Koncepcja metody słuchowych potencjałów wywołanych pnia mózgu z wykorzystaniem krótkich tonów dla potrzeb wykrywania zaburzeń pozaślimakowych słuchu

Otorynolaryngologia Kochanek K i wsp. Koncepcja 2015, 14(3): metody 127-135 słuchowych potencjałów wywołanych pnia mózgu z wykorzystaniem... 127 Koncepcja metody słuchowych potencjałów wywołanych pnia mózgu z wykorzystaniem krótkich tonów dla potrzeb wykrywania zaburzeń pozaślimakowych słuchu The concept of ABR method for detection of retrocochlear hearing impairments based on responses evoked by tone pips Krzysztof Kochanek 1/, Adam Piłka 1/, Ewa Orkan-Łęcka 2/, Lech Śliwa 1/, Henryk Skarżyński 1/ 1/ Instytut Fizjologii i Patologii Słuchu w Warszawie 2/ Klinika Otolaryngologii Centralnego Szpitala Klinicznego MSW w Warszawie Słuchowe potencjały wywołane pnia mózgu (Auditory brainstem responses, ABR) są wykorzystywane od dawna we wczesnym wykrywaniu zaburzeń pozaślimakowych słuchu. Standardowym bodźcem stosowanym w tych badaniach jest trzask. Metoda ta zapewnia wysoką czułość i specyficzność w przypadku nerwiaków nerwu VIII większych od 1 cm. W celu zwiększenia jej czułości proponowane są różne metody stymulacji i analizy m.in. metoda ABR STOS opracowana przez Manuela Don a z Instytutu House a w Los Angeles oraz metoda ABR TON opracowana przez autorów niniejszej pracy. Bazuje ona na zastosowaniu krótkich tonów o stosunkowo długich czasach narastania. W pracy omówiono jej koncepcję i zastosowanie. Słowa kluczowe: słuchowe potencjały wywołane pnia mózgu, krótkie tony, zaburzenia pozaślimakowe Auditory brainstem evoked responses (ABR) have been used for a long time for early detection of retrocochlear hearing impairments. The standard stimulus used in these tests is the click. The methods ensure high sensitivity and specificity in the case of neuromas of nerve VIII greater than 1 cm. In order to increase sensitivity of the method for neuromas of a smaller size, the researchers propose different methods of stimulation and analysis, i.e. the stacked ABR method developed by M. Don from House Ear Institute in Los Angeles and the ABR TON method developed by the authors of this study. The latter is based on application of stimuli having the form of tone pips of relatively long rise times. In this work, the concept and application of the ABR TON method is described. Key words: auditory brainstem evoked potentials, tone pips, retrocochlear hearing impairments Otorynolaryngologia 2015, 14(3): 127-135 www.mediton.pl/orl Adres do korespondencji / Address for correspondence Dr inż. Lech Śliwa Światowe Centrum Słuchu Instytutu Fizjologii i Patologii Słuchu Mokra 17, Kajetany 05-830 Nadarzyn tel. 22 3560386, fax 22 3560367; e-mail: l.sliwa @ifps.org.pl Wykaz skrótów: ABR słuchowe potencjały wywołane pnia mózgu (ang. Auditory Brainstem Responses) ABR STOS metoda ABR oparta na sumowaniu wąskopasmowych odpowiedzi z poszczególnych rejonów ślimaka (tzw. metoda stosu, ang. Stacked ABR) ABR TON metoda ABR z wykorzystaniem odpowiedzi wywołanych krótkimi bodźcami tonalnymi Wprowadzenie Objawy kliniczne, które mogą towarzyszyć zaburzeniom pozaślimakowym słuchu to m.in. jednostronny szum uszny, postępujący niedosłuch jednostronny, nagła głuchota, zaburzenia równowagi czy zawroty głowy. W każdym z tych przypadków powinno się wykonać badania przesiewowe i diagnostyczne w celu potwierdzenia lub wykluczenia różnych możliwych przyczyn ww. objawów. Jedną z możliwych patologii może być guz nerwu słuchowego. Bardzo często w przypadkach małych nerwiaków próg słyszenia jest w normie, a jedynym objawem może być szum uszny. Z uwagi na coraz

128 Otorynolaryngologia 2015, 14(3): 127-135 doskonalsze metody otochirurgiczne oraz coraz szersze upowszechnienie zaawansowanych metod radioteraputycznych (np. metody Gamma Knife) [1,2] dąży się do jak najwcześniejszego wykrywania nerwiaków nerwu słuchowego, aby słuch pacjenta pozostał w normie lub w stanie sprzed zabiegu. Złotym standardem w diagnostyce zaburzeń pozaślimakowych słuchu jest metoda rezonansu magnetycznego z gadolinium [3,4]. Jednak z uwagi na pewne ograniczenia nie jest to obecnie metoda, która jest stosowana w pierwszej kolejności w każdym przypadku wspomnianych objawów klinicznych. Z reguły badaniem poprzedzającym wykonanie badania rezonansu magnetycznego jest badanie metodą słuchowych potencjałów wywołanych pnia mózgu (ang. Auditory Brainstem Responses, ABR). Podstawy stosowania metody ABR w diagnostyce zaburzeń pozaślimakowych Słuchowe potencjały wywołane pnia mózgu ABR reprezentują aktywność różnych ośrodków słuchowych nerwu