郝鹏鹏王宁宇闫占峰刘志勇 周沫吴薇李欢张娟*

1首都医科大学附属北京朝阳医院耳鼻咽喉头颈外科(北京100020)

2首都医科大学耳鼻咽喉科学院

3北京中医药大学东直门医院耳鼻喉科

声源定位（Sound Localization,SL）能力是一种重要的听觉功能，它与听敏度共同组成了人类完整的听觉系统[1]。声源定位能力下降不仅影响我们对于声音方位信息的判断，还会影响噪声环境下的言语识别率[2]。声源定位的完成需要双耳时间差（interaural time difference,ITD）、双耳强度差（interaural level difference,ILD）以及频谱信息（spectral shape cues,SSC）[3,4]。国外有研究指出，双侧CI者相对于单侧CI者，有更好的言语识别和声源定位能力，表现在角度辨别阈最小可变角度值（Minimum Audible Angle，MAA）更小。而这一点在早植入、双侧同时植入，以及序贯植入间隔时间更短的受试者中更为明显[5]。目前，国内儿童CI术后声源定位能力的研究数据尚显不足，本研究利用我中心自主设计的声源定位测试仪及测试方法评估CI术后的儿童声源定位能力，对43例儿童CI植入前后不同时间、不同辅听模式下声源定位能力的变化情况进行初步探讨。

1 资料与方法

1.1 研究对象

43例CI植入患儿全部来自首都医科大学附属北京朝阳医院耳鼻咽喉头颈外科人工耳蜗植入中心和临床听力中心，同时招募8名听力正常儿童（Normal Hearing，NH）作为对照。要求所有受试者及正常听力儿童通过瑞文智力测试测得其智力及认知能力无异常。无精神系统疾病，可自由转头，无视力障碍。检查无耳廓、外耳道发育异常，鼓膜完整，标志清晰。声导抗均为A型曲线。

1.2 研究方法

1.2.1 测试环境

本实验均在符合GBT16403的标准测听室内进行，背景噪声＜30dB（A）。平面模式图见图1。

图1 测试环境模拟图Fig.1 Test environment simulation diagram

图2 测试流程图Fig.2 Test flow chart

1.2.2 测试仪器

角度辨别阈及言语识别率测试应用本实验室自主研制的声源定位测试仪（国家专利号200520017252.1），正前方平均水平偏差为2.5°[6,7]。该测试仪器主体分为三部分：上半部为一不锈钢材质的水平半圆形轨道，半径为1.2m，轨道的内面嵌有钢质标准刻度尺。轨道中心处标记为0°，钢尺刻度所对应的角度精确到1.0°。下半部为一圆弧形不锈钢水平固定物。中间部分用可升降的不锈钢架支撑，将上下两部分从中心部位连接起来，使上下两部分保持水平。我们利用不锈钢扬声器支架将其固定在水平测试轨道上，扬声器可以在水平测试轨道上自由滑动。扬声器为瑞士LIFETRONS型号DrumBassⅢ，圆柱形，直径41mm，双侧LIFETRONS扬声器在1000Hz的声压级为70±3dB。以0°为中心对称的放置两个扬声器A（左）、B（右）。每个扬声器对应一个黑箱遥控玩具，遥控器分别控制，有启动和关闭两种状态，启动时，单侧黑箱玩具灯亮，同时卡通模型出现舞蹈动作，用来给予受试儿童作为视觉奖励。

1.2.3 测试音

角度辨别阈测试的刺激音为1000Hz啭音。测试音由OtometricsOTOsuite软件给声，由轨道上的两个扬声器A、B播放。测试音声强为70dBSPL。测试音播放时间为2s，间隔5s。

1.2.4 测试方法

利用角度辨别阈法分别测试能够在相对应时间点接受随访的受试者术前、开机后半年、开机1年以后的水平方向的声源定位能力（图2）。

角度辨别阈法：受试者端坐于弧形轨道的圆心，面向正前方，平视弧形轨道的0°标记点，头部位置保持相对固定，眼球可转动以辅助辨别声音方向，测试者位于受试者左后方的听力计旁负责给音，观察者面对受试者端坐，负责观察受试者听到声音后的反应。测试过程中，多数儿童需要先进行条件化，所谓条件化，即正式测试前在初始角度先通过小儿行为测听的方法建立条件化，当受试儿童听到左右扬声器各响一次并立刻作出正确的反应后，即可正式开始测试。

