單側突發性聾慢性期及急性期患者的靜息態功能磁共振成像研究

王 偉，黃志純，楊 明，劉 斌，朱 新，馮 源，盧春強

(1.東南大學醫學院，江蘇 南京 210009；2.東南大學附屬中大醫院，江蘇 南京 210009)

單側突發性聾慢性期及急性期患者的靜息態功能磁共振成像研究

王 偉1，黃志純2，楊 明2，劉 斌2，朱 新2，馮 源1，盧春強1

(1.東南大學醫學院，江蘇 南京 210009；2.東南大學附屬中大醫院，江蘇 南京 210009)

目的 采用低頻振幅(ALFF)的方法比較單側突發性聾慢性期及急性期患者靜息態功能磁共振成像(fMRI)的差異。方法 選取左側突發性聾2年后的慢性期患者18例(慢性期組)及左側突發性聾急性期患者18例(急性期組) ，分別行靜息態fMRI數據采集，用ALFF方法比較2組ALFF值改變的腦區。結果 靜息狀態下，慢性期組右側島葉、右側額下回腦區ALFF值較急性期組增高(P均<0.05)，右側顳中回、左側顳下回、雙側內側前額葉、右側小腦腦區ALFF值較急性期組降低(P均<0.05)。結論 單側突發性聾慢性期患者較單側突發性聾急性期患者存在靜息態下腦功能區自發活動異常。

突發性聾；靜息態fMRI；低頻振幅

突發性聾為突然發生的原因不明的感音神經性聽力損失，多表現為在3 d內聽力急劇下降，本病為耳鼻咽喉科的一種常見病、多發病，是危害聽力的較為常見的耳科急癥[1]。突發性聾目前的主要檢查手段包括純音測聽、聲導抗、聽覺腦干誘發電位、耳聲發射等聽力及電生理方面的檢測及影像學檢查，不能發現突發性聾發生后大腦聽覺皮質中樞的改變。功能磁共振成像( functional magnetic resonance imaging, fMRI)以非侵入性腦功能檢測方法，高時空分辨率實時顯示出大腦特定局部區域的功能活動情況[2]。本研究應用低頻振幅(ALFF)方法對靜息態功能數據進行分析，探討了單側突發性聾慢性期與急性期患者靜息態下局部腦區ALFF值的差異，現報道如下。

1 臨床資料

1.1 一般資料 選擇2011年6月—2012年4月在東南大學附屬中大醫院住院治療的患有左側重度突發性聾常規治療2年后聽力檢查無好轉的患者18例作為慢性期組，選擇2011年6月—2011年11月在東南大學附屬中大醫院住院治療的左側重度突發性聾急性期患者18例作為急性期組。患者均無嚴重的神經系統疾病史和精神病藥物服用史，無心血管疾病史，均為右利手；突發性聾診斷標準依據2005年中華醫學會耳鼻咽喉科學會頒布的《突發性耳聾診斷依據和療效分級》[3]，慢性期組女13例，男5例；年齡23～70(45.12±12.15)歲；入院時純音測聽右耳平均聽閾值小于20 dB HL，左耳平均聽閾值大于70 dB HL；fMRI檢查均在患者常規治療2年后聽力檢查無好轉時進行。急性期組女14例，男4例；年齡23～70(45.18±12.19)歲；入院時純音測聽右耳平均聽閾值小于20 dB HL，左耳平均聽閾值大于70 dB HL；入院時發病時間1～7 d，平均3 d;fMRI檢查均在患者入院治療10 d后、聽力檢查無好轉時進行。2組患者性別、年齡、聽力比較差異均無統計學意義。本實驗設計方案經東南大學附屬中大醫院倫理委員會同意，所有受試者均知情同意并簽署知情同意書。

1.2 方法 受試者安靜平躺，掃描整個過程中受試者帶眼罩以消除視覺的干擾。使用西門子3.0 T Verio磁共振成像儀；使用標準正交頭線圈，固定。掃描中先使用自旋回波(SE)脈沖序列獲取 20 層橫軸面T2WI圖像，以排除顱內病變，然后使用SE脈沖序列掃描T1WI 解剖圖像，掃描參數為：TR 2 000 ms，TE 9 ms，翻轉角(flip angle) 150°，層厚 4mm，無間隔，矩陣 320×320。然后采用血氧水平依賴成像(BOLD)技術，應用單次激發成像梯度回波序列(gradient,EPI)，在 T1WI同樣的層面上進行功能成像。EPI掃描參數為：TR 2 000 ms，TE 25 ms，翻轉角90°，視野240 mm×240 mm，矩陣64×64，層厚4mm，無間距，36層，240個TR，掃描持續時間8 min 6 s。同時對每個受試者進行全腦容積掃描以獲得全腦 3D 圖像。

