老年听力损失的影像研究进展

黄佳宇,陆皓璇,刘洁,娄昕*

(1解放军医学院,北京 100853;2中国人民解放军总医院第一医学中心放射诊断科,北京 100853;3西藏军区总医院医学影像科,拉萨 850007)

据世界卫生组织(World Health Organization,WHO)估计,世界上约有20%的人经历过一定程度的听力损失,其在交流、认知等多个领域影响着数十亿人的生活质量,并已成为全球关注的重大公共卫生问题[1]。当前,随着人口老龄化进程的加重,在受年龄增长影响的感官中,听力损失最为常见[2]。

年龄相关性听力损失(age-related hearing loss,ARHL)是老年人经历的最普遍的慢性感觉缺陷性疾病,是继心脏病和关节炎之后影响老年人健康状况的第三大疾病[3]。2025年预计将有12亿人超过60岁,其中将有超过5亿人遭受ARHL的严重损害[4]。ARHL不仅会对老年人的日常交流与沟通造成影响,还和痴呆等多种神经退行性疾病密切相关,是导致老年人认知障碍的重大风险因素[5]。

因此,为了减轻听力损失带来的负担,就需要提高医疗诊治综合能力。其中,医学影像学技术在听力损失相关疾病的精准诊断、治疗与预后分析中潜力很大。

1 听力、听力损失及其分类分级

听力是指人体利用自身听觉器官的传音、感音系统等接受外界语言信息的一种能力,其传导过程主要涉及外耳、中耳和内耳三个部分。听力损失是指听觉系统中的传音、感音系统以及对声音的综合分析的各级神经中枢发生器质性或功能性异常,进而导致听力出现不同程度减退的现象。听力损失的程度可分为正常、轻度耳聋、中度耳聋、重度耳聋和极重度耳聋五个级别[6]。

2 听力损失的成像技术

美国耳鼻咽喉头颈外科基金会指出,临床医师有必要对部分听力损失的患者进行及时的影像学检查[7]。在成像方式中,电子计算机断层扫描(computed tomography,CT)和磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)是最常使用的两种手段,二者互为补充并各自具有优势。近年来,随着多模态影像技术的兴起和发展,与听力损失疾病相关的功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)等技术的探索正日益深入。

3 年龄相关性听力损失

ARHL又称老年性聋(presbycusis),是指随年龄增加而逐渐发生的以高频听力下降为主的感音神经性听力损失(sensorineural hearing loss,SNHL),包括外周性老年性聋和中枢性老年性聋[8],是成年人中最常见的听力损失[9],其最关键的危险因素是年龄。

针对ARHL,通常情况下并不能使用CT和MRI直接对其进行诊断,仅在部分情况下会通过影像学扫描将ARHL同其他疾病进行鉴别诊断,从而排除中枢性病变及桥小脑角区病变等[10]。但是近年来随着ARHL被认为是老年人痴呆、认知障碍、抑郁等的风险因素,听力损失和认知状态之间存在着密切关系,且多模态影像技术在研究与ARHL相关的痴呆等神经退行性疾病中有潜在的价值,影像学开始逐渐发挥自身优势。

3.1 正电子发射计算机断层显像

通常使用CT对ARHL患者进行常规扫描只能观察到其解剖结构上的变化,而使用正电子发射计算机断层显像(positron emission tomography/computed tomography,PET/CT)对ARHL患者进行的研究发现,通过PET可以检测与阿尔兹海默病(Alzheimer′s disease,AD)相关的标志物β-淀粉样蛋白或tau蛋白[11,12],这为分析ARHL与AD之间的潜在关系及探寻ARHL伴发AD的潜在机制提供了良好的客观手段。

3.2 MRI

常规MRI对ARHL患者相关症状的检测能力相对有限,随着多模态影像技术的发展,依靠fMRI等技术无创便捷地探索人体脑部结构及功能的研究日益深入,这为进一步探索神经系统相关疾病的病因及寻找潜在的影像学标志物和相关治疗靶点提供了依据[13]。

3.2.1 常规MRI 当前,越来越多的证据表明ARHL患者的大脑结构会发生不同程度的改变,其大脑实质体积的减少可能与听力损失有很大关系。Slade等[14]的一项meta分析表明,测量ARHL患者MRI图像上颞叶灰质体积(gray matter volume,GMV)的改变,对研究其大脑结构的重塑及深入分析其神经变化具有重要意义;且通过GMV的变化可以从大脑结构可塑性的角度进一步探索ARHL患者产生抑郁和焦虑状态的相关机制[15]。

此外,仅从常规的MRI扫描图像中并不能有效地识别出ARHL患者大脑结构的改变如脑萎缩等的具体情况。因此,Qian等[16]开发了一种基于MRI扫描进而量化ARHL相关脑萎缩情况的新技术,这对于研究ARHL与大脑结构改变之间的关系,进而探索衰老对听力的影响机制等将有所帮助。

