CC BY
76. Informacija jekspertnogo soveta pri Komitete Gosudarstvennoj Dumy po obrazovaniju i nauke po voprosam zdorov'ja i fizicheskogo vospitanija obuchajushhihsja « The state of health of children and adolescents in the Russian Federation» (Dannye Rosstata i jepidemiologicheskih issledovanii). 2018 g.
7. Nuradenov Kh.P. Therapeutic and preventive measures among high school students suffering from diseases of the digestive system / Kh.P. Nuradenov, G.R. Sagitova // Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. - 2014. - №6. - P. 1042.
8. Sagitova G.R. Health of adolescents living in the lower Volga region / G.R. Sagitova, V.I. Miroshnikov, A.G. Serdjukov, L.I. Derbeneva i dr. // Juzhno-Rossijskij medicinskij zhurnal. - 2004. - №5-6. -P. 4-6.
9. Serdyukov V.G. Dynamics of health indicators of children of primary school age in Astrakhan / V.G. Serdyukov, I.S. Elizarova, A.A. Antonova, G.L. Shendo, V.R. Ryabikin // Astrakhanskiy meditsinskiy zhurnal. -2011. - T. 6. - №3. - P. 291-293.
10. Jamanova G.A. Hygienic assessment of the effectiveness of physical education of schoolchildren / G.A. Jamanova, D.V. Davydenko, A.A. Antonova // V sbornike: «Nedelja nauki - 2016» Materialy Vserossijskogo molodezhnogo foruma s mezhdunarodnym uchastiem. - 2016. - P. 460-463.
11. Jamanova G.A. Influence of physical load on the state of the musculoskeletal system of cadets / G.A. Jamanova, V.G Serdjukov, A.A Antonova, L.A. Miljuchenkova // Sbornik materialov mezhdunarodnoj nauchnoj konferencii, posvjashhennoj 80-letiju so dnja rozhdenija professora Asfandijarova Rastjama Izmajlovicha «Strukturnye preobrazovanija organov i tkanej v norme i pri vozdejstvii antropogennyh faktorov. - 2017. - P. 183-184.
12. Jamanova G.A. Features of the formation of the nervous system of cadets during the period of adaptation to the educational process / G.A. Jamanova, V.G Serdjukov, A.A Antonova, L.A. Miljuchenkova // Vestnik VolgGMU. - 2020. - №1. - P. 137-139.
13. Jamanova G.A. Effectiveness of monitoring and health improvement of the children's population in the educational environment / G.A. Jamanova, V.G Serdjukov, A.A Antonova, L.A. Miljuchenkova, Z.R. Shirinova // Vestnik VolgGMU. - 2021. - №1. - P. 173-177.
14. Yamanova G.A. The significance of the factors of the educational space in the formation of children's health / G.A. Yamanova, A.A Antonova // Profilakticheskaya meditsina. - 2022. - T. 25. -№2. - P. 113-118.
СТАПЕДИАЛЬНЫЙ РЕФЛЕКС НА АКУСТИЧЕСКИЕ СТИМУЛЫ У ИМПЛАНТИРОВАННЫХ ПАЦИЕНТОВ
Петров Сергей Михайлович
РЕ, Россия, Санкт-Петербург
STAPEDIAL REFLEX TO ACOUSTIC STIMULI IN IMPLANTED PATIENTS
Petrov Sergey Mikhailovich
RE, Russia, Saint Petersburg
Аннотация. Результаты регистрации пороговых уровней стапедиального рефлекса в ответ на электрические стимулы широко используются в настройке кохлеарного импланта (КИ). Как правило, максимально комфортные уровни (МКУ) громкости рабочей (повседневной) программы у подавляющего большинства пациентов выше пороговых уровней стапедиального рефлекса. Представляет теоретический интерес посмотреть на стапедиальный рефлекс с противоположной стороны, а именно, исследовать рефлекс на звук у опытных КИ-пациентов оптимально. Целью данного исследования является изучение стапедиального рефлекса в ответ на акустические стимулы низких, средних и высоких частот. Установлено, что пороговые уровни рефлекса на звуковые стимулы у КИ-пациентов находятся в диапазоне испытуемых с нормальным слухом. Полученные результаты обсуждаются с точки зрения обработки интенсивности звукового сигнала (ФУНГ).
