UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
LIMIAR AUDITIVO COM O POTENIAL EVOCADO EM REGIME PERMANENTE
UTILIZANDO TÉCNICAS DE DETECÇÃO OBJETIVA
Damares Plácido Moreira de Souza
BELO HORIZONTE, BRASIL.
MARÇO DE 2011
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Damares Plácido Moreira de Souza
LIMIAR AUDITIVO COM O POTENCIAL EVOCADO EM REGIME PERMANENTE
UTILIZANDO TÉCNICAS DE DETECÇÃO OBJETIVA
Dissertação submetida ao Programa de PósGraduação em Engenharia Elétrica da Escola
de Engenharia da Universidade Federal de
Minas Gerais, como requisito parcial para
obtenção do título de Mestre em Engenharia
Elétrica.
Orientador: Prof. Dr. Carlos Julio Tierra Criollo
Co-Orientador: Prof. Dr. Paulo Fernando
Tormin Borges Crosara
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Damares Plácido Moreira de Souza
LIMIAR AUDITIVO COM O POTENCIAL EVOCADO EM REGIME PERMANENTE
UTILIZANDO TÉCNICAS DE DETECÇÃO OBJETIVA
Dissertação submetida ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
da Escola de Engenharia da Universidade Federal de Minas Gerais,
Belo Horizonte, 2011.
_____________________________________
Carlos Julio Tierra Criollo (Orientador) - UFMG
_____________________________________
Paulo Fernando Tormin Borges Crosara (Co-Orientador) - UFMG
_____________________________________
Flávio Barbosa Nunes – UFMG
_____________________________________
Hani Camile Yehia – UFMG
_____________________________________
Sady Antônio dos Santos Filho – PUC Minas
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AGRADECIMENTOS
Aos meus pais.
Pai, amo você.
Mamãe querida, obrigada por estar sempre presente nas grandes decisões da
minha vida, me apoiando e me amando, independente do quanto eu estava certa.
Ao meu orientador Prof. Dr. Carlos Julio, agradeço-lhe muito pelos ensinamentos,
pela prontidão, paciência e sempre boa vontade nos momentos em que muito
precisei da sua ajuda.
Meu co-orientador Prof. Dr. Paulo Fernando, obrigada pela confiança no meu
trabalho e pelas várias observações apontadas durante o desenvolvimento deste
trabalho científico. Pelos conselhos que tanto me fizeram repensar nas muitas
decisões que tomei no caminho da vida.
Aos meus irmãos, obrigada pelo amor e paciência. Maria Lúcia, obrigada por ser,
tantas vezes, minha mãe, amo muito você. Cida e Carlinhos obrigada pelo
cuidado com o meu pai, quando muitas vezes estive tão ausente. Synara,
obrigada por estar sempre do meu lado.
Aos meus amigos, Aniel Dutra Jr., Antônio Gontijo, Sasha John, Ana Cláudia, Ana
Cristina Gontijo, João Pedro Hallack, Terry Picton, Izabela Lyon, Matheus Romão,
Lena, Eduardo Dolabela, Anete, Arlete, Hani, Henrique, Clarissa, Marcos, Adriano
Vilela, Pollyana Campos e Marcela, muito obrigada pelo carinho.
Meus amigos do Núcleo de Otorrino, obrigada por me ajudarem nesta conquista.
Em especial agradeço muito ao Dr. Antônio Lobo, por ter me incentivado desde o
princípio. Kátia Milagres e Alexandre Henrique, vocês sempre estiveram
presentes me apoiando nos momentos mais complicados, muito obrigada!
CEFALA, obrigada por me acolherem.
NEPEB, obrigada por me ajudarem a tornar este momento real.
A Deus, obrigada pela oportunidade de ter todas essas pessoas na minha vida.
Alguns trilhando sempre ao meu lado, outros tantos por apenas cruzarem o meu
caminho, mas deixando suas marcas.
Agradeço, também, à CAPES, FAPEMIG e CNPq pelo apoio financeiro.
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RESUMO
A audiometria tonal, bem como o potencial evocado auditivo (PEA), são exames
audiométricos que possibilitam inferir os níveis de limiares auditivos permitindo,
consequentemente, identificar a presença de algum tipo de deficiência auditiva. O
PEA é a resposta eletrofisiológica do córtex cerebral e estruturas subcorticais,
eliciado por estímulo sensorial auditivo, que pode ser captado no couro cabeludo
e está sobreposto à atividade elétrica cerebral espontânea. A estimulação auditiva
pode ser realizada em cada orelha, separada ou simultaneamente. O fato de o
PEA poder ser captado de maneira não invasiva, sem desconforto para o paciente
e, geralmente, sem sedação ou anestesia, aumentou ainda mais a aplicabilidade
clínica desse procedimento. O PEA em Regime Permanente (ASSR- Auditory
Steady State Response) é uma avaliação quantitativa e objetiva, geralmente
eliciado por tons modulados em amplitude. O que vem despertando a atenção de
muitos pesquisadores no ASSR é a possibilidade de obtenção de um perfil
audiométrico abrangente, o que torna possível a configuração de um "audiograma
eletrofisiológico". O presente trabalho tem por objetivo investigar a Magnitude
Quadrática da Coerência Múltipla (MSC) e Teste Espectral F (SFT) na
identificação dos limiares auditivos por meio de um sistema de ASSR
desenvolvido pelo NEPEB (Núcleo de Estudos e Pesquisa em Engenharia
Biomédica) – UFMG (Universidade Federal de Minas Gerais). Sinais de EEG
foram coletados em nove indivíduos saudáveis (com média de 23,6 ± 2,78 anos).
Os eletrodos foram posicionados no vértex da cabeça (Cz), na nuca (região logo
abaixo da linha do cabelo) e na base do pescoço.
Esse posicionamento foi
utilizado por ser, em pesquisas anteriores, descrita como a melhor derivação para
o estudo e captação dos sinais da ASSR. Um estímulo constituído por quatro
tons AM foi aplicado simultaneamente na orelha esquerda e na direita. A
intensidade de estímulo iniciou-se em 60 dB SPL e foi reduzido gradativamente
para 50; 40; 30; 25; 20 e 15 dB SPL. O limiar com as técnicas de detecção MSC e
SFT não mostraram diferença significativa em suas respostas. O sistema
mostrou-se adequado na obtenção da ASSR no grupo estudado.
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ABSTRACT
Tonal audiometry and auditory evoked potential (AEP)are audiometric exams that
allow the inference of auditory thresholds, making it possible to identify auditory
deficiencies. The AEP is the physiological response of the cerebral cortex and
subcortical structures that is elicited by auditory sensory stimuli; it can be captured
on the scalp and is superposed to spontaneous brain activity. Auditory stimuli can
be delivered to each ear, simulaneously ou separetely. Because It is a noninvasive procedure that be be applied with no discomfort for the patient and almost
always with no sedation nor anesthesia, it has a wide clinical applicability. The
Auditory Steady State Response (ASSR) is a quantitative and objective
evaluation, generally elicited by amplitude-modulated tones. There is a growing
interest in the ASSR because it allows drawing a comprehensive auditory profile,
making it an "electrophysiological audiogram". This work aims at studying the
Magnitude Squared Coherence (MSC) and Spectral F-test (SFT) in the
identification of auditory thresholds via an ASSR developed at NEPEB (Nucleus
for Studies and Research in Biomedical Engineering) - UFMG (University of Minas
Gerais). EEG signals were collect from nine healthy individuals (with age mean
23.6 ± 2.78 y/o). Electrodes were placed at the head vertex (Cz) and at the neck
base. This placement was chosen because of having being described, in earlier
research, as the best choice for recording ASSR. Stimulus was made up by four
AM tones and applied binaurally at left and right ears. Stimulus intensity started
at 60 dB SPL and was gradually reduced for 50; 40; 30; 25; 20 and 15 dB SPL.
The difference in the thresholds obtained by MSC and SFT were not statistically
significant.
The system was adequate to obtain ASSR in the group of
experimental subjects.
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Imagem do AudiStim destacando a interfase gráfica (IC), a unidade de
controle (UC), o bioamplificador e os eletrodos usados no registro do EEG
23
Figura 2. Diagrama geral do AudioStim indicando os módulo
24
Figura 3. Diagrama esquemático do procedimento utilizado para a calibração do
protótipo
25
Figura 4. MSC (gráfico à esquerda) e SFT (gráfico à direita) do sujeito #1 para (a)
60 dB SPL; (b) 50 dB SPL; (c) 40 dB SPL; (c) 30 dB SPL; (d) 25 dB SPL; (e) 20
dB SPL; (g) 15 dB SPL
31
Figura 5. MSC (gráfico à esquerda) e SFT (gráfico à direita) do sujeito #2 para (a)
60 dB SPL; (b) 50 dB SPL; (c) 40 dB SPL; (c) 30 dB SPL; (d) 25 dB SPL; (e) 20
dB SPL ..
38
Figura 6. Histogramas comparativos entre o número de indivíduos e o número de
trechos M
48
Tabela 1. Limiar auditivo do exame de audiometria tonal dos nove indivíduo
participantes do estudo em dB SPL
30
Tabela 2. Resultados dos testes estatísticos MSC e SFT na detecção do ASSR da
orelha esquerda. Dados em dB SPL
45
Tabela 3. Resultado dos testes estatísticos MSC e SFT na detecção do ASSR da
orelha direita. Dados em dB SPL
46
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LISTA DE ABREVIATURAS
ABR
ABR TB
AM
ANSI
Auditory Brain Response
Auditory Brain Response Tone Burst
Amplitude Modulada
American National Standards Institute
ASSR
Auditory Steady State Response
BERA
Brainstem Evoked Response Audiometry
CEFALA
Centro de Estudos da Fala, Acústica, Linguagem e Música
CCE
Célula Ciliada Externa
CCI
Célula Ciliada Interna
EEG
Eletroencefalografia
EOA
Emissão Otoacústica
ECodhG
Eletrococleografia
FFT
Fast Fourier Transform
FM
Freqüência Modulada
IG
Interface Gráfica
IPRF
Índice Percentual de Reconhecimento da Fala
MAE
Meato Acústico Externo
MM
Modulação Mista
MT
Membrana Timpânanica
MSC
NA
NEPEB
Magnitude Squared Coherence
Nivel de Audição
Núcleo de Estudos e Pesquisas em Engenharia Biomédica
PEA
Potencial Evocado Auditivo
SDT
Speech Detection Threshold
SPL
Sound Pressure Level
SFT
Spectral F Test
SRT
Speech Reception Threshold
UC
TANU
Unidade de Controle
Triagem Auditiva Neonatal Universal
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SUMÁRIO
CAPÍTULO 1 – Introdução
1
1.1 Objetivos
3
1.2 Estrutura do Trabalho
3
CAPITULO 2 – Sistema Auditivo
5
2.1 Audiograma
7
2.2 Mascaramento
8
2.3 Exames Subjetivos
8
2.3.1 Audiometria
8
2.3.1.1 Audiometria Tonal
9
2.3.1.2 Audiometria Vocal
9
2.3.1.3 Weber
2.3.2 Rinne
2.4 Exames Objetivos
10
11
11
2.4.1 Potencial Evocado Auditivo
12
2.4.2 Eletrococleografia
12
2.4.3 Audiometria de Tronco Encefálico por Cliques (BERA)
12
2.4.3.1 Audiometria de Tronco Encefálico Frequência Específica
13
2.4.4 Resposta Auditiva em Regime Permanente (ASSR)
14
2.4.5 Técnicas de Detecção da ASSR
17
2.4.5.1. Teste Espectral F (SFT)
18
2.4.5.2. Magnitude Quadrática da Coerência (MSC)
19
CAPÍTULO 3 - Materiais e Métodos
21
3.1. Processo de Seleção da Amostra
21
3.2. Local da Coleta dos Dados
22
3.3. Equipamentos utilizados para a Realização da ASSR
22
3.4. Posicionamento dos Eletrodos para Captação da ASSR
24
3.5. Estímulos da ASSR
24
3.6. Calibração do Sistema para a Realização da ASSR
25
3.6.1. Ajuste dos Parâmetros do Sistema e Aquisição dos Sinais
26
3.6.2. Parâmetros de Referência
26
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3.7. Rejeição de Artefatos
27
3.8. Processamento dos Sinais
27
3.9. Análise Estatística
28
3.9.1. Testes Estatísticos
3.10. Realização da Audiometria
28
28
CAPÍTULO 4 - Resultados
29
CAPÍTULO 5 - Discussão
50
CAPÍTULO 6 – Conclusão
53
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
54
APÊNDICE
68
Página |1
CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO
É bem conhecido que a perda auditiva pode ter um impacto devastador sobre as
habilidades de comunicação, função cognitiva e emocional, comportamentais e no
bem-estar social humano (BESS et al, 1998; CHIA et al, 2007; DALTON et al,
2003; HEINE & BROWNIG, 2002; MANSON & MANSON, 2007; MOELLER,
2000).
