采用fMRI研究感音聋儿相关脑区的ALFF及ReHo改变

刘婕，刘影

中国科学技术大学附属第一医院安徽省立医院影像科安徽合肥230000

$摘要】目的探讨采用静息态功能磁共振研究0~4岁的双侧先天性重度感音神经性耳聋患儿听觉、语言、视觉及其他相关脑区的ALFF值及ReHo的变化情况，判断人工耳蜗置入前患儿的听觉、语言、视觉及其他有关脑区的功能重塑。

方法选取0~4岁双侧先天性重度感音神经性耳聋患儿25例，正常听力组20例，以2岁为大脑发育的关键期分为4组：0~2岁耳聋组患儿16例、0~2岁对照组9例;2~4岁耳聋组患儿9例、2~4岁对照组11例。采用GE3.0T磁共振成像仪对被试者进行静息态功能磁共振扫描，分别采用低频振幅(ALFF)、局部一致性(ReHo)分析静息态功能磁共振数据。

结果0~2岁耳聋患儿与0~2岁正常被试的ALFF及ReHo相比、2~4岁耳聋患儿与2~4岁正常被试的ALFF及Re-H。相比、2~4岁耳聋患儿和0~2岁耳聋患者的ALFF及ReHo相比差值均有统计学意义#P$0.005)(结论低频振幅及局部一致性能较好地揭示双侧先天性重度感音神经性耳聋患儿大脑异常神经活动造成的BOLD信号的改变,0~4岁的双侧感音性聋儿的听觉、视觉、语言及其他感觉系统相关皮层可能发生了功能重塑，功能磁共振对人工耳蜗术前评估及预后的判断提供一定的帮助(

$关键词】静息态；低频振幅；局部一致性；先天性感音神经性耳聋；磁共振成像红楼论坛

中图分类号:R445.2&R764文献标识码:A文章编号：1006-9011(2021)01-005-06

Study of ALFF and Redo in tUe brain regions of deaf cUilUreu by fMRI cUange

LIU Jie，LIU Ying

Department o Radiology，The First Affiliamd Hospital of China Science and Technology University，Hefei230000，P.R.China *Abstract]Objective To study the changes of ALFF and ReHo in hearing，language，vision and other related brain re-ions in children with bdamral congenital severe sensorineural deafness aged0~4years old by resting functional magnetic resonancc (fMRI)，and to judge the functional remodeling of hearing，language，vision and other related brain re-ions in children before cc-chlear implanmUon.MetUods Twenty-five children aged0〜4years with bilateral congenital severe sensorineural detness were eneoed.Tweniychodeen on ihenoemaYheaeonggeoup weeedoaoded oniofouegeoups：16chodeen aged0~2yeaesoYd woih deaf-ne s，9chodeen aged0~2yeaesoYd woih conieoYgeoup，9chodeen aged2~4yeaesoYd woih deafne s and11chodeen aged2~ 4yeaesoYd woih conieoYgeoup.Resiong-siaiefuncioonaYmagneioceesonance(fme)scansweeepeefoemed woih GE3.0Tmagneioc resonance0

81X1'in det and normal groups，and resting-state fMR date were analyzed with low-frequency amplitude(ALFF)and local consistency(ReHo).Res c its Compared with ALFF of normal subjects aged0to2years，ALFF increased in the left anterior cuneiform lobe，right superior frontal gyrus，right middle occipital gyrus and right parietal lobule，and decreased in the left superior temporal gyrus and left inferior frontal gyrus.The left anterior cingulate gyrus and left infratemporal gyrus were higher in 2〜4year-old det subjects than in2〜4year-old normal subjects.The brain re-ions with decreased ALFF values were left匚^—-or frontal gyrus and left superior temporal gyrus.Compared with0〜2years old det patients，ALFF increased in left superior temporal gyrus，left inferior frontal gyrus and insula，and decreased in right medial frontal gyrus and left inferior temporal gyrus.

Compared with the normal subjects aged0to2years，the brain re-ions with increased ReHo were left spindle gyrus，and the brain re-ions with decreased ReHo were left superior-emporal gyrus and left inferior frontal gyrus.Compared with the normal subjects aged2to4years o U，the brain areas with increased ReHo were left anterior cuneiform lobe，right parietal lobule，left suboccipiml gyrus and right cuneiform lobe.ReHo decreased in the left superior temporal gyrus and right angular gyrus.The right superior iempoeaegyeuswashogheeon deatpaioenisaged2io4yeaesihan on deatpaioenisaged0io2yeaes，and iheeetimedoaeteoniaegy-rus was lower in det patients aged2to4y

ears(P$0.005).Conclusion Low frequencr amplitude and local consistencr can better reveal the changes of BOLD signal caused by abnormal brain activith in children with bilateral congenital severe sensorineu-

基金项目：安徽省公益性技术应用研究联动计划项目(编号:1704f0804003)

作者简介：刘婕(1994-)，女，安徽亳州人，毕业于皖南医学院，住院医师，主要从事医学影像学诊断工作

通信作者：刘影主任医师E-mail：felice828@126-com

rat deafness.Functional remodeliny may occur in the auditoe,visual,Onyuistic and othee sensoe cortez of children aged0〜4 years old with b ilateral sensorineural deafness.Functional maanetic resonancc imaainy can provide preoperativv evvluation and pmanosis judyement foe cochlear impdnts.