以0°角为对称点，在±α角处各对称放置A、B扬声器一只（α可变，从α=90°时开始测试）。首先将扬声器对称的放置在水平方位α（α＝90°开始），两个扬声器随机播放10次。如正确率≥70%为通过，减小扬声器角度30°（扬声器角度＞30°时）或α/2夹角（扬声器角度＜30°时），至扬声器夹角减至最小满足正确的次数达到7次。如正确率＜70%，为不通过，如α＝90°，则得出MAA＝180.如α＜90°，则增加1/2α夹角，进行下一轮测试。直至能够辨别的最小角度，即为角度辨别阈[6]。

1.2.5 统计学分析

本实验采用SPSS22.0软件进行数据统计处理，P＜0.05认为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 一般结果

受试者由43例人工耳蜗植入患儿构成，其中女17例，男26例，平均年龄为6.92±4.27岁，平均植入年龄4.7±3.2岁。43例受试者中8例为语后聋，35例为语前聋；43例受试者中27例患儿声源定位数据通过术前及术后2年内的声源定位能力随访获得，其术前、术后6个月的声源定位测试结果均完整，术后12个月的声源定位能力测试随访有其中10名受访者完成，余17名为术后时间不足12个月或暂时失访。另16例患儿的数据通过人工耳蜗植入术后某一时间点的声源定位能力测试获得。43例受试者中36例为单侧植入患儿，7例为双侧植入患儿（1例为同时双侧植入，6例为序贯植入，其平均双侧耳蜗植入间隔时间为3.50±1.29年）；同时测试8名听力正常儿童作为对照组，女5名，男3名，平均测试年龄5.9±0.6岁。

表1 CI患儿术前与术后MAA角度变化情况（度，±s）Table 1 Preoperative and postoperative changes in MAAAngle in CI children（degree，±s）

表1 CI患儿术前与术后MAA角度变化情况（度，±s）Table 1 Preoperative and postoperative changes in MAAAngle in CI children（degree，±s）

Note:a is the comparison between CI before operation and CI 6 months after operation;B is the comparison of CI before operation and 12 months after operation.C is the comparison between the 6 months after CI was started and the 12 months after CI was started.

CI preoperative（n=27）F p MAA 173.3±24.0162.2±35.691.7±61.117.8820.000 pa=0.261*pb=0.000pc=0.000 P*CI has been running for 6 months（n=27）CI has been running for 12 months（n=9）

表2 不同辅助听力模式下的患儿MAA角度变化情况（度，±s）Table 2 Changes of MAAAngle in children with different assisted hearing modes（degree，±s）

表2 不同辅助听力模式下的患儿MAA角度变化情况（度，±s）Table 2 Changes of MAAAngle in children with different assisted hearing modes（degree，±s）

Note:a is the comparison between Bi-HA and CI+HA;B is the comparison between Bi-HA and Uni-CI;C is the comparison of Bi-HA and Bi-CI.D is the comparison between CI+HA and Uni-CI.E is the comparison between CI+HA and Bi-CI.F is the comparison between Uni-CI and Bi-CI.

F p MA P*Bi-HA（n=27）173.3±24.0 pa=0.000 CI+HA（n=9）91.7±61.1 pb=0.005 Uni-CI（n=21）138.6±48.8 pc=0.000 Bi-CI（n=7）42.86±37.2 Pd=0.006 23.042 Pe=0.021 0.000 Pf=0.000

2.2 CI植入前后MAA角度变化情况

如表1和图3所示，CI术前MAA角度（173.3±24.0°）变化较CI术后6个月（162.2±35.6°）差异无统计学意义（P=0.261）；CI术后12个月MAA角度（91.7±61.1°）较术前（173.3±24.0°）及CI术后6个月（162.2±35.6°）明显减小，差异有统计学意义（P=0.000）。

图3 CI患儿术前与术后MAA角度变化Fig.3 Changes in preoperative and postoperative MAA angles in CI children

2.3 不同辅助听力模式下的MAA角度差别

如表2和图4示，CI植入术1年以后，CI+HA双模式佩戴下MAA角度（91.7±61.1°）明显小于单侧CI模式（138.6±48.8°）及术前双侧HA佩戴模式（173.3±24.0°），差异有统计学意义（p=0.000）；单侧CI模式下MAA角度（138.6±48.8°）小于术前双侧HA佩戴模式（173.3±24.0°），差异有统计学意义（P=0.005）；双侧CI模式下MAA角度（42.86±37.2°）明显小于术前双侧HA佩戴模式（173.3±24.0°）、单侧CI模式（138.6±48.8°）及CI+HA双模式佩戴，差异有统计学意义（pc=Pf=0.000，Pe=0.021）。

