劉振， 盧淑梅， 范文亮， 余建明

表1 人口統(tǒng)計(jì)學(xué)信息

注：PTA,純音測聽平均值; THI,耳鳴致殘殘量表得分。

臨床上突發(fā)感音神經(jīng)性耳聾(sudden sensorineural hearing loss,SSNHL，簡稱突聾)主要是指沒有任何征兆的、突然的且不明原因的聽力損失，SSNHL患者聽力通常在數(shù)小時(shí)內(nèi)甚至數(shù)分鐘內(nèi)降到最低點(diǎn)(部分患者在3 d以內(nèi))，排除第Ⅷ對(duì)腦神經(jīng)外無其他腦神經(jīng)系統(tǒng)癥狀[1]。SSNHL患者以單側(cè)發(fā)病者居多，同時(shí)可伴有耳鳴、眩暈等癥狀[2]。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全球每年約有15萬突聾患者發(fā)病，發(fā)病率約為5～20/10萬[3]，且近年來在我國其發(fā)病率呈逐年升高的趨勢。目前絕大多數(shù)突聾患者的靜息態(tài)功能磁共振成像(resting-state functional MRI,rs-fMRI)研究是基于單側(cè)長期突聾與正常人[4]、長期慢性突聾與急性突聾[5]等方面進(jìn)行的分析，主要從定位差異腦區(qū)、腦區(qū)間功能連接異常及復(fù)雜腦網(wǎng)絡(luò)等方面得出結(jié)論，由于研究方法、角度、對(duì)象不同，得出的結(jié)論不盡相同[6]。

2007年，Zang等[7]提出低頻振幅(amplitude of low frequency fluctuation，ALFF)指標(biāo)，即通過對(duì)全腦體素信號(hào)強(qiáng)度的時(shí)間序列逐個(gè)進(jìn)行傅里葉變換，然后通過開方即可獲得血氧水平依賴(blood oxygenation level dependent,BOLD)信號(hào)振幅，也就是BOLD信號(hào)變化，在此基礎(chǔ)上能夠反映神經(jīng)元自發(fā)進(jìn)行的活動(dòng)，一般選擇特定頻段( 0.01～0.08 Hz) 作為研究范圍。ALFF分析法是聽覺系統(tǒng)腦功能研究中應(yīng)用較廣泛的方法之一，有研究顯示單側(cè)SSNHL患者靜息態(tài)下存在腦功能區(qū)自發(fā)活動(dòng)異常，且異常腦區(qū)以ALFF值顯著降低為主。本文通過擴(kuò)大樣本量，重點(diǎn)研究急性期內(nèi)的單側(cè)突聾患者，對(duì)其反映內(nèi)在腦活動(dòng)水平的ALFF和分?jǐn)?shù)低頻振幅(fractional amplitude of low frequency fluctuation,fALFF)兩個(gè)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)一步研究單側(cè)突聾患者在急性期內(nèi)靜息態(tài)下內(nèi)在的腦活動(dòng)，以期為單側(cè)突聾患者的腦功能研究提供更多信息。

材料與方法

1.病例資料

依照中華醫(yī)學(xué)會(huì)耳鼻喉頭頸外科相關(guān)診斷標(biāo)準(zhǔn)納入突聾受試人員，年齡18～65歲，除外孕期婦女或有其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病的患者，通過MR頭顱平掃、內(nèi)耳T2-Space序列掃描排除顱內(nèi)病變、乳突炎、聽神經(jīng)與周圍血管密切者、聽神經(jīng)瘤等病變。選取本院2016年1月-2017年2月進(jìn)行突聾治療的114例患者歸入突聾組，同時(shí)選取87例聽力正常者歸入對(duì)照組，對(duì)照組未合并其他疾病，且沒有耳鳴情況，聽力正常。本研究受試者均為右利手[8]，具體人口統(tǒng)計(jì)學(xué)信息見表1。

2.檢查方法

采用Siemens Trio Tim 3.0T磁共振掃描儀行MRI檢查。受檢者取仰臥位，掃描序列包括常規(guī)顱腦掃描序列、聽神經(jīng)成像T2-Space序列、高分辨力T13D成像序列、BOLD腦功能成像序列，突聾患者與正常受試者在檢查過程中靜臥，囑受檢者閉眼，全身盡量保持不動(dòng),盡量避免思維活動(dòng)，且始終處于清醒狀態(tài)。BOLD-fMRI采用回波平面成像(echo-planar imaging,EPI)序列進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。EPI序列掃描參數(shù)：TR 2000 ms，TE 30 ms，翻轉(zhuǎn)角90°，掃描視野220 mm×220 mm，距陣64×64，層厚3.5 mm，層間距15%，共行32層掃描，共采集240個(gè)TR時(shí)間點(diǎn)，總掃描時(shí)間為486 s。高分辨力T13D結(jié)構(gòu)像采用三維高分辨T1加權(quán)磁化準(zhǔn)備快速采集梯度回波序列，行矢狀面掃描，全腦共采集176層圖像。

