職業(yè)性噪聲聾患者靜息態(tài)腦功能局部一致性研究

李韻昕 王愛杰 黃冉冉 李琳 許蕾蕾

煙臺(tái)市煙臺(tái)山醫(yī)院影像科，煙臺(tái) 264001

職業(yè)性噪聲聾是一種在世界范圍內(nèi)高發(fā)的職業(yè)病，依據(jù)美國(guó)有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，約25%的美國(guó)工廠中存在可能導(dǎo)致聽力損失的噪音，在50～70 歲男性礦工中有49%～70%伴有聽力損傷［1］。有研究統(tǒng)計(jì)，大約有1 000 萬名員工在噪音過度的環(huán)境中工作，其中大約100 萬人遭受不同程度的職業(yè)性聽力損失，噪聲主要損傷聽覺系統(tǒng)［2］?；诖耍疚睦渺o息態(tài)功能磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）來分析職業(yè)性噪聲聾患者靜息狀態(tài)下腦皮層功能區(qū)活動(dòng)特點(diǎn)，為今后噪聲性耳聾的相關(guān)科學(xué)研究提供參考和指導(dǎo)依據(jù)，最終為職業(yè)性噪聲耳聾的診治、防護(hù)及預(yù)后起到一定價(jià)值。

資料與方法

1.一般資料

按照中華人民共和國(guó)國(guó)家職業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GBZ 49-2014《職業(yè)性噪聲聾的診斷》的診斷標(biāo)準(zhǔn)，共收集煙臺(tái)市煙臺(tái)山醫(yī)院南院職業(yè)病科2017 年1 月至2019 年12 月確診的職業(yè)性噪聲聾患者55 例。患者從事工種主要以焊接、礦工、鑿巖為主。對(duì)照組與患病組相匹配，共收集38 例。入組標(biāo)準(zhǔn)：成年男性，漢族，右利手，受教育程度不均等；無神經(jīng)系統(tǒng)疾病史，無手術(shù)史，無服用過安定藥物史等；無使用過潛在神經(jīng)毒性藥物史。檢查前向患者交代檢查目的、過程以及注意事項(xiàng)；填寫個(gè)人信息采集表、漢密爾頓焦慮量表（HAMA）及簡(jiǎn)易精神狀態(tài)評(píng)價(jià)量表（MMSE）。

本研究得到煙臺(tái)市煙臺(tái)山醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)的批準(zhǔn)（煙山倫準(zhǔn)2023014號(hào)），所有受試者均簽署知情同意書。

2.儀器檢測(cè)方法

所有數(shù)據(jù)均采集于同一臺(tái)GE Discovery 750 3.0TMR 核磁機(jī)器（美國(guó)GE 公司），均使用8 通道顱腦線圈掃描。仰臥，先進(jìn)行常規(guī)顱腦、內(nèi)耳、全腦三維快速擾相梯度回波（3D-FSPGR）及的功能磁共振成像（BOLD-fMRI）序列掃描。結(jié)果像參數(shù)：重復(fù)時(shí)間（TR）6.9 ms，回波時(shí)間（TE）3.4 ms，層厚1.0 mm，間距0 mm，成像視野（FOV）25.6 cm×25.6 cm，矩陣256×256，采集次數(shù)1 次，翻轉(zhuǎn)角（FA）12°，掃描范圍包括全腦，層數(shù)為176 層，掃描時(shí)間04：33，所得圖像176 幅。BOLD 序列參數(shù)：TR 2 000 ms，TE 35 ms，層厚4 mm，間距1 mm，F(xiàn)OV 24 cm×24 cm，矩陣64×64，F(xiàn)A 90°，采集次數(shù)均為1次。掃描范圍包括全腦。BOLD層數(shù)為40層，掃描時(shí)間為06：40，所得圖像8 000 幅。所有磁共振圖像均由兩位影像科副主任醫(yī)師做出相關(guān)診斷報(bào)告。

3.靜息態(tài)功能圖像處理

將噪聲聾組和對(duì)照組靜息態(tài)數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，使用DPARSF4.3 軟件在MATLAB（R2018b）平臺(tái)下進(jìn)行BOLD 數(shù)據(jù)預(yù)處理。預(yù)處理過程：轉(zhuǎn)換格式；去除前面時(shí)間點(diǎn)；層面時(shí)間校正；頭動(dòng)校正；圖像配準(zhǔn)；去除協(xié)變量；空間標(biāo)準(zhǔn)化；空間平滑；去線性漂移；低頻濾波。利用靜息態(tài)fMRI 處理軟件分析局部一致性（regional homogeneity，ReHo）有差異的腦區(qū)，并提取差異腦區(qū)的ReHo值。采用DPARSF4.3分別對(duì)兩組受試者的ReHo進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，以年齡、受教育程度作為協(xié)變量，進(jìn)行FDR 校正后提取差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的腦區(qū)。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 23 分析軟件，對(duì)兩組年齡、受教育程度、HAMA 評(píng)分、MMSE 評(píng)分進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（）表示。采用雙變量Pearson 相關(guān)檢驗(yàn)來分析ReHo 值與噪聲暴露時(shí)間、HAMA評(píng)分、雙耳語頻平均聽閾的相關(guān)關(guān)系，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié)果

