Rejestracja słuchowych potencjałów wywołanych pnia mózgu

(1)

Ć

WICZENIE NR

4 R

EJESTRACJA SŁUCHOWYCH POTENCJAŁÓW WYWOŁANYCH PNIA MÓZGU

Opracowanie: dr inż. Piotr Odya

1. WPROWADZENIE

Badania słuchu można podzielić na dwie główne kategorie: subiektywne i obiektywne. Badania subiektywne (np. audiometria tonalna) wymagają interakcji ze strony pacjenta. Zaletą metod obiektywnych jest zaś możliwość zbadania słuchu nawet w przypadku, gdy nie można liczyć na współpracę pacjenta. Dotyczy to przede wszystkim dzieci (w tym także noworodków) [1], ale także osób w podeszłym wieku, nieprzytomnych bądź znajdujących się w śpiączce. Jedną z najpopularniejszych metod obiektywnych jest badanie słuchowych potencjałów wywołanych (ang. Auditory Brainstem Response - ABR). Metoda jest nieinwazyjna, bezbolesna i nie wiąże się z żadnymi powikłaniami. Wskazane jest jej przeprowadzanie, gdy pacjent jest spokojny i nie jest rozpraszany przez czynniki zewnętrzne. Najlepiej jest je wykonywać w trakcie snu pacjenta (dotyczy to zwłaszcza dzieci). Pewną wadą badania ABR jest czas jego trwania – sięgający nawet godziny. Zależy on od liczby sygnałów testowych i ich rodzaju.

Badanie słuchowych potencjałów wywołanych polega na rejestracji elektrycznych odpowiedzi mózgu na stymulację akustyczną w postaci trzasków lub paczek tonalnych. Badanie ABR wykorzystuje specjalnie zmodyfikowany sprzęt EEG. Podstawowe różnice leżą w liczbie i rozmieszczeniu elektrod oraz parametrach akwizycji sygnałów [2]. ABR

KATEDRA SYSTEMÓW MULTIMEDIALNYCH

L

ABORATORIUM

:

D

IAGNOSTYKA I PROTETYKA SŁUCHU I WZROKU

(2)

wykorzystuje cztery elektrody: dwie umieszczone na czole (jedna z nich spełnia rolę elektrody odniesienia) oraz po jednej na wyrostkach sutkowatych za lewym i prawym uchem (rys. 1). Sygnały z elektrod zbierane są z częstotliwością próbkowania rzędu 20-30 kHz. W kanałach usznych pacjenta umieszcza się słuchawki, przez które podawany jest bodziec.

Rys. 1. Lokalizacja elektrod w trakcie badania ABR [5]

Rejestrowane odpowiedzi (potencjały) pojawiają się w ciągu 10 milisekund po bodźcu (rys. 2). Powstają one w kolejnych piętrach drogi słuchowej (tzn. od ślimaka w kierunku ośrodków słuchowych w mózgu). W zapisie potencjałów wyróżnia się kilka fal, a obecność ich szczytów oznacza, że dana struktura funkcjonuje we właściwy sposób. W warunkach klinicznych analizuje się parametry fal I, III i V. Fala I pochodzi z nerwu słuchowego, fala III generowana jest w jądrach ślimakowych, a fala V w jądrach wstęgi bocznej. Obecność fali V w zapisie ABR jest z punktu widzenia klinicznego najważniejsza - świadczy o tym, że do układu słuchowego dotarł dany bodziec. Opóźnienie powstawania fal również może świadczyć o problemach w funkcjonowaniu narządu słuchu.

Rys. 2. Przykładowy wynik badania ABR, widoczne kolejne fale (oznaczone cyframi rzymskimi)

(3)

Wynik badania jest oceniany przez lekarza, który zwykle posługując się wzrokiem, a także bazując na posiadanym doświadczeniu i wiedzy, musi ocenić obecność poszczególnych fal w otrzymanym przebiegu. Stwarza to problemy, ponieważ ze względu na niewielką amplitudę odpowiedzi oraz wpływ licznych zakłóceń, konieczne jest wielokrotne uśrednianie sygnału w celu zwiększenia stosunku sygnału do szumu. Dodatkowym czynnikiem utrudniającym analizę jest duża osobnicza zmienność odpowiedzi ABR. W efekcie mogą powstawać rozbieżności w ocenie poszczególnych fal między różnymi lekarzami lub różnymi ośrodkami. Prowadzone są badania nad zautomatyzowaniem procesu analizy wyniku badania ABR [4].

