研究表明，人工耳蝸植入的最佳時間為3.5歲以內，基于3.5歲以下嬰幼兒耳聾后聽覺及語言中樞變化的情況國內外尚少有報道。本研究采用組塊設計的血氧水平依賴功能磁共振成像技術（blood oxygenation level dependent-functional magnetic resonance imaging,BOLD-fMRI） 研究先天性感音神經(jīng)性耳聾嬰幼兒人工耳蝸植入前聽覺及語言中樞等相關功能腦區(qū)的變化，以明確聽皮質的功能，為聾兒進行人工耳蝸植入提供更多有價值的信息。

1 材料與方法

1.1 受試對象的選擇

極重度感音神經(jīng)性耳聾嬰幼兒19例，其中男10例，女9例，月齡為12～38個月，平均月齡20.7個月，所有聾兒均為雙側先天性極重度感音神經(jīng)性耳聾，雙耳ABR測聽結果均在91 dB nHL以上。所有聾兒均無精神疾病史，無中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育異常。

對照組選自因其它非聽力異常需進行MRI檢查者，入選條件為：①年齡為0～4歲；②雙耳聽力正常；③無重大中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病，如腦癱、腦腫瘤等。本研究入選對照組人數(shù)為6例，其中1例在掃描過程中因運動導致圖像模糊而排除，2例因腦白質發(fā)育異常而排除，實際對照組為3例，其中男2例，女1例，月齡為7～24個月，平均月齡為16.3個月，其中2例聽力正常，1例右耳聽力正常，左耳ABR閾值為25 dB nHL。

1．2 給予刺激

1．2．1 刺激內容    震動觸覺刺激 采用DIGITIMER DS7AH型電刺激儀產(chǎn)生震動觸覺，刺激的頻率為50 Hz，電流強度5 mA，將一對附有自粘式導電膠的表面刺激電極分別置于受試者右小腿近踝部。

1．2．2 實驗執(zhí)行    受試者因年齡較小，清醒狀態(tài)下多不能配合而難以完成MRI檢查，檢查過程中所有受試者均口服10%水合氯醛，用量為50～80 mg/kg。掃描過程中，受試者頭部由頭帶及海綿墊加以固定，避免頭動以減少運動偽影。

1．2．3 刺激模式    采用組塊設計模式，任務由7個組塊構成，呈現(xiàn)時間共140 s，其中包括3個任務組塊和4個對照組塊，各組塊時間均為20 s。

1.3 磁共振成像方法    磁共振掃描采用Marconi Eclipse 1.5 T全身超導型磁共振成像系統(tǒng)，標準正交頭線圈。首先進行自旋回波（spin echo,SE）冠狀面T1WI掃描，以保證隨后掃描的橫斷面回波平面成像（echo planar imaging,EPI）和SE序列左右對稱，避免位置不正。接著進行橫斷面SE T1WI掃描，然后是橫斷面SE-EPI血氧水平依賴法腦fMRI掃描，最后利用射頻擾相穩(wěn)態(tài)快速采集（radio-frequency spoiling fast acquisition in steady state,RF-FAST）序列進行全腦三維掃描，以便三維重建、空間配準及空間標準化，層數(shù)及掃描時間視受試者頭顱大小而定。

1．4 功能數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計學分析    將結構影像和功能影像原始數(shù)據(jù)導出為DICOM格式數(shù)據(jù)，傳輸至離線工作站，采用SPM5軟件進行數(shù)據(jù)預處理、統(tǒng)計分析和結果顯示。數(shù)據(jù)預處理包括運動校正、層面時間校正、配準、空間標準化和平滑。舍棄運動校正過程中頭部三維平移超過2.0 mm、三維旋轉超過0.5°的受試者。利用SPM5二次統(tǒng)計模塊進行病例組和對照組的組內分析和組間比較。統(tǒng)計閾值概率設定為未校正， P<0.05，激活體素≥30。最后將功能圖像疊加到經(jīng)過標準化的T1WI圖像上進行顯示，以簇水平記錄激活腦區(qū)的激活強度， t檢驗統(tǒng)計值“T”代表激活強度。

2 結果

2．1 各組受試者給予震動觸覺刺激時正性激活腦區(qū)情況

由被試激活區(qū)Talairach和Tournoux坐標和極重度感音神經(jīng)性耳聾患兒在給予震動觸覺刺激后主要激活腦區(qū)圖（見圖1）可知，極重度感音神經(jīng)性耳聾患兒在給予右小腿近踝部震動觸覺刺激時主要激活腦區(qū)包括，①聽覺皮層：雙側顳橫回、顳上回；②其它觸覺相關激活腦區(qū)：顳中回、顳下回、雙側中央前、后回、雙側旁中央小葉、雙側額中回、額下回、雙側頂下小葉、雙側枕葉、雙側島葉、雙側梭狀回、雙側角回。

