2型糖尿病患者听皮层区磁共振氢质子波谱分析△

宋冬梅徐英霞刘涛吕欣王宝山

·临床研究·

2型糖尿病患者听皮层区磁共振氢质子波谱分析△

宋冬梅1徐英霞2＃刘涛1吕欣1王宝山1

目的 探讨磁共振氢质子波谱（1H magnetic resonance spectroscopy，1H-MRS）技术对2型糖尿病患者听皮层神经细胞损伤的早期预警作用。方法 随机抽取确诊的糖尿病患者98例，根据纯音听阈将其分为糖尿病并双侧耳聋组（32例）、糖尿病并单侧耳聋组（18例）、单纯糖尿病组（48例），以健康志愿者15例为正常对照组，各组行双侧颞横回听皮层1H-MRS检测，根据神经代谢产物其峰下面积计算N-乙酰天门冬氨酸／肌酸（NAA／Cr）、胆碱／肌酸（Cho／Cr）、肌醇／肌酸（mI／Cr）、N-乙酰天门冬氨酸／胆碱（NAA／Cho）值，比较各组间上述各项指标的差异；对血糖值与各神经代谢产物的相关性进行Pearson相关分析，根据ROC曲线面积判定上述各指标诊断早期糖尿病并感音神经性听力损失的灵敏度及特异度。结果 糖尿病患者空腹血糖值与NAA／Cr、NAA／Cho呈负相关（P＜0.05），与Cho／Cr、mI／Cr呈正相关（P＜0.05）；与正常对照组相比，单纯糖尿病组听皮层神经代谢产物NAA／Cho、NAA／Cr降低（P＜0.05），Cho／Cr、mI／Cr升高；糖尿病合并双侧耳聋组NAA／Cho降低（P＜0.05），Cho／Cr升高；糖尿病合并单侧耳聋组患侧和健侧NAA／Cho均下降，且患侧NAA／Cho较健侧降低（P＜0.05）。NAA／Cho的ROC曲线下面积为81%，准确性较高，且当NAA／Cho为1.65时可以作为单纯糖尿病与糖尿病合并感音神经性聋的分界指标，其余神经代谢产物ROC曲线下面积均＜50%。结论 听皮层磁共振氢质子波谱分析指标NAA／Cho有可能作为判定糖尿病人群发生感音神经性聋的早期听皮层代谢预警指标。

2型糖尿病； 听皮层； 神经代谢产物； 磁共振氢质子波谱

近年来研究发现，糖尿病人群感音神经性聋发病率为35%～50%［1］，较普通人群高，其原因可能是糖尿病患者的血液呈高糖、高凝、高粘滞状态，炎性标志物［2］和蛋白糖基化终末产物生成增加［3］，神经营养因子缺乏，血管内皮损伤等，导致糖尿病微血管病变，微血管供应区的神经细胞缺血缺氧，听皮层神经细胞代谢功能障碍以及耳蜗血管纹受损可能是感音神经性聋发生的早期病理生理基础，具体机制有待于进一步研究。

糖尿病导致的神经细胞代谢障碍的出现要早于细胞功能障碍，因此，从神经细胞代谢角度寻找早期反映听功能障碍的敏感指标，对糖尿病导致的感音神经性聋的早期诊断及防治具有重要意义。临床常用的听力检查不能从听神经细胞代谢角度反映听力的变化情况，磁共振氢质子波谱（1H magnetic resonance spectroscopy，1H-MRS）技术是目前唯一利用磁共振和化学位移原理对组织器官能量代谢、生化改变及化合物定量分析的无创性技术［4］，本研究应用磁共振氢质子波谱检测糖尿病患者颞横回听皮层区早期神经代谢产物的变化，以寻找判断糖尿病患者感音神经性聋听皮层神经细胞病变的早期预警指标。

