感音神经性聋的功能磁共振.pdf

国际耳鼻咽喉头颈外科是圭!堡!笙 查蔓 塑 n t Q!g !竖 ：!感音神经性聋的功能磁共振 高薇薇黄志纯 3 5 7 综 述：听 力 学 【摘要】感音神经性聋是临床常见病和多发病，近年来有关听觉的功能磁共振【f u n c t i o n a l ma g n e t i c r e s o n a n c e i ma g i n g，f MR I)研究报道 日益增多，显示其潜在和广阔的临床应用前景，本 文综述了感音神经性聋的听觉传导通路及听皮质的解剖学和感音神经性聋的磁共振功能成像的应 用。【关键词】听觉丧失，感音神经性(He a r i n g L o s s，S e n s o r i n e u r a 1)；磁共振成像，功能性(Ma g e n t i c R e s o n a n c e I ma g i n g，F u n c t i o n a 1)感音神经性聋(s e n s o r i n e u r a l h e a r i n g l o s s，S NHL)是临床常 见病和 多发病。近年 来有关听 觉的磁共振功能成像(f u n c t i o n a l ma g n e t i c r e s o n a n c e i ma g e，f MR I)技术的研究报道 日益增多，显示了 其潜在和广阔的临床应用前景，本文综述了感音神 经性聋的听觉传导通路及听皮质的解剖学和感音神 经性聋的磁共振功能成像的临床应用。【听觉系统 R I 成像】1 功能性磁共振的原理。f MR I 有很高的空间 和时间分辨率，不仅能观察脑功能活动，还可提 供精确的解剖定位和病理信息。f MR I 成像 技术有 多种，其 中应用最广泛 的是血氧 水平依赖性功能 磁共振(b l o o d o x y g e n a t i o n l e v e l d e p e n d e n t f u n c t i o n a l m a gne t i c im a g in g，B O L D f M R I)，即通常的tMR I。1 9 9 2 年 It l B e l l 实O g a wa 等 提 出fl B OL D理论是 R I 的基础。B OL D成像是将血液 中内源性血红蛋 白作为一种对I：L N，由相应的MR l 敏感序列探测其 在脑活动时的变化。当人脑功能区被激活时，神经 元的活动增强，激活 的功能 区皮质局部血流量增 加，但局部脑耗氧量增加不明显，这就导致激活区 的脱氧血红蛋白相对减少；脱氧血红 蛋白是顺磁物 质，可减弱磁共振信号，脑激活区域 中氧合血红蛋 白水平相对脱氧血红蛋白水平比例增高导致磁共振 信号增强。2 听觉fl V I R I 成像的实验设计。听觉fl X R I 研究 有其特殊性，很大的干扰因素为E P I 扫描时产生的 作者单位：2 1 0 0 0 9 南京，尔南人学附属中人医院耳鼻咽喉 头颈外科 通信作者：黄志纯(E ma i l：h u a n g 1 9 6 3 6 l 8 s o h u c o m)巨大噪音。E P I 扫描时产生的噪音大小约为 1 0 0 d B S P L，在1 5 T,n 3 0 T 场强条件下分别可达1 1 7 d B 和1 3 3 d B，具体噪音的大小依赖于扫描的序列、梯度的类 型、扫描仪 的带宽等。E P I 产生的噪音会以不可预 料 的方式影响真实实验的听觉刺激 J。目前，针对 MRI 扫描时的噪音问题主要有以下几种解决方法：使用静音序列，但此法不适于E P I，只可用于其 他的快速采集序列如F L AS H序列且 只能单层扫描；扫描所产生的噪声可通过一些减噪的方法或装置 来加以控制，但此法对经由身体组织传导的声波无 明显效果；将E P I 噪声与实验刺激声音分离 J：声 音刺激和其引起的血流动力学效应间有一定间隔，血氧水平依赖信号 由上升至消失需要1 0 5 秒，该方 法就是利用此生理现象设计而成。多层E P I 在声音 刺激后短时间内采集，该区间位于 目标声音刺激引 起的B OL D信号 出现后且在梯度噪声的B OL D反应 出现前，这就可获得单纯 目标声音的B OL D效应。由该法可实现在相对安静状态下的事件相关t MRI 实 验，其最大缺点是费时。听觉t MRI 研究中除要考虑 扫描时持续的扫描噪声对实验刺激任务产生的干扰 外；另一方面声音的强度、频率、刺激速率、任务 的持续时间及复杂程度等也会对实验造成较大的影 响，因此在设计实验方案时需认真考虑这些因素。【感音神经性聋中的f MR l】人的主要听皮质 层位于颞叶上回B r o d ma n 第4 1 和4 2 区，初级听皮质 区面积约l c m 4 c m ，其位置及范围在双侧大脑半 球并不对称且个体差异很大。初级听皮质也发出 轴突至颞上回和颞中回的几个辅助区，与邻近区域 形成 了广泛联系。