图4 同辅助听力模式下MAA角度变化Fig.4 Changes of MAA Angle in the same assisted listening mode

2.4 辅助听力模式下患儿与正常儿童MAA角度差别

如表3和图5示，双侧HA、CI+HA双模式、单侧CI、双侧CI等辅助听力模式下，其MAA角度均不能达到正常儿童双耳听力水平（5.63±1.64°），甚至除双侧佩戴CI患儿外，其他模式下的患儿MAA角度尚不能达到正常儿童单耳听力情况下的水平（49.69±8.91°）。

图5 同辅助听力模式下患儿与正常儿童单双耳情况下MAA角度变化Fig.5 Changes of MAA Angle in monaural and binaural hearing modes of children and normal children

表3 不同辅助听力模式下患儿与正常儿童单双耳MAA角度变化情况（度，±s）Table 3 Changes of monaural MAA angles between children and normal children under different assisted hearing modes（degree，±s）

表3 不同辅助听力模式下患儿与正常儿童单双耳MAA角度变化情况（度，±s）Table 3 Changes of monaural MAA angles between children and normal children under different assisted hearing modes（degree，±s）

Note:a is the comparison of Bi-CI and Bi-NH;B is the comparison between Bi-CI and Uni-NH.

F P MAA Bi-HA（n=27）173.3±24.0 CI+HA（n=9）91.7±61.1138.6±48.842.86±37.25.63±1.6449.69±8.9140.0820.000 Uni-CI（n=21）Bi-CI（n=7）P*Bi-NH（n=8）pa=0.056 Uni-NH（n=8）pb=0.722

3 讨论

声源定位能力是人与动物对环境感知的一种基本能力。声源定位能力降低或丧失将严重影响人的言语识别能力，进一步将影响人的生存和生活能力[1,8]。对于重度/极重度感音神经性聋的患者，在CI植入术后，恢复双耳听觉的同时，不仅能够提高患者的听敏度，而且对于声源定位能力以及言语识别能力，特别是噪声下言语识别能力也将得到明显提升[9-11]。

研究表明，CI植入术后半年，双模式（CI+HA）佩戴在噪声环境下的言语识别率显著提高，声源定位能力亦有所提高[12]。然而在本研究中，CI植入术后半年，双模式佩戴下进行声源定位能力测试，其结果与术前双侧HA佩戴模式下的差别无统计学意义。随访时间到1年以上时，CI+HA双模式佩戴下声源定位能力测试结果好于术前双侧HA佩戴以及术后半年双模式佩戴，其差别具有统计学意义。说明CI植入术后患儿的声源定位能力随着时间延长逐渐适应后可进一步改善[13]。

患儿术前长期耳聋导致相关听觉神经退化、树突消失和神经元胞体皱缩[14]，不仅影响听敏度，而且由于长期不能接受有效的声刺激，声源定位能力也会随之下降。国内外的动物研究也证实了听觉剥夺会影响大脑皮层的各层级以及皮层-皮层回路的功能[15]。当然，患儿在术前也会形成自身在双侧HA模式下的声源定位机制，CI后辅助听力模式的改变，导致术前已经适应的声源定位机制不能适应，声源定位能力下降甚至消失，随着重新开始接受声音信号，充分训练之后，听觉相关皮层出现重塑，形成新的辅助听力模式下的声源定位机制。此过程可能需要CI手术后1年以上的时间。