3.數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

靜息態(tài)數(shù)據(jù)預(yù)處理使用SPM8[7]和DPABI(http://dpabi.org/)中的DPARSF軟件包[9]。預(yù)處理步驟主要包括去除前十個(gè)時(shí)間點(diǎn)、層間時(shí)間校正、頭動(dòng)計(jì)算及校正、空間配準(zhǔn)(使用優(yōu)化12參數(shù)仿射變換及非線性形變場理論)、去線性漂移、濾波、使用Friston 24參數(shù)模型[10]去除協(xié)變量以及空間平滑等。預(yù)處理之后的靜息態(tài)數(shù)據(jù)使用多重線性回歸模型回歸掉白質(zhì)及腦脊液信號(hào)的影響，將所有被試者的灰質(zhì)概率圖進(jìn)行平均并設(shè)置0.8的閾值構(gòu)建灰質(zhì)MASK模板，后續(xù)的分析都限定在這個(gè)灰質(zhì)模板中進(jìn)行。同時(shí)，對(duì)于單側(cè)SSNHL患者組和對(duì)照組之間的3個(gè)平動(dòng)因子及3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)因子進(jìn)行組間ANOVA統(tǒng)計(jì)分析，3組之間的最大運(yùn)動(dòng)值在6個(gè)參數(shù)上差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(在6個(gè)參數(shù)上P值均>0.05)。而對(duì)于目前爭議廣泛的全腦信號(hào)[11]，本研究選擇在回歸協(xié)變量時(shí)保留全腦信號(hào)。

圖1 單側(cè)SSNHL患者與健康對(duì)照組的ALFF值對(duì)比結(jié)果，紅色區(qū)域代表SSNHL較對(duì)照組ALFF值顯著升高的腦區(qū)，藍(lán)色區(qū)域代表SSNHL較對(duì)照組ALFF值顯著降低的腦區(qū)。a) 左側(cè)SSNHL與健康對(duì)照組的ALFF雙樣本t檢驗(yàn)結(jié)果; b) 右側(cè)SSNHL與健康對(duì)照組的ALFF雙樣本t檢驗(yàn)結(jié)果。 圖2 單側(cè)SSNHL患者與健康對(duì)照組的fALFF對(duì)比結(jié)果，紅色區(qū)域代表SSNHL較對(duì)照組fALFF值顯著升高的腦區(qū)，藍(lán)色區(qū)域代表SSNHL較對(duì)照組fALFF值顯著降低的腦區(qū)。a) 左側(cè)SSNHL與對(duì)照組的fALFF雙樣本t檢驗(yàn)結(jié)果; b) 右側(cè)SSNHL與健康對(duì)照組的fALFF雙樣本t檢驗(yàn)結(jié)果。

經(jīng)過預(yù)處理的靜息態(tài)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步計(jì)算相應(yīng)的ALFF和fALFF。由于樣本分布的原因，各參數(shù)在統(tǒng)計(jì)學(xué)分析之前通常需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化(Z值化)處理。首先對(duì)各組各參數(shù)進(jìn)行單樣本t檢驗(yàn)，觀察各參數(shù)在大腦各區(qū)域的組內(nèi)分布情況。而為了檢測3組被試之間的差異，使用ANCOVA(one-way analysis of covariance)法進(jìn)行組間比較，同時(shí)將性別、年齡、受教育程度作為協(xié)變量進(jìn)行回歸，多重比較校正采用基于蒙特卡洛模擬的Alphasim方法。對(duì)于得到的3組間差異腦區(qū)，制作成MASK，在后續(xù)兩兩比較中使用。為了分析單側(cè)SSNHL患者與正常對(duì)照組之間各靜息態(tài)指標(biāo)的差異，利用ANCOVA統(tǒng)計(jì)分析得到的結(jié)果制作成MASK，在這個(gè)MASK內(nèi)行兩兩比較，即患者組與正常對(duì)照組在MASK內(nèi)分別行雙樣本t檢驗(yàn)，同樣使用Alphasim方法(體素水平設(shè)置P=0.001，cluster水平設(shè)置P=0.05)行多重比較校正。提取得到每個(gè)參數(shù)具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異的區(qū)域，并將SSNHL組的數(shù)據(jù)和臨床指標(biāo)如病程、純音測聽結(jié)果(pure tone audiometry results,PTA)、耳鳴致殘量表(tinnitus handicap inventory,THI)得分等進(jìn)行相關(guān)性分析。觀察單側(cè)SSNHL患者大腦靜息態(tài)功能指標(biāo)的變化及與哪些臨床指標(biāo)之間存在顯著相關(guān)性。