人类听皮质有一定的空间排列结 构，即某一特定频率对应着相应的空间结构。这种 维普资讯 http:/ 3 5 8 国呸里璺 噬 盟垄查 !生 旦第 3 卷第6期 l n t J O t o l a r y n g o l H e a d Ne c k S u r g，N o v e m b e r 2 0 0 7，v o l 3 1，N o 6 排列结构存在于耳蜗的听觉感受器、上行传导路及 大脑皮层中，按照由高到低的频率从后中到前侧规 律排列，听皮层这种结构出现的顺序取决于感受经 验。I n a n 等 直接比较 了低频和高频刺激对听皮质 的反应，研 究发现8 个功能区的激活，每个区的激 活与频率均有一定的相关性，声音频率增加时，听 皮质中枢激活区域从前外向后内侧移位。Z i m me r 等 的实验同样证实这些激活区域并不局限于听皮 质中枢，而是广泛的分布于听皮质相关区域。听觉 的交叉支配是指一侧皮质主要接受来 自对侧 的神经 纤维。一侧耳朵的声音刺激的传入在蜗神经核、上 橄榄核和下丘水平两次交叉，换元后传入到两侧的 听力中枢，神经纤维主要交叉到对侧，这样导致 了 刺激对侧的听觉中枢激活程度及范围均超过刺激 同 侧的听觉中枢。2 0 世 g 8 0 年代人们开始从事听觉中枢神经可 塑 I L(p la s t i c i t y)研究，获得了许多成果，各种原 因引起的耳聋都可 以导致皮层投射和 或皮层下结 构的重组。听觉系统一些结构的变化依据耳聋发生 在发育阶段早期还是在成年阶段而有所不同。动物 研究表明在发育阶段的动物 中，这些结构的变化包 括听觉通路神经核团神经元数量减少和新的突触连 接形成。不管在发育阶段还是在成年阶段动物中，切除单耳后健耳到同侧皮层通路的功能得ND II 强；成年动物耳聋以后，听觉通路的抑制调解机构也会 发生明显变化，电生理研究结果显示动物完全丧失 听力以后，听觉系统抑制功能明显减弱，部分听力 丧失动物的大脑皮层也可以发生明显重组。研究证 明感音神经性 聋患者听皮 质结构和语言通路存在 着结构重组。P o n t o n 等 使 用单耳刺激 比较了语后(童年期之后)重度单侧耳耳聋患者和双耳听力 正常者的听觉诱发电位(a u d i t o r y e v o k e d p o t e n t i a l s，A E P s)，结果发现在听力正常者听觉皮层内A E P s 的分布出现不对称性(对侧激活幅度大于同侧激活 幅度)和不同步性(对侧反应早于同侧反应)，而单侧耳聋 患者的听觉皮层则具有对称性和 同步 性的激活。L a n g e r s 等 的f MPd 究探讨了听力正常 者和单 侧耳聋患者 的听觉皮层对双耳、左耳、右 耳刺激的反 应模式，结果发现对于单侧刺激，听 力正常者 在对侧皮层有很强 的一侧化反应；而单 侧耳聋患者 则体现 出较均衡 的双侧皮层反应。单 侧感音神经性聋 的患者，无论左侧还 是右侧，对 于不 同频率 的刺激，均失去 了听觉中枢的频率敏 感性空间排列结构，激活区广泛分布于听皮质区及 其相关区域。既往研究发现如果原有的一种 感觉 模式缺乏相应的冲动传入，机体 可将负责该功能 的脑区重组，重新赋予该脑区新的感觉功能。脑 磁图研究(m a g n e to e n c e p h a l o g r a p h y，ME G)首先发 现盲人的视觉区域被用来执行听觉的功能；F i n n e y 等 发现耳聋患者接受视觉刺激可引起听觉皮层激 活；We e k s 等 使用正子断层扫描(p o s i t r o n e mi s s i o n t o m o g r a p h y，P E T)研究正常人和感音神经性聋患 者听觉刺激反应时观察到耳聋患者右侧枕叶视觉中 枢参与听觉的处理，且耳聋患者接受声音刺激时视 觉皮层的激活较正常人强。张云亭等u 叫 在感音神经 性聋患者纯音刺激脑功能区 MR I 研究中发现正常人 接受纯音刺激时就表现明确的视觉皮层激活，即正 常人听觉刺激可以在视觉中枢进行辅助编码。这些 研究提出是否在视觉和听觉模式之间存在着固有的 皮层问联系，在此基础上 中枢能在某一项功能受损 时去加强另一种功能。E mm o r e y 等 N A r t a c h o 等 提 出可能的机制：耳聋患者听觉传入纤维受阻后，白 质纤维髓鞘形成减少、轴突缺失，而相应的He s c h l 回的灰质容积并没有变化，但听皮质内并不存在细 胞丢失，其他刺激如触觉、视觉等均可激活相应听 皮质区。听觉传导系统具有功能上的不对称性，人类理 解声音的能力主要依赖左侧听皮质系统，其功能优 势与颞上平面结构不对称有很大的相关性。听觉对 侧半球优势的程度也并非完全一致，两侧半球激活 程度不等，而且左右两耳存在差异，左耳的对侧化 传导 比右耳更明显。