單側(cè)突發(fā)性聾患者腦磁共振擴(kuò)散峰度成像研究*

嚴(yán)齊 關(guān)兵

目前對(duì)突發(fā)性聾(sudden hearing loss,以下簡(jiǎn)稱(chēng)突聾)治療前后腦結(jié)構(gòu)和功能的評(píng)估較少涉及。功能性磁共振擴(kuò)散峰度成像(diffasion kurtosis imaging,DKI)[1]顯示，人腦各組織峰度值從高到低依次為白質(zhì)、灰質(zhì)、腦脊液，可以用DKI來(lái)描述或檢測(cè)灰質(zhì)的病變[2]。DKI常用指標(biāo)包括各向異性分?jǐn)?shù)(fractional anisotropy， FA)、平均彌散率(mean diffusivity,MD)、徑向分度(radial diffusivity，RD)、軸向分度(axial diffusivity,AD)，還能提供擴(kuò)散峰度各向異性(FA of kurtosis, KFA)、軸向峰度(axial kurtosis,AK)、徑向峰度(radial kurtosis,RK)、平 均 擴(kuò) 散 峰 度(mean kurtosis,MK)(Jensem等,2005)；Schmithorst等[3]研究發(fā)現(xiàn)先天性聾患者在聽(tīng)覺(jué)傳導(dǎo)通路上特定區(qū)域FA值減少，揭示了他們?cè)诼?tīng)覺(jué)傳導(dǎo)通路上出現(xiàn)了某些細(xì)微的結(jié)構(gòu)變化。Husain等[4]利用彌散張量成像(diffusion tensov imaging, DTI)分析聽(tīng)力提失和慢性耳鳴引起的神經(jīng)解剖學(xué)改變時(shí)顯示，聽(tīng)力損失組的右側(cè)上、下縱束、皮質(zhì)脊髓束、額枕下束、枕上束和丘腦前束的各向異性分?jǐn)?shù)值均低于正常對(duì)照組。莊霞梅等[5]通過(guò)DTI研究巨細(xì)胞感染所致的感音神經(jīng)性聾患者，發(fā)現(xiàn)這些患者聽(tīng)覺(jué)通路白質(zhì)明顯改變，提示有髓鞘形成或髓鞘發(fā)育不良。Kumar等[6]發(fā)現(xiàn)DKI能夠提供新的組織微觀結(jié)構(gòu)信息和神經(jīng)元完整性及其耳蝸神經(jīng)的脫髓鞘狀態(tài)。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)感音神經(jīng)性聽(tīng)力損失患者的下丘和外側(cè)丘系的神經(jīng)纖維束改變較為明顯[7]。本研究對(duì)單側(cè)突聾患者治療前進(jìn)行DKI檢查，并與正常對(duì)照組比較，探討DKI檢查對(duì)單側(cè)突聾患者預(yù)后評(píng)估的意義。

1 資料與方法

1.1研究對(duì)象及分組 突聾組為2018年9月～2020年1月在江蘇省蘇北人民醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科住院的右側(cè)突聾患者32例，其中男16例，女16例，年齡39～73歲，平均52.31±8.59歲；所有患者均符合突聾的診斷標(biāo)準(zhǔn)[8]，均為右耳發(fā)病，平均聽(tīng)力損失為58.44±11.82 dB HL，左耳聽(tīng)力正常。對(duì)照組為2017年1月～2019年12月在江蘇省蘇北人民醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科門(mén)診需要行頭部MRI檢查且檢查結(jié)果和臨床評(píng)估都正常者23例，其中，男11例，女12例，年齡41～68歲，平均56.36±6.82歲。突聾組與對(duì)照組在年齡、性別方面均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

1.2治療方法和療效判斷 所有患者均按照突發(fā)性聾指南治療，方法相同，均采用營(yíng)養(yǎng)神經(jīng)、擴(kuò)張血管及激素沖擊治療[8]。按照突聾療效判斷標(biāo)準(zhǔn)[8]，本研究中突聾組有效20例，無(wú)效12例。