*K e y worls]Restiny state；Low frequency amplitude；Locd consistency；Conyenitai sensorineural deafness；Maynetio reso-nanceimayiny

先天性耳聋大部分都是感音神经性耳聋（sen-soeneurai deafness,SNHL），有研究表明，耳聋患者有轻中度心理健康损害情况。早期听力剥夺不仅会影响语言，还会影响认知功能，如执行功能下降、人格障碍、社会行为异常、决策延迟和视觉注意力增强，2--（本文将比较耳聋患儿和正常被试的低频波动幅度（ALFF）和听觉、语言和视觉相关脑区的局部一致性（REHO）。研究先天性重度感音神经性听力丧失患儿因听觉剥夺而引起的脑区内在功能改变。

1资料与方法

1-1一般资料

选取2017年8月~2019年3月在我院双侧先天性极重度感音神经性耳聋婴幼儿患者25例，其中男性13例，女性12例，年龄0〜4岁，平均年龄（2±0.46）岁。纳入0~4岁双侧先天性重度感音神经性耳25，常听力20，2

脑发育的关键期分为4组：0〜2岁耳聋组患儿16例,0~2岁对照组9侧例,2~4岁耳聋组患儿9例，对照组11例。纳入标准：耳聋组：1）选取双侧先天性重度感音神经性听力损失患儿#CSSHL）。所有婴幼儿的ABR结果均大于90db，表明严重或严重的感音神经性听力损失;2）除去各种中枢神经系统疾病;3）以往没有耳部的手术史;4）以往没有服用过耳毒物的病史。对照组：1）患儿由于其他原因需做头颅磁共振扫描的检查，而后通过影像学手段查明头部并无异常；2）所有对照组听力检查结果均为正

常;3）对照组年龄性别均与耳聋组匹配。依据大脑发育的关键时期（2岁）来分组，依据年龄和男女性别分组情况，见表1。全部受试者检查前知情同意书由被试者父母签署，所有检查均由医院伦理委员会批准。

2检查方法

采用GE3.0T MRI扫描仪进行扫描，仪器配有标准头线圈和平面回波系统。详细的MRI序列包括：首先，获取全脑TWI和T2WI的横断面图像，以排除中枢神经系统病变。在MRI检查前，所有婴儿口服10%水合氯醛，每公斤0.6mi，最大不超过80 md待被试者熟睡后，检查前平卧于磁共振检查床6

表1被试分组及组间的性别构成

分

性

男女合0~2岁耳聋组7916

2~4岁耳聋组639

0~2岁对照组459

2~4岁对照组5611

合计222345

上，头部用海绵垫固定，避免头动产生运动伪影。所有被试者均用MRI专用防噪音耳塞塞住外耳道（参数如下：T1WI：TR/TE250ms/2.5ms，层厚4 mm，层间距1.0mm，翻转角70°，矩阵256X256, FOV240X240mm,T2WI TR/TE3000ms/30ms，层4mm，距1.0mm，矩阵256X256, FOV240 X240mm，翻转角度120°。其次，功能扫描成像采用血氧水平对比BOLD序列，详细参数为：TR/TE 2000ms/30ms，翻转角90°,FOV240mm X240 mm，层厚4mm，间隔0mm，层数33层，矩阵64X 64,248帧，共计8480幅，扫描时间为8min16o，无缝隙覆盖整个大脑。最后，采集矢状位3D结构像TCDBRAVO序列。参数设置如下：TR/TE2000 mss3.2ms，矩阵256X256,FOV256X256mm,

1mm，间隔0mm，层数设为168层，翻转角度9°，激励次数为1次，扫描用时为4min27s（

1.3/像理

3.1图像分析运用AFNI软件对图像进行后处理，经过如下几个步骤：1）原始功能图像的重建，将DICOM格式数据转化为nii格式;2）功能像层面时间校正;3）运动校正：剔除三维平移大于1mm和旋转角度大于1°的受试者;4）空间标准化;5）功能像的空间平滑和去线性漂移（

