In questa sezione: Emissioni Otoacustiche dei prodotti di distorsione





Introduzione



        Questa sezione è stata compilata da Maddalena Rossi chi è il tecnico principale dal nostro programma di screening neonatale.




Emissioni Otoacustiche Spontanee (SOAE) e Prodotti di Distorsione (DPOAE)



1.1     Otoemissioni Sponatanee

2.1.1   Prodotti di Distorsione (DPOAEs)

2.1.2   Caratteristiche delle DPOAE

2.1.3   Meccanismi di generazione delle DPOAE

2.1.4   Bibliografia

 

 

1.1 EMISSIONI OTOACUSTICHE SPONTANEE (SOAE)



Le Otoemissioni Acustiche Spontanee (SOAE) furono le prime otoemissioni ad essere scoperte e registrate perchè sono rilevate nel CUE di orecchie con udito normale, senza alcuna stimolazione intenzionale (Kemp;1979).

Le SOAE sono dei segnali a banda stretta registrati in assenza di stimoli esterni e individuabili nel 50% dei soggetti normali (Probst et al,1986; Lansbury-Martin, 1988;), con maggiore prevalenza per il sesso femminile. Questa differenza non può essere attribuita alla maggiore esposizione al rumore ambientale o occupazionale dei soggetti maschi (Burns et al, 1984;), ma può essere spiegato dal fatto che nei soggetti femmine vi è un rapporto segnale-rumore (S/N) più favorevole, dovuto alle minori dimensioni medie del CUE, quindi un volume inferiore rispetto a quello maschile. Le otoemissioni spontanee sono registrabili anche dopo lunghi periodi di tempo, costituendo così una peculiarità nel soggetto in cui vengono registrate.

Le SOAE hanno normalmente una banda di frequenze compresa tra 0,5 e 6 KHz e la maggiore parte dei soggetti adulti presenta i picchi tra le frequenze di 1 e 2 KHz. Molti studi hanno dimostrato che l’ampiezza spettrale delle spontanee è compresa tra -16 e 20 dB SPL, con una elevata prevalenza nell’intervallo tra -12 e 0 db SPL. Questa caratteristica specificità in frequenza delle otoemissioni spontanee ha portato i ricercatori ad ipotizzare una relazione tra queste otoemissioni ed i casi di individui con acufene soggettivo. Penner e Burns (1987) hanno dimostrato che è possibile mascherare indipendentemente l’acufene e le SOAE senza produrre alterazioni nelle caratteristiche di entrambi. Questo suggerisce che gli acufeni e le SOAE non sono correlati ma sono solo fenomeni coesistenti. Durante gli studi sulle SOAE è stato spesso rilevato la presenza di diversi picchi di spontanee nettamente separati, con una differenza di frequenza non maggiore di 50 Hz. Queste emissioni possono interagire in diverso modo: sopprimendosi a vicenda o generando altra energia vibratoria definita come prodotti di distorsione.E’ possibile infatti che le SOAE siano originate come prodotti di distorsione quando altre due SOAE si comportano da toni primari (Burns et al, 1984;). Le diverse interazioni tra le SOAE rimangono comunque, per il momento, un fenomeno di difficile comprensione.



 


Figura 1: Emissioni Spontanee, da un soggetto neonatale

 



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1.2.1 PRODOTTI DI DISTORSIONE (DPOAE)



Nella classe delle OAE evocate, i prodotti otoacustici di distorsione (DPOAE), rappresentano un particolare tipo di emissione acustica evocata. Questo tipo di emissione è generata da due toni puri le cui frequenze hanno una correlazione precisa e sono presentate nel CUE attraverso due trasduttori.

L’esistenza delle DPOAE è nota fin dai primi studi di Helmholtz, ma fu Goldstein (1967) il primo a dimostrare con mezzi psicoacustici che le DPOAE sono generate nell’orecchio interno. Kemp nel 1979 confermò la presenza dei prodotti di distorsione associati alle emissioni otoacustiche, in soggetti normoudenti. Nel 1984 Brown e Kemp, in uno studio svolto sulle DPOAE nell’animale e nell’uomo, dimostrarono che nonostante i prodotti nell’animale siano più consistenti in ampiezza e spettro di frequenza, le caratteristiche del segnale sono simili nelle due specie.



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1.2.2 CARATTERISTICHE GENERALI DELLE DPOAE

I prodotti di distorsione sono evocati da due toni posti all’ingresso di un sistema biologico, quale è la coclea, e che subiscono all’interno di questo sistema dei fenomeni più o meno evidenti. All’uscita di questo sistema si registrano quindi delle componenti non presenti all’ingresso o più semplicemente modificazioni dei segnali inviati. La distorsione legata alla non linearità del sistema acustico e coinvolta nella generazione delle DPOAE è la distorsione di intermodulazione: questa consiste nella creazione di toni di combinazione matematica fra i toni primari usati per stimolazione. I nuovi segnali derivati da questo tipo di distorsione sono definiti Prodotti di Distorsione.

Dai dati raccolti negli esperimenti sugli animali (Kim et al, 1980; Brown, 1987; Johnston et al, 1990) e nell’uomo (Wier et al.,1988; Cianfrone et al, 1990; Probst et al, 1990 ), si e’ visto come le DPOAE sono rilevatori di macro- e microfenomeni di non linearità operanti nella coclea, in condizioni di normalità anatomo-funzionale.