Abstract. The results of recording threshold levels of the stapedial reflex in response to electrical stimuli are widely used in fitting of a cochlear implant (CI). As a rule, the maximum comfortable levels (MCL) of the loudness of the working (daily) program in the vast majority of patients are above the threshold levels of the stapedial reflex. It is of theoretical interest to look at the stapedial reflex from the opposite side, namely, to study the reflex to sound stimuli in experienced CI patients. The aim of this study is to study the stapedial reflex in response to acoustic stimuli of low, medium and high frequencies. It was found that the threshold levels of reflex to sound stimuli in CI patients are in the range of subjects with normal hearing. The results are discussed from the point of view of processing the intensity of the audio signal.
Ключевые слова: Кохлеарный имплант, стапедиальный рефлекс, звуковые стимулы, настройка, максимально комфортный уровень, ФУНГ.
Keywords: Cochlear implant, stapedial reflex, sound stimuli, tuning, maximum comfortable level, recruitment.
Метод регистрации стапедиального рефлекса (СР) в ответ на электрические стимулы используется на начальном этапе настройки кохлеарного импланта (КИ). Как правило, максимально комфортные уровни (МКУ) громкости рабочей программы выше пороговых уровней стапедиального рефлекса (СР) [1, 2]. Представляет интерес взглянуть на рефлекс с противоположной точки зрения, а именно, исследовать СР на звуковые стимулы у опытных имплантированных пациентов, настроенных оптимально. Целью данного исследования является изучение СР в ответ на акустические стимулы низких, средних и высоких частот от пороговых уровней рефлекса до максимально комфортного УЗД импланта.
Методика
В исследовании приняли участие 7 имплантированных пациентов. Возраст 7-14 лет. Они проходили 4-ю или более настройку. Все были оптимально настроены и каждый осознанно выбрал рабочую программу из четырех программ, записанных в процессоре. При повторных посещениях в течение нескольких лет программа процессора не менялась. Все пациенты были знакомы с аудиологом и с интересом участвовали в исследовании. Исследование проводилось на рабочей программе пациента, которая была выбрана родителями в соответствии с нашей инструкцией-объяснением: "Программа оптимальна, если ребенок на ней иногда(!) слышит громко" [3].
Поскольку исследование стапедиального рефлекса на звуковые стимулы у имплантированных пациентов проводится впервые, вопросы влияния пола, возраста, этиологии глухоты, стороны операции и т.д. выходят за рамки данного исследования. Основными требованиями при отборе детей для участия в эксперименте были: четкий выбор рабочей программы, желание сотрудничать, нормальная тимпанограмма и наличие стапедиального рефлекса.
Акустические стимулы формировались с помощью программы "Adobe Audition". Параметры акустического стимула: длительность 260 мс, частоты 379, 1123 и 4365 Гц - центральные частоты 2-го, 6-го и 11 -го каналов КИ соответственно. Длительность переднего и заднего фронтов звуковых стимулов составляла 5 мс. На каждой частоте мы создавали последовательность стимулов с интервалом между ними 1 сек. Интенсивность стимулов увеличивалась от 70 до 106 дБ УЗД с шагом 4 дБ. УЗД были откалиброваны на искусственном ухе 4153 "B&K.
Последовательность тестовых стимулов со звуковой карты поступала на усилитель "Azur 640A" и далее на телефон ТДС-3. Речевой процессор располагался под облегающим амбушюром головного телефона. Исследования проводились на оптимальной программе каждого ребенка. Стапедиальные рефлексы регистрировали на контралатеральном ухе с помощью аудиометра-импедансметра АА220. Для стимуляции-регистрации мы одновременно включали звуковую стимуляцию и запускали DECAY-тест импедансметра.
В качестве примера на рис. 1 представлен результат одной регистрации, распечатанный с экрана импедансметра.
