DTI在巨細胞病毒感染所致感音性耳聾患兒中的應用

莊霞梅，金 科，李君偉，王 海，伍光春，尹 燕，李曉明，鄧 敏

(湖南省兒童醫院放射科，湖南 長沙 410007)

DTI在巨細胞病毒感染所致感音性耳聾患兒中的應用

莊霞梅，金 科*，李君偉，王 海，伍光春，尹 燕，李曉明，鄧 敏

(湖南省兒童醫院放射科，湖南 長沙 410007)

目的探討磁共振擴散張量成像(DTI)技術在巨細胞病毒感染(CMV)所致感音性耳聾(SNHL)患兒聽覺通路中的應用價值。方法選取CMV感染所致SNHL的患兒31例，其中雙側聽力受損(BPHL)組13例、單側聽力受損(UPHL)組18例[分為聽力受損側(lpsi亞組)和未受損側(con亞組)]；無聽力損傷的患兒36例(對照組)。采用DTI技術獲得各組雙側下丘和外側丘系各向異性分數(FA)、平均擴散率(MD)、軸向擴散率(AD)、徑向擴散率(RD)，并進行統計學分析。結果與對照組相比，BPHL組雙側下丘、外側丘系FA值減低、RD值增高(P均<0.001)。與con亞組相比，lpsi亞組FA值減低、RD值增高(P均<0.001)。與對照組比較，lpsi亞組雙側下丘和外側丘系的FA值減低，雙側下丘RD值增高(P均<0.001)；與con亞組比較，BPHL組外側丘系的FA值減低、RD值增高，且雙側下丘的RD值增高(P均<0.001)。雙側下丘FA值與聽覺閾值呈負相關(r=-0.966，P<0.001)。IC和LL區的MD和AD值差異均無統計學意義(P均>0.05)。結論CMV感染所致SNHL患兒的聽覺通路腦白質發生了明顯改變，提示腦白質髓鞘脫失或髓鞘發育不良。

巨細胞病毒；耳聾；擴散磁共振成像

圖1 ROI勾畫示意圖 A.雙側IC(Plane1為右側IC； Plane2為左側IC); B.雙側LL(Plane1為左側LL； Plane2為右側LL)

巨細胞病毒(cytomegalovirus, CMV)屬皰疹病毒科，人群感染極為普遍。孕婦原發性感染CMV后通過垂直傳播導致新生兒感染的發生率高達20%，無論CMV感染是先天性、還是后天性，均已成為人類非遺傳性耳聾的主要原因之一[1-2]，國外報道[2]約10%～15%的無癥狀及30%～60%的有癥狀CMV感染患兒可出現先天性或遲發性感音性耳聾(sensorineural hearing loss, SNHL)，且多數出現漸進性惡化。磁共振擴散張量成像(diffusion tensor imaging, DTI)技術可檢測組織內水分子擴散運動的幅度和方向，顯示白質纖維束，可通過檢測不同的擴散率并結合各項參數指標識別病理過程[3]。本研究旨在通過DTI技術探討CMV感染的SNHL患兒聽覺通路中腦白質的改變。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2014年2月—2015年10月于我院肝病中心因CMV感染就診、不同程度聽力受損、無其他臨床癥狀的31例患兒，男20例，女11例，糾正月齡(足月40周后的年齡)1～3個月，平均 (2.1±1.4)個月。SNHL的診斷采用國內同年齡段嬰幼兒腦干聽覺誘發電位(brainstem auditory evoked potential, BAEP)的正常值作為判斷標準[4]，并除外中內、耳發育畸形，病毒、細菌感染及其他原因(如高膽紅素、外傷、用藥等)所致聽力受損。聽力受損依據波形(V波反應閾>36 dB)及分貝值分為輕、中、重度。其中雙側聽力受損(bilateral profound hearing loss, BPHL)組13例，單側聽力受損(unilateral profound hearing loss, UPHL)組18例(受損一側為lpsi亞組，未受損一側為con亞組)，首次檢查時患兒均未接受相關治療。對照組為無神經系統異常、無聽力異常，因其他疾病(如頜面部、頭顱表面血管瘤、皮樣/表皮樣囊腫患兒)需進行頭顱MR掃描的嬰幼兒36例，男19例，女17例，糾正月齡1～3個月，平均(2.2±1.4)個月。