O sistema auditivo humano pode ser avaliado por meio de exames subjetivos e
objetivos. Dentro do grupo dos exames subjetivos encontra-se a audiometria
tonal. Este é um exame convencional e largamente utilizado que permite
mensurar a audição periférica através da obtenção dos limiares auditivos por meio
de respostas conscientes dadas pelo indivíduo em resposta a um estímulo sonoro
(BESS; HUMES, 1998; FROTA, 1998; KATZ, 1999; MUSIEK; RINTELMAN,
2001).
A audiometria fisiológica baseada no Potencial Evocado Auditivo (PEA) é uma
das técnicas consideradas objetivas. O PEA é a resposta do sistema nervoso,
eliciado por estímulos sonoros, que está sobreposto no eletroencefalograma
(EEG) espontâneo (LINS, 2002). O PEA pode ser divido em Transiente e em
Regime Permanente.
Um exemplo de PEA Transiente é o Brainstem Evoked Response Audiometry
(BERA). Esta é a medida eletrofisiológica mais utilizada para estimar a
sensibilidade auditiva. Os resultados são obtidos por meio de estímulos de curta
duração que são apresentados em intervalos de tempo suficientes para que a
resposta ocorra sem que haja sobreposição com a resposta ao estímulo anterior
(AOYAGI et al, 1993a; FIGUEIREDO; CASTRO JÚNIOR, 2003; LINS, 2002).
Porém, uma nova técnica de medida eletrofisiológica vem sendo introduzida na
rotina da avaliação auditiva. Essa técnica, conhecida como Auditory Steady-State
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Response (ASSR), é um exemplo de PEA em regime permanente. A ASSR
ocorre quando o estímulo é apresentado a uma taxa rápida o suficiente para que
a resposta a um dado estímulo sobreponha à resposta ao estímulo seguinte
(FELIX, 2006; LINS, 2002; PICTON et al, 2002; VENEMA, 2004).
A ASSR vem sendo muito discutida nos grandes centros de pesquisa de limiares
auditivos humanos como uma ferramenta efetiva pela possibilidade, que esta
disponibiliza, de se avaliar as duas orelhas, simultaneamente, e em várias
frequências específicas. Isso torna possível a obtenção de um audiograma
eletrofisiológico auditivo abrangente (DIMITRIJEVIC et al, 2002; PEREZ-ABALO
et al, 2001; PICTON et al, 2005; PICTON, 2007; STAPELSS, 1984). O tempo
gasto na aquisição das respostas auditivas é outra vantagem que vem sendo
estudada na utilização da técnica ASSR (CANALE et al, 2006; SCHMULIAN et al,
2005). Os estímulos utilizados para evocar a ASSR podem alcançar níveis
auditivos muito elevados, o que possibilita avaliar audição residual em indivíduos
com perda auditiva profunda (RANCE et al, 1998).
Também a forma como as ASSR’s são avaliadas traz grande vantagem quando
comparada aos demais exames realizados por meio do PEA e a audiometria
(CONE-WESSON et al, 2002; LIN et al, 2009). Sua análise é realizada no domínio
da frequência, utilizando algoritmos que são aplicados ao sinal do EEG. Assim, a
resposta é dada por meio de verificação estatística o que diminui a participação
do avaliador na análise dos resultados (JOHN; PICTON, 2000; JOHN et al,
2001a).
A ASSR dentro da rotina médica facilita muito a avaliação auditiva, por frequência
específica, principalmente em indivíduos que não podem responder a
audiometria, como é o caso de lactantes e crianças muito pequenas, pessoas
com deficiências cognitivas, e sujeitos que tentam simular ou agravar uma perda
auditiva (AOYAGI et al, 1993b; HERDMAN et al, 2003; LINS et al, 1996; LUTS et
al, 2004).
Contudo, apesar dos bons resultados já descritos na literatura, a ASSR ainda é
pouco utilizada no Brasil. Parte disso é atribuída ao fato de os equipamentos
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utilizados na realização deste tipo de exame serem importados a um custo muito
alto. Destacam-se dentre esses equipamentos o MASTER® (Toronto, Canadá) e
o AUDIX® (Havana, Cuba).
O Núcleo de Estudos e Pesquisa em Engenharia Biomédica (NEPEB) do
Departamento de Engenharia Elétrica da UFMG desenvolveu um sistema capaz
de realizar o estudo da ASSR - “AudioStim” (ROMÃO, 2009).
1.1.Objetivos
O presente trabalho propõe determinar os limiares auditivos eletrofisiológicos de
indivíduos normouvintes por meio da ASSR utilizando o AudioStim, procurando
principalmente:
- Detecção dos limiares auditivos, por via aérea, através do exame de
audiometria tonal.
- Identificar os limiares auditivos por meio da ASSR.
- Identificar oito frequências, quatro para a orelha esquerda e quatro para a
orelha direita, e seus respectivos limiares, utilizando também diferentes
números de estímulos.
- Comparar a detecção da ASSR com as técnicas de detecção: Magnitude
Quadrática da Coerência (MSC-Magnitude Squared Coherence) e o Teste
Espectral F (SFT - Spectral F Test).
1.2.Estrutura do trabalho
Este trabalho está dividido em seis capítulos. Os primeiros incluem uma parte
teórica e posteriormente descreve-se a parte experimental, vinculada à execução
da ASSR e a obtenção de seus resultados.
O Capítulo 2 traz uma revisão bibliográfica dos principais exames para avaliação
auditiva humana que são utilizados na rotina médica e fonoaudiológica. Por ser
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exame da ASSR o tema principal deste estudo, sua descrição é mais detalhada.
No final, de forma sucinta, tem-se uma abordagem dos testes estatísticos MSC e
SFT. No Capítulo 3 são apresentados os materiais e métodos utilizados para a
realização dos exames.
Os resultados obtidos para a audiometria tonal e a ASSR utilizando o AudioStim,
serão apresentados no Capítulo 4.
A comparação destes resultados com aqueles descritos pela revisão de literatura
é apresentada no Capítulo 5.
O Capítulo 6 traz as conclusões do trabalho, apresentando também algumas
propostas de trabalhos futuros.
Em seguida, as referências bibliográficas e um apêndice de Anatomia e Fisiologia
da Audição Humana foi anexado.
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CAPÍTULO 2 – SISTEMA AUDITIVO
A audição é um processo complexo que envolve a captação, percepção e
interpretação dos sons presentes no ambiente. O sistema auditivo humano é
constituído basicamente de três partes a se entender: orelha externa, orelha
média e orelha interna, sendo a última continuada pela estrutura nervosa
responsável por levar as informações captadas até os pontos, já dentro do
sistema nervoso central, responsável pelas decodificações que fazem ser
possível o que se chama de compreensão auditiva. Torna-se necessário observar
as diferentes características funcionais de cada estrutura para compreender o
funcionamento do sistema auditivo como um todo (KANDEL et al, 2000; BEAR et
al, 2002).
A orelha externa é formada pelo pavilhão auditivo e pelo canal auditivo externo ou
meato auditivo. O canal auditivo externo estabelece a comunicação entre a orelha
média e o meio externo. Esse canal termina numa delicada membrana (chamada
de tímpano ou membrana timpânica) firmemente fixada ao conduto auditivo
externo por um anel de tecido fibroso, chamado anel timpânico.
A orelha média começa na membrana timpânica e consiste, em sua totalidade, de
um espaço aéreo (cavidade timpânica) no osso temporal. Dentro dela estão três
ossículos articulados entre si, cujos nomes descrevem sua forma: martelo,
bigorna e estribo. Esses ossículos encontram-se suspensos na orelha média,
através de ligamentos. O cabo do martelo está encostado no tímpano; o estribo
apoia-se na janela oval, um dos orifícios dotados de membrana da orelha interna
que estabelecem comunicação com a orelha média. O outro orifício é a janela
redonda. A orelha média comunica-se também com a faringe, através de um
canal denominado tuba auditiva. Esse canal permite que o ar penetre no ouvido
médio. Dessa forma, de um lado e de outro do tímpano, a pressão do ar
atmosférico é igual.
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Dentro da orelha interna é encontrada a cóclea, órgão relacionado com a audição.
A cóclea é composta por três escalas individuais. Esses tubos recebem o nome
de rampas, ou escalas timpânicas, média, coclear e vestibular. A membrana que
separa a escala média da timpânica é chamada de membrana basilar. Essa
membrana é sustentada por cerca de 25.000 estruturas finas chamadas de fibras
basilares. Na superfície da membrana basilar localiza-se o órgão de Corti, onde
há células nervosas ciliares. Sobre o órgão de Corti há uma estrutura
membranosa, chamada membrana tectória, que se apoia, como se fosse um teto,
sobre os cílios das células sensoriais. Essas estruturas se comunicam com o
nervo auditivo, responsável por enviar os sons até o córtex cerebral (maior
informação sobre a Anatomia e Fisiologia da Audição Humana pode ser
encontrada no Apêndice).
A funcionalidade da audição humana pode ser aferida por meio de exames
específicos. Tais exames podem ser realizados com o objetivo de verificar a
funcionalidade de partes anatômicas ou sua integridade neurofisiológica.
A primeira noção de acumetria qualitativa foi estabelecida por Friedrich Bezold em
1898 em que, utilizando diapasões de sons puros, interrogava certas frequências
audíveis. Em relação à intensidade, Bezold verificou que a mesma diminuía com o
passar do tempo após a percussão do diapasão, estabelecendo então a primeira
noção de estímulo, pois o mesmo calculava a intensidade por segundos de
audibilidade. Baseando-se neste fato, Bezold conseguiu estabelecer a primeira
noção
de
acumetria quantitativa
(BESS,
2002;
KATZ,
1999;
MUSIEK;
RINTELMANN, 2001).
Após Bezold, várias modificações foram introduzidas em seu método acumétrico,
mas todas elas respeitando os dois princípios básicos estabelecidos por ele, ou
seja, a acumetria qualitativa e a acumetria quantitativa (BESS, 2002; KATZ, 1999;
MUSIEK; RINTELMANN, 2001). Apesar de todas as inovações que foram
introduzidas no método primitivo de Bezold, ele não perdeu o seu valor de ter sido
a base para a construção dos audiômetros. Os objetivos são idênticos, ambos
determinam o limiar de intensidade do estímulo auditivo em função das
frequências audíveis. Em um, o limiar é medido em segundos de audibilidade, e
Página |7
no outro, em uma medida eletroacústica chamada decibel (BESS, 2002; KATZ,
1999).
