功能性磁共振成像检查在耳鸣中的应用研究进展

史嫣慧 徐娅萍

功能性磁共振成像检查在耳鸣中的应用研究进展

史嫣慧 徐娅萍

功能性磁共振成像（fMRI）检查是耳鸣的研究方法之一。本文介绍fMRI检查的基本原理、优势及分类；阐述fMRI检查应用于耳鸣患者中枢神经系统的研究，包括耳鸣发生一般机制的研究、特性研究和精神心理机制的研究；并介绍fMRI检查在耳鸣研究中的应用前景。

耳鸣 功能性磁共振 听皮层 功能连接

耳鸣是一种常见的主观症状，是指患者在外界无声源刺激或电刺激时耳内或颅内出现声音的主观感觉。美国听力学会对耳鸣的定义是“非外部声音产生的听觉感知，常被形容为嘶嘶声、嗡嗡声或尖铃声”[1]，耳鸣可以突然产生，也可以逐渐加重。多数患者感觉单耳耳鸣，也有患者感觉双耳甚至整个头部有鸣响。据统计，耳鸣的患病率约为10%～15%[2]，年龄＞55岁的人群中高达20%～30%[3]，且呈逐年上升趋势，儿童偶发；男性耳鸣患病率约为10%～17%，女性约为11%～18%，女性略高于男性[1]。持续性耳鸣易引起患者烦躁、焦虑甚至抑郁心理，严重影响生活质量。然而目前临床缺乏针对耳鸣的特效药物和特效治疗方法，因此耳鸣成为耳科三大难症（耳聋、耳鸣、眩晕）之一。

耳鸣有不同的分类标准，根据病变部位不同分为中枢性耳鸣和周围性耳鸣；根据耳鸣能否被别人感知分为主观性耳鸣和客观性耳鸣；根据耳鸣性质分为搏动性耳鸣（PT）和非搏动性耳鸣。PT约占耳鸣患者的4%[4]，即患者主诉耳内有如同心脏或血管脉搏跳动样耳鸣声，其节律大多与心跳一致。PT是由颅腔、头颈部、胸腔血管或其它的一些结构产生，并通过骨、血管、血流传送到耳蜗，而使患者感受到的[5]。本文对功能性磁共振成像（fMRI）检查在耳鸣中的应用研究进展作一综述。

1 耳鸣的检查手段

目前，临床尚无明确的客观体征用于诊断、评价耳鸣，无确切的客观检查方法可以明确耳鸣病因和发病机制，也尚无被认可的治疗耳鸣的特效药物。耳鸣的常用检查方法包括纯音测听、声导抗、耳声发射、听觉脑干诱发电位、耳鸣匹配、耳鸣问卷调查（THI-耳鸣残疾评估量表等）、心理问卷调查（SAS-焦虑自评量表、SDS-抑郁自评量表等[6]）、传统的MRI和脑血流量评估等听力、电生理、心理方面的检测及影像学检查，但这些检查各自均无法独立明确耳鸣患者大脑听觉皮质的改变。多数学者认为中枢神经系统参与了耳鸣的产生与维持，近年来也有学者将fMRI用于观察耳鸣患者大脑皮层的异常神经活动，Melcher等[7]通过fMRI检查发现耳鸣可能与听皮层的异常神经活动有关。大脑皮层参与了耳鸣的产生这一说法已得到学术界认可[8-9]，耳鸣中枢神经机制的研究成为了当前的热点。

2 fMRI检查

fMRI是自20世纪90年代以来，在传统的MRI基础上发展而来，它使MRI诊断从单一的形态学研究向与功能相结合的系统研究发展。与其他检查方法相比，fMRI检查结合解剖、功能和影像3个方面的因素，具有无创、可行、可重复、无放射、较高的时空间分辨率、能实时显示大脑特定区域的功能活动等特点。fMRI检查现已被广泛用于脑功能的基础和临床研究，在老年痴呆、脑梗死[10]、帕金森综合征、精神分裂症及抑郁症[11]等疾病方面取得了显著成果。同样，此技术也被广泛用于耳鸣患者变异的局部神经活动和脑网络的确定，为耳鸣病因及其神经机制的研究提供新的研究方法[7-9]。

2.1 fMRI的基本原理及优势 fMRI的基本原理是利用磁振造影来测量神经元活动所引发的血流动力学改变，可以显示大脑各个区域内血液氧合状态及血流量变化所起的MRI信号的微小变化，从而间接反映神经元的能量消耗，是滞后于神经活动的血氧变化信号[12-13]。fMRI的优势主要表现在应用内源性对比剂，它利用人体自身血氧浓度变化作为对比剂，避免了如PET等应用外源性放射活性对比剂的缺点。此外fMRI在一次扫描中不仅可以获得结构图像，还可以取得功能图像，从而大大提高功能区空间定位的准确性。