1.3DKI檢查方法 對(duì)照組和突聾組患者入院后治療前立即行功能性磁共振成像(fMRI)檢查。所有對(duì)象取仰臥位，海綿填塞固定頭顱，并囑被試者處于靜息狀態(tài)(全身放松靜止不動(dòng)，閉眼，均勻呼吸，不思考具體事情)，對(duì)確實(shí)難以配合者(平移超過(guò)1 mm，旋轉(zhuǎn)超過(guò)1°)予以剔除。由于聽(tīng)覺(jué)皮層主要定位于顳葉及附近，且fMRI檢查時(shí)后額葉、枕葉、頂葉、小腦等神經(jīng)核團(tuán)信號(hào)變化干擾因素較多，如情緒、注意力、年齡因素等，結(jié)果的意義不能確定，故本研究主要觀察顳葉的改變。采用GE公司3.0T Discovery 750磁共振成像儀8通道相控陣頭線(xiàn)圈進(jìn)行常規(guī)頭顱掃描、DKI、3D圖像掃描、高分辨率的全腦結(jié)構(gòu)圖像(3D T1WI)掃描，使用BRAVO 掃描序列。常規(guī) MRI 序列有 T1WI、T2WI 和液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)(fluid attenuated inversion recovery, FLAIR)序列橫斷位及矢狀位圖像。T1-BRAVO采用 3D 梯度回波 T1WI 序列，采集矢狀位圖像 176 層，TR/TE 1 900/2.5 ms，flip-angle 9°，采用各向同性體素，體素 1 mm×1 mm×1 mm，層厚 1.0 mm，矩陣 256×256，F(xiàn)OV 256 mm×256 mm。DKI掃描采用單次激發(fā)平面回波成像，3個(gè)b值，分別為0、1 250、2 500，擴(kuò) 散 梯 度 方 向30個(gè)，TR/TE 8 000 ms/92.2 ms,層厚2.5 mm,層間距0，層數(shù)54層，覆蓋全腦，矩陣100×100，F(xiàn)OV 250 mm×250 mm,圖像的各向同性體素 2.5 mm×2.5 mm×2.5 mm。

利用GE Aw4.6工作站處理DKI原始圖像，獲得DKI參數(shù)圖，包括平均擴(kuò)散峰度(MK)、擴(kuò)散峰度各向異性(KFA)、各向異性分?jǐn)?shù)(FA)、平均彌散率(MD)、徑向分度(RD)，將這些參數(shù)圖以DCOM格式導(dǎo)出，用于后續(xù)分析。用基于MATLAB R2013b平臺(tái)進(jìn)行工作的參數(shù)統(tǒng)計(jì)軟件包(SPM)對(duì)DICOM格式的DKI參數(shù)文件進(jìn)行預(yù)處理，包括：①轉(zhuǎn)換格式，②調(diào)整原點(diǎn)位置，③圖像分割，④空間標(biāo)準(zhǔn)化，⑤平滑處理；標(biāo)準(zhǔn)化后的像素大小3 mm×3 mm×3 mm,高斯平滑核6 mm。

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 用REST.V1.8(Rest_V1.8, http://www.restfmri.net/forum/REST_V1.8)軟件對(duì)預(yù)處理過(guò)的數(shù)據(jù)進(jìn)行雙樣本t檢驗(yàn)比較。將突聾組與對(duì)照組比較的閾值為P<0.01(alphasim校正)、cluster size(改變腦區(qū)體系值)≥20為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，并生成差異腦區(qū)的報(bào)表，將這些腦區(qū)坐標(biāo)代入Rest Viewer，查看差異腦區(qū)在標(biāo)準(zhǔn)腦空間的投影。根據(jù)患者的治療結(jié)果，將患者組分為有效組和無(wú)效組，分別與正常組比較，探討腦區(qū)彌散異常差異對(duì)預(yù)后可能的影響。

2 結(jié)果

2.1突聾組與正常對(duì)照組腦DKI比較 與對(duì)照組相比較，突聾組各向異性分?jǐn)?shù)(FA)減小的區(qū)域有右側(cè)顳下回、左側(cè)顳下回，F(xiàn)A增加的區(qū)域有左側(cè)顳上回；彌散峰度各向異性(KFA)減小的區(qū)域有右側(cè)梭狀回，KFA增加的區(qū)域有右側(cè)邊緣葉、右側(cè)頂葉白質(zhì);軸向峰度(AK)減小的腦區(qū)有左側(cè)顳下回、右側(cè)顳下回，AK增加的腦區(qū)有右顳葉白質(zhì);無(wú)徑向峰度(RK)減小的腦區(qū)，RK增加的腦區(qū)有右側(cè)顳上回；平均彌散率(MD)減小的腦區(qū)有右側(cè)顳下回、右側(cè)顳中回、左側(cè)顳上回、右側(cè)顳上回、左側(cè)顳葉白質(zhì)；平均彌散分?jǐn)?shù)(MK)增加的腦區(qū)有右側(cè)顳上回；徑向分度(RD)體素值減小的腦區(qū)有左側(cè)顳中回、右側(cè)邊緣回、左側(cè)顳上回、右側(cè)顳上回、右側(cè)顳下回、左側(cè)顳葉、右側(cè)顳葉；軸向分度(AD)體素值減小的腦區(qū)有左側(cè)顳上回、左側(cè)顳下回、右側(cè)顳上回、右側(cè)顳極、左側(cè)顳中回，這些差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表1，圖1～4)。