Os primeiros audiômetros eletro-mecânicos foram os precursores dos aparelhos
atuais, sendo que o audiômetro de Dean e Bunch em 1921 foi o protótipo dos
audiômetros eletro-mecânicos (KATZ, 1999).
A audiometria é o procedimento comportamental, subjetivo, mais utilizado para a
obtenção dos limiares auditivos aéreos (através de fones) e ósseos (através de
vibradores). O exame completo é composto pela audiometria tonal, via aérea e
óssea, pela audiometria vocal e pelo teste de Weber (BESS, 2002; KATZ, 1999;
FROTA, 1998).
Na rotina dos especialistas em audição humana esses exames são de grande
utilidade, uma vez que fornecem aos mesmos uma análise bastante abrangente
na identificação e diagnóstico de deficiências auditivas mais precisas.
Dessa forma, a possibilidade de uma rápida intervenção pode ser promovida e as
consequências, trazidas por esse tipo de deficiência, minimizadas.
Dentre os principais exames utilizados na rotina audiológica destacam-se os
exames de audiometria e PEA.
2.1 O Audiograma
Os limiares encontrados na audiometria tonal são anotados em um gráfico, o
audiograma. Ele expressa na abscissa as frequências em Hz, variando de 125 a
8.000 Hz, dispostas de forma logarítmica, ou seja, as frequências são
apresentadas em intervalos regulares (FROTA, 1998). Na ordenada a intensidade
é apresentada em dB NA e em forma linear, variando de - 10 a + 120 dB NA,
graduada de 10 em 10.
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2.2 Mascaramento
Em 1989, a American National Standards Institute - ANSI definiu mascaramento
como “... o processo pelo qual o limiar de audibilidade para um som é elevado
pela presença de outro som chamado de ruído mascarador”.
Em outras palavras, mascaramento é o procedimento de introduzir um ruído à
orelha não testada com o objetivo de impedir a sua participação nas respostas da
orelha a ser avaliada. Quando um som é apresentado à pior orelha em um nível
de intensidade forte, ele pode cruzar o crânio e ser percebido pela orelha melhor,
isso é chamado de atenuação interaural. Assim, sem o mascaramento na melhor
orelha, os indivíduos poderão responder ao estímulo por esta orelha. As
respostas que cruzam para a pior orelha representarão os limiares da melhor
orelha, elevados pelo valor da atenuação interaural.
2.3 Exames Subjetivos
2.3.1 Audiometria
O exame completo é composto pela audiometria tonal, via aérea e óssea, pela
audiometria vocal e pelo teste de Weber (FROTA, 1998).
2.3.1.1 Audiometria Tonal
A audiometria tonal tem por finalidade determinar o limiar auditivo humano. Para
um estudo adequado do estado do sistema auditivo é preciso conhecer os
limiares por via aérea e via óssea, que são os meios possíveis de transmissão de
energia sonora para a cóclea. Através da via aérea, a energia sonora entra pelo
meato acústico externo e é transportada mecanicamente pelo sistema de
Página |9
transmissão da orelha média para a cóclea, enquanto a energia sonora
transmitida por via óssea estimula diretamente a cóclea através da vibração do
crânio (LOPES FILHO, 1997; MUSIEK; RINTELMAN, 2001; YANTIS, 1994).
Audiometria Tonal por Via Aérea
Nesta técnica de aquisição de limiares, inicia-se a estimulação auditiva com a
frequência de 1.000 Hz, seguida de 2.000, 3.000, 4.000, 6.000 e 8.000 Hz e após
são testadas as frequências de 500 e 250 Hz. Os estímulos são apresentados em
intensidades variáveis, dependendo do caso específico do indivíduo, com duração
rápida, entre um a dois segundos (BESS, 2002; FROTA 1998; MUSIEK;
RINTELMANN, 2001).
Audiometria Tonal por Via Óssea
Para determinar os limiares por via óssea, um vibrador ósseo é posicionado sobre
a mastoide, que localiza-se na parte posterior do osso temporal, do indivíduo. O
vibrador permite a obtenção dos limiares por via óssea apenas nas frequências de
500, 1.000, 2.000, 3.000 e 4.000 Hz. Estímulos abaixo de 500 Hz e acima de
4.000 Hz são difíceis de serem testados por proporcionarem uma sensação tátil
acentuada. Ao contrário de se escutar um apito, o indivíduo testado sente apenas
uma vibração (BESS, 2002; FROTA, 1998; KATZ, 1999; MUSIEK; RINTELMAN,
2001).
2.3.1.2 Audiometria Vocal
A audiometria vocal (ou logoaudiometria) tem como objetivo avaliar a habilidade
do paciente em perceber e reconhecer os sons da fala. A avaliação básica inclui
os testes de limiar de reconhecimento da fala ou Speech Reception Threshold
(SRT), o índice percentual de reconhecimento de fala (IPRF) e o limiar de
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detecção de fala (SDT) (BESS, 2002; FROTA, 1998; KATZ, 1999; MUSIEK;
RINTELMANN, 2001).
O SRT é definido como a menor intensidade na qual o indivíduo é capaz de
repetir corretamente 50% das palavras trissílabas que lhes são apresentadas. A
cada palavra falada ocorre diminuição da intensidade até chegar ao limar da
média tritonal das frequências de 500, 1.000 e 2.000 Hz encontradas na
audiometria tonal. O SDT mede a menor intensidade com a qual o indivíduo
consegue detectar a presença da fala. O SDT é realizado apenas quando o
indivíduo não consegue realizar o SRT de forma correta. Neste teste, o indivíduo
é condicionado a responder para a presença do som da fala “pá, pá, pá”.
O limiar obtido no SDT é correspondente ao melhor limiar obtido nas frequências
testadas. O IPRF mensura a habilidade do indivíduo em repetir palavras
monossílabas ou dissílabas com 40 dB acima da média tritonal das frequências
de 500, 1.000 e 2.000 Hz. Para sua realização, são empregadas listas contendo
25 vocábulos que serão ditos pelo examinador e repetidas pelo indivíduo. O
resultado irá variar de 0 a 100%. Em crianças pequenas o IPRF é realizado
através de pranchas com figuras, pois facilitam a cooperação. Para indivíduos
normais a discrição pode variar de 88 a 100% (LOPES FILHO, 1997; BESS 2002;
FROTA, 1998; MUSIEK; RINTELMANN, 2001).
2.3.1.3 Weber
O vibrador ósseo é colocado na linha média do crânio, ou seja, na fronte alta do
indivíduo. Após dado o estímulo, o indivíduo deve referir onde melhor escutou o
som, se foi na linha média, na orelha esquerda ou na orelha direita. Como o
estímulo chega às duas cócleas simultaneamente, espera-se que o paciente
escute o som na melhor orelha ou cóclea (FROTA, 1998).
P á g i n a | 11
2.3.2 Rinne
Exame clínico realizado para avaliar a audição comparando a percepção dos sons
transmitidos pelo ar e através da condução óssea por meio do osso temporal. O
teste de Rinne é realizado colocando-se um diapasão vibrante (512 ou 256 Hz) na
mastóide e em seguida ao lado da orelha testada. Em um exame normal, o som
continua sendo audível quando o diapasão é colocado ao lado da orelha (FROTA,
1998).
Quando ocorre este cruzamento os limiares da pior orelha são melhores do que
os verdadeiros limiares. Por esse motivo o mascaramento é tão importante no
exame de audiometria, por exemplo, impedindo assim que perdas auditivas
unilaterais tenham seus limiares distorcidos pelas respostas presentes na melhor
orelha (BESS, 2002; FROTA, 1998; KATZ, 1999; MUSIEK; RINTELMAN, 2001).
2.4 Exames Objetivos
Dentre os exames auditivos objetivos, podem ser citadas a Imitanciometria,
Emissões Otoacústicas (EOA) e os Potenciais Evocados Auditivos (PEAs). A
Imitanciometria é composta pelos exames de timpanometria e pesquisa do reflexo
acústico, é um exame que mensura a impedância e a admitância da orelha média.
O exame de EOA tem como base funcional captar os sons gerados dentro da
cóclea pelas células ciliadas externas (CCE), que podem estar presentes
espontaneamente ou serem eliciadas através de estimulação acústica (RUSSO,
1993). Os PEAs são abordados mais detalhadamente a seguir.
P á g i n a | 12
2.4.1 Potencial Evocado Auditivo
O potencial evocado auditivo (PEA) refere-se à atividade elétrica do sistema
auditivo em resposta a um estímulo acústico adequado. Os PEAs são
frequentemente descritos de acordo com seu tempo de resposta (latência) após o
início do estímulo auditivo e são classificadas em latência precoce (0 - 10 ms),
média latência (10 - 60 ms) ou latência tardia (60 - 300 ms). As repostas de
latências precoces consistem na eletrococleografia (ECochG) e no Potencial
Evocado Auditivo de Tronco Encefálico (BERA), também conhecido por Brainstem
Evoked Response Audiometry (BERA). As de longa latência implicam nas
respostas corticais dos PEAs relacionados a eventos com a resposta auditiva
P300 (HOOD, 1998; FIGUEIREDO, 2003; MASON, 2004; HALL, 2007).
2.4.2 Eletrococleografia (ECochG)
Esse exame mensura a atividade da cóclea e do nervo auditivo. A análise da
atividade elétrica da cóclea é realizada a partir do registro do microfonismo
coclear e do potencial de somação que estão relacionados com a atividade das
células ciliadas externas e ainda do potencial de ação, que representa os disparos
sincrônicos de várias fibras do nervo auditivo. Esse exame é principalmente
utilizado na detecção da síndrome de Ménièr (FIGUEIREDO, 2003; BESS, 2002;
KATZ, 1999).
2.4.3 Audiometria de Tronco Encefálico por Cliques (BERA).
O BERA por cliques é uma série de 5 a 7 ondas indo do positivo para o negativo,
intituladas de I a VII na classificação de Jewett & Williston (1971), decorrentes de
estruturas do nervo auditivo e tronco cerebral que ocorrem dentro de
aproximadamente 10 ms após o início do estímulo, em adultos. O BERA por
cliques é primariamente sugerido como uma resposta que é evocada por um
estímulo auditivo. Em particular, o início do estímulo deve ser muito breve
P á g i n a | 13
(transiente) para gerar disparo sincrônico de todos os neurônios auditivos
(FIGUEIREDO, 2003; HALL, 2007; MUSIEK; RINTELMANN, 2001).
O estímulo mais eficaz é o clique, que é um pulso retangular e de curta duração
(FIGUEIREDO, 2003). O BERA por cliques é a medida mais amplamente utilizada
para predizer os limiares objetivos avaliando a integridade do nervo auditivo e vias
auditivas. Infelizmente, uma grande desvantagem do BERA por cliques na
estimativa do limiar auditivo é sua falta de especificidade de frequência. O sinal
acústico possui um espectro de frequência amplo em energia e uma ampla gama
de frequências (aproximadamente de 1.000 a 4.000 Hz) (FIGUEIREDO, 2003;
STAPELLS, 2000).
Portanto, na utilização do BERA por cliques não é possível prever sensibilidade
auditiva em qualquer frequência em particular, mas apenas fornecer uma
estimativa geral, principalmente correlacionando com o melhor da média tonal do
limiar comportamental no intervalo de 1.000 a 4.000 Hz (HALL, 2007; PICTON et
al., 1994; STAPELLS, 2000).
No entanto, informações sobre a sensibilidade auditiva em frequências
específicas são necessárias para fornecer estimativas precisas sobre o grau e
configuração da perda auditiva. Várias abordagens têm sido propostas para
atender a essa necessidade de “frequências específicas” e “local específico da
informação”.