2.2 fMRI的分类 fMRI包括静息状态fMRI（RS-fMRI）和任务状态fMRI（TS-fMRI）。静息状态是指受试者清醒、闭眼、平静呼吸、安静平卧的状态，固定头部，最大限度减少身体主动与被动运动，尽量不做任何思维活动[14]。RS-fMRI操作简便，无需任务刺激，能够通过采用不同的统计学处理方法得到不同状态下的脑功能区变化情况，如耳鸣治疗前后的脑功能特点或变化情况。而TS-fMRI是观察任务状态下的脑活动变化，相对比较复杂，当受试者被特定的任务刺激后（如听觉刺激），可激活相应的脑功能皮质区，从而引起局部脑血流量的增加，结果导致氧合血红蛋白含量增加，脱氧血红蛋白含量降低，T2加权信号增强。听觉任务状态下的fMRI研究有其特殊性，主要表现为单次激发成像梯度回波序列，扫描时产生的巨大噪声会以不可预料的方式影响真实试验的听觉刺激，如果提高试验刺激的听阈会影响对前景及背景噪声的鉴别，从而导致误差。静息状态研究可以避开任务状态的研究中由于任务设计以及被试执行情况的差异性而导致实验结果的不可比性[15]。

3 fMRI应用于耳鸣患者中枢神经系统的研究

听觉皮层又分为初级听觉皮层和次级听觉皮层，以颞横回、颞横沟为界把听觉皮层从前向后分为颞极、颞横回、颞横沟、颞平面。颞横回和颞横沟属于初级听觉皮层，颞极及颞平面属于次级听觉皮层[16]。

3.1 fMRI对耳鸣发生一般机制的研究 fMRI可为观察耳鸣的神经中枢机制提供客观依据，但由于听觉系统解剖、耳鸣中枢机制的复杂性及fMRI扫描时巨大噪音的影响，耳鸣方面的fMRI一直是研究的难点。Bartels等[17]发现耳鸣是由于听觉传导通路中的蜗神经核背侧核、下丘发生可塑性改变而引起。然而，临床发现采取手术破坏耳鸣动物相应耳蜗背侧核后耳鸣并没有消失，说明耳鸣可能有更深层的中枢反应，如听觉重组或多个皮层中枢相互作用。有学者支持这一观点，提出耳蜗病变完全恢复之后，耳鸣仍可持续存在，特别是迷路破坏或听神经切断后，部分患者（约1/3～1/2）仍有耳鸣，或者原有的耳鸣反而加重[18]。Melcher等[7]进行了单侧性耳鸣的fMRI研究，发现耳鸣患者的下丘活动异常，认为耳鸣的感受与对侧下丘（耳鸣相关的）神经活动性异常高有关。Smits等[19]研究发现，双侧耳鸣患者双侧的初级和次级听觉皮层、下丘和内侧膝状体呈对称性变化，右侧耳鸣患者同侧初级听觉皮层和下丘活化作用明显，左侧耳鸣患者同侧内侧膝状体活化作用明显。耳鸣患者传入神经信号减少导致fMRI检查表现为听觉中枢丘脑及颞叶均活动减弱，陈自谦等[20]发现患者双耳受到纯音刺激时，双侧听觉皮层激活区体积和强度明显小于正常耳。

研究表明，不仅听觉系统（丘脑、颞叶）参与耳鸣的发生，非听觉系统包括边缘系统（岛叶、杏仁核、尾状核等）、额叶、小脑及自主神经系统等均对耳鸣的发生、发展起重要作用[21-23]。杨海弟等[8]应用RS-fMRI检查研究发现，耳鸣患者的听觉中枢及非听觉中枢均在耳鸣中起重要作用，听觉脑区丘脑、颞中回与边缘系统海马旁回、岛叶等存在功能连接是导致耳鸣发生、发展的原因之一。众所周知，小脑是前庭平衡中枢，维持身体平衡和协调，但最近研究发现听觉信号也有传入小脑[24]，通过小脑-丘脑-皮层、皮层-脑桥-小脑环路发挥作用，其发生的可塑性变化可能与慢性耳鸣有关。