表1 突聾組與對(duì)照組各項(xiàng)參數(shù)在不同腦區(qū)體素的差值

2.2突聾治療有效組和無(wú)效組與對(duì)照組比較 將突聾有效組(20例)與對(duì)照組比較有改變的腦區(qū)、突聾無(wú)效組(12例)與對(duì)照組比較有改變的腦區(qū)，去除重復(fù)改變的腦區(qū)參數(shù)，可見(jiàn)，有效組AD在右側(cè)額上回、右側(cè)額中回、右側(cè)中央后回減小，RD在左側(cè)扣帶回、左側(cè)額上回減小，在左側(cè)額葉直回增加，KFA在左側(cè)枕上回、左側(cè)角回、左側(cè)扣帶回增加，MD在右側(cè)額葉直回增加，MK在左側(cè)邊緣葉、右側(cè)額中回、右側(cè)緣上回增加，這些區(qū)域的改變提示預(yù)后較好；無(wú)效組在顳上、中、下回AD、RD、KFA、MD、MK參數(shù)減小，而枕葉、額葉的參數(shù)無(wú)明顯改變。有效組和無(wú)效組各參數(shù)在不同腦區(qū)的體素差值見(jiàn)表2。

表2 突聾有效組與無(wú)效組各項(xiàng)參數(shù)在不同腦區(qū)的體素差值

3 討論

DKI目前應(yīng)用于腦卒中、創(chuàng)傷性腦組織損失[9]、阿爾茲海默病[10]的研究等方面。DKI不僅可精準(zhǔn)的探索腦白質(zhì)結(jié)構(gòu)，也可探索更加精細(xì)的灰質(zhì)的結(jié)構(gòu)。應(yīng)用DKI技術(shù)對(duì)突發(fā)性聾患者腦區(qū)形態(tài)方面的改變進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)，具有較高的敏感性和準(zhǔn)確性，有助于對(duì)聽(tīng)力損傷后各腦區(qū)結(jié)構(gòu)的改變、重塑進(jìn)行更深入的研究。

顳葉的功能主要是參與對(duì)聽(tīng)覺(jué)信息進(jìn)行編碼、整合、處理、分析，從而達(dá)到語(yǔ)言和記憶的功能。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，突聾患者網(wǎng)絡(luò)連接顯著異常，包括顳下回、小腦小葉VI、小葉VIII、中央前回、額中回[11]。Emmorey等[12]研究25例先天失聰和25例聽(tīng)力正常的受試者的MRI數(shù)據(jù)，通過(guò)測(cè)定顳葉、顳上回、顳橫回和顳面灰質(zhì)和白質(zhì)體積，發(fā)現(xiàn)失聰組與對(duì)照組的顳橫回的總體積和灰質(zhì)體積沒(méi)有明顯差異，表明聽(tīng)覺(jué)傳入缺失不會(huì)導(dǎo)致人類(lèi)初級(jí)聽(tīng)覺(jué)皮層細(xì)胞丟失；失聰組患者僅在顳上回的其他部位有較高的灰質(zhì)白質(zhì)比。本研究結(jié)果顯示，突聾組相較于正常對(duì)照組有改變的腦區(qū)主要位于顳葉，突聾組雙側(cè)顳葉軸向分度體素值(AK)減小，而在雙側(cè)的顳葉及顳回這些區(qū)域徑向分度減小，而擴(kuò)散峰度各向異性(KFA)減小的區(qū)域有右側(cè)梭狀回、左側(cè)小腦后葉、左側(cè)舌回、右側(cè)腦干，KFA增加的區(qū)域有右側(cè)邊緣葉、左側(cè)額葉白質(zhì)、左側(cè)緣上回、右側(cè)頂葉白質(zhì)、左側(cè)額葉白質(zhì)、右側(cè)額葉白質(zhì)。本組突聾患者均是右側(cè)耳聾，但其左側(cè)的顳上回、顳中回及顳下回、頂葉及枕葉等腦區(qū)的白質(zhì)可發(fā)現(xiàn)不同程度的FA值減??；與之前的研究相似，說(shuō)明聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)的投射是雙側(cè)的，即聽(tīng)覺(jué)的傳導(dǎo)是交叉支配性的，上行神經(jīng)纖維大部分上行至對(duì)側(cè)，而同側(cè)的比較少，所以患者對(duì)側(cè)腦區(qū)改變的范圍較同側(cè)明顯增大。