Рис. 1. Амплитуда СР в зависимости от уровня звукового давления акустических стимулов у пациента
К. Частота стимулов 1123 Гц. Ось абсцисс - уровень звукового давления, дБ УЗД Ось ординат - податливость барабанной перепонки, мл
Как видно из рисунка, амплитуда стапедиального рефлекса линейно растет с увеличением УЗД акустических стимулов. Пороговый уровень стапедиального рефлекса составляет 94 дБ УЗД. Максимальная амплитуда СР зарегистрирована при 106 дБ УЗД. Очевидно, что пороговый рефлекс зарегистрирован при уровне тока ниже, чем электрический МКУ громкости, записанный в том же канале. Результаты всех пациентов были зарегистрированы аналогично.
Результаты и обсуждение
На рисунке 2 представлены результаты измерений амплитуды СР в зависимости от УЗД акустических стимулов частотой 1123 Гц.
0Д8 0Д6 0,14
•тз 0Д2
<—| 1
■Щ О ДО 0,08
1
<1 0,06 0,04 0,02 0,00
76 86 96 106
8РЬ. с1В
Рис. 2. Зависимость амплитуды стапедиального рефлекса (т1) от уровня звукового давления (дБ УЗД) акустических стимулов частотой 1123 Гц у семи КИ-пациентов.
Ось абсцисс - уровень звукового давления, дБ УЗД Ось ординат - амплитуда стапедиального рефлекса, мл
Как видно из графиков, у обследованных пациентов наблюдается широкий диапазон индивидуальных значений пороговых уровней СР на звуковые стимулы - от 81 до 97 дБ УЗД. Среднее значение 88,4±5,4 дБ УЗД. Следует отметить, что амплитуда рефлекса линейно возрастает с увеличением интенсивности акустических стимулов от пороговых уровней рефлекса до максимальных его значений при уровне интенсивности 106 дБ УЗД. Поскольку рефлекс и громкость взаимосвязаны, это означает, что громкость входных стимулов линейно увеличивается с повышением уровнем интенсивности, от порогового уровня рефлекса до УЗД 106 дБ.
Аналогичная картина разброса значений пороговых уровней рефлекса и линейного увеличения амплитуды рефлексов от пороговых величин до максимальных при 106 УЗД наблюдается и в НЧ и ВЧ каналах. Результаты измерений представлены в табл. 1.
Табл. 1.
Диапазоны индивидуальных результатов измерений пороговых уровней стапедиального рефлекса
на тональные сигналы и средние значения пороговых уровней рефлекса в трех каналах.
Частота, Гц Диапазоны, dB Среднее^В
379 85-101 90.7±6.0
1123 81-97 88.4±5.4
4365 73-85 81.8±4.6
Диапазоны разброса индивидуальных результатов близки во всех трех каналах - 12-16 дБ. Средние значения пороговых уровней СР на стимулы трех частот у КИ-пациентов находятся в диапазоне 81,8 -90,7 дБ УЗД. Необходимо отметить, что эти средние значения пороговых уровней у КИ-пациентов совпадают с пороговыми уровнями рефлекса у нормальнослышащих. У испытуемых с нормальным слухом средние значения пороговых уровней СР на тональные стимулы находятся в диапазоне от 80 до 90 дБ УЗД [4, 5].
Следует отметить, что рефлексы были зарегистрированы во всех каналах имплантов на рабочих программах всех детей. Следовательно, все МКУ громкости, записанные в рабочих программах, превосходят пороговые уровни рефлекса. Индивидуальные результаты пороговых уровней СР расположены в диапазоне от 73 до 101 дБ УЗД. У людей с нормальным слухом индивидуальные значения пороговых уровней СР на тональные стимулы также находятся в диапазоне 70-100 дБ УЗД [6, 7].
Очевидно, что если средние значения пороговых уровней рефлекса по данным S.Gelfand. [5] составляют 80-90 дБ УЗД, то индивидуальные результаты испытуемых находятся в более широком диапазоне интенсивности. Это означает, что измеренные нами пороговые УЗД стапедиальных рефлексов на звук у КИ-пациентов находятся в пределах нормы.