1.3 數據處理和分析 fMRI數據處理：本實驗采用SPM8、DPARSF(http://rfmri.org/DPARSF)和REST(http://restfmri.net/forum)分析軟件。數據預處理步驟包括：去除前10個時間點，時間層校正、頭動校正、空間標準化至蒙特利爾神經科學研究所(MNI)空間并重采樣圖像至3 mm×3 mm×3 mm像素大小，空間平滑(FWHM=4mm)，去線性漂移和濾波。頭動排除標準：任一方向平動超過2 mm或任一方向轉動超過2.0°。應用基于體素計算方法得出每個被試ALFF圖、灰質體積圖，并對ALFF值進行標準化(減去均值后除以標準差)得出zALFF圖。

1.4 統計學方法 單樣本T檢驗用于確定各組ALFF圖，統計閾值為校正后的P<0.05(Monte Carlo simulations校正，使用Alphasim方法，參數為單像素P<0.05，空間廣度閾值>2 295 mm3)。組間比較采用雙樣本T檢驗，并將被試灰質體積作為協變量，統計閾值為校正后的P<0.05(Monte Carlo simulations校正，使用Alphasim方法，參數為單像素P<0.05，空間廣度閾值>2 295 mm3)。

2 結 果

慢性期組右側顳中回、左側顳下回、雙側內側前額葉、右側小腦腦區ALFF值較急性期組降低(P均<0.05)，見表1。

3 討 論

突發性聾臨床常用的聽力學檢查雖然能夠對聽覺狀況做出評價，但不能反映大腦聽覺皮質的功能狀況。fMRI以非侵入性腦功能檢測方法，高時空分辨率實時顯示出大腦特定局部區域的功能活動情況。近年來人們最常用的方法是聽覺的任務功能性磁共振研究[4]，它利用各種刺激誘導局部腦組織血氧水平依賴(blood oxygenation level dependent，BOLD)信號發生變化，間接反映神經元的活動。這種基于任務的fMRI的研究存在一些問題：①被試執行任務時的協同能力可能存在不一致；②任務環境下作為對照的靜息狀態以前幾乎被一致地認為是一種穩定狀態,在很多情況下作為基線，由此引發了一系列非任務態，即靜息態的腦功能磁共振的研究。靜息態fMRI無需設計復雜的實驗任務，患者容易配合，使研究的可重復性和可操作性增強。

表1 2組各腦區ALFF峰值比較結果

利用ALFF算法研究大腦在靜息狀態下BOLD的變化是近來研究的熱點。ALFF反映大腦在低頻段(0.01～0.08 Hz)自發神經活動的BOLD信號,從能量的角度反映了各個體素在靜息狀態下神經元自發活動水平的高低,局部腦區的 ALFF 升高說明神經元的活性高，如果下降說明神經元的活性低, 借此可探測大腦各區域靜息狀態下局部活動強度[5]。本研究運用ALFF算法分析發現左側突發性耳聾慢性期患者較急性期患者右側島葉、右側額下回ALFF值顯著增高，提示這些部位的腦部神經元自發活動增強;左側突發性耳聾慢性期患者較急性期患者右側顳中回、左側顳下回、雙側內側前額葉、右側小腦ALFF值顯著減弱，提示這些部位的腦部神經元自發活動降低。

大腦中存在多個低頻振蕩網絡，其中默認網絡(default mode network ,DMN)是靜息狀態下研究最為廣泛的功能網絡之一。Raichle等[6]在PET和fMRI研究的基礎上提出了DMN的概念，認為當大腦處于無任務的清醒靜息狀態時，腦部仍持續進行著功能活動，即大腦在靜息時存在著一個有組織的網絡，該網絡與人腦對內外環境的監測、情緒的加工、自我內省、維持意識的覺知、情景記憶的提取等功能密切相關，DMN在靜息狀態下較為活躍，但在進行任務刺激時，其活動受到抑制。DMN涉及的腦區主要包括雙側內側前額葉、后扣帶回、楔前葉、顳葉、前扣帶回、頂下小葉和海馬等。季慧等[7]研究發現，單側突發性聾急性期患者的DMN與正常組大致相似，其位于額葉前部的右側額中回負激活。本研究中單側突發性聾慢性期較急性期右側顳中回、左側顳下回、雙側內側前額葉、右側小腦腦區活動減弱，大部分屬于DMN范圍，表明單側突發性聾慢性期患者較急性期患者靜息態大腦DMN發生了變化。

