突发性聋患者急性期听皮层代谢1H-MRS研究△

陈贤明 梁永辉 陈自谦 倪萍

突发性感音神经性聋(sudden sensorineural hearing loss，SSNHL，下称“突聋”)是耳鼻咽喉科常见急症，临床常用的听力学检查虽然能够对突聋患者听力状况做出评价，但其听觉皮质代谢变化尚缺乏合适的观察手段。磁共振波谱(magnetic resonance spectroscopy，MRS )技术是目前唯一一种利用核磁共振现象和化学位移作用无创性检测活体组织器官能量代谢、生化改变以及化合物定量分析的新技术。20世纪90年代，MRS开始应用于临床，1997年，Richards等[1]把单体素磁共振波谱技术应用于突聋患者听皮层代谢的检测，在听皮层神经元能量代谢方面有了一些探索。近几年，磁共振软硬件的发展，波谱多体素技术的进步和检测代谢物种类的增多，为听皮层的研究开辟了一条新的道路。本研究应用多体素氢质子磁共振波谱(hydrogen proton MRS，1H-MRS)技术对突聋患者急性期听皮层的神经元、神经递质代谢变化进行研究，探讨突聋对中枢的影响。

1 对象与方法

1.1研究对象 2009年3月至2010年10月首诊于南京军区福州总医院耳鼻咽喉头颈外科的20例单耳突聋患者为研究对象，均符合突发性聋的诊断标准[2]。其中，右耳12例(右耳突聋组)，男7例，女5例，年龄18～50岁，平均28.67±6.34岁，患耳(0.5、1、2、4 kHz气导平均纯音听阈为70 dB HL，健耳听阈正常( ≤25 dB HL)；左耳8例(左耳突聋组)，男4例，女4例，年龄20～55岁，平均30.21±8.23岁，患耳0.5、1、2、4 kHz气导平均纯音听阈为65 dB HL，健耳听阈正常。所有突聋患者病程1～10天，均无耳鸣等伴随症状，无眩晕等前庭系统症状，发病后未进行任何治疗，均于首诊当天进行纯音听阈、声导抗测试及1H-MRS检测。对照组为听力正常志愿者10名，其中男5名，女5名，年龄20～50岁，平均27.31±5.25岁。左耳突聋组、右耳突聋组及对照组之间受试者的平均年龄、性别比例差异均无统计学意义。所有受试者经中国人利手判定标准调查[3]，均为右利手；均排除脑外伤及精神神经系统疾病。

1.2研究方法

1.2.11H-MRS扫描 受试者平卧，配戴眼罩、防噪声弹性耳塞(美国3M公司巴西子公司生产)，以尽可能减小视觉和扫描噪声刺激。头部周围衬硬海绵垫，防止受试者在检查过程中头部运动。数据采集应用Siemens Trio Tim 3．0 T MRI机，24通道标准正交头颅线圈。所有检查由同一位对MRS操作和诊断有丰富经验的医师完成。首先行常规3DMRI扫描，排除颅内病变。然后行二维多体素(multivoxel，MV)磁共振波谱检查，定位像采用平行于外侧裂的横断面，参数:RF-FAST T1加权3D像, TR /TE = 1 900 ms/2.50 ms; 矩阵256×256,层厚1 mm，层间距0 mm。点解析波谱序列(point resolved spectroscopy，PRESS)采集波谱，视野120 cm×64 cm，激励次数(NEX)1次，每个体素大小为0.8 cm×0.8 cm×1.5 cm。感兴趣区(region of interest，ROI)的大小涵盖双侧颞横回等区域,成像时间约20 min。接收/发射增益调节、体素内匀场、水抑制和无水抑制扫描均由自动程序完成，匀场效果达到半高全宽(full width at half maximum，FWHM)<19 Hz ,水抑制>95%水平。

