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

Door Douglas L. Beck, AuD, David P. Speidel, MS, en Michelle Petrak, PhD

De auditieve steady-state respons (ASSR) kan worden gezien als een elektrofysiologische respons op snelle auditieve stimuli. Het doel van ASSR is om een geschat audiogram te maken op basis waarvan vragen over horen, gehoorverlies en auditieve revalidatie kunnen worden beantwoord.

ASSR stelt de audicien in staat om statistisch geldige audiogrammen te maken voor mensen die niet in staat of bereid zijn om deel te nemen aan traditionele gedragstesten. ASSR is gebaseerd op statistische metingen om te bepalen of en wanneer er een drempel aanwezig is. Het ontwerp en de functionaliteit van ASSR verschillen per fabrikant. Opmerking van de auteur: ASSR werd voorheen aangeduid als SSEP (Steady State Evoked Potential) en/of AMFR (Amplitude Modulation Following Response).

Dit artikel biedt een basisoriëntatie op ASSR, met voorbeelden die zijn gebaseerd op de meest recente verfijningen en aanbiedingen van Interacoustics.

ASSR vergeleken met ABR

ASSR is in sommige opzichten vergelijkbaar met de Auditory Brainstem Response (ABR). ASSR en ABR registreren bijvoorbeeld bio-elektrische activiteit van elektroden die in soortgelijke opname-arrays zijn geplaatst. ASSR en ABR zijn beide auditieve evoked potentials. ASSR en ABR maken gebruik van akoestische stimuli die (bij voorkeur) via inserts worden toegediend.

ASSR en ABR hebben ook belangrijke verschillen. In plaats van afhankelijk te zijn van amplitude en latentie, maakt ASSR gebruik van amplitudes en fasen in het spectrale (frequentie) domein. ASSR is afhankelijk van piekdetectie over een spectrum, in plaats van piekdetectie over een tijd versus amplitude golfvorm (zie John en Picton1). ASSR wordt opgewekt door herhaalde geluidsstimuli met een hoge herhalingsfrequentie, terwijl ABR wordt opgewekt door korte geluiden met een relatief lage herhalingsfrequentie.

ABR-opnamen zijn meestal afhankelijk van de subjectieve beoordeling van de golfvormen door de onderzoeker en de beslissing of een respons aanwezig is. Het bepalen van de respons wordt steeds moeilijker naarmate de ABR de werkelijke drempel nadert – en dat is het moment waarop de beslissing (respons of geen respons) het belangrijkst is. ASSR maakt gebruik van een objectief, geavanceerd, op statistiek gebaseerd wiskundig detectiealgoritme om gehoordrempels te detecteren en te definiëren.

ABR-protocollen maken meestal gebruik van clicks of tone-bursts in één oor tegelijk. ASSR kan binauraal worden gebruikt, waarbij brede banden of vier frequenties (500 Hz, 1.000 Hz, 2.000 Hz en 4.000 Hz) tegelijkertijd worden geëvalueerd.

ABR is nuttig bij het schatten van gehoordrempels in wezen van 1.000 Hz tot 4.000 Hz, bij typische (niet-ski-slope) mild-matig-ernstig gehoorverlies. ASSR kan ook gehoordrempels schatten over hetzelfde bereik als de ABR, maar ASSR biedt sneller meer spectrale informatie en kan het gehoor schatten en differentiëren binnen het bereik van ernstig tot zeer ernstig gehoorverlies.

Het vermogen om verschillen te detecteren in deze significante gehoorverliescategorieën is zeer belangrijk. Bijvoorbeeld, het onderscheiden van een 75 dB versus een 95 dB gehoorverlies kan van invloed zijn op beslissingen zoals het aanpassen van traditionele hoortoestellen bij een kind met een 75 dB SNHL, of het overwegen van cochleaire implantaat opties voor een kind met een 95 dB SNHL.

