Отоакустическая эмиссия

Отоакустическая эмиссия (ОАЭ) — это акустический сигнал, генерируемый наружными волосковыми клетками улитки внутреннего уха в ответ на звуковую стимуляцию или спонтанно, регистрируемый в наружном слуховом проходе с помощью чувствительного микрофона. Явление представляет собой слабый звук, который возникает в результате активных механических колебаний ресничек волосковых клеток и является отражением нормальной работы слуховой системы. ОАЭ широко используется в аудиологии как объективный метод оценки функции улитки, особенно при скрининге слуха у новорождённых и детей раннего возраста.

История открытия

Впервые отоакустическая эмиссия была описана американским физиком и физиологом Дэвидом Кемпом в 1978 году. В ходе экспериментов он поместил миниатюрный микрофон в ухо испытуемого и зафиксировал слабый звуковой сигнал, возникающий после подачи короткого акустического стимула. Кемп предположил, что этот сигнал является результатом активных процессов в улитке, а не пассивного отражения звука. Его открытие подтвердило гипотезу о том, что внутреннее ухо не просто пассивно воспринимает звуки, но и обладает собственной механической активностью, усиливающей слабые сигналы и улучшающей частотную избирательность слуха.

В 1980-х годах исследования ОАЭ были продолжены в лабораториях по всему миру. Были разработаны методы регистрации спонтанной и вызванной эмиссии, а также установлена связь между состоянием волосковых клеток и характеристиками ОАЭ. К 1990-м годам ОАЭ стала стандартным инструментом в клинической аудиологии, особенно после внедрения автоматизированных систем скрининга слуха у новорождённых.

Физиологические механизмы

Отоакустическая эмиссия возникает благодаря активной работе наружных волосковых клеток (НВК) улитки. Эти клетки, расположенные в кортиевом органе, способны изменять свою длину в ответ на электрические сигналы, что приводит к механическим колебаниям базилярной мембраны. Этот процесс, известный как электромеханическое сопряжение, усиливает слабые звуковые колебания и повышает чувствительность слуха.

При подаче звукового стимула НВК генерируют ответные колебания, которые распространяются обратно через среднее ухо в наружный слуховой проход. Эти колебания и регистрируются как отоакустическая эмиссия. Если НВК повреждены (например, вследствие шумовой травмы, ототоксических препаратов или возрастных изменений), амплитуда ОАЭ снижается или исчезает, что делает её надёжным индикатором состояния улитки.

Важно отметить, что ОАЭ отражает функцию только наружных волосковых клеток. Внутренние волосковые клетки, которые передают сигналы в слуховой нерв, не участвуют в генерации эмиссии. Поэтому нормальная ОАЭ не гарантирует нормального слуха на уровне слухового нерва или центральных отделов (например, при нейросенсорной тугоухости, связанной с ретрокохлеарными поражениями).

Классификация отоакустической эмиссии

Отоакустическую эмиссию классифицируют по двум основным признакам: по наличию внешнего стимула и по типу стимуляции.

По наличию стимула

• Спонтанная отоакустическая эмиссия (СОАЭ) — регистрируется без подачи внешнего звукового сигнала. Она возникает в результате самопроизвольных колебаний наружных волосковых клеток. СОАЭ присутствует примерно у 50–70 % здоровых людей, чаще у женщин и детей. Её амплитуда обычно не превышает 10–20 дБ SPL, а частота варьирует от 0,5 до 6 кГц. СОАЭ не используется в клинической практике как основной метод диагностики, но может служить дополнительным признаком нормальной работы улитки.
• Вызванная отоакустическая эмиссия (ВОАЭ) — регистрируется в ответ на предъявление звукового стимула. Является основным типом, применяемым в аудиологии.

По типу стимула

• Отоакустическая эмиссия на частоте продукта искажения (DPOAE) — возникает при подаче двух чистых тонов с частотами f1 и f2 (f1 < f2). В улитке, благодаря нелинейным свойствам НВК, генерируются дополнительные частоты, наиболее выраженной из которых является частота 2f1 – f2. DPOAE позволяет оценить функцию улитки на разных частотах и используется для частотно-специфической диагностики.
• Отоакустическая эмиссия на задержанной вызванной реакции (TEOAE) — регистрируется после подачи короткого акустического стимула (например, щелчка или короткого тона). Сигнал появляется с задержкой в несколько миллисекунд после стимула и содержит широкий спектр частот. TEOAE наиболее чувствительна к повреждениям улитки на низких и средних частотах (до 4 кГц) и широко применяется при скрининге слуха у новорождённых.

Методы регистрации

Регистрация отоакустической эмиссии проводится с помощью специального оборудования — отоакустического эмиссионного анализатора. Устройство включает в себя миниатюрный микрофон и динамик (или два динамика для DPOAE), которые помещаются в наружный слуховой проход с помощью ушного вкладыша.