1 资料与方法

1.1 研究对象与分组 随机筛选2012年6月到2013年11月经河北医科大学第二医院内分泌科确诊的2型糖尿病患者98例作为研究对象，其中男44例，女54例，年龄44～55岁，平均49.61±5.47岁，均符合1999年WHO的2型糖尿病诊断标准［5］，且所有患者病程均超过5年，无耳鸣、眩晕等前庭系统症状，无脑外伤、脑手术病史，排除了高血压、脑出血、冠心病、精神神经系统疾病、耳毒性聋、长期噪声接触史，均无酮症酸中毒、视网膜病变、周围神经病变、肾病及感染等糖尿病急、慢性并发症。详细记录患者的年龄、性别、病史、症状和体征，行耳科检查除外耵聍栓塞、外耳道狭窄及各种中耳炎，并行纯音听阈、声导抗及ABR检查。所有患者声导抗检查正常，根据0.5、1、2、4 k Hz纯音听阈平均值＞25 dB HL诊断为感音神经性聋［6］，本研究98例糖尿病患者中，听力正常组48例，双侧耳聋组32例，单侧耳聋组18例。以15例随机普查的健康志愿者为正常对照组，其中男6例，女9例；年龄42～54岁，平均48.78±7.29岁，无高血压等心脑血管系统病史，无耳鸣、眩晕等前庭系统症状，血糖、血脂及纯音测听、声导抗、ABR检查均正常，排除神经、精神疾病及肺部疾患，无吸烟、嗜酒史（每天至少吸烟1支，连续6月及以上；每周饮酒至少一次，连续6个月及以上）。

1.21H-MRS扫描检查 各组分别进行1HMRS扫描检查。1H-MRS扫描方法：受试者平卧，头部周围衬硬海绵垫，防止检查过程中头部运动；数据采集应用G.E3.0T超导磁共振扫描仪，8通道标准正交头颅线圈。用T2WI横断位像定位，采样于双侧颞叶横回区域，MEG显示异常的区域及对侧相应区域，测量的体素大小为2 cm×2 cm× 2 cm；用PROBE-P序列，扫描参数如下：TR／TE 1 500／35 ms，128激励，8次无水抑制扫描；匀场，发射／接受增益调节，无水抑制扫描均由自动预扫描程序完成，使FWHM／＜7 Hz（分辨率＜0.1 ppm），水抑制程度99%，一侧的扫描时间为3’48＂（图1）。PROBE-P序列4个主要波峰：N-乙酰天门冬氨酸（NAA）峰位于2.0 ppm，肌酸（Cr）峰位于3.0 ppm，胆碱（Cho）峰位于3.2 ppm，肌醇（mI）峰位于3.56 ppm；用测得的各峰下面积分别计算NAA／Cr、Cho／Cr、mI／Cr及NAA／Cho值，进行相对浓度半定量分析。

图1 单体素1H-MRS定位其中一受试者听皮层区左右颞横回的示意图

1.3 统计学方法 采用SPSS16.0软件进行统计学分析，两组间比较，正态数据采用t检验，非正态数据采用秩和检验；多组间比较采用单因素方差分析，两两比较采用S-N-K法；相关性分析采用Pearson相关检验法；诊断的敏感性和特异性用接受者工作特征曲线（receiver operating characteristic curve，ROC）法计算，ROC曲线下面积＞50%时有意义。

2 结果

2.1 糖尿病患者血糖浓度与NAA／Cr、Cho／Cr、mI／Cr、NAA／Cho值相关分析结果 糖尿病患者血糖浓度与NAA／Cr、NAA／Cho值呈负相关，而与Cho／Cr值、mI／Cr呈正相关性（表1）。

2.2 各组听皮层神经代谢产物比较 与正常对照组左右耳比较，糖尿病无耳聋组左右耳所对应的听皮层代谢产物NAA／Cho降低（P＜0.05），mI／Cr、Cho／Cr升高（P＜0.05）（表2）；糖尿病双侧耳聋组NAA／Cho、NAA／Cr降低，Cho／Cr、mI／Cr升高，差异均有统计学意义（P＜0.05）；糖尿病双侧耳聋组NAA／Cho值较糖尿病无耳聋组降低（P＜0.05），Cho／Cr，mI／Cr值升高（P＜0.05）（表3）；糖尿病单侧耳聋组患侧、健侧及正常对照组NAA／Cr和NAA／Cho值依次升高，Cho／Cr和mI／Cr依次降低（均为P＜0.05）。糖尿病单侧耳聋组患侧的NAA／Cr、NAA／Cho值较健侧降低（P＜0.05）（表4）。