Patient Population

Net als bij ABR, kan ASSR worden gebruikt om gehoordrempels te schatten voor diegenen die niet kunnen of willen deelnemen aan traditionele gedragsmaatregelen. Daarom zijn de primaire kandidaten voor ASSR: pasgeborenen voor screenings en diagnostische vervolgbeoordelingen, baby’s in de neonatale intensive care unit (NICU), patiënten die niet reageren en/of comateus zijn, mensen die verdacht zijn vanwege de aard van hun bezoek (d.w.z. werknemerscompensatie, juridische zaken, verzekeringsclaims, etc.), ototoxiciteitsmonitoring, en anderen.

ASSR Stimulatie

Er is momenteel geen universele standaard voor ASSR-instrumentatie. Stimulus en opname parameters en methoden zijn ontworpen (en kunnen variëren) door elke fabrikant.

Insert oortelefoons. Inzet-oortelefoons zijn het stimulatie-afgiftesysteem bij uitstek. Inzet-oortelefoons die met ASSR worden gebruikt, maken zeer luide (100 dBHL of meer) presentatieniveaus mogelijk. Stimulatie op zeer luide niveaus kan echter een vestibulaire respons veroorzaken die mogelijk niet te onderscheiden is van de auditieve respons (omdat ASSR de golfvorm niet in een tijdgebaseerd domein laat zien). Bovendien kan stimulatie op deze zeer luide niveaus schadelijk zijn voor het gehoor.

Breedband en frequentiespecifieke stimuli. ASSR kan worden opgenomen met breedbandige (d.w.z. niet frequentie-specifieke) of frequentiespecifieke stimuli. Breedband stimuli zijn onder andere clicks, ruis, amplitude gemoduleerde ruis, en chirps. Frequentiespecifieke stimuli zijn onder andere gefilterde klikken, bandgelimiteerde chirps, smalbandige ruisuitbarstingen, toonuitbarstingen, amplitudegemoduleerde smalbandige ruis, of amplitude- en frequentiegemoduleerde zuivere tonen.

“Chirps” zijn een recente toevoeging aan de breedbandfamilie,2 met unieke en nuttige attributen. Sommige nieuwere ASSR systemen maken gebruik van speciale chirp stimuli.3 Band-beperkte chirps zorgen voor zeer gesynchroniseerde stimulatie van specifieke frequentiebanden.4 Met behulp van chirps en nieuwere detectie-algoritmen kunnen gegevens sneller worden verzameld, waardoor de helft van de traditionele ASSR dataverzameltijd wordt benaderd.4,5

Test frequenties. Testfrequenties van 500, 1000, 2000, en 4000 Hz worden vaak gebruikt als ASSR-draaggolfstimuli. Deze frequenties worden gemoduleerd met betrekking tot amplitude en frequentie. Een 100% amplitudemodulatie (AM) wordt vaak gebruikt bij een hoge modulatiesnelheid (d.w.z. >80-90 Hz). Sommige ASSR-systemen zijn in staat tot gelijktijdige, meervoudige binaurale stimulatie. Wanneer meerdere frequenties gelijktijdig worden gepresenteerd, vindt modulatie gewoonlijk plaats tussen 82 Hz en 106 Hz. Sommige fabrikanten bieden 20% tot 25% frequentiemodulatie (FM) aan, die in combinatie met AM de respons gewoonlijk verbetert in vergelijking met alleen AM.

Modulatiesnelheden. Hogere modulatiesnelheden wekken bio-elektrische reacties op die afkomstig zijn van de hersenstam (zoals ABR) en zijn daarom minder gevoelig voor de toestand van de patiënt. Modulatiesnelheden met een lagere frequentie kunnen worden gebruikt (d.w.z. 40 Hz), maar omvatten componenten van de midden latentierespons (MLR) en worden derhalve beïnvloed door de toestand van de proefpersoon (figuur 1).

Figuur 1. Voorbeeld van een typische AM- en FM-gemoduleerde draaggolfstimulus van 1.000 Hz en het bijbehorende spectrum.

