Odpowiedź słuchowa w stanie ustalonym (ASSR): A Beginner’s Guide

By Douglas L. Beck, AuD, David P. Speidel, MS, and Michelle Petrak, PhD

Auditory steady-state response (ASSR) can be thought of as an electrophysiologic response to rapid auditory stimuli. Celem ASSR jest stworzenie szacunkowego audiogramu, na podstawie którego można odpowiedzieć na pytania dotyczące słuchu, ubytku słuchu i rehabilitacji słuchowej.

ASSR pozwala protetykowi słuchu na stworzenie statystycznie wiarygodnych audiogramów dla osób, które nie mogą lub nie chcą uczestniczyć w tradycyjnych testach behawioralnych. ASSR opiera się na miarach statystycznych, aby określić, czy i kiedy próg jest obecny. Konstrukcja i funkcjonalność ASSR różni się w zależności od producenta. Uwaga autorów: ASSR był wcześniej określany jako SSEP (Steady State Evoked Potential) i/lub AMFR (Amplitude Modulation Following Response).

W niniejszym artykule przedstawiono podstawowe informacje na temat ASSR, z wykorzystaniem przykładów opartych na najnowszych udoskonaleniach i ofercie firmy Interacoustics.

ASSR w porównaniu z ABR

ASSR jest pod pewnymi względami podobny do reakcji pnia mózgu (Auditory Brainstem Response – ABR). Na przykład, ASSR i ABR rejestrują aktywność bioelektryczną z elektrod rozmieszczonych w podobnych matrycach rejestrujących. Zarówno ASSR, jak i ABR są słuchowymi potencjałami wywołanymi. ASSR i ABR wykorzystują bodźce akustyczne dostarczane przez wkładki (najlepiej).

ASSR i ABR mają też istotne różnice. Zamiast polegać na amplitudzie i latencji, ASSR wykorzystuje amplitudy i fazy w dziedzinie spektralnej (częstotliwościowej). ASSR polega na wykrywaniu wartości szczytowych w całym spektrum, a nie na wykrywaniu wartości szczytowych w przebiegu czasowym w stosunku do amplitudy (patrz John i Picton1). ASSR jest wywoływany za pomocą powtarzających się bodźców dźwiękowych prezentowanych z dużą częstotliwością, podczas gdy ABR jest wywoływany za pomocą krótkich dźwięków prezentowanych ze stosunkowo niską częstotliwością.

Rejestracje ASSR są najczęściej zależne od subiektywnego przeglądu przez badającego kształtów fal i decyzji, czy odpowiedź jest obecna. Określenie odpowiedzi staje się coraz trudniejsze, gdy ABR zbliża się do prawdziwego progu – wtedy właśnie decyzja (odpowiedź lub brak odpowiedzi) jest najważniejsza. ASSR wykorzystuje obiektywny, wyrafinowany, oparty na statystyce matematycznej algorytm detekcji do wykrywania i definiowania progów słyszenia.

Protokoły ASSR zazwyczaj wykorzystują kliknięcia lub wybuchy tonów w jednym uchu naraz. ASSR może być stosowana obuusznie, przy jednoczesnej ocenie szerokich pasm lub czterech częstotliwości (500 Hz, 1 000 Hz, 2 000 Hz i 4 000 Hz).

ABR jest użyteczna w szacowaniu progów słyszenia zasadniczo od 1 000 Hz do 4 000 Hz, w typowych (bez nachylenia) ubytkach słuchu w stopniu lekkim, średnim i ciężkim. ASSR może również oszacować progi słyszenia w tym samym zakresie co ABR, ale ASSR oferuje więcej informacji spektralnych szybciej i może oszacować i zróżnicować słuch w zakresie od ciężkiego do głębokiego ubytku słuchu.

zdolność do wykrycia różnic w tych znaczących kategoriach ubytków słuchu jest bardzo ważna. Na przykład, odróżnienie ubytku słuchu 75 dB od 95 dB może wpłynąć na decyzje takie jak dopasowanie tradycyjnych aparatów słuchowych u dziecka z 75 dB SNHL lub rozważenie możliwości zastosowania implantu ślimakowego u dziecka z 95 dB SNHL.