本研究結(jié)果表明，右側(cè)突聾患者雙側(cè)額葉的MK及RK值均較對(duì)照組增大，MK和RK主要用來(lái)表示顯微組織的復(fù)雜程度，但左側(cè)的左島蓋部額下回及左側(cè)額葉白質(zhì)發(fā)生改變，這說(shuō)明額葉接受的信號(hào)刺激來(lái)自雙側(cè)。額葉參與幾乎所有的心理活動(dòng)，其功能十分繁復(fù)，包括言語(yǔ)的接收與識(shí)別、記憶存儲(chǔ)、智力發(fā)育、人格形成等。額中回主要負(fù)責(zé)口語(yǔ)的接收與加工，額下回參與自然語(yǔ)言語(yǔ)句的處理，經(jīng)過(guò)額中回、額下回的處理，再經(jīng)過(guò)額上回和額中回對(duì)言語(yǔ)信息的存儲(chǔ)記憶，額上回和額中回可對(duì)言語(yǔ)的表達(dá)進(jìn)行再次加工處理[13]。在對(duì)老年感音神經(jīng)聾的研究中發(fā)現(xiàn)，這些患者的額葉皮質(zhì)和白質(zhì)的彌散張量都有不同程度的下降[14]。Husain等[4]對(duì)患有聽(tīng)力損失和/或耳鳴的患者聯(lián)合運(yùn)用基于體系的形態(tài)學(xué)測(cè)量(voxel-based mopometry,VBM)和DTI技術(shù)對(duì)腦皮層結(jié)構(gòu)改變進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)單純聽(tīng)力損失患者的額上回和額中回體積減少，并認(rèn)為聽(tīng)力損失是造成腦灰、白質(zhì)發(fā)生改變的最主要原因。有學(xué)者通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，DKI可以提供其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)來(lái)發(fā)現(xiàn)早期聽(tīng)覺(jué)剝奪后引起的聽(tīng)覺(jué)通路中聽(tīng)覺(jué)皮層灰質(zhì)的減少和白質(zhì)纖維的低髓鞘化[15]。因此，DKI可用于檢測(cè)患者大腦中聽(tīng)覺(jué)、言語(yǔ)和情緒反應(yīng)區(qū)域的發(fā)育情況。兒童DKI掃描顯示顳上回的MK值明顯降低，可以用來(lái)評(píng)估發(fā)育遲緩的嚴(yán)重程度并在判斷人工耳蝸植入術(shù)預(yù)后方面發(fā)揮重要作用[16]。本研究突聾組的右側(cè)額上回、額中回及白質(zhì)均有MK值及RK值增加，與之前Husain等[4]的研究并不相符，可能與突聾發(fā)病時(shí)間較短，這些區(qū)域接收信號(hào)刺激減弱，導(dǎo)致局部腦區(qū)反應(yīng)性增強(qiáng)以接收更多信號(hào)有關(guān)；而隨著突聾發(fā)生時(shí)間延長(zhǎng)，腦組織長(zhǎng)時(shí)間得不到信號(hào)刺激，將會(huì)引起相應(yīng)腦區(qū)的失用性萎縮。有文獻(xiàn)報(bào)道[17]，額葉的改變通常是非對(duì)稱(chēng)性的，主要表現(xiàn)在左額上回和額中回的萎縮及右側(cè)額上回RK的增加，本研究突聾組雖然額上回的增加與Zheng等[16]的研究結(jié)果較符合，但并沒(méi)有左側(cè)額上回和額中回RK的萎縮，這可能是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)對(duì)象為中國(guó)人，長(zhǎng)期閱讀漢語(yǔ)，右利手者左側(cè)的額中回主要起閱讀作用[18]；同時(shí)也可能是由于聽(tīng)覺(jué)被剝奪后，遠(yuǎn)程皮質(zhì)與皮質(zhì)之間的連接退化而造成[19]。角回和緣上回組成頂下小葉，頂下小葉與顳上回、內(nèi)中回后部共同組成Wernicke區(qū)，在Wernicke 區(qū)后方是Broca 區(qū)，角回區(qū)與上述兩個(gè)區(qū)并列，共同負(fù)責(zé)言語(yǔ)區(qū)，可以將接收到的文字信息處理成為視覺(jué)信息，也可以將語(yǔ)音信息加工成聽(tīng)覺(jué)。頂下小葉在言語(yǔ)識(shí)別、集中注意力、位置覺(jué)等方面起著重要作用，而楔前葉主要負(fù)責(zé)機(jī)體的記憶、空間感知等功能。有研究發(fā)現(xiàn)遺傳性聾患者大腦皮層厚度存在右側(cè)更薄的不對(duì)稱(chēng)性改變[20]，而Uttam等[6]研究分析顯示，語(yǔ)前聾成人雙側(cè)額中、雙側(cè)顳下、左側(cè)補(bǔ)充運(yùn)動(dòng)區(qū)(SMA)和右側(cè)頂下小葉灰質(zhì)體積增加；從文中結(jié)果看，突聾組頂葉的腦區(qū)MD減低，而MK增加，且FA異常的腦區(qū)相對(duì)于MD異常的腦區(qū)明顯較小，說(shuō)明FA對(duì)水分子擴(kuò)散變化的檢測(cè)精準(zhǔn)性遠(yuǎn)不如MD精確；而MD異常的腦區(qū)同樣比MK異常腦區(qū)多，說(shuō)明MD不僅能反應(yīng)腦白質(zhì)纖維束的完整性及其密度特點(diǎn)，同時(shí)也能反應(yīng)其變性、肥大或萎縮而產(chǎn)生的改變，這與Husain等[4]的研究是一致的。