słuchowego, jąder ślimakowych, jąder zespołu oliwki górnej czy jąder wstęgi bocznej (ryc. 1). W zależności od rodzaju ubytku słuchu zmieniają się w charakterystyczny sposób cechy odpowiedzi, co umożliwia wykorzystanie tej metody w diagnostyce różnicowej zaburzeń słuchu oraz w ocenie progu słyszenia. Pomimo coraz bardziej powszechnego dostępu do badań układu słuchowego za pomocą rezonansu magnetycznego metoda ABR ma wciąż duże znaczenie jako metoda przesiewowa dla pacjentów z podejrzeniem zaburzeń pozaślimakowych. W standardowych badaniach ABR najczęściej wykorzystywany jest bodziec typu trzask. odpowiedzi będzie widoczna jedynie fala I. Metoda ABR z zastosowaniem trzasku pozwala wykryć nerwiaki o średnicy przekraczającej 1 cm z czułością wynoszącą ponad 95% [5-11]. W przypadku małych nerwiaków czułość metody ABR spada do 50-60% [5,12,13], co wynika przede wszystkim z faktu, że nie w każdym przypadku małego nerwiaka włókna nerwu słuchowego są uciskane w stopniu wystarczającym do wywołania zmian w parametrach odpowiedzi. W skrajnym przypadku gdy nerwiak wywodzi się z osłonki mielinowej dolnej gałązki nerwu przedsionkowego włókna nerwu słuchowego biorące udział w odpowiedzi na pobudzenie trzaskiem mogą nie być w ogóle uciskane i dlatego odpowiedzi ABR będą prawidłowe. Metody stymulacji i analizy stosowane w badaniach ABR Jak wspomniano powyżej typowym bodźcem w badaniach ABR jest trzask, który w badaniach osób z podejrzeniem zaburzeń pozaślimakowych, prezentowany jest zazwyczaj z natężeniem od 80 do 100 db nhl. Bodziec ten ma specyficzne właściwości, które są skutkiem pobudzenia słuchawek audiometrycznych przez krótki impuls prostokątny o czasie trwania wynoszącym 0,1 ms. Z uwagi na impulsowy charakter pobudzenia na wyjściu słuchawki powstaje również fala impulsowa o szybko gasnących drganiach (ryc. 2), charakteryzująca się bardzo krótkim czasem narastania (poniżej 0,05 ms). Oznacza to, że maksymalny poziom ciśnienia dźwięku przy określonym natężeniu trzasku osiągany jest bardzo szybko, a tym samym szybkość narastania ciśnienia dźwięku wyrażana ilorazem wartości maksymalnego ciśnienia (A) do czasu narastania (tn) jest bardzo wysoka. Ryc. 1. Przykład zapisu ABR dla trzasku o natężeniu 90 db nhl W zależności od rodzaju i lokalizacji patologii pozaślimakowej oraz rozległości procesu patologicznego możemy otrzymać zapisy odpowiedzi o różnych cechach. Np. u pacjentów z nerwiakami o niewielkiej średnicy, wydłużeniu ulega jedynie interwał I-III (wtórnie również interwał I-V), natomiast w przypadku większej patologii, np. dużego guza nerwu słuchowego możemy w ogóle nie uzyskać odpowiedzi, a w najlepszym przypadku w zapisie Ryc. 2. Przebieg czasowy zmian ciśnienia fali akustycznej powstającej przy pobudzeniu słuchawki elektromagnetycznej impulsem prostokątnym

Kochanek K i wsp. Koncepcja metody słuchowych potencjałów wywołanych pnia mózgu z wykorzystaniem... 129 Jak wiadomo, odpowiedzi ABR należą do grupy odpowiedzi typu onset co oznacza, że o cechach odpowiedzi (amplitudzie i latencji) decyduje w dużej mierze faza włączania bodźca, a więc ta faza, w której ciśnienie akustyczne zmienia się od wartości zerowej do maksymalnej [14-23]. W przypadku trzasku duża szybkość narastania ciśnienia dźwięku przekłada się na wysoki stopień synchronizacji wyładowań impulsów nerwowych w określonej jednostce czasu. Ta cecha odpowiedzi jest bardzo istotna, ponieważ odpowiedzi ABR analizowane są z zastosowaniem techniki uśredniania, w której zakłada się, że rejestrowane potencjały wykazują synchronizację fazową (lub czasową) z bodźcem. Synchronizacja czasowa oznacza, że reakcja bioelektryczna powstająca w odpowiedzi na wielokrotną stymulację pojawia się w określonym miejscu drogi słuchowej zawsze z takim samym opóźnieniem (latencją). Klasycznym przykładem zaburzenia mechanizmu synchronizacji w drodze słuchowej jest neuropatia słuchowa. W tym przypadku w wyniku uśrednienia odpowiedzi dla kilkuset bodźców otrzymujemy jedynie uśredniony szum tła. W przypadku potencjałów zsynchronizowanych amplituda uśrednionego potencjału ma taką samą wartość jak amplituda pojedynczego potencjału, natomiast w przypadku potencjałów zdesynchronizowanych amplituda potencjałów po uśrednieniu jest 3-krotnie niższa. Na rycinie 4 przedstawiono odpowiedzi zarejestrowane przy różnej liczbie bodźców (uśrednień). Można zauważyć, że wraz ze wzrostem liczby bodźców maleje amplituda tych fragmentów odpowiedzi, które nie noszą cech synchronizacji z bodźcem. Dzięki dużej szybkości narastania ciśnienia fali akustycznej, a tym samym zapewnieniu wysokiego