早期的电生理研究发现对侧听 觉中枢激活较 同侧明显，P E T I1 f MR I 等技术进一步 对其进行研究。S u z u k i 等 的f MR I 研究利用不同声 音刺激单耳，发现对侧听觉中枢较 同侧激活明显；P la t e l 等 采用P E T 观察音乐对人脑的激活，研究表 明给予听刺激时左侧半球优先激活，左侧对音调和 音律的听觉 占优势，右侧对音色的感知 占优势。T s c h o o p p 等 报道 I 4例长期单侧耳聋患者对于 I Hz 纯音刺激时，听皮质反应存在着同侧半球优势。B i l e c e n 等 刨 用f MR I 研 究随访I t NC P A听神经瘤患者单 侧耳蜗神经破坏后听觉中枢在听皮质再组化的时间 过程，研究结果显示双侧听皮质区功能性激活区的 平衡主要由于同侧神经元活性的增加，而非对侧神 维普资讯 http:/ 国际耳鼻咽喉头颈外科杂,2 0 0 7 生 篁 鲞篁 塑!g 堡!经元活性减低。儿童左单侧耳聋患者f MR I 检查时，右 lJ He s c h l 回显著 激活的是B A4 l 区，而B A2 2 区，提示左侧单侧感音神经性聋后，右侧大脑半球 存在较大的听皮质结构重组，给予手语、视觉等刺 激时，双侧听皮质区均可见激活。【听觉f MRI 的研 究及展望】其 目前B OL D I MP d 在听觉系统研究中几乎涵盖了与听觉系统有关 的各个方面。我们可 以通过它探究外周对中枢的影 响，评价听觉传入变化后中枢可塑性机制；对耳聋 患者进行迷路电刺激可获得听皮质的激活，可应用 于耳蜗植入手术患者的选择。用t MP d 对耳鸣患者 进行解剖学或功能上的分类，可为评价耳鸣患者的 疗效提供另一途径。但f MR I 在听觉系统 的应用和 普及相对滞后，其主要原因在于机器噪声对听觉的 干扰，给合理解释神经激活表现带来一定的不确定 性。为了减小或者消除这一不利因素，研究者们进 行了不懈的努力。最近提出的寂静状态功能磁共振(S i l e n t I)被认为是最有前景的方法_ l，通过 观察脑血流反应特性，调整信号采集策略，保证刺 激任务在寂静状态下完成，并且在皮层和皮层下结 构重组研究中取得良好效果【2 U J。当前研究的最终 目 标是充分认识听觉中枢存在 的补偿能力和过程，从整体出发充分了解感音神经 性聋患者听觉通路变化特征，特别是大脑皮层重组 和神经可塑性，转而把这些机制应用于恢复听觉功 能的实践，有助于开发新的方法、辅助工具，制定 有效方案，评价疗效或者预防病理状态的发生。综 上所述，听觉系统神经可塑性研究是一 门不断发展 的科学，而f MP d技术是当今较为成熟的且具有发展 潜力的在体研究神经功能方法之一，这一技术必将 在听觉研究中发挥重要作用。参考文献 1 Og a wa s L e e M T Ka y AR e t a 1 Br a i n ma g n e t i c r e s o n a n c e i ma g i n g wi t h c o n t r a s t d e p e n d e n t o n bl o o d o x yg e n a t i on Pr o c Na t l Ac a d S c i U S A1 9 9 0，8 7(2 4)：9 8 6 8 9 8 7 2 2 Se i f r i t z E Di Sa l l e F Es pos i t o F e t a l Enh a n c i n g BOLD r e s p o n s e i n t h e a u d i t o r y s y s t e m b y n e u r o p h y s i o l o g i c a l ly t u n e d f M RI s e q u e n c e N e u r o i ma g e，2 0 0 6，2 9(3)：i 0 l 3 一 l 0 2 2 3 Si ga l ov s ky I S M e l c h e r J REf f e c t s of s ou n d l e ve l on f M RI a c t i v a t i o n i n hu m a n b r a i n s t e m t h a l a m i c a nd c o r t i c a l c e n t e r s He a r R e s 2 0 0 6 2 1 5(1 2)：6 7 7 6 4I n a n SMi t c h e l l TS o n g Ae t a 1 He mo d yn a mi c c o r r e l a t e s o f 3 5 9 s t i m u l u s r e p e t i t i o n i n t h e v i s u a l a n d a u d i t o r y c o r t i c e s：a n