VEMP技術在耳源性眩暈中的應用

韓朝 謝岳霖

前庭誘發肌源性電位(Vestibular Evoked Myogenic Potentials,VEMP)技術,其臨床上主要應用于前庭功能檢測。前庭誘發肌源性電位是利用短強聲刺激在特定肌肉緊張的狀態下通過表面記錄電極測得的短潛伏期肌源性電位。系統性肌源性誘發電位檢測的方法最早在1992年提出,Colebatch and Halmagyi將記錄電極置于胸鎖乳突肌上并給予短強聲刺激成功地測得了肌源性誘發電位,實現無創前庭-丘腦通路檢測[1]。自VEMP檢測在臨床上應用以來,VEMP檢查已應用在耳石器官(橢圓囊和球囊)、不同前庭神經及中樞神經系統等檢查,不同體位肌源性誘發電位得到了相應的發展。

近年來VEMP人體試驗中,相似的肌源性電位相繼在人體不同肌群中被檢測出,Deriu等人在2005年將記錄電極置于咬肌并成功誘發肌源性電位[2]。眼周圍肌群測得肌源性誘發電位做為前庭功能檢測在2007年被提出,證實眼外肌群誘發電位在眼睛周圍可透過前庭-眼反射被測得,并作為臨床檢查前庭功能的工具之一[3]。

1 頸性前庭誘發肌源性電位(cervical-VEMP,cVEMP)

隨著數位中和器在1950年迅速發展,首先測得由強短氣導聲誘發電位的位置主要位于頭皮,并隨后發現測得最大的聲誘發電位位于枕骨[4]。隨后Bickford等人于枕骨粗隆上測得“枕骨聲誘發電位”出現于13ms。然而在二十世紀末以前,前庭與枕骨聲誘發電位雖然獲得一定程度的研究,但最終由于枕骨誘發電位不具備特異性,始終未進入臨床應用。

盡管如此,Colebatch等人在1994年再次關注枕骨誘發電位研究,重新將記錄電極置于胸鎖乳突肌上,并確認了短潛伏肌源性誘發電位在強短聲刺激下可在胸鎖乳突肌上測得,其與胸鎖乳突肌收縮強度之間的獨立性[5]。Colebatch等人強調同側胸鎖乳突肌測得頸部肌誘發電位由初始的正波峰p13 or p1后跟隨者正負波群n23,p34,n44,并認為p13～n23段應為單(同)側性前庭來源。所謂“肌源性”一詞主要指出肌肉來源的平均電位,而非來源于傳統認知上的神經放電。肌源性電位與神經放電相似,通常兩者電位大小較小,通常需要平均測得數值,因此檢測時使用未校正平均較校正后平均更為準確[6]。頸誘發電位振幅與胸鎖乳突肌收縮力量有直接的相關性,給聲強度與反應振幅呈線性關系[7]。雖然年齡較輕的測試者應用不同的刺激手段基本能引出頸誘發電位,但隨著年齡增長而振幅逐漸減退或甚至無法引出[8]。雖然頸誘發電位最初設計為氣導方波刺激0.1ms誘發肌電位,但是氣導短純音、骨導振動及前庭電刺激皆可做為引出頸部誘發電位的手段。與短聲刺激誘發頸部肌誘發電位相較,氣導短純音因為刺激時間較久通常導致誘發電位較大,200～1000Hz通常為最佳的刺激頻率[9]。雖然測量cVEMP時需大量分析所測得數值并平均,胸鎖乳突肌短時抑制與其興奮時表面負電位跟頸部誘發正電位存在一定的關聯性。給予2～8ms的短聲刺激可引起較短時間的胸鎖乳突肌收縮抑制；更強的刺激則導致肌肉收縮抑制或興奮時間延長[10]。氣導聲誘發cVEMP需要較大強度的給聲,為了避免損傷耳蝸,給聲刺激必須校正,聲源校正過后聲壓應該為dBSPL。短強聲或純音短聲刺激誘發VEMP是可行的,但500Hz經實驗證實為最有效的給聲刺激[15]。雖然p13～n23不反應耳蝸的功能,但是傳導性耳聾患者可能不存在cVEMP或cVEMP幅值較小,故cVEMP檢測必須排除傳導性耳聾。檢測cVEMP時,記錄電極置于胸鎖乳突肌中段(靠近肌肉運動單位),連接接地電極,病人需要抬頭30°使得雙側胸鎖乳突肌得到充分收縮,抬頭時下巴不應與胸部相觸,應注意頸部收縮用力的程度并輕微抵抗重力；若因為胸鎖乳突肌不能充分收縮,可以令將病床傾斜或囑咐患者轉頭偏離給聲側,但這種方法只能應付給聲同側的測量。測量過程中觀察未校正的肌誘發電位能提供檢查者胸鎖乳突肌背景肌電位及其收縮的程度。同時通過同一個記錄電極建立另一個通過檢測校正過后的肌電位能夠提高檢查的效率。校正后平均電位能夠給予p13～n23正確的振幅大小或比例。記錄到的電活動通常被放大2500倍,帶通濾波5 Hz～2 kHz,采樣率5kHz,從20～100ms,刺激反復100～300次[16]。臨床上常犯的錯誤是先記錄未校正的測得肌電位,再另外進行校正。這會導致測量失準,因未校正給聲刺激前平均肌電位會因為增加重復給聲次數而逐漸減小。