Analyse. ASSR-analyse is gebaseerd op het feit dat gerelateerde bio-elektrische gebeurtenissen samenvallen met de herhalingsfrequentie van de stimulus. Daarom is de ASSR-analyse wiskundig onderbouwd.

De specifieke analysemethode is afhankelijk van het statistische detectiealgoritme van de fabrikant. ASSR analyse vindt plaats in het spectrale (d.w.z. frequentie) domein en is samengesteld uit specifieke frequentiecomponenten die harmonischen zijn van de herhalingssnelheid van de stimulus. Vroegere ASSR-systemen hielden alleen rekening met de eerste harmonische, terwijl nieuwere systemen ook hogere harmonischen in hun detectiealgoritmen opnemen.

Bij voorbeeld, als de stimulusherhalingsfrequentie 90 Hz is (d.w.z. 90 stimuli per seconde), zal de ASSR optreden bij 90 Hz, 180 Hz, 270 Hz, 360 Hz, enz (figuur 2). De eerste spectrale responscomponent (in dit geval 90 Hz) zal de grootste amplitude hebben, en de amplitude neemt af naarmate het harmonisch getal (1e, 2e, 3e, enz.) toeneemt. Het detecteren van ASSR in het spectrale domein betekent dat men zich baseert op amplitude- en/of fasewaarden (soms gecombineerd tot een vector) van de eerste zes tot acht harmonischen om ASSR te onderscheiden van voortdurende willekeurige en biologische ruis.

Figuur 2. FFT-spectraalanalyse die de detectie laat zien van de modulatiesnelheid en harmonischen in aanwezigheid van willekeurig optredende ruis.

Elektrodeplaatsing. De plaatsing van elektroden voor ASSR is vaak gelijk aan of vergelijkbaar met de traditionele opnamemontages die voor ABR-opnamen worden gebruikt. De twee actieve elektroden worden op of nabij de hoekpunt en op de ipsilaterale oorlel/mastoïde geplaatst, terwijl de massa-elektrode op het lage voorhoofd wordt geplaatst. Indien het instrument gelijktijdig gegevens van beide oren verzamelt, wordt een tweekanaals voorversterker gebruikt om te profiteren van de binaurale elektrodemontage. Wanneer een eenkanaals opnamesysteem wordt gebruikt om activiteit van een binaurale presentatie te detecteren, kan een gemeenschappelijke referentie elektrode in de nek worden geplaatst.

Filtering, versterking, en artefact reject. ASSR filter instellingen zijn niet zoals ABR instellingen. Voor ASSR kan, afhankelijk van de specifieke situatie, het hoogdoorlaatfilter ongeveer 40 Hz tot 90 Hz bedragen, en het laagdoorlaatfilter tussen 320 Hz en 720 Hz. Typische filterhellingen zijn 6 dB per octaaf. Versterkingsinstellingen van 10.000 zijn gebruikelijk voor ASSR. Artefactonderdrukking wordt “aan” gelaten.

Zoals bij ABR is het ook bij ASSR voordelig om een handmatige “override” te hebben, zodat de clinicus tijdens de test beslissingen kan nemen, zoals een verandering in stimulusniveau bij afzonderlijke frequenties. Naarmate de gegevens zich opstapelen (afbeelding 3), kan de clinicus schakelen tussen de weergavemodi om te zien hoe het geschatte audiogram zich ontwikkelt en kan hij zo nodig koerscorrecties toepassen.

Afbeelding 3. Voorbeeld van lopende ASSR. Groen geeft respons aan, rood geeft geen respons.

Normatieve gegevens en algemene trends

De meeste ASSR-apparatuur levert correctietabellen voor het omzetten van gemeten ASSR-drempels naar geschatte HL-audiogrammen. In het algemeen geven geschatte ASSR-audiogrammen vergelijkbare informatie als audiogrammen op basis van gedrag.