1.2.2数据处理 在后处理工作台上把扫描得到的csi—se—prostate序列载入Spectroscopy软件上进行后处理，并以软件自带的测量和计算公式分别测量相关代谢物峰值及比值。所测代谢物包括：N-乙酰天门冬氨酸(NAA，位于2.02 ppm，ppm表示化学位移的大小即共振峰的位置)、肌酸(Cr，位于3.02 ppm)、胆碱(Cho，位于3.2 ppm)、谷氨酰胺和谷氨酸复合物(Glx，位于3.78 ppm)等，并以Cr为参照波峰，分别计算Cho/Cr、NAA/Cr 、Glx/Cr的峰下面积比值，得出以各代谢物为灰阶的伪彩图。各值于每侧听皮层第一颞横回前外区域、后内区域及颞平面三区各取一个体素进行波谱重建，然后取三区平均值。

1.3统计学方法 采用SPSS11.0软件进行统计学分析，左耳突聋组、右耳突聋组和正常听力组NAA/ Cr、Cho/Cr、Glx/Cr比值比较采用t检验，非正态数据采用秩和检验，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1右耳突聋组与对照组代谢物比值比较 右耳突聋组左侧和右侧听皮层NAA/Cr、Cho/Cr比值分别与对照组比较，差异均无统计学意义(均为P>0.05)，左侧听皮层Glx/Cr比值高于对照组，差异有统计学意义(t′=4.42，P<0.05)，右侧听皮层Glx/Cr比值与对照组比较差异无统计学意义(P>0.05)(表1)。

2.2左耳突聋组与对照组代谢物比值比较 左耳突聋组左侧和右侧听皮层NAA/Cr、Cho/Cr比值分别与对照组比较，差异均无统计学意义(均为P>0.05)，右侧听皮层Glx/Cr比值高于对照组，差异有统计学意义(t′=4.51，P<0.05)，左侧听皮层Glx/Cr比值与对照组比较差异无统计学意义(P>0.05)(表1)。

表1 各组双侧听皮层NAA/Cr、Cho/Cr、Glx/Cr比值比较

注：*与对照组同侧比较，P<0.05

图1 1H-MRS代谢物伪彩图观察

2.3左耳突聋组、右耳突聋组及对照组代谢物伪彩图观察 本研究磁共振波谱技术采用二维多体素成像，定位像选择平行于外侧裂的轴位切面，能在同一平面显示双侧颞横回的全貌(图1a)。在以代谢物为灰阶的伪彩图上，左耳突聋组、右耳突聋组、对照组听皮层NAA、Cho浓度及分布左右半球之间比较均未见明显差异，对照组Glx呈双侧对称分布(图1b)，右耳突聋组Glx主要分布于左侧颞横回(图1c)，左耳突聋组Glx主要分布于右侧颞横回(图1d)。

3 讨论

磁共振波谱在物理学上由化学位移和自旋耦合裂分的波形及频率成分按其内在规律排列组合而成，波谱信号与被测物的体内原子核的自然丰度、浓度及固有敏感性相关。磁共振波谱对分子结构具有强大的解析能力[4]，通过获得的神经生化信息能够观察到明显早于脑内形态学变化的代谢改变[5]。因人体内1H含量最大，和P、Na、C、F等相比，具有更高的核磁敏感性，目前临床上多数学者采用1H-MRS反映活体组织代谢变化。所检测指标中，NAA被公认为是神经元的标记物，反映神经元数目和功能状况。

Cho主要由胆碱及其代谢物甘油磷酰胆碱、磷酸胆碱和磷脂酰胆碱组成，是细胞膜磷脂代谢的一个组成成分，反映细胞膜的更新。Glx(谷氨酰胺及谷氨酸复合物，Glutamine/Glutamate)共振峰位于2.2～2.4 ppm(β+γ峰)及3.6～3.8 ppm(α峰)，为避免化学位移相近的其它物质如NAA(2.02 ppm)、GABA(2.30 ppm)的干扰，研究时常把位于3.78 ppm附近且与谷氨酸的总含量成比例的信号用于皮层主要兴奋递质谷氨酸的测定[6]。Cr是能量代谢的关键产物，存在于神经元及胶质细胞中，在各种状态(包括病理状态)下相对稳定，常被用作参照值来衡量其他代谢物的含量。

