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医学工程·听觉诊断

听觉脑干反应 ABR 模拟器

音刺激后 10ms 以内由头皮电极记录的脑干来源电位「ABR」的可视化工具。改变刺激强度、反复速率、扫描次数、患者状态后，Wave I-V 的潜伏期、Inter-Peak Interval、SNR 改善、推断听力阈值会实时更新。

参数设置
刺激强度
dB nHL
click 刺激的声压级（normal Hearing Level）
点击反复速率
Hz
速率越高，脑干适应越易导致 Wave V 延迟
扫描次数 N
叠加平均次数。SNR 随 √N 改善
刺激类型
click 无周频率特异性/tone-burst 用于周频率特异阈值估计
患者状态
根据病态改变潜伏期补正和推断阈值
同侧耳
同侧 (ipsilateral) 记录的目标耳
计算结果
—
Wave I 潜伏期 (ms)
—
Wave V 潜伏期 (ms)
—
IPI I-V (ms)
—
SNR 改善 (dB)
—
推断阈值 (dB nHL)
—
测试时间 (s)
—
ABR 波形 — Wave I-V 标记/叠加平均进度

头皮电极（Cz vs 乳突）记录的 10ms 内脑干电位。下方条形显示叠加平均进度，随 N 增加噪声带缩小。

Wave V 潜伏期-强度函数 — Latency-Intensity Function
病态别 Inter-Peak Interval 比较
理论·主要公式

$$L_V(L) = L_{V,80\text{dB}} + 0.05\,(80-L),\qquad \text{SNR}_{avg} = \sqrt{N}\cdot \text{SNR}_{single}$$

L 为刺激强度 (dB nHL)，N 为叠加平均次数。刺激强度增加时潜伏期缩短（−1.0 ms / +10 dB），叠加平均时 SNR 随 √N 改善。

$$\text{IPI}_{I\text{-}V} = L_V - L_I,\qquad \text{IPI}_{I\text{-}V} \gt 4.6\,\text{ms} \Rightarrow \text{后迷路病变示唆}$$

