功能性磁共振成像檢查在耳鳴中的應用研究進展

史嫣慧 徐婭萍

功能性磁共振成像檢查在耳鳴中的應用研究進展

史嫣慧 徐婭萍

功能性磁共振成像（fMRI）檢查是耳鳴的研究方法之一。本文介紹fMRI檢查的基本原理、優勢及分類；闡述fMRI檢查應用于耳鳴患者中樞神經系統的研究，包括耳鳴發生一般機制的研究、特性研究和精神心理機制的研究；并介紹fMRI檢查在耳鳴研究中的應用前景。

耳鳴 功能性磁共振 聽皮層 功能連接

耳鳴是一種常見的主觀癥狀，是指患者在外界無聲源刺激或電刺激時耳內或顱內出現聲音的主觀感覺。美國聽力學會對耳鳴的定義是“非外部聲音產生的聽覺感知，常被形容為嘶嘶聲、嗡嗡聲或尖鈴聲”[1]，耳鳴可以突然產生，也可以逐漸加重。多數患者感覺單耳耳鳴，也有患者感覺雙耳甚至整個頭部有鳴響。據統計，耳鳴的患病率約為10%～15%[2]，年齡＞55歲的人群中高達20%～30%[3]，且呈逐年上升趨勢，兒童偶發；男性耳鳴患病率約為10%～17%，女性約為11%～18%，女性略高于男性[1]。持續性耳鳴易引起患者煩躁、焦慮甚至抑郁心理，嚴重影響生活質量。然而目前臨床缺乏針對耳鳴的特效藥物和特效治療方法，因此耳鳴成為耳科三大難癥（耳聾、耳鳴、眩暈）之一。

耳鳴有不同的分類標準，根據病變部位不同分為中樞性耳鳴和周圍性耳鳴；根據耳鳴能否被別人感知分為主觀性耳鳴和客觀性耳鳴；根據耳鳴性質分為搏動性耳鳴（PT）和非搏動性耳鳴。PT約占耳鳴患者的4%[4]，即患者主訴耳內有如同心臟或血管脈搏跳動樣耳鳴聲，其節律大多與心跳一致。PT是由顱腔、頭頸部、胸腔血管或其它的一些結構產生，并通過骨、血管、血流傳送到耳蝸，而使患者感受到的[5]。本文對功能性磁共振成像（fMRI）檢查在耳鳴中的應用研究進展作一綜述。

1 耳鳴的檢查手段

目前，臨床尚無明確的客觀體征用于診斷、評價耳鳴，無確切的客觀檢查方法可以明確耳鳴病因和發病機制，也尚無被認可的治療耳鳴的特效藥物。耳鳴的常用檢查方法包括純音測聽、聲導抗、耳聲發射、聽覺腦干誘發電位、耳鳴匹配、耳鳴問卷調查（THI-耳鳴殘疾評估量表等）、心理問卷調查（SAS-焦慮自評量表、SDS-抑郁自評量表等[6]）、傳統的MRI和腦血流量評估等聽力、電生理、心理方面的檢測及影像學檢查，但這些檢查各自均無法獨立明確耳鳴患者大腦聽覺皮質的改變。多數學者認為中樞神經系統參與了耳鳴的產生與維持，近年來也有學者將fMRI用于觀察耳鳴患者大腦皮層的異常神經活動，Melcher等[7]通過fMRI檢查發現耳鳴可能與聽皮層的異常神經活動有關。大腦皮層參與了耳鳴的產生這一說法已得到學術界認可[8-9]，耳鳴中樞神經機制的研究成為了當前的熱點。

2 fMRI檢查

fMRI是自20世紀90年代以來，在傳統的MRI基礎上發展而來，它使MRI診斷從單一的形態學研究向與功能相結合的系統研究發展。與其他檢查方法相比，fMRI檢查結合解剖、功能和影像3個方面的因素，具有無創、可行、可重復、無放射、較高的時空間分辨率、能實時顯示大腦特定區域的功能活動等特點。fMRI檢查現已被廣泛用于腦功能的基礎和臨床研究，在老年癡呆、腦梗死[10]、帕金森綜合征、精神分裂癥及抑郁癥[11]等疾病方面取得了顯著成果。同樣，此技術也被廣泛用于耳鳴患者變異的局部神經活動和腦網絡的確定，為耳鳴病因及其神經機制的研究提供新的研究方法[7-9]。

2.1 fMRI的基本原理及優勢 fMRI的基本原理是利用磁振造影來測量神經元活動所引發的血流動力學改變，可以顯示大腦各個區域內血液氧合狀態及血流量變化所起的MRI信號的微小變化，從而間接反映神經元的能量消耗，是滯后于神經活動的血氧變化信號[12-13]。fMRI的優勢主要表現在應用內源性對比劑，它利用人體自身血氧濃度變化作為對比劑，避免了如PET等應用外源性放射活性對比劑的缺點。此外fMRI在一次掃描中不僅可以獲得結構圖像，還可以取得功能圖像，從而大大提高功能區空間定位的準確性。

