磁共振成像用于突發(fā)性聾診斷的研究進展

張子豪 蔣濤

突發(fā)性聾簡稱突聾，是指 72小時內(nèi)發(fā)生的、原因不明的感音神經(jīng)性聽力損失，至少在相鄰兩個頻率聽力下降20 dB[1]，是耳鼻喉科的一種常見急癥，全世界發(fā)病率約為每年5/10萬～20/10萬，德國2011年指南顯示其發(fā)病率可高達每年160/10萬～400/10萬。目前，引起突聾的病因尚未完全明確，探討突聾的病理生理機制對患者的早期針對性治療及預后具有重要的意義[2]。常規(guī)核磁共振檢查僅僅可以發(fā)現(xiàn)嚴重的聽覺通路中斷(例如腫瘤和梗死)，而在沒有類似病變的情況下，常規(guī)核磁共振檢查很難確定病因，導致該病在臨床處置中缺乏針對性治療措施[3]。近年來隨著多種磁共振技術(shù)及分析方法的出現(xiàn)，通過分析磁共振影像數(shù)據(jù)，可以從不同角度研究突聾患者腦部結(jié)構(gòu)及功能的變化，為該病的診治及預后判斷提供幫助，本文對磁共振成像用于突聾診治中的研究進展綜述如下。

1 三維容積液體衰減翻轉(zhuǎn)恢復序列(three-dimensional fluid attenuated inversion recovery sequence, 3D-Flair序列)

三維容積液體衰減翻轉(zhuǎn)恢復序列(3D-Flair序列)采用快速自旋回波成像技術(shù)，通過調(diào)節(jié)翻轉(zhuǎn)角增加回波鏈長度、平面加速平行采集技術(shù)加快采集速度，進行容積采集，可以對原始數(shù)據(jù)圖像進行任意方向重建、最大及最小信號投影、容積再現(xiàn)后處理，使得病變顯示更加直觀、清晰，具有高信噪比、高分辨率的優(yōu)點；它被用來檢測內(nèi)耳畸形、炎癥性腦疾病、血管疾病、腫瘤等[4]。同時，由于3D-Flair序列尤其是重T2加權(quán)3D-Flair序列具有更好的信號敏感性[5]，因此，還可以被用來檢測內(nèi)耳液態(tài)成分的變化。Kim等[6]對59例突聾患者的3D-Flair及增強檢查結(jié)果進行回顧性分析，發(fā)現(xiàn)10.2%的患者迷路信號增高且內(nèi)、外淋巴均可觀察到高信號，推測這些患者的病因可能為迷路出血；而在具有非出血性病因，如：前庭神經(jīng)鞘瘤或迷路炎的突聾患者中,僅外淋巴可觀察到信號增高，表明迷路出血可能是突聾的病因之一，3D-Flair序列可以有效鑒別迷路出血。Wang等[7]對100例突聾患者在發(fā)病后50天內(nèi)進行了核磁共振檢查，發(fā)現(xiàn)經(jīng)靜脈注射釓劑后，耳蝸、前庭等內(nèi)耳結(jié)構(gòu)在3D-Flair序列呈高信號,表明突聾患者可能出現(xiàn)了血迷路屏障和/或血神經(jīng)屏障的破壞，且內(nèi)耳的信號特點與聽力損失的嚴重程度及預后密切相關(guān)。此外，患側(cè)內(nèi)耳并沒有觀察到“無信號”，表明釓尚可以通過血管進入內(nèi)耳，血管阻塞可能不是突聾的主要病因；這與Berrettini[8]和郭良蓉等[9]的研究結(jié)果相似。Liao等[10]評估了54例單側(cè)突聾患者在發(fā)病24天內(nèi)患側(cè)耳蝸與正常耳蝸高信號的異常程度和不對稱性，結(jié)果顯示3D-Flair在檢測非對稱性耳蝸異常信號方面具有較高的靈敏度，并且對預測患者的預后具有重要價值。Lammers等[11]通過Meta分析也肯定了3D-Flair序列在揭示突聾病理生理機制以及對患者的預后預測中的價值。

2 基于體素的灰質(zhì)結(jié)構(gòu)研究

基于體素的灰質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的核心是在體素水平上將大腦組織分割成灰質(zhì)、白質(zhì)、腦脊液,由此反映不同群體或者個體局部腦區(qū)的腦組織成分與特征的差異。Fan等[12]利用基于體素形態(tài)分析法(voxel-based morphometry，VBM)的方法分析了共計85例(左側(cè)39例、右側(cè)47例)、平均病程為8天的單側(cè)突聾患者，發(fā)現(xiàn)患者患耳對側(cè)聽覺皮層灰質(zhì)體積較正常人減少。Yang等[13]對平均病程為14.2年的14例右側(cè)突聾患者的研究也印證了這一結(jié)果，同時一些非聽覺區(qū)域，如：后扣帶回、楔前葉、右側(cè)海馬旁回等出現(xiàn)了灰質(zhì)體積的減少。吳晟等[14]進一步基于體素不對稱方法發(fā)現(xiàn)單側(cè)突聾患者早期的聽覺皮層、默認網(wǎng)絡及邊緣系統(tǒng)均已存在體素水平大腦結(jié)構(gòu)重組及灰質(zhì)體積偏側(cè)化改變。這些研究提示突聾患者的灰質(zhì)損傷會隨著疾病的進展呈現(xiàn)時間累積效應，病程越長，灰質(zhì)受累越嚴重，累及范圍越大，且會廣泛影響非聽覺區(qū)的腦組織。因此，基于體素的灰質(zhì)結(jié)構(gòu)研究對突聾患者的早期干預和精準治療以及預后的探究具有重要意義。