1.一般資料

兩組受試者的年齡、受教育年限、MMSE 評(píng)分差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＞0.05），HAMA評(píng)分差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。職業(yè)噪聲暴露時(shí)間與HAMA 評(píng)分呈負(fù)相關(guān)。見表1、圖1。

表1 噪聲聾組與健康對(duì)照組的臨床資料比較（）

表1 噪聲聾組與健康對(duì)照組的臨床資料比較（）

注：HAMA為漢密爾頓焦慮量表，MMSE為簡(jiǎn)易精神狀態(tài)量表；“-”表示沒進(jìn)行統(tǒng)計(jì)比較

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2.ReHo分析結(jié)果

兩組受試者左側(cè)額中回（AAL7）、右側(cè)角回（AAL66）、左側(cè)枕中回（AAL51）、左側(cè)角回（AAL65）、右側(cè)額中回（AAL8）的ReHo值發(fā)生改變，見表2、圖2～4。

表2 噪聲聾組與健康對(duì)照組局部一致性差異腦區(qū)

圖2 矢狀、冠狀、橫軸位顯示職業(yè)性噪聲聾組與正常對(duì)照組腦局部一致性（ReHo）值存在差異的區(qū)域。腦質(zhì)內(nèi)藍(lán)色區(qū)域代表ReHo值減低的區(qū)域

圖3 橫軸位顯示與對(duì)照組比較，噪聲聾組患者局部一致性（ReHo）值減低的區(qū)域包括左額中回（AAL7）、右角回（AAL66）、左枕中回（AAL51）、左角回（AAL65）、右額中回（AAL8）。藍(lán)色區(qū)域代表ReHo值減低的區(qū)域

圖4 采用BrainNetViewer 軟件，與對(duì)照組比較，噪聲聾組患者局部一致性存在差異的區(qū)域有左額中回（AAL7）、右角回（AAL66）、左枕中回（AAL51）、左角回（AAL65）、右額中回（AAL8）

3.相關(guān)性分析

ReHo 值改變有差異的腦區(qū)與噪聲暴露時(shí)間、HAMA 評(píng)分、雙耳語頻平均聽閾均無明顯相關(guān)性。

討論

噪聲性聽力損傷是指經(jīng)常暴露在過度噪聲中導(dǎo)致的雙側(cè)感音神經(jīng)性聽力損傷，主要指聽覺敏感度下降，聽閾提高，語言接受以及信號(hào)辨別能力較差。研究表明，長(zhǎng)期暴露于噪音引起的聽力損傷和耳鳴，可能會(huì)導(dǎo)致中樞聽覺系統(tǒng)功能的改變［2-3］。隨著fMRI 廣泛應(yīng)用，特別是對(duì)靜息態(tài)fMRI［4-8］的研究，為耳聾患者中樞聽神經(jīng)功能的可塑性改變提供了影像依據(jù)與指導(dǎo)。本文通過功能相分析職業(yè)性噪聲聾患者功能激活區(qū)的重塑機(jī)制，進(jìn)一步了解噪聲聾人群的神經(jīng)影像學(xué)機(jī)制。

2004 年，臧玉峰等［9］提出了靜息態(tài)fMRI 的ReHo 分析方法。前期有研究表明人腦在靜息態(tài)下會(huì)存在一種“默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)”［10］，且這種默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)只有在靜息態(tài)下才能夠被激活，如果處在一種執(zhí)行任務(wù)的狀態(tài)下其激活程度會(huì)顯著降低甚至消失。在這些自發(fā)BOLD 信號(hào)中存在一些特定的功能連接，同時(shí)存在多個(gè)腦功能的激活網(wǎng)絡(luò)。額中回是默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)的重要組成成分，有研究結(jié)果證明耳聾患者存在部分默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)下神經(jīng)活動(dòng)改變［11-15］。所以，我們推測(cè)噪聲聾患者額中回的改變應(yīng)該是默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)下改變的一種具體表現(xiàn)形式。大量臨床試驗(yàn)及研究證明，左側(cè)額中回是中文語言處理和加工的關(guān)鍵部位，同時(shí)，還具有工作記憶和協(xié)調(diào)以及社會(huì)認(rèn)知處理的功能［14］。Kerestes 等［16］認(rèn)為左側(cè)前額葉皮層與引起負(fù)面情緒密切相關(guān)，可能涉及情感的意識(shí)感受、情緒表達(dá)、情感決策，在有負(fù)面情緒障礙的工作負(fù)荷環(huán)境下，前額葉皮層表現(xiàn)出異常的神經(jīng)活動(dòng)性。既往張維濤［14］、Zhou等［3］以及韓祺等［17］研究結(jié)果均發(fā)現(xiàn)患病組額中回ReHo 值降低，這與本研究結(jié)果基本一致，說明噪聲聾患者在這種噪音環(huán)境下工作，情緒波動(dòng)較大，注意力下降，情感認(rèn)知等均受到負(fù)面影響。