stopnia synchronizacji impulsów nerwowych, zapisy słuchowych potencjałów wywołanych pnia mózgu dla trzasku charakteryzują się dużą amplitudą poszczególnych fal i swego rodzaju ich wyostrzeniem. Dlatego trzask jest chętnie stosowany w badaniach ABR. Ryc. 3. Przykład uśredniania potencjałów zsynchronizowanych i niezsynchronizowanych z bodźcem Jeżeli mechanizm synchronizacji w układzie słuchowym jest zachowany, to w przypadku trzasku wyładowania w nerwie słuchowym powstają w bardzo krótkim czasie i mają cechy w pełni zsynchronizowanej odpowiedzi. Na rycinie 3 przedstawiono wyniki uśredniania potencjałów zsynchronizowanych i niezsynchronizowanych. Jak wiadomo technika uśredniania składa się z dwóch faz sumowania rejestrowanych przebiegów, a następnie operacji dzielenia przez liczbę prezentowanych bodźców. W przedstawionym na rycinie 3 przykładzie liczba impulsów wynosiła 3, dlatego suma potencjałów w operacji uśredniania została podzielona przez 3. Ryc. 4. Przebiegi uśrednione przy różnej liczbie bodźców Pomimo, że trzask pobudza całą błonę podstawną, to jednak pobudzenie nie dociera w tym samym czasie do wszystkich rejonów ślimaka. Różnica czasu pomiędzy pobudzeniem zakrętu podstawnego i szczytowego wynosi ok. 3 ms [3,20,21]. Skutkiem takiego modelu rozchodzenia się pobudzenia w ślimaku odpowiedź ABR dla trzasku o dużym natężeniu reprezentuje aktywność tylko tych włókien nerwu słuchowego, które są związane z zakrętem podstawnym, a więc zakresem częstotliwości powyżej 2 khz [7].

130 Otorynolaryngologia 2015, 14(3): 127-135 Metoda ABR STOS (ang. Stacked ABR) Przedstawione powyżej cechy odpowiedzi dla trzasku o dużym natężeniu sprawiają, że nie w każdym przypadku małego nerwiaka uciskane są te włókna, które biorą udział w generowaniu odpowiedzi. Biorąc pod uwagę ograniczenia klasycznej metody ABR z zastosowaniem trzasku Manuel Don z Instytutu House a zaproponował w badaniach osób z podejrzeniem zaburzeń pozaślimakowych metodę stosu (ang. Stacked ABR), która umożliwia ocenę aktywności wszystkich grup włókien nerwu słuchowego [26-30]. Odpowiedź ABR, którą rejestruje się w tej metodzie reprezentuje aktywność wszystkich włókien nerwu słuchowego. Efekt ten uzyskuje się poprzez zsumowanie wąskopasmowych odpowiedzi z poszczególnych rejonów ślimaka (ryc. 5). Szczyty fali V odpowiedzi reprezentujących aktywność różnych przedziałów ślimaka ustawia się w jednym, umownym miejscu i sumuje się. Dzięki tej operacji amplituda fali V w zsumowanej odpowiedzi jest większa niż klasycznej odpowiedzi dla trzasku, a odpowiedź reprezentuje aktywność całego ślimaka, a tym samym wszystkich włókien nerwu słuchowego. Don założył, że przy tego typu odpowiedzi ucisk ze strony nerwiaka na jakąkolwiek grupę włókien nerwu słuchowego spowoduje spadek amplitudy odpowiedzi. znajduje się poza zakresem pasma desynchronizującego szumu maskującego. Zmieniając zakres częstotliwości szumu maskującego uzyskuje się odpowiedzi reprezentujące aktywność różnych przedziałów błony podstawnej, a tym samym różnych grup włókien nerwowych. Po wykonaniu operacji odejmowania odpowiedzi pochodzących z różnych obszarów ślimaka otrzymuje się tzw. wąskopasmowe odpowiedzi różnicowe ABR, które reprezentują aktywność włókien nerwu słuchowego związanych z określonym, wąskim zakresem częstotliwości, np. od 2000 do 4000 Hz (ryc. 6). W prezentowanym przykładzie odpowiedzi dla trzasku zarejestrowano dwukrotnie 1) w obecności maskera w zakresie częstotliwości powyżej 4000 oraz 2) w obecności maskera w zakresie powyżej 2000 Hz. Z uwagi na fakt, że obecność szumu desynchronizowała wyładowania we włóknach nerwu słuchowego w zakresie częstotliwości powyżej 4000 Hz odpowiedź ABR reprezentowała aktywność ślimaka dla częstotliwości poniżej 4000 Hz, natomiast w drugim przypadku poniżej 2000 Hz. Po wykonaniu operacji odejmowania obu odpowiedzi otrzymuje się odpowiedź reprezentującą aktywność ślimaka w zakresie od 2000 do 4000 Hz, dla którego środkowa częstotliwość pasma CF wynosi ok. 2,8 khz (pierwiastek kwadratowy z iloczynu obu częstotliwości). Ryc. 6. Przykład otrzymywania wąskopasmowych odpowiedzi różnicowych ABR z zakresu częstotliwości 2000-4000 Hz Ryc. 5. Suma wąskopasmowych odpowiedzi ABR Wąskopasmowe odpowiedzi uzyskiwane są dzięki zastosowaniu metody rejestracji odpowiedzi ABR dla trzasku w obecności maskera wysokoczęstotliwościowego, który otrzymywany jest w wyniku filtrowania szumu szerokopasmowego za pomocą filtrów górnoprzepustowych o różnych częstotliwościach granicznych [7,24]. Zadaniem szumu, który jest prezentowany jednoczasowo z trzaskiem, jest