单侧突发性聋慢性期及急性期患者的静息态功能磁共振成像研究

王 伟，黄志纯，杨 明，刘 斌，朱 新，冯 源，卢春强

(1.东南大学医学院，江苏 南京 210009；2.东南大学附属中大医院，江苏 南京 210009)

单侧突发性聋慢性期及急性期患者的静息态功能磁共振成像研究

王 伟1，黄志纯2，杨 明2，刘 斌2，朱 新2，冯 源1，卢春强1

(1.东南大学医学院，江苏 南京 210009；2.东南大学附属中大医院，江苏 南京 210009)

目的 采用低频振幅(ALFF)的方法比较单侧突发性聋慢性期及急性期患者静息态功能磁共振成像(fMRI)的差异。方法 选取左侧突发性聋2年后的慢性期患者18例(慢性期组)及左侧突发性聋急性期患者18例(急性期组) ，分别行静息态fMRI数据采集，用ALFF方法比较2组ALFF值改变的脑区。结果 静息状态下，慢性期组右侧岛叶、右侧额下回脑区ALFF值较急性期组增高(P均<0.05)，右侧颞中回、左侧颞下回、双侧内侧前额叶、右侧小脑脑区ALFF值较急性期组降低(P均<0.05)。结论 单侧突发性聋慢性期患者较单侧突发性聋急性期患者存在静息态下脑功能区自发活动异常。

突发性聋；静息态fMRI；低频振幅

突发性聋为突然发生的原因不明的感音神经性听力损失，多表现为在3 d内听力急剧下降，本病为耳鼻咽喉科的一种常见病、多发病，是危害听力的较为常见的耳科急症[1]。突发性聋目前的主要检查手段包括纯音测听、声导抗、听觉脑干诱发电位、耳声发射等听力及电生理方面的检测及影像学检查，不能发现突发性聋发生后大脑听觉皮质中枢的改变。功能磁共振成像( functional magnetic resonance imaging, fMRI)以非侵入性脑功能检测方法，高时空分辨率实时显示出大脑特定局部区域的功能活动情况[2]。本研究应用低频振幅(ALFF)方法对静息态功能数据进行分析，探讨了单侧突发性聋慢性期与急性期患者静息态下局部脑区ALFF值的差异，现报道如下。

1 临床资料

1.1 一般资料 选择2011年6月—2012年4月在东南大学附属中大医院住院治疗的患有左侧重度突发性聋常规治疗2年后听力检查无好转的患者18例作为慢性期组，选择2011年6月—2011年11月在东南大学附属中大医院住院治疗的左侧重度突发性聋急性期患者18例作为急性期组。患者均无严重的神经系统疾病史和精神病药物服用史，无心血管疾病史，均为右利手；突发性聋诊断标准依据2005年中华医学会耳鼻咽喉科学会颁布的《突发性耳聋诊断依据和疗效分级》[3]，慢性期组女13例，男5例；年龄23～70(45.12±12.15)岁；入院时纯音测听右耳平均听阈值小于20 dB HL，左耳平均听阈值大于70 dB HL；fMRI检查均在患者常规治疗2年后听力检查无好转时进行。急性期组女14例，男4例；年龄23～70(45.18±12.19)岁；入院时纯音测听右耳平均听阈值小于20 dB HL，左耳平均听阈值大于70 dB HL；入院时发病时间1～7 d，平均3 d;fMRI检查均在患者入院治疗10 d后、听力检查无好转时进行。2组患者性别、年龄、听力比较差异均无统计学意义。本实验设计方案经东南大学附属中大医院伦理委员会同意，所有受试者均知情同意并签署知情同意书。

1.2 方法 受试者安静平躺，扫描整个过程中受试者带眼罩以消除视觉的干扰。使用西门子3.0 T Verio磁共振成像仪；使用标准正交头线圈，固定。扫描中先使用自旋回波(SE)脉冲序列获取 20 层横轴面T2WI图像，以排除颅内病变，然后使用SE脉冲序列扫描T1WI 解剖图像，扫描参数为：TR 2 000 ms，TE 9 ms，翻转角(flip angle) 150°，层厚 4mm，无间隔，矩阵 320×320。然后采用血氧水平依赖成像(BOLD)技术，应用单次激发成像梯度回波序列(gradient,EPI)，在 T1WI同样的层面上进行功能成像。EPI扫描参数为：TR 2 000 ms，TE 25 ms，翻转角90°，视野240 mm×240 mm，矩阵64×64，层厚4mm，无间距，36层，240个TR，扫描持续时间8 min 6 s。同时对每个受试者进行全脑容积扫描以获得全脑 3D 图像。