1.2 儀器與方法 采用Siemens Skyra 3.0T磁共振掃描儀，16通道頭線圈。先行T1WI結構像掃描，采用快速擾相回波序列，TR 2 300 ms，TE 2.26 ms，TI 900 ms，翻轉角8°，層厚1 mm，層間距0.5 mm，體素0.8 mm×0.8 mm×1.0 mm，激勵次數1，采集時間為4 min 20 s，掃描范圍自顱底至顱頂。DTI采用平面回波成像序列，TR 3 700 ms，TE 95 ms，層厚4 mm，層間距0.8 mm，矩陣128×128，b值為0、1 000 s/mm2，64個擴散敏感梯度方向，激勵次數1，采集時間8 min 23 s。

1.3 圖像分析 由2名工作10年以上的放射科醫師分析圖像，意見有分歧時經協商達成一致。采用Syngo.via軟件，將DTI數據載入神經3D軟件進行后處理，于T1WI結構像上，在雙側下丘(inferior colliculus, IC)、外側丘系(lateral lemniscus, LL)分別勾畫ROI(5.0 mm×2.5 mm×0.5 mm)，見圖1。計算各ROI的各向異性分數(fractional anisotropy， FA)、平均擴散率(mean diffusivity， MD)、軸向擴散率(axial diffusivity， AD)及徑向擴散率(radial diffusivity， RD)值。

1.4 統計學分析 采用SPSS 18.0統計分析軟件，對所有數據均行正態性檢驗及方差齊性檢驗，符合正態分布的計量資料以±s表示。BPHL組、對照組、UPHL組IC、LL的DTI參數的比較采用配對t檢驗。BPHL組、lpsi亞組、對照組間比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用LSD檢驗。lpsi亞組與con亞組比較采用配對t檢驗。對聽力受損側(包括BPHL組和lpsi亞組)DTI 參數值與聽覺閾 值間行Pearson相關性分析。P<0.05為差異有統計學意義。

表1 各組IC區、LL區DTI參數值(±s)

表1 各組IC區、LL區DTI參數值(±s)

組別ICFAMDRDADBPHL組0．2542±0．28710．0034±0．00030．0018±0．00010．0025±0．0020UPHL組 lpsi亞組0．2519±0．02870．0032±0．00020．0018±0．00020．0025±0．0014 con組亞0．2591±0．28710．0033±0．00020．0015±0．00010．0024±0．0030對照組0．3181±0．28800．0033±0．00280．0015±0．00020．0025±0．0024F值67．7431．66116．6710．516P值<0．0010．194<0．0010．598組別LLFAMDRDADBPHL組0．2543±0．37280．0032±0．00210．0017±0．00190．0025±0．0013UPHL組 lpsi亞組0．2429±0．02950．0032±0．00160．0018±0．00010．0025±0．0000 con亞組0．3054±0．10130．0032±0．00110．0015±0．00000．0025±0．0019對照組0．2983±0．26120．0032±0．00350．0015±0．00010．0026±0．0006F值47．7090．61365．5451．008P值<0．0010．544<0．0010．368

注：F值和P值為BPHL組、lpsi亞組、對照組間比較結果

圖2 IC的FA值(A)和其他彌散系數(B)與聽覺閾值之間的關系 圖3 LL的FA值(A)與其他彌散系數(B)與聽覺閾值之間的關系

2 結果

所有受檢兒常規MR平掃均未見明顯異常改變。BPHL組和對照組的雙側IC、LL的DTI參數差異無統計學意義(P均>0.05)，故將兩側數據合并。

BPHL組與lpis亞組、對照組比較，IC、LL區的FA值、RD值差異均有統計學意義(P均<0.001)，AD值、MD值差異無統計學意義(P均>0.05)，見表1。兩兩比較結果：與對照組比較，BPHL組IC和LL區的FA值減低(P均<0.001)、RD值增高(P均<0.001)，差異有統計學意義。與對照組比較，lpsi亞組IC、LL區FA值減低 (P均<0.001)、RD值增高(P均<0.001)，差異均有統計學意義。

lpsi亞組與con亞組IC和LL區DTI各參數值見表1。與con亞組比較，lpsi亞組IC和LL的FA值均減低(t=-7.577、-7.577，P均<0.001)、RD值增高(t=8.695、6.492，P<0.001)，差異有統計學意義，AD值、MD值差異均無統計學意義(P均>0.05)。

IC區FA值與聽覺閾值呈負相關(r=-0.966，P<0.001)，RD、AD、MD值與聽覺閾值均無相關性(r=0.149、0.048、0.106，P均>0.05)，見圖2。LL區FA、MD、RD、AD值與聽覺閾值均無相關性(r=0.001、 -0.276、-0.003；P均>0.05)，見圖3。