結(jié) 果

3組之間的人口統(tǒng)計(jì)學(xué)指標(biāo)如性別、年齡差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P值分別為0.993、0.599,表1)。左側(cè)與右側(cè)SSNHL患者之間的病程、THI差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P值分別為0.390、0.958)。不同組之間的PTA結(jié)果差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.000)。

1.ALFF值計(jì)算結(jié)果

將左、右側(cè)SSNHL患者與健康對(duì)照組進(jìn)行對(duì)比，ALFF值的雙樣本t檢驗(yàn)結(jié)果(Alphasim校正，體素水平設(shè)置P=0.001，cluster水平設(shè)置P=0.05)顯示，左側(cè)SSNHL患者與對(duì)照組相比,在雙側(cè)顳上回、直回、右側(cè)額內(nèi)側(cè)回等大腦區(qū)域的ALFF值顯著升高，沒有腦區(qū)存在ALFF值的顯著降低。右側(cè)SSNHL患者與對(duì)照組相比，ALFF值顯著升高的腦區(qū)有直回、左側(cè)海馬旁回等；活動(dòng)減弱的腦區(qū)有右側(cè)大腦的中央前回(圖1)。

2.fALFF值計(jì)算結(jié)果

將左、右側(cè)SSNHL患者與健康對(duì)照組進(jìn)行對(duì)比，fALFF值的雙樣本t檢驗(yàn)結(jié)果(Alphasim校正，體素水平設(shè)置P=0.001，cluster水平設(shè)置P=0.05)顯示,左側(cè)SSNHL患者在左側(cè)楔前葉、左側(cè)枕頂葉、左側(cè)顳上回、左側(cè)后扣帶回、右側(cè)枕中回、右側(cè)角回、右側(cè)海馬旁回、右側(cè)顳中回、右側(cè)直回和右側(cè)顳上回等腦區(qū)的fALFF值與對(duì)照組相比顯著升高;沒有腦區(qū)存在fALFF值的顯著降低。右側(cè)SSNHL患者與對(duì)照組相比，fALFF值顯著升高的腦區(qū)有右側(cè)楔前葉、右側(cè)枕下回、右側(cè)顳上回、右距狀裂周圍皮層、左側(cè)顳中回、雙側(cè)側(cè)楔葉、雙側(cè)枕中回、雙側(cè)舌回等；fALFF值顯著性降低的腦區(qū)有右側(cè)海馬、左側(cè)尾狀核(圖2)。

相關(guān)性分析結(jié)果顯示，左側(cè)突聾患者右側(cè)顳中回腦區(qū)的fALFF值與PTA值之間存在顯著正相關(guān)(R=0.67，P=0.03)，說明該腦區(qū)的內(nèi)在腦活動(dòng)水平可能一定程度上反映了突聾患者的聽覺損傷程度(圖3)。

討 論

圖3 左側(cè)SSNHL患者右側(cè)顳中回fALFF值與PTA之間的相關(guān)性分析結(jié)果，綠色區(qū)域代表fALFF值與PTA有顯著正相關(guān)的腦區(qū)。

SSNHL患者單側(cè)聽覺剝離后，由于輸入信號(hào)的突然改變，大腦內(nèi)在活動(dòng)水平會(huì)出現(xiàn)“應(yīng)激性”改變，有部分研究認(rèn)為這可能是由于不同患者某一指標(biāo)的改變而引起的，但受患者臨床特征、樣本量及分析指標(biāo)等的影響，目前對(duì)突聾患者靜息態(tài)腦自發(fā)活動(dòng)的改變?nèi)匀狈Υ髽颖镜南到y(tǒng)性研究。本研究基于靜息態(tài)磁共振數(shù)據(jù)，通過ALFF和fALFF兩個(gè)指標(biāo)系統(tǒng)性研究單側(cè)突聾患者靜息態(tài)腦功能內(nèi)在活動(dòng)的改變。