На основании полученных результатов интересно рассмотреть вопрос установки пороговых уровней СР как МКУ громкости в рабочую программу пациента. Для более яркой демонстрации мы обсудим результаты измерений СР у пациента, у которого пороговый уровень СР на частоте 4365 Гц равен 73 дБ УЗД. Этот ребенок использует 3 -ю программу в качестве рабочей. Этот смышленый ребенок сам говорит, что 4-я программа немного громкая, 2-я программа тихая. Ребенок сам просит включить 3-ю программу.
Рассмотрим, что произойдет, если мы запишем уровни тока, при которых зарегистрирован пороговый СР, в качестве МКУ громкости в новой программе? На этой программе, как заложено в программе КИ, речевой процессор будет обрабатывать входной сигнал в диапазоне 40-106 дБ УЗД, но восприятие пациента будет совершенно иным, чем на оптимальной, субъективно настроенной программе. Назовем эту оптимальную программу исходной.
Естественно, что в новой программе рефлекс будет регистрироваться, но только при значении МКУ громкости этой программы, который вырабатывается при уровне звука 106 дБ УЗД. При входном сигнале 73 дБ УЗД рефлекс регистрироваться не будет. Следовательно, в новой программе при входном сигнале 106 дБ УЗД пациент услышит сигнал той же громкости, какую он слышал при 73 дБ УЗД исходной программы. Следовательно, на новой программе значительно уменьшится уровень максимальной комфортной громкости звуков, субъективно оптимальный на исходной рабочей программе. Естественно, что объем передаваемой информации тоже уменьшится.
Ответьте, пожалуйста, на такой вопрос. Как установка МКУ громкости, равная пороговым уровням рефлекса, может быть конечным результатом настройки, если максимальная громкость звука, воспринимаемая пациентом в новой программе, достигается при интенсивности входного звука 73 дБ УЗД в исходной (повседневной) программе?
Более того. Если мы установим пороговый уровень тока в новой программе как 10% от МКУ громкости программы, созданной по порогам рефлекса, процессор выдаст записанный в программе КИ пороговый уровень тока при уровне звука, равном 40 дБ УЗД, но электрический сигнал с этим уровнем тока не будет услышан, потому что пороговый ток в новой программе (10% от нового МКУ, который равен пороговому уровню стапедиального рефлекса) будет ниже порога слышимости. Реальный порог слышимости составляет 10% от МКУ громкости в исходной рабочей программе. То есть некоторая часть звукового диапазона, которую пациент воспринимал на исходной программе, выпадает из восприятия на новой программе. Допустим, что в соответствии с функцией сжатия выходного сигнала ("maplaw") пороговый уровень тока, записанный в исходной программе, в новой программе достигается на уровне 45 дБ УЗД.
Итак. Что мы имеем в новой программе, где МКУ громкости равны порогам рефлекса? Входной звук обрабатывается в диапазоне 40-106 дБ УЗД, но он будет слышен с 45 дБ УЗД, а 106 дБ УЗД будет равен по громкости тому, что пациент слышал при 73 дБ УЗД на исходной рабочей программе. Явно тише, чем в исходной программе. Следовательно, при установке уровней порогов рефлекса в качестве МКУ произойдет увеличение порога восприятия звука с 40 до 45 дБ УЗД и значительное снижение громкости при максимальной интенсивности входного сигнала 106 дБ УЗД. Очевидно, что такие изменения приведут к потере информации входного сигнала, что приведет к ухудшению разборчивости речи. Это умозрительное рассуждение, которое не требует проверки. Сам пациент, оценив восприятие речи с новой установкой МКУ громкости на уровне пороговых уровней рефлекса, скажет: "Верните мою старую настройку" и не примет программу с МКУ, равными порогам рефлекса. Ранее мы писали подробнее о влиянии установок уровней порога и МКУ громкости на слуховое восприятие КИ-пациентов [8, 9].
