Otorynolaryngologia Kuźmińska M i wsp. Zastosowanie 2015, 14(3): 163-171 elektrokochleografii transtympanalnej z zastosowaniem różnej częstości... 163 Zastosowanie elektrokochleografii transtympanalnej z zastosowaniem różnej częstości prezentacji bodźca w diagnostyce uszkodzeń słuchu u pacjentów z osłoniakiem nerwu przedsionkowego Application of transtympanic electrocochleography with different frequency stimulus presentation in patients with vestibular schwannoma Magdalena Kuźmińska, Krzysztof Morawski, Katarzyna Pierchała, Aleksandra Wężyk, Ewa Komoń-Kotecka, Kazimierz Niemczyk Katedra i Klinika Otolaryngologii Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego Wprowadzenie. Elektrokochleografia (ECochG) jest elektrofizjologiczną metodą rejestracji potencjałów generowanych na poziomie ucha wewnętrznego, dedykowaną ocenie funkcji ślimaka oraz początkowego odcinka nerwu słuchowego. Cel pracy. Ocena morfologii zapisów ECochG uzyskiwanych dla różnej częstości prezentacji bodźca u pacjentów z osłoniakami przedsionkowymi. Materiał i metody. Przeanalizowano zapisy badań ECochG transtympanalnej wykonanych u 32 pacjentów w wieku 24-52 lat ze zdiagnozowanymi radiologicznie osłoniakami przedsionkowymi. Grupę kontrolną stanowiły wyniki uzyskane z ucha zdrowego u 13 pacjentów. Odpowiedzi ECochG rejestrowano dla częstości podawania bodźca: 7,1/s, 21,1/s i 49,9/s. Analizie poddano: amplitudę i latencję potencjału czynnościowego (CAP), amplitudę potencjału sumacyjnego (SP) oraz współczynnik amplitud SP/CAP. Wyniki. Zaobserwowano, proporcjonalne do wielkości guza, wydłużenie latencji CAP oraz spadek jego amplitudy, mogące świadczyć o zaburzeniach procesów synchronicznych depolaryzacji włókien nerwowych. Stwierdzono także zmiany wartości stosunku SP/CAP, co wobec względnie stałych wartości SP, związane jest ze spadkiem amplitudy CAP. Wnioski. Ocena morfologiczna zapisów ECochG z zastosowaniem różnej częstości prezentacji bodźca może dostarczyć dodatkowych cennych informacji o stanie ślimaka i dystalnej części nerwu słuchowego u chorych z małymi osłoniakami przedsionkowymi. Słowa kluczowe: elektrokochleografia, osłoniak nerwu przedsionkowego, guz kąta mostowo-móżdżkowego Otorynolaryngologia 2015, 14(3): 163-171 www.mediton.pl/orl Introduction. Electrocochleography is an electrophysiological method of recording potentials generated in the inner ear dedicated to evaluation of cochlear function and the distal portion of the auditory nerve. Aim. Morphology assessment of EcochG records obtained at different stimulus rates in patients with vestibular schwannoma. Material and methods. EcochG records obtained from 32 patients aged 24-52 with radiologically diagnosed vestibular schwannoma were analysed. The control group consisted of 13 results achieved from healthy ears (opposite to the tumour). Electrocochleography was obtained at stimulus rates ranging from 7.1/s, 21.1/s and 49.9/s. The results comprising Amplitude and latency of the Compound Action Potential (CAP), amplitude of Summating Potential (SP) and the ratio of SP to the amplitude of CAP (SP/CAP ratio) were then analyzed statistically. Results. Proportional tumor size CAP latency prolongation as well as the amplitude decrease were observed, which reflects the disorder of synchronous depolarization processes of the nerve fibers. The observed changes in SP/CAP ratio depended mostly on CAP amplitude reduction with relatively stable amplitude of the SP. Conclusions. Transtympanic electrocochleography assessment obtained at different stimulus rates is a useful method providing information about peripheral processes in the hearing system and about a degree of hearing organ damage in patients with minor vestibular schwannoma. Key words: electrocochleography, vestibular schwannoma, acoustic neuroma Adres do korespondencji / Address for correspondence Dr hab. n. med. Krzysztof Morawski Klinika Otolaryngologii WUM ul. Banacha 1a, 02-097 Warszawa tel. 22 599-25-21, fax 22 599-25-23, morawski@neurotology.pl