Populacja pacjentów

Tak jak w przypadku ABR, ASSR może być użyty do oszacowania progów słyszenia u osób, które nie mogą lub nie chcą uczestniczyć w tradycyjnych pomiarach behawioralnych. Dlatego głównymi kandydatami do zastosowania ASSR są: noworodki w badaniach przesiewowych i dalszych ocenach diagnostycznych, dzieci na oddziale intensywnej terapii noworodka (NICU), pacjenci nie reagujący i/lub w śpiączce, osoby, które są podejrzane ze względu na charakter ich wizyty (np. odszkodowania pracownicze, sprawy prawne, roszczenia ubezpieczeniowe, itp.), monitorowanie ototoksyczności i inne.

Stymulacja ASSR

Obecnie nie ma uniwersalnego standardu dla oprzyrządowania ASSR. Parametry i metody stymulacji i rejestracji są projektowane (i mogą się różnić) przez każdego producenta.

Słuchawki douszne. Słuchawki douszne to system dostarczania stymulacji z wyboru. Słuchawki douszne stosowane z ASSR umożliwiają uzyskanie bardzo głośnych (100 dBHL lub więcej) poziomów prezentacji. Jednakże, stymulacja na bardzo głośnych poziomach może wywołać odpowiedź przedsionkową, która jest potencjalnie nie do odróżnienia od odpowiedzi słuchowej (ponieważ ASSR nie pokazuje kształtu fali w dziedzinie czasu). Dodatkowo, stymulacja na tych bardzo głośnych poziomach może być szkodliwa dla słuchu.

Bodźce szerokopasmowe i specyficzne dla częstotliwości. ASSR może być rejestrowany przy użyciu bodźców szerokopasmowych (tj. niespecyficznych dla danej częstotliwości) lub specyficznych dla danej częstotliwości. Bodźce szerokopasmowe obejmują kliknięcia, szumy, szumy z modulacją amplitudy i ćwierkania. Bodźce specyficzne dla częstotliwości obejmują filtrowane kliknięcia, ćwierkania z ograniczeniem pasma, wąskopasmowe wybuchy szumu, wybuchy tonów, wąskopasmowy szum modulowany amplitudą lub czyste tony modulowane amplitudą i częstotliwością.

„Ćwierkania” są najnowszym dodatkiem do rodziny bodźców szerokopasmowych,2 oferującym unikalne i użyteczne atrybuty. Niektóre nowsze systemy ASSR wykorzystują specjalne bodźce typu chirp.3 Ograniczone pasmowo chirpy zapewniają wysoce zsynchronizowaną stymulację określonych pasm częstotliwości.4 Zastosowanie chirpów i nowszych algorytmów detekcji pozwala na szybsze zbieranie danych, zbliżając się do połowy tradycyjnego czasu zbierania danych ASSR.4,5

Częstotliwości testowe. Częstotliwości testowe 500, 1000, 2000 i 4000 Hz są powszechnie stosowane jako bodźce nośne ASSR. Częstotliwości te są modulowane w odniesieniu do amplitudy i częstotliwości. Często stosuje się 100% modulację amplitudy (AM) przy wysokiej szybkości modulacji (tj. >80-90 Hz). Niektóre systemy ASSR są zdolne do jednoczesnej, wieloczęstotliwościowej stymulacji obuusznej. Gdy wiele częstotliwości jest prezentowanych jednocześnie, modulacja zwykle występuje między 82 Hz a 106 Hz. Niektórzy producenci oferują 20% do 25% modulacji częstotliwości (FM), która w połączeniu z AM, zazwyczaj zwiększa odpowiedź w porównaniu do AM-only.

Stawki modulacji. Wyższe szybkości modulacji generują odpowiedzi bioelektryczne pochodzące z pnia mózgu (jak ABR) i dlatego są mniej podatne na stan pacjenta. Można stosować niższe częstotliwości modulacji (np. 40 Hz), ale zawierają one składniki odpowiedzi o średniej latencji (MLR) i dlatego są zależne od warunków badanego (Rysunek 1).

