先天性耳聾腦灰質密度與人工耳蝸植入術后言語可懂度相關性研究

馬 寧，王海寶，余永強，宋 彪，劉 燦，吳 德，童步升

先天性耳聾為出生時或出生后不久就存在的聽力障礙，多為先天感音神經性耳聾(congenital sensorineural hearing loss，CSNHL)，約占90%。而對于嚴重的先天性耳聾患者，人工電子耳蝸植入(artificial electronic cochlear implantation，CI)是目前治療的最佳手段，然而患者CI術后聽力恢復效果不盡相同。究其原因，既往研究多關注患者腦功能和白質纖維的改變[1]，而對于先天性耳聾患者大腦灰質密度改變與CI術后言語恢復的相關性研究少見報道。該研究運用磁共振掃描和體素形態學測量(voxel-based morphometry，VBM)方法，研究先天感音神經性耳聾(CSNHL)患者CI術前腦灰質密度改變與術后言語可懂度分級標準[2](speech intelligibility rating，SIR)評分的相關性，探討CSNHL患者腦重塑性機制，為CI的術前術后評估提供一種新的方法。

1 材料與方法

1.1病例資料收集2015年1月～2017年10月于安徽醫科大學第一附屬醫院就診且欲行CI的CSNHL患兒共117例，年齡2～10(6.07±2.47)歲，其中男61例，女56例?；純壕鶠檎Z前聾，術前患兒雙側聽力腦干反應均大于90 db HL(97.97±5.35)。且無佩戴助聽器史，未進行康復訓練；常規T2WI掃描排除大腦存在明顯的其他器質性病變。

1.2方法

1.2.1MRI檢查 采用美國通用電氣公司(GE)的HDXT 3.0T頭顱線圈進行MRI掃描，掃描中需保持頭部不動，部分年齡較小受試者或不配合受試者給予口服10%水合氯醛鎮靜，用量0.3～0.5 ml/kg，待其熟睡后再行掃描。定位相(3-pl T2*FGRES)：重復時間(TR)5.5 ms，成像視野(FOV)24.0 cm×24.0 cm，回波時間(TE)1.5 ms，層距5.0 mm，層厚5.0 mm；常規T2WI：TR 4 480 ms，FOV 22.0 cm×17.6 cm，TE 118.4 ms，層距1.5 mm，層厚5.0 mm,層數19；3D結構像：采用三維快速擾相梯度回波(3D-FSPGR)，掃描參數：TE 2.9 ms， TR 7.0 ms，FOV 24.0 cm×24.0 cm，翻轉角(FA)15°，矩陣256×256，激勵次數(NEX)1次，層數156，層厚1.2 mm。

1.2.2術后隨訪 術后6個月進行電話隨訪評價117例患者語言恢復水平，依據SIR標準進行評分，按照分數的高低將患者分為高分組(4分和5分)，中分組(3分)以及低分組(1分和2分)。并對所有患者進行聽覺行為分級(categories of auditory performance, CAP)，共分8級。

1.2.3MRI圖像處理 使用數據處理助手DPARSFA 3.2軟件對患者VBM資料進行分析，將腦3D結構像轉換圖像格式進行處理：① 組織分割：將原始3D結構像組織分割成腦灰質、白質以及腦脊液圖像；② 空間標準化：把分割后的灰質密度圖像標準化到標準腦結構圖像模板上，以每個像素2 mm×2 mm×2 mm的大小進行重新采樣；③ 平滑：平滑系數12 mm。

2 結果

2.1CI術后6個月隨訪結果

2.1.1SIR評分 CI術后所有患者的SIR評分為(3.26±0.85)。高分組39例(其中5分6例，4分33例)，男/女(15/24)；中分組54例(3分)，男/女(25/29)；低分組24例(其中2分22例，1分2例)，男/女(21/3)。三組患者年齡分別為(4.41±2.34)、(5.00±2.49)、(5.08±2.62)歲，各組間差異無統計學意義(P=0.443)。

2.1.2CAP評分 CI術后所有患者的CAP評分為(6.18±0.78)。高分組(6.05±0.92)，中分組(6.22±0.66)，低分組(6.29±0.81)，各組間差異無統計學意義(P=0.432)。

2.2腦灰質密度的單因素方差分析結果三組患兒腦灰質密度差異顯著性的腦區主要包括：左側額上回、左側額下回、左側前扣帶回、后扣帶回、左側枕下回、左側梭狀回、右側梭狀回與右側顳上回(P<0.005)，見圖1、表1。

圖1 三組患兒腦灰質密度差異顯著性腦區

L：左側大腦半球；R：右側大腦半球；紅色圈:對應腦區在大腦中的位置，大小對應腦灰質密度改變的大小

表1 單因素方差分析三組患兒腦灰質密度差異顯著性的腦區(n=117)

