耳聲發射簡介
耳聲發射（otoacoustic emission, OAE）是一種產生於耳蝸， 經由聽骨鏈和鼓膜傳導至外耳道的音訊能量。
在之前談到內耳生理時曾將耳蝸比作為一個聲—電轉換器， 然而， 耳蝸不僅僅具有這樣被動轉換能量的作用， 從耳聲發射的定義來看， 耳蝸還具有一種主動放大的作用。
先來看看關於耳蝸的一些研究成果的歷史。
1948年Gold提出耳蝸內可能存在主動性的生理機械耗能過程， 正是這一活動特性使得耳蝸具有精細的調諧功能， 產生敏銳的頻率選擇性（這句拗口的話其實想表達的是， 人耳可以分別聲音頻率很微小精細的差別，
1960年Bekesy提出了行波學說， 即基底膜的振動可以產生行波。
1971年Rhode報導了基底膜運動的非線性特點， 從理論上提出了耳蝸可能存在主動活動的觀點。
1978年Kemp首次報導了關於耳蝸能產生耳聲發射現象的研究成果， 實驗證明了耳聲發射是耳蝸主動的、耗能的運動所產生的結果。
行波學說
我們重點來看Bekesy的行波學說。
行波學說所講的是， 當外界聲音傳入內耳後， 聲音的這種振動形式， 會使得基底膜由底部靠近前庭窗開始， 呈行波一樣振動， 並向頂部傳播， 從而引起聽神經興奮。
圖1
其具體的振動形式如圖1所示， 例如， 當一個頻率為300Hz的傳入內耳後，
然而僅僅依靠行波學說還不能解釋人耳對聲音的精確分辨能力， 例如上述圖1中300Hz的情況， 不是只有300Hz對應在基底膜上的那個點會振動， 300Hz周圍的基底膜也會振動。 那麼如果只按行波學說解釋的話， 當外界傳入300Hz聲音的話， 人耳聽到的不是300Hz的純音， 而是以300Hz為中心頻率的一個窄帶雜訊（如此的話， 那我們還怎麼欣賞音樂啊）。
調諧曲線
行波學說只反映了耳蝸初級的、機械性的對聲音的分析作用， 現在我們引入調諧曲線的概念， 調諧曲線的實驗結果可以更進一步闡釋耳蝸的頻率選擇特異性。
圖2
如圖2， 調諧曲線反映了聲音刺激強度與基底膜上頻率點的反映關係， 整張圖測定的是基底膜上的某一點（當然從圖形來看， 測定的是圖中切跡所對應的頻率點）， 在這一點上， 傳入不同頻率的純音（橫坐標）， 然後觀察能引起該點產生神經衝動的最小強度（縱坐標）。
可以看出， 在圖2中切跡處， 能引起神經興奮所需要的刺激聲強度最小， 換句話說， 如果不同頻率聲音的強度相同， 那麼在該切跡處所引起的神經興奮程度應該最大。
圖2中還測出了不同生理條件下的調諧曲線， 可以看出， 當受損或死亡後， 調諧曲線的切跡會變平滑。 切跡越尖銳， 表示頻率選擇特異性越強， 即如果傳入一個1000Hz的聲音， 人耳聽到的就是1000Hz的聲音；切跡越平滑，
綜上， 行波學說闡釋了基底膜的物理特性， 而沒有反映出其生物活性；調諧曲線不但反映出了基底膜的物理特性， 還反映出了其生物活性， 即一種對聲音頻率的加權機制。
耳聲發射的產生機制
目前對於耳聲發射的產生機制尚無定論， 可以確定的是， 當行波傳遞至基底膜某一處， 並在該處引起的振幅最大時， 即調諧曲線的切跡處， 此處的外毛細胞的胞體會發生伸縮， 由此加強該處的神經興奮的程度， 這也是耳蝸主動加權放大機制的物質基礎。
另外， 有大量實驗表明， 基底膜上行波的運動呈雙向性，
這種現象的可能原因有二：
其一， 可能由於基底膜的機械阻抗不均勻， 當行波通過某處時， 其能量在該處受到阻礙， 由此發生折返， 逆向傳至鐙骨底板， 再經聽骨鏈、鼓膜傳至外耳道， 形成耳聲反射。