表1 糖尿病患者血糖浓度与各神经代谢产物之间的相关性

表2 正常对照组左右耳＼糖尿病无耳聋组左右耳听皮层区神经代谢产物比较（±s）

表2 正常对照组左右耳＼糖尿病无耳聋组左右耳听皮层区神经代谢产物比较（±s）

注：*与正常对照组同侧耳比较，P＜0.05

组别例数（例）耳别NAA／Cr Cho／Cr mI／Cr NAA／Cho正常对照组15左1.53±0.11 0.69±0.02 0.51±0.04 2.20±0.16右1.67±0.10 0.64±0.04 0.45±0.06 2.62±0.26糖尿病无耳聋组48左1.52±0.08 0.74±0.04*0.62±0.05*2.05±0.15*右1.60±0.06 0.70±0.07*0.53±0.07*2.31±0.20*

表3 糖尿病双侧耳聋组与正常对照组及糖尿病无耳聋组对应听皮层区神经代谢产物比较（±s）

表3 糖尿病双侧耳聋组与正常对照组及糖尿病无耳聋组对应听皮层区神经代谢产物比较（±s）

注：*与正常对照组比较，P＜0.05；△与糖尿病无耳聋组比较，P＜0.05

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表4 正常对照组与糖尿病单侧耳聋组健侧和患侧对应听皮层区神经代谢产物比较（±s）

表4 正常对照组与糖尿病单侧耳聋组健侧和患侧对应听皮层区神经代谢产物比较（±s）

注：*与正常对照组比较，P＜0.05；△与糖尿病单侧耳聋组健侧比较，P＜0.05

组别NAA／Cr Cho／Cr mI／Cr NAA／Cho正常对照组1.60±0.12 0.67±0.05 0.48±0.06 2.41±0.29糖尿病单侧耳聋组健侧1.54±0.09*0.72±0.02*0.53±0.11*2.14±0.21*糖尿病单侧耳聋组患侧1.48±0.07*△0.76±0.04*0.59±0.03*1.95±0.14*△

2.3 糖尿病患者颞横回神经代谢产物NAA与Cho的比值ROC法统计学分析结果 NAA／Cho比值为1.65时，其诊断的灵敏度为100%，特异度为88%，灵敏度与特异度均很高，表明当NAA／Cho低于1.65时糖尿病患者可能会并发神经性聋，其可以作为筛查糖尿病患者发生耳聋的一个特异性指标（ROC曲线下面积为81%，图2）；而NAA／Cr、Cho／Cr ROC曲线下面积均小于50%，准确性较低，不考虑其作为早期预警指标。

图2 ROC曲线图

3 讨论

Diniz等［7］研究了50例糖尿病患者发现并发神经性聋的患者为21例，本组98例2型糖尿病患者中合并感音神经性聋50例，占51.02%，与该文献相符。1H-MRS检测的脑内代谢物常用指标有NAA、Cho、Cr、mI、乳酸、谷氨酰胺、谷氨酸复合物以及氨基酸等［8］，NAA作为神经元代谢的标志物，在正常脑部1H-MRS中，NAA处于高峰部位，NAA水平下降体现了神经元细胞代谢功能减弱，从代谢角度反映神经元细胞的损伤或死亡，而NAA水平升高反映神经元细胞活力增强，代谢旺盛［9］；胆碱反映脑内总的胆碱量（t Cho），是细胞膜磷脂代谢的中间产物，神经细胞膜、髓鞘和神经脂类崩解以及胶质细胞增生、神经细胞膜修复等因素都可导致Cho浓度升高，Cho是神经胶质细胞代谢产物的标志物，其浓度越高则间接反映神经细胞代谢障碍越重，因此，本研究选取NAA作为观察指标之一，借以判断听皮层神经细胞的活跃程度，选取Cho作为另一个重要观察指标，来判断听皮层神经细胞的代谢障碍情况，而NAA／Cho的比值升高与降低更能提示神经细胞的健康与受损情况。Cr是脑细胞能量依赖系统的标志，是能量代谢的提示物，其峰值一般较稳定，常作为其它代谢产物信号强度的参照物。

文中结果显示，随着糖尿病患者血糖水平升高，NAA／Cr、Cho／Cr、mI／Cr、NAA／Cho比值呈现一定的变化趋势，血糖浓度与NAA／Cr、NAA／Cho比值呈负相关性，而与Cho／Cr、mI／Cr比值呈正相关性，表明糖尿病患者血糖浓度越高，NAA／Cr、NAA／Cho比值越低，提示患者脑内相应听皮层区域内的神经元已经出现代谢障碍；而Cho／Cr越高，表明患者脑内胶质细胞可能出现一定的代偿增生，也从侧面说明脑内神经元细胞代谢障碍已经开始显现。

