hersteller bereitgestellten Daten und Referenzen beziehen.

Diskussion

ASSR hat sich bei der Vorhersage von Hörschwellen als zuverlässig und effektiv erwiesen. ASSR bietet mehrere auditive und elektrophysiologische Synergien, die bisher nicht verfügbar waren.

Abbildung 4. Das Interacoustics-System zeigt den dB-Testpegel der ASSR-Aufnahme im Vergleich zum geschätzten Audiogramm auf der Grundlage einer etablierten Umrechnungstabelle.

Dennoch ist das Prinzip der „Gegenprobe“ von Jerger und Hayes7 gültig, sinnvoll und empfehlenswert.8 Insbesondere wurde von ASSR-Ergebnissen mit signifikanten Stimulusartefakten in ungewöhnlichen Situationen berichtet (d. h. niederfrequente Stimuli, die bei 100 dB HL oder darüber dargeboten wurden), und es wurden auch andere Artefakte festgestellt (siehe Stapells et al9). Knochenleitungsstudien sind noch nicht endgültig, und die direkte Anwendung von ASSR bei verschiedenen Ätiologien (z. B. Morbus Menière, Akustikusneurinom, auditorische Neuropathie usw.) wird weltweit untersucht.

ABRs oder ASSRs? The Application of Tone-Burst ABRs in the Era of ASSRs. von James W. Hall III, PhD, August 2004 HR.

ASSR ist eine aufregende Technologie, die schnelle und zuverlässige, ohrspezifische Hörschwelleninformationen für mehrere Frequenzen liefert. ASSR legt die Messlatte in Bezug auf Testgeschwindigkeit und -genauigkeit immer höher, und die Systeme sind von einer Handvoll Hersteller erhältlich.

In diesem Artikel haben wir Beispiele auf der Grundlage der jüngsten Verfeinerungen und Angebote von Interacoustics vorgestellt. Wir erwarten weitere Entwicklungen und Verfeinerungen, da in Zukunft immer bessere Protokolle und Genauigkeiten zur Verfügung stehen werden.

Danksagung

Die Autoren danken Claus Elberling, PhD, für sein Wissen, seine Korrekturen und seine aufmerksamen Kommentare und Einsichten während der Vorbereitung dieses Manuskripts.

1. John MS, Picton TW. MASTER: ein Windows-Programm zur Aufzeichnung multipler auditiver Steady-State-Reaktionen. Comput Methods Programs Biomed. 2000;61:125-150.
2. Elberling C, Don M, Cebulla M, Stürzebecher E. Auditory steady-state responses to chirp stimuli based on cochlear traveling wave delay. J Acoust Soc Am. In press.
3. Stürzebecher E, Cebulla M, Elberling C, Berger T. New efficient stimuli for evoking frequency-specific auditory steady-state responses. J Am Acad Audiol. 2006;17:448-461.
4. Elberling C, Cebulla M, Stürzebecher E. Simultaneous multiple stimulation of the ASSR. Paper presented at: ISAAR (International Symposium on Auditory and Audiological Research) Auditory Signal Processing in Hearing-Impaired Listeners; Dänemark, 2007. In press.
5. Cebulla M, Stürzebecher E, Elberling C. Objective detection of auditory steady-state responses: comparison of one-sample and q-sample tests. J Am Acad Audiol. 2006;17:93-103.
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7. Jerger JF, Hayes D. The cross-check principle in pediatric audiometry. Arch Otolaryngol Head Neck Surg. 1976;102:614-620.
8. Joint Committee on Infant Hearing. Year 2000 position statement: Grundsätze und Richtlinien für Früherkennungs- und Interventionsprogramme für das Gehör. Pediatrics. 2000;106:798-817.
9. Stapells DR, Herdman A, Small SA, Dimitrijevic A, Hatton J. Current status of the auditory steady-state response and tone-evoked auditory brainstem response for estimating an infant’s audiogram. In: Seewald RC, Bamford JM, eds. Eine solide Grundlage durch frühe Verstärkung 2004. Basel, Schweiz: Phonak AG; 2004:43-59.

Dieser Artikel wurde dem HR von Douglas L. Beck, AuD, Director of Professional Relations bei Oticon Inc, Somerset, NJ; David P. Speidel, MS, Director of Audiiology Services, und Michelle Petrak, PhD, Audiologe und Produktmanager bei Interacoustics, Eden Prairie, Minn, zur Verfügung gestellt. Korrespondenz kann an oder Douglas Beck bei Oticon Inc, 29 Schoolhouse Road, Somerset, NJ 08875-6724, gerichtet werden; E-Mail: .

Leseempfehlung

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Zitat für diesen Artikel: Beck DL, Speidel DP, Petrak M. Auditory steady-state response: A beginner’s guide. Hearing Review. 2007;14(12):34-37.