A
especificidade
de
frequência
está
relacionada
com
as
propriedades acústicas do estímulo, referindo-se a quão precisamente o estímulo
ativa um local específico na membrana basilar (HYDE, 1985; STAPELLS, 1993;
STAPELLS & OATES, 1997). Uma diferente forma de se realizar o exame de
BERA envolve a apresentação de estímulos de frequências específicas com um
início bastante rápido para evocar uma resposta do tronco cerebral, o chamado
BERA por tone burst. Outra abordagem do mesmo tipo de exame utiliza ruído de
mascaramento gerado para isolar regiões específicas da cóclea (PICTON et al,
1979).
P á g i n a | 14
2.4.3.1 Audiometria de Tronco Encefálico por Frequência Específica
O BERA em resposta a estímulos tonais breves (ou estímulos de tone burst) é a
abordagem mais direta de se obter estimativas do limiar auditivo por frequências
específicas, também denominado BERA Tone Burts (BERA TB). O estímulo tone
burst é de rápido início e de curta duração resultantes da energia concentrada na
frequência do estímulo, mas também com bandas laterais de energia acima e
abaixo do seu pico de energia principal. Este espalhamento espectral acústico
pode
resultar
na
propagação
do
estímulo
às
frequências
adjacentes,
especialmente em níveis de alta intensidade. Por conseguinte, acontece um
declive acentuado nas perdas de alta frequência, os limiares em alta frequência
podem ser subestimados, pois o BERA surge a partir de regiões de baixa
frequência com melhor limiar auditivo (PICTON et al, 1979; PURDY & ABBAS,
1989; STAPELLS et al, 1994).
Uma abordagem alternativa para garantir a frequência e especificidade do local
do BERA é apresentar um ruído de mascaramento ipsilateral em simultâneo com
o estímulo transiente, ou seja, o clique ou o tone burst (PICTON et al, 1979;
STAPELLS & OATES, 1997). Embora estimativas precisas dos limiares de tom
puro já tenham sido publicadas, esta técnica não é clinicamente utilizada pois se
trata de uma abordagem muito demorada.
2.4.4 Resposta Auditiva em Regime Permanente (ASSR)
Uma alternativa a pesquisa de frequências específicas é a técnica que utiliza o
PEA (Potencial Evocado Auditivo) de regime permanente (ASSR), que foi
primeiramente relatado em seres humanos por Galambos e colaboradores (1981)
e oferece grandes vantagens sobre o BERA. Utiliza-se estímulos diferenciados
para evocar a ASSR, sendo eles tons puros (senoides) contínuos modulados em
amplitude (AM) e/ou frequência (KUWADA et al,1986).
P á g i n a | 15
O uso da ASSR permite uma estimativa de limiar auditivo em frequências
específicas e pode ser utilizado para indicar os limiares auditivos residuais em
indivíduos com perda auditiva de severa a profunda (CONE et al, 2009; RANGE
et al, 1998).
A mais importante vantagem da técnica que utiliza a ASSR é que a presença ou
ausência de uma resposta pode ser determinada estatisticamente através da
aplicação de algoritmos de detecção objetiva e não apenas por interpretação
visual subjetiva de onde é registrada - como acontece no BERA (VALDES et al,
1997; JOHN et al, 2000). Além disso, a ASSR pode ser eliciada por estímulos
apresentados a taxas de modulação entre 30 e 50 Hz (ou ASSR 40 Hz) e taxas
de 70 a 110 Hz (ou ASSR em 80 Hz). A ASSR em 80 Hz tem recebido muita
atenção na audiologia pediátrica devido à sua aptidão para avaliar crianças muito
novas, que estejam dormindo ou sedadas (JOHN et al, 2004; LEVI et al, 1993;
COHEN et al, 1991).
Uma característica importante da ASSR de 80 Hz é que as respostas podem ser
registradas para múltiplas frequências. Quatro frequências para uma orelha, ou,
quando
pesquisadas
ambas,
pode-se
utilizar
até
oito
frequências,
simultaneamente, resultando em um teste muito eficiente, com reduzido tempo de
execução (LINS et al, 1995a; et al, 1995b; JOHN et al, 1998).
Os primeiros relatos da ASSR foram relativos à modulação de 40 Hz
(GALAMBOS et al, 1981). Diversos estudos descrevem que a resposta auditiva a
40 Hz é uma resposta de média latência (GALAMBOS, 1981; PICTON et al, 2003;
STAPELLS et al, 1984; ROSS et al, 2005; VENEMA, 2004). Vários estudos que
analisaram as regiões ativas no cérebro por estímulos modulados a 40 Hz
mostraram que há evidências de que as respostas são geradas pelo córtex
auditivo e região superior do lobo temporal, envolvendo as regiões talâmicas e
tálamo-corticais, giro de Hescchi, fissura Sylviana e regiões do lobo temporal e
frontal (DRAGANOVA et al, 2002; GUTSCHALK et al, 1999; HERDMAN et al,
P á g i n a | 16
2002a; HERDMAN et al, 2002b; PANTEV et al, 1996; REYES et al, 2004; REYES
et al, 2005; ROSS et al, 2003).
Autores relatam que a ASSR a 40 Hz é gerada principalmente pelo córtex
primário, sendo assim influenciada pela maturação neurológica e estado de vigília
do indivíduo (AOYAGI et al, 1993a; PETITOT; COLLET; DURRANT, 2005;
STAPELLS et al, 1988). Vários estudos mostraram que a amplitude da resposta é
menor quando o indivíduo está em estado de sono ou sedado (LEVI; FOLSOM;
DOBIE, 1993; LINDEN et al, 1985; PETHE; VON SPECHT; HOCKE, 2001). Por
este motivo alguns autores recomendam utilizar a modulação da frequência de 70
a 100 Hz, principalmente no registro da ASSR em lactantes e pré-escolares
(HERDMAN; STAPELLS, 2001; JOHN et al, 2004; PEREZ-ABALO et al, 2001).
A modulação em torno de 70 a 110 Hz gera ASSR´s provenientes do tronco
encefálico, fato que foi constatado por meio de pesquisas do BERA com
diferentes taxas de apresentação. Com o aumento da taxa de apresentação do
estímulo, as ondas I e III do BERA tendem a desaparecer, e nas taxas de
apresentação entre 80 a 110 Hz resta a onda V e o contingente tende a se
sobrepor, gerando assim uma resposta em regime permanente (LINS, 2002).
A ASSR pode ser definida como um potencial evocado cujos componentes
discretos da frequência permanecem constates em amplitude e fase por um
período de tempo longo (REGAN, 1989). A ASSR pode ser distinguida dos
potenciais evocados transientes, tais como o BERA por clique ou o BERA TB
(Tone Burst), pois suas respostas são eliciadas por sons apresentados em uma
velocidade suficientemente alta para causar a sobreposição das respostas às
seguintes. Por outro lado, respostas transientes são evocadas por estímulos
ocorrendo em taxas relativamente lentas que permitem que a resposta a um
estímulo possa ser concluída antes do estímulo subsequente ser aplicado
(CONE-WESSON et al, 2002; LIN et al, 2009; PICTON et al, 1983; REGAN 1989).
P á g i n a | 17
A ASSR também pode ser descrita como uma resposta elétrica periódica do
cérebro, evocada por um estímulo acústico contínuo variando periodicamente,
tipicamente um sinal modulado senoidalmente (RICKARDS, 2008).
Outros estímulos, além dos tons AM, vêm sendo muito utilizados em estudos da
detecção da ASSR na intenção de obter respostas de maior amplitude diminuindo
o tempo necessário para a realização do exame e sua detecção (JOHN et al,
2002b; STÜRZEBECHER et al, 2001).
Dentre esses tipos de estímulos destacam-se:
- Tom Frequência Modulada (FM) - Modulação em frequência de um tom
puro. (JOHN et al, 2001).
- Tom AM com envoltória exponencial (AM2) - Modulação de uma portadora
por um envelope exponencial (JOHN et al, 2002a).
- Tom de Modulação Mista (Tom MM) - Estímulo composto pela combinação
dos tons AM e FM (COHEN et al, 1991; DIMITRIJEVIC et al, 2001;
DIMITRIJEVIC et al, 2004; JOHN et al , 2001b).
- Modulação de Ruído - Modulação AM que utiliza como portadora um ruído
ao invés de uma senóide (JOHN et al, 2003).
- Tom Chirp - Estímulo composto pela adição de tons puros defasados
(ELBERLING et al, 2007; STÜRZEBECHER et al, 2001;HEKIMOGLU et al
,2001).
2.4.5 Técnicas de Detecção da ASSR
A ASSR é identificada no domínio da frequência. É por meio da Transformada
Discreta de Fourier (DFT) que o sinal, primeiramente registrado no domínio do
tempo, pode ser analisado no domínio da frequência. A DFT fornece um espectro
com informações sobre a amplitude da resposta com as medidas do ruído em
outras frequências (JOHN et al, 2008).
P á g i n a | 18
O sinal de EEG captado pelos eletrodos não registram somente a ASSR, mas
também os sinais gerados pela atividade espontânea cerebral e pelos músculos
da cabeça e do pescoço. Esta sobreposição de sinais resulta em um registro
ruidoso, sendo difícil a identificação e a separação da ASSR das demais
atividades, avaliando apenas visualmente os resultados. Para resolver essa
questão usam-se, para a identificação da ASSR, técnicas que utilizam métodos
avançados de processamento de sinais no domínio da frequência, para
determinar a presença ou a ausência de uma resposta. Isto permite que a
interpretação do exame de ASSR seja feita automaticamente sem interferências
subjetivas (VAN DER REIJDEN et al, 2001).
O registro das respostas da ASSR, tal como acontece no BERA, são obtidas por
meio de eletrodos posicionados no escalpo do indivíduo. As maiores respostas
foram registradas, conforme o descrito na literatura, a partir da região Cz e entre a
nuca na altura da linha do cabelo (PICTON et al, 2001).
2.4.5.1 O Teste Espectral F (SFT)
Esta técnica verifica a presença do ruído avaliando se a potência da resposta é
significativamente superior à potência do ruído (ZUREK, 1992; DOBIE et al,
1996). Essa avaliação é feita através da razão entre a potência do componente
espectral onde se espera encontrar uma resposta e a potência do ruído, que é
estimada através da média de M componentes espectrais adjacentes:
Eq. 1
Onde
é a DFT correspondente à frequência (
encontrar resposta;
) onde se espera
é a DFT de M componentes vizinhas que são utilizadas
para estimar a potência do ruído. Zurek (1992) demonstrou que tanto a estimativa
P á g i n a | 19
da potência do sinal (
) quanto da potência do ruído (
), para
a hipótese H0 de ausência de resposta (ASSR), são variáveis aleatórias que
seguem uma distribuição Chi-quadrada. O numerador da Eq. 1 segue uma
distribuição Chi-quadrada com dois graus de liberdade (
). Já o denominador,
por se tratar de um somatório de M variáveis aleatórias com distribuição
uma distribuição Chi-quadrada com 2 M graus de liberdade (
, terá
).
Assim, o Teste Espectral F (SFT), que é a razão entre duas distribuições Chiquadrada terá distribuição F de (2, 2 M) graus de liberdade (KAY, 1998).
Eq. 2
O limiar que irá dividir as duas regiões de decisão dependerá, além de M, do nível
de significância adotado (α). Assim, o limiar será definido por:
Eq. 3
Para o caso do valor de SFT ser maior que o valor crítico, a hipótese H0 será
rejeitada, e será considerada presença da ASSR.
2.4.5.2 Magnitude Quadrática da Coerência (MSC)
Outro método utilizado na detecção do sinal da ASSR é o teste de magnitude
quadrática da coerência. Essa função é definida a partir do cálculo da coerência
entre os sinais de estímulo e o EEG.