zdesynchronizowanie wyładowań w określonej grupie włókien nerwu słuchowego, związanych z zakresem częstotliwości maskera. W ten sposób odpowiedź ABR przy pobudzeniu trzaskiem reprezentuje aktywność tylko tego rejonu ślimaka, który Jak wykazały badania Don a i wsp. [26-29] czułość metody ABR STOS bazującej na zsumowanych odpowiedziach wąskopasmowych, w przypadku małych nerwiaków, jest zbliżona do czułości metody rezonansu magnetycznego. Metoda ta posiada jednak szereg ograniczeń, które uniemożliwiają jej powszechne wykorzystanie w praktyce klinicznej. Jedną z wad tej metody jest konieczność stosowania wraz z trzaskiem szumu maskującego, którego natężenie przekracza o 20-30 db poziom trzasku. Pacjenci skarżą się, że jest to zbyt wysoki, nieprzyjemny dla ucha, poziom. Kolejną wadą jest konieczność stosowania znacznie większej liczby uśrednień, co wydłuża czas badania. Trzecią istotną wadą metody jest to, że w analizie odpowiedzi wykorzystuje się pomiary międzyszczytowe amplitudy fali V, które

Kochanek K i wsp. Koncepcja metody słuchowych potencjałów wywołanych pnia mózgu z wykorzystaniem... 131 cechują się znacznie mniejszą powtarzalnością niż pomiary latencji fali V. Próbę zastąpienia czasochłonnych rejestracji odpowiedzi różnicowych, stosowanych w metodzie Dona, znacznie łatwiejszymi do uzyskania w praktyce, odpowiedziami dla krótkich tonów podjął Philibert i wsp. [30]. Koncepcja metody ABR TON Założenia metody ABR STOS oraz jej wysoka czułość w przypadku małych nerwiaków nerwu słuchowego z jednej strony oraz opisane powyżej cechy utrudniające jej upowszechnianie stanowiły inspirację do opracowania alternatywnej metody dla potrzeb wykrywania małych nerwiaków. Metodą tą jest metoda ABR TON, w której do stymulacji wykorzystuje się krótkie tony o obwiedni Gaussa o częstotliwościach 1000, 2000 i 4000 Hz. Krótkie tony posiadają zupełnie odmienne właściwości niż trzask. Charakteryzują się przede wszystkim znacznie dłuższym czasem narastania, co oznacza mniejszą szybkość narastania ciśnienia akustycznego (ryc. 7). Ponadto odpowiedzi ABR dla krótkich tonów charakteryzują się określoną specyficznością częstotliwościową, której nie posiadają odpowiedzi dla trzasku. Ryc. 7. Porównanie szybkości narastania ciśnienia akustycznego dla trzasku i krótkiego tonu Koncepcja metody ABR TON oparta jest na założeniu, że krótkie tony dają gorszą synchronizację odpowiedzi z pojedynczych włókien nerwu słuchowego niż trzask, co może skutkować większą wrażliwością odpowiedzi ABR na wszelkiego rodzaju czynniki desynchronizujące wyładowania we włóknach nerwu słuchowego w porównaniu z odpowiedziami dla trzasku. Koncepcja ta wywodzi się z obserwacji zmian cech odpowiedzi ABR dla krótkich tonów o różnych czasach narastania i różnym natężeniu [11 19]. Co oznaczają określenia silna lub słaba odpowiedź ABR? W badaniach elektrofizjologicznych określenie silna odpowiedź oznacza odpowiedź o dużej amplitudzie, a słaba odpowiedź to odpowiedź o małej amplitudzie. Zatem silną odpowiedzią Ryc. 8. Szereg natężeniowy odpowiedzi ABR dla trzasku jest odpowiedź ABR dla dużego natężenia bodźca, a słabą odpowiedź dla małego natężenia. Na rycinie 8 przedstawiono szereg natężeniowy odpowiedzi ABR dla trzasku. Wyraźnie widać, że wraz ze spadkiem natężenia bodźca zmniejsza się amplituda fali V oraz wzrasta jej latencja. Porównanie odpowiedzi dla 80 i 10 db nhl pokazuje jak znacznie różnią się one pod względem amplitudy. Powszechnie wiadomo, że odpowiedzi ABR dla bodźca o dużym natężeniu, a zatem o dużej amplitudzie, można zarejestrować praktycznie w każdych warunkach, niezależnie od amplitudy i liczby artefaktów mięśniowych, które powstają gdy pacjent napina podczas badania mięśnie szyi lub twarzy. Stosunek amplitudy sygnału ABR do szumu tła (uśredniona aktywność mięśniowa) jest przy dużym natężeniu bodźca na tyle wysoki, że bez trudu można zarejestrować odpowiedź. Inaczej jest gdy mamy słabą odpowiedź, np. dla bodźca o natężeniu 10 db nhl. Dla tego natężenia, przy którym amplituda odpowiedzi jest znacznie mniejsza niż dla dużego natężenia, iloraz amplitudy sygnału do wartości skutecznej szumu jest znacznie mniejszy, co może skutkować tym, że przy dużych zakłóceniach mięśniowych w ogóle nie zarejestrujemy odpowiedzi, a próg fali V będzie w tego powodu podwyższony. Dlatego w badaniach progowych ABR dbamy w szczególny sposób o to, aby pacjent podczas badania był zrelaksowany, gdyż każde inne niż fizjologiczne napięcie mięśniowe może spowodować wzrost progu odpowiedzi. Z wymienionych powodów amplituda fali V znacznie maleje przy redukcji natężenia bodźca.