1.3.2数据处理1）利用低频振荡振幅（LowFre-quency Oscillation Amplituda）计算全脑的ALFF值，通过快速傅立叶变换，从而得出功率谱，并对功率谱进行开方。最终将每个体素的ALFF值除以全脑平均的ALFF值，就能得出每个体素标准化以后的ALFF值；2）计算每个体素及其相邻26个体素时间序列的局部一致性，将每个体素的肯德尔和谐系数

值除以全脑所有体素KCC均值得到平均的ReHo 图，然后对平均ReHo图以8mm X8mm X8mm全宽半高的高斯参数进行平滑，得到的结果进行统计（1-

4统计学分析

将两两组之间分别进行组间分析（3dttest），对组间分析结果进行蒙卡校正，统计阈值概率设定参数P$0.005，计算出$$0.01的最小数据簇大小，得出存在差异的脑区，显示激活区，统计并记录激活区位置以及信号类型。

2结果

本组患儿中,0~2岁耳聋患儿与0~2岁正常被试的ALEF及ReHo相比,2~4岁耳聋患儿与2-4岁正常被试的ALEF及ReoHo相比,2~4岁耳聋

0P2耳的ALEF及ReHo

均有统计学意义（P%0.005），见表2~7、（图1~ 6）。

3讨论

3.1ALFF、ReHo的概念以及和大脑自发神经元活动的关联

ALFF代表的是各个体素的神经元自发活动水平高低，可以直接反映耳聋引起的脑组织BOLD代谢变化的特征，以下观点更能够作为佐证：1）脑灰质的ALFF值较脑白质的ALFF值高出约百分之六十［5］，这种结果与上述两种BOLD信号有差异是符合的，由于大脑灰质大部分组成部分是神经元胞体及树突，脑白质的主要组成部分是神经纤维束，说明

左左左右左右右-5

-5

-63

-79

直线运动球轴承

.78

.92

.74

.38

.81

-4

-3

表20~2岁耳聋患儿与0~2岁正常被试的ALFF相比的组分析结果

MNI坐标

脑区半球--------------------------------------------体素Z值

颖上回（22）

额下回

楔前叶（7）

上回#10）

上回（41）

中回（19）

上小叶（7）

注:ALFF值升高的脑区有左侧楔前叶（布德曼7区）、右侧额上回（布德曼10区）、右侧枕中回、右侧顶上小叶,ALFF值降低的脑区有左侧颖上回（布德曼22区）、左侧额下回、左侧颖上回（布德曼41区）（结果经过蒙卡校正，其中P$0.005,01-^^31

表32〜4岁耳聋患儿与2〜4岁正常被试的ALFF相比的组分析结果

MNI

脑半球-体素

x y z

Z值

前扣带回（32）左-3342159 3.91回左-53-3-3638 4.64上回左-56-17343-4.71回左-44301085-4.89注：ALFF值升高的脑区有左侧前扣带回、左侧颖下回,ALFF值降低的脑区有左侧颖上回、左侧额下回（结果经过蒙卡校正，其中%$ 0.005,c I u C vs=31

表42~4岁耳聋患儿和0~2岁耳聋患儿的ALFF相比的组分析结果

脑半球-

MNI

Z值x y z

侧回(11)

右349-2677-4.55上回左-54-2148 3.94回左-51-2-3431-4.34

回左-53173146 3.78

岛叶（13）左-38-22633 4.56注：ALFF值升高的脑区有左侧题上回、左侧额下回、岛叶（布德曼13区）,ALFF值降低的脑区有右侧内侧额回（布德曼11区）、左侧题下回。结果经过蒙卡校正，其中P$0.005,clusteeg31李汉柏

表50-2岁耳聋患儿与0〜2岁正常被试的ReHo相比的组分析结果

脑区半球-

MNI

Z值x y z

颖上回（41）左-55-321884-3.98

梭状回（19）左-44-53-678 4.16回左-52141797-4.53注:ReHo升高的脑区有左侧梭状回,ReHo降低的脑区有左侧颖上回（布德曼41区）、左侧额下回。结果经过蒙卡校正，其中P$0.005, cluster=31

MNI

表62~4岁耳聋患儿与2~4岁正常被试的ReH。相比的组分析结果

脑半球-体素

x y z

Z值

楔前叶（7）左-23-683960 4.57

顶上小叶（7）右21-585958 3.40上回左-56-17387-3.91

角回右45-662279-4.66回左-53-3-3654 4.51叶(7)右20-753563 3.26注:ReHo升高的脑区有左侧楔前叶（布德曼7区）、右侧顶上小叶（布德曼7区）、左侧题下回、右侧楔叶（布德曼7区）（ReHo降低的脑区有左侧题上回、右侧角回（布德曼39区）。结果经过蒙卡校正，其中P$0.005,01-^=31

