Отоакустическая эмиссия ( ОАЭ ) – это звук , который генерируется во внутреннем ухе . Будучи предсказанным австрийским астрофизиком Томасом Голдом в 1948 году, его существование было впервые экспериментально продемонстрировано британским физиком Дэвидом Кемпом в 1978 году [1] , и с тех пор было показано, что отоакустическая эмиссия возникает в результате ряда различных клеточных и механических причин во внутреннем ухе. . [2] [3] Исследования показали, что ОАЭ исчезают после повреждения внутреннего уха, поэтому ОАЭ часто используются в лабораториях и клиниках как показатель здоровья внутреннего уха.
Вообще говоря, существует два типа отоакустической эмиссии: спонтанная отоакустическая эмиссия (СОАЭ), возникающая без внешней стимуляции, и вызванная отоакустическая эмиссия (ЭОАЭ), требующая вызывающего стимула .
Считается, что ОАЭ связаны с функцией усиления улитки . При отсутствии внешней стимуляции активность улиткового усилителя увеличивается, что приводит к воспроизведению звука. Некоторые данные свидетельствуют о том, что у млекопитающих внешние волосковые клетки являются элементами, которые повышают чувствительность улитки и частотную избирательность и, следовательно, действуют как источники энергии для усиления.
Спонтанная отоакустическая эмиссия (СОАЭ) — это звуки, которые исходят из уха без внешней стимуляции и поддаются измерению с помощью чувствительных микрофонов, установленных в наружном слуховом проходе. По крайней мере, одно СОАЭ можно обнаружить примерно у 35–50% населения. Звуки стабильны по частоте в диапазоне от 500 Гц до 4500 Гц и имеют нестабильную громкость в диапазоне от -30 дБ SPL до +10 дБ SPL. Большинство людей с СОАЭ не подозревают о них, однако 1–9% воспринимают СОАЭ как раздражающий шум в ушах . [4] Было высказано предположение, что феномен « гула » является SOAE.
Вызванная отоакустическая эмиссия в настоящее время вызывается с использованием трех различных методик.
Вызванные ответы на эти стимулы возникают на частотах ( ), математически связанных с первичными частотами, причем две наиболее заметные из них («кубический» тон искажения, чаще всего используемый для проверки слуха), поскольку они производят наиболее устойчивое излучение, и ( «квадратичный» тон искажения или простой разностный тон ). [5] [6]
Отоакустическая эмиссия важна с клинической точки зрения, поскольку она лежит в основе простого неинвазивного теста на кохлеарную тугоухость у новорожденных, а также у детей и взрослых, которые не могут или не хотят сотрудничать во время обычных проверок слуха. Кроме того, ОАЭ очень надежны, что делает их пригодными для диагностики и скрининга. [7] Во многих западных странах сейчас действуют национальные программы всеобщего скрининга слуха новорожденных. Проверка слуха новорожденных в США обязательна перед выпиской из больницы. В программах периодических проверок слуха детей раннего возраста также используется технология ОАЭ. Инициатива по работе со слухом в раннем детстве в Национальном центре оценки и управления слухом (NCHAM) при Университете штата Юта помогла сотням программ Early Head Start по всей территории США внедрить методы скрининга ОАЭ и последующего наблюдения в этих образовательных учреждениях для детей дошкольного возраста. [8] [9] [10] Основным инструментом скрининга является тест на наличие ОАЭ, вызванных щелчком мыши. Отоакустическая эмиссия также помогает в дифференциальной диагностике улитковой тугоухости и потери слуха более высокого уровня (например, слуховой нейропатии ).
Были изучены связи между отоакустической эмиссией и шумом в ушах . Некоторые исследования показывают, что примерно у 6–12% нормально слышащих людей с шумом в ушах и СОАЭ по крайней мере частично ответственны за шум в ушах. [11] Исследования показали, что у некоторых пациентов с шумом в ушах наблюдаются колеблющиеся или звонкие ЭОАЭ, и в этих случаях предполагается, что колеблющиеся ЭОАЭ и шум в ушах связаны с общей основной патологией, а не выбросами, являющимися источником шума в ушах. [11]
В сочетании с аудиометрическим тестированием можно провести тестирование ОАЭ для определения изменений в ответах. Исследования показали, что воздействие шума может вызвать снижение реакции ОАЭ. ОАЭ являются показателем активности наружных волосковых клеток улитки, а потеря слуха, вызванная шумом, возникает в результате повреждения наружных волосковых клеток улитки. [12] [13] Таким образом, повреждение или потеря некоторых внешних волосковых клеток, скорее всего, будет проявляться на ОАЭ раньше, чем на аудиограмме. [12] Исследования показали, что у некоторых людей с нормальным слухом, подвергшихся воздействию чрезмерного уровня звука, ОАЭ могут наблюдаться в меньшем количестве, уменьшаться или вообще отсутствовать. [12] Это может быть признаком потери слуха, вызванной шумом, еще до того, как она будет видна на аудиограмме. В одном исследовании группу субъектов, подвергшихся воздействию шума, сравнивали с группой субъектов с нормальными аудиограммами и историей воздействия шума, а также с группой военнослужащих, не подвергавшихся воздействию шума в анамнезе и с нормальной аудиограммой. [14] Они обнаружили, что увеличение тяжести потери слуха, вызванной шумом, приводит к ОАЭ с меньшим диапазоном излучений и снижением амплитуды излучений. Было обнаружено, что потеря излучений из-за воздействия шума происходит в основном на более высоких частотах, и она была более заметной в группах, подвергавшихся воздействию шума, по сравнению с группой, не подвергавшейся воздействию шума. Было обнаружено, что ОАЭ были более чувствительны к выявлению вызванного шумом повреждения улитки, чем чисто тональная аудиометрия. [14] В заключение, исследование выявило ОАЭ как метод, помогающий выявить раннее начало потери слуха, вызванной шумом.
Было обнаружено, что отоакустическая эмиссия, вызывающая искажения (DPOAE), предоставляет больше информации для выявления потери слуха на высоких частотах по сравнению с кратковременно вызванной отоакустической эмиссией (TEOAE). [15] Это указывает на то, что DPOAE может помочь обнаружить раннее начало потери слуха, вызванной шумом. Исследование, измеряющее аудиометрические пороги и DPOAE среди военнослужащих, показало снижение DPOAE после воздействия шума, но не выявило изменения аудиометрического порога. Это помогает с помощью ОАЭ прогнозировать ранние признаки ущерба от шума. [16]
В 2009 году Стивен Биби из Университета Саутгемптона возглавил исследование по использованию отоакустической эмиссии для биометрической идентификации. Устройства, оснащенные микрофоном, могут обнаруживать эти инфразвуковые излучения и потенциально идентифицировать человека, обеспечивая тем самым доступ к устройству без необходимости использования традиционного пароля. [17] Однако предполагается, что простуда, прием лекарств, стрижка волос в ушах или запись и воспроизведение сигнала на микрофон могут нарушить процесс идентификации. [18]
Высококачественные персонализированные наушники (например, Nuraphone) разрабатываются для измерения ОАЭ и определения чувствительности слушателя к различным акустическим частотам. Затем это используется для персонализации аудиосигнала для каждого слушателя. [19]
В 2022 году исследователи из Вашингтонского университета создали недорогой прототип, который может надежно обнаруживать отоакустическую эмиссию с помощью обычных наушников и микрофонов, подключенных к смартфону. [20] Недорогой прототип посылает два частотных тона через каждый наушник наушников, обнаруживает ОАЭ-продукты искажений, генерируемые улиткой и записываемые через микрофон. Такие недорогие технологии могут способствовать более активным усилиям по обеспечению всеобщего скрининга слуха новорожденных во всем мире. [21]