其二， 基底膜對相關聯的兩個聲音頻率可能產生相互作用， 導致行波的運行發生阻礙（畸變產物耳聲反射的機制）， 部分能量折返至外耳道， 形成耳聲反射。
耳聲發射分類
按照是否存在外界刺激聲信號誘發， 耳聲發射分為自發性耳聲發射（SOAE）和誘發性耳聲發射（ EOAE）。
其中， 誘發性耳聲發射根據其刺激聲的不同， 又分為瞬態聲誘發耳聲發射（TEOAE）、畸變產物耳聲發射（DPOAE）、刺激頻率耳聲發射（ SFOAE）。
各類耳聲反射的特點如表1所示。
表1
耳聲發射的特點
耳蝸整體功能的完整是引出耳聲發射的主要前提，其中與耳蝸外毛細胞的功能是否正常密切相關。正常人耳均可記錄到誘發性耳聲發射，約50%的正常人耳可記錄到自發性耳聲發射。
耳聲反射受外耳和中耳功能的影響，外耳或中耳有損傷時可能導致無法引出耳聲發射。
一般情況下，耳蝸受損而導致純音平均聽閾大於40—50dB HL時，耳聲發射消失（蝸後病變也可導致純音聽閾大於40—50dB HL，但單純的蝸後病變有可能引出耳聲發射）。
下面分別介紹不同耳聲發射的特點。
自發性耳聲發射
自發性耳聲發射是在外界沒有刺激聲時，耳蝸自身產生的音訊能量，其在頻域的記錄結果如圖3所示，圖中結果顯示記錄到了類似純音的音訊能量。
並非所有正常人都能記錄到自發性耳聲反射，Strickland報導40%的正常聽力人群可記錄到自發性耳聲發射，而Talmadge報導的資料則高達72%（因此綜合結果約為上文提到的50%）。其結果較大的差異性可能是因為較小的樣本量和較大的個體性差異。當耳蝸受損導致的聽力損失小於等於25—30dB HL時，可記錄到自發性耳聲發射（Bright and Glattke, 1986）。
圖3
在Kemp首次報導耳聲發射之後，有學者提出耳鳴是否與自發性耳聲發射相關？然而研究結果表明，能否引出自發性耳聲發射與患者是否有耳鳴是相互獨立的，即不存在顯著的相關性。基於上述自發性耳聲發射的特點，臨床上較少使用該測試進行聽力學診斷。
瞬態聲耳聲發射
瞬態聲耳聲發射是kemp首次記錄到耳聲發射所使用的方法。瞬態聲指click或tone burst這類短促的刺激聲，刺激聲給出後，通常有一定的潛伏期才會記錄到反應。
Kemp還發現，用瞬態聲作為刺激聲時，其反應具有頻散特性（frequency dispersion）。
頻散是指反應中的不同頻率成分，其出現的時間也是不同的，反應中的高頻成分最先被記錄到，然後才記錄到低頻成分。
當然頻散的本質是TEOAE的反應具有潛伏期，根據基底膜不同區域對不同頻率的反應（蝸底高頻，蝸頂低頻），高頻區域的反應潛伏期較短，而低頻區域的反應潛伏期較長。
TEOAE臨床測試中的記錄介面一般如圖4所示，圖中包含刺激聲的時域、頻域波形圖，反應的時域、頻域波形圖。
我們主要關注反應的頻域波形圖，圖4中含有反應的信號聲和雜訊，我們主要關注不同頻率上的信噪比。信號聲的強度與雜訊的強度的比值，稱為信噪比。信噪比無單位，例如，信號聲15dB SPL，雜訊9dB SPL，則信噪比為15-9=6dB。臨床上一般認為信噪比≥6dB為引出反應，所以TEOAE的結果分析，主要看不同頻率上信噪比是否≥6dB，信噪比≥6dB視為在該頻率上引出TEOAE。
圖4
畸變產物耳聲發射
畸變產物耳聲發射屬於誘發性耳聲發射，刺激聲為兩個不同頻率的純音，為了方便描述，稱其頻率分別為f1、f2，其強度分別為L1、L2。
