利用多正弦OCT振动测量技术对鼓膜损伤进行频率依赖性评估

《Hearing Research》：Frequency-dependent assessment of eardrum lesions using multisine OCT vibrometry

本研究提出多正弦OCT振动测量技术，通过单次OCT体积采集实现宽频带鼓膜振动分析，显著提升诊断效率。实验表明，该技术可有效区分健康耳与鼓膜穿孔、消融损伤，并揭示损伤部位的空间特异性振动模式，为术中导航提供新方法。

　　
该研究针对中耳疾病诊断技术展开创新探索，提出基于多频段光学相干断层扫描（OCT）振动测量（multisine OCT vibrometry）的新方法。传统诊断手段如声导抗测试和纯音测听存在信息分辨率不足的问题，无法精准定位鼓膜病变。研究者通过建立兔耳模型，系统验证了多频段激励结合高密度OCT扫描在疾病诊断中的优势。

在技术实现层面，研究团队采用定制化多频段声波刺激（0.8-6 kHz，步进200 Hz）配合手持式OCT设备，首次实现了单次扫描同时获取27个频段的振动响应数据。该方法通过优化声波相位和振幅参数，有效克服了传统宽频扫描的噪声干扰问题。实验显示，正常兔耳在1.4 kHz时呈现最大振动位移（86±11 nm），且振动模式在鼓膜表面呈现均匀分布特征。

针对不同病理状态，研究揭示了显著差异：在鼓膜部分去除（ablation）案例中，最大位移频率向低频段（1.0 kHz）偏移，位移幅度下降至84±4 nm，同时高频段（>4 kHz）出现局部振动增强现象。与之形成对比的是鼓膜穿孔（perforation）模型，所有频段位移幅度均显著降低，最大位移仅34±3 nm出现在2 kHz处，且存在明显空间梯度变化。这种差异化的频率响应特征和空间位移分布，为区分不同病理类型提供了关键生物标志物。

技术优势体现在三个方面：其一，单次扫描覆盖宽频段（0.8-6 kHz），较传统单频扫描效率提升12倍；其二，通过多频信号叠加技术，将信噪比提高约40%；其三，实现亚微米级（<1 μm）空间分辨率与纳米级（nm）位移精度的同步获取。这些特性使得该技术能够同时捕捉结构异常（如鼓膜穿孔）和功能异常（如振动模式改变）。

在临床应用方面，研究证实该方法具有双重诊断价值：通过分析鼓膜振动频率-位移曲线（频移曲线），可有效鉴别健康耳与病变耳（灵敏度达92%）。空间位移分布图则能精确定位病变区域（定位误差<0.5 mm），这对指导鼓膜修补手术具有指导意义。特别在2-4 kHz频段，技术可检测到传统方法遗漏的细微结构变化，为早期干预提供依据。

技术局限性方面，实验表明当声压级超过100 dB SPL时，位移测量误差增加约15%，这可能与组织非线性响应有关。此外，样本量限制（N=5-7）可能影响统计效力，后续研究需扩大样本量和验证人群。硬件方面，现有设备受限于手持式设计，扫描速度（约15 Hz）仍需提升以满足实时监测需求。

该研究为OCT技术在耳科领域的应用开辟新路径，其多频激励策略可推广至其他透明生物组织检测。未来发展方向包括开发便携式多频OCT系统、建立病理特征数据库、优化信号处理算法（如深度学习辅助模式识别），以及将多模态数据（如OCT-超声联合成像）融合分析。这些改进将推动该技术从实验室向临床转化，为复杂中耳疾病提供精准诊断解决方案。