164 Otorynolaryngologia 2015, 14(3): 163-171 WSTĘP Osłoniaki nerwu przedsionkowego (nerwiaki osłonkowe nerwu VIII, acoustic neuroma, vestibular schwannoma) to łagodne nowotwory (I stopień złośliwości histologicznej wg klasyfikacji WHO), stanowiące 80% wszystkich guzów okolicy kąta mostowo-móżdżkowego [1]. Wywodzą się z komórek Schwanna, głównie przedsionkowej, rzadziej ślimakowej części nerwu przedsionkowo-ślimakowego. Rozwijają się w tzw. strefie Obersteinera-Riedlicha, stanowiącej miejsce przejścia tkanki glejowej w osłonkę Schwanna, a następnie rosną wolno w obrębie przewodu słuchowego wewnętrznego w kierunku kąta mostowo-móżdżkowego, jedynie wyjątkowo wykazując wzrost wyłącznie w kącie mostowo-móżdżkowym bez zajęcia przewodu słuchowego [2]. Manifestacja kliniczna osłoniaków zależy od wielkości nowotworu. Guzy małe objawiają się zazwyczaj postępującym, jednostronnym niedosłuchem typu odbiorczego z niewspółmiernie złym rozumieniem mowy, towarzyszącym wysokoczęstotliwościowym szumem usznym, zawrotami głowy lub uczuciem niestabilności podłoża. U około 1/4 pacjentów pierwszym objawem jest nagła głuchota [3]. Symptomy dużych osłoniaków w późnych stadiach rozwoju związane są z uszkodzeniem nerwu twarzowego, trójdzielnego czy dolnej grupy nerwów czaszkowych (n. IX, X, XI). Mimo że, zgodnie z wytycznymi National Institutes of Health z roku 1991, złotym standardem diagnostycznym w przypadku osłoniaków nerwu przedsionkowego jest rezonans magnetyczny mózgu [4], zazwyczaj pierwszymi badaniami są testy audiologiczne, w tym audiometria tonalna (niedosłuch odbiorczy, głównie w wysokich częstotliwościach), słowna (złe rozumienie mowy, często niekorelujące z wynikiem audiometrii tonalnej) oraz badania elektrofizjologiczne słuchu. Istotą badań elektrofizjologicznych narządu słuchu jest rejestracja potencjałów wywołanych, powstających w drodze słuchowej po stymulacji ucha bodźcem akustycznym. Zaliczane są one do obiektywnych badań narządu słuchu, bowiem nie wymagają współpracy osoby badanej. W praktyce klinicznej wykorzystujemy najczęściej następujące z nich: elektrokochleografię (Electrocochleography, ECochG), potencjały wywołane z pnia mózgu (Auditory Brainstem Response, ABR), słuchowe potencjały średniolatencyjne (Middle Latency Responses, MLR) i słuchowe potencjały korowe (Cortical Electric Response Audiometry, CERA). Badanie ECochG pozwala na ocenę czynności ślimaka i początkowego odcinka nerwu słuchowego,badanie ABR pozwala na ocenę czynności ślimaka, nerwu słuchowego i pnia mózgu, zaś MLR, CERA obrazują funkcję drogi słuchowej na wyższych poziomach. Standardem w diagnostyce osłoniaków nerwu przedsionkowego jest badanie ABR. Obserwowane zmiany w morfologii zapisu potencjałów wywołanych z pnia mózgu to: wydłużenie latencji fali V, interwałów I-III i I-V oraz różnicy międzyusznej latencji fali V i interwału I-V. Duże osłoniaki powodują desynchronizację odpowiedzi, podobnie jak w neuropatii słuchowej, brak powtarzalnych zapisów, a ostatecznie zanik fal [3,5,6]. Typowym cechom uszkodzenia pozaślimakowego, wynikającego z ucisku guza na część ślimakową nerwu VIII, może towarzyszyć także niedosłuch ślimakowy, wynikający z upośledzenia krążenia w ślimaku wskutek ucisku osłoniaka na tętnicę błędnikową [7,8]. Prawidłowa morfologia uzyskiwanych przedoperacyjnie zapisów wydaje się być pozytywnym czynnikiem rokowniczym dla pooperacyjnego zachowania słuchu [9,10]. Wobec postępu na polu diagnostyki obrazowej i zwiększonej częstości wykrywania guzów w fazie nieupośledzającej znacząco narządu słuchu, dokładna ocena elektrofizjologiczna funkcji ślimaka jest szczególnie istotna, zarówno przedoperacyjnie w celach rokowniczych, jak i w ramach śródoperacyjnego monitorowania słuchu [11-13]. Lokalizacja peryferyjnej części narządu słuchu ślimaka i początkowej części nerwu słuchowego umożliwia stosunkowo nietrudną rejestrację generowanych przez nie potencjałów. Ostateczny zapis badania elektrokochleograficznego jest efektem nałożenia się potencjałów uzyskanych wskutek stymulacji akustycznej. Wpływa na niego przede wszystkim stan peryferyjnej części narządu słuchu, lecz również zastosowany bodziec i metody akwizycji danych [11,14]. Amplituda zarejestrowanych potencjałów zależy od lokalizacji elektrody mierzącej. Możliwe jest jej umiejscowienie bezpośrednio na promontorium (elektrokochleografia transtympanalna, TT-ECochG), błonie bębenkowej (elektrokochleofrafia tympanalna, T-ECochG), skórze przewodu słuchowego zewnętrznego (ET-ECochG), płatku ucha i wyrostku sutkowatym, a także, zwłaszcza dla celów monitorowania śródoperacyjnego, w niszy okienka okrągłego (RW-ECochG) lub bezpośrednio na nerwie VIII (CNAP). Pomiary z bliskiego pola umożliwiają uzyskanie potencjałów o wyższej amplitudzie. W przypadku prowadzenia pomiarów z dalekiego pola uzyskanie czytelnych, powtarzalnych zapisów wymaga zastosowania większej ilości powtórzeń bodźca, a tym samym dłuższego czasu akwizycji danych [12,13].