實驗表明（如圖5），如果當f1、f2相差不多時，（實驗中的資料為，f1=1807Hz，f2=2002Hz，L1=65dBSPL，L2=60dB SPL），傳入內耳這兩個聲音，在外耳道主要能記錄到其他四個頻率的純音，即4f1-3f2=1222Hz，3f1-2f2=1417Hz，2f1-f2=1612Hz，2f2-f1=2197Hz。
這一過程可簡化理解為傳入兩個強度大的聲音，傳出四個強度小的聲音。在傳出的四個聲音中，對於人和其他哺乳動物來說，2f1-f2這個頻率的聲音強度最大。因此畸變產物耳聲發射的結果，記錄的是這個2f1-f2頻率的反應強度。
圖5
研究發現，f2/f1的比值和L1與L2均可影響DPOAE的結果，臨床上通常選用f2/f1=1.2，L1=65dBSPL，L2=55 dB SPL，此時記錄到的DPOAE效果最佳。
值得注意的是，DPOAE臨床測試中的圖形一般如圖6所示，其橫坐標約定俗成是指f2的頻率，而其對應的縱坐標記錄到的是2f1-f2的強度，因此橫坐標實際記錄到的頻率應如表2所示。（個人也不知道為什麼習慣用f2作為橫坐標，現在我們習慣用DPOAE的結果與純音測試做對比，那麼就用2f1-f2的頻率做對比吧）
圖6
表2
DPOAE的結果分析主要也是關注信噪比，看不同頻率上的信噪比是否≥6dB，信噪比≥6dB視為在該頻率上引出DPOAE。
耳聲發射測試時的注意事項
耳聲發射的測試操作可以算是聽力檢查中較為簡單的，但仍有以下幾點注意事項：
由於耳聲反射本質就是耳蝸微弱的主動活動的產物，因此外界雜訊對其記錄結果影響很大，應儘量降低環境雜訊。讓患者保持絕對的安靜，嬰幼兒應在睡眠狀態下測試。
耳塞要嚴格密閉，如果耳塞鬆動也可導致記錄不到耳聲發射。
測試結果需要多次疊加，疊加可提高結果的信噪比。
測試前要保證外耳道暢通無異物，在新生兒聽力篩查中，若外耳道有耵聹也可導致DPOAE未引出。
各類耳聲反射的特點如表1所示。
表1
耳聲發射的特點
耳蝸整體功能的完整是引出耳聲發射的主要前提，其中與耳蝸外毛細胞的功能是否正常密切相關。正常人耳均可記錄到誘發性耳聲發射，約50%的正常人耳可記錄到自發性耳聲發射。
耳聲反射受外耳和中耳功能的影響，外耳或中耳有損傷時可能導致無法引出耳聲發射。
一般情況下，耳蝸受損而導致純音平均聽閾大於40—50dB HL時，耳聲發射消失（蝸後病變也可導致純音聽閾大於40—50dB HL，但單純的蝸後病變有可能引出耳聲發射）。
下面分別介紹不同耳聲發射的特點。
自發性耳聲發射
自發性耳聲發射是在外界沒有刺激聲時，耳蝸自身產生的音訊能量，其在頻域的記錄結果如圖3所示，圖中結果顯示記錄到了類似純音的音訊能量。
並非所有正常人都能記錄到自發性耳聲反射，Strickland報導40%的正常聽力人群可記錄到自發性耳聲發射，而Talmadge報導的資料則高達72%（因此綜合結果約為上文提到的50%）。其結果較大的差異性可能是因為較小的樣本量和較大的個體性差異。當耳蝸受損導致的聽力損失小於等於25—30dB HL時，可記錄到自發性耳聲發射（Bright and Glattke, 1986）。
圖3
在Kemp首次報導耳聲發射之後，有學者提出耳鳴是否與自發性耳聲發射相關？然而研究結果表明，能否引出自發性耳聲發射與患者是否有耳鳴是相互獨立的，即不存在顯著的相關性。基於上述自發性耳聲發射的特點，臨床上較少使用該測試進行聽力學診斷。