从文中结果看，单纯糖尿病患者其左右听皮层神经细胞的NAA／Cho比值明显低于正常对照组，而Cho／Cr比值明显高于正常对照组，提示单纯糖尿病患者的脑部颞横回听皮层区神经细胞已出现早期代谢障碍，与陈贤明等［10］针对7例老年性聋患者听皮层的氢质子磁共振波谱研究结果一致，提示糖尿病患者脑部颞横回听皮层区神经细胞出现了与感音神经性聋一致性的代谢损伤，NAA／Cho和Cho／Cr比值可以早期反映这一变化。糖尿病合并双侧耳聋组及单纯糖尿病组NAA／Cho比值均较对照组下降，而与单纯糖尿病组相比，糖尿病合并耳聋患者听皮层神经细胞的NAA／Cho比值下降更明显，提示糖尿病合并耳聋组患者颞横回听皮层区的神经元细胞出现了比单纯糖尿病患者更严重的损伤，推测糖尿病患者在未发生神经性聋时听皮层区神经细胞已存在代谢障碍，当其出现感音神经性聋时，其听皮层区域的神经细胞代谢障碍更加明显，与其他代谢指标相比，NAA／Cho比值更能客观反映这一变化。

为进一步明确上述指标是否能反映糖尿病患者大脑听皮层区神经细胞的早期代谢障碍，本研究对糖尿病合并单侧耳聋患者的患侧及健侧进行了自身对照研究，结果显示糖尿病合并单侧耳聋患者组患侧所对应的听皮层区NAA／Cho、NAA／Cr比正常对照组对应区域下降，而Cho／Cr上升；其健侧所对应的听皮层区的NAA／Cho、NAA／Cr、Cho／Cr值存在同样变化趋势，且患侧NAA／Cho比值下降更加明显，提示糖尿病单侧耳聋患者患侧及健侧听皮层区神经细胞均出现了代谢障碍，且健侧已经出现了早期神经细胞代谢障碍的征象；NAA／Cho较其他三个指标更能反映听区大脑早期代谢障碍的变化。

ROC曲线分析被公认为是衡量诊断信息和诊断决策质量的最佳方法，从文中结果看，NAA／Cho比值为1.65时，可作为界定糖尿病患者患神经性聋的临界值，而NAA／Cr、Cho／Cr比值ROC曲线下面积＜50%，准确性有待于进一步研究考证。

综上所述，本研究发现糖尿病不伴感音神经性聋患者颞横回神经细胞出现了早期听皮层神经细胞代谢功能减退征象，NAA／Cho比值能较客观地反映这一变化，有可能作为判定此类人群发生感音神经性聋的早期听皮层代谢预警指标，与阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征患者颞横回氢质子波谱变化情况［11］类似。但听皮层功能减退主要影响言语识别率，在后续的研究中将进一步探讨言语识别率、失匹配负波或P300检查与听皮层损伤的相关性以及耳声发射、耳蜗电图、ABR等不同定位检测手段与磁共振氢质子波谱技术检测听皮层代谢产物变化的相关性，以进一步明确NAA／Cho等相关神经代谢产物变化作为糖尿病患者合并感音神经性聋早期预警指标的可能性。

1 Song H，Xiong D.A review on affected hearing function by diabetes［J］.Chinese Journal of the Practical Chinese with Modern Medicine，2008，21：464.

2 Peng SC，Wong DS，Tung KC，et al.Computational modeling with forward and reverse engineering links signaling network and genomic regulatory responses：NF-kappaB signaling-induced gene expression responses in inflammation［J］.BMC Bioinformatics，2010，11：308.

3 Niiya Y，Abumiya T，Shichinohe H，et al.Susceptibility of brain microvascular cells to advanced glycation end productsinduced tissue factor upregulation is associated with intracelluar reactive oxy-gen species［J］.Brain Res，2006，1108：179.

4 陈贤明，梁永辉，陈自谦，等.突发性聋患者急性期听皮层代谢1H-MRS研究［J］.听力学及言语疾病杂志，2011，19：525.

5 陆再英，钟南山.内科学［M］.第7版，北京：人民卫生出版社，2008.644～770.

6 李富德，梁瑞敏，陈晨.急性低频感音神经性聋临床发病特征和诊断［J］.听力学及言语疾病杂志，2008，16：285.