2.2 fMRI的分類 fMRI包括靜息狀態fMRI（RS-fMRI）和任務狀態fMRI（TS-fMRI）。靜息狀態是指受試者清醒、閉眼、平靜呼吸、安靜平臥的狀態，固定頭部，最大限度減少身體主動與被動運動，盡量不做任何思維活動[14]。RS-fMRI操作簡便，無需任務刺激，能夠通過采用不同的統計學處理方法得到不同狀態下的腦功能區變化情況，如耳鳴治療前后的腦功能特點或變化情況。而TS-fMRI是觀察任務狀態下的腦活動變化，相對比較復雜，當受試者被特定的任務刺激后（如聽覺刺激），可激活相應的腦功能皮質區，從而引起局部腦血流量的增加，結果導致氧合血紅蛋白含量增加，脫氧血紅蛋白含量降低，T2加權信號增強。聽覺任務狀態下的fMRI研究有其特殊性，主要表現為單次激發成像梯度回波序列，掃描時產生的巨大噪聲會以不可預料的方式影響真實試驗的聽覺刺激，如果提高試驗刺激的聽閾會影響對前景及背景噪聲的鑒別，從而導致誤差。靜息狀態研究可以避開任務狀態的研究中由于任務設計以及被試執行情況的差異性而導致實驗結果的不可比性[15]。

3 fMRI應用于耳鳴患者中樞神經系統的研究

聽覺皮層又分為初級聽覺皮層和次級聽覺皮層，以顳橫回、顳橫溝為界把聽覺皮層從前向后分為顳極、顳橫回、顳橫溝、顳平面。顳橫回和顳橫溝屬于初級聽覺皮層，顳極及顳平面屬于次級聽覺皮層[16]。

3.1 fMRI對耳鳴發生一般機制的研究 fMRI可為觀察耳鳴的神經中樞機制提供客觀依據，但由于聽覺系統解剖、耳鳴中樞機制的復雜性及fMRI掃描時巨大噪音的影響，耳鳴方面的fMRI一直是研究的難點。Bartels等[17]發現耳鳴是由于聽覺傳導通路中的蝸神經核背側核、下丘發生可塑性改變而引起。然而，臨床發現采取手術破壞耳鳴動物相應耳蝸背側核后耳鳴并沒有消失，說明耳鳴可能有更深層的中樞反應，如聽覺重組或多個皮層中樞相互作用。有學者支持這一觀點，提出耳蝸病變完全恢復之后，耳鳴仍可持續存在，特別是迷路破壞或聽神經切斷后，部分患者（約1/3～1/2）仍有耳鳴，或者原有的耳鳴反而加重[18]。Melcher等[7]進行了單側性耳鳴的fMRI研究，發現耳鳴患者的下丘活動異常，認為耳鳴的感受與對側下丘（耳鳴相關的）神經活動性異常高有關。Smits等[19]研究發現，雙側耳鳴患者雙側的初級和次級聽覺皮層、下丘和內側膝狀體呈對稱性變化，右側耳鳴患者同側初級聽覺皮層和下丘活化作用明顯，左側耳鳴患者同側內側膝狀體活化作用明顯。耳鳴患者傳入神經信號減少導致fMRI檢查表現為聽覺中樞丘腦及顳葉均活動減弱，陳自謙等[20]發現患者雙耳受到純音刺激時，雙側聽覺皮層激活區體積和強度明顯小于正常耳。

研究表明，不僅聽覺系統（丘腦、顳葉）參與耳鳴的發生，非聽覺系統包括邊緣系統（島葉、杏仁核、尾狀核等）、額葉、小腦及自主神經系統等均對耳鳴的發生、發展起重要作用[21-23]。楊海弟等[8]應用RS-fMRI檢查研究發現，耳鳴患者的聽覺中樞及非聽覺中樞均在耳鳴中起重要作用，聽覺腦區丘腦、顳中回與邊緣系統海馬旁回、島葉等存在功能連接是導致耳鳴發生、發展的原因之一。眾所周知，小腦是前庭平衡中樞，維持身體平衡和協調，但最近研究發現聽覺信號也有傳入小腦[24]，通過小腦-丘腦-皮層、皮層-腦橋-小腦環路發揮作用，其發生的可塑性變化可能與慢性耳鳴有關。