关于不同辅助听力模式下的声源定位能力，根据研究结果发现，CI术后1年，双侧CI佩戴模式声源定位效果最好，其次是CI+HA双模式佩戴，又好于单侧CI佩戴模式。而上述佩戴模式下，声源定位能力均较术前双侧HA佩戴模式有明显的提高。国外大量研究证明，双侧重度/极重度感音神经性聋语后聋患儿双侧CI后，相较于单侧CI，在言语识别率、声源定位能力方面都有明确的优势[16]。关于语前聋的患儿，相关学者也进行了大量研究，研究结果同样提示双侧CI在声源定位能力、安静或者嘈杂环境下的言语识别率方面都要优于单侧CI的患儿[17-19]。Potts等2014年通过对双模式和双侧CI模式的声源定位能力进行比较发现，双侧CI模式的声源定位能力较双模式更好，且言语-空间和听力质量量表（Speech,Spatial and Qualities of Hearing Scale,SSQ）也显示，受试者在双侧CI模式下的得分均显著优于双模式[20]。Filip Asp等学者于2012年在多中心对85例单、双侧CI受试者进行了言语识别率、声源定位能力的研究对比，同样发现双侧CI相较于单侧CI在声源定位以及安静、嘈杂环境下的言语识别率有明确的优势[21]。

声音信号携带的信息包括强度、频率和频谱特点。人对声源位置的计算及编码依赖于声音到达两耳时的时间与强度的不同即ITD及ILD，以及经过躯体及外耳对声音信号改造后的频谱特征即耳廓波谱信号（spectral shape cues,SSC）来确定声源的空间位置[22]。ITD及ILD是声源定位能力的重要因素，而它们的基础都是双耳聆听，对于单耳聆听，主要依靠频谱信息来进行粗略的声源定位。与单侧CI相比，双侧CI提供了更好的空间听力优势。同时相较于CI+HA双模式辅听，其更容易达到相关频率双耳的响度平衡。但与正常听力儿童（NH）相比，他们的表现仍然较差[21,22]。正常听者可以利用双耳间时间差（ITD）和双耳强度差（ILD）来进行声源定位，但双侧CI用户主要依赖ILD，ITD的使用相当有限[23,25]。更复杂的原因在于，言语处理器的麦克风通常放在耳后或者肩膀，这样的放置不会捕捉到耳廓的自然放大，而且与更自然的在耳道内放置麦克风相比，也潜在地减少了可用的ILD效用。

本课题组中选取的8名年龄匹配的听力正常儿童进行声源定位能力测试，并与双侧人工耳蜗佩戴模式进行了对比，发现双侧人工耳蜗佩戴模式下，声源定位能力较听力正常儿童仍有差距。这与国外相关研究结果相符[24]。

双侧CI者声源定位能力虽然明显优于单侧耳蜗植入水平，但较正常听力儿童有较大差距。首先是ITD信号不能有效利用。由于双侧耳蜗不是协同工作，同步性差，耳蜗声音处理器所传导双侧耳蜗基底膜的电信号不具有时间锁相，ITD可达到100μs-1000μs水平[26]，而不是常规声源定位所用的10-20μs水平；耳蜗言语处理器对时域精细结构信号编码不足，不能体现其作用。另外，由于耳蜗基底膜感受低频听力毛细胞位于顶转，电极插入深度有限，对低频信号提供不足，这些因素均对声源定位中耳间时间差信号的利用造成影响[27,28]。多数CI言语处理策略均不提供时间细微结构信息。为了提供更好的言语包络，言语策略多采用高刺激频率(≥900 Hz)，不能反映耳间时间差所需要的相位信号，不能提供双耳信号。低刺激频率(＜300 Hz)在有些CI者中能提供ITD信号的应用，帮助听者利用时间细微结构达到一定的声源定位能力。其次，CI术前双侧听力残余水平不同，双侧CI时，很难确保电极植入深度的绝对统一，术后调机过程中，也难以达到双耳绝对的平衡。因此，双侧人工耳蜗CI佩戴模式下，仍然难以达到正常听力儿童的声源定位水平。

综上所述，CI在改善重度-极重度耳聋患儿听力的同时对患儿声源定位能力及言语识别能力均有所提高。随着耳蜗佩戴时间的延长以及康复训练的进行，患儿的声源定位能力及言语能力会有所改善。对于不同辅助听力模式下的声源定位能力，双侧CI后声源定位能力优于双模式佩戴以及单侧人工耳蜗佩戴模式，但较正常儿童仍有差距。本组病例中有一名患儿进行了双侧CI的同期植入，术后1年其MAA值在数值上出现明显减小，相较于序贯植入者表现出一定优势。当然，对于之后临床人工耳蜗植入病例，在严格把控适应症的情况下，可考虑选择同期进行双侧人工耳蜗植入。对于双侧耳蜗序贯植入者，可在一定程度上尽可能缩短双侧耳蜗植入间隔时间，且在间隔期选择CI+HA双模式佩戴。