7 Diniz TH，Guida HL.Hearing loss in patients with diabetes mellitus［J］.Braz J Otorhinolaryngol，2009，75：573.

8 Haga KK，Khor YP，Farrall A，et al.A systematic review of brain metabolite changes，measured with 1H-magnetic resonance spectroscopy，in healthy aging［J］.Neurobiol Aging，2009，30：353.

9 Crocker CE，Bernier DC，Hanstock CC，et al.Prefrontal glutamate levels differentiate early phase schizophrenia and methamphetamine addiction：A（1）H MRS study at 3Tesla［J］. Schizophr Res，2014，157：231.

10 陈贤明，窦晓晴，梁永辉，等.老年性聋患者听皮层磁共振波谱分析［J］.中华耳鼻咽喉头颈外科杂志，2012，47：852.

11 宋冬梅，张继华，刘涛，等.阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征患者颞横回氢质子波谱研究［J］.听力学及言语疾病杂志，2014，22：264.

（2014-08-20收稿）

（本文编辑 雷培香）

1H-Magnetic Resonance Spectroscopy Study of Auditory Cortex Metabolism in Patients with Type 2 Diabetes

Song Dongmei*，Xu Yingxia，Liu Tao，Lyu Xin，Wang Baoshan
（*Department of Otolaryngology and Head and Neck Surgery，the First Hospital of Hebei Medical University，Shijiazhuang，050031，China）

Objective To investigate the characteristic changes of the metabolism products in the auditory cortex（transverse temporal gyrus）in diabetes combined with nerve deafness using1H magnetic resonance spectroscopy（1H-MRS），and to discover the early warning indicator of nerve deafness in type 2 diabetes.Methods PTA was performed in 98 patients with type 2 diabetes（diagnosed by Endocrinology Department），and in 15 healthy subjects in the control group.The patients were classified into four groups：the group of type 2 diabetes；type 2 diabetes with unilateral and bilateral deafness，and the normal control group.Cerebral metabolism was studied by assessing the ratios of nitro-acetyl aspartate contrast to choline（NAA／Cho）as well as to creatine（NAA／Cr），myo-inositol to creatine（mI／Cr）and choline to creatine（Cho／Cr）ratios in the auditory cortical separately in these groups. The Pearson correlation analysis was applied to determine blood glucose value with the nerve metabolites while the ROC curves were made for those metabolism markers to find the best diagnostic threshold.Results NAA／Cr and NAA／Cho were negatively correlated with AHI index and Cho／Cr，mI／Cr was positively correlated with blood glucose value.Significantly lower values of NAA／Cho ratio were found in patients＇（diabetes without deafness）auditory cortex compared with 15 age-matched control subjects（P＜0.05）.NAA／Cr and NAA／Cho ratio in diabetes with deafness were significantly lower than those in control group（P＜0.05），Cho／Cr higher than those of in other groups（P＜0.05）.NAA／Cr and NAA／Cho ratio in injured and uninjured auditory cortex of diabetes with unilateral deafness were significantly lower than those of in control group（P＜0.05），then we made a self-comparison between the injured and uninjured auditory cortex，finding that NAA／Cho ratio had a significant difference.All of the metabolisms were tested by the curve of ROC.The area of NAA／Cho under the ROC curve was 81%，which had a higher accuracy.NAA／Cho equal to 1.65 can be used as boundary indicators between diabetes without deafness and diabetes with deafness groups，the areas of the remaining indicators under the ROC curve was＜50%.Conclusion NAA／Cho may be the early warning marker of nerve deafness in type 2 diabetes.

Type 2 diabetes； Sensorineural hearing loss； Auditory cortex；neural metabolites；1H magnetic resonance spectroscopy（1H-MRS）.

10.3969／j.issn.1006-7299.2015.02.008

时间：2015-3-3 14：39

R587.1；R339.16

A

1006-7299（2015）02-0151-05

△ 河北省高等学校科学技术研究重点项目（ZH2011220）、河北省科学技术研究与发展计划项目（12276103D）联合资助

1 河北医科大学第一医院耳鼻咽喉头颈外科（石家庄 050031）； 2 河北省石家庄市正定县人民医院

宋冬梅，女，天津人，主任医师，硕士生导师，主要研究方向为耳鼻咽喉相关疾病临床治疗及研究。

王宝山（Email：wbsent@126.com）＃为并列第一作者

网络出版地址：http：／／www.cnki.net／kcms／detail／42.1391.R.20150303.1439.011.html