职业性噪声聋患者静息态脑功能局部一致性研究

李韵昕 王爱杰 黄冉冉 李琳 许蕾蕾

烟台市烟台山医院影像科，烟台 264001

职业性噪声聋是一种在世界范围内高发的职业病，依据美国有关统计数据，约25%的美国工厂中存在可能导致听力损失的噪音，在50～70 岁男性矿工中有49%～70%伴有听力损伤［1］。有研究统计，大约有1 000 万名员工在噪音过度的环境中工作，其中大约100 万人遭受不同程度的职业性听力损失，噪声主要损伤听觉系统［2］。基于此，本文利用静息态功能磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）来分析职业性噪声聋患者静息状态下脑皮层功能区活动特点，为今后噪声性耳聋的相关科学研究提供参考和指导依据，最终为职业性噪声耳聋的诊治、防护及预后起到一定价值。

资料与方法

1.一般资料

按照中华人民共和国国家职业卫生标准GBZ 49-2014《职业性噪声聋的诊断》的诊断标准，共收集烟台市烟台山医院南院职业病科2017 年1 月至2019 年12 月确诊的职业性噪声聋患者55 例。患者从事工种主要以焊接、矿工、凿岩为主。对照组与患病组相匹配，共收集38 例。入组标准：成年男性，汉族，右利手，受教育程度不均等；无神经系统疾病史，无手术史，无服用过安定药物史等；无使用过潜在神经毒性药物史。检查前向患者交代检查目的、过程以及注意事项；填写个人信息采集表、汉密尔顿焦虑量表（HAMA）及简易精神状态评价量表（MMSE）。

本研究得到烟台市烟台山医院医学伦理委员会的批准（烟山伦准2023014号），所有受试者均签署知情同意书。

2.仪器检测方法

所有数据均采集于同一台GE Discovery 750 3.0TMR 核磁机器（美国GE 公司），均使用8 通道颅脑线圈扫描。仰卧，先进行常规颅脑、内耳、全脑三维快速扰相梯度回波（3D-FSPGR）及的功能磁共振成像（BOLD-fMRI）序列扫描。结果像参数：重复时间（TR）6.9 ms，回波时间（TE）3.4 ms，层厚1.0 mm，间距0 mm，成像视野（FOV）25.6 cm×25.6 cm，矩阵256×256，采集次数1 次，翻转角（FA）12°，扫描范围包括全脑，层数为176 层，扫描时间04：33，所得图像176 幅。BOLD 序列参数：TR 2 000 ms，TE 35 ms，层厚4 mm，间距1 mm，FOV 24 cm×24 cm，矩阵64×64，FA 90°，采集次数均为1次。扫描范围包括全脑。BOLD层数为40层，扫描时间为06：40，所得图像8 000 幅。所有磁共振图像均由两位影像科副主任医师做出相关诊断报告。

3.静息态功能图像处理

将噪声聋组和对照组静息态数据输入计算机，使用DPARSF4.3 软件在MATLAB（R2018b）平台下进行BOLD 数据预处理。预处理过程：转换格式；去除前面时间点；层面时间校正；头动校正；图像配准；去除协变量；空间标准化；空间平滑；去线性漂移；低频滤波。利用静息态fMRI 处理软件分析局部一致性（regional homogeneity，ReHo）有差异的脑区，并提取差异脑区的ReHo值。采用DPARSF4.3分别对两组受试者的ReHo进行独立样本t检验，以年龄、受教育程度作为协变量，进行FDR 校正后提取差异有统计学意义的脑区。

4.统计学分析

采用SPSS 23 分析软件，对两组年龄、受教育程度、HAMA 评分、MMSE 评分进行独立样本t检验，符合正态分布的计量资料以均数±标准差（）表示。采用双变量Pearson 相关检验来分析ReHo 值与噪声暴露时间、HAMA评分、双耳语频平均听阈的相关关系，P＜0.05为差异有统计学意义。

结果

1.一般资料

两组受试者的年龄、受教育年限、MMSE 评分差异均无统计学意义（均P＞0.05），HAMA评分差异有统计学意义（P＜0.05）。职业噪声暴露时间与HAMA 评分呈负相关。见表1、图1。

表1 噪声聋组与健康对照组的临床资料比较（）

表1 噪声聋组与健康对照组的临床资料比较（）

注：HAMA为汉密尔顿焦虑量表，MMSE为简易精神状态量表；“-”表示没进行统计比较

?

2.ReHo分析结果

两组受试者左侧额中回（AAL7）、右侧角回（AAL66）、左侧枕中回（AAL51）、左侧角回（AAL65）、右侧额中回（AAL8）的ReHo值发生改变，见表2、图2～4。

表2 噪声聋组与健康对照组局部一致性差异脑区

图2 矢状、冠状、横轴位显示职业性噪声聋组与正常对照组脑局部一致性（ReHo）值存在差异的区域。脑质内蓝色区域代表ReHo值减低的区域

图3 横轴位显示与对照组比较，噪声聋组患者局部一致性（ReHo）值减低的区域包括左额中回（AAL7）、右角回（AAL66）、左枕中回（AAL51）、左角回（AAL65）、右额中回（AAL8）。蓝色区域代表ReHo值减低的区域

图4 采用BrainNetViewer 软件，与对照组比较，噪声聋组患者局部一致性存在差异的区域有左额中回（AAL7）、右角回（AAL66）、左枕中回（AAL51）、左角回（AAL65）、右额中回（AAL8）