Рассуждение, аналогичное приведенному выше в отношении порогового уровня СР 73 дБ УЗД, приложимо ко всем полученным нами результатам. Все индивидуальные значения порогов рефлекса находятся в диапазоне интенсивности от 73 до 101 дБ УЗД, т.е. все они регистрируются при УЗД менее 106 дБ УЗД, т.е. электрические пороговые уровни рефлекса меньше МКУ громкости, субъективно установленных пациентом в рабочей — оптимальной - программе. Следовательно, пороговые уровни СР на электрические стимулы нельзя использовать в качестве МКУ громкости рабочей программы.
Наши результаты по пороговым уровням рефлекса на звук интенсивностью ниже верхнего УЗД, обрабатываемого процессором импланта, совпадают со многими психоакустическими данными литературы. Например, в работе M. Bresnihan было обнаружено, что пороговые уровни стапедиального рефлекса на электрические стимулы ниже МКУ громкости [1]. Из 391 проведенного измерения поведенческий МКУ громкости превышал пороги рефлекса в 380 случаях. Аналогичные результаты были получены нами [2] и подтверждены во многих других исследованиях.
Основываясь на этих исследованиях, мы согласны с теми авторами, которые утверждают, что пороговые значения рефлексов могут быть использованы в качестве основы для формирования
поведенческих реакций [10] или что пороговые значения стапедиальных рефлексов могут лишь помочь в программировании КИ [11].
Весомым аргументом против использования пороговых уровней рефлекса в качестве МКУ громкости является то, что почти все мои пациенты (более тысячи ) участвовали в способе стимуляции-регистрации стапедиального рефлекса без каких-либо негативных реакций при прослушивании звуков максимального УЗД [12].
Следует иметь в виду, что высокая корреляция (иногда обнаруживаемая) между МКУ громкости и порогами рефлекса также не является аргументом в пользу окончательной установки МКУ громкости на пороговых уровнях рефлекса. Коэффициент корреляции оценивает только направление и силу связи между этими параметрами, но не дает никаких указаний, насколько значения порогов рефлекса больше или меньше МКУ громкости [2].
При рассмотрении полученных в данной работе результатов прослеживаются некоторые параллели между КИ и нейросенсорной тугоухостью периферического типа 1-й степени. Этот вопрос требует дальнейшего тщательного обсуждения. в том числе с точки зрения наличия феномена ускоренного нарастания громкости у КИ-пациентов. К сожалению, у нас нет возможности провести тест Фаулера [13] у КИ-пациентов.
Выводы
1. Средние значения пороговых уровней стапедиального рефлекса на акустические стимулы трех частот у КИ-пациентов находятся в пределах нормы (81,8 - 90,7 дБ УЗД), а индивидуальные результаты находятся в нормальном диапазоне 70-100 дБ УЗД.
2. Зависимость амплитуды стапедиального рефлекса от УЗД звукового сигнала линейна в диапазоне интенсивности тональных стимулов от порогового уровня рефлекса до 106 дБ УЗД.
3. Пороговые уровни стапедиального рефлекса на звуковые стимулы ниже субъективных МКУ громкости и не могут использоваться в качестве MCL у подавляющего большинства КИ-пациентов.
Список литературы
1. Bresnihan M., Norman G., Scott F., & Viani L. Measurement of comfort levels by means of electrical stapedial reflex in children. Arch. Otolaryngol. Head Neck Surgery. 2001; 127: 963-966.
2. Петров С.М., Щукина А.А. Объективные методы настройки речевого процессора имплантов "Combi" и "Tempo+": 1.Импедансометрия // Вестник оториноларингологии. 2007; 6: 16-18.
3. Петров С.М., Цюк А.А. Памятка по кохлеарной имплантации для аудиологов и родителей имплантированных пациентов. 2021. ISBN-13: 978-620-3-30704-7
4. Reker U. Normal values of the ipsilateral acoustic stapedius reflex threshold. Arch Otorhinolaryngol., 1977; 215(1): 25-34.