132 Otorynolaryngologia 2015, 14(3): 127-135 Głównym czynnikiem jest spadek częstości wyładowań we włóknach nerwu słuchowego związany z redukcją siły bodźca. Jednak równie ważnym czynnikiem jest redukcja szybkości narastania ciśnienia akustycznego wraz ze spadkiem natężenia. Na rycinie 9 porównano szybkości narastania ciśnienia bodźców o tym samym czasie narastania, ale różniących się natężeniem. Jak wspomniano powyżej, szybkość narastania ciśnienia dźwięku to iloraz amplitudy i czasu narastania. Z porównania cech bodźców przedstawionych na rycinie 9 wynika, że bodziec o dużym natężeniu charakteryzuje się dużą szybkością narastania ciśnienia, a bodziec o małym natężeniu niską szybkością narastania ciśnienia. Badania Gerul a i Mrowińskiego [31] sprzed ponad dwudziestu lat wykazały, że jeżeli utrzymuje się stałą szybkość narastania ciśnienia dla bodźców o różnym natężeniu, to amplituda i latencja fali V nie zmieniają się. Oznacza, to że jednym z ważniejszych czynników, który powoduje redukcję amplitudy fali V i wzrost jej latencji przy zmniejszeniu natężeniu bodźca jest spadek szybkości narastania ciśnienia akustycznego. Spadek szybkości narastania ciśnienia można uzyskać nie tylko poprzez zmniejszenie natężenia bodźca, ale również poprzez zwiększenie czasu narastania. Na rycinie 10 przedstawiono przebiegi czasowe krótkiego tonu o częstotliwości 1000 Hz, którego natężenie było stałe (ta sama amplituda A), ale zmieniała się wartość czasu narastania od 2 do 16 ms. Wzrost czasu narastania, przy utrzymywaniu takiej samej maksymalnej wartości ciśnienia, powoduje oczywisty spadek szybkości narastania ciśnienia akustycznego. Porównując cechy bodźców o różnym natężeniu (ryc. 9), cechy odpowiedzi ABR rejestrowanych w funkcji natężenia bodźca (ryc. 8) oraz cechy bodźców o różnym czasie narastania (ryc. 10) nasuwa się wniosek, że odpowiedź ABR dla bodźca o dłuższym czasie narastania powinna charakteryzować się mniejszą amplitudą i dłuższą latencją. Potwierdzeniem tej tezy są zapisy odpowiedzi ABR zarejestrowanych dla krótkich tonów o częstotliwości 1000 Hz i natężeniu 90 db nhl, ale o różnych czasach narastania. Ryc. 10. Porównanie szybkości narastania ciśnienia krótkich tonów o tym samym natężeniu (amplitudzie), ale różnych wartościach czasów narastania Ryc. 9. Porównanie szybkości narastania ciśnienia akustycznego dla bodźców o tym samym czasie narastania, ale różnym natężeniu Ryc. 11. Porównanie cech odpowiedzi ABR dla krótkich tonów o różnych czasach narastania o częstotliwości 1000 Hz i natężeniu 90 db nhl

Kochanek K i wsp. Koncepcja metody słuchowych potencjałów wywołanych pnia mózgu z wykorzystaniem... 133 Z przedstawionych zapisów odpowiedzi wyraźnie widać, że wydłużanie czasu narastania powoduje spadek amplitudy fali V i wzrost jej latencji. Przy wartości czasu narastania wynoszącego 16 ms amplituda fali V wynosiła zero. Zatem poprzez wydłużanie czasu narastania można doprowadzić do sytuacji, w której amplituda fali V spadnie do zera, pomimo, że pacjent będzie słyszał głośny dźwięk. Dlaczego tak się dzieje? Otóż, spadek szybkości narastania ciśnienia dźwięku powoduje desynchronizację wyładowań we włóknach nerwu słuchowego w dziedzinie czasu. Powolne narastanie ciśnienia dźwięku sprawia, że wyładowania w nerwie słuchowym będą odbywały się w znacznie dłuższym czasie niż wtedy gdy ciśnienie narasta błyskawicznie, jak to ma miejsce w przypadku trzasku lub krótkiego tonu o bardzo krótkim czasie narastania. Z przedstawionych powyżej zależności wynika, że nawet w przypadku bodźca o dużym natężeniu wydłużając czas narastania desynchronizujemy odpowiedzi z pojedynczych włókien nerwu słuchowego w takim stopniu, że uzyskujemy w rezultacie odpowiedź ABR słabą, charakteryzująca się niską amplitudą. Podążając powyższym tokiem rozumowania