3.2.2 fMRI 动脉自旋标记(arterial spin labeling,ASL)是一种利用动脉血液中的水分子作为内源性对比剂实现脑血流成像的fMRI技术,可定量分析脑部组织血流灌注情况。Ponticorvo等[17]使用ASL对ARHL患者进行大脑灌注成像的研究结果表明,与对照组相比,ARHL患者的初级听觉皮层灌注减少。这说明在ARHL患者出现明显的大脑结构损伤前,可以使用ASL作为ARHL患者的早期影像学标志物,量化ARHL患者大脑内部的代谢情况,从而尽早对其听力损失相关症状进行干预。

磁共振波谱(magnetic resonance spectroscopy,MRS)技术可以无创测定人体内某一特定组织区域的化学成分。Dobri等[18]利用MRS探究人体听觉皮层γ-氨基丁酸(gamma-aminobutyric acid,GABA)的含量。结果发现,与正常人相比,ARHL患者听觉皮层的GABA含量更低,其含量可能与中枢听觉系统的抑制相关。且GABA的含量在大脑左右半球呈现不同的变化,这种现象可能与左右半球听觉系统的衰老进程不同有关,这为探索ARHL患者听力损失的中枢相关机制及诊治提供了新的思路。

有研究发现听力损失是老年人痴呆的独立风险因素,且对老年人的非空间认知存在影响[19],fMRI作为一种客观的评估方法,将有助于探索并理解患者神经结构及功能的重塑机制。Ren等[20]基于不同频带的低频波动幅度(amplitude of low-frequency fluctuation,ALFF)的一项研究指出,伴认知功能障碍的ARHL患者存在听觉皮层和非听觉脑区的功能改变;Xing等[21]的研究则显示,ARHL患者在伴发执行功能障碍时,大脑功能网络尤其是额叶网络会发生严重紊乱,且在ARHL患者检测到明显的认知障碍之前,就可能存在功能连接(functional connectivity,FC)的改变,这提示FC可作为ARHL患者伴认知障碍的早期影像学标志物;此外,Chen等[22]对ARHL患者的海马体进行FC研究发现,ARHL患者的海马体FC减少,表明其认知能力可能发生了变化,海马体的FC可能会是ARHL患者认知障碍的潜在影像学标志物。这些发现对于我们进一步探索和理解ARHL患者伴发神经退行性疾病的神经病理学机制从而对其进行早期的预防、诊治将有所帮助。

此外,基于fMRI技术,目前对大脑功能的探索已经发展到网络的层次。Schulte等[23]的一项静息态功能磁共振(resting-state fMRI,rs-fMRI)研究显示,随着老年人听力损失程度的增加,背侧注意网络(dorsal attention network,DAN)、显著性网络(salience network,SN)与感觉运动、初级运动皮层和视觉皮层之间的连通性发生了改变;Xing等[24]的一项静态和动态功能网络连接研究发现,功能网络连接的异常改变与神经认知状态之间存在着某种关系,并可能是识别认知能力的重要影像学标志物;Guan等[25]基于rs-fMRI的图论分析研究了ARHL患者与认知能力改变相关的脑网络拓扑特性变化,研究发现ARHL患者脑网络的整体和节点特性都发生了变化,且会导致其他多个脑区的节点中心性和效率增加。这可能为进一步理解ARHL患者认知能力下降的神经机制、判断ARHL患者的认知障碍改变及早期诊治提供新思路。

Gray等[26]的一项动物实验将电生理学评估与扩散磁共振成像(diffusion magnetic resonance imaging,dMRI)相结合。实验结果表明:受年龄影响,与颞叶相关的感觉和认知功能以及大脑的部分结构和功能会发生变化。相关研究将有助于进一步探索ARHL患者伴发认知能力下降和神经退行性疾病的机制、了解衰老对不同感觉和认知脑区的影响和探索神经元网络在衰老大脑中出现功能变化时的改变。

ARHL不仅会给患者带来听觉上的障碍,还会影响患者的认知功能和情绪。因此,尽早对ARHL患者伴发的神经系统疾病进行诊断显得尤为重要。随着fMRI技术的不断成熟和发展,影像学标志物可对ARHL患者伴发的神经系统疾病进行提示,无创便捷的多模态影像学技术将有助于尽早对ARHL患者伴发的神经系统疾病进行预防和干预。

4 总结与展望

综上,调查显示,伴随着出生缺陷和人口老龄化,听力损失可能会成为一种影响越来越广泛的现象[27],并和年龄具有一定的相关性,且老年人的听力损失往往是其早期痴呆和认知障碍的一个重要提示[28]。因此,以CT和MRI为检查方式,结合多模态影像技术对ARHL患者进行专门成像,对了解其传音、感音结构及理解听力损失的病理生理学基础至关重要,同时还将有利于探索大脑内部结构和脑区之间的功能连接等改变。这些都可能会是评估ARHL病因、提高ARHL诊治效果,以及尽早对ARHL患者伴发的神经退行性疾病进行预防和干预的重要手段和关键技术。