3.2 fMRI对耳鸣特性研究 耳鸣特性（即耳鸣的严重程度及持续时间）不同的患者，其听觉中枢结构重组是否存在区别呢？自发神经信号低频振荡的神经活动是大脑在静息态下自主产生的基本神经活动。对RS-fMRI信号低频振荡的同步性分析，可得到大脑不同脑功能区之间的功能连接，即结构上相互分离的脑功能区之间功能活动的同步性，功能连接在大脑信息交流中起着重要作用。Zhang等[25]应用RS-fMRI检查发现慢性患者的耳鸣特性与丘脑和大脑皮层的功能连接被破坏有关；认为耳鸣严重程度在右侧颞中回与丘脑的功能连接呈负相关，耳鸣的持续时间在左侧颞上回与丘脑的功能连接呈负相关。Chen等[26]注意到慢性耳鸣患者低频振荡的振幅（ALFF）在右颞中回、右额上回和右角回显著增高；在左楔状叶、右枕中回和双侧丘脑有所减小。此外，他们认为耳鸣的严重程度与右颞中回和右额上回的ALFF的增高呈正相关；耳鸣的持续时间与右额上回的ALFF的增高呈正相关。

3.3 fMRI对耳鸣精神心理机制的研究 Carpenter-Thompson等[21]研究发现对耳鸣感到比较痛苦的患者在听到有感情的音乐时，杏仁核和海马旁回的活跃范围更大，而耳鸣反应痛苦较低的患者额区更为活跃；同时高体育活动强度组的额区更活跃，而低体育活动强度组的边缘系统更活跃。Jastreboff等[27]利用耳鸣动物模型（耳鸣神经-生理学模型）提出听觉通路和一些非听觉系统，尤其是边缘系统的不同平面是耳鸣发生的基本部位，产生不同程度的耳鸣，并决定着耳鸣的厌烦程度；认为大脑的可塑性在严重耳鸣的形成中起重要作用，耳鸣与不良情绪之间形成恶性循环。这可以用来解释耳鸣患者不同耳鸣特性及相应的情绪改变。

耳鸣患者传入听觉中枢信号减少，将导致其对边缘系统等非听觉系统的抑制减弱，导致患者的岛叶、杏仁核、尾状核、扣带回、额叶皮层等脑区活动增强。边缘系统与患者的情绪控制有关，岛叶是大脑边缘系统的一部分，不仅在探测声音和声音到语意的转化过程中起重要作用，还参与听觉注意的分配和视觉、听觉整合。Hinkley等[22]研究发现慢性耳鸣患者的尾状核背侧纹状体LC区和初级听皮层A1的功能连接增强，LC区的功能失调会产生耳鸣。扣带回也是大脑边缘系统的一部分，该区域功能涉及耳鸣的记忆与厌烦情绪。扣带回主要对内外环境的信息监测起重要作用，且与听觉的空间注意力有关[23]。额叶是管理情绪及情感的主要区域，耳鸣患者所出现的焦虑、抑郁、失眠等心理异常行为可能与额下回活动异常有关。Carpenter-Thompson等[21]提出增强额区反应可以减少耳鸣严重程度。

4 fMRI在耳鸣中的应用前景

fMRI检查在耳鸣中的应用研究结果帮助临床突破并深化对耳鸣的传统认识，已被广泛用于耳鸣的病因研究和疗效评价，并进一步为耳鸣的临床诊断、治疗提供新思路。耳鸣病因复杂，传统上采用的药物治疗疗效甚微，而fMRI使得部分耳鸣的病因得以明确。fMRI检查可发现PT异常的血管结构并进行术前定位。已有学者发现采用外科手术或血管内介入技术治疗动静脉畸形、动静脉瘘及乙状窦憩室，可改善PT患者的症状并治愈部分PT患者[28-29]。

5 总结

fMRI检查在耳鸣的应用研究目前尚处于对不同类型耳鸣进行临床诊断及预后判断的初级阶段。检查过程中产生的噪声无法进行有效屏蔽，不仅会分散受试者的注意力，同时可产生不需要的血氧信号，而且所得结果可能与记忆、情感、情绪等大脑皮质功能区相协同，不论是静息状态还是任务状态的研究效果都会有所影响，从而降低研究的准确性。目前该领域还有很多问题有待于进一步深入探索，如对于各种类型的耳鸣进行准确的病因查找及分类。此外fMRI检查不能用于安装有心脏起搏器、植入金属装置等耳鸣患者，这使得fMRI用于耳鸣研究受到一定限制。同时静息态下多个脑区之间的功能连接测量分析还需有更高分辨率和更高信噪比的成像技术出现。随着科研水平的不断提高、MRI机的更新换代及新的数据分析处理技术的出现，相信fMRI必将会在耳鸣研究领域有新的突破和进展。

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2016-06-04）

（本文编辑：李媚）

310003 杭州，浙江大学医学院附属第一医院耳鼻咽喉头颈外科（史嫣慧系在职研究生，现在杭州市下城区朝晖街道社区卫生服务中心五官科工作）

徐娅萍，E-mail：1458945390@qq.com