Inter-Peak Interval 不易受周边听力损失影响，为脑干传导时间的指标。

$$\text{ABR threshold} \approx 20 + \Delta_{condition}\;(\text{dB nHL})$$

ABR 中 Wave V 消失的最小强度作为听力阈值的估计值。传导性约 +35 dB、感音性约 +55 dB 的偏移为典型值。

听觉脑干反应 (ABR) — 听觉筛查和潜伏期诊断

🙋
我听说新生儿要做「耳朵检查」。但新生儿还不能回答「能听到吗？」，怎么检查呢？
🎓
问得好。因为新生儿无法回答，我们通过在头皮贴电极直接测量「耳朵到大脑的信号是否到达」。这就是 ABR，听觉脑干反应。在耳边放「咔」的点击音，约 1 秒重复 20 次，刺激后 10 ms 内出现的数百 nV 微弱电位经 1000～2000 次叠加平均后，会清晰显示出 Wave I 到 Wave V 共 5 个波峰。新生儿听觉筛查（AABR）就是自动判断这个 Wave V 是否出现。
🙋
有 5 个波峰啊！它们各代表什么呢？
🎓
每个波峰代表电位发生的位置不同。Wave I 最靠近耳朵，在蜗神经末梢；Wave II 在听神经近侧部；Wave III 在进入脑干后的蜗神经核；Wave IV 在上橄榄核；Wave V 在中脑侧丘体附近。从 1ms 到 5.5ms，大约每间隔 1ms 就有一个波峰，形成一个波峰序列。试试把左边的滑块调到 60 dB。应该看到 0.05 × (80-60) = 1.0 ms，所有波峰都向右移动。这叫「潜伏期-强度函数」，是 ABR 的基本特性。
🙋
明白了！「患者状态」改成「后迷路病变」会怎样呢？
🎓
后迷路病变，比如听神经瘤，会使脑干内的传导变慢。所以 Wave I 还正常，但 Wave III 和 Wave V 会延迟，Inter-Peak Interval（IPI）I-V 会延长。健康成人 IPI I-V 约 4.0 ms，超过 4.6 ms 就要警惕，可能有听神经瘤。下面的「病态别 IPI 比较」图表显示，感音性听力损失时 IPI 基本不变，但只有后迷路病变时 IPI I-V 明显延长。现在虽然 MRI 普及，ABR 仍然因为成本低、无辐射，是后迷路病变筛查的有力工具。
🙋
扫描次数增加时「SNR 改善」快速增长。为什么平均能消除噪声呢？
🎓
脑的自发脑电和肌电是与刺激无关的随机噪声，ABR 是与刺激时间同期的信号——利用这个特性。N 次叠加后，信号增强 N 倍，但随机噪声仅增强 √N 倍，因此 SNR 与 √N 成正比改善。N=1500 时，获得 10·log10(1500) ≈ 31.8 dB 的改善。这正好是让 ABR 信号从背景噪声中浮现所需，临床标准 1000～2000 次扫描的根据就在这里。扫描次数越多越清晰，但检查时间变长，小孩烦躁导致肌电增加平均也追不上。所以「短时间内获得足够 SNR」是 ABR 测量的技巧所在。
🙋
「click」和「tone-burst」有什么区别？想测周频率特异听力时用哪个？
🎓
click 刺激是 0.1 ms 的尖锐脉冲，能量分布在 1～4 kHz 的宽带。所以只能判断「大约中高音区能不能听到」。tone-burst（500 Hz、1 kHz、2 kHz、4 kHz）用有中心频率的短音，可以估计周频率特异的阈值。新生儿筛查的流程是：先用 click 做 AABR，快速判断 Pass/Refer；Refer 的小孩再做 tone-burst ABR 或 ASSR（听觉稳态反应），分别测各周频率的阈值，用于补听器验配。这是标准的两阶段模式。

常见问题

ABR 的各 wave 反映音刺激后沿脑干上行的电生理活动的发生源。Wave I 是蜗神经末梢（听神经远侧部），Wave II 是听神经近侧部，Wave III 是蜗神经核，Wave IV 是上橄榄核，Wave V 源自外侧丘系～中脑侧丘体。临床上特别重视重复性高的 Wave I 和 Wave V，评估潜伏期、振幅、Inter-Peak Interval。成人的典型潜伏期为 I=1.5、III=3.5、V=5.5 ms（80 dB nHL click）。
IPI 反映脑干内的传导时间，不易受周边听觉障碍影响，因此对后迷路病变的检测有用。成人的 IPI I-V 通常约 4.0 ms，IPI I-III 约 2.0 ms，IPI III-V 约 2.0 ms。IPI I-V > 4.4～4.6 ms 或左右差 > 0.2～0.3 ms 提示听神经瘤（前庭神经鞘瘤）等后迷路病变。本工具选择患者状态 'retro_cochlear' 时，可看到脑干内传导延迟，IPI 延长的情况。
头皮上的 ABR 电位仅数百 nV，被背景脑电和肌电等噪声（μV 量级）淹没。时间同步的叠加平均 N 次后，刺激同期成分增强 N 倍，而随机噪声仅增强 √N 倍，因此 SNR 与 √N 成正比改善。具体地，N=1500 时获得约 31.8 dB 的 SNR 改善（10·log10(1500)）。这正是临床上标准 1000～2000 次扫描的依据。
自动 ABR（AABR）采用固定强度 35 dB nHL 的 click 刺激，自动判断 Wave V 有无，仅返回 Pass/Refer 二值结果。诊断 ABR 则在 20～100 dB nHL 范围内逐级改变刺激强度，评估 Wave V 潜伏期-强度函数、IPI、tone-burst 周频率特异阈值。AABR 转介的新生儿需进行诊断 ABR 来确定是否确实有听力损失、损失部位（传导性 vs 感音性 vs 后迷路性）及阈值。

现实应用

新生儿听觉筛查（AABR）：在日本，分娩医院中 90% 以上的新生儿接受 AABR。用 35 dB nHL 的 click 刺激，如果 Wave V 可重复检测则 Pass，否则 Refer。早期发现和早期干预，经报告对两侧感音性听力损失的儿童，6 个月内通过补听器验配可显著改善语言发展。本工具把刺激强度调到 35 dB，可体验 Wave V 是否勉强检测到，直观理解 AABR 灵敏度的挑战。