możemy założyć, że jakikolwiek inny czynnik, który również desynchronizuje wyładowania w nerwie słuchowym może spowodować dalszy spadek amplitudy odpowiedzi. Wpływy różnych czynników desynchronizujących sumują się dając większy efekt spadku amplitudy niż dla każdego z nich oddzielnie. Jest zatem oczywiste, że czynnik desynchronizujący wyładowania w nerwie słuchowym o określonej wielkości będzie skutkował różnymi względnymi zmianami amplitudy fali V w zależności od wielkości początkowej amplitudy fali V, która jak wykazano powyżej zależy od szybkości narastania ciśnienia dźwięku. Podsumowując powyższe rozważania można sformułować wniosek, że małą amplitudę fali V można uzyskać zarówno dla bodźca o małym natężeniu (ryc. 8), jak również dla bodźca o dużym natężeniu, ale długim czasie narastania (ryc. 11). Z punktu widzenia wrażliwości na wpływy różnych czynników desynchronizujących wyładowania we włóknach nerwu słuchowego obie odpowiedzi posiadają takie same cechy. Są to odpowiedzi słabe, a zatem wrażliwe na wpływy różnych czynników pogarszających reakcję nerwu słuchowego na pobudzenie. W przypadku zaburzeń pozaślimakowych słuchu chodzi tu o chociażby takie patologie jak ucisk nerwu ze strony guza czy demielinizację. Obie patologie prowadzą do zaburzenia funkcji określonej grupy włókien nerwu słuchowego. Włókna objęte patologią mogą w ogóle nie przewodzić lub mogą mieć zwolnione przewodnictwo. W porównaniu ze stanem fizjologicznym mamy zatem sytuację, w której różne grupy włókien będą reagowały na to samo pobudzenie w odmienny sposób. W stanie fizjologicznym określona grupa włókien odpowie na pobudzenie w sposób zsynchronizowany, podczas gdy w przypadku patologii odpowiedź będzie posiadała cechy desynchronizacji. Powyższe rozważania prowadzą do kolejnego wniosku, że desynchronizacja spowodowana patologią wpłynie w większym stopniu na cechy odpowiedzi o małej amplitudzie niż o dużej amplitudzie. Ponieważ niską amplitudą cechują się odpowiedzi ABR dla krótkich tonów o długich czasach narastania, dlatego można oczekiwać, że tego odpowiedzi dla tego typu bodźców będą bardziej wrażliwe na wszelkie czynniki desynchronizujące wyładowania we włóknach nerwu słuchowego niż odpowiedzi dla trzasku o tym samym natężeniu. Jeżeli chcemy zatem uczynić odpowiedzi ABR bardziej wrażliwymi na różnego rodzaju patologie pozaślimakowe, to bodziec powinien charakteryzować się stosunkowo długim czasem narastania. W jaki sposób można dobrać optymalną wartość czasu narastania krótkiego tonu? Otóż może to być m.in. maksymalna wartość czasu narastania, przy której odpowiedzi ABR można zarejestrować w 100% uszu normalnie słyszących. Badania tego typu przeprowadzili Kochanek i wsp. [18]. Wyznaczyli oni maksymalne wartości czasów narastania dla krótkich tonów o obwiedni w kształcie krzywej Gaussa o częstotliwościach 1000, 2000 i 4000 Hz. Najdłuższe wartości czasów narastania wynosiły: dla częstotliwości 1000 Hz 4 okresy, dla częstotliwości 2000 i 4000 Hz 8 okresów. Parametry te zastosowano w metodzie ABR TON. Częstotliwości bodźców dla metody ABR TON wybrano z zakresu od 1000 do 4000 Hz, przyjmując, że zakres wyższych częstotliwości jest oceniany w klasycznym badaniu ABR za pomocą trzasku dla dużego natężenia. Zrezygnowano natomiast z badania dla niższych częstotliwości 250 i 500 Hz biorąc pod uwagę trudności w rejestracji odpowiedzi ABR dla tych częstotliwości nawet przy krótszych czasach narastania krótkich tonów i znacznie słabszą powtarzalność odpowiedzi dla tych częstotliwości. Na rycinie 12 przedstawiono przykład odpowiedzi ABR rejestrowanych metodą standardową ABR dla trzasku ABR STD oraz metodą ABR TON u osoby o słuchu prawidłowym oraz u osoby z niewielkim nerwiakiem o wymiarach 4x8 mm z prawidłowym audiogramem, z lewostronnym szumem usznym.