3.2 fMRI對耳鳴特性研究 耳鳴特性（即耳鳴的嚴重程度及持續時間）不同的患者，其聽覺中樞結構重組是否存在區別呢？自發神經信號低頻振蕩的神經活動是大腦在靜息態下自主產生的基本神經活動。對RS-fMRI信號低頻振蕩的同步性分析，可得到大腦不同腦功能區之間的功能連接，即結構上相互分離的腦功能區之間功能活動的同步性，功能連接在大腦信息交流中起著重要作用。Zhang等[25]應用RS-fMRI檢查發現慢性患者的耳鳴特性與丘腦和大腦皮層的功能連接被破壞有關；認為耳鳴嚴重程度在右側顳中回與丘腦的功能連接呈負相關，耳鳴的持續時間在左側顳上回與丘腦的功能連接呈負相關。Chen等[26]注意到慢性耳鳴患者低頻振蕩的振幅（ALFF）在右顳中回、右額上回和右角回顯著增高；在左楔狀葉、右枕中回和雙側丘腦有所減小。此外，他們認為耳鳴的嚴重程度與右顳中回和右額上回的ALFF的增高呈正相關；耳鳴的持續時間與右額上回的ALFF的增高呈正相關。

3.3 fMRI對耳鳴精神心理機制的研究 Carpenter-Thompson等[21]研究發現對耳鳴感到比較痛苦的患者在聽到有感情的音樂時，杏仁核和海馬旁回的活躍范圍更大，而耳鳴反應痛苦較低的患者額區更為活躍；同時高體育活動強度組的額區更活躍，而低體育活動強度組的邊緣系統更活躍。Jastreboff等[27]利用耳鳴動物模型（耳鳴神經-生理學模型）提出聽覺通路和一些非聽覺系統，尤其是邊緣系統的不同平面是耳鳴發生的基本部位，產生不同程度的耳鳴，并決定著耳鳴的厭煩程度；認為大腦的可塑性在嚴重耳鳴的形成中起重要作用，耳鳴與不良情緒之間形成惡性循環。這可以用來解釋耳鳴患者不同耳鳴特性及相應的情緒改變。

耳鳴患者傳入聽覺中樞信號減少，將導致其對邊緣系統等非聽覺系統的抑制減弱，導致患者的島葉、杏仁核、尾狀核、扣帶回、額葉皮層等腦區活動增強。邊緣系統與患者的情緒控制有關，島葉是大腦邊緣系統的一部分，不僅在探測聲音和聲音到語意的轉化過程中起重要作用，還參與聽覺注意的分配和視覺、聽覺整合。Hinkley等[22]研究發現慢性耳鳴患者的尾狀核背側紋狀體LC區和初級聽皮層A1的功能連接增強，LC區的功能失調會產生耳鳴。扣帶回也是大腦邊緣系統的一部分，該區域功能涉及耳鳴的記憶與厭煩情緒。扣帶回主要對內外環境的信息監測起重要作用，且與聽覺的空間注意力有關[23]。額葉是管理情緒及情感的主要區域，耳鳴患者所出現的焦慮、抑郁、失眠等心理異常行為可能與額下回活動異常有關。Carpenter-Thompson等[21]提出增強額區反應可以減少耳鳴嚴重程度。

4 fMRI在耳鳴中的應用前景

fMRI檢查在耳鳴中的應用研究結果幫助臨床突破并深化對耳鳴的傳統認識，已被廣泛用于耳鳴的病因研究和療效評價，并進一步為耳鳴的臨床診斷、治療提供新思路。耳鳴病因復雜，傳統上采用的藥物治療療效甚微，而fMRI使得部分耳鳴的病因得以明確。fMRI檢查可發現PT異常的血管結構并進行術前定位。已有學者發現采用外科手術或血管內介入技術治療動靜脈畸形、動靜脈瘺及乙狀竇憩室，可改善PT患者的癥狀并治愈部分PT患者[28-29]。

5 總結

fMRI檢查在耳鳴的應用研究目前尚處于對不同類型耳鳴進行臨床診斷及預后判斷的初級階段。檢查過程中產生的噪聲無法進行有效屏蔽，不僅會分散受試者的注意力，同時可產生不需要的血氧信號，而且所得結果可能與記憶、情感、情緒等大腦皮質功能區相協同，不論是靜息狀態還是任務狀態的研究效果都會有所影響，從而降低研究的準確性。目前該領域還有很多問題有待于進一步深入探索，如對于各種類型的耳鳴進行準確的病因查找及分類。此外fMRI檢查不能用于安裝有心臟起搏器、植入金屬裝置等耳鳴患者，這使得fMRI用于耳鳴研究受到一定限制。同時靜息態下多個腦區之間的功能連接測量分析還需有更高分辨率和更高信噪比的成像技術出現。隨著科研水平的不斷提高、MRI機的更新換代及新的數據分析處理技術的出現，相信fMRI必將會在耳鳴研究領域有新的突破和進展。

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2016-06-04）

（本文編輯：李媚）

310003 杭州，浙江大學醫學院附屬第一醫院耳鼻咽喉頭頸外科（史嫣慧系在職研究生，現在杭州市下城區朝暉街道社區衛生服務中心五官科工作）

徐婭萍，E-mail：1458945390@qq.com