Kuźmińska M i wsp. Zastosowanie elektrokochleografii transtympanalnej z zastosowaniem różnej częstości... 165 Morfologia zapisu ECochG obejmuje presynaptyczne mikrofoniki ślimaka (CM) i potencjał sumacyjny (SP) oraz powstający postsynaptycznie potencjał czynnościowy z nerwu ślimakowego (CAP). Mikrofoniki ślimaka są odpowiedziami elektrycznymi rejestrowanymi bezpośrednio ze ślimaka. Przyjmuje się, że odzwierciedlają one aktywność komórek słuchowych zewnętrznych (outer hair cells, OHCs). CM powstają w wyniku stymulacji akustycznej bodźcem o stałej polaryzacji i odzwierciedlają przebieg czasowy tego pobudzenia,mając charakter prądu zmiennego (alternating currents, ac). Obserwuje się tendencję do wysycania się amplitudy odpowiedzi, początkowo rosnącej wraz ze wzrostem poziomu stymulacji, następnie, po wysyceniu, stałej mimo wzrostu natężenia bodźca [11,15-19]. Kolejnym potencjałem odzwierciedlającym stan funkcjonalny ślimaka jest potencjał sumacyjny (SP), związany z prądem dc (direct-current). Uważa się, że SP mierzony z promontorium lub okienka okrągłego generowany jest głównie przez komórki słuchowe wewnętrzne (inner hair cells, IHC) części podstawnej ślimaka. W przypadku SP nie obserwuje się wysycenia amplitudy dla najgłośniejszych dźwięków. Morfologia zapisu, zwłaszcza amplitudy SP, zależna jest od układu eferentnego [11,16,20,21]. Wzrost amplitudy, obserwowany w przypadku patologii nerwu VIII lub wyższych pięter drogi słuchowej odbywa się poprzez redukcję efektu eferentnego związanego z pęczkiem oliwkowo-ślimakowym przyśrodkowym [16-18]. CAP jest odzwierciedleniem aktywności dystalnej części nerwu ślimakowego, zwłaszcza części przebiegającej w bezpośrednim sąsiedztwie ślimaka. W zapisie potencjału czynnościowego można wyróżnić składowe N1 i N2. Pierwsza jest wyrazem zsynchronizowanej, zsumowanej odpowiedzi z nerwu ślimakowego na stymulację akustyczną; powstawanie szczytu N2 nie zostało dotychczas ostatecznie wyjaśnione [11,22]. Należy podkreślić, że fundamentalne znaczenie w diagnostyce patologii okolicy kąta mostowo -móżdżkowego ma badanie ABR, jednak dodatkowe dane dostarczane przez badanie TT-ECochG mogą w sposób zasadniczy wzbogacić naszą wiedzę odnośnie różnych procesów zachodzących w peryferyjnej części narządu słuchu, zarówno w przypadku fizjologii, jak i różnych patologii [3,11-13,23,24]. Stąd celem pracy była ocena morfologii zapisów ECochG uzyskiwanych dla różnej częstości prezentacji bodźca u pacjentów z osłoniakami przedsionkowymi. MATERIAŁ I METODY Pacjenci Przeanalizowano wyniki badań pacjentów Kliniki Otolaryngologii Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego ze zdiagnozowanymi na podstawie rezonansu magnetycznego osłoniakami nerwu przedsionkowego. U wszystkich chorych przeprowadzano szereg badań audiologicznych, w tym: audiometrię tonalną, impedancyjną, audiometrię słowną oraz badanie potencjałów wywołanych z pnia mózgu (ABR). Elektrokochleografię transtympanalną (TT-ECochG) wykonywano wyłącznie u chorych z niedosłuchem odbiorczym, w audiometrii tonalnej w paśmie częstotliwości do 3000 Hz nie przekraczającym 50 db HL, z obecnym tympanogramem typu A w audiometrii impedancyjnej, o rozumieniu mowy w audiometrii słownej wyższym niż 50% oraz w obecności czytelnej, powtarzalnej fali V w badaniu ABR. Wyniki audiometrii tonalnej przedstawiano jako średnie progu słyszenia liczone wg formuły: PTA4 = (0,5 khz +1,0 khz + 2,0 khz + 3,0 khz)/4. Dla uniknięcia artefaktów, z analiz wykluczono zapisy TT-ECochG, w których dla stymulacji trzaskiem na poziomie 80-85 db nhl rejestrowano potencjał czynnościowy o amplitudzie niższej niż 0,5 µv. Innymi kryteriami wyłączającymi z badania były: uraz błony bębenkowej, cechy zapalenia ucha środkowego, uraz głowy, ostry uraz akustyczny lub długotrwałe narażenie na hałas w wywiadzie, stosowanie leków ototoksycznych oraz choroby przewlekłe (niewydolność nerek, cukrzyca, hiperlipidemia). Po uwzględnieniu powyższych kryteriów, analizie poddano wyniki badań 32 pacjentów (26 kobiet, 6 mężczyzn) w wieku 24-52 lat. Spośród nich, w zależności od wielkości guza w badaniu obrazowym, 24 pacjentów przydzielono do grupy I G I (guz o wymiarze w osi długiej <12mm), zaś 8 do grupy II GII (guz 12-20 mm). Grupę kontrolną (GK) stanowiły wyniki uzyskane z ucha zdrowego u 13 pacjentów z grupy I (radiologicznie bez cech guza, PTA4 w zakresie 5-20 db HL, 100% poziom rozumienia mowy dla 30-40 db SPL w audiometrii słownej). Metody Wszystkie badania elektrofizjologiczne wykonywano używając aparatury Intelligent Hearing Systems z oprogramowaniem SmartEP (IHSys, Miami, FL, USA). Elektrokochleografię transtympanalną wykonywano po uprzednim założeniu i umocowaniu pomiarowej elektrody igłowej w okolicy promontorium, przeprowadzanym w miejscowym