2 眼性前庭誘發肌源性電位(ocular-VEMP,oVEMP)

oVEMP在眼睛周圍通過記錄電極可被測得,其反應相應的眼外肌電位和前庭-眼通路的完整性。國內外oVEMP作為前庭功能檢測的項目為近10年之事。與cVEMP不同的是,眼外肌具有準確控制且具有極短的潛伏期和精確的眼外肌動眼控制能力。眼外肌內富有神經支配和運動單位,而且每一個運動單位釋放能速度高達150米/秒[11]。即便如此,通過表面記錄電極記錄眼外肌肌電位的方法直到最近才實現。Sasaki等人早期通過狗實驗刺激動眼神經并同時測量眼外肌表面肌誘發電位及眼外肌肌電位發現兩者潛伏及振幅相近[12],Todd等人在2007年通過電極線圈等工具在給聲刺激下發現眼球運動初始可以記錄到肌源性表面電位峰值[8]。過去幾年里,因為使用表面記錄電極具有無創性及良好的時間分辨率等優點,科學家致力于使用表面記錄電極測量前庭-眼通路功能。現今認為雙極導聯表面電極(一個眼周記錄電極和一個2～3cm外的參考電極)較眼電圖測量更為優異,原因在于表面電極存在較大的空間選擇性及不受電極表面電活動影響。正常的眼性前庭誘發肌源性電位由一系列負向及正向電位組成,通常最先出現負電位,負電位峰值一般出現在大約10ms(n10或n1)。電位極性與cVEMP相同的是,oVEMP表面正電位代表眼外肌強直收縮抑制；其表面負電位代表眼外肌興奮。氣導強聲誘發在頻率400～800Hz能引出數值最大的oVEMP,而最大的骨導oVEMP的頻率則在100Hz或更低[13]。由于考慮到電極置于眼周將記錄到非單一眼外肌收縮,記錄到的表面電活動即為電極周圍的電活動總和。然而待測者眼球固定向上方凝視時,記錄電極置于眼睛下方將測得大部分電活動主要為下斜肌產生[14]。雖然電極位置置于眼周都能測得oVEMP,但是臨床上證實記錄電極置于眼睛下方是最可靠和最合適的檢查方法。記錄的條件和方法與cVEMP相仿,氣導、骨導和前庭電刺激均可誘發oVEMP。記錄電極應置于眼周圍中心下方,參考電極置于臉頰1.5～3cm,記錄電極位置應該對稱,接地電極應置于胸骨或下巴。待測者可為坐姿體位或者平躺,并應被告知盡量不眨眼睛,待測者應該向上方凝視,并保持臉部肌肉放松。測得電位通常被放大5～10萬倍,10kHz采樣頻率,從給聲刺激發生后10～20ms至50～70ms。oVEMP的振幅大小通常為cVEMP的十分之一。刺激頻次維持在100～500次。盡管臨床上cVEMP和oVEMP的角色至今尚未完全明確,但cVEMP和oVEMP經常扮演互補的角色。