角回（韋尼克區(qū)的一部分）呈弓形，位于頂-顳-枕聯(lián)合皮層交界處，與傳入的聽、視、觸覺信息整合有關(guān)。它是視覺性語言中樞（閱讀中樞），角回?fù)p傷會(huì)造成失讀癥（不能理解復(fù)印出來的文字意義）、失語癥（患者理解不出詞語的意義）、失寫癥（無法書寫正常的文字）。信息傳遞的過程需要經(jīng)過耳蝸基底膜、聽神經(jīng)、內(nèi)側(cè)膝狀體、初高級(jí)聽覺皮層、角回［18］。從事職業(yè)噪聲的工人他們作業(yè)于嘈雜的高負(fù)荷噪音環(huán)境下，患者聽力逐漸下降，角回接收的信號(hào)減少，它會(huì)降低聽覺信息的傳輸、處理、整合、加工和記憶等功能，導(dǎo)致角回ReHo 值下降。馬寧［19］、Xia 等［20］研究結(jié)果與本次結(jié)果有重疊之處，提示聽力受損，其語言功能也會(huì)隨之受損，這也解釋了我們的結(jié)果。

枕中回作為枕葉的一部分，為視覺皮層中樞所在區(qū)域，主要功能是處理視覺信息。既往研究發(fā)現(xiàn)中，薛偉等［21］發(fā)現(xiàn)耳鳴患者聽覺與視覺網(wǎng)絡(luò)間存在異常功能連接，練藝丹等［22］認(rèn)為飛機(jī)飛越的噪聲刺激會(huì)對(duì)視覺聯(lián)合皮層等相關(guān)腦區(qū)產(chǎn)生影響，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)視覺皮層和聽覺皮層之間存在著解剖聯(lián)系，且視覺皮層直接接受聽覺皮層調(diào)節(jié)［23］。結(jié)合本研究結(jié)果推測(cè)，在噪聲環(huán)境的刺激下患者會(huì)有視覺聯(lián)合皮層的變化，暗示枕中回是噪聲聾患者聽覺中樞發(fā)生異常后的一種繼發(fā)性改變，但這一推斷有待進(jìn)一步深入研究。

范文亮［11］發(fā)現(xiàn)單側(cè)突聾患者顳上回、腦島、額上回、額中回等區(qū)域ReHo值增高，但沒有發(fā)現(xiàn)ReHo值降低的腦區(qū)，這與本次我們得出的研究結(jié)果有所不同，說明急性期內(nèi)單側(cè)突發(fā)感音性耳聾患者靜息態(tài)下的腦功能可能存在“超激活”現(xiàn)象。而我們研究對(duì)象聽力損傷比較對(duì)稱，是慢性高負(fù)荷的持續(xù)性聽力損傷。聽覺中樞接收信號(hào)減少，神經(jīng)元活動(dòng)降低，其他腦區(qū)共同對(duì)聽覺信息進(jìn)行加工、處理、整合、記憶，表明隨著耳聾時(shí)間變長(zhǎng)，聽覺功能區(qū)向其他腦區(qū)轉(zhuǎn)換，即聽覺腦區(qū)發(fā)生一定程度的功能重組。本研究結(jié)果沒發(fā)現(xiàn)聽覺腦區(qū)存在ReHo值異常改變，主要累及非聽覺區(qū)域。

HAMA 評(píng)分與ReHo 所得結(jié)果無明顯相關(guān)性（P＞0.05），這種現(xiàn)象出現(xiàn)的可能與噪聲聾患者長(zhǎng)期內(nèi)適應(yīng)的心理抗壓作用及自我調(diào)節(jié)過程有關(guān)。

本研究不足之處為對(duì)照組較噪聲聾組來說，樣本量相對(duì)不足，今后將繼續(xù)擴(kuò)大樣本量來驗(yàn)證結(jié)果的準(zhǔn)確性和可信性。磁共振會(huì)存在噪聲污染，雖然采用降噪等措施，但是3.0 T 高場(chǎng)磁共振噪聲還不能完全消除掉，不能達(dá)到完全靜息態(tài)。

職業(yè)性噪聲聾患者在靜息態(tài)下fMRI 顯示非聽覺皮層腦區(qū)存在多處腦區(qū)神經(jīng)元活動(dòng)和相鄰腦區(qū)同步性降低的現(xiàn)象，提示腦部功能出現(xiàn)異常，有一定程度的功能重組。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突

作者貢獻(xiàn)聲明李韻昕：實(shí)施研究，采集數(shù)據(jù)，起草文章；王愛杰：醞釀和設(shè)計(jì)試驗(yàn)，分析/解釋數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)分析；黃冉冉：對(duì)文章的知識(shí)性內(nèi)容作批評(píng)性審閱；李琳：技術(shù)支持，支持性貢獻(xiàn)；許蕾蕾：行政支持，指導(dǎo)貢獻(xiàn)