166 Otorynolaryngologia 2015, 14(3): 163-171 znieczuleniu błony bębenkowej. Pozostałe elektrody umieszczano tradycyjnie, tj.: referencyjną na szczycie głowy, uziemiającą na granicy skóry czoła i linii włosów oraz dodatkową elektrodę do jednoczasowego pomiaru zapisu ABR na ipsilateralnym wyrostku sutkowatym. Źródłem stymulacji akustycznej były słuchawki typu insert Ethymotic ER3 założone do przewodu słuchowego zewnętrznego, a stosowanym bodźcem trzask w opcji naprzemiennej o czasie trwania 100 µs. Rejestrowano odpowiedzi elektrokochleograficzne dla częstości podawania bodźca: 7,1/s, 21,1/s i 49,9/s. W zależności od ich wyjściowej amplitudy procesowi uśredniania poddawano od 256 do 512 pojedynczych odpowiedzi. Akwizycja danych była ustawiona rutynowa dla EcochG SmartEP: rozdzielczość czasowa 0,25 µsek, okienko czasowe dla pojedynczego pomiaru 12,8 ms, wzmocnienie 50K, odpowiedzi filtrowano w pasmie 30 Hz (HF) do 1500 Hz (LF) przy spadku 6 db/oktawę. Parametrami podlegającymi analizie były: amplituda i latencja CAP, amplituda SP oraz współczynnik SP/CAP. Wyniki wyrażano w wartościach rzeczywistych (µv, ms) i znormalizowanych (%), przyjmując za 100% wartości uzyskiwane wyjściowo dla częstości bodźca 7,1/s. W analizach stosowano testy nieparametryczne ANOVA Kruskala-Wallisa. Za wartość istotną statystycznie przyjęto p<0,05. WYNIKI Generalnie, dla grupy kontrolnej i dwóch grup badanych obserwowano zgodną tendencję do redukcji amplitudy i wydłużania się latencji CAP wraz ze wzrostem częstości prezentacji bodźca. Drugą obserwacją była stała tendencja do zmniejszania się amplitudy i wydłużania latencji CAP wraz ze wzrostem wymiaru guza kąta mostowo-móżdżkowego. Na rycinie 1 przedstawiono przykładowe zapisy TT-ECochG dla uszu kontrolnych i z guzami kąta mostowo-móżdżkowego o różnej częstości. Amplituda CAP Wartości amplitud CAP w GK wahały się od 1,4 do 22,5 µv (mediana 6,1 µv) dla bodźca prezentowanego z częstością 7,1/s, zaś w warunkach szybszej prezentacji bodźca (21,1/s i 49,1/s) odpowiednio od 1 do 20,2 µv (mediana 4,8 µv) i od 0,8 do 16,7 µv (mediana 4,2 µv). Spadek wartości amplitudy potencjału czynnościowego obserwowano wraz ze wzrostem częstości prezentacji bodźca we wszystkich grupach badanych. W grupie G I uzyskano wartości amplitud CAP wahające się od 1 do 15,8 µv (mediana 2,8 µv) dla Ryc. 1. Przykładowe zapisy TT-ECochG zarejestrowane w grupie kontrolnej (GK) oraz grupach badanych I i II (G I i G II). Widoczna jest tendencja redukcji amplitudy CAP wraz ze wzrostem guza, jak też ze wzrostem częstości prezentacji bodźca. Obserwuje się, że redukcji amplitudy zawsze towarzyszy wydłużanie się latencji, podczas gdy amplituda SP jest relatywnie stabilna częstości bodźcowania 7,1/s, od 0,9 do 12,3 µv (mediana 2,2 µv) dla częstości 21,1/s i od 0,8 do 10,1 µv (mediana 1,7 µv) dla stymulacji z częstością 49,1/s. W grupie badanej G II wartości te wynosiły odpowiednio 0,6-6,6 µv (mediana 1,4 µv), 05 5,2 µv (mediana 1,2 µv) oraz 0,4-4,7 µv (mediana 1 µv). Ze względu na duże zróżnicowanie wartości amplitud potencjału czynnościowego obserwowane zarówno w grupach badanych, jak i w grupie kontrolnej, wyniki przedstawiono graficznie jedynie w wartościach znormalizowanych (ryc. 2, tab. I). Analiza statystyczna wartości rzeczywistych amplitudy CAP nieparametrycznym testem ANOVA Kruskala- Wallisa wykazała, że ich zróżnicowanie osiąga poziom istotności statystycznej (p<0,01), podczas gdy dla wartości znormalizowanych nie osiągnięto różnic na poziomie istotnym statystycznie. Latencja CAP Latencja potencjału czynnościowego ulegała wydłużeniu wraz ze wzrostem częstości prezentacji bodźca oraz wymiarów guza (tab. II). W GK w warunkach stymulacji z częstością 7,1/s latencja CAP osiągała wartości od 1,6 do 2,1 ms (mediana 1,8 ms). Takie same wartości uzyskano dla częstości 21,1/s, zaś w warunkach prezentacji bodźca z częstością 49,1/s wartości latencji zawierały się w przedziale od 1,7 do 2,2 ms (mediana 1,9 ms). W grupie badanej G I dla częstości stymulacji 7,1/s wartości te wynosiły od 1,5 do 2,4 ms (mediana 2,0 ms), dla 21,1/s od 1,6 do 2,5 ms (mediana 2,0 ms), zaś dla 49,1/s - od 1,6 do 2,5 ms (mediana 2,1 ms). Podobną tendencję obserwowano w grupie G II, gdzie dla bodźcowania z częstością 7,1/s uzyskiwano wartości od 1,9 do 2,7 ms (mediana 2,2 ms), dla 21,1/s od 2 do 2,9 ms (mediana 2,3 ms), a dla 49,1/s od 2 do 2,9 ms (mediana 2,4 ms). Analiza statystyczna wartości latencji z wykorzystaniem te-