3 磁共振擴散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)

理想情況下，水分子向各個方向的擴散呈自由擴散，但是由于腦內(nèi)多種細胞結(jié)構(gòu)，如：神經(jīng)纖維束、細胞膜等阻礙水分子的自由移動，引起水分子向各個方向運動，稱為各向異性。DTI技術(shù)是通過評估組織內(nèi)水分子的擴散情況，從而間接反映組織的微觀結(jié)構(gòu)；其中最常應用的指標是部分各向異性(factional anisotropy，F(xiàn)A)和平均擴散系數(shù)(mean diffusivity，MD)。FA是指在整個彌散張量中水分子各向異性所占的比例，是反映細胞膜和髓鞘完整性的指標，F(xiàn)A值的范圍從0到1，0代表了水分子的各向同性擴散，即在各個方向擴散的概率和距離相等，例如：腦脊液，1則代表水分子的擴散運動在很大程度上有方向依賴性，如：神經(jīng)纖維。如果中樞神經(jīng)系統(tǒng)的完整性受到了破壞、髓鞘損傷和丟失、纖維數(shù)量減少，F(xiàn)A的值就會有所減低，以此來提示病變的病理生理過程。MD是反映水分子擴散速度的指標值，代表全部水分子的擴散量，該值升高主要提示水分子向所有方向的擴散失去了限制，常見于髓鞘損傷或者缺失等情況，MD值越高，表示病情越重。在神經(jīng)組織中，水分子的擴散在平行于軸突長軸方向幾乎不受限，但在垂直于軸突長軸方向的擴散明顯限制，這使得人們能夠建立神經(jīng)組織的三維結(jié)構(gòu)成像[15]。

DTI技術(shù)以往多用于研究感音神經(jīng)性聾患者的神經(jīng)改變，對于突聾的研究較少。?？档萚16]比較了15例病程小于一周的突聾患者(左側(cè)6例，右側(cè)9例)及15例病程大于2年以上的感音神經(jīng)性聾患者(長期組，均為雙側(cè)聾)，發(fā)現(xiàn)突聾組較正常人聽覺中樞未發(fā)生明顯變化，而長期組較正常人的聽覺中樞神經(jīng)纖維明顯破壞，這提示感音神經(jīng)性聾患者的病程對聽覺傳導通路的結(jié)構(gòu)變化的影響，早期干預對于患者的預后有著重要意義。

4 磁共振波譜成像(magnetic resonance spectroscopy，MRS)

MRS是基于原子核磁共振頻率的細微變化，定量檢測組織中特定物質(zhì)含量來無創(chuàng)的反映活體組織的代謝情況，提供相應的代謝信息[17]。谷氨酸是耳蝸內(nèi)毛細胞和I型螺旋神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元之間重要的興奮性傳入神經(jīng)遞質(zhì)，γ-氨基丁酸是中樞神經(jīng)系統(tǒng)重要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，二者對維持聽覺神經(jīng)細胞興奮和抑制平衡具有重要意義。陳賢明等[18]利用氫質(zhì)子磁共振波譜技術(shù),研究了20例(右耳12例、左耳8例)病程小于10天的單側(cè)重度突聾患者聽皮層的代謝變化，發(fā)現(xiàn)患耳對側(cè)聽皮層谷氨酸代謝增高。竇曉清等[19]比較了15例病程小于一周的右側(cè)重度突聾患者入院時與恢復過程中聽皮層的代謝變化，也發(fā)現(xiàn)患耳對側(cè)聽覺皮層谷氨酸代謝增高，γ-氨基丁酸代謝明顯減低；此外，該研究對9例患者常規(guī)治療3個月后進行了復查，發(fā)現(xiàn)患者患耳對側(cè)聽覺皮層γ-氨基丁酸及谷氨酸異常代謝程度較入院時有所減輕；二者含量的變化可能與突觸后γ-氨基丁酸受體增加有關(guān)，這有利于維持興奮與抑制平衡，防止神經(jīng)元死亡。上述研究提示突聾患者聽覺系統(tǒng)抑制功能減弱，神經(jīng)元對聽覺刺激興奮性增加，聽覺中樞可能發(fā)生了功能重組。