3 VEMP在耳源性眩暈的臨床應用

cVEMP主要檢測前庭脊髓反射通路,而oVEMP主要檢測前庭-眼反射通路。當波形不存在時或不對稱時表示該通路存在病變的可能。延時波形一般出現在中樞性病變；波形不存在則可能提示病灶位于終端器官、主要傳入神經或神經根入口處。過去的動物實驗顯示氣導cVEMP和oVEMP主要反映球囊功能而骨導反映球囊和橢圓囊的功能[19]。

cVEMP和oVEMP振幅大小可以獨立被用來檢測耳石功能。振幅不對稱比(Amplitude asymmetry ratio,AR)是主要的參數。當使用低強度刺激時,應注意閾值是否比正常測試對象低,并仔細決策測試對象正確的誘發閾值[15]。VEMP的潛伏期具有重要的檢查價值,異常的潛伏期表現應該考慮中樞性前庭疾病。145dBSPL 0.1ms條件下應該能測得所有正常60歲以下的測試者的VEMP。正常測得的cVEMP振幅不對稱比應該低于35%,閾值則在120～145dBSPL。P13和n23為潛伏期峰值,cVEMP振幅隨著測試者年齡增加而下降、不對稱性上升、閾值上升且潛伏期峰值出現時間延長[16]；當刺激足夠大時,oVEMP存在與cVEMP類似的表現。

3.1 急性前庭神經炎

急性前庭神經炎通常影響前庭上神經較為多見,較少同時波及上下前庭神經,單獨影響前庭下神經更為少見[17]。在氣導VEMP中,可能因為前庭下神經球囊通路興奮,約有20～30%的患側可能引不出cVEMP或cVEMP異常表現。骨導cVEMP比氣導cVEMP更容易出現引不出波形的情況[18]。在引不出波形的急性前庭神經炎患者的患耳(側)氣導cVEMP中,前庭電刺激cVEMP有些波形表現出“神經炎樣”缺失；有些表現“迷路炎樣”則波形完整[19]。影響前庭上下神經的急性前庭神經炎cVEMP引不出和冷熱水試驗陰性中,cVEMP有30%的恢復率而冷熱水試驗只有7%。氣導cVEMP波形存在的急性前庭神經炎患者中骨導cVEMP可能引不出[20]。這些臨床試驗主要歸咎于前庭上神經的探討。然而既往研究在oVEMP試驗中未能得到結論,一般臨床試驗中并未涉及oVEMP在前庭神經炎的臨床的結果。

3.2 良性陣發性位置性眩暈(BPPV)

在BPPV患者中,氣導cVEMP通常不受影響。由于前庭下神經支配球囊和后半規管,必須功能完善才有可能導致BPPV癥狀表現[21]。然而最近的報道中指出BPPV患者有氣導cVEMP振幅減小和/或潛伏期延長的表現[22],特別是需要反復復位的耳石癥發作的患者。上述結果驗證了BPPV可能的潛在機制為球囊和橢圓囊退行性改變。由于先前多數文章并未將振幅納入研究,也未比較非患側的VEMP潛伏期與振幅。歸類特發性和復發性耳石癥的文章為數較少。在一項研究中,復發性(難治性)耳石癥cVEMP和oVEMP異常率高達40%,患者健側依然有VEMP異常表現的可能性[29]。

3.3 梅尼埃病

典型梅尼埃病的眩暈時間可維持20min至數小時,波動性低頻聽力下降,耳鳴和耳悶感。當前庭癥狀單獨出現時診斷比較困難。梅尼埃病研究中55%患耳氣導cVEMP無法引出,其與低頻聽力下降有關[24]。若雙側氣導cVEMP存在時,患側cVEMP振幅不一定總是比較小,早期梅尼埃病可能因為迷路積水壓迫鐙骨底板導致球囊對強聲的敏感性增加而使cVEMP振幅增加[25]。隨著疾病發作時間延長,cVEMP有無法引出的傾向,但在注射甘油或速尿后可能降低內淋巴積水而使cVEMP恢復正常[26]。梅尼埃病急性發作癥狀出現起初24小時可能使cVEMP消失或減小,在48小時之后可能再次出現[27]。與正常對照組相比,梅尼埃病患耳有較高的閾值,甚至健側也可觀測到較高的閾值。雖然13Hz的快速刺激可能導致cVEMP振幅減小,在梅尼埃病觀察到的cVEMP閾值改變(上升)可用來鑒別其他反復發作性的眩暈。在一項梅尼埃病的VEMP研究中頻率峰值振幅比(frequency peak amplitude ratio,FPA) 在給聲頻率1000Hz和500Hz的比值落在0.7以上,而在95%的正常健康對照組比值為0.7以下,使得FPA在未來的VEMP研究中可能具有臨床診斷意義[28]。另一項研究中氣導cVEMP和前庭電刺激cVEMP比值和其對數的比值皆較正常健康對照組或急性前庭神經炎低[29]。而oVEMP振幅可能因為橢圓囊壓力代償性上升而增加,一般可能發生于梅尼埃病發作所導致一過性或可復性的結果[30]。