Kuźmińska M i wsp. Zastosowanie elektrokochleografii transtympanalnej z zastosowaniem różnej częstości... 167 stu Kruskala-Wallisa wykazała istotne statystycznie zróżnicowanie (p<0,001) zarówno w zakresie wartości rzeczywistych. Szczegółowe dane w wartościach rzeczywistych przedstawiono graficznie na rycinie 3. Amplituda SP Amplituda SP ulegała nieznacznej redukcji wraz ze wzrostem częstości prezentacji bodźca (tab. III i ryc. 4). Najwyższe wartości amplitudy SP stwierdzono wgk, najniższe w G II, jednak w badanym przedziale częstości w teście ANOVA Kruskala-Wallisa zróżnicowanie wartości nie osiągało poziomu istotności statystycznej w zakresie wartości rzeczywistych ani znormalizowanych (p>0,05). Ryc. 2. Porównanie wartości rzeczywistych amplitudy CAP w grupie kontrolnej (GK) oraz grupach badanych I i II (G I i G II). Zaobserwowano redukcję wartości amplitudy CAP wraz ze wzrostem częstości prezentacji bodźca we wszystkich badanych grupach. Zaobserwowano również, że wraz ze wzrostem wielkości guza amplituda CAP również ulega redukcji. Zróżnicowanie wartości amplitud między grupami osiągnęło wysoka znamienność statystyczną w teście ANOVA Kruskala-Wallisa (p<0,01) Współczynnik SP/CAP W tabeli IV przedstawiono porównanie wartości współczynnika SP/CAP. Wzrastały one wraz z częstością stymulacji. Najwyższe wartości współczynnika obserwowano w grupie badanej G II, najniższe zaś w GK (ryc. 5). Stwierdzono istotne statystycznie różnice wartości współczynnika w badanych grupach (p<0,05) w całym przedziale częstości pre- Tabela I. Amplituda potencjału czynnościowego przedstawiona w wartościach znormalizowanych* w grupach badanych I i II (G-I; G II) oraz grupie kontrolnej (GK) CAP-Amplituda [%] Grupa GK G I G II Częstość bodźcowania 7.1/s 21.1/s 49.1/s 7.1/s 21.1/s 49.1/s 7.1/s 21.1/s 49.1/s N 13 13 13 24 24 24 8 8 8 Minimum 100 67,2 54,6 100 74,8 55 100 67,6 53,9 Maksimum 100 91,2 80,1 100 98,1 89,5 100 92 80,8 Średnia 100 81 66 100 84,6 68,5 100 81,1 66 SD 0 6,9 7,5 0 5,4 8,5 0 7,3 8,7 Mediana 100 80,9 68,9 100 84,6 67,9 100 81 66 Dolny kwartyl 100 77,9 61,2 100 79,6 62,5 100 78,2 59,4 Górny kwartyl 100 86 69,6 100 87,9 73,7 100 85,5 71,4 CAP potencjał czynnościowy; N liczba pacjentów; SD odchylenie standardowe * Wartości znormalizowane wyrażono w %, przyjmując za 100% wartości uzyskiwane wyjściowo dla częstości stymulacji 7,1/s Tabela II. Latencja potencjału czynnościowego przedstawiona w wartościach rzeczywistych w grupach badanych I i II (G I; G II) oraz grupie kontrolnej (GK) CAP-Latencja [ms] Grupa GK G I G II Częstość bodźcowania 7.1/s 21.1/s 49.1/s 7.1/s 21.1/s 49.1/s 7.1/s 21.1/s 49.1/s N 13 13 13 24 24 24 8 8 8 Minimum 1,6 1,6 1,7 1,5 1,6 1,6 1,9 2 2 Maksimum 2,1 2,1 2,2 2,4 2,5 2,5 2,7 2,9 2,9 Średnia 1,8 1,8 1,9 2 2 2,1 2,2 2,3 2,4 SD 0,1 0,1 0,1 0,2 0,2 0,2 0,3 0,3 0,4 Mediana 1,8 1,8 1,9 2 2 2,1 2,2 2,3 2,4 Dolny kwartyl 1,7 1,8 1,8 1,9 1,9 2 2 2 2,1 Górny kwartyl 1,9 2 2 2,2 2,2 2,2 2,6 2,7 2,7 CAP potencjał czynnościowy; N liczba pacjentów; SD odchylenie standardowe
168 Otorynolaryngologia 2015, 14(3): 163-171 Ryc. 3. Porównanie wartości rzeczywistych latencji CAP w grupie kontrolnej (GK) oraz grupach badanych I i II (G I i G II). Zaobserwowano wydłużanie się wartości latencji CAP wraz ze wzrostem częstości prezentacji bodźca we wszystkich badanych grupach. Zaobserwowano również, że wraz ze wzrostem wielkości guza latencja CAP również ulega wydłużeniu. Zróżnicowanie wartości latencji między grupami osiągnęło bardzo wysoka znamienność statystyczną w teście ANOVA Kruskala-Wallisa (p<0,001) Ryc. 4. Porównanie wartości rzeczywistych amplitudy SP w grupie kontrolnej (GK) oraz grupach badanych I i II (G I i G II). Zaobserwowano bardzo nieznaczną redukcję wartości amplitudy SP wraz ze wzrostem częstości prezentacji bodźca we wszystkich badanych grupach. Zaobserwowano również, że wzrost wielkości guza nie wpływa zasadniczo na amplitudę SP. Zróżnicowanie wartości amplitud SP między grupami nie osiągnęło znamienności statystycznej w teście ANOVA Kruskala-Wallisa (p>0,05) zentacji bodźca (7,1/s 49,1/s). Zmiany wartości współczynnika SP/CAP zależą przede wszystkim od opisanej powyżej redukcji amplitudy potencjału czynnościowego. DYSKUSJA Elektrokochleografia transtympanalna jest techniką umożliwiającą ocenę funkcji ślimaka i dystalnej części nerwu słuchowego. Jedną ze składowych jej zapisu są mikrofoniki ślimaka (CM), opisane po raz pierwszy przez Wever a i Bray a w roku 1930. Przyjmuje się, że CM odzwierciedlają aktywność elektryczną (powstałą w następstwie stymulacji akustycznej zmianę polaryzacji błon komórkowych) OHCs. W mniejszym stopniu na obraz CM wpływać mogą także prądy receptorowe IHCs [15,19,20]. Widoczność CM w zapisie EcochG ma związek ze stosowaną stymulacją akustyczną. Zastosowany w opisywanych badaniach bodziec o charakterze trzasku o polaryzacji naprzemiennej spowodował zniesienie mikrofoników i tym samym uniemożliwił ich dokładną ocenę, jak też analizę. Potencjał sumacyjny (SP) będący kolejną składową zapisu ECochG generowany jest