5 血氧水平依賴—功能磁共振成像(blood oxygen level dependent-functional magnetic resonance imaging, BOLD-fMRI)

BOLD-fMRI依賴于去氧血紅蛋白的變化，具有順磁性的去氧血紅蛋白可以使組織的T2和T2*值縮短，從而使組織在T2及T2*加權(quán)圖像上的信號降低，而氧合血紅蛋白則與此相反。因此，當腦部受到刺激時，受刺激區(qū)域的腦組織被激活，而腦組織不具備儲存葡萄糖和氧氣的能力，導致激活區(qū)的氧氣消耗量增加，相應區(qū)域的血流灌注增加，使得受刺激區(qū)域的氧合血紅蛋白含量增加，其與脫氧血紅蛋白的比例增高導致信號變化。通過搜集這些血氧濃度相對信號可以推測出大腦中氧氣的消耗情況，從而反映中樞神經(jīng)系統(tǒng)的生理功能。

目前血氧水平依賴磁共振主要有兩種掃描模式，分別是任務刺激模式和靜息態(tài)模式。任務模式是指讓受試者大腦在執(zhí)行特定任務的情況后觀察腦區(qū)活動的變化。靜息態(tài)是指受試者在清醒休息狀態(tài)下，全身放松，不受任何刺激或任務行為的情況下進行檢查。靜息態(tài)和任務模式相比，靜息態(tài)不需要設(shè)計特定的任務，消除了不同受試者對任務理解和執(zhí)行差異的影響；由于靜息態(tài)不需要執(zhí)行任務，適合于不能配合的臨床患者，靜息態(tài)還可以同時研究多種網(wǎng)絡間的相互關(guān)系，因此近年來靜息態(tài)較任務模式更廣泛地應用于臨床疾病研究。低頻振幅(amplitude of low frequency fluctuation， ALFF)和分數(shù)低頻振幅(fractional amplitude of low frequency fluctuation， fALFF)一般被認為可以從能量的角度反映大腦的基線活動水平，ALFF和fALFF值的升高表面該區(qū)域大腦活動異常活躍。聽覺中樞主要位于顳上回中部及顳橫回，顳回的腦區(qū)活動水平有望作為潛在的影像學標記用來評估聽覺損傷程度。朱新等[20]應用fMRI比較了18例病程小于7天的左側(cè)重度突發(fā)性聾患者及18例正常人聽覺皮層與腦的功能連接，結(jié)果顯示耳聾發(fā)生后聽覺皮層有少部分功能重組，而且這種功能重組隨著耳聾時間的延長而更加明顯。劉振等[21]利用ALFF和fALFF指標，分析了104例(左側(cè)55例，右側(cè)59例)平均病程為8天的單側(cè)突聾患者腦活動水平的改變，發(fā)現(xiàn)無論是左側(cè)或右側(cè)聾，患者雙側(cè)顳葉ALFF和fALFF值較正常人均增高，以顳上回更為明顯。季慧等[22]比較了16例左側(cè)重度突聾患者及16例健康人以扣帶回為種子區(qū)的靜息態(tài)默認網(wǎng)絡的變化，發(fā)現(xiàn)突聾患者右側(cè)枕中回功能連接增強，右側(cè)額中回連接減弱；右側(cè)枕中回的連接增多可能是由于左側(cè)聽覺系統(tǒng)的感覺沖動傳入減少后，視覺皮層與后扣帶回之間建立了新的連接。額葉前部與智力和精神活動密切相關(guān)，而右側(cè)前額葉的激活更是與記憶的提取有關(guān)，右側(cè)額中回腦功能連接減弱，可能與突聾患者往往具有精神焦慮、記憶力減退等伴隨癥狀有關(guān)。Xu等[23]也發(fā)現(xiàn)突聾患者不僅聽覺功能網(wǎng)絡可能存在“超激活”現(xiàn)象，而且廣泛涉及到默認網(wǎng)絡、執(zhí)行控制網(wǎng)絡、邊緣網(wǎng)絡等有關(guān)的腦區(qū)，驗證了上述結(jié)果。

6 展望

磁共振成像作為現(xiàn)代影像診斷的最新技術(shù)，其應用領(lǐng)域越來越廣，影像組學[24]及人工智能(artificial intelligence,AI)技術(shù)[25]將成為未來的發(fā)展趨勢。余佩林等[26]基于DTI數(shù)據(jù)結(jié)合機器學習，從包含各腦區(qū)的200個特征向量中，經(jīng)過降維處理并構(gòu)建分類模型，最終保留了6個特征，能夠有效區(qū)分單側(cè)突聾患者與正常人，為機器學習及人工智能對突聾的研究打下了基礎(chǔ)。未來通過提取大量的磁共振圖像特征，挖掘最具特征性的數(shù)據(jù)以捕捉突聾整個疾病過程中的病理生理變化，將對突聾的診斷、分期、療效檢測和預后判斷發(fā)揮重要的作用，為突聾的準確診斷、個體化和精準化治療提供決策依據(jù)。