圖1 極重度感音神經(jīng)性耳聾患兒在給予震動觸覺刺激后主要激活腦區(qū)：顳上回、顳中回、顳下回、雙側中央后回、雙側旁中央小葉、雙側額中回、額下回、雙側頂下小葉、雙側枕葉、雙側島葉、雙側梭狀回、雙側角回 正常聽力對照組在給予右小腿近踝部震動觸覺刺激時主要激活腦區(qū)包括，①聽覺皮層：左側顳葉未見閾上激活，右側顳葉僅見弱激活區(qū)，包括右側顳橫回、右側顳上回；②其它激活腦區(qū)：左側枕中回、枕下回、舌回、左側丘腦、雙側額中回、雙側楔葉。

對極重度感音神經(jīng)性耳聾患兒和對照組進行組間（兩樣本t檢驗）比較發(fā)現(xiàn)，耳聾組數(shù)據(jù)減去對照組數(shù)據(jù)時可見激活的腦區(qū)主要有：雙側顳橫回、雙側顳上回、雙側顳中回、雙側島葉、雙側中央前、后回、雙側扣帶回、雙側頂下小葉、雙側頂上小葉、雙側額上回、雙側基底節(jié)區(qū)、雙側小腦半球，提示極重度感音神經(jīng)性耳聾患兒在接受刺激后動用了更多的腦區(qū)而且激活強度更強。

2．2 各組受試者給予震動觸覺刺激時負性激活腦區(qū)情況

極重度感音神經(jīng)性耳聾患兒在給予右小腿近踝部震動觸覺刺激時主要負性激活腦區(qū)包括雙側前扣帶回、扣帶回、丘腦、舌回、楔葉、額下回、額中回、梭狀回、雙側小腦半球等；正常聽力對照組在給予右小腿近踝部震動觸覺刺激時主要負性激活腦區(qū)包括左側海馬回、扣帶回、腦、緣上回、頂下小葉；聾兒組的負性激活區(qū)范圍及強度明顯大于對照組。

3 討論

fMRI是目前人類所掌握的唯一無創(chuàng)、可精確定位的高級人腦功能研究手段，其方法很多，主要包括注射對比劑、灌注加權、彌撒加權及BOLD法，目前常用的方法為BOLD法，即BOLD-fMRI。1990年Ogawa等[1]首先利用血氧水平依賴（BOLD）對比技術進行腦功能磁共振成像，開創(chuàng)了人類活體腦功能成像研究的新紀元。

BOLD技術的實驗設計方式有兩種，組塊設計（block-design）和事件相關設計（event related-design）。組塊設計是以組塊的形式呈現(xiàn)刺激任務，包括兩類組塊，任務組塊和控制組塊。通過對任務與控制組塊引起的腦局部血氧反應的對比，反映任務相關腦功能區(qū)的活動。每個組塊內的刺激連續(xù)、重復呈現(xiàn)。組塊設計模式中任務刺激時間較長，血氧反應的幅度高，得到的BOLD信號較強。本實驗采用組塊設計的BOLD-fMRI法。

3．1 聾兒人工耳蝸植入前聽皮質功能的評估

人工耳蝸植入術后聽力、語言的恢復效果與術前聽皮質功能密切相關。所以，術前評價聽皮質功能很重要。本研究顯示，極重度感音神經(jīng)性耳聾嬰幼兒雙側BA41、BA42/22區(qū)均可見激活，雙側激活體素、激活強度無明顯差異，提示耳聾后雙側初級聽覺皮層及次級聽覺皮層均存在一定的功能，此時進行人工耳蝸植入術可能會取得較好的聽力和語言康復效果。

3．2 語言相關腦區(qū)

額下回：其中最主要的是Broca區(qū)，即左側額下回后部。fMRI研究表明，在語言生成中Broca區(qū)具有多重功能，包括語音加工、高水平的語義加工、句子和談話水平的加工，同時該區(qū)也參加短期記憶儲存和保持。同時，額下回從低級到高級語言生成過程中均發(fā)揮著重要的作用[2]。

