单侧突发性聋患者脑磁共振扩散峰度成像研究*
时间：2022-12-08 22:50:02 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
严齐 关兵
目前对突发性聋(sudden hearing loss,以下简称突聋)治疗前后脑结构和功能的评估较少涉及。功能性磁共振扩散峰度成像(diffasion kurtosis imaging,DKI)[1]显示，人脑各组织峰度值从高到低依次为白质、灰质、脑脊液，可以用DKI来描述或检测灰质的病变[2]。DKI常用指标包括各向异性分数(fractional anisotropy， FA)、平均弥散率(mean diffusivity,MD)、径向分度(radial diffusivity，RD)、轴向分度(axial diffusivity,AD)，还能提供扩散峰度各向异性(FA of kurtosis, KFA)、轴向峰度(axial kurtosis,AK)、径向峰度(radial kurtosis,RK)、平 均 扩 散 峰 度(mean kurtosis,MK)(Jensem等,2005)；
Schmithorst等[3]研究发现先天性聋患者在听觉传导通路上特定区域FA值减少，揭示了他们在听觉传导通路上出现了某些细微的结构变化。Husain等[4]利用弥散张量成像(diffusion tensov imaging, DTI)分析听力提失和慢性耳鸣引起的神经解剖学改变时显示，听力损失组的右侧上、下纵束、皮质脊髓束、额枕下束、枕上束和丘脑前束的各向异性分数值均低于正常对照组。庄霞梅等[5]通过DTI研究巨细胞感染所致的感音神经性聋患者，发现这些患者听觉通路白质明显改变，提示有髓鞘形成或髓鞘发育不良。Kumar等[6]发现DKI能够提供新的组织微观结构信息和神经元完整性及其耳蜗神经的脱髓鞘状态。有学者发现感音神经性听力损失患者的下丘和外侧丘系的神经纤维束改变较为明显[7]。本研究对单侧突聋患者治疗前进行DKI检查，并与正常对照组比较，探讨DKI检查对单侧突聋患者预后评估的意义。
1.1研究对象及分组 突聋组为2018年9月～2020年1月在江苏省苏北人民医院耳鼻咽喉头颈外科住院的右侧突聋患者32例，其中男16例，女16例，年龄39～73岁，平均52.31±8.59岁；
所有患者均符合突聋的诊断标准[8]，均为右耳发病，平均听力损失为58.44±11.82 dB HL，左耳听力正常。对照组为2017年1月～2019年12月在江苏省苏北人民医院耳鼻咽喉头颈外科门诊需要行头部MRI检查且检查结果和临床评估都正常者23例，其中，男11例，女12例，年龄41～68岁，平均56.36±6.82岁。突聋组与对照组在年龄、性别方面均无统计学差异。
1.2治疗方法和疗效判断 所有患者均按照突发性聋指南治疗，方法相同，均采用营养神经、扩张血管及激素冲击治疗[8]。按照突聋疗效判断标准[8]，本研究中突聋组有效20例，无效12例。
1.3DKI检查方法 对照组和突聋组患者入院后治疗前立即行功能性磁共振成像(fMRI)检查。所有对象取仰卧位，海绵填塞固定头颅，并嘱被试者处于静息状态(全身放松静止不动，闭眼，均匀呼吸，不思考具体事情)，对确实难以配合者(平移超过1 mm，旋转超过1°)予以剔除。由于听觉皮层主要定位于颞叶及附近，且fMRI检查时后额叶、枕叶、顶叶、小脑等神经核团信号变化干扰因素较多，如情绪、注意力、年龄因素等，结果的意义不能确定，故本研究主要观察颞叶的改变。采用GE公司3.0T Discovery 750磁共振成像仪8通道相控阵头线圈进行常规头颅扫描、DKI、3D图像扫描、高分辨率的全脑结构图像(3D T1WI)扫描，使用BRAVO 扫描序列。常规 MRI 序列有 T1WI、T2WI 和液体衰减反转恢复(fluid attenuated inversion recovery, FLAIR)序列横断位及矢状位图像。T1-BRAVO采用 3D 梯度回波 T1WI 序列，采集矢状位图像 176 层，TR/TE 1 900/2.5 ms，flip-angle 9°，采用各向同性体素，体素 1 mm×1 mm×1 mm，层厚 1.0 mm，矩阵 256×256，FOV 256 mm×256 mm。DKI扫描采用单次激发平面回波成像，3个b值，分别为0、1 250、2 500，扩 散 梯 度 方 向30个，TR/TE 8 000 ms/92.2 ms,层厚2.5 mm,层间距0，层数54层，覆盖全脑，矩阵100×100，FOV 250 mm×250 mm,图像的各向同性体素 2.5 mm×2.5 mm×2.5 mm。