顳葉與聽覺、語言和記憶功能有關。聽覺皮質分為初級聽覺皮質和次級聽覺皮質，其中初級聽覺皮質位于Brodamn41區，聽覺的次級聽覺中樞位于初級聽覺皮質的周圍，主要包括Brodamn22和Brodamn42區,為主要聯絡區。本研究結果顯示慢性期組較急性期組右側顳中回ALFF值降低，提示該腦區活動減弱，可能是突發性耳聾發生后隨著時間的延長，左耳聽覺輸入減少后聽覺皮質有功能重組的結果，說明聽覺中樞像其他感覺系統一樣具有可塑性[8],這種可塑性在外周感受器部分或者完全喪失功能后可以重組其結構與功能。既往的研究發現顳下回與認知功能有關[9]，本研究結果顯示慢性期組較急性期組左側顳下回ALFF值降低，提示該腦區活動減弱，可能是由于患者突聾發生后認知功能下降所導致。雙側內側前額葉是DMN的重要組成部分，與認知功能有關，并可動態調節情緒的加工過程[10]，因而慢性期組較急性期組雙側內側前額葉ALFF值降低，提示該腦區活動減弱，考慮可能與突發性耳聾后患者往往伴隨認知功能下降、情緒低落、精神焦慮等有關。小腦主要參與協調控制隨意運動，近年來研究發現小腦通過小腦-丘腦-皮質、皮質-腦橋-小腦環路與額頂葉皮質相互作用，參與認知[11]。本研究結果顯示慢性期組較急性期組右側小腦ALFF降低，提示該腦區活動減弱，可能與突聾患者認知功能下降有關。

Deen等[12]認為島葉固定刺激引起的情感與動機狀態有關。本研究結果顯示慢性期組較急性期組右側島葉ALFF值增高，提示該腦區活動增強，可能與患者突聾后引起的情緒不穩定及其壓力反應、聽覺注意的分配加強等有關。額下回位于額下溝的下面,運動語言中樞在其后部。額下回包括眶區、蓋區和三角區。左側額下回主要包含Broca’s區,其與顳上回后部的Wernicke區形成解剖連接,參與語法組織、語音語義處理和語言表達。右側額下回與情緒面孔識別、控制語氣語調和反應抑制(抑制個體的沖動和動作,與認知控制有關)等功能有關[13]。本研究結果顯示慢性期組較急性期組右側額下回ALFF值增高，提示該腦區活動增強，這符合募集代償假說，大腦出現某些功能下降時，會募集更多的功能區參與功能。

綜上所述，單側突發性聾慢性期患者較急性期患者腦功能區ALFF值發生顯著變化。靜息態fMRI避免了復雜的任務刺激導致的腦活動差異，使不同受試者的實驗條件基本控制在相同的水平，更容易得到可靠的結論，且易于配合，為研究突發性聾開辟了新的途徑，具有積極的早期臨床診斷和治療價值。但本研究樣本量偏小，可能出現假陽性結果，還需要進一步擴大樣本量。

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Study of resting state fMRI on patients with sudden deafness in chronic and acute stage

WANG Wei1, HUANG Zhichun2, YANG Ming2, LIU Bin2, ZHU Xin2, FENG Yuan1, LU Chunqiang1

(1.Medicine college of Southeast University, Nanjing 210009, Jiangsu, China; 2.Zhongda Hospital of Southeast University, Nanjing 210009, Jiangsu, China)

Objective It is to compare the differences of the resting state fMRI between the acute and chronic phase of sudden deafness by low frequency amplitude (ALFF).Methods 18 cases with sudden deafness of the left side in chronic phase after deafness for two years were selected into chronic phase group, and 18 cases in acute phase were selected into acute phase group.The data acquisition of resting state fMRI in both groups was performed, respectively.The areas of the brain with changes of low frequency amplitude (ALFF) value in two groups were compared.Results On the resting state, the ALFF value of the right insula, right superior temporal gyrus regions in chronic phase group were increased markedly than that in acute phase group (allP<0.05), and the ALFF value of the right middle temporal gyrus, left inferior temporal gyrus, bilateral medial frontal gyrus, right cerebellum regions in chronic phase group were markedly reduced than that in acute phase group (allP<0.05).Conclusion Patients with sudden deafness in chronic phase exists cerebral function abnormal of spontaneous activity under the resting state compare to acute phase group.

sudden deafness; rest state functional Magnetic Resonance Imaging; low frequency amplitude

王偉，男，主治醫師，從事耳鼻喉科疾病的診療。

國家自然科學基金面上項目(30970808)；南京市科技發展計劃項目(7990000011)；東南大學高校基本科研業務費專項資金項目(3290001504)

10.3969/j.issn.1008-8849.2015.09.003

R0764.437

A

1008-8849(2015)09-0921-03

2014-10-08