听神经瘤（前庭神经鞘瘤）诊断：MRI 普及前，ABR 是后迷路病变筛查的首选。虽然现在 MRI 广泛，但由于医保和 MRI 禁忌（金属植入物等），ABR 仍用于片侧感音性听力损失的监测。阳性表现为 IPI I-V > 4.6 ms、左右差 > 0.3 ms、Wave V 振幅降低。本工具选 'retro_cochlear' 时，IPI I-V 约延长到 4.8 ms，判定变 ng，可感受诊断标准。

术中听神经监测（IOM）：听神经瘤切除术或小脑桥角部手术中，为保护听神经和脑干，实时监测 ABR。Wave V 潜伏期延长 1 ms 以上或振幅降低 50% 以上时向术者报警，促促操作调整。连续加算需 30～60 秒出一波形，对速度和信任度的平衡是技师的技能所在。

意识障碍和脑死判定的辅助：脑干功能评价中，昏迷和脑死判定会用 ABR 作辅助检查。脑死时 Wave I 后的波（脑干来源的 Wave II-V）全消失，仅蜗神经末梢的 Wave I 残存，这是典型表现。重症脑干损伤时 Wave V 单独消失等，从波型模式可推断损伤部位。

常见误解和注意事项

首先最大误解是「ABR Pass = 听力正常」。AABR 通常以固定强度 35 dB nHL 判 Wave V 有无，无法检出轻度听力损失（20～35 dB HL）或仅低频受损。click 刺激以 1～4 kHz 为中心，500 Hz 以下低音仅受损也会 Pass。即使 AABR Pass 的小孩，若之后发现发育迟缓或反应迟钝，也必须进行精细听力检查（tone-burst ABR、ASSR、行为听力测试）的后续跟踪。「筛查 Pass 就放心」是误解。

其次，「点击反复速率越快越好，能缩短检查时间」的思想也有误。虽然 90 Hz 时 1500 次扫描只需 17 秒，但脑干的适应会导致 Wave V 延迟 0.5～1.0 ms，正常值判定失效。临床标准是 11～21 Hz，后迷路病变检测时会提高反复速率做「速率研究」压力测试，但需与本设施正常值表对比。本工具简化了反复速率影响，实际判定务必参照各机构的正常值表。

最后，「电极阻抗越低越好」的想法也不对。高阻抗（>5 kΩ）确实增加噪声，但为了极端降低（<1 kΩ）而过度皮肤预处理会伤害小孩皮肤，且两电极阻抗差大时共模抑制失效，反而增加噪声。理想是「3 个电极都维持在 3～5 kΩ 且平衡」。特别新生儿推荐温和的皮肤预处理以减少刺激。本工具的 SNR 改善计算基于理想条件，实际上因电极状态、小孩活动、周围电磁噪声会偏离 √N 法则，需铭记在心。

使用指南

  1. 设置刺激音强度（dB nHL）。新生儿筛查用 30～40 dB nHL，听力阈值测定在 10～80 dB nHL 范围内逐阶输入。
  2. 输入点击刺激速率（Hz）。常用 11 Hz（临床标准），神经可塑性评价时用 21 Hz。
  3. 设置加算扫描次数。SNR 改善量与 √（扫描次数）成正比，新生儿筛查用 1000～2000 次，术中监测用 512～1024 次。
  4. 运行模拟后，查看 Wave I、Wave V 潜伏期、Inter-Peak Interval（IPI）、SNR 改善值、推断听力阈值。

具体计算示例

40 dB nHL、点击速率 11 Hz、扫描 1500 次的条件下：Wave I 潜伏期 1.6 ms、Wave V 潜伏期 5.8 ms、IPI I-V 4.2 ms、SNR 改善 38.8 dB、推断阈值 32 dB nHL。加算次数增加到 3000 时，SNR 改善升至 42.2 dB。同一被测者刺激强度降到 20 dB nHL，Wave V 潜伏期延长至 6.2 ms，潜伏期延长提示听力下降。

实务注意事项