2.3組間多重比較分析① 高分組比低分組腦灰質密度增加的腦區包括：左側額下回、左側中央后回、左側緣上回、右側顳中回、后扣帶回；② 高分組比中分組腦灰質密度增加的腦區包括：雙側額上回、左側中央前回、右側中央后回、右側顳上回、右側距狀溝皮層、左側楔前葉、雙側梭狀回、后扣帶回、左側枕下回、左側殼核、右側丘腦(P<0.001)，見表2。

2.4SIR評分與ROI腦區腦灰質密度效應值的相關性分析以單因素方差分析獲得腦灰質密度差異顯著性的腦區為ROI，將SIR評分與相關ROI的腦灰質密度效應值進行相關性分析，結果：左側額上回(r=0.199，P=0.031)、左側額下回(r=0.368，P<0.001)、左側前扣帶回(r=0.199，P=0.031)、后扣帶回(r=0.307，P=0.001)、左側枕下回(r=0.314，P=0.001)、左側梭狀回(r=0.216，P=0.019)、與右側梭狀回(r=0.283，P=0.002)、右側顳上回(r=0.392，P<0.001)，見圖2。

3 討論

兒童先天性感音神經性耳聾不僅是一種聽覺感知的喪失，而且對大腦結構和功能產生許多影響。CI是治療耳聾患者的主要手段，CI術后，如果聽覺剝奪時間較短，部分患者聽覺仍有可能獲得正常發育[3]。本實驗研究CI術后SIR評分與術前腦灰質密度改變關系，提高對CSNHL患兒腦改變的認識。本研究顯示，術后不同語言恢復水平組患兒，顳葉、枕葉、額葉以及扣帶回所構成的聽覺皮層、默認網絡、視覺以及語言等皮層具有顯著差異(圖1)。上述相關腦區皮層密度越大，術后語言恢復水平越好。

圖2 SIR評分與腦區密度效應值的相關性分析A：后扣帶回；B：左側額上回內側；C：左側前扣帶回；D：右側顳上回；紅色圈:對應的ROI腦區

表2 三組患兒腦灰質密度多重比較分析結果(n=117)

本研究顯示，患者前后扣帶回及額內側回腦灰質密度與CI術后患者SIR評分具有顯著相關性(圖2)。前后扣帶回及額內側回是默認網絡的主要構成皮層，默認網絡是指在認知任務負荷下所表現出負激活的腦區構成的有功能連接網絡，這些腦區在清醒及休息狀態時也存在功能活動，且比在任務負荷下活動增強。既往研究發現默認網絡是一個比較完整的系統結構，其內部聯系密切[4]，而后扣帶回和前額葉內側回是一個比較重要的樞紐結構[5]。Zhang et al[6]研究發現耳聾患者默認網絡的功能連接發生顯著改變；這些發現表明CSNHL患者默認網絡可能與聽覺皮層或者其他的感覺皮層之間存在廣泛的聯系，這些改變與大腦皮層的重塑性有關。

一般認為，聽覺的初級皮層位于41區，次級皮層位于22區與42區。本實驗初級及次級聽覺皮層改變未見明顯差異，但是存在顳上回及顳中回腦皮質密度改變(表1、2)，表明聽覺系統的重塑性可能在更高聽覺聯合皮層，而非低級聽覺中樞本身。

高分組患者梭狀回腦灰質密度改變明顯高于低分組，梭狀回為視覺聯合皮層，主要參與人臉、身體與文字的識別。視覺性語言信息，對聽覺障礙進行補充，其相關皮層發育越好，術后語言恢復的越好。研究[7]顯示，先天性耳聾患者視覺皮層與運動及語言等皮層的功能連接增加。在聽力損失的動物實驗中發現，視覺在恢復聽覺的空間處理方面有促進作用[8]。表明CSNHL患者的視覺皮層對聽覺皮層功能存在補償機制，這些改變可能與大腦皮層的結構重塑和功能重組有關。

進一步分析研究發現，術后恢復評分較高的患兒與分數較低的患兒在緣上回、中央前后回、額葉等皮層灰質密度也存在差異(表1、2)。緣上回是Wemicke語言區重要組成部分，負責語言的處理[9]，本研究亦出現緣上回腦灰質密度的改變。Peelle et al[10]運用語言任務刺激發現耳聾患者語言處理功能腦區連接減弱，這與本實驗研究結果相似。中央前后回參與軀體的感覺及運動，額葉與執行控制相關。Yang et al[11]研究發現耳聾患者的執行注意功能發生改變。聽覺發育異常影響語言與發聲，肢體語言對缺失聽覺進行補充，這就很好的解釋了聽覺發育異常常伴有語言障礙及手語的發展。以上研究表明，聽力障礙引起大腦皮層的功能和結構發生改變，且這種改變不僅僅局限于聽覺皮層本身。

綜上所述，CI術后語言恢復水平不僅與聽覺和語言皮層的發育相關，而且與視覺皮層、默認網絡等皮層的密度改變具有顯著相關性，這可能與相關腦區的神經重塑性有關聯。

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