Процедура проводится в тихом помещении или звукоизолированной камере. Пациент должен находиться в спокойном состоянии, желательно без движений и глотания. У новорождённых исследование часто выполняется во время сна. Длительность процедуры составляет от нескольких секунд до нескольких минут в зависимости от типа эмиссии и количества тестируемых частот.

Полученный сигнал обрабатывается с помощью компьютерного анализа: усредняется по множеству повторений для подавления шума, фильтруется и сравнивается с фоновым уровнем. Результат отображается в виде спектра или амплитудно-частотной характеристики. Критерием нормы считается наличие стабильного сигнала, превышающего уровень шума на 3–6 дБ.

Клиническое применение

Отоакустическая эмиссия является важным инструментом в аудиологии, особенно в тех случаях, когда требуется объективная оценка слуха без участия пациента (например, у младенцев, лиц с нарушениями сознания или при симуляции глухоты).

Скрининг слуха у новорождённых

ОАЭ — основной метод скрининга слуха у новорождённых во многих странах, включая Россию. Исследование проводится на 3–4-й день после рождения или перед выпиской из роддома. При отсутствии ОАЭ ребёнок направляется на повторное обследование через 1–3 месяца, а затем на углублённую диагностику (включая регистрацию слуховых вызванных потенциалов). Раннее выявление нарушений слуха позволяет начать реабилитацию (слухопротезирование, кохлеарная имплантация) в первые месяцы жизни, что критически важно для развития речи.

Дифференциальная диагностика тугоухости

ОАЭ помогает различить кохлеарные и ретрокохлеарные формы нейросенсорной тугоухости. При поражении улитки (например, вследствие шумовой травмы или ототоксичности) ОАЭ обычно отсутствует или снижена. При ретрокохлеарных поражениях (например, невринома слухового нерва) ОАЭ может сохраняться, несмотря на снижение слуха, так как функция НВК остаётся интактной.

Мониторинг ототоксичности

ОАЭ используется для раннего выявления повреждения улитки при приёме ототоксических препаратов (например, аминогликозидных антибиотиков, цисплатина). Снижение амплитуды ОАЭ может предшествовать клиническому снижению слуха, что позволяет своевременно скорректировать терапию.

Оценка функции слуховой трубы

В некоторых исследованиях ОАЭ применяется для оценки проходимости слуховой трубы и среднего уха. Наличие ОАЭ свидетельствует о нормальном состоянии среднего уха, так как даже небольшой выпот или дисфункция слуховой трубы могут привести к исчезновению сигнала.

Ограничения и недостатки

Несмотря на широкое применение, отоакустическая эмиссия имеет ряд ограничений:

• Зависимость от состояния среднего уха. Наличие экссудативного отита, перфорации барабанной перепонки или серной пробки может привести к ложному отсутствию ОАЭ даже при нормальной функции улитки.
• Невозможность оценки слуха на высоких частотах. TEOAE эффективна до частот около 4–5 кГц, DPOAE — до 6–8 кГц. Для оценки слуха на более высоких частотах требуются другие методы.
• Неинформативность при полной глухоте. При отсутствии функции НВК (например, при аплазии улитки) ОАЭ не регистрируется, что не позволяет дифференцировать различные формы глухоты.
• Влияние шума. Регистрация ОАЭ требует минимального уровня фонового шума, что может быть проблематично в условиях клиники или при беспокойном поведении пациента.

Интересные факты

• Отоакустическая эмиссия настолько слаба (обычно 0–20 дБ SPL), что её регистрация возможна только с помощью высокочувствительных микрофонов и методов усреднения сигнала.
• У некоторых людей спонтанная ОАЭ может быть настолько сильной, что её слышит сам пациент (так называемый «субъективный шум в ушах»). Однако в большинстве случаев она не воспринимается сознательно.
• В экспериментальных исследованиях ОАЭ используется для изучения механизмов слуха у животных, включая летучих мышей, дельфинов и грызунов. У некоторых видов (например, у летучих мышей) ОАЭ может достигать амплитуды, сравнимой с фоновым шумом.
• В России скрининг слуха с помощью ОАЭ включён в программу неонатального скрининга с 2008 года. По данным Министерства здравоохранения РФ, охват новорождённых этим исследованием превышает 95 %.

Источники

• Кемп Д. Т. «Отоакустическая эмиссия: открытие и клиническое применение» // Журнал аудиологии, 1978.
• Лопотко А. И., Панкова В. Б. «Отоакустическая эмиссия в диагностике нарушений слуха» // Вестник оториноларингологии, 2015.
• Hall J. W. «Handbook of Otoacoustic Emissions» // Singular Publishing Group, 2000.
• Министерство здравоохранения РФ. «Методические рекомендации по скринингу слуха у новорождённых», 2018.
• Probst R., Lonsbury-Martin B. L., Martin G. K. «A review of otoacoustic emissions» // Journal of the Acoustical Society of America, 1991.