przede wszyst- Tabela III. Amplituda potencjału sumacyjnego przedstawiona w wartościach znormalizowanych* w grupach badanych I i II (G I; G II) oraz grupie kontrolnej (GK) SP-Amplituda [%] Grupa GK G I G II Częstość bodźcowania 7.1/s 21.1/s 49.1/s 7.1/s 21.1/s 49.1/s 7.1/s 21.1/s 49.1/s N 13 13 13 24 24 24 8 8 8 Minimum 100 46 60,6 100 64,7 54,3 100 67,8 63,8 Maksimum 100 112,1 103,7 100 112,1 112,2 100 103,3 100 Średnia 100 87,8 85,9 100 92,9 92,5 100 89,7 87,8 SD 0 16,1 10,4 0 11,5 12,4 0 13,2 15,8 Mediana 100 88 84,6 100 95,3 94,5 100 94,3 97,7 Dolny kwartyl 100 85,1 83,3 100 86,2 90,1 100 78,4 72,6 Górny kwartyl 100 99,1 88 100 99,8 98,6 100 100,7 99 SP potencjał sumacyjny; N liczba pacjentów; SD odchylenie standardowe * Wartości znormalizowane wyrażono w %, przyjmując za 100% wartości uzyskiwane wyjściowo dla częstości stymulacji 7,1/s
Kuźmińska M i wsp. Zastosowanie elektrokochleografii transtympanalnej z zastosowaniem różnej częstości... 169 Ryc. 5. Porównanie wartości współczynnika SP/AP w grupie kontrolnej (GK) oraz grupach badanych I i II (G I i G II). Współczynnik SP/AP wzrasta wraz ze wzrostem częstości prezentacji bodźca, osiągając najwyższe wartości w G II. Zaobserwowano również, że wzrost wielkości guza wpływa proporcjonalnie na wielkość współczynnika SP/AP. Zróżnicowanie wartości współczynnika SP/ AP między grupami osiągnęło znamienność statystyczną w teście ANOVA Kruskala-Wallisa (p<0,05) kim przez IHCs podstawnej części ślimaka [20]. W prezentowanym materiale amplituda SP u pacjentów z osłoniakiem przedsionkowym była niższa niż w grupie kontrolnej, choć różnica ta nie była statystycznie istotna. Analiza morfologii zapisów ECochG wykazuje, że przyczyniać się może do tego nakładanie SP na ramię wstępujące CAP w grupie kontrolnej, co powoduje sumowanie się tych amplitud. Ze względu na wydłużenie latencji CAP, przy niezmienności latencji SP w grupie chorych z osłoniakiem nerwu przedsionkowego, efekt nakładania ma mniejsze znaczenie. Wedlug piśmiennictwa, na morfologię zapisu ECochG, w tym zwłaszcza wzrost amplitudy SP, wpływ wywiera również dysfunkcja układu eferentnego związanego z pęczkiem oliw- kowo-ślimakowym przyśrodkowym, obserwowana w patologiach nerwu VIII i wyższych pięter drogi słuchowej [10,13,16,21,25]. Tendencji tej nie zaobserwowano jednak w badanym materiale. Potencjał czynnościowy nerwu słuchowego (CAP) jest potencjałem mierzonym przez elektrodę umieszczoną w bliskości peryferyjnej części narządu słuchu i powstaje w wyniku jednoczasowego zsumowania się odpowiedzi z neuronalnych elementów tej części narządu słuchu. W przypadku pacjentów z nerwiakami osłonkowymi nerwu VIII, wartość latencji CAP jest wydłużona w stosunku do grupy kontrolnej, przy czym wydłużenie latencji CAP jest proporcjonalne do wielkości guza. Wielkość amplitudy CAP jest funkcją ilości włókien nerwowych ulegających synchronicznie depolaryzacji i ulega redukcji w przypadku zmniejszenia liczby włókien ulegających synchronicznym wyładowaniom lub zaburzenia stopnia synchronizacji tych wyładowań [6,22,26,27]. Zaobserwowany w analizowanym materiale wzorzec redukcji amplitud CAP zbliżony jest do wzorców przedstawianych w piśmiennictwie [28,29]. Wielkość amplitudy CAP, jak i poszczególnych fal rejestrowanych w zapisach ABR jest funkcją ilości ulegających synchronicznie depolaryzacji włókien czy skupisk neuronalnych. Zatem amplituda CAP jako suma może ulec zmniejszeniu, jeżeli: (i) dojdzie do redukcji liczby synchronicznie wyładowujących się włókien, (ii) stopień zsynchronizowania wyładowań ulegnie zaburzeniu, lub (iii) oba powyższe zjawiska wystąpią jednocześnie [14]. W przypadku pacjentów z guzem kąta mostowo-móżdżkowego, podobnie jak w neuropatii słuchowej, obserwuje się zaburzenia synchronizacji wyładowań, stąd za redukcję amplitudy CAP w uszach z patologią odpowiedzialne są oba powyższe zjawiska jednocześnie [6,10,25,27]. Tendencja do redukcji amplitudy wraz ze wzrostem częstości prezentacji bodźca Tabela IV. Wartości współczynnika SP/AP w grupach badanych I i II (G I; G II) oraz w grupie kontrolnej (GK) SP/AP Grupa GK G I G II Częstość bodźcowania 7.1/s 21.1/s 49.1/s 7.1/s 21.1/s 49.1/s 7.1/s 21.1/s 49.1/s N 13 13 13 24 24 24 8 8 8 Minimum 0,1 0,1 0,2 0,1 0,1 0,1 0,2 0,2 0,2 Maksimum 0,4 0,3 0,4 0,6 0,6 0,8 1,3 1,5 1,6 Średnia 0,2 0,2 0,3 0,3 0,3 0,4 0,7 0,8 1 SD 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,2 0,4 0,5 0,6 Mediana 0,2 0,2 0,3 0,3 0,3 0,3 0,8 1 1,2 Dolny kwartyl 0,2 0,2 0,3 0,2 0,2 0,2 0,3 0,2 0,3 Górny kwartyl 0,2 0,3 0,3 0,4 0,4 0,5 1 1,2 1,4 SP potencjał sumacyjny; AP potencjał czynnościowy; SP/AP stosunek amplitud potencjałów sumacyjnego i czynnościowego; N liczba pacjentów; SD odchylenie standardowe