瞬態聲耳聲發射
瞬態聲耳聲發射是kemp首次記錄到耳聲發射所使用的方法。瞬態聲指click或tone burst這類短促的刺激聲，刺激聲給出後，通常有一定的潛伏期才會記錄到反應。
Kemp還發現，用瞬態聲作為刺激聲時，其反應具有頻散特性（frequency dispersion）。
頻散是指反應中的不同頻率成分，其出現的時間也是不同的，反應中的高頻成分最先被記錄到，然後才記錄到低頻成分。
當然頻散的本質是TEOAE的反應具有潛伏期，根據基底膜不同區域對不同頻率的反應（蝸底高頻，蝸頂低頻），高頻區域的反應潛伏期較短，而低頻區域的反應潛伏期較長。
TEOAE臨床測試中的記錄介面一般如圖4所示，圖中包含刺激聲的時域、頻域波形圖，反應的時域、頻域波形圖。
我們主要關注反應的頻域波形圖，圖4中含有反應的信號聲和雜訊，我們主要關注不同頻率上的信噪比。信號聲的強度與雜訊的強度的比值，稱為信噪比。信噪比無單位，例如，信號聲15dB SPL，雜訊9dB SPL，則信噪比為15-9=6dB。臨床上一般認為信噪比≥6dB為引出反應，所以TEOAE的結果分析，主要看不同頻率上信噪比是否≥6dB，信噪比≥6dB視為在該頻率上引出TEOAE。
圖4
畸變產物耳聲發射
畸變產物耳聲發射屬於誘發性耳聲發射，刺激聲為兩個不同頻率的純音，為了方便描述，稱其頻率分別為f1、f2，其強度分別為L1、L2。
實驗表明（如圖5），如果當f1、f2相差不多時，（實驗中的資料為，f1=1807Hz，f2=2002Hz，L1=65dBSPL，L2=60dB SPL），傳入內耳這兩個聲音，在外耳道主要能記錄到其他四個頻率的純音，即4f1-3f2=1222Hz，3f1-2f2=1417Hz，2f1-f2=1612Hz，2f2-f1=2197Hz。
這一過程可簡化理解為傳入兩個強度大的聲音，傳出四個強度小的聲音。在傳出的四個聲音中，對於人和其他哺乳動物來說，2f1-f2這個頻率的聲音強度最大。因此畸變產物耳聲發射的結果，記錄的是這個2f1-f2頻率的反應強度。
圖5
研究發現，f2/f1的比值和L1與L2均可影響DPOAE的結果，臨床上通常選用f2/f1=1.2，L1=65dBSPL，L2=55 dB SPL，此時記錄到的DPOAE效果最佳。
值得注意的是，DPOAE臨床測試中的圖形一般如圖6所示，其橫坐標約定俗成是指f2的頻率，而其對應的縱坐標記錄到的是2f1-f2的強度，因此橫坐標實際記錄到的頻率應如表2所示。（個人也不知道為什麼習慣用f2作為橫坐標，現在我們習慣用DPOAE的結果與純音測試做對比，那麼就用2f1-f2的頻率做對比吧）
圖6
表2
DPOAE的結果分析主要也是關注信噪比，看不同頻率上的信噪比是否≥6dB，信噪比≥6dB視為在該頻率上引出DPOAE。
耳聲發射測試時的注意事項
耳聲發射的測試操作可以算是聽力檢查中較為簡單的，但仍有以下幾點注意事項：
由於耳聲反射本質就是耳蝸微弱的主動活動的產物，因此外界雜訊對其記錄結果影響很大，應儘量降低環境雜訊。讓患者保持絕對的安靜，嬰幼兒應在睡眠狀態下測試。
耳塞要嚴格密閉，如果耳塞鬆動也可導致記錄不到耳聲發射。
測試結果需要多次疊加，疊加可提高結果的信噪比。
測試前要保證外耳道暢通無異物，在新生兒聽力篩查中，若外耳道有耵聹也可導致DPOAE未引出。