Oto akoestische emissies (OAE)

Ons oor is niet alleen in staat geluiden te ontvangen, maar blijkt ook geluidjes te produceren. In de jaren zeventig ontdekte David Kemp dat wanneer het oor gestimuleerd wordt door een korte stimulus (een klikgeluid) er zo’n 5 tot 10 ms later een signaal terug kwam uit het oor. Een dergelijke Kemp-echo, genoemd naar de ontdekker, duurt zo’n 15 ms.

Het verschijnsel waarbij het oor geluid voortbrengt, wordt Oto akoestische emissies (OAE) genoemd. Het produceren van een dergelijk geluid blijkt een eigenschap te zijn van oren die beschikken over gezonde haarcellen. De afgelopen tijd zijn er tal van meetinstrument beschikbaar die metingen verrichten die gebaseerd zijn op de vinding van Kemp. Hiermee kan bijvoorbeeld bij pasgeborenen en peuters gekeken worden of er mogelijke aanwijzingen zijn dat het gehoor niet goed werkt. Dit is van belang omdat behandeling in een zo vroeg mogelijk stadium grote voordelen heeft. Ook zijn OAE-tests zeer goed bruikbaar om na te gaan of het plaatsen van buisjes zijn doel heeft bereikt. Ook kan een dergelijke test zeer nuttig zijn om aan te tonen dat de cochlea nog goed functioneert wanneer er geopereerd moet worden. Zo kan bij de operatie van een brughoektumor, gehoorsparend worden geopereerd.

OAE screening baby

OAE screening baby

Bij de apparatuur die gebruikt wordt voor diagnostiek worden deze oto akoestische emissies opgewekt. Daarom worden ze ook wel Evoked Oto-akoestische emissies genoemd. Dergelijke opgewekte oto-akoestische emissies zijn het best te meten bij hele kort durende stimuli. Hierbij moet er voor gezorgd worden dat de stimulus en de respons gescheiden te meten zijn. De stimulus moet daarom korter duren dan de latentietijd. Dit is het tijdinterval dat verloopt tussen het aanbieden van de stimulus en het zich voordoen van de emissie die we willen meten. In onderstaande figuur is schematisch weergegeven hoe de meetopstelling voor OAE’s eruit ziet.

oaemetingapp_0000

Bij het meten van oto akoestische emissies doet zich een probleem voor: ze zijn erg zwak en gaan vaak ten onder in de ruis die ons lichaam zelf produceert. Echter evenals bij het maken van een BERA of Electro-encephalogram (EEG) kan de ruis uitgemiddeld worden. Dit kan doordat de ruis permanent varieert en het tijdsinterval tussen de stimulus en de OAE daarentegen gelijk blijft. Door nu een groot aantal stimuli aan te bieden is de ruis weg te middelen.

De huidige meetapparatuur is zeer compact en geeft betrouwbare meetresulaten. Er bestaan inmiddels zeer fraaie draagbare meetinstrumenten zoals de Echoscreen van Madsen.

echoscreen_0000

Ook is er zeer uitgebreide meetapparatuur beschikbaar voor het meten van oto akoestische emissies die alleen te gebruiken is samen met een computer, zoals de hieronder afgebeelde Capella.

capella_0000

Er zijn verschillende soorten OAE metingen te onderscheiden aan de hand van de gebruikte stimulus. Wordt de OAE opgewekt door een klik, dan spreekt men ook wel van klik opgewekte oto-akoestische emissies (clicked evoked otoacoustic emissions). Het voordeel van klikken is dat het zeer kort durende impulsen zijn die tegelijkertijd een zeer breed spectrum hebben. De emissie die hier uit voort komt, heeft een grote spectrale bandbreedte en is zeer karakteristiek voor een bepaald oor. Het kan dan ook als een vingerafdruk van het oor worden beschouwd. Wanneer met een Fast Fourier Transformatie gekeken wordt naar het frequentiespectrum van een klikgeluid blijkt het spectrum breed te zijn. Het oor krijgt dus met een klikgeluid alle frequenties aangeboden. Het oor reageert hierop door alle frequenties te reproduceren. Zelfs na het ophouden van de stimulus blijkt het oor nog even door te gaan met het produceren van geluid.

Clicked evoked en transient evoked oto otoacoustic emissions worden meestal onder dezelfde noemer gebracht. Transients zijn zeer korte signalen die dus ook uit kortdurende zuivere toontjes kunnen bestaan. Hiermee kan worden gekeken of bepaalde delen van het basilair membraan in staat zijn OAE’s te produceren.
Naast de transient en clicked evoked AOE’s  zijn er ook nog DPOAE’s: Distortion Product Otoacoustic Emissions te onderscheiden. Hierbij worden twee verschillende (zuivere) tonen aangeboden die qua frequentie niet veel van elkaar verschillen. In de emissie blijkt nu ook nog een derde, ook zuivere, toon aanwezig te zijn. Dit is een vervormingsproduct, een distortion. De frequentie van dit vervormingsproduct is nu voorspelbaar: fdp= f1-(f2-f1) ==> fdp= 2f1-f2.
De twee aangeboden frequenties en het vervormingsproduct kunnen worden gezien als drie boventonen van de grondtoon (g=f1-f2). Bij een gezond oor wordt een dergelijke distortie-toon gevonden. Wanneer de buitenste haarcellen zijn beschadigd zal deze toon ontbreken.
De distortietoon is trouwens gelijk aan de toon die als vervormingsproduct optreedt wanneer een groep hogere harmonische wordt aangeboden. Dit worden ook wel de zogenaamde Tartini tonen genoemd.

In het begin kwam naar voren dat de stimulus korter moet zijn dan de latentietijd, zodat de stimulus en de respons gescheiden zijn. Er is echter een OAE meting die gebruikt maakt van aanhoudende stumuli: Stimulus Frequency Otoacoustische emissies. Hierbij is dus zowel de stimulus als de OAE in de gehoorgang aanwezig en daardoor moeilijk meetbaar. Om toch deze OAE’s te kunnen meten wordt gebruik gemaakt van een hele zachte stimulustoon die bestaat uit een ‘sweep’. Door het frequentieverschil treden er zwevingen op.

Bovenstaande OAE’s ontstaan allen nadat ze opgewekt zijn. Het oor kan echter ook emissies voortbrengen wanneer er geen stimulus aanwezig is. Dit worden spontane emissies genoemd: Sponaneous Oto-acoustic Emissions, afgekort SOAE’s genaamd. Deze SOAE’s liggen over het algemeen tussen de 1 en 2 kHz.
SOAE’s worden echter niet bij iedereen aangetroffen: bij zo’n 60% van de vrouwen en 22% van de mannen.
Relatie tussen stimulus en emissie is niet lineair

Wanneer de intensiteit van de stimulus verhoogt wordt blijkt ook de amplitude van de emissie groter te worden. Het verloop is echter niet lineair. Een verhoging van de intensiteit van een stimulus die vlak bij de gehoordrempel ligt, heeft namelijk een ongeveer even grote verhoging van de emissie tot gevolg. Wanneer echter de intensiteit van de stimulus veel hoger ligt, is de toename van de emissie veel geringer. Met andere woorden het groter worden van de emissie verloopt niet lineair met het groter worden van de stimulus. Dit komt overeen met de idee dat dat de buitenste haarcellen zachte geluiden extra versterking geven en daarmee een comprimerende werking hebben.