Rysunek 1. Przykład typowego bodźca nośnego o modulacji AM i FM o częstotliwości 1000 Hz i związanego z nim widma.

Analiza. Analiza ASSR opiera się na fakcie, że powiązane zdarzenia bioelektryczne pokrywają się z częstotliwością powtarzania bodźca. Dlatego analiza ASSR jest oparta na matematyce.

Szczegółowa metoda analizy będzie zależała od algorytmu statystycznego wykrywania stosowanego przez producenta. Analiza ASSR występuje w dziedzinie spektralnej (tj. częstotliwościowej) i składa się z określonych składowych częstotliwości, które są harmonicznymi częstotliwości powtarzania bodźca. Wczesne systemy ASSR uwzględniały tylko pierwszą harmoniczną, natomiast nowsze systemy w swoich algorytmach wykrywania uwzględniają również wyższe harmoniczne.

Na przykład, jeśli częstotliwość powtarzania bodźca wynosi 90 Hz (tj. 90 bodźców na sekundę), ASSR wystąpi przy 90 Hz, 180 Hz, 270 Hz, 360 Hz itd (ryc. 2). Pierwsza składowa odpowiedzi spektralnej (w tym przypadku 90 Hz) będzie miała największą amplitudę, a amplituda maleje wraz ze wzrostem liczby harmonicznych (1., 2., 3., itd.). Wykrywanie obecności ASSR w dziedzinie spektralnej oznacza poleganie na wartościach amplitudy i/lub fazy (czasami łączonych w wektor) pierwszych sześciu do ośmiu harmonicznych w celu odróżnienia ASSR od trwającego szumu losowego i biologicznego.

Rysunek 2. Analiza spektralna FFT pokazująca wykrywanie szybkości modulacji i harmonicznych w obecności losowo występującego szumu.

Umieszczenie elektrod. Rozmieszczenie elektrod w przypadku ASSR jest często takie samo lub podobne do tradycyjnych montaży stosowanych w nagraniach ABR. Dwie aktywne elektrody są umieszczane na wierzchołku lub w jego pobliżu oraz na ipsilateralnym płatku ucha/maśnicy, podczas gdy elektroda masy jest umieszczana na dolnej części czoła. Jeśli aparat zbiera dane jednocześnie z obu uszu, stosowany jest dwukanałowy przedwzmacniacz, który pozwala na wykorzystanie obuusznego montażu elektrod. Gdy do detekcji aktywności z obuusznej prezentacji używany jest jednokanałowy system rejestrujący, wspólna elektroda referencyjna może być umieszczona na karku.

Filtrowanie, wzmocnienie i odrzucanie artefaktów. Ustawienia filtrów ASSR nie są podobne do ustawień ABR. W przypadku ASSR, w zależności od konkretnej sytuacji, filtr górnoprzepustowy może wynosić od około 40 Hz do 90 Hz, a filtr dolnoprzepustowy od 320 Hz do 720 Hz. Typowe nachylenie filtru wynosi 6 dB na oktawę. Powszechne dla ASSR są ustawienia wzmocnienia na poziomie 10 000. Odrzucanie artefaktów jest pozostawione „włączone.”

Podobnie jak w przypadku ABR, korzystne jest posiadanie ręcznego „override”, aby umożliwić lekarzowi podejmowanie decyzji podczas badania, takich jak zmiana poziomu stymulacji w poszczególnych częstotliwościach. W miarę gromadzenia się danych (Rysunek 3), klinicysta może przełączać się pomiędzy trybami widoku, aby zobaczyć jak postępuje szacowanie audiogramu i może zastosować korekty kursu w razie potrzeby.

Rysunek 3. Przykładowy przebieg ASSR. Kolor zielony oznacza odpowiedź, czerwony brak odpowiedzi.

Dane normatywne i ogólne tendencje

Większość urządzeń do ASSR dostarcza tabele korekcyjne do konwersji zmierzonych progów ASSR na szacunkowe audiogramy HL. Ogólnie rzecz biorąc, szacunkowe audiogramy oparte na ASSR dostarczają podobnych informacji jak audiogramy oparte na zachowaniu.