Picton et al6 hebben tabellen met correctiewaarden gegeven die aangeven dat ASSR-drempels binnen 10 dB tot 15 dB van audiometrische drempels liggen. Er zijn verschillen tussen de studies, en de werkelijke correctiegegevens zijn afhankelijk van vele variabelen, zoals: gebruikte apparatuur, verzamelde frequenties, verzameltijd, leeftijd van de proefpersoon, slaaptoestand van de proefpersoon, gebruikte stimulusparameters, en meer.

Ongeacht de gebruikte apparatuur, moet de clinicus verwijzen naar de gegevens en referenties die door de fabrikant worden verstrekt bij het schatten van audiogrammen.

Discussie

ASSR is aangetoond betrouwbaar en effectief te zijn in het voorspellen van gehoordrempels. ASSR biedt meerdere auditieve en elektrofysiologische synergieën die voorheen niet beschikbaar waren.

Figuur 4. Het Interacoustics-systeem toont het dB-testniveau van de ASSR-opname vergeleken met het geschatte audiogram op basis van een vastgestelde conversietabel.

Niettemin is het “cross-check”-principe7 van Jerger en Hayes geldig, verstandig en aan te bevelen.8 Er zijn met name ASSR-resultaten gerapporteerd met significante stimulusartefacten in ongebruikelijke situaties (d.w.z. laagfrequente stimuli gepresenteerd op 100 dB HL of hoger), en er zijn ook andere artefacten waargenomen (zie Stapells et al9). Onderzoek naar beengeleiding is nog niet definitief, en directe toepassing van ASSR op verschillende etiologieën (bijv. ziekte van Meniere, akoestisch neuroom, auditieve neuropathie, etc.) wordt wereldwijd nog onderzocht.

ABR’s of ASSR’s? The Application of Tone-Burst ABRs in the Era of ASSRs. door James W. Hall III, PhD, augustus 2004 HR.

ASSR is een opwindende technologie die snelle en betrouwbare meervoudige frequentie, oor-specifieke gehoordrempelinformatie biedt. ASSR blijft de lat hoger leggen wat betreft testsnelheid en nauwkeurigheid en de systemen zijn verkrijgbaar bij een handvol fabrikanten.

In dit artikel hebben we voorbeelden gegeven op basis van de meest recente verfijningen en aanbiedingen van Interacoustics. We verwachten verdere ontwikkeling en verfijning, als steeds betere protocollen en nauwkeurigheid beschikbaar komen in de toekomst.

Acknowledgements

De auteurs danken Claus Elberling, PhD, voor zijn kennis, edits, en doordachte commentaar en inzicht tijdens de voorbereiding van dit manuscript.

1. John MS, Picton TW. MASTER: een Windows-programma voor het opnemen van meerdere auditieve steady-state reacties. 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 gepresenteerd op: ISAAR (International Symposium on Auditory and Audiological Research) Auditory Signal Processing in Hearing-Impaired Listeners; Denemarken, 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.
6. Picton TW, Dimitrijevic A, Perez-Abalo M-C, van Roon P. Estimating audiometric thresholds using auditory steady-state responses. J Am Acad Audiol. 2005;16:140-156.
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: Principles and guidelines for early hearing detection and intervention programs. 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. A Sound Foundation Through Early Amplification 2004. Bazel, Zwitserland: Phonak AG; 2004:43-59.

Dit artikel is ingezonden door Douglas L. Beck, AuD, directeur professionele relaties bij Oticon Inc, Somerset, NJ; David P. Speidel, MS, directeur audiologische diensten, en Michelle Petrak, PhD, audioloog en productmanager bij Interacoustics, Eden Prairie, Minn. Correspondentie kan worden gericht aan of Douglas Beck bij Oticon Inc, 29 Schoolhouse Road, Somerset, NJ 08875-6724; e-mail: .