1.3 数据处理和分析 fMRI数据处理：本实验采用SPM8、DPARSF(http://rfmri.org/DPARSF)和REST(http://restfmri.net/forum)分析软件。数据预处理步骤包括：去除前10个时间点，时间层校正、头动校正、空间标准化至蒙特利尔神经科学研究所(MNI)空间并重采样图像至3 mm×3 mm×3 mm像素大小，空间平滑(FWHM=4mm)，去线性漂移和滤波。头动排除标准：任一方向平动超过2 mm或任一方向转动超过2.0°。应用基于体素计算方法得出每个被试ALFF图、灰质体积图，并对ALFF值进行标准化(减去均值后除以标准差)得出zALFF图。

1.4 统计学方法 单样本T检验用于确定各组ALFF图，统计阈值为校正后的P<0.05(Monte Carlo simulations校正，使用Alphasim方法，参数为单像素P<0.05，空间广度阈值>2 295 mm3)。组间比较采用双样本T检验，并将被试灰质体积作为协变量，统计阈值为校正后的P<0.05(Monte Carlo simulations校正，使用Alphasim方法，参数为单像素P<0.05，空间广度阈值>2 295 mm3)。

2 结 果

慢性期组右侧颞中回、左侧颞下回、双侧内侧前额叶、右侧小脑脑区ALFF值较急性期组降低(P均<0.05)，见表1。

3 讨 论

突发性聋临床常用的听力学检查虽然能够对听觉状况做出评价，但不能反映大脑听觉皮质的功能状况。fMRI以非侵入性脑功能检测方法，高时空分辨率实时显示出大脑特定局部区域的功能活动情况。近年来人们最常用的方法是听觉的任务功能性磁共振研究[4]，它利用各种刺激诱导局部脑组织血氧水平依赖(blood oxygenation level dependent，BOLD)信号发生变化，间接反映神经元的活动。这种基于任务的fMRI的研究存在一些问题：①被试执行任务时的协同能力可能存在不一致；②任务环境下作为对照的静息状态以前几乎被一致地认为是一种稳定状态,在很多情况下作为基线，由此引发了一系列非任务态，即静息态的脑功能磁共振的研究。静息态fMRI无需设计复杂的实验任务，患者容易配合，使研究的可重复性和可操作性增强。

表1 2组各脑区ALFF峰值比较结果

利用ALFF算法研究大脑在静息状态下BOLD的变化是近来研究的热点。ALFF反映大脑在低频段(0.01～0.08 Hz)自发神经活动的BOLD信号,从能量的角度反映了各个体素在静息状态下神经元自发活动水平的高低,局部脑区的 ALFF 升高说明神经元的活性高，如果下降说明神经元的活性低, 借此可探测大脑各区域静息状态下局部活动强度[5]。本研究运用ALFF算法分析发现左侧突发性耳聋慢性期患者较急性期患者右侧岛叶、右侧额下回ALFF值显著增高，提示这些部位的脑部神经元自发活动增强;左侧突发性耳聋慢性期患者较急性期患者右侧颞中回、左侧颞下回、双侧内侧前额叶、右侧小脑ALFF值显著减弱，提示这些部位的脑部神经元自发活动降低。

大脑中存在多个低频振荡网络，其中默认网络(default mode network ,DMN)是静息状态下研究最为广泛的功能网络之一。Raichle等[6]在PET和fMRI研究的基础上提出了DMN的概念，认为当大脑处于无任务的清醒静息状态时，脑部仍持续进行着功能活动，即大脑在静息时存在着一个有组织的网络，该网络与人脑对内外环境的监测、情绪的加工、自我内省、维持意识的觉知、情景记忆的提取等功能密切相关，DMN在静息状态下较为活跃，但在进行任务刺激时，其活动受到抑制。DMN涉及的脑区主要包括双侧内侧前额叶、后扣带回、楔前叶、颞叶、前扣带回、顶下小叶和海马等。季慧等[7]研究发现，单侧突发性聋急性期患者的DMN与正常组大致相似，其位于额叶前部的右侧额中回负激活。本研究中单侧突发性聋慢性期较急性期右侧颞中回、左侧颞下回、双侧内侧前额叶、右侧小脑脑区活动减弱，大部分属于DMN范围，表明单侧突发性聋慢性期患者较急性期患者静息态大脑DMN发生了变化。

