慢性主观性耳鸣患者大脑局部一致性和灰质结构的MRI分析

韩 祺，冯亚瑾，刘代洪，尹训涛，左智炜，王 健*

[1.陆军军医大学(第三军医大学)第一附属医院放射科，2.耳鼻喉科，重庆 400038]

主观性耳鸣(subjective tinnitus, ST)是指患者在无任何内外界刺激作用下耳内或颅内产生的持续异常声音感觉，表现为嗡嗡、嘶嘶等仅自我能感知的不成形听幻觉[1]。耳鸣的发病率约10%～20%，其中1%～3%为严重耳鸣，伴随不同程度的焦虑、抑郁及失眠等障碍[2]。目前研究[3]认为中枢神经系统异常在主观性耳鸣中发挥重要作用，但发病机制尚未清楚。采用静息态功能磁共振(resting state functional MRI, rs-fMRI)的局部一致性(regional homogeneity, ReHo)可直接探讨局部脑区神经活动的时间同步性，间接反映大脑神经活动[4]；基于体素的形态学测量(voxel-based morphometry, VBM)可精确探测大脑结构的细微变化[5]。本研究联合ReHo和VBM探讨慢性主观性耳鸣患者的局部脑功能活动和灰质结构特点，以期为慢性主观性耳鸣的诊断和发病机制提供影像学依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2016年6月—2017年3月于我院耳鼻喉科就诊的21例慢性主观性耳鸣患者(病例组)，其中男9例，女12例，年龄33～60岁，平均(44.1±9.4)岁。纳入标准：①依据《耳鸣临床应用指南》[6]确诊为主观性耳鸣者，持续发病≥6个月；②年龄18～60周岁；③听力正常(平均听阈<25 dB HL)，无听觉过敏、中耳炎、耳硬化症等中耳疾病；④无梅尼埃病、前半规管裂等耳蜗前庭疾病；⑤无听神经占位病变及严重中枢神经系统疾病；⑥无抑郁、焦虑等伴随症状(抑郁/焦虑自评量表评分均小于50)；⑦无严重全身器质性疾病；⑧无MR扫描禁忌证。同期纳入与病例组性别、年龄、受教育程度匹配且听力正常的21名健康志愿者作为对照组。所有受试者均为右利手，均进行耳科常规检查、听力检查、听觉过敏调查问卷(hyperacusis questionnaire, HQ)测试及MR扫描，病例组另接受耳鸣残疾量表(tinnitus handicap inventory, THI)测试。本研究经医院伦理委员会批准，所有受试者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用Siemens Tim Trio 3.0T MR扫描仪，头部12通道专用线圈。扫描前嘱受试者保持闭眼、安静、清醒且心态平稳，不进行特定思考，避免情绪波动。受试者取仰卧位，给予耳塞及耳罩，并用泡沫垫固定头部。先行常规轴位T2W和液体衰减反转恢复(fluid attenuated inversion recovery, FLAIR)序列扫描，以排除脑部器质性改变。静息态功能像采用EPI序列，扫描基线平行于前后联合连线，TR 2 000 ms，TE 30 ms，层厚3 mm，翻转角90°，FOV 192 mm×192 mm，矩阵64×64，体素大小3 mm×3 mm×3 mm，共扫描36层，获取240个时相。T1WI结构像采用三维磁化强度预备梯度回波序列(three-dimensional magnetization prepared rapid acquisition gradient echo sequence, 3D MPRAGE)，矢状位扫描，TR 1 900 ms，TE 2.52 ms，层厚1 mm，翻转角9°，FOV 256 mm×256 mm，矩阵256×256，体素大小1 mm×1 mm×1 mm，共扫描176层。

1.3 数据处理 采用基于SPM 8和REST 1.8的脑影像标准化计算平台DPABI 2.3对静息态原始数据进行预处理。步骤为：①图像格式转换，将DICOM数据格式转换成NIFTI格式；②时间校正，去除受试者的前10个时相；③头动校正，剔除头部转动>1.5°、平移>1.5 mm的被试数据；④回归协变量，去除脑白质和脑脊液信号；⑤空间标准化，将数据标准化到蒙特利尔标准空间；⑥低频滤波，提取带宽0.01～0.08 Hz的带通滤波；⑦ReHo计算，计算脑内每个体素与相邻26个体素时间序列上的一致性，获得该体素的肯德尔和谐系数(Kendall's coefficient of concordance， KCC)，将每个体素的KCC值除以全脑KCC的均值，获得标准化KCC值及ReHo值图；⑧空间平滑，进行4 mm半高全宽高斯平滑。

VBM数据处理：采用基于SPM 8的VBM 8软件包对脑结构原始数据进行预处理。步骤为：①扫描图像质量评估，将结构图像与SPM 8先验模板进行对齐，差异较大则手动调整方向；②结构像分割，图像分割获得灰质、白质及脑脊液等组织；③空间标准化，采用DARTEL算法[7]，对图像进行标准化，获得所有受试者的脑灰质平均模板；④调制，恢复标准化导致的体积信息丢失，保留脑组织原始体积；⑤空间平滑，进行8 mm半高全宽高斯平滑。

1.4 统计学分析 采用SPSS 21.0统计分析软件。对组间计量资料进行正态性检验和方差齐性检验后采用两独立样本t检验，计数资料采用χ2检验，以P<0.05为差异有统计学意义。采用DPABI 2.3对2组ReHo图进行两样本t检验，以年龄、性别、受教育年限和灰质体积为协变量，以单个体素P<0.001、体素簇>27、AlphaSimP<0.05校正为差异有统计学意义。采用SPM 8对2组受试的全脑灰质体积进行两样本t检验，以单个体素P<0.001、体素簇>54、AlphaSimP<0.01校正为差异有统计学意义。采用DPABI 2.3提取差异脑区的ReHo值和灰质体积与患者THI评分及病程进行偏相关分析(以年龄、性别、受教育年限和灰质体积为协变量)，BonferroniP<0.05校正为差异有统计学意义。