Para a aplicação desse método, admite-se a ergocidade dos sinais. A expressão
geral da coerência (Romão, 2009) entre os sinais X (estímulo) e Y (EEG) pode ser
simplificada, já que o sinal X é determinístico, periódico e o sinal EEG é
segmentado em M trechos sincronizados com o estímulo.
P á g i n a | 20
A expressão da coerência é dada neste caso por:
Eq. 4
Onde
é a estimativa da Magnitude Quadrática da Coerência.
A equação 4 indica o quanto há de dependência linear entre os componentes
harmônicos dos estímulos e da resposta obtida no EEG (SÁ et al, 1994). Assim,
na ausência de resposta ao estímulo, o valor de
tende a zero. Por outro
lado, se todos os segmentos possuírem a mesma resposta o valor de
tenderá a 1.
Sá e outros (2002) demonstraram que a MSC, para a hipótese nula H0 de
ausência de resposta, está relacionada à estatística beta da seguinte forma:
Eq. 5
Para um nível de significância α o valor crítico para a hipótese nula é obtido por:
Eq. 6
Para o caso de
ser maior que o valor crítico, a hipótese H0 será rejeitada, e
será considerada presença da ASSR
P á g i n a | 21
CAPÍTULO 3 - MATERIAS E MÉTODOS
Neste capítulo são apresentados os materiais e métodos envolvidos no
desenvolvimento nesta pesquisa, de caráter experimental, que visou o estudo dos
limiares auditivos por meio da pesquisa da ASSR. Para a detecção destas
respostas foram utilizados os testes estatísticos MSC e Teste Espectral F.
3.1 Processos de seleção da amostra
Foram convidados a participar deste experimento 09 indivíduos (21,6 ± 2,78 anos)
sendo 04 do sexo feminino e 08 do sexo masculino. Após contato inicial, se
dispuseram, voluntariamente, a participar da pesquisa já que se enquadravam
dentro dos seguintes critérios de inclusão: indivíduos de ambos os sexos,
independente de sexo, cor, etnia, religião ou classe social, pertencentes à faixa
etária de 18 a 30 anos; sem doenças ou antecedentes otológicos conhecidos;
ausência de exposição crônica a ruído; ausência de exposição aguda a ruído nas
últimas 24 horas que antecederam aos exames audiométricos e ASSR. Os
sujeitos foram orientados quanto ao caráter da pesquisa e receberam o Termo de
Consentimento Livre e Esclarecido, o qual foi assinado antes da realização das
demais etapas.
Esse projeto foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa da UFMG sob o
número 0369.0.203.000-10.
Após a primeira parte, os indivíduos foram submetidos a uma rápida entrevista
que tinha por intenção relembrar todos os fatos que se relacionavam com algum
tipo de doença que pudesse interferir na realização dos exames auditivos. Em
P á g i n a | 22
seguida, os indivíduos foram submetidos a uma avaliação audiológica composta
pelos seguintes procedimentos: otoscopia, audiometria tonal e ASSR.
3.2 Local da Coleta dos Dados
O exame físico otorrinolaringológico (constituído de rinoscopia anterior, oroscopia,
rinoscopia posterior, laringoscopia indireta, otoscopia e palpação cervical) e o
exame de audiometria tonal foram realizados no Núcleo de Otorrino – BH
O audiômetro utilizado para o teste de audiometria tonal foi o GSI 61 Stadler com
dois canais. Durante a realização deste exame não foi necessário à utilização do
mascaramento, uma vez que todos os participantes deste estudo apresentaram
limiares auditivos dentro dos valores de normalidade.
Durante a realização dos testes de ASSR, os indivíduos foram orientados a
permanecerem em decúbito dorsal, relaxados e, se possível, em sono leve, por
aproximadamente duas horas.
Esse exame foi realizado em uma sala com isolamento acústico adequado,
localizada no Centro de Estudos da Fala, Acústica, Linguagem e Música
(CEFALA¹).
3.3 Equipamento Utilizados para a Realização da ASSR
Os experimentos foram realizados utilizando o AudioStim (Figura 1). Esse
equipamento é dividido em módulos com funções específicas devido à
diversidade de conceitos de hardware, software, firmware e processamento de
sinais que são empregados. Os módulos que compõem o protótipo são (Figura 2):
A unidade de controle (UC), o módulo de Interface Gráfica (IG) e o módulo de
1 Grupo de pesquisa vinculado ao departamento de Engenharia Eletrônica da UFMG.
P á g i n a | 23
processamento de dados (ROMÃO, 2009).
Figura 1: Imagem do AudioStim destacando a interface gráfica (IC), a unidade de controle (UC), o
bioamplificador e os eletrodos usados no registro do EEG. Fonte: Romão 2009
A UC e a IG compõem a etapa responsável pela geração de estímulos sonoros. O
Bioamplificador e a UC compõem o sistema de coleta do EEG on line. E o
computador representa os softwares responsáveis pelo processamento off line
dos sinais de EEG coletados, visando detectar a ASSR (ROMÃO, 2009).
P á g i n a | 24
Figura 2: Diagrama geral do AudioStim indicando os módulos que compõem o sistema. Fonte:
Romão 2009
3.4 Posicionamento dos Eletrodos para a Captação da ASSR
Para o registro do EEG foram utilizados três eletrodos de prata/cloreto de prata
posicionados no vértex da cabeça (Cz), na nuca (região logo abaixo da linha do
cabelo) e na base do pescoço (eletrodo terra) (LINS et al, 1995; PICTON et al,
2009). A impedância entre os eletrodos foi mantida abaixo de 10kΩ.
3.5 Estímulos da ASSR
Dois estímulos, um em cada orelha, foram apresentados ao indivíduo, por meio
do fone de inserção E-A-RTone 5 A simultaneamente. Cada estímulo era formado
pela soma de quatro tons AM composto por portadoras de 500, 1.000, 2.000 e
4.000 Hz. Tais frequências foram moduladas a taxa de 80,08 Hz; 84,96 Hz; 89,84
Hz e 94,73 Hz para a orelha esquerda e 78,12 Hz; 83,00 Hz; 86,91 Hz e 91,79 Hz
para a orelha direita, respectivamente. A profundidade de modulação foi mantida
em 100% (FELIX, 2006). A intensidade do estímulo iniciou-se em 60 dB SPL e
P á g i n a | 25
reduzindo gradativamente para 50; 40; 30; 25; 20 e 15 dB SPL. Ressalta-se que a
execução do teste era interrompida assim que não mais se encontravam
respostas na última intensidade testada. Pressupunha-se que essa intensidade
representava o limiar auditivo encontrado na detecção da ASSR.
3.6 Calibração do Sistema para a Realização da ASSR
O equipamento foi encaminhado à Audiovisão, um laboratório especializado em
calibração de audiômetros, onde pôde ser avaliado sob condições adequadas e
em conformidade com as normas pertinentes. Todo o procedimento (Figura 3) foi
feito para que o AudioStim pudesse ser utilizado com os fones de inserção E-ARTone (Aearo Technologies) (ROMÃO, 2009).
A calibração da intensidade dos estímulos utilizados foi feita por meio de um
ouvido artificial (modelo 4152 da Brüel & Kjäer) acoplado a um medidor de níveis
sonoros (modelo 2260 da Brüel & Kjäer) ambos dinamarqueses.
Figura 3: Diagrama esquemático do procedimento utilizado para a calibração do protótipo. Fonte:
Romão 2009
P á g i n a | 26
3.6.1 Ajustes dos parâmetros do sistema e aquisição dos sinais
Para o registro dos sinais de EEG foi utilizado o bioamplificador QP511 da marca
Grass Technologies (USA). Seu ganho foi ajustado para 50.000 vezes e seus
filtros foram sintonizados para rejeitar componentes espectrais inferiores a 30 Hz
e superiores a 300 Hz (filtro passa faixa). Além disso, o filtro notch de 60 Hz
existente nesse equipamento foi habilitado.
A UC do AudioStim foi configurada para digitalizar os sinais de EEG (já
amplificados) a uma taxa de 1.000 amostras por segundo (FS = 1.000 Hz) com
uma resolução de 16bits.
Por fim a transformada de Fourier dos sinais para o domínio da frequência, na
parte de processamento dos sinais, foi feita utilizando 1.024 pontos (N = 1.024).
3.6.2 Parâmetros de referência.
O processamento foi feito com trechos de 1.024 pontos, assim cada trecho de
estimulação (M) tem duração de 1,024 segundos.
Porém, apenas um trecho
registrado (M =1) não é suficiente para a detecção da resposta, uma vez que a
relação sinal-ruído da ASSR é muito baixa. Assim, a maioria das técnicas de
detecção necessitou de repetidas realizações de um mesmo evento para
fundamentar seus resultados. Dessa forma os indivíduos necessitaram ser
submetidos a uma quantidade maior de trechos de estimulação para que os
algoritmos pudessem detectar, ou não, uma resposta.
Para satisfazer a condição acima citada, foi feito o registro de 1.024 trechos de
estimulação (M = 1.024) totalizando um tempo de coleta de, aproximadamente, 17
minutos para cada intensidade testada.
P á g i n a | 27
Ao início de cada experimento era realizado um registro de 10 trechos (M = 10)
para testar a funcionalidade do AudioStim.
3.7 Rejeição de artefatos
Foi utilizado um algoritmo, conforme descrito por Jonh e Picton (2000), para
efetuar a detecção e rejeição automática de artefatos presentes nos registros de
EEG. Esse método consiste na rejeição automática dos registros contendo
artefatos resultantes de atividade muscular ou movimentação dos eletrodos que
podem interferir no desempenho dos métodos estatísticos de detecção de
resposta.
3.8 Processamento dos sinais
No processamento dos sinais para a obtenção da ASSR, foram utilizadas as
técnicas da magnitude quadrática da coerência (MSC) e o Teste Espectral F
(SFT). A detecção do sinal utilizando a MSC foi considerada um número de M
trechos de 1.024 pontos.
Para o SFT, utilizou-se uma abordagem diferente. Conforme já descrito, a
estatística deste teste é levantada no próprio espectro tomando-se componentes
adjacentes (sem resposta) àquelas que se espera encontrar uma resposta. Assim
sendo, apenas uma janela temporal de dados foi utilizada para a obtenção da FFT
que servirá de base para todos os cálculos envolvidos neste teste. Porém, é
sabido que quanto maior for a duração dessa janela maior será a resolução
espectral e consequentemente melhor será a relação sinal ruído. Nesse caso
então, para o cálculo da FFT, foi montada uma varredura constituída pela junção
de todos os M trechos para formar uma janela temporal de duração mais extensa.
Aqui é importante ressaltar que o procedimento adotado para execução do SFT
só pode ser realizado se cada trecho contivesse um número inteiro de ciclos de
P á g i n a | 28
resposta. Para que isso ocorresse, foi necessário que as frequências de
modulação dos tons AM utilizados fossem escolhidos conforme o exposto por
Felix (2006). De outra maneira, haveria perda da continuidade das respostas no
momento em que a janela temporal fosse constituída. Isso acarretaria no
surgimento de componentes espectrais, no momento do processamento do sinal,
que poderiam interferir nos resultados obtidos pelo teste estatístico.
3.9 Análise Estatística
3.9.1 Testes Estatísticos
Os testes estatísticos utilizados na detecção do sinal de ASSR foram o Teste
Espectral F (SFT) e o teste da magnitude quadrática da coerência (MSC). Após
essa etapa, foi realizada uma análise descritiva das características da amostra.
Para análise comparativa entre a MSC e o SFT, foi utilizado o teste ANOVA twoway (multicomparação), considerando um nível de significância α=0,05.