5. Gelfand S. Hearing: An Introduction to Psychological and Physiological Acoustics. 2004-588 p.
6. Lopotko A.I. Some characteristics of the acoustic muscle reflex in the normal and in the pathology of the organ of hearing. Journal aural, nose and throat diseases. 1977; 2: 39-41.
7. Альтман Я. А., Таварткиладзе Г.А. Руководство по аудиологии. 2003 -360 с.
8. Petrov S.M. The Threshold Problem in Implant Patients. Global Journal of Medical Research. 2017; 17(4): 21-23.
9. Petrov S.M., Gritsjuk M.I. Fitting of the Cochlear Implant in Child: Sweep and SHCHUP. Austin J Otolaryngol. 2016; 3(4): 1-3.
10. Hodges A.V., Butts S., Dolan-Ash S. & Balkany T.J. Using electrically evoked auditory reflex thresholds to fit the CLARION cochlear implant. Ann Otol Rhinol Laryngol Supplement 1999; 177: 64-68.
11. Guida M., Falcioni M., Di Lella F., Negri M., Fagnani E. & Vincenti V. Multi-electrode sequential versus single electrode stimulation to elicit the stapedial reflex during cochlear implantation: Correlation with maximum comfort level. Eur Ann Otorhinolaryngol Head Neck Dis. 2019; 136(3): 169-172.
12. Petrov S.M. Practical implementation of the SWEEP-session of stimulation-registration in CI fitting. Advanced Treatments in ENT Disorders 2017; 1: 13-15.
13. Fowler E. The diagnosis of diseases of the neural mechanism of hearing by the aid of sounds well above threshold. Laryngoscope. 1937; 47: 289-300.
Reference
1. Bresnihan M., Norman G., Scott F., & Viani L. Measurement of comfort levels by means of electrical stapedial reflex in children. Arch. Otolaryngol. Head Neck Surgery. 2001; 127: 963-966.
2. Petrov S.M., Shchukina A.A. Objective methods of fitting the speech processor of the "Combi" and "Tempo+" implants: 1.Impedance measurement // Vestnik of Otorhinolaryngology. 2007; 6: 16-18.
3. Petrov S.M., Tsyuk A.A. Memo on cochlear implantation for audiologists and parents of implanted patients. 2021. ISBN-13: 978-620-3-30704-7
4. Reker U. Normal values of the ipsilateral acoustic stapedius reflex threshold. Arch Otorhinolaryngol., 1977; 215(1): 25-34.
5. Gelfand S. Hearing: An Introduction to Psychological and Physiological Acoustics. 2004-588 p. 6. Lopotko A.I. Some characteristics of the acoustic muscle reflex in the normal and in the pathology of the organ of hearing. Journal aural, nose and throat diseases. 1977; 2: 39-41.
7. Altman Ya.A., Tavartkiladze G.A. Guide to audiology. 2003 -360 p .
8. Petrov S.M. The Threshold Problem in Implant Patients. Global Journal of Medical Research. 2017; 17(4): 21-23.
9. Petrov S.M., Gritsjuk M.I. Fitting of the Cochlear Implant in Child: Sweep and SHCHUP. Austin J Otolaryngol. 2016; 3(4): 1-3.
10. Hodges A.V., Butts S., Dolan-Ash S. & Balkany T.J. Using electrically evoked auditory reflex thresholds to fit the CLARION cochlear implant. Ann Otol Rhinol Laryngol Supplement 1999; 177: 64-68.
11. Guida M., Falcioni M., Di Lella F., Negri M., Fagnani E. & Vincenti V. Multi-electrode sequential versus single electrode stimulation to elicit the stapedial reflex during cochlear implantation: Correlation with maximum comfort level. Eur Ann Otorhinolaryngol Head Neck Dis. 2019; 136(3): 169-172.
12. Petrov S.M. Practical implementation of the SWEEP-session of stimulation-registration in CI fitting. Advanced Treatments in ENT Disorders 2017; 1: 13-15.
13. Fowler E. The diagnosis of diseases of the neural mechanism of hearing by the aid of sounds well above threshold. Laryngoscope. 1937; 47: 289-300.