3.4 聽神經瘤(前庭神經鞘瘤)

高達80%的聽神經瘤病例中被報導氣導cVEMP引不出或振幅下降[31]。

巨大的聽神經瘤和位置靠近內側的聽神經瘤更容易出現cVEMP表現異常的現象[32]。在一項130名聽瘤患者的VEMP和冷熱水試驗中,作者總結VEMP檢測并不能了解腫瘤的神經來源位置,并且腫瘤大小中等且位置靠近內側的聽瘤患者隨著腫瘤體積增大而VEMP振幅下降[33]。聽覺腦干誘發電位正常的患者氣導VEMP可能不存在。與單側聽瘤相比,神經纖維瘤病Ⅱ型和雙側前庭神經纖維瘤患者中氣導VEMP引不出比例較低(14%),cVEMP異常率較低的原因可能是神經纖維瘤病Ⅱ型較常侵犯前庭上神經[34]。聽神經瘤500Hz骨導oVEMP存在較多的異常表現,其結果與冷熱水試驗結果相符[35]。除了診斷的角色,氣導cVEMP聯合冷熱水試驗檢測聽瘤患者前庭功能有助于聽瘤患者預后的評估。由于前庭功能正常的聽瘤患者在聽瘤切除術術后可能出現前庭傳入神經阻滯綜合征,術前使用鼓室內注射慶大霉素和術前前庭訓練對于該類患者術后有較佳的手術結果[36]。

3.5 上半規管裂綜合征

上半規管裂綜合征為一組在強聲刺激、中耳壓力或顱內壓改變誘發眩暈、振動幻視、聽覺過敏等的疾病。診斷主要依靠前庭-眼反射通路的聲反應、顳骨高分辨CT和VEMP。患者在氣導cVEMP的表現通常為較大的肌源性誘發電位振幅和較低的閾值,但是較大的cVEMP振幅也可能出現在年輕健康的測試者。然而低強度氣導VEMP刺激(90dB nHL,127dB SPL)可用來區分上半規管裂綜合征患者與正常健康測試者[19]。在上半規管裂綜合征患者中,使用短聲115～95 dB SPL 和純音95～80 dB SPL刺激條件,經常能見n12-p21高振幅且VEMP閾值異常低[37]。雖然骨導cVEMP和oVEMP亦可見波形振幅較正常對照組大且閾值較低的現象,但是并不是所有的上半規管裂綜合征患者表現皆是如此,因此骨導VEMP診斷價值較氣導VEMP低。相對氣導cVEMP,氣導oVEMP振幅相較正常年輕健康測試者高5～10倍,因此檢測上半規管裂綜合征患者oVEMP振幅值增大起很重要的提示作用[38]。使用120 dB SPL/6 ms/500 Hz 純音氣導可誘發所有患者oVEMP n10 振幅大小超過15μV,兩峰振幅大小超過25μV。閾值降低和氣導cVEMP表現類似。當上半規管裂綜合征患者手術治愈后,cVEMP和oVEMP值皆回歸正常值[38]。至于大前庭導水管綜合征也會出現類似氣導cVEMP閾值降低的情況,CT檢查和癥狀等可以排除上半規管裂綜合征的可能[48]。