颞叶与听觉、语言和记忆功能有关。听觉皮质分为初级听觉皮质和次级听觉皮质，其中初级听觉皮质位于Brodamn41区，听觉的次级听觉中枢位于初级听觉皮质的周围，主要包括Brodamn22和Brodamn42区,为主要联络区。本研究结果显示慢性期组较急性期组右侧颞中回ALFF值降低，提示该脑区活动减弱，可能是突发性耳聋发生后随着时间的延长，左耳听觉输入减少后听觉皮质有功能重组的结果，说明听觉中枢像其他感觉系统一样具有可塑性[8],这种可塑性在外周感受器部分或者完全丧失功能后可以重组其结构与功能。既往的研究发现颞下回与认知功能有关[9]，本研究结果显示慢性期组较急性期组左侧颞下回ALFF值降低，提示该脑区活动减弱，可能是由于患者突聋发生后认知功能下降所导致。双侧内侧前额叶是DMN的重要组成部分，与认知功能有关，并可动态调节情绪的加工过程[10]，因而慢性期组较急性期组双侧内侧前额叶ALFF值降低，提示该脑区活动减弱，考虑可能与突发性耳聋后患者往往伴随认知功能下降、情绪低落、精神焦虑等有关。小脑主要参与协调控制随意运动，近年来研究发现小脑通过小脑-丘脑-皮质、皮质-脑桥-小脑环路与额顶叶皮质相互作用，参与认知[11]。本研究结果显示慢性期组较急性期组右侧小脑ALFF降低，提示该脑区活动减弱，可能与突聋患者认知功能下降有关。

Deen等[12]认为岛叶固定刺激引起的情感与动机状态有关。本研究结果显示慢性期组较急性期组右侧岛叶ALFF值增高，提示该脑区活动增强，可能与患者突聋后引起的情绪不稳定及其压力反应、听觉注意的分配加强等有关。额下回位于额下沟的下面,运动语言中枢在其后部。额下回包括眶区、盖区和三角区。左侧额下回主要包含Broca’s区,其与颞上回后部的Wernicke区形成解剖连接,参与语法组织、语音语义处理和语言表达。右侧额下回与情绪面孔识别、控制语气语调和反应抑制(抑制个体的冲动和动作,与认知控制有关)等功能有关[13]。本研究结果显示慢性期组较急性期组右侧额下回ALFF值增高，提示该脑区活动增强，这符合募集代偿假说，大脑出现某些功能下降时，会募集更多的功能区参与功能。

综上所述，单侧突发性聋慢性期患者较急性期患者脑功能区ALFF值发生显著变化。静息态fMRI避免了复杂的任务刺激导致的脑活动差异，使不同受试者的实验条件基本控制在相同的水平，更容易得到可靠的结论，且易于配合，为研究突发性聋开辟了新的途径，具有积极的早期临床诊断和治疗价值。但本研究样本量偏小，可能出现假阳性结果，还需要进一步扩大样本量。

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Study of resting state fMRI on patients with sudden deafness in chronic and acute stage

WANG Wei1, HUANG Zhichun2, YANG Ming2, LIU Bin2, ZHU Xin2, FENG Yuan1, LU Chunqiang1

(1.Medicine college of Southeast University, Nanjing 210009, Jiangsu, China; 2.Zhongda Hospital of Southeast University, Nanjing 210009, Jiangsu, China)

Objective It is to compare the differences of the resting state fMRI between the acute and chronic phase of sudden deafness by low frequency amplitude (ALFF).Methods 18 cases with sudden deafness of the left side in chronic phase after deafness for two years were selected into chronic phase group, and 18 cases in acute phase were selected into acute phase group.The data acquisition of resting state fMRI in both groups was performed, respectively.The areas of the brain with changes of low frequency amplitude (ALFF) value in two groups were compared.Results On the resting state, the ALFF value of the right insula, right superior temporal gyrus regions in chronic phase group were increased markedly than that in acute phase group (allP<0.05), and the ALFF value of the right middle temporal gyrus, left inferior temporal gyrus, bilateral medial frontal gyrus, right cerebellum regions in chronic phase group were markedly reduced than that in acute phase group (allP<0.05).Conclusion Patients with sudden deafness in chronic phase exists cerebral function abnormal of spontaneous activity under the resting state compare to acute phase group.

sudden deafness; rest state functional Magnetic Resonance Imaging; low frequency amplitude

王伟，男，主治医师，从事耳鼻喉科疾病的诊疗。

国家自然科学基金面上项目(30970808)；南京市科技发展计划项目(7990000011)；东南大学高校基本科研业务费专项资金项目(3290001504)

10.3969/j.issn.1008-8849.2015.09.003

R0764.437

A

1008-8849(2015)09-0921-03

2014-10-08