3.相关性分析

ReHo 值改变有差异的脑区与噪声暴露时间、HAMA 评分、双耳语频平均听阈均无明显相关性。

讨论

噪声性听力损伤是指经常暴露在过度噪声中导致的双侧感音神经性听力损伤，主要指听觉敏感度下降，听阈提高，语言接受以及信号辨别能力较差。研究表明，长期暴露于噪音引起的听力损伤和耳鸣，可能会导致中枢听觉系统功能的改变［2-3］。随着fMRI 广泛应用，特别是对静息态fMRI［4-8］的研究，为耳聋患者中枢听神经功能的可塑性改变提供了影像依据与指导。本文通过功能相分析职业性噪声聋患者功能激活区的重塑机制，进一步了解噪声聋人群的神经影像学机制。

2004 年，臧玉峰等［9］提出了静息态fMRI 的ReHo 分析方法。前期有研究表明人脑在静息态下会存在一种“默认网络”［10］，且这种默认网络只有在静息态下才能够被激活，如果处在一种执行任务的状态下其激活程度会显著降低甚至消失。在这些自发BOLD 信号中存在一些特定的功能连接，同时存在多个脑功能的激活网络。额中回是默认网络的重要组成成分，有研究结果证明耳聋患者存在部分默认网络下神经活动改变［11-15］。所以，我们推测噪声聋患者额中回的改变应该是默认网络下改变的一种具体表现形式。大量临床试验及研究证明，左侧额中回是中文语言处理和加工的关键部位，同时，还具有工作记忆和协调以及社会认知处理的功能［14］。Kerestes 等［16］认为左侧前额叶皮层与引起负面情绪密切相关，可能涉及情感的意识感受、情绪表达、情感决策，在有负面情绪障碍的工作负荷环境下，前额叶皮层表现出异常的神经活动性。既往张维涛［14］、Zhou等［3］以及韩祺等［17］研究结果均发现患病组额中回ReHo 值降低，这与本研究结果基本一致，说明噪声聋患者在这种噪音环境下工作，情绪波动较大，注意力下降，情感认知等均受到负面影响。

角回（韦尼克区的一部分）呈弓形，位于顶-颞-枕联合皮层交界处，与传入的听、视、触觉信息整合有关。它是视觉性语言中枢（阅读中枢），角回损伤会造成失读症（不能理解复印出来的文字意义）、失语症（患者理解不出词语的意义）、失写症（无法书写正常的文字）。信息传递的过程需要经过耳蜗基底膜、听神经、内侧膝状体、初高级听觉皮层、角回［18］。从事职业噪声的工人他们作业于嘈杂的高负荷噪音环境下，患者听力逐渐下降，角回接收的信号减少，它会降低听觉信息的传输、处理、整合、加工和记忆等功能，导致角回ReHo 值下降。马宁［19］、Xia 等［20］研究结果与本次结果有重叠之处，提示听力受损，其语言功能也会随之受损，这也解释了我们的结果。

枕中回作为枕叶的一部分，为视觉皮层中枢所在区域，主要功能是处理视觉信息。既往研究发现中，薛伟等［21］发现耳鸣患者听觉与视觉网络间存在异常功能连接，练艺丹等［22］认为飞机飞越的噪声刺激会对视觉联合皮层等相关脑区产生影响，动物实验证实视觉皮层和听觉皮层之间存在着解剖联系，且视觉皮层直接接受听觉皮层调节［23］。结合本研究结果推测，在噪声环境的刺激下患者会有视觉联合皮层的变化，暗示枕中回是噪声聋患者听觉中枢发生异常后的一种继发性改变，但这一推断有待进一步深入研究。

范文亮［11］发现单侧突聋患者颞上回、脑岛、额上回、额中回等区域ReHo值增高，但没有发现ReHo值降低的脑区，这与本次我们得出的研究结果有所不同，说明急性期内单侧突发感音性耳聋患者静息态下的脑功能可能存在“超激活”现象。而我们研究对象听力损伤比较对称，是慢性高负荷的持续性听力损伤。听觉中枢接收信号减少，神经元活动降低，其他脑区共同对听觉信息进行加工、处理、整合、记忆，表明随着耳聋时间变长，听觉功能区向其他脑区转换，即听觉脑区发生一定程度的功能重组。本研究结果没发现听觉脑区存在ReHo值异常改变，主要累及非听觉区域。

HAMA 评分与ReHo 所得结果无明显相关性（P＞0.05），这种现象出现的可能与噪声聋患者长期内适应的心理抗压作用及自我调节过程有关。

本研究不足之处为对照组较噪声聋组来说，样本量相对不足，今后将继续扩大样本量来验证结果的准确性和可信性。磁共振会存在噪声污染，虽然采用降噪等措施，但是3.0 T 高场磁共振噪声还不能完全消除掉，不能达到完全静息态。

职业性噪声聋患者在静息态下fMRI 显示非听觉皮层脑区存在多处脑区神经元活动和相邻脑区同步性降低的现象，提示脑部功能出现异常，有一定程度的功能重组。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突

作者贡献声明李韵昕：实施研究，采集数据，起草文章；王爱杰：酝酿和设计试验，分析/解释数据，统计分析；黄冉冉：对文章的知识性内容作批评性审阅；李琳：技术支持，支持性贡献；许蕾蕾：行政支持，指导贡献