本研究發(fā)現(xiàn)單側(cè)SSNHL患者ALFF與fALFF值在急性期內(nèi)顯著升高，提示急性期內(nèi)單側(cè)SSNHL患者靜息態(tài)大腦功能可能存在“超激活”現(xiàn)象，這與Xia等[12]的研究結(jié)果一致；右側(cè)顳中回腦區(qū)活動(dòng)水平有望作為潛在的影像學(xué)生物標(biāo)記評(píng)估聽覺損傷程度。無論是左側(cè)還是右側(cè)SSNHL患者都存在ALFF和fALFF值在顳葉部分區(qū)域的顯著升高，尤其是顳上回升高更為明顯。ALFF和fALFF一般被認(rèn)為是從能量的角度反映大腦的基線活動(dòng)水平，ALFF和fALFF值的升高說明該區(qū)域大腦活動(dòng)異?；钴S。而聽覺中樞位于顳上回中部及顳橫回，突聾發(fā)生后顳上回出現(xiàn)激活現(xiàn)象，說明單側(cè)突聾發(fā)生在急性期內(nèi)，聽覺中樞將會(huì)對(duì)聽覺作出應(yīng)激反應(yīng)。然而對(duì)于單側(cè)突聾患者，ALLF與fALLF值發(fā)生顯著改變的腦區(qū)不同，主要是因?yàn)閒ALFF能有效降低腦室系統(tǒng)及大血管腔隙的噪聲影響，提高自發(fā)性腦活動(dòng)檢測的敏感性和特異性，能準(zhǔn)確表現(xiàn)出大腦靜息態(tài)默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)，因此fALLF值發(fā)生顯著改變的腦區(qū)范圍明顯偏多，其激活點(diǎn)數(shù)量較ALFF也明顯升高，與相關(guān)研究結(jié)果相符。在Yang等[13]的研究中報(bào)道了右側(cè)SSNHL患者在雙側(cè)楔前葉、左側(cè)頂下小葉、右側(cè)額下回以及腦島存在ALFF值的顯著降低，而本研究卻發(fā)現(xiàn)右側(cè)SSNHL患者與正常人相比,ALFF值顯著升高的腦區(qū)有直回、左側(cè)海馬旁回等，活動(dòng)減弱的腦區(qū)有右側(cè)大腦的中央前回；需要注意的是他們的研究中納入的患者單側(cè)耳聾持續(xù)時(shí)間為14年左右，筆者推測造成此種差異的原因很可能與患者的單側(cè)耳聾病程長短有關(guān)，考慮到本研究中單側(cè)SSNHL患者仍處于急性期，大腦可能更多地表現(xiàn)為對(duì)聽覺損傷的應(yīng)激反應(yīng)(即出現(xiàn)腦區(qū)活動(dòng)的超激活現(xiàn)象)；而對(duì)于長時(shí)間單側(cè)聽覺剝離的患者，大腦可能更多地表現(xiàn)出代償機(jī)制或交叉模式可塑性現(xiàn)象[14,15]，即雖然長期沒有聽覺輸入，但是大腦聽覺皮層并沒有消失，而是可能會(huì)用來執(zhí)行別的如視覺加工、空間處理等功能。

同時(shí)筆者還注意到，左側(cè)SSNHL患者與對(duì)照組相比,沒有腦區(qū)存在ALFF和fALFF值的顯著降低；而右側(cè)SSNHL患者與對(duì)照組相比,有腦區(qū)存在ALFF和fALLF值的顯著降低，但結(jié)果不完全相同。筆者推測有兩種可能，一是兩組患者的臨床表現(xiàn)不同，結(jié)合大腦功能腦區(qū)間功能的不對(duì)稱性，我們推測可能是由于不同側(cè)SSNHL患者在急性期內(nèi)左、右腦的應(yīng)急機(jī)制不同導(dǎo)致的；另一種可能是ALFF和fALFF測量的是靜息態(tài)BOLD信號(hào)頻率域上低頻成份振幅幅度的全腦分布，該指標(biāo)受磁共振EPI序列采樣頻率及人體血流信號(hào)特征的影響，在一些有腦部大血管的位置同樣會(huì)出現(xiàn)較高的ALFF和fALFF值，同時(shí)ALFF和fALFF值對(duì)生理噪聲非常敏感，這樣在右側(cè)SSNHL患者組中發(fā)現(xiàn)的ALFF值降低的腦區(qū)可能是由于這兩個(gè)原因引起的假象。無論哪種可能，都需要將來進(jìn)一步的研究證實(shí)，并結(jié)合病理生理機(jī)制給出合理解釋。

本研究存在以下局限性:①雖然采集了114例相對(duì)較大的樣本量，但是由于單側(cè)SSNHL患者仍然存在低頻、高頻、全頻聽力喪失等不同的臨床分型，本研究中沒有考慮到該因素可能對(duì)結(jié)果產(chǎn)生的影響；②本研究采用的是描述靜息態(tài)網(wǎng)絡(luò)局部特征的參數(shù)指標(biāo)，對(duì)大腦區(qū)域間相互連接功能網(wǎng)絡(luò)層面的改變?nèi)圆磺宄?，在以后的研究中可以考慮使用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的全腦研究方法，如獨(dú)立成份分析、聚類分析等；③BOLD數(shù)據(jù)本身只能間接反映神經(jīng)元的活動(dòng)，而且確切的生理機(jī)制目前仍未完全清楚，所以本研究中的所有發(fā)現(xiàn)和推論還需要在將來理論發(fā)展完整之后行進(jìn)一步驗(yàn)證。