本研究顯示，突聾治療后有效組的AD在右側(cè)額上回、右側(cè)額中回、右側(cè)中央后回減小，RD在左側(cè)扣帶回、左側(cè)額上回減小，KFA在左側(cè)枕上回、左側(cè)角回、左側(cè)扣帶回，MD在右側(cè)額葉直回增大，MK說(shuō)明在左側(cè)邊緣葉、右側(cè)額中回、右側(cè)緣上回增大，這些區(qū)域的改變提示預(yù)后較好；無(wú)效組的AD、RD、KFA、MD、MK在顳上、中、下回減小，而枕葉、額葉無(wú)明顯改變；既往文獻(xiàn)中未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。顳葉的主要功能是對(duì)接收到的聽(tīng)覺(jué)信息加工，聯(lián)合額葉、枕葉進(jìn)行共同處理，本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)顳葉、額葉、枕葉均發(fā)生參數(shù)改變的患者預(yù)后較佳，推測(cè)可能與機(jī)體大腦重新建立起一套對(duì)聽(tīng)覺(jué)信息處理的系統(tǒng)有關(guān)；而僅發(fā)生顳葉改變的患者，其他腦區(qū)未發(fā)生重塑，未能重塑或代償增生，故其預(yù)后較差。

總之，本研究結(jié)果提示：①磁共振DKI技術(shù)能夠?qū)ν话l(fā)性聾患者腦區(qū)功能學(xué)方面的改變進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)，有助于對(duì)聽(tīng)力損失后各腦區(qū)結(jié)構(gòu)的改變、重塑進(jìn)行更深入的研究；其能檢測(cè)到微觀結(jié)構(gòu)的異常，以此來(lái)反應(yīng)腦區(qū)聽(tīng)覺(jué)相關(guān)通路的重塑及改變；②DKI檢查對(duì)突發(fā)性聾的預(yù)后評(píng)估有一定的指導(dǎo)作用，顳葉、額葉、枕葉均發(fā)生參數(shù)改變的患者預(yù)后較佳，僅發(fā)生顳葉改變的患者，其他腦區(qū)未發(fā)生重塑，未能重新建立或代償增生，故其預(yù)后較差。