利用GE Aw4.6工作站处理DKI原始图像，获得DKI参数图，包括平均扩散峰度(MK)、扩散峰度各向异性(KFA)、各向异性分数(FA)、平均弥散率(MD)、径向分度(RD)，将这些参数图以DCOM格式导出，用于后续分析。用基于MATLAB R2013b平台进行工作的参数统计软件包(SPM)对DICOM格式的DKI参数文件进行预处理，包括：①转换格式，②调整原点位置，③图像分割，④空间标准化，⑤平滑处理；
标准化后的像素大小3 mm×3 mm×3 mm,高斯平滑核6 mm。
1.4统计学方法 用REST.V1.8(Rest_V1.8, http://www.restfmri.net/forum/REST_V1.8)软件对预处理过的数据进行双样本t检验比较。将突聋组与对照组比较的阈值为P<0.01(alphasim校正)、cluster size(改变脑区体系值)≥20为差异有统计学意义，并生成差异脑区的报表，将这些脑区坐标代入Rest Viewer，查看差异脑区在标准脑空间的投影。根据患者的治疗结果，将患者组分为有效组和无效组，分别与正常组比较，探讨脑区弥散异常差异对预后可能的影响。
2.1突聋组与正常对照组脑DKI比较 与对照组相比较，突聋组各向异性分数(FA)减小的区域有右侧颞下回、左侧颞下回，FA增加的区域有左侧颞上回；
弥散峰度各向异性(KFA)减小的区域有右侧梭状回，KFA增加的区域有右侧边缘叶、右侧顶叶白质;轴向峰度(AK)减小的脑区有左侧颞下回、右侧颞下回，AK增加的脑区有右颞叶白质;无径向峰度(RK)减小的脑区，RK增加的脑区有右侧颞上回；
平均弥散率(MD)减小的脑区有右侧颞下回、右侧颞中回、左侧颞上回、右侧颞上回、左侧颞叶白质；
平均弥散分数(MK)增加的脑区有右侧颞上回；
径向分度(RD)体素值减小的脑区有左侧颞中回、右侧边缘回、左侧颞上回、右侧颞上回、右侧颞下回、左侧颞叶、右侧颞叶；
轴向分度(AD)体素值减小的脑区有左侧颞上回、左侧颞下回、右侧颞上回、右侧颞极、左侧颞中回，这些差异均有统计学意义(表1，图1～4)。
表1 突聋组与对照组各项参数在不同脑区体素的差值
2.2突聋治疗有效组和无效组与对照组比较 将突聋有效组(20例)与对照组比较有改变的脑区、突聋无效组(12例)与对照组比较有改变的脑区，去除重复改变的脑区参数，可见，有效组AD在右侧额上回、右侧额中回、右侧中央后回减小，RD在左侧扣带回、左侧额上回减小，在左侧额叶直回增加，KFA在左侧枕上回、左侧角回、左侧扣带回增加，MD在右侧额叶直回增加，MK在左侧边缘叶、右侧额中回、右侧缘上回增加，这些区域的改变提示预后较好；
无效组在颞上、中、下回AD、RD、KFA、MD、MK参数减小，而枕叶、额叶的参数无明显改变。有效组和无效组各参数在不同脑区的体素差值见表2。
表2 突聋有效组与无效组各项参数在不同脑区的体素差值
DKI目前应用于脑卒中、创伤性脑组织损失[9]、阿尔兹海默病[10]的研究等方面。DKI不仅可精准的探索脑白质结构，也可探索更加精细的灰质的结构。应用DKI技术对突发性聋患者脑区形态方面的改变进行客观评价，具有较高的敏感性和准确性，有助于对听力损伤后各脑区结构的改变、重塑进行更深入的研究。
颞叶的功能主要是参与对听觉信息进行编码、整合、处理、分析，从而达到语言和记忆的功能。有学者研究发现，与对照组相比，突聋患者网络连接显著异常，包括颞下回、小脑小叶VI、小叶VIII、中央前回、额中回[11]。Emmorey等[12]研究25例先天失聪和25例听力正常的受试者的MRI数据，通过测定颞叶、颞上回、颞横回和颞面灰质和白质体积，发现失聪组与对照组的颞横回的总体积和灰质体积没有明显差异，表明听觉传入缺失不会导致人类初级听觉皮层细胞丢失；
失聪组患者仅在颞上回的其他部位有较高的灰质白质比。本研究结果显示，突聋组相较于正常对照组有改变的脑区主要位于颞叶，突聋组双侧颞叶轴向分度体素值(AK)减小，而在双侧的颞叶及颞回这些区域径向分度减小，而扩散峰度各向异性(KFA)减小的区域有右侧梭状回、左侧小脑后叶、左侧舌回、右侧脑干，KFA增加的区域有右侧边缘叶、左侧额叶白质、左侧缘上回、右侧顶叶白质、左侧额叶白质、右侧额叶白质。本组突聋患者均是右侧耳聋，但其左侧的颞上回、颞中回及颞下回、顶叶及枕叶等脑区的白质可发现不同程度的FA值减小；