3 討論

CMV感染導致聽力損傷的機制尚未明確，可能是宿主內耳的免疫反應與CMV感染的細胞變性損傷互相作用所致[5]。CMV具有引起宿主終身感染的能力，可通過母嬰垂直傳播，對神經干細胞、神經元及神經膠質具有普遍易感性，故胚胎時期CMV感染常導致嚴重中樞神經系統畸形，從而引起嚴重的后遺癥，其中聽力損傷是最常見的神經系統病變[6]。聽覺沖動傳導通路包括蝸神經、腦干、丘腦及聽皮層。外側丘系背側核(dorsal nucleus of lateral lemniscus, DNLL)是位于聽覺丘系路徑中緊鄰下丘腹側的一y組神經元，接收來自不同部位的神經核團和纖維。IC是聽覺上行路徑中的中轉站，主要接收聽腦干所有核群上傳輸入的信息。本研究中DTI數據的采集與分析中選取IC、LL作為ROI，因IC、LL不僅在聲音的處理與空間定位等方面有重要地位，且兩者解剖位置相對清晰易辨認，此外，該區域的腦白質纖維均為垂直方向的上下走行。

本研究中，聽力損傷側ROI的FA值減低，提示神經纖維髓鞘發育不良[7]、神經纖維擴散系數增高所致，RD值增高提示神經纖維髓鞘發育不良后進而導致該部位功能性的活動減弱。有研究[8]證實，SNHL患者IC、LL的RD值增高、FA值減低，與本研究結果相符。本研究中AD值未見明顯改變，提示并無軸突的嚴重損傷或炎癥反應而造成的軸突缺失。在多疾病狀態下，DTI參數中FA值下降，而MD值則升高[9]、不變[10]甚至減低[11]。也有研究[12]發現，對于發現病程2年以上的SNHL患者，IC和LL的FA值減低、MD值升高，提示軸突的缺失損傷；而本研究中所有入組患兒均為糾正月齡1～3個月，病程較短。故本研究MD值未見改變可能原因為：①發病時間短，聽覺通路損傷未達到軸突缺失程度；②CMV感染所致聽力損傷中，病毒感染的細胞受損程度輕，雖可導致脫髓鞘改變，但不至于軸突缺失。

既往研究[13]提出因IC解剖位置低，神經核團更集中，故相比LL，IC更易受損；而本研究發現在不同組別中，LL區和IC區的FA值、RD值均有改變，無位置差異。CMV對中樞神經系統有很強的侵襲性，尤其在嬰幼兒時期，對未完成髓鞘化的白質、神經干細胞、神經元具有很強的靶向性。本研究均為糾正月齡1～3個月嬰幼兒，腦白質尚未完成髓鞘化，故在聽覺通路中的白質均具有易感性，而無位置高低影響，故LL和IC均有白質髓鞘發育不良，而神經纖維軸突完整。

本研究對BPHL組和lpsi亞組DTI參數值與聽覺閾值進行相關分析，發現IC區FA值與聽覺閾值呈負相關，而LL區FA值與聽覺閾值無相關性。IC作為耳蝸與大腦間聽覺信號傳輸的重要中轉站，直接接收腦干信號輸入，具有重要的增益調節作用[14]，故IC區FA值的變化提示聽力損傷程度，在神經纖維走行方向水分子的彌散能力越低，損傷越重。

總之，在CMV感染所致SNHL的聽覺通路腦白質研究中，FA值減低、RD值增高而MD值、AD值不變，推測在聽覺通路腦白質髓鞘化不良且神經元軸突保持完整；CMV感染無位置局限；IC區FA值減低程度可提示聽力損傷程度。DTI可用于CMV感染所致SNHL在聽覺通路腦白質的研究。

[1] Fowler KB. Congenital cytomegalovirus infection: Audiologic outcome. Clin Infect Dis, 2013,57(Suppl 4):S182-S184..

[2] Dahle AJ, Fowler KB, Wright JD, et al. Longitudinal investigation of hearing disorders in children with congenital cytomegalovirus. J Am Acad Audiol, 2000,11(5):283-290.

[3] Assaf Y, Pasternak O. Diffusion tensor imaging (DTI)-based white matter mapping in brain research: A review. J Mol Neurosci, 2008,34(1):51-61.

[4] 劉硯星,徐鷗,路虹，等.聽覺傳導通路上的神經生理學研究.國際耳鼻喉頭頸外科雜志,2008,32(7):199-202.