3.6 暈動病

暈動病是以刺激人體前庭神經而發生的疾病,多半出現于多種形式如搖擺、顛簸或旋轉等加速運動后,臨床表現以感覺不舒適、惡心、冷汗、頭疼甚至出現眼震和血壓下降等癥狀。較大的cVEMP振幅和較低的雙側cVEMP對稱性目前是暈動病主要的VEMP表現[39],在另一文章當中提及cVEMP表現出雙側不對稱性,由于現在VEMP相關文章把異常值定義為超出均值兩個標準差,該文章(測試樣本數30例)內cVEMP異常值達測試樣本數的56.7%,oVEMP異常值達16.7%,然而多數患者cVEMP跟oVEMP不對稱性皆增加且閾值較正常對照高[40]。然而現在暈動病的VEMP臨床研究樣本數量還較少,仍需要較大的樣本量建立VEMP在本病診斷中的作用。垂直方向的主觀感覺和本體感覺不相符是發生暈動病的主要機制,cVEMP雙側低對稱性可能表示垂直方向運動刺激球囊通路而產生本病。VEMP不對稱性代表著耳石器官異常為暈動病主要的理論,而這理論跟之前的特定人群如太空人的研究和動物實驗相符[41]。

3.7 單側前庭功能低下

臨床上導致前庭功能低下的疾病有許多,暫且不提中樞性前庭功能低下,前庭周圍性眩暈主要分為耳蝸前庭疾患和前庭疾患,各自再分為迷路內外。VEMP研究在前庭功能低下研究為數不多,在一個12例樣本研究當中,前庭功能低下VEMP異常數量接近一半,但是VEMP值與正常人未有顯著差異[42]。這提示VEMP可為前庭功能低下潛在篩查,能縮短臨床上診斷時間。前庭功能低下患者頸-眼反射通路通常存在異常,通過前庭功能訓練后有些患者可能好轉,這類若是能應用上VEMP研究,可以協助提示單側前庭功能低下的機理和臨床意義。

3.8 突發性聾

突發性聾又稱做突聾。突聾是指72小時內不明原因導致的感音神經性聽力損失。突聾患者VEMP引出率目前尚無定論。既往的報道中VEMP異常率范圍在0～77%,異常的VEMP歸因于球囊半規管損害和腦干灌注不足,冷熱水試驗和VEMP與高頻聽力下降并沒有統計學關系,高頻聽力下降與內耳損害無明顯相關性,有些研究指出高頻聽力下降與半規管功能異常可能存在關系,Korres的研究中指出前庭功能與耳蝸損害的程度相關,前庭損害的種類與高頻聽力損失無相關性,且聽力下降越嚴重,年邁患者的短期聽力恢復可能性越差[43]。突聾患者不伴眩暈的研究中,不伴眩暈患者可能引出VEMP,患者的VEMP潛伏期不受影響,但患者患側VEMP振幅可能顯著下降,聽力無明顯恢復的突聾患者(可伴有BPPV)振幅較完全恢復聽力者低[44]。Hong的研究指出重度聽力損失氣導cVEMP引出率更低,無眩暈患者超過90dB 1000Hz的聽力下降有更高VEMP無法引出的可能,高頻重度聽力喪失可能使球囊功能異常[45]。在一項突聾組織病理學研究中指出,有無眩暈與前庭器官損害并無直接依據,而更可能為耳蝸和前庭器官化學遞質傳導有關[46]。VEMP在臨床上可以作為突聾伴眩暈患者前庭功能異常和耳石器功能的客觀評估,甚至可能推斷突聾的預后。

4 結論

能夠精準測試及完全了解前庭器官3個半規管、橢圓囊和球囊是耳神經科學的終極目標。常規應用VEMP技術合并冷熱水試驗能使接診醫師比較完整的初步掌握并評估眩暈病患。相較于冷熱水試驗,非但受試者對VEMP檢查具有更好耐受性而且測試者更能通過VEMP簡易的操作得到檢測數據。然而,臨床上VEMP的使用仍然受到一定的限制。由于一系列的VEMP操作過程必須保持完整無誤。臨床上常見許多經過改良儀器未能夠測量待測肌肉背景肌電位的強度和正確提供校正后所得數據。VEMP波形和應用的研究仍在繼續,其背后機理尚未完全了解,通過動物實驗的驗證和各種特定疾病的VEMP檢測能夠揭示VEMP波形不為人知的機理和意義。為了提高VEMP在眩暈臨床應用中的價值,常見耳源性眩暈疾病的VEMP大數據研究仍需要開展。希望讀者通過閱讀本文能夠更深入了解VEMP技術在耳源性眩暈中的應用和獲得某些啟示。