Interesującą funkcjonalnością badania ABR jest także możliwość pozyskania krzywej progowej słuchu [3]. Wymaga to użycia jako bodźca akustycznego paczek tonalnych - zamiast trzasków, jak przy typowym badaniu. W zależności od urządzenia, badanie może obejmować zakres od 500 do 8000Hz.

2. PROWADZENIE TESTÓW

W ramach laboratorium do prowadzenia badań ABR wykorzystane zostanie urządzenie Echodia Elios (rys. 3). Jest to niewielkich rozmiarów urządzenie wyposażone w ekran dotykowy, które pozwala na prowadzenia badań w warunkach mobilnych. Możliwe jest także podłączenie urządzenia do komputera (z użyciem interfejsu USB). W ten sposób uzyskuje się dostęp do rozbudowanych opcji konfiguracji urządzenia oraz zaawansowanej analizy uzyskanych wyników.

Rys. 3. Urządzenia Echodia Elios służące do badania ABR na zbudowanym stanowisku badawczym, (a) elektroda montowana na prawym mastoidzie i słuchawka wewnątrzuszna, (b)

(4)

W zależności od posiadanej wersji urządzenia możliwe jest także prowadzenie badań otoemisji akustycznej, miogennych przedsionkowych potencjałów wywołanych, przesunięcia w fazie potencjałów ślimakowych, przesunięcia w fazie otoemisji akustycznej, elektrokochleografii oraz audiometrii tonalnej i słownej [5].

Przed rozpoczęciem badań należy podłączyć poszczególne podzespoły urządzenia zgodnie z rys. 3 i rys. 4. Skórę osoby badanej w miejscu przyklejenia elektrod należy oczyścić za pomocą gazika nasączonego alkoholem. Jest to konieczne ze względu na potrzebę zapewnienia dobrego połączenia elektrycznego (mała impedancja) między elektrodą a skórą.

Rys. 4. Konfiguracja urządzenia Echodia Elios dla potrzeb badania ABR [6]

Po uruchomieniu urządzenia należy wybrać z menu widocznego na ekranie (rys. 5) opcję „Measure”, a następnie utworzyć kartę nowego pacjenta („New”) oraz podać jego/jej nazwisko, imię, płeć oraz datę urodzenia.

(5)

Rys. 5. Okno startowe urządzenia Echodia Elios [6]

Po zapisaniu danych pacjenta można przystąpić do badania (opcja „Diagnosis”). Z menu należy wybrać opcję „ABR”, a następnie „Clinical” (urządzenie umożliwia prowadzenie badań także w trybie uproszczonym - opcja „Screening”).

Na ekranie pojawi się plansza zbliżona do widocznej na rys. 6.

Rys. 6. Okno ustawień badania ABR urządzenia Echodia Elios [5] Znaczenie poszczególnych opcji jest następujące

 „Stim Number” - liczba pobudzeń - trzasków - emitowanych do ucha (domyślnie: 1000). Dla uzyskania poprawnych wyników liczba ta powinna się mieścić w zakresie 500-1000;

 „Click / Sec” - częstotliwość emisji trzasków (domyślnie: 17);

 „Automatic Rejection” - wybór sposobu ustawiania progu odrzucenia pojedynczego pomiaru, np. w efekcie mrugnięcia okiem czy poruszenia się pacjenta (domyślnie: zaznaczone);

(6)

 „Alternation L/R” - ustawienie sposobu zmiany ucha badanego, odznaczone - najpierw badanie dla jednego ucha, potem dla drugiego, zaznaczone - zmiana ucha następuje dla każdej zmiany poziomu pobudzenia (domyślnie: odznaczone);

 „Tube” - zaznaczyć, gdy używa się dodatkowych rurek między receiverem a piankowymi końcówkami słuchawek (domyślnie: odznaczona);

 „Set Power” - wybór poziomów, dla których prowadzone będzie badanie. UWAGA! Nie ustawiać zbyt dużych poziomów (powyżej 50-60dB HL), o ile nie występują ubytki słuchu!