[5] Sugiura S, Yoshikawa T, Nishiyama Y, et al. Detection of human cytomegalovirus DNA in perilymph of patients with sensorineural loss using real-time PCR. J Med Virol, 2003,69(1):72-75.

[6] River LB, Boppana SB, Fowler KB, et al. Predictors of hearing loss in children with symptomatic congenital cytomegalovirus infection. Pediatrics, 2002,110(4):762-767.

[7] Song SK, Sun SW, Ramsbottom MJ, et al. Dysmyelination revealed through MRI as increased radial (but unchanged axial) diffusion of water. Neuroimage, 2002,17(3):1429-1436.

[8] Chang Y, Lee SH, Lee YJ, et al. Auditory neural pathway evaluation on sensorineural hearing loss using diffusion tensor imaging. Neuroeport, 2004,15(11):1699-1703.

[9] Toh CH, Wong AM, Wei KC, et al. Peritumoral edema of meningiomas and metastatic brain tumors: Differences in diffusion characteristics evaluated with diffusion-tensor MR imaging. Neuroradiology, 2007,49(6):489-494.

[10] Thomalla G, Glauche V, Koch MA, et al. Diffusion tensor imaging detects early Wallerian degeneration of the pyramidal tract after ischemic stroke. Neuroradiology, 2004,22(4):1767-1774.

[11] D'Arceuil H, de Crespigny A. The effects of brain tissue decomposition on diffusion tensor imaging and tractography. Neuroradiology, 2007,36(1):64-68.

[12] ?？?何瑩，侯璟，等.后天性感音神經性聾患者聽覺中樞磁共振彌散張量成像研究.聽力學及言語疾病雜志,2015,23(2):143-146

[13] Lin Y, Wang J, Wu C, et al. Diffusion tensor imaging of the auditory pathway in sensorineural hearing loss: Changes in radial diffusivity and diffusion anisotropy. J Magn Reson Imaging, 2008,28(3):598-603.

[14] 王豐,劉良發.外周聽器損傷所致聽覺中樞改變的研究進展.中華耳科學雜志,2010,8(2):179-182.

ApplicationofDTIinsensorineuralhearinglossinfantsinducedbycytomegalovirusinfection

ZHUANGXiamei,JINKe*,LIJunwei,WANGHai,WUGuangchun,YINYan,LIXiaoming,DENGMin
(DepartmentofRadiology,HunanChildren'sHospital,Changsha410007,China)

ObjectiveTo investigate the application value of magnetic resonance diffusion tensor imaging (DTI) in auditory pathway of sensorineural hearing loss (SNHL) infants caused by cytomegalovirus (CMV) infection.MethodsThirty-one SNHL infants caused by CMV infections were included, and were divided into bilateral hearing loss (BPHL;n=13) group and unilateral hearing impairment (UPHL;n=18) group (including damaged side [lpsi subgroup] and the undamaged side [contrast subgroup]). Thirty-one infants without hearing loss as control group. The fractional anisotropy (FA), the mean diffusivity (MD), the axial diffusivity (AD) and the radial diffusivity (RD) of bilateral inferior colliculus (IC) and lateral lemniscus (LL) were obtained with DTI technique. The statistical analysis was performed.ResultsCompared with the control group, the FA value reduced and the RD value increased at LL and IC in the BPHL group (allP<0.001). Compared with the contrast subgroup, the FA value reduced and the RD value increased at IC and LL in lpsi subgroup (allP<0.001). Compared with the control group, the FA value reduced at LL in the lpsi subgroup, and FA values reduced and RD value increased at IC (allP<0.001). Compared with the contrast subgroup, the FA value reduced and RD value increased at LL, and RD value increased at IC in the BPHL group (allP<0.001). The FA value at IC was negatively correlated with auditory threshold (r=-0.966,P<0.001). No matter in IC or in LL, the MD and AD had no statistical differences (allP>0.05).ConclusionWhite matter of auditory pathway of SNHL infant caused by CMV infection is obviously altered, suggesting white matter myelination or myelin dysplasia.

Cytomegalovirus; Deafness; Dffusion magnetic resonance imaging

10.13929/j.1003-3289.201610084

R764.43; R445.2

A

1003-3289(2017)10-1484-04

莊霞梅(1987—)，女，湖南懷化人，碩士，醫師。研究方向：神經系統MRI。E-mail: 346033882@qq.com

金科，湖南省兒童醫院放射科，410007。E-mail: jinke001@sina.com

2016-10-20

2017-06-20