f M RI s tud y Ne u r o i ma g e，2 0 0 4，2 1(3)：8 8 6 8 9 3 5 Zim me r U，Le wa l d J，Er b M，e t a 1 P r o c e s s ing o f a u d i t o ry s p a t i a l c u e s i n hu m a n c o r t e x：a n f M RI s t u d y Ne u r o p s y c h o l o g i a，2 0 0 6，4 4(3)：4 5 4 4 6 1 6 Po n t o n CW，Va s a ma J P，T r e mb l a y K，e t a 1 P l a s t i c i t y i n t h e a d u l t hu m a n c e n t r a l a u d i t o ry s y s t e m：e v i d e n c e f r o m l a t e o n s e t p r o f o u n d u n i l a t e r a l d e a f n e s s He a r R e s，2 0 0 1，l 5 4(1 2)：3 2 4 4 7 La nge r s DR。v an Di k P，Ba c ke s W H Lat e r a hz a t i on，c o n ne c t i v i t y a n d p l a s t i c i t y i n t h e h u m a n c e n t r a l a u d i t o r y s y s t e m Ne u r o i ma g e，2 0 0 5，2 8(2)：4 9 0 4 9 9 8 Fi n ne y EM，Cl e m e n t z BA，Hi c ko k G，e t a 1 Vi s ua l s t i mul i a c t i v a t e a u d i t o r y c o r t e x i n d e a f s u b j e c t s：e v i d e n c e f r o m ME G Ne u r o r e p o rt，2 0 0 3，l 4(1 1)：1 4 2 5 1 4 2 7 9 We e k s R，Ho r wi t z B，Az i z S u l t a n A，e t a l A p o s i t r o n e m i s s i o n t o mo g r a p h i c s tud y o f a u d i t o ry l o c a l i z a t i o n i n t h e c o n g e n i t a l l y b l i n d J Ne u r o s c i，2 0 0 0，2 0(7)：2 6 6 4 2 6 7 2 1 0 Z h a n g YT，Ge n g Z J，Z h a n g Q，e t a 1 Au d i t o ry c o rt i c a l r e s p o n s e s e vo k e d b y p u r e t o n e s i n h e a l t h y a n d s e ns o r i n e u r a l h e a r i n g l o s s s u b j e c t s：f u n c t i o n a l MR I a n d ma g n e t o e n c e p h a l o g r a p h y C h i n Me d J，2 0 0 6，1 1 9(1 8)：1 5 4 8 1 5 5 4 1 1 Emmo r e y K，Al l e n J S，Bra s s J，e t a 1 A mo r p h o me t r i c a n a l y s i s of a u d i t o ry b r a i n reg i o n s i n c o n g e ni t a l l y d e a f a d u l t s P r o c Na t l Ac a d S c i US A，2 0 0 3 1 0 0(1 7)：1 0 0 4 9 1 0 0 5 4 1 2 A r t a c h o-Pd r ul a E，Ar bi z u J，Ar r o y o-J i me n e z M d e l M，e t a l Q u a n t i t a t i v e e s t i ma t i o n o f t h e p r i ma r y a u d i t o r y c o r t e x i n h u ma n b r a i n s Br a i n R e s，2 0 0 4，1 