表1 2组临床资料比较

注：—：无数据；*：中位数±四分位数间距

图1 病例组与对照组ReHo有差异的脑区 (图像左上方数字为层面在MNI坐标系中的坐标；暖色区为ReHo增高区域，冷色区为ReHo降低区域；标准色条代表t值)

2 结果

病例组HQ评分高于对照组，但差异无统计学意义(P>0.05)，见表1。

2.1 ReHo结果 与对照组比较，病例组右颞上回、颞中回和颞下回ReHo值增高，差异有统计学意义(P<0.05)；右眶部额中回和三角部额下回、左额中回和角回、小脑蚓部ReHo值降低，差异有统计学意义(P<0.05)，见表2、图1。

2.2 灰质体积结果 与对照组比较，病例组右颞中回、背外侧额上回、左内侧额上回灰质体积缩小，差异有统计学意义(P<0.01)。见表3、图2。

2.3 相关性分析 病例组右颞中回ReHo值与THI评分呈正相关(r=0.604，P=0.005)，见图3。余差异脑区的ReHo值和灰质体积与临床资料无相关性(P均>0.05)。

3 讨论

与常规MRI比较，ReHo可反映与疾病阶段相关大脑神经活动一致性的变化，VBM可探测大脑长期、稳定的细微结构改变[8]。本研究采用ReHo联合VBM，发现患者右侧颞叶、双侧前额叶、左侧顶叶及小脑的部分脑区存在功能或结构异常，其中右侧颞中回同时存在功能和结构异常。采用单一手段无法探讨功能像和结构像变化的相互关系，2种方法的联合运用可为认识主观性耳鸣神经病理改变提供可能。

表2 病例组脑区ReHo分析结果

注：与对照组比较，P均<0.05，AlphaSim校正

表3 病例组灰质体积缩小的脑区VBM分析结果

注：与对照组比较，P均<0.01，AlphaSim校正

图2 病例组灰质体积缩小的脑区 (图像左上方数字为层面在MNI坐标系中的坐标；冷色区为灰质体积缩小区域；标准色条代表t值)

图3 病例组右侧颞中回ReHo值与THI评分的相关分析图

本研究发现患者右侧颞上回和颞中回ReHo值增高，颞上回和颞中回为初级听觉皮层及听觉联合皮层所在区域[9]。Chen等[10]采用fMRI发现主观性耳鸣患者听觉皮层低频振幅(amplitude of low-frequency fluctuations, ALFF)增高，且听觉皮层ALFF的变化与患者的病情严重程度呈正相关。本研究发现患者右侧颞中回灰质体积缩小，且右侧颞中回ReHo值与THI评分呈正相关，提示患者听觉皮层可能发生长期不可逆的萎缩，ReHo值增高可能是对大脑结构萎缩的一种代偿作用，即通过增强局部神经功能活动的协调性，维持听觉高级功能的正常水平。但Husain等[11]并未发现耳鸣患者听觉皮层体积改变，可能因不同研究患者入组的异质性或采用的研究方法不完全相同所致，但具体机制尚需更深入的研究。此外，本研究发现患者右侧颞下回ReHo值增高，颞下回参与感官记忆和多感知整合[12]。Schecklmann等[13]采用PET发现耳鸣患者颞下回代谢速率与病情严重程度呈正相关，推测主观性耳鸣作为一种异常的听幻觉，颞下回的激活可能是中枢对该听幻觉整合的外在反映[14]。

有学者[15]认为前额叶在主观性耳鸣慢性化的过程中发挥重要作用。本研究显示患者右侧眶部额中回和三角部额下回、左侧额中回等前额叶广泛脑区ReHo值降低，右侧背外侧额上回及左侧内侧额上回灰质体积缩小；其中额上回可能为主观性耳鸣网络的重要枢纽节点，负责接收并整合从脑内外不同区域传输来的耳鸣听幻觉感觉信息[16]，并将冲动传出以长时间维持中枢神经系统的整体协调性；额下回作为中枢抑制反应的核心脑区，可能反映中枢对耳鸣感知自下而上注意分配的长期控制[17]。本研究结果与既往研究[17]显示的前额叶广泛活动增强结果相反，可能是由于过度激活的听觉网络反馈抑制前额叶所致。

此外，本研究发现患者左侧角回ReHo值降低，既往研究[18]发现耳鸣患者听觉和视觉网络间存在负相关，已知听觉障碍时可发生听觉视觉交叉模式重组，因此笔者推测角回作为视听觉皮层交汇连接处，其减弱可能是由于耳鸣听幻觉的显著性增加反馈所致。同时本研究还发现患者小脑蚓部ReHo值减低，Maudoux等[19]发现耳鸣患者听皮层与小脑间的功能连接发生改变，Petacchi等[20]研究证实小脑可接收来自听觉中枢相关的信息输入并进行处理。角回和小脑的改变，提示主观性耳鸣可能存在听觉、视觉等多感觉区域间的相互作用，同时小脑可能参与耳鸣听幻觉的相关处理过程，但该推测仍需进一步研究证实。

本研究的局限性：①样本量相对较小；②无法完全避免扫描噪声影响。今后需要进一步增加样本量并综合运用不同方法从多角度进行全面分析研究。

总之，本研究采用ReHo联合VBM探讨患者脑功能及结构的异常，发现患者在听觉和非听觉脑区发生不同程度的脑功能活动和灰质体积的改变，同时部分听觉皮层功能改变与患者病情存在正相关。

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