134 Otorynolaryngologia 2015, 14(3): 127-135 Ryc. 12. Przykład odpowiedzi ABR rejestrowanych metodami ABR STD i ABR TON u osoby o słuchu prawidłowym oraz osoby z nerwiakiem nerwu słuchowego o wymiarach 4x8 mm z prawidłowym audiogramem, z lewostronnym szumem usznym U osoby o słuchu prawidłowym latencja fali V wydłuża się wraz ze zmniejszaniem częstotliwości bodźca. W odpowiedziach dla częstotliwości 4000 Hz widoczne są fale I, III i V, natomiast dla 2000 i 1000 Hz fala III i V oraz fala I dla 2000 Hz. Ponieważ w odpowiedziach dla wszystkich częstotliwości obecna jest zawsze fala V, dlatego w metodzie ABR TON przyjęto założenie, że analizowana będzie jedynie latencja fali V i różnica międzyuszna latencji fali V IT5. Amplituda fali V nie będzie analizowana ze względu na znany duży rozrzut miédzy- i śródosobniczy tego parametru. Przyjęto również założenie, że nieprawidłowy wynik badania metodą ABR TON będzie stwierdzony w sytuacjach, w których nieprawidłowe parametry fali V występują chociażby dla jednej częstotliwości. U pacjenta z małym nerwiakiem (ryc. 12) standardowe odpowiedzi dla trzasku były prawidłowe, a wartość różnicy międzyusznej latencji wynosiła zero. Natomiast w odpowiedziach ucha lewego rejestrowanych metodą ABR TON stwierdzono wydłużenie latencji fali V, zróżnicowane w zależności od częstotliwości tonu. Istotne klinicznie wydłużenie latencji fali V występowało dla 2000 i 1000 Hz. Wartość różnicy międzyusznej latencji fali V dla tych częstotliwości przekraczała 0,5 ms. Zatem wynik badania metodą ABR TON był nieprawidłowy. Porównanie wyników badania ABR STD i ABR TON pokazało w tym przypadku większą czułość badania ABR TON. Chociażby ten jeden przypadek stanowi już wstępne potwierdzenie słuszności założeń metody ABR TON, potwierdzając, że krótki ton o długim czasie narastania generuje słuchowe potencjały wywołane pnia mózgu, które są bardziej wrażliwe na obecność zaburzeń pozaślimakowych w drodze słuchowej niż odpowiedzi dla trzasku. Badania prowadzone przez Kochanka i wsp. [32] pokazały, że czułość tej metody w przypadku małych nerwiaków o średnicy poniżej 1 cm jest zdecydowanie większa niż metody standardowej. Większą czułość metody ABR TON niż metody ABR STD potwierdzono również w wykrywaniu neuropatii cukrzycowej [33]. Podsumowanie Koncepcja metody ABR TON opiera się na założeniu, że krótkie tony o stosunkowo długich czasach narastania generują odpowiedzi pnia mózgu charakteryzujące się większą wrażliwością na obecność niewielkich zaburzeń pozaślimakowych niż odpowiedzi generowane przy pobudzaniu ucha trzaskiem. Przedstawiony na ryc. 12 przykład zastosowania metody ABR TON w diagnostyce małego guza nerwu słuchowego oraz wyniki prac dotyczące czułości i specyficzności tej metody [32,33] potwierdzają słuszność przyjętych założeń. Wyniki kolejnych badań, które będą przedmiotem odrębnej publikacji, dostarczyły kolejnych dowodów na wysoką użyteczność tej metody w wykrywaniu niewielkich nerwiaków nerwu słuchowego. Należy jednak podkreślić, że podstawą diagnostyki, a w konsekwencji kwalifikacji do leczenia guzów nerwu słuchowego jest metoda MRI z kontrastem. Metody ABR odgrywają jednak zasadniczą rolę w badaniach przesiewowych słuchu pod kątem zaburzeń pozaślimakowych. Praca powstała w ramach projektu badawczego Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego nr NN 403 136 439 Porównanie przydatności różnych metod elektrofizjologicznych w wykrywaniu zaburzeń pozaślimakowych słuchu.

Kochanek K i wsp. Koncepcja metody słuchowych potencjałów wywołanych pnia mózgu z wykorzystaniem... 135 Piśmiennictwo 1. Boari N, Bailo M, Gagliardi F, Franzin A, Gemma M, del Vecchio A i wsp. Gamma Knife radiosurgery for vestibular schwannoma: clinical results at long-term follow-up in a series of 379 patients. J Neurosurg 2014; 121(Suppl): 123-42. 2. Mousavi SH, Kano H, Faraji AH, Gande A, Flickinger JC, Niranjan A i wsp. Hearing preservation up to 3 years after gamma knife radiosurgery for Gardner-Robertson class I patients with vestibular Schwannomas. Neurosurgery 2015; 76(5): 584-90. 3. Fortnum H, O Neill C, Taylor R, Lenthall R, Nikolopoulos T, Lightfoot G i wsp. The role of magnetic resonance imaging in the identification of suspected acoustic neuroma: a systematic review of clinical and cost effectiveness and natural history. Health Technol Assess 2009; 13(18): iii-iv, ix-xi, 1-154. 4. Sriskandan NI, Connor SE. The role of radiology in the diagnosis and management of vestibular schwannoma. Clin Radiol 2011; 66(4): 357-65. 5. Koors PD, Thacker LR, Coelho DH. ABR in the diagnosis of vestibular schwannomas: a meta-analysis. Am J Otolaryngol 2013; 34(3): 195-204. 6. Chandrasekhar SS., Brackmann DE, Devgan KK. Utility of Auditory Brainstem Response Audiometry in Diagnosis of Acoustic Neuromas. Am J Otol 1995; 16(1): 63-7. 