Aanbevolen lectuur

• Cohen LT, Rickards FW, Clark GM. A comparison of steady-state evoked potentials to modulated tones in awake and sleeping humans. J Acoust Soc Am. 1991;90:2467-2479.]
• Cone-Wesson B, Dowell RC, Tomlin D, Rance G, Ming WJ. The auditory steady-state response: comparisons with the auditory brainstem response. J Am Acad Audiol. 2002;13:173-187.
• Cone-Wesson B, Parker J, Swiderski N, Rickards F. The auditory steady-state evoked response: full-term and premature neonates. J Am Acad Audiol. 2002;13:260-269.
• Cone-Wesson B, Rickards F, Poulis C, Parker J, Tan L, Pollard J. The auditory steady-state response: clinical observations and applications in infants and children. J Am Acad Audiol. 2002;13:270-282.
• Dimitrijevic A, John MS, van Roon P, et al. Estimating the audiogram using multiple auditory steady-state responses. J Am Acad Audiol. 2002;13:205-224.
• Dimitrijevic A, John MS, van Roon P, Picton TW. Human auditory steady-state responses to tones independently modulated in both frequency and amplitude. Ear Hear. 2001;22:100-111.
• John MS, Dimitrijevic A, van Roon P, Picton TW. Multiple auditory steady-state responses to AM and FM stimuli. Audiol Neurootol. 2001;6:12-27.
• John MS, Purcell DW, Dimitrijevic A, Picton TW. Advantages and caveats when recording steady-state responses to multiple simultaneous stimuli. J Am Acad Audiol. 2002;13:246-259.
• National Institutes of Health Consensus Development Conference Statement. Early Identification of Hearing Impairment in Infants and Young Children (Vroegtijdige identificatie van gehoorverlies bij zuigelingen en jonge kinderen). NIH Consensus Statement Online. March 1-3, 1993;11(1):1-24.
• Rance G, Beer DE, Cone-Wesson B, et al. Clinical findings for a group of infants and young children with auditory neuropathy. Ear Hear. 1999;20:238-252.
• Rance G, Rickards F. Prediction of hearing thresholds in infants using auditory steady-state evoked potentials. J Am Acad Audiol. 2002;13:236-245.
• Rickards FW, Clark GM. Steady-state evoked potentials to amplitude-modulated tones. In: Nodar RH, Barber C, eds. Evoked Potentials II: The Second International Evoked Potentials Symposium. Boston: Butterworth; 1984:163-168.
• Small SA, Hatton JL, Stapells DR. Effects of bone oscillator coupling method, placement location, and occlusion on bone-conduction auditory steady-state responses in infants. Ear Hear. 2007;28:83-98.
• Small SA, Stapells DR. Artifactual responses when recording auditory steady-state responses. Ear Hear. 2004;25:611-623.
• Small SA, Stapells DR. Multiple auditory steady-state response thresholds to bone-conduction stimuli in young infants with normal hearing. Ear Hear. 2006;27:219-228.
• Stapells DR, Linden D, Suffield JB, Hamel G, Picton TW. Human auditory steady state potentials. Ear Hear. 1984;5:105-113.
• Stelmachowicz PG. How do we know we’ve got it right? Elektro-akoestische en audiometrische metingen. In: Seewald RC, ed. A Sound Foundation Through Early Amplification 1998. Stäfa, Zwitserland: Phonak AG; 2000:109-118.
• Stürzebecher E, Cebulla M, Elberling C. Automated auditory response detection: statistical problems with repeated testing. Int J Audiol. 2005;44:110-117.
• Vander Werff KR, Brown CJ, Gienapp BA, Schmidt Clay KM. Comparison of auditory steady-state response and auditory brainstem response thresholds in children. J Am Acad Audiol. 2002;13:227-235.

Citatie voor dit artikel: Beck DL, Speidel DP, Petrak M. Auditory steady-state response: A beginner’s guide. Hearing Review. 2007;14(12):34-37.