170 Otorynolaryngologia 2015, 14(3): 163-171 obserwowana w grupie kontrolnej, a zwłaszcza w grupie z osłoniakiem przedsionkowym odzwierciedla przede wszystkim obniżanie się stopnia synchronizacji wyładowań w następstwie coraz szybszych stymulacji akustycznych oraz obecności zjawisk adaptacyjnych narządu słuchu [14,28-30]. W przypadku osłoniaka stopień desynchronizacji postępuje szybciej, co wyjaśnia uzyskane w badaniach własnych wyniki, zwłaszcza dla większych guzów [25,27]. Wszystkie opisane powyżej procesy adaptacyjne, jak i ich zaburzenia w różnych patologiach, znajdują swoje odzwierciedlenie na poziomie neurotransmiter receptor [31]. Dauman i wsp. wskazują, że CAP najlepiej koreluje z aktywnością części nerwu ślimakowego sąsiadującego bezpośrednio ze ślimakiem [32]. Amplituda odpowiedzi ściśle koreluje z liczbą neuronów, które w wyniku stymulacji akustycznej uległy zsynchronizowanemu, jedno-czasowemu pobudzeniu. W przypadku prawidłowo działającej synapsy i włókien aferentnych nerwu VIII, opóźnienie z jakim powstaje CAP w odpowiedzi na stymulację akustyczną, czyli latencja odpowiedzi, pozostaje w ścisłej relacji do miejsca maksymalnego wychylenia na błonie podstawnej. Innymi słowy wartość latencji sciśle koreluje z miejscem, w którym pobudzeniu ulega pula włókien aferentnych charakterystycznych dla pobudzania bodźcem o określonej częstotliwości [11]. W typowym zapisie ECochG składowa N1 odzwierciedla wcześniej wspomnianą zsynchronizowaną i zsumowaną odpowiedź z części ślimakowej nerwu VIII powstałą w następstwie stymulacji akustycznej [22]. Obserwowane w materiale własnym wydłużanie latencji CAP w grupie kontrolnej i w grupie z mniejszymi osłoniakami o około 0,1 ms wraz ze wzrostem częstości prezentacji bodźca z 7/s do 49/s jest związane z przemieszczaniem się maksymalnego wychylenia fali wędrujacej ku szczytowi ślimaka. Ta sama tendencja, z większym wydłużeniem o 0,2 ms, jest obserwowana w grupie z większymi osłoniakami. Jednak zdecydowanie największa różnica dotyczy wydłużania się latencji w zależności od wielkości guza (różnice dochodzą do 0,4-0,5 ms) dla adekwatnych częstości rezentacji bodźca. Wyniki badań własnych autorów jak i innych badaczy są podobne i wskazują na wpływ ucisku guza na włókna obwodowej część nerwu ślimakowego, o co za tym idzie zanik bądź desynchronizację odpowiedzi z podstawnej części ślimaka, czyli o najkrótszej latencji [12,13,27]. Podobne zjawisko obserwuje się w czasie monitorowania śródoperacyjnego słuchu podczas usuwania osłoniaka nerwu przedsionkowego, tj., wydłużanie się latencji i redukcję amplitudy CAP. Równieżw tym przypadku, usuwaniu guza towarzyszy dysfunkcja lub uszkadzanie obwodowych włókien nerwu ślimakowego [10,23-25]. Analiza wartości współczynnika SP/CAP wykazała jego znamienny wzrost w grupie pacjentów z osłoniakiem przedsionkowym. Przy względnej stałości wartości amplitudy SP, wynik ten odzwierciedla jedynie opisywaną wcześniej redukcję amplitudy potencjału czynnościowego. WNIOSKI Ocena morfologiczna zapisów ECochG z zastosowaniem różnej częstości prezentacji bodźców może dostarczyć dodatkowych cennych informacji o stanie ślimaka i dystalnej części nerwu słuchowego u chorych z małymi osłoniakami przedsionkowymi. Praca powstała w ramach grantu Narodowego Centrum Nauki NN403222239 Piśmiennictwo 1. Tos M, Charabi S, Thomson J. Clinical experience with vestibular schwannomas: epidemiology, symptomatology, diagnosis, and surgical results. Eur Arch Otorhinolaryngol 1998; 255(1): 1-6. 2. Rosenberg S. Natural history of acoustic neuromas. Laryngoscope 2000; 110(4): 497-508. 3. Samii M, Matthies C. Management of 1000 vestibular schwannomas (acoustic neuromas): hearing function in 1000 tumor resections. Neurosurg 1997; 40(2): 248-62. 4. Roswell E, Parry D. Summary: Vestibular Schwannoma (acustic neuroma) Consensus Development Conference. Neurosurg 1992; 30(6): 962-4. 5. Chien S, Fen-Yu T, Te-Hei Y, Hsu CJ, Chen YS. Ipsilateral and contralateral acoustic brainstem response abnormalities in patients with vestibular schwannoma. Otolaryngol Head Neck Surg 2009; 141(6): 695-700. 6. Starr A, Sininger Y, Nguyen T. Cochlear receptor (microphonic and summating potentials, optoacoustic emissions) and auditory pathway (auditory brainstem potentials) activity in auditory neuropathy. Ear Hear 2001; 22(2): 91-9. 7. Prasher DK, Tun T, Brookes GB, Luxon LM. Mechanisms of hearing loss in acoustic neuroma: an otoacoustic emission study. Acta Otolaryngol 1995; 115(3): 37-81. 8. Telischi F. An objective method of analyzing cochlear versus noncochlear patterns of distortion-product otoacoustic emissions in patients with acoustic neuromas. Laryngoscope 2000; 110(4): 553-62. 9. Jamróz B, Niemczyk K. Nerwiaki nerwu słuchowego diagnostyka i leczenie. Otorynolaryngologia 2013; 12(1): 8-18.