 „Left”, „Right” - wybór ucha badanego (domyślnie: zaznaczone oba).

Po naciśnięciu przycisku „Start” rozpoczyna się badanie. Jego postępy można obserwować na ekranie urządzenia (rys. 6). Po zakończeniu badania należy zapisać jego wyniki (opcja „Save”).

Rys. 6. Ekran urządzenia Echodia Elios w trakcie badania ABR [5]

Zapisane wyniki można obejrzeć po wybraniu opcji „Diagnosis” w okienku informacji o danym pacjencie. Prezentowane są zarówno przebiegi poszczególnych odpowiedzi (rys. 7), jak i ich opóźnienia (rys. 8). Bardziej zaawansowane analizy są możliwe do przeprowadzenia po podłączeniu urządzenia do komputera i skopiowaniu wyników na dysk twardy z użyciem dedykowanej aplikacji. Z poziomu aplikacji możliwy jest także eksport wyników m.in. do formatów PDF i Excel.

(7)

Rys. 7. Przebiegi odpowiedzi dla poszczególnych poziomów pobudzenia [5]

Rys. 8. Opóźnienia (latencje) poszczególnych fal [5]

3. ZADANIA

2.1. Zapoznać się z obsługą urządzenia Echodia Elios.

2.2. Wykonać badanie dla wszystkich osób w grupie. O ile prowadzący nie wskaże inaczej, należy przyjąć następujące parametry badania:

 badanie trzaskiem („click”);

 liczba pobudzeń: 1000;

 oboje uszu;

 tryb automatycznego odrzucania błędnych odpowiedzi;

(8)

4. OPRACOWANIE

3.1. Przeprowadzić dyskusję otrzymanych wyników. Porównać wyniki (obecność i opóźnienia piątej fali dla poszczególnych poziomów pobudzeń) dla osób w grupie. 3.2. Czy uzyskane wyniki pokrywają się z wynikami testów audiologicznych?

Przeanalizować dokładność obu metod pomiarowych.

3.3. Czy urządzenie poprawnie wykrywało obecność kolejnych fal? Jakie mogą być przyczyny takiego zachowania?

3.4. Odpowiedzieć na pytania:

a. Dlaczego najlepiej jest prowadzić badanie ABR w trakcie snu pacjenta?

b. Dlaczego ważne jest zapewnienie jak najlepszego kontaktu między elektrodami i skóra pacjenta?

c. W jakich sytuacjach badanie obiektywne może być jedyną metodą zbadania słuchu pacjenta?

LITERATURA:

[1] J. Ratyńska, M. Mueller-Malesińska, K. Kochanek, H. Skarżyński, „Zastosowanie techniki OAE i ABR w badaniach przesiewowych i diagnostyce uszkodzeń słuchu u noworodków i niemowląt”, Audiofonologia, tom XV, pp. 29-33 1999.

[2] E. Skoe, N. Kraus, „Auditory brainstem response to complex sounds: a tutorial”, Ear Hear., vol. 31(3), pp. 302–324, 2010.

[3] Y.S. Sininger, C. Abdalaa, B. Cone-Wessonb, „Auditory threshold sensitivity of the human neonate as measured by the auditory brainstem response”, Hearing Research, vol. 104, pp. 27–38, 1997.

[4] B. Trzaskowski, W.W. Jędrzejczak, E. Piłka, K. Kochanek, H. Skarżyński, „System automatycznej detekcji słuchowych potencjałów wywołanych pnia mózgu. I. Opis i testowanie systemu”, Otolaryngologia, vol. 12(3), pp. 137-147, 2013.

[5] „Echodia Elios User Guide” [6] “Echodia Elios Quick Start”