表72~4岁耳聋患儿与0~2岁耳聋患儿的ReH。相比的组分析结果

脑半球-

MNI

Z值xyz

侧回(11)

左343-28122-4.27

上回右56-31495 4.99

注:ReHo升高的脑区有右侧题上回。ReH。降低的脑区有左侧内侧额回（布德曼11区）。结果经过蒙卡校正，其中P$0.005，山^^=31

神经元自发活动可以表现为ALFF值改变;2）有研究发现［6］人在睁眼的时候测得视觉皮层的ALFF值明显比闭上眼睛时高，这个结果可以推测出人在睁眼时局部神经元自发活动高于闭上眼睛时的神经元自发活动。最后，有研究表明［3］，在静息状态下DMN的自发活动明显增强,ALFF值升高，局部代谢旺盛，由于脑血流量和局部代谢可以反映脑组织活度的水平，因此表明ALFF也可以反映大脑自发性神经元活动。局部一致性是用给定体素与其邻近的体素的时间序列的一致性，来研究区域内大脑低频信号波动的相似性或同步性。ReHo，作为一个可以反映局部大脑活动的一个指标，可能在不同的大脑疾病中发生变化，如视神经髓炎、中风、帕金森、肝性脑病和阿尔茨海默病。ReHo表明局部功能

性脑区具有类似的活动，异常的ReHo反映了大脑的非同步活动出］°语言脑区优势半球一直向左侧大脑半球发展，这和年龄增长的趋势一致。在语言发展过程中，如果大脑左半球受到抑制，则语言处理功能变为右脑半球。所以在语言发育的早期初期不能确定语言的功能是否完全偏测化。因此本文把左侧语言相关脑区和右侧镜像语言相关脑区，即双侧额中回、颛上平南生活网

回、颛中回、额下回、缘上回和角回来作为0~4岁耳的语言关脑（

3.2耳聋组与正常组间的ALFF值的组间分析

Dong等⑼研究表明，年龄较小的耳聋患儿听觉

皮层与相关脑区葡萄糖代谢较低，它可以说明听觉

皮层功能的可逆性，缺少这种情况则提示听觉功能

脑区被其他的功能脑区代替，进一步表明听觉皮层

功能的较难回复、语言认知能力的缺失。本文结果

变量间的相关关系提示：镇静睡眠状态下耳聋患儿组与之对应的正常听力组之间的比较ALFF值主要在听觉、语言处理相

关的脑（听语言关的脑功能受到无声音刺激的影响。先前的文献［10-也报道了严重的感音神经性听力损失的患者可能在语言和学习能力方面存在问题。也有报道称，在聋儿听觉语言关中现代谢水（

图10~2岁耳聋患儿与0~2岁正常被试的ALFF相比的组间分析结果图22~4岁耳聋患儿与2~4岁正常被试的ALFF相比的组间分析结果图32~4岁耳聋患儿和0~2岁耳聋患者的ALFF相比的组间分析结果图40~2岁耳聋患儿与0~2岁正常被试的ReHo 相比的组间分析结果图52~4岁耳聋患儿与2~4岁正常被试的ReH。相比的组间分析结果图62~4岁耳聋患儿与0~2岁耳聋患的ReHo的分析

外，在本文结果中，发现0~2岁的聋儿组较相对应的正常听力组在右侧顶上小叶、左侧前叶#BA7)、右侧额上回(BA10)、右侧枕中回的ALFF值增加,2 ~4岁耳应的正常在前回(BA32))侧回ALFF值增加，7属体感联合，定有关，10区为联合皮质区，参与前额叶皮质的整合功能。右侧上小叶定位有关。听力正常组相比，耳聋组的定向能力体运动感。之前已有m2-现，在人身上，体和定向的能力得m2-。右侧枕中回、左侧回负责视觉信息的处理，提在听力障碍的情况下会使视力能力。另一[13]

明，听剥夺代偿使视觉能力，同时，在没有听的情况下，视重组或神经可塑性更感。行人有更好的视觉能力。视的重视觉功能。基感的神经塑性，质的车工工艺

育上取决于环境。感他相关系统，如知和语言，不仅用，外界刺环合功能[14](本文耳侧前叶、前回、左侧回ALFF值常，回被叶的一部分，它的用包括

的生成和协调、，上述3用的整合响我们行为的原因[15](都构成“”，因此断听力障碍患者的默认许有了功能重塑。耳2~4岁组0~2ALFF值的脑区有内侧额回(BA11)、侧回。BA11属联合皮质区，与、等级活动有关，左侧回与视•

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