0 0 8(1)：2 0-2 8 1 3 S u z u ki M Ki t a n o H Ki t a n i s h i T e t a l Co rti c a l a n d s ub c o r t i c a l a c t i v a t i o n wi t h mo n a u r a l mo n o s yl l a b i c s t i mu l a t i o n b y f u n c t i o n a l MR I He a r R e s，2 0 0 2，1 6 3(1 2)：3 7-4 5 1 4 P l a t e l H，Pr i c e C，Ba r o n J C，e t a 1 Th e s t r u c t u r a l c o m p o ne n t s o f m u s i c p e r c e p t i o n A f u n c t i o n a l a n a t o mi c a l s t u d y Br a i n，1 99 7，1 2 0 (P t 2)：2 2 9-2 4 3 1 5 Ts c h o p p K，S c h i l l i n g e r C，Sc h mi d N，e t a 1 De t e c t i o n o f c e nt r a l a ud i t or y c o m p e ns a t i on i n u ni l a t e r a l d e a f n e s s wi t h f u nc t i on a l m a g n e t i c r e s o n a n c e t o m o g r a p h y ka ry n g o r hi n o o t o l o g i e，2 0 0 0，7 9 (1 2)：7 5 3-7 5 7 1 6 Bi l e c e n D，Se i frit z E，Ra d a EW，e t a 1 Co r t i c a l r e o r g a n i z a t i o n a f t e r a c u t e u ni l a t e r a l h e a r i n g l o s s t r a c e d b y f M RI Ne u r ol o g y，2 0 0 0，5 4(3)：7 6 5-7 6 7 1 7 S c h mi t h o r s t VJ Hol l a n d S K Re t J e t a l Co r t i c a i r e o r g a n i z a t i o n i n c h i l d r e n wi t h u n i l a t e r a l s e n s o r i n e u r a l h e a r i n g l o s s Ne u r o r e po rt，2 0 0 5，1 6(5)：4 6 3-4 6 7 1 8 Pa t e l AM Ca h i l l LD Re t J e t a 1 F u n c t i o n a 1 ma g n e t i c r e s o n a n c e i ma g i ng o f h e a r i n g i mp a i md c hi l d r e n u n d e r s e d a t i o n b e f o r e c o c h l e a r i mpl a n t a t i o n Ar c h Ot ol a r y ng o l He a d Ne c k Su r g，20 0 7，1 3 3 (7)：6 7 7-6 8 3 1 9 Oka da T，Na ka i TSi l e n t f M RI a c qu i s i t i o n m e t ho d s f o r l a r ge a c o u s t i c n o i s e d u r i n g s c a n Ma g n R e s o n Me d S c i，2 0 0 3，2(4)：i 8 i 1 8 7 2 0 M i t c he l l TV，M o r e y RA，I n a n S，e t a 1 F u nc t i o n a l m a gn e t i c r e s o n a n c e i m a gi n g me a s u r e of a ut o ma t i c a n d c o nt r o l l e d a u d i t o ry p r o c e s s i n g Ne u r o r e p o rt，2 0 0 5，1 6(5)：4 5 7 4 6 1(收稿 日期：2 0 0 7 0 7 2 6)维普资讯 http:/