額中回：左側額中回在加工口語的研究中可見到明顯激活[3,4]，表明其可能參與漢字視空間分析、語音及語義分析強度的協(xié)調與整合過程，并介導了空間工作記憶和詞語工作記憶[5]，也參與中央執(zhí)行功能中各種認知資源的協(xié)調[6]。

Wernicke區(qū)：即左側顳上回、顳中回后部、緣上回和角回。目前通過對正常人的fMRI研究認為，Wernicke區(qū)參與講話聲音的聽覺加工、語音加工、語義和語匯加工，并完成拼字-語音轉換功能。顳上回主要接收聽覺刺激并進行語言高級信息處理。緣上回和角回位于頂葉聯(lián)合區(qū)，是軀體運動、視覺和聽覺信號綜合區(qū)。

本研究結果顯示在聾兒組雙側額中回、額下回、緣上回和角回均可見明顯激活，這種激活是否影響人工耳蝸植入后的語言恢復效果，需要進一步的隨訪研究。

3．3 聽力喪失后聾人聽覺皮層交叉重組

人類的中樞神經(jīng)系統(tǒng)在某種傳入感覺信息喪失后會發(fā)生明顯的功能整合，一些研究指出，給予耳聾病人視覺刺激可引起其聽皮層的激活[7]。過 去的動物研究表明，如果某個腦組織結構喪失了其原有的功能，那么它就會發(fā)生重組，包括結構與功能，重組后將會被賦予新的功能，這種現(xiàn)象被稱為交叉模式整合。在聾人中，聽力被剝奪后，皮質間神經(jīng)元的聯(lián)系得到了加強，耳聾后從視覺或本體感覺區(qū)域到聽皮質區(qū)的投射纖維明顯增加，從而調節(jié)聽皮質結構和功能重組，這樣可以很好地處理其它刺激，如視覺、觸覺，但聽皮質這種重組處理其它刺激的功能并不完整[8～10]。

本研究發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，聾兒組顯示有更大范圍、更大強度的激活腦區(qū)，表明耳聾后患兒聽皮層發(fā)生了重組，感知觸覺的敏感性明顯提高。

3．4 負性激活腦區(qū)

fMRI研究中，通常定義的腦激活信號為任務狀態(tài)減去對照數(shù)據(jù)所得信號，它反映了與任務相關的局部腦神經(jīng)細胞活動增強。這類實驗中，一般將無任務的靜息狀態(tài)人為定義為對照狀態(tài)。但近年來研究者發(fā)現(xiàn)，將靜息狀態(tài)與任務狀態(tài)反減，即靜息狀態(tài)減去任務狀態(tài)數(shù)據(jù)，也有腦活動信號，這種現(xiàn)象稱為負激活。Patel等[11]在fMRI研究中發(fā)現(xiàn)，1～12歲的重度、極重度耳聾兒童在鎮(zhèn)靜狀態(tài)下被動給予聽覺刺激時，雙側顳葉可見負性激活區(qū)，并且腦激活與負性激活范圍、強度相似。本研究結果亦發(fā)現(xiàn)在聾兒組和對照組中均可見負性激活區(qū)，但聾兒組的負性激活區(qū)范圍及強度明顯大于對照組，這可能與聾兒聽力喪失后皮質系統(tǒng)發(fā)生重組有關。

3．5 其它功能腦區(qū)的激活

本研究結果表明耳聾患兒在給予震動觸覺刺激后除了雙側聽覺皮層的激活外，還存在其它腦區(qū)的激活，包括雙側中央前回、雙側中央后回、雙側旁中央小葉、雙側額中回、額下回、雙側頂下小葉、雙側島葉、雙側梭狀回、雙側角回、左側丘腦、雙側小腦半球等，與文獻報道一致[12,13]。與對照組相比，激活范圍、強度明顯增加，表明耳聾嬰幼兒感知觸覺信息的敏感性明顯增強。

4 結論

聾兒組雙側初級聽覺皮層及次級聽覺皮層均可見激活，提示聽力喪失后雙側聽覺中樞仍存在一定的功能；極重度感音神經(jīng)性耳聾嬰幼兒給予震動觸覺刺激后可見雙側顳葉的激活，提示耳聾后，聾兒聽皮質及其相關腦區(qū)發(fā)生了聽-觸覺重組；與正常聽力對照組相比，極重度感音神經(jīng)性耳聾嬰幼兒給予震動觸覺刺激后具有更多、更大范圍的激活腦區(qū)，激活強度更大，提示聾兒的皮質系統(tǒng)感知震動觸覺刺激的敏感性明顯增加；聾兒組與對照組均可見負性激活，并且