7. Eggermont JJ, Don M. Analysis of the click-evoked brainstem potentials in humans using high-pass noise masking. II. Effects of click intensity. J Acoust Soc Am 1980; 68(6): 1671-5. 8. Gordon ML, Cohen NL. Efficacy of auditory brainstem response as a screening test for small acoustic neuromas. Am J Otol 1995; 16(2): 136-9. 9. Gstoettner W, Neuwirth-Riedl K, Swoboda H, Mostbeck W, Burian M. Specificity of auditory brainstem response audiometry criteria in acoustic neuroma screening as a function of deviations of reference values in patients with cochlear hearing loss. Eur Arch Otorhinolaryngol 1992; 249(5): 253-6. 10. Kotlarz J, Eby T, Borton T. Analysis of the efficiency of retrocochlear screening. Laryngoscope 1992; 102(10): 1108-12. 11. Rupa V, Job A, George M, Rajshekhar V. Cost-effective initial screening for vestibular schwannoma: auditory brainstem response or magnetic resonance imaging? Otolaryngol Head Neck Surg 2003; 128(6): 823-8. 12. Levine SC, Antonelli PJ, Le CT, Haines SJ. Relative value of diagnostic tests for small acoustic neuromas. Am J Otol 1991; 12(5): 341-6. 13. Ruckenstein MJ, Cueva RA, Morrison DH, Press G. A prospective study of ABR and MRI in the screening for vestibular schwannomas. Am J Otol 1996; 17(2): 317-20. 14. Antonelli A, Grandori F. Some aspects of the auditory nerve responses evoked by tone bursts. Br J Audiol 1984; 18(3): 117-26. 15. Barth CD, Burkard R. Effects of noise burst rise time and level on the human brainstem auditory evoked response. Audiology 1993; 32(4): 225-33. 16. Beattie RC, Moretti M, Warren V. Effects of rise-fall time, frequency, and intensity on the early/middle evoked response. J Speech Hear Disord 1984; 49(2): 114-27. 17. Beattie RC, Torre P. Effects of rise-fall time and repetition rate on the auditory brainstem response to 0.5 and 1 khz tone bursts using normal-hearing and hearing-impaired subjects. Scand Audiol 1997; 26(1): 23-32. 18. Burkard R. Effects of noise burst rise time and level on the gerbil brainstem auditory evoked response. Audiology 1991; 30(1): 47-58. 19. Hecox K, Deegan D. Rise-fall time effects on the brainstem auditory evoked response. Mechanisms. J Acoust Soc Am 1983; 73(6): 2109-16. 20. Kochanek K, Grzanka A, Dawidowicz J, Jaśkiewicz M, Zając J, Mika U i wsp. Wpływ rodzaju bodźca dźwiękowego na oznaczanie progu słuchowego metodą ABR. Otolaryngol Pol 1992; 46(3): 296-301. 21. Kochanek K, Skarżyński H, Orkan-Łęcka E, Piłka A. Porównanie odpowiedzi pnia mózgu dla krótkich tonów o takich samych wartościach czasów narastania i opadania, ale różnych widmach u osób z wysokoczęstotliwościowymi ubytkami słuchu. Audiofonologia 2001; 19: 39-49. 22. Kochanek K, Piłka A, Orkan-Łęcka E, Skarżyński H. Wpływ czasu narastania krótkiego tonu na parametry słuchowych potencjałów wywołanych pnia mózgu. Audiofonologia 2002; 22: 33-45. 23. Kodera K, Marsh R, Suzuki M, Suzuki J. Portions of tone pips contributing to frequency-selective auditory brain stem responses. Audiology 1983; 22(3): 209-18. 24. Don M, Eggermont J. Analysis of the click-evoked brainstem potentials in man using high-pass noise masking. J Acoust Soc Am 1978; 63(4): 1084-92. 25. Jerger J, Mauldin L. Prediction of sensorineural hearing level from the brainstem evoked response. Arch Otolaryngol 1978; 104(8): 456-61. 26. Don M, Masuda A, Nelson R, Brackmann D. Successful detection of small acoustic tumors using the stacked derived-band auditory brain stem response amplitude. Am J Otolaryngol 1997; 18(5): 608-21. 27. Don M. Auditory brainstem response testing in acoustic neuroma diagnosis. Curr Opin Otolaryngol Head Neck Surg 2002; 10: 376-81. 28. Don M, Kwong B. ABR: Differential diagnosis. (w) Handbook of Clinical Audiology. Katz J (red.). Lippincott Williams & Wilkins, Baltimore, 2002: 274-9. 29. Don M, Kwong B, Tanaka C, Brackmann D, Nelson R. The stacked ABR: a sensitive and specific screening tool for detecting small acoustic tumors. Audiol Neurootol 2005; 10(5): 274-90. 30. Philibert B, Durrant JD, Ferber-Viart C, Duclaux R, Veuillet E, Collet L. Stacked tone-burst-evoked auditory brainstem response (ABR): preliminary findings. Int J Audiol 2003; 42(2): 71-81. 31. Gerull G, Mrowiński D, Jansen T, Anft D. Auditory brainstem responses to single-slope stimuli. Scand Audiol 1987; 16(4): 227-35. 32. Kochanek K, Orkan-Łęcka E, Durrant J, Niemczyk K, Piłka A, Śliwa L. Potential usefulness of auditory brainstem responses elicited by tone pips in diagnosis of retrocochlear hearing loss. 44th Annual Meeting of the American Auditory Society, Scottsdale, March 3-6, 2007. 33. Orkan-Łęcka E, Kochanek K, Wysocka M i wsp. Częstość nieprawidłowych odpowiedzi ABR dla trzasku i krótkich bodźców tonalnych u pacjentów z cukrzycą insulinozależną. Audiofonologia 2004; 26: 51-5.