I prodotti di distorsione possono essere suddivisi secondo la combinazione matematica dei due toni primari: F1 a più bassa frequenza e F2 a più alta frequenza. Fra i diversi tipi di prodotti di distorsione i più interessanti e maggiormente studiati sono i Prodotti di Differenza Cubica (CDT: cubic difference tones ), sicuramente legati ai processi di non linearità della coclea. I CDT presentano diverse caratteristiche utili quali: essere quelli a piu’ alta intensità; essere stabili e riproducibili nella quasi totalità dei soggetti; permettere una esplorazione tonotopica della partizione cocleare; essere influenzati dagli agenti nocivi per la coclea.

La caratteristica più interessante dei CDT è però la loro strettissima dipendenza dal valore assoluto di frequenza dei due toni primari e ancora di più dal loro rapporto numerico. Generalmente i prodotti di distorsione sono individuati nella gamma di frequenze comprese tra 1 e 8 KHz. L’ampiezza dei CDT dipende da diversi fattori parametrici come l’intensità, la frequenza dei toni primari e le proprietà di ogni orecchio.

Riguardo a questa variabile è interessante osservare che se la frequenza del prodotto coincide con una otoemissione spontanea o con la frequenza dominante di una evocata, l’ampiezza del prodotto di distorsione può essere molto grande. Quando invece non ci sono spontanee, l’ampiezza delle DPOAE è inferiore di circa 60 dB rispetto all’intensità dei due toni primari.

Generalmente l’intensità assoluta dei due toni primari alla quale cominciano ad evidenziarsi i CDT è di 40-50 dB SPL. L’ampiezza dei prodotti è influenzata anche dal rapporto di frequenza tra i due toni primari; le risposte migliori si ottengono con un rapporto F2/F1 fra 1,1 e 1,3. Piccole variazioni al di fuori di questo range possono provocare grossi cambiamenti, fino alla scomparsa dei prodotti di distorsione. Per quanto riguarda il livello di intensità dei due tono primari, secondo studi svolti a riguardo, si ottengono le DPOAE con ampiezza maggiore quando l’intensità di F1 è inferiore di non più di 5 dB rispetto alla intensità di F2.

 

Figura 2: La prima modalità di rappresenate le risposte DPOAE: DP-gram (2F1-F2) da un soggetto neonatale (NIDO)



Figura 3: La seconda modalità di rappresentare le risposte DPOAE: Un curva ingresso- uscita (IO) da un sogetto adulto a F2 = 4 kHz

 
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1.2.3 MECCANISMI DI GENERAZIONE DEI DPOAE



Come per i meccanismi di generazione delle SOAE anche per quelli delle DPOAE, possono essere formulate solamente alcune ipotesi. Un dato certo è che i CDT costituiscono sicuramente manifestazioni della normale funzionalità cocleare, di conseguenza la loro origine è da ricercare all’interno dell’organo del Corti. A questo punto sorge il problema secondo il quale i CDT siano generati da processi non lineari solo passivi oppure sia indispensabile anche l’intervento di meccanismi attivi di feedback, per la loro determinazione.

Secondo l’ipotesi che considera i meccanismi non lineari passivi, si ritiene che una interferenza meccanica lungo la membrana basilare tra le onde prodotte dai due toni primari, potrebbe originare toni di di combinazione ( DPOAE ) che dal punto di interferenza avrebbe un andamento bidirezionale verso la base e verso l’apice della coclea. La teoria dei meccanismi attivi di feedback, ritiene invece responsabili delle DPOAE le microstrutture cellulari (CCE e CCI) che operano nel punto esatto della partizione corrispondente alla media geometrica dei due toni inviati. Cianfrone e Mattia hanno ritenuto che all’origine dei CDT ci sia un meccanismo combinato attivo e passivo, nel quale sono coinvolte le onde viaggianti di diversa altezza tonale dei due toni primari e gli elementi cellulari sensoriali collegati ai sistemi afferenti ed efferenti.

Per la registrazione delle DPOAE viene impiegata una sonda collegata ad un software opportuno. La sonda è provvista di tre fori, e posizionata nel CUE permette l’invio contemporaneo dei due toni primari e la registrazione dei prodotti di distorsione. Il softwere che viene adoperato permette la raccolta dei dati e la loro elaborazione.

L’ utilità clinica delle DPOAE è ancora potenziale ma le caratteristiche di avere una notevole specificità in frequenza, essere evocabili nella totalità degli orecchi umani normali, facilmente registrabili e sensibili ad agenti tossici per la coclea, li rende ottimali per l’impiego nello studio di situazioni cliniche di deficit uditivi e di ipoacusie neonatali.

 

 


Figura 4: Il "beat" il segnale acustico che arriva alla cochlea ed evoca le DPOAEs



Figura 5: Lo spostamento della membrana basilare (BM) nel caso delle DPOAEs. Il nuovo tono (2F1-F2) si vede all destra della figura (lo spostamento della BM più apicale).



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2.1.4 BIBLIOGRAFIA



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