3.10 Realização da Audiometria
Inicialmente foram fornecidas algumas instruções ao indivíduo que foi submetido
ao exame. Após esse primeiro contato, um fone foi posicionado nas orelhas para
que o mesmo pudesse ouvir os estímulos acústicos oferecidos. Cada orelha foi
testada separadamente, sendo que a primeira foi aquela que o paciente referiu
como melhor. Os limiares encontrados na audiometria tonal foram então anotados
em um gráfico, o audiograma.
P á g i n a | 29
CAPÍTULO 4 - RESULTADOS
Neste capítulo são apresentados resultados relativos ao exame da ASSR,
utilizando como método de identificação das respostas os testes estatísticos MSC
e o SFT.
A Tabela 1 apresenta os limiares auditivos obtidos na realização do exame de
audiometria tonal. O maior limiar obtido, como esperado, foi para a frequência de
500 Hz, em média de 19,3 dB SPL para a orelha esquerda e 19,2 dB SPL para a
direita. A frequência de 1 kHz apresentou o limiar auditivo em média de 12,6 e 12
dB SPL para a orelha esquerda e direita, respectivamente.
Tabela 1: Limiares auditivos (dB SPL) do exame de audiometria tonal dos 9 sujeitos.
Audiometria Tonal
Orelha Esquerda
Orelha Direita
Sujeito
0,5 kHz
1 kHz
2 kHz
4 kHz
0,5 kHz
1 kHz
2 kHz
4 kHz
Sujeito 1
21.5
12
9
9,5
21,5
17
14
9,5
Sujeito 2
21,5
12
14
14,5
16,5
12
14
9,5
Sujeito 3
21,5
12
9
14,5
21,5
7
14
14,5
Sujeito 4
16,5
12
9
19,5
16
17
9
14,5
Sujeito 5
16,5
17
14
19,5
21,5
12
14
9,5
Sujeito 6
16,5
17
9
14,5
16,5
12
9
14,5
Sujeito 7
16,5
7
14
14,5
16,5
7
9
14,5
Sujeito 8
21,5
12
14
14,5
21,5
12
14
9,5
Sujeito 9
21,5
12
9
14,5
21,5
12
14
9,5
Média
19.3
12.6
11.2
15.1
19.2
12.0
12.3
11.7
DP
2.6
3.0
2.6
3.0
2.7
3.5
2.5
2.6
DP: Desvio Padrão
P á g i n a | 30
O tom de 2 kHz apresentou em média os menores limiares, sendo 11,2 dB SPL
para a orelha esquerda e 12,3 dB SPL para a direita. Finalmente, os limiares
auditivos para 4 kHz foram 15,1 dB SPL (orelha esquerda) e 11,7 dB SPL (orelha
direita). Os resultados encontrados no exame de audiometria tonal atestam que
os sujeitos participantes deste estudo não apresentam nenhuma deficiência
auditiva que interferisse nas conclusões deste experimento para que se
prosseguisse com o andamento da pesquisa.
As figuras 4 e 5 mostram exemplos das ASSR’s identificadas com MSC e STF,
em dois indivíduos, para os tons de 0,5, 1, 2 e 4 kHz modulados em amplitude
(80,08 Hz; 84,96 Hz; 89,84 Hz e 94,73 Hz para a orelha esquerda e 78,12 Hz;
83,00 Hz; 86,91 e 97,79 Hz para a orelha direita).
No sujeito #1 (figura 4) todas as 8 frequências das modulantes foram identificadas
(valores maiores ao valor crítico) até os 30 dB SPL com ambas as técnicas, MSC
e SFT, sendo que com 15 dB SPL foram identificadas claramente pelo MSC as
componentes 84,96 (correspondente à portadora de 1kHz para a orelha
esquerda) e 94,73Hz (correspondente à portadora de 4kHz para a orelha
esquerda). Por outro lado, no sujeito #2 (figura 9) não foi possível identificar as 8
frequências para nenhuma das intensidades do estímulo, sendo que a MSC
mostra mais claramente a detecção das várias componentes. Neste indivíduo
nenhuma resposta foi identificada para 15 dB SPL. Existe a identificação de
outras frequências, mas estão dentro da taxa de falsos positivos esperados de
5%.
P á g i n a | 31
Sujeito # 1
(a) 60 dB SPL
P á g i n a | 32
(b) 50 dB NA
P á g i n a | 33
(c) 40 dB SPL
P á g i n a | 34
(d) 30 dB SPL
P á g i n a | 35
(e) 25 dB SPL
P á g i n a | 36
(f) 20 dB NA
P á g i n a | 37
(g) 15 dB SPL
Figura 4 - MSC (gráfico à esquerda) e SFT (gráfico à direita) do sujeito #1 para (a) 60 dB SPL; (b)
50 dB SPL; (c) 40 dB SPL; (d) 30 dB SPL; (e) 25 dB SPL; (f) 20 dB SPL; (g) 15 dB SPL. Linha
Horizontal representa o valor crítico para um nível de significância de 0,05. Número de trechos M=
900
P á g i n a | 38
Sujeito #2
(a) 60 dB SPL
P á g i n a | 39
(b) 50 dB SPL
P á g i n a | 40
(c) 40 dB SPL
P á g i n a | 41
(d) 30 dB SPL
P á g i n a | 42
(e) 25 dB SPL
P á g i n a | 43
(f) 20 dB SPL
Figura 5 - MSC (gráfico à esquerda) e SFT (gráfico à direita) do sujeito #2 para (a) 60 dB SPL; (b)
50 dB SPL; (c) 40 dB SPL; (d) 30 dB SPL; (e) 25 dB SPL; (f) 20 dB SPL. Linha Horizontal representa
o valor crítico para um nível de significância de 0,05. Número de trechos M = 900.
P á g i n a | 44
O limiar auditivo da ASSR (com M = 900) identificado com a MSC para a orelha
esquerda (Tabela 2), dos 9 voluntários, em média foi de 31,1 (±11,7), 27,7 (±7,5),
25,6 (±9,2) e 22,2 (±6,2) dB SPL para as frequências portadoras de 0,5, 1, 2 e 4
kHz, respectivamente. Assim, os maiores limiares encontrados foram também
para as frequências de 500 Hz, sendo a média das diferenças com o limiar do
exame audiométrico de 11,8 (±12,7). A média destas diferenças para todas as
frequências foi de 12,1 (±9,9) dB SPL. Resultados similares foram encontrados
para o limiar auditivo detectado com a técnica Teste F (Tabela 2), no entanto, o
maior limiar foi encontrado para 1 kHz. A comparação estatística não mostrou
diferenças significativas (p<0,05) entre os valores dos limiares da MSC e SFT.
Os limiares auditivos identificados para a orelha direita com a MSC e Teste
Espectral F (Tabela 3) apresentaram um comportamento similar aos da orelha
esquerda, sendo em média para o tom de 500 Hz de 33,3 (±11,7) e 33,9 (±11,4)
dB SPL, para a MSC e SFT, respectivamente. A diferença com o limiar auditivo do
exame de audiometria foi de 14,1 (±12,4) e 14,7 (±12,7) dB SPL,
respectivamente, para a MSC e SFT. A média da diferença entre ambos os
limiares para todas as frequências para o MSC foi de 13,8 (±10,1) e 14,2 (±10,7)
para o SFT. Nesta orelha também não foram encontradas diferenças significativas
(p<0,05) entre os limiares com a MSC e SFT. Na média, a portadora de 2.000 Hz
apresentou mais frequentemente os menores limiares auditivos para as duas
orelhas, esquerda e direita (Tabelas 2 e 3).
Foi possível, através deste experimento, mostrar que o AudioStim é capaz de,
além de detectar as respostas da ASSR, também consegue detectar limiares
auditivos utilizando intensidades de até 15 dB SPL ou bem próximos a isso.
P á g i n a | 45
Tabela 2: Limiares auditivos (dB SPL) obtidos com os testes estatísticos MSC e SFT no exame de
ASSR da orelha esquerda (OE)
ASSR (OE)
MSC
F
Sujeito
0,5 kHz 1 kHz
2 kHz
4 kHz
0,5 kHz
1 kHz
2 kHz
4 kHz
Sujeito 1
50
40
15
15
30
40
15
15
Sujeito 2
25
25
20
25
50
25
20
25
Sujeito 3
15
20
25
25
15
20
20
25
Sujeito 4
40
30
40
30
40
30
20
40
Sujeito 5
40
25
25
15
15
40
25
15
Sujeito 6
20
20
25
20
20
20
25
20
Sujeito 7
40
40
40
25
40
40
40
25
Sujeito 8
25
25
15
15
25
25
20
20
Sujeito 9
25
25
25
30
25
25
25
30
Média
31.1
27.7
25.5
22.2
28.8
29.4
23.3
23.8
DP
11.7
7.5
9.2
6.2
12.2
8.5
7.1
7.8
DEP: DESVIO PADRÃO
P á g i n a | 46
Tabela 3: Limiares auditivos (dB SPL) obtidos com os testes estatísticos MSC e SFT no exame de
ASSR da orelha direita (OD).
ASSR (OD)
MSC
F
Sujeito
0,5 kHz
1 kHz
2 kHz
4 kHz
0,5 kHz
1 kHz
2 kHz
4 kHz
Sujeito 1
25
20
15
20
25
20
15
20
Sujeito 2
40
25
25
15
40
25
25
15
Sujeito 3
20
25
25
30
20
20
20
20
Sujeito 4
40
25
25
40
40
25
40
40
Sujeito 5
25
30
15
25
30
20
15
25
Sujeito 6
25
25
25
25
25
40
25
25
Sujeito 7
50
50
30
25
50
50
30
25
Sujeito 8
25
15
25
30
25
25
25
30
Sujeito 9
50
50
20
40
50
25
20
40
Média
33.3
29.4
22.7
27.7
33.8
27.7
23.8
26.6
DP
11.7
12.4
5.1
8.3
11.4
10.3
7.8
8.7
DP: DESVIO PADRÃO
P á g i n a | 47
Para inferir sobre o desempenho das técnicas MSC e SFT, na detecção do
potencial evocado em regime permanente (ASSR), foi realizada a análise das
respostas de todos os indivíduos com diferentes números de trechos. Os
histogramas (Figura 6) mostram os números de indivíduos que apresentaram
respostas aos estímulos de 500, 1.000, 2.000 e 4.000 Hz, moduladas,
respectivamente a 80,08 Hz; 84,96 Hz; 89,84 Hz e 94,73 Hz para a orelha
esquerda e M= 100, 200, 400, 600, 800 e 900 trechos escolhidos aleatoriamente.
As duas técnicas tiveram um aumento no desempenho à medida que mais
trechos foram utilizados no processamento, como esperado. Às vezes, o
desempenho é melhor para o Teste Espectral F e em várias ocasiões o
desempenho é similar. Para a orelha direita com modulantes de 78,12 Hz; 83,00
Hz; 86,91 Hz e 91,79 Hz resultados semelhantes foram obtidos.
Nos resultados exibidos pela figura 6 pode-se identificar com clareza a presença
de resposta de oito estímulos, justamente nas frequências com as quais os tons
AM foram modulados.
P á g i n a | 48
(a)
(b)
P á g i n a | 49
(c)
d)
Figura 6. Histogramas comparativos entre o número de indivíduos e o número de trechos M
P á g i n a | 50
CAPÍTULO 5 - DISCUSSÃO
A forma como o AudioStim foi desenvolvido permite ao protótipo executar uma
grande quantidade de protocolos de estimulação. A possibilidade de ajuste de
todos os parâmetros que constituem cada uma das formas de onda possibilita que
estas sejam estudadas de várias maneiras distintas. Além disso, a autonomia que
o usuário tem para definir a duração e a quantidade de estímulos que serão
utilizados permite que seja investigada também a influência que parâmetros
relativos ao tempo de execução das coletas têm no resultado final do exame.
Tudo isso reunido faz do AudioStim um modelo diferenciado dos demais
equipamentos já existentes no mercado que não oferecem tantos recursos ao
examinador (ROMÃO, 2009).
A interface gráfica se mostrou de fácil manuseio, proporcionando um ambiente
agradável que permite que sejam utilizados, de forma intuitiva, todos os recursos
disponibilizados pelo equipamento (ROMÃO, 2009).
É possível identificar com clareza a presença das respostas de todos os
estímulos, justamente nas quais os tons AM foram modulados. Foi possível
identificar as respostas até limiares baixos, chegando a até 15 dB SPL, para
algumas frequências como o mostrado na figura 4.
Os resultados fornecidos pelos algoritmos de detecção (MSC e Teste Espectral
F), após o processamento dos registros, mostram que o número de indivíduos
que tiveram respostas detectadas aumentou na medida em que foram utilizados
mais trechos de estimulação nas análises como esperado. Porém, conforme o
verificado por Lins (2002), a amplitude das respostas está diretamente
relacionada à intensidade dos estímulos. Dessa forma é possível justificarmos a
ausência de algumas frequências após a diminuição da intensidade do estímulo.
Em altas intensidades de estimulação todas as frequências foram identificadas.
P á g i n a | 51
O desempenho dos testes estatísticos utilizados para a detecção dos limiares
auditivos foram similares. No entanto, os resultados obtidos por meio do Teste
Espectral F, em algumas situações, apresentaram-se levemente melhores. Esses
resultados contradizem a literatura consultada (DOBIE et al, 1996) onde os
autores apontam o MSC como melhor método estatístico para a detecção deste
tipo de resposta.
A detecção dos limiares auditivos, por tons puros, nas frequências graves, são
claramente afetadas pelo ruído ambiente. O mesmo efeito poderia explicar os
elevados valores nos limiares encontrados na frequência de 500 Hz (RICKARDS
et al., 1994).
No sujeito #2 não houve presença de resposta para todas as intensidades no
mesmo momento de realização do teste o que, talvez, possa ser justificado pela
má colocação dos fones. Isso já foi citado em trabalhos anteriores (LINS, 2002)
que apontaram a necessidade de uma boa colocação dos fones para que assim
haja boas respostas. Com relação à colocação do fone, um ajuste inadequado do
mesmo pode levar a uma atenuação da energia sonora do estímulo apresentado.
Por outro lado, a atividade elétrica não relacionada ao sistema auditivo (ruído),
pode interferir no registro da resposta, mesmo estando dentro da variação do
nível de rejeição (JOHN et al., 2004; PICTON, 2005).
A partir da análise dos resultados, pode-se observar que a ASSR, utilizando
métodos MSC e Teste Espectral F, permite a identificação do limiar auditivo
eletrofisiológico. Os achados mostram que ambas as técnicas tem um
desempenho similar para a identificação deste limiar.
Alguns estudos têm sugerido o uso da ASSR quando os testes convencionais (por
exemplo, audiometria) não mostram resultados satisfatórios (LINS, 2002). O que
vem despertando a atenção de muitos pesquisadores para o estudo da ASSR é a
possibilidade de obtenção de um perfil audiométrico abrangente, através da
exploração de cada frequência, sem um aumento significativo no tempo de
avaliação (AOYAG, 1993a; DIMITRIJEVIC et al., 2004; LINS, 2002).
P á g i n a | 52
Esse exame apresenta propriedades que permitem uma avaliação mais detalhada
e objetiva da audição e torna possível a configuração de um "audiograma
eletrofisiológico" (DIMITRIJEVIC et al., 2002). Assim, a ASSR é importante na
prática clínica, uma vez que o grau da perda auditiva é uma informação
importante para se iniciar o processo de indicação e adaptação do aparelho de
amplificação sonora individual (LINS, 2002; RUSSO, 1993).
Neste momento da pesquisa ainda não é possível garantir que esses limiares são
similares,
quando
comparados,
aos
resultados
encontrados
em
outros
equipamentos.
Ainda são necessários outros estudos utilizando o AudioStim na detecção das
respostas por ASSR para verificar as possíveis explicações fisiológicas que
possam justificar a diferença entre as técnicas de medidas utilizadas.
P á g i n a | 53
CAPÍTULO 6 - CONCLUSÃO
Na amostra estudada, o exame da ASSR, realizado através do AudioStim,
permitiu a detecção dos limiares auditivos por meio eletrofisiológico.
Foi possível, por meio do AudioStim, avaliar oito frequências (quatro em cada
orelha) e chegar a limiares próximos aos encontrados no exame de audiometria
tonal dos indivíduos participantes.
O MSC e o Teste Espectral F (SFT) apresentaram eficácia similar na identificação
dos limiares auditivos eletrofisiológicos. No entanto o SFT, em algumas situações,
apresentou resultados levemente melhores.
P á g i n a | 54
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APÊNDICE
A anatomia e Fisiologia da Audição Humana
A audição é um processo complexo que envolve a captação, percepção e
interpretação dos sons presentes no ambiente. O sistema auditivo humano é
constituído basicamente de três partes a se entender: orelha externa, orelha
média e orelha interna, sendo a última continuada pela estrutura nervosa
responsável por levar as informações captadas até os pontos, já dentro do
sistema nervoso central, responsável pelas decodificações que fazem ser
possível o que chamamos de compreensão auditiva. É de grande importância
observarmos as diferentes características funcionais de cada estrutura para assim
compreendermos o seu papel dentro do complexo, porém fascinante, caminho
percorrido pelos estímulos desde o momento que os impulsos mecânicos
captados no meio ambiente são transformados em impulsos elétricos, sendo essa
a “linguagem” entendida por nosso sistema nervoso central (BEAR et al, 2002).
Orelha Externa
Duas estruturas compõem essa porção, sendo elas denominadas: pavilhão
auricular e meato acústico externo (MAE).
As principais funções atribuídas à orelha externa são: coletar e encaminhar as
ondas sonoras à orelha média; iniciar o processo de amplificação do som; auxiliar
na localização da fonte sonora; proteger a orelha média contra agentes nocivos
(BEAR et al, 2002; ZEMILIN, 2000).
O pavilhão auricular é a parte responsável pela coleta das ondas sonoras no meio
ambiente transportando tais sinais até o final do MAE. Essa parte, por sua vez,
além de encaminhar os impulsos sonoros também é responsável por uma
P á g i n a | 69
importante função: ele amplifica os sons na faixa de frequência situada entre
2.000 e 3.000 Hz (BEAR et al, 2002; PURVES et al, 2005; ZEMILIN, 2000).
Anatomicamente o MAE possui cerca de 2,5 cm em adultos. Sabemos pela física
que a velocidade do som é de, aproximadamente, 340/ms em condições
favoráveis. Com posse desses dados, e usando algumas propriedades da física e
alguns cálculos matemáticos, podemos facilmente explicar essa faixa favorável à
ressonância da faixa de frequência acima citada. O que é interessante, pois
sabemos que é justamente nessa faixa que está situado a maior parte dos sons
necessários para boa compreensão da fala humana (BEAR et al, 2002; KANDEL
et al, 2000; PURVES et al, 2005; ZEMILIN, 2000).
No auxilio da localização da fonte sonora, a orelha externa lança mão de um
efeito conhecido como “shadow effect” que acontece através da atenuação das
ondas sonoras por meio da presença da cabeça. As ondas são atenuadas e a
pressão sonora é reduzida no lado oposto à fonte (RUSSO, 1993).
A cera produzida pelas glândulas ceruminosas da pele do MAE o impermeabiliza
e o protege da ação de microorganismos. A estrutura do meato atua como uma
barreira, mantendo o equilíbrio de temperatura e umidade evitando alterações na
elasticidade da membrana timpânica (MT) (ZEMILIN, 2000).
Orelha Média
A principal função atribuída à orelha média é equalizar os sons que estão no meio
aéreo (de baixa impedância) ao fluído de alta impedância presente na orelha
interna. É importante lembrar que, neste contexto, impedância refere-se à
resistência do meio ao movimento. Anatomicamente a orelha média é composta
pelos seguintes seguimentos: membrana timpânica; cavidade da orelha média
(que é preenchida por ar e comunica-se com a nasofaringe através da tuba
auditiva); músculos da orelha média; cadeia ossicular, que é constituída pelos
menores ossos encontrados no corpo humano, sendo eles denominados: martelo,
P á g i n a | 70
bigorna e estribo, sendo o último intimamente ligado à cóclea através da janela
oval (ZEMILIN, 2000).
Os sons que chegam à orelha externa são transportados à orelha média e esta,
por sua vez, transmite esse estímulo à orelha interna. Contudo, o ambiente dentro
das orelhas externa e média são completamente diferentes do ambiente
encontrado dentro da orelha interna. Os dois primeiros são preenchidos por ar e o
terceiro preenchido por líquido. O raciocínio é simples: sendo os sons
transportados à orelha externa e média por meio aéreo e na orelha interna, onde
as vibrações induzidas pelo som são convertidas em impulsos nervosos,
transportados por meio aquoso, é claramente necessário que ocorra um aumento
na intensidade sonora para que a energia não seja perdida (BEAR et al, 2002;
KANDEL et al, 2000; PURVES et al, 2005; ZEMILIN, 2000). Sabemos, também da
física, que quando um som passa de um meio de baixa impedância, como o ar,
para um meio de impedância maior, como a água, quase toda energia acústica é
refletida. A orelha média, então, supera esse problema e assegura a transmissão
da energia sonora da fronteira ar-fluído pelo aumento da pressão medida na MT
no momento em que o som alcança a orelha interna através do auxílio de dois
mecanismos. São estes os mecanismos:
- Mecanismo hidráulico: a relação encontrada entre a área de vibração útil da MT
e a platina do estribo é de 17/1, o que significa um aumento de cerca de 17 a 25
vezes de pressão quando chega à janela oval. Isso significa aproximadamente 26
dB.
- Mecanismo de alavanca martelo-bigorna: esse mecanismo vibra em conjunto em
torno do seu eixo de rotação. O ramo longo da bigorna, que é menor que o cabo
do martelo, faz com que as ondas sonoras transmitidas à janela oval aumentem a
pressão acústica em uma relação de 2/1, o que significa aproximadamente 2,5
dB. A amplificação total da pressão transmitida da MT até a platina do estribo é de
22 vezes, o que corresponde de 27 a 35 dB. A adaptação da impedância entre o
meio aéreo e a cóclea é indispensável à boa transmissão sonora. Sem estes
mecanismos de adaptação haveria uma perda auditiva de aproximadamente 30
dB. É também na orelha média que o reflexo do estapédio é desencadeado. Essa
reação a estímulos sonoros intensos é uma função de proteção à orelha interna.
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O reflexo consiste em uma contração bilateral do músculo do estribo (estapédio)
que sob a presença de estímulos de grande intensidade, se desloca de cima para
baixo aumentando a rigidez e a resistência à transmissão sonora. O constante
arejamento da cavidade da orelha média e o equilíbrio entre a pressão
atmosférica e a do ar contido em seu interior, são funções essenciais da tuba
auditiva, outra estrutura presente na anatomia da orelha média. Essas funções
são indispensáveis para que a unidade tímpano-ossicular vibre sem obstáculos
(BEAR et al, 2002; FROTA, 1998; KANDEL et al, 2000; PURVES et al, 2005;
ZEMILIN, 2000).
Orelha Interna
Esta região está anatomicamente localizada na porção petrosa do osso temporal.