与之前的研究相似，说明听觉系统的投射是双侧的，即听觉的传导是交叉支配性的，上行神经纤维大部分上行至对侧，而同侧的比较少，所以患者对侧脑区改变的范围较同侧明显增大。
本研究结果表明，右侧突聋患者双侧额叶的MK及RK值均较对照组增大，MK和RK主要用来表示显微组织的复杂程度，但左侧的左岛盖部额下回及左侧额叶白质发生改变，这说明额叶接受的信号刺激来自双侧。额叶参与几乎所有的心理活动，其功能十分繁复，包括言语的接收与识别、记忆存储、智力发育、人格形成等。额中回主要负责口语的接收与加工，额下回参与自然语言语句的处理，经过额中回、额下回的处理，再经过额上回和额中回对言语信息的存储记忆，额上回和额中回可对言语的表达进行再次加工处理[13]。在对老年感音神经聋的研究中发现，这些患者的额叶皮质和白质的弥散张量都有不同程度的下降[14]。Husain等[4]对患有听力损失和/或耳鸣的患者联合运用基于体系的形态学测量(voxel-based mopometry,VBM)和DTI技术对脑皮层结构改变进行研究，发现单纯听力损失患者的额上回和额中回体积减少，并认为听力损失是造成脑灰、白质发生改变的最主要原因。有学者通过研究发现，DKI可以提供其独有的优势来发现早期听觉剥夺后引起的听觉通路中听觉皮层灰质的减少和白质纤维的低髓鞘化[15]。因此，DKI可用于检测患者大脑中听觉、言语和情绪反应区域的发育情况。儿童DKI扫描显示颞上回的MK值明显降低，可以用来评估发育迟缓的严重程度并在判断人工耳蜗植入术预后方面发挥重要作用[16]。本研究突聋组的右侧额上回、额中回及白质均有MK值及RK值增加，与之前Husain等[4]的研究并不相符，可能与突聋发病时间较短，这些区域接收信号刺激减弱，导致局部脑区反应性增强以接收更多信号有关；
而随着突聋发生时间延长，脑组织长时间得不到信号刺激，将会引起相应脑区的失用性萎缩。有文献报道[17]，额叶的改变通常是非对称性的，主要表现在左额上回和额中回的萎缩及右侧额上回RK的增加，本研究突聋组虽然额上回的增加与Zheng等[16]的研究结果较符合，但并没有左侧额上回和额中回RK的萎缩，这可能是因为实验对象为中国人，长期阅读汉语，右利手者左侧的额中回主要起阅读作用[18]；
同时也可能是由于听觉被剥夺后，远程皮质与皮质之间的连接退化而造成[19]。角回和缘上回组成顶下小叶，顶下小叶与颞上回、内中回后部共同组成Wernicke区，在Wernicke 区后方是Broca 区，角回区与上述两个区并列，共同负责言语区，可以将接收到的文字信息处理成为视觉信息，也可以将语音信息加工成听觉。顶下小叶在言语识别、集中注意力、位置觉等方面起着重要作用，而楔前叶主要负责机体的记忆、空间感知等功能。有研究发现遗传性聋患者大脑皮层厚度存在右侧更薄的不对称性改变[20]，而Uttam等[6]研究分析显示，语前聋成人双侧额中、双侧颞下、左侧补充运动区(SMA)和右侧顶下小叶灰质体积增加；
从文中结果看，突聋组顶叶的脑区MD减低，而MK增加，且FA异常的脑区相对于MD异常的脑区明显较小，说明FA对水分子扩散变化的检测精准性远不如MD精确；
而MD异常的脑区同样比MK异常脑区多，说明MD不仅能反应脑白质纤维束的完整性及其密度特点，同时也能反应其变性、肥大或萎缩而产生的改变，这与Husain等[4]的研究是一致的。
本研究显示，突聋治疗后有效组的AD在右侧额上回、右侧额中回、右侧中央后回减小，RD在左侧扣带回、左侧额上回减小，KFA在左侧枕上回、左侧角回、左侧扣带回，MD在右侧额叶直回增大，MK说明在左侧边缘叶、右侧额中回、右侧缘上回增大，这些区域的改变提示预后较好；
无效组的AD、RD、KFA、MD、MK在颞上、中、下回减小，而枕叶、额叶无明显改变；
既往文献中未见相关报道。颞叶的主要功能是对接收到的听觉信息加工，联合额叶、枕叶进行共同处理，本实验发现颞叶、额叶、枕叶均发生参数改变的患者预后较佳，推测可能与机体大脑重新建立起一套对听觉信息处理的系统有关；
而仅发生颞叶改变的患者，其他脑区未发生重塑，未能重塑或代偿增生，故其预后较差。
总之，本研究结果提示：①磁共振DKI技术能够对突发性聋患者脑区功能学方面的改变进行客观评价，有助于对听力损失后各脑区结构的改变、重塑进行更深入的研究；
其能检测到微观结构的异常，以此来反应脑区听觉相关通路的重塑及改变；
②DKI检查对突发性聋的预后评估有一定的指导作用，颞叶、额叶、枕叶均发生参数改变的患者预后较佳，仅发生颞叶改变的患者，其他脑区未发生重塑，未能重新建立或代偿增生，故其预后较差。