Kuźmińska M i wsp. Zastosowanie elektrokochleografii transtympanalnej z zastosowaniem różnej częstości... 171 10. Morawski K, Hryciuk A, Kuźmińska M, Niemczyk K. Śródoperacyjne monitorowanie słuchu w czasie operacji usuwania guza okolicy kąta mostowo-móżdżkowego. Pol Prz Otorynolaryngol 2011; 1(Suppl 1): 72-9. 11. Morawski K, Hryciuk A, Morawski R, Niemczyk K. Wstęp do elektrofizjologii klinicznej obwodowej części narządu słuchu. Pol Prz Otorynolaryngol 2012; 1(1): 51-7. 12. Salomon G, Elberling C, Tos M. Combined use of electrocochleography and brain stem recordings in the diagnosis of acoustic neuromas. Rev Laryngol Otol Rhinol (Bord). 1979; 100(11-12): 697-707. 13. Eggermont JJ, Don M, Brackmann DE. Electrocochleography and auditory brainstem electric responses in patients with pontine angle tumors. Ann Otol Rhinol Laryngol Suppl 1980; 89(6 Pt 2): 1-19. 14. Pratt H, Polyakov A, Bleich N, Mittelman N. The combined effects of forward masking by noise and high click rate on monaural and binaural human auditory nerve and brainstem potentials. Hear Res 2004; 193(1-2): 83-94. 15. Chertoff ME, Amani-Taleshi D, Guo Y, Burkard R. The influence of inner hair cell loss on the instantaneous frequency of the cochlear microphonic. Hear Res 2002; 174(1-2): 93-100. 16. Arslan E, Lupi G, Rosignoli M. Influence of CNS pathology on the electrocochleography response. Acta Otorhinolaryngol Ital 1994; 14(3): 315-28. 17. Collet L, Kemp DT, Veuillet E. Effect of contralateral auditory stimuli on active cochlear micro-mechanical properties in human subjects. Hear Res 1990; 43(2-3): 251-62. 18. Veuillet E, Collet L, Duclaux R. Effect of contralateral acoustic stimulation on active cochlear micromechanical properties in human subjects: Dependence on stimulus variables. J Neurophysiol 1991; 65(3): 724-35. 19. Morawski K, Telischi FF, Bohorquez J, Ozdamar O, Delgado RE, Yavuz E. Assessment of Cochlear Microphonics Measured Directly from Cerebello-Pontine Angle Region. Otolaryngol Head Neck Surg 2004; 131 (Suppl 2): 161-2. 20. Durrant JD, Wang J, Ding DL, Salvi RJ. Are inner or outer hair cells the source of summating potentials recorded from the round window? J Acoust Soc Am 1998; 104(1): 370-7. 21. Arslan E, Turrini M, Lupi G, Genovese E, Orzan E. Hearing threshold assessment with auditory brainstem response (ABR) and ElectroCochleoGraphy (ECochG) in uncooperative children. Scand Audiol Suppl 1997; 46: 32-7. 22. Moller AR. On the origin of the compound action potential (N1, N2) of the cochlea of the rat. Exp Neurol 1983; 80(3): 633-44. 23. Krieg SM, Kempf L, Droese D, Rosahl SK, Meyer B, Lehmberg J. Superiority of tympanic ball electrodes over mastoid needle electrodes for intraoperative monitoring of hearing function. J Neurosurg 2014; 120(5): 1042-7. 24. Oh T, Nagasawa DT, Fong BM, Trang A, Gopen Q, Parsa AT, Yang I. Intraoperative neuromonitoring techniques in the surgical management of acoustic neuromas. Neurosurg Focus 2012; 33(3): E6. 25. Morawski K, Niemczyk K, Bohorquez J, Marchel A, Delgado RE, Ozdamar O, Telischi FF. Intraoperative Monitoring of Hearing During Cerebello-Pontine Angle Surgery Using Transtympanal Electrocochleography. Otol Neurotol 2007; 28(4): 541-5. 26. Ohashi T, Nishino H, Arai Y, Otsuka T, Koizuka I. Recovery from adaptation of the action potential in idiopathic sudden sensorineural hearing loss investigated using paired-click stimulation paradigm. Acta Oto-Laryngol 2011; 131(11): 1165-71. 27. Ohashi T, Ochi K, Kinoshita H, Kenmochi M, Kikuchi H, Taguchi Y. Electrocohleogram after transection of vestibule-cochlear nerve in a patient with a large acoustic neuroma. Hear Res 2001; 154(1-2): 26-31. 28. Ohashi T, Ochi K, Nishino H, Kenmochi M, Yoshida K. Recovery of human compound action potential using a paired-click stimulation paradigm. Hear Res 2005; 203(1-2): 192-200. 29. Meyer K, Rouiller EM, Loquet G. Direct comparison between properties of adaptation of the auditory nerve and the ventral cochlear nucleus in response to repetitive clicks. Hear Res 2007; 228(1-2): 144-55. 30. Wuyts FL, van de Heyning PH, van Spaendonck M, van der Stappen A, D Haese P, Erre JP i wsp. Rate influence on tone burst summating potential amplitude in electrocochleography: clinical and experimental data. Hear Res 2000; 152(1-2): 1-9. 31. Duan ML, Canlon B. Short-term adaptation in the peripheral auditory system is related to the AMPA receptor. Acta Otolaryngol 2001; 121(1): 21-7. 32. Dauman R, Aran JM, Portman M. Limits of ABR and contribution of transtympanic electrocochleo-graphy in the assessment of cerebellopontine angle tumors. Clin Otolaryngol 1988; 13(2): 107-14.