É importante observar que a orelha interna não é toda relacionada à audição. Na
verdade, a orelha interna divide-se em duas porções, sendo elas denominadas:
porção vestibular e coclear. A porção vestibular (ou labirinto) está intimamente
relacionada ao auxílio e manutenção do equilíbrio corpo, já a porção coclear está
diretamente relacionada com o sistema auditivo (BEAR et al, 2002; ZEMILIN,
2000).
A cóclea é uma estrutura que ocupa um lugar decisivo na via auditiva, é nela que
a energia das ondas de pressão, geradas pelo som, são transformadas em sinais
neurais. Esta estrutura atua como um analisador mecânico de frequências
decompondo as formas de ondas acústicas complexas em elementos mais
simples. Anatomicamente a cóclea trata-se de um órgão de cerca de 9 mm de
diâmetro com estrutura cônica composta por três “tubos” paralelos que se afilam
da base para o ápice. Apresenta parede delgada e se dispõem em espiral, ao
redor do qual, esses tubos dão duas voltas e meia e suas paredes externas são
compostas por tecido ósseo. A base da cóclea é mais alargada e possuí duas
janelas denominadas oval e redonda. Os três tubos, antes mencionados, são
denominados: rampa vestibular, rampa média ou ducto coclear e rampa timpânica
(BEAR et al, 2002; ZEMILIN, 2000).
P á g i n a | 72
- Rampa vestibular: é mais superior e limita-se com a orelha média pela janela
oval
- Rampa média: ocupa a posição intermediária abrigando o órgão de Corti,
sendo delimitada em sua base pela membrana basilar
- Rampa timpânica: localizada inferiormente, limitando-se com a orelha média
através da janela redonda (BEAR et al, 2002; PURVES et al, 2005).
As rampas vestibular e timpânica comunicam-se entre si por meio do helicotrema,
situado no ápice da cóclea. O seu interior contém perilinfa que tem sua
composição rica em sódio. O interior do ducto coclear contém endolinfa rica em
potássio. Este arranjo estrutural permite que o movimento realizado na janela
oval, empurrando-a para dentro, desloque o fluído contido na cóclea, o que
resulta em uma protuberância da janela redonda para fora, além de proporcionar
um tipo de deformação à membrana basilar. A maneira que a membrana basilar
vibra em resposta ao som é o elemento chave para a compreensão da função
coclear. Medidas de vibração em diferentes partes de cada fibra ao nervo auditivo
mostram que estas respostas aos estímulos sonoros estão em sintonia, ou seja,
respondem mais intensamente ao som de uma determinada frequência (BEAR et
al, 2002; FROTA, 1998; KANDEL et al, 2000; PURVES et al, 2005; ZEMILIN,
2000).
Esta sintonia de frequência na orelha interna é atribuída, em parte, à geometria da
membrana basilar, sendo essa mais larga e flexível na extremidade apical e mais
estreita e rígida na extremidade basal. Uma característica deste sistema é o fato
de parecer não importar onde a energia é aplicada à membrana, os movimentos
sempre se iniciam na extremidade rígida, ou seja, na base, e se propagam à
extremidade mais flexível, isto é, no ápice. Georg Von Békésy (1960) mostrou que
uma membrana que varia sistematicamente em largura e flexibilidade vibra de
forma máxima em diferentes posições em função da frequência do estímulo.
Békésy (1960) descobriu que um estímulo acústico inicia uma onda que se
propaga na cóclea com a mesma frequência, indo da base em direção ao ápice
da membrana basilar, crescendo em amplitude e decrescendo em velocidade até
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um ponto em que o deslocamento máximo seja atingido. Este ponto é
determinado pela frequência do som (BEAR et al, 2002; KANDEL et al, 2000;
PURVES et al, 2005; ZEMILIN, 2000).
Estudos mostraram que os pontos que respondem às frequências baixas estão
localizados no ápice da membrana basilar e aquelas que respondem às
frequências altas estão na base, originando assim um mapeamento topográfico
da frequência. Uma característica importante apresentada pela organização
tonotópica da membrana basilar está na capacidade de sons complexos
causarem padrões de vibração equivalente à superposição das vibrações geradas
pelos tons individuais que constituem o som complexo, o que é responsável pela
natureza decomponível da função coclear citada anteriormente (BEAR et al, 2002;
FROTA, 1998; KANDEL et al, 2000; PURVES et al, 2005; ZEMILIN, 2000).
O Órgão de Corti
As células receptoras auditivas, as quais convertem a energia mecânica em uma
alteração na polarização da membrana basilar estão localizadas no órgão de
Corti. Sua composição anatômica é constituída pelas células ciliadas, dos pilares
de Corti e de várias células de sustentação (BEAR et al, 2002; KANDEL et al,
2000; PURVES et al, 2005; ZEMILIN, 2000).
As células ciliadas são os receptores auditivos que se encontram fixados entre a
membrana basilar e uma fina lâmina de tecido chamada de lâmina reticular. Entre
essas duas lâminas estendem-se os pilares de Corti, fornecendo sustentação
estrutural e as células ciliadas internas (CCI) que estão presentes em número de
aproximadamente 3.500 e ficam dispostas em uma única fileira. As células
ciliadas dispostas mais externamente aos pilares de Corti são chamadas de
células ciliadas externas (CCE) que são aproximadamente 20.000 células
dispostas em três fileiras (BEAR et al, 2002; KANDEL et al, 2000; PURVES et al,
2005; ZEMILIN, 2000).
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As CCI são os verdadeiros receptores sensoriais, e 95% das fibras do nervo
auditivo que se projetam ao sistema nervoso central surgem desta subpopulação.
Elas, as CCI, são responsáveis pela interpretação do estímulo sonoro, enquanto
as CCE são amplificadores cocleares ativos e também moduladores deste
estímulo. As células ciliadas possuem o que chamamos de estereocílios, que são
estruturas posicionadas no lado apical das células ciliadas e estendem-se para
cima da lâmina reticular, mergulhadas na endolinfa (BEAR et al, 2002; KANDEL et
al, 2000; PURVES et al, 2005; ZEMILIN, 2000).
As células ciliadas estabelecem sinapses em neurônios cujos corpos celulares
estão no gânglio espiral, dentro do modíolo. Esses neurônios possuem neuritos
que se estendem para as bases e laterais das células ciliadas e axônios que
entram no nervo vestíbulo-coclear, o qual se projeta aos núcleos cocleares do
bulbo. Quando a membrana basilar se move em resposta a um movimento do
estribo, toda a estrutura que sustenta as células ciliadas movimenta-se, pois a
membrana basilar, os pilares de Corti, a lâmina reticular e as células ciliadas
estão rigidamente conectados. Estas estruturas movem-se como uma unidade em
direção à membrana tectorial (BEAR et al, 2002; KANDEL et al, 2000; PURVES et
al, 2005; ZEMILIN, 2000).
Pelo fato da membrana tectorial firmar as extremidades dos estereocílios das
células ciliadas, a movimentação lateral da lâmina reticular em relação à
membrana tectorial, desloca os estereocílios das células externas para um lado
ou para o outro. As extremidades dos estereocílios das células ciliadas externas
também são deslocadas de maneira similar, provavelmente por serem
empurradas pela endolinfa em movimento. Os estereocílios contêm filamentos de
actina alinhados que os enrijecem, de modo que se inclinam como bastões
rígidos. Filamentos transversais conectam os estereocílios de cada célula ciliada
permitindo que todos os cílios se movam juntos, como um bloco (BEAR et al,
2002; PURVES et al, 2005; ZEMILIN, 2000).
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Os registros das células ciliadas mostram que quando os estereocílios se
deslocam em uma direção, a célula ciliada despolariza e quando se deslocam na
outra, a célula hiperpolariza. Quando uma onda sonora causa o deslocamento
dos cílios de um lado para o outro, as células ciliadas geram um potencial de
receptor que despolariza e hiperpolariza alternadamente a partir de um valor de
repouso (BEAR et al, 2002; KANDEL et al, 2000; PURVES et al, 2005; ZEMILIN,
2000).
O sistema auditivo central é constituído de vias ascendentes, vias descendentes
com seus núcleos e inter-relações. No tronco encefálico estão inseridas muitas
estruturas da via auditiva e importantes funções são executadas neste nível. As
vias auditivas centrais começam nos núcleos cocleares do tronco encefálico.
Todos os neurônios do nervo auditivo terminam dentro dos núcleos cocleares
ipsilaterais, depois de penetrarem no tronco encefálico. À medida que se
aproximam do córtex cerebral assumem complexidade crescente. As aferências
do gânglio espiral entram no tronco encefálico pelo nervo vestíbulo-coclear. Ao
nível do bulbo, os axônios enervam o núcleo coclear dorsal e o núcleo coclear
ventral ipsilaterais à cóclea de onde os axônios originam-se. Cada axônio
ramifica-se de modo a estabelecer sinapses em neurônios de ambos os núcleos
cocleares. Os núcleos cocleares auxiliam na seleção e modulação de frequência
e iniciam o processo de audição binaural por meio de mecanismos de excitaçãoinibição da transmissão dos sons captados. As células no núcleo coclear ventral
projetam seus axônios à oliva superior de ambos os lados do tronco encefálico. A
oliva superior exerce um papel funcional na localização da fonte sonora e na
audição binaural. Axônios dos neurônios olivares ascendem pelo lemnisco lateral
e inervam o colículo inferior, no mesencéfalo. O colículo inferior exerce uma
função primordial, a audição direcional.
Muitos axônios eferentes do núcleo coclear dorsal seguem por uma rota similar à
via do núcleo coclear ventral, mas a via dorsal segue diretamente, sem parar na
oliva superior. Apesar de existirem outras rotas dos núcleos cocleares ao colículo
inferior com outros núcleos de retransmissão intermediárias, todas as vias
auditivas ascendentes convergem para o colículo inferior. Os neurônios do
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colículo inferior enviam seus axônios ao núcleo geniculado medial do tálamo, que
por sua vez, projeta-se ao córtex auditivo e envia também ao colículo superior,
onde ocorre a integração das informações auditiva e visual, assim como no
cerebelo. Existem amplas retroalimentações nas vias auditivas, os neurônios do
tronco enviam axônios que fazem contato com as células ciliadas externas e o
colículo inferior. Os núcleos auditivos no tronco encefálico, exceto os núcleos
cocleares, recebem aferências de ambas as orelhas (BEAR et al, 2002; KANDEL
et al, 2000; PURVES et al, 2005; ZEMILIN, 2000).
O Córtex Auditivo
É o estágio final das vias auditivas ascendentes no lobo temporal, com
organização tonotópica e representação bilateral, isto é, em cada lobo chegam
fibras das duas orelhas. O córtex auditivo possui uma série de subdivisões e uma
distinção geral pode ser feita entre uma área primária e áreas periféricas. O córtex
auditivo primário está localizado no giro temporal superior do lobo temporal e
recebe aferência ponto a ponto da divisão ventral do complexo geniculado medial,
portanto este contém um mapa tonotópico preciso. Ortogonal ao eixo de
frequência do mapa tonotópico existe um arranjo em faixas das propriedades
binaurais. Os neurônios de uma faixa são excitados pelas duas orelhas, enquanto
os neurônios na faixa seguinte são excitados por uma orelha e inibidos por outra.
O córtex auditivo primário é essencial para as funções auditivas básicas como a
discriminação de frequências e localização do som. As áreas periféricas ou
circunjacentes do córtex auditivo possuem uma organização tonotópica menos
precisa e provavelmente processa sons mais complexos, como por exemplo, os
sons que constituem a comunicação oral (BEAR et al, 2002; KANDEL et al, 2000;
PURVES et al, 2005; ZEMILIN, 2000).