Picton i wsp.6 przedstawili tabele wartości korekcyjnych wskazujące, że progi ASSR mieszczą się w zakresie 10 dB do 15 dB progów audiometrycznych. Istnieją różnice pomiędzy badaniami, a rzeczywiste dane korekcyjne zależą od wielu zmiennych, takich jak: używany sprzęt, zbierane częstotliwości, czas zbierania, wiek badanego, stan snu badanego, użyte parametry bodźca i inne.

Niezależnie od używanego sprzętu, klinicysta powinien odnieść się do danych i referencji dostarczonych przez producenta podczas szacowania audiogramów.

Dyskusja

ASSR okazał się wiarygodny i skuteczny w przewidywaniu progów słuchu. ASSR oferuje wiele słuchowych i elektrofizjologicznych synergii wcześniej niedostępnych.

Rysunek 4. System Interacoustics pokazujący poziom testowy dB nagrania ASSR w porównaniu do oszacowanego audiogramu w oparciu o ustaloną tabelę konwersji.

Niemniej jednak, zasada „cross-check” Jergera i Hayesa7 jest ważna, mądra i zalecana.8 W szczególności, wyniki ASSR zostały zgłoszone z istotnymi artefaktami bodźca w nietypowych sytuacjach (tj. bodźce o niskiej częstotliwości prezentowane na poziomie 100 dB HL lub wyższym), a także odnotowano inne artefakty (patrz Stapells i wsp.9). Badania przewodnictwa kostnego nie są jeszcze ostateczne, a bezpośrednie zastosowanie ASSR w różnych etiologiach (np. choroba Meniere’a, nerwiak akustyczny, neuropatia słuchowa, itp.) jest przedmiotem badań na całym świecie.

ABR czy ASSR? The Application of Tone-Burst ABRs in the Era of ASSRs. autor: James W. Hall III, PhD, sierpień 2004 HR.

ASSR to ekscytująca technologia, która dostarcza szybkich i wiarygodnych informacji o progu słyszenia dla wielu częstotliwości, specyficznych dla danego ucha. ASSR wciąż „podnosi poprzeczkę” w odniesieniu do szybkości i dokładności testów, a systemy są dostępne u kilku producentów.

W tym artykule przedstawiliśmy przykłady oparte na najnowszych udoskonaleniach i ofercie firmy Interacoustics. Przewidujemy dalszy rozwój i udoskonalanie, ponieważ w przyszłości dostępne będą coraz lepsze protokoły i dokładność.

Podziękowania

Autorzy dziękują Clausowi Elberlingowi, PhD, za jego wiedzę, edycje oraz przemyślane komentarze i wgląd podczas przygotowywania tego manuskryptu.

1. John MS, Picton TW. MASTER: a Windows program for recording multiple auditory steady-state responses. 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. Referat przedstawiony na: ISAAR (International Symposium on Auditory and Audiological Research) Auditory Signal Processing in Hearing-Impaired Listeners; Denmark, 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. W: Seewald RC, Bamford JM, eds. A Sound Foundation Through Early Amplification 2004. Bazylea, Szwajcaria: Phonak AG; 2004:43-59.

Ten artykuł został przesłany do WP przez Douglasa L. Becka, AuD, dyrektora ds. relacji zawodowych w Oticon Inc, Somerset, NJ; Davida P. Speidela, MS, dyrektora ds. usług audiologicznych oraz Michelle Petrak, PhD, audiologa i menedżera produktu w Interacoustics, Eden Prairie, Minn. Korespondencję można kierować do lub Douglas Beck w Oticon Inc, 29 Schoolhouse Road, Somerset, NJ 08875-6724; e-mail: .

Lektura zalecana

• 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. 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. Skąd wiemy, że mamy rację? Pomiary elektroakustyczne i audiometryczne. In: Seewald RC, ed. A Sound Foundation Through Early Amplification 1998. Stäfa, Szwajcaria: 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.

Cytowanie dla tego artykułu: Beck DL, Speidel DP, Petrak M. Auditory steady-state response: A beginner’s guide. Hearing Review. 2007;14(12):34-37.