因NAA对维持细胞内阳离子浓度以及钾、钠、钙等阳离子通过细胞有很大作用，和代谢效率及细胞膜的兴奋性有关[7，8]，所以本研究所有受试者在检测过程中均配戴防噪声耳塞，以尽量减小磁共振仪扫描噪声经健耳对听觉中枢造成的影响。由于技术所限，以往研究多采用单体素对单侧听皮层进行检测[1，9～11]。单体素(singvoxel，SV)技术是通过3个互相垂直的平面选择性采集某一立方体积内组织的波谱，每次采集前都进行了完整的脂肪抑制和水抑制，不会受邻近组织(白质和骨骼)的干扰，但多部位采集时容易因分次采集而造成误差。多体素(multivoxel，MV)技术一次数据采集可同时获得多个部位的波谱线或代谢图，可以评价病灶的范围和获得对侧区域的波谱。本研究根据听皮层结构特点，采用二维多体素技术并选择平行于外侧裂的轴位定位像，能同时对双侧听皮层代谢物进行检测，并避免了颅骨的干扰。

本研究中两组突聋患者在相对安静的环境中与对照组比较，双侧听皮层NAA/Cr、Cho/Cr比值均无明显变化，提示突聋患者急性期(1周～1月内)双侧听皮层神经元和细胞膜功能及代谢尚正常。同时，突聋患者健侧听皮层谷氨酸较正常人明显增高。功能研究表明，正常人接受单耳刺激时，听觉皮层激活呈明显的对侧优势；而单侧突聋患者急性期健耳给声时，同侧半球听皮层激活明显大于对侧，表现为听觉传导的同侧优势[12，13]，Bilecen 等[14]认为同侧传导通路在正常情况下被对侧传导通路所抑制, 耳聋后抑制效应逐渐消失则导致同侧神经元活性的增加。本研究结果说明突聋患者听觉中枢在急性期即发生了早于神经元变性的谷氨酸代谢异常，健侧听皮层传入冲动减少时，谷氨酸作为中枢主要的兴奋性神经递质可通过增加释放而提高人耳对声音的敏感度。

谷氨酸在谷氨酸脱羧酶(glutamic acid decarboxylase，GAD)作用下经α-脱羧转化合成抑制性递质γ-氨基丁酸(GABA)，二者对维持听觉神经细胞兴奋和抑制平衡具有极为重要的作用。王勤瑛等[15]应用免疫组化SP法检测Wistar大鼠单侧耳蜗毁损后不同时期听皮层中GABA能神经元的分布及数量，发现术后1～2周手术对侧听皮层GABA能神经元数量明显低于手术侧，认为对侧听皮层神经元抑制作用减弱，从而使突触后谷氨酸盐敏感性增强，神经元对听觉刺激兴奋性增加，而健耳到同侧皮层传导通路的加强可能体现了体内稳态机制对传入活动丧失后的补偿作用。但听觉系统中谷氨酸持续堆积不但容易造成神经元因长期兴奋而损伤和死亡，并且可导致GABA合成不足而出现递质平衡紊乱，因GABA与其相应的受体结合可发挥神经抑制及调节作用，所以抑制性神经冲动减弱，可使听觉系统对内源性及外源性噪声的抑制作用减弱，使言语辨别率和听力进一步降低，并可能引起耳鸣、响度重振等伴随症状。

突发性聋多伴发耳鸣或者以耳鸣为首发症状，但目前尚无二者发病机制相关的证据，且国内外研究证实是否伴发耳鸣对突发性聋的疗效并无影响，所以，二者可能存在独立的发病机制。因耳鸣多与听觉中枢神经元异常活动或自发放电节律异常以及神经传导通路障碍等有关，且听皮层的神经活动性增加、听觉皮层在耳蜗损伤后的功能重组及神经可塑性也可能与耳鸣有关[16，17]，所以本研究在实验设计上即严格排除伴发耳鸣的突发性聋患者。但文中结果显示兴奋性神经递质升高、抑制性神经递质降低，和耳鸣某些中枢机制学说一致，还需要进一步对单纯耳鸣患者进行类似研究后探讨其可能机制。

本研究仅对突聋患者急性期治疗前的神经递质代谢情况进行了研究，关于治疗前后的对比、疗效和检测结果的关系以及GABA与听力及耳鸣的相关性等是下一步的研究方向。另外，本文为初步研究结果分析，病例较少，未行不同听力曲线类型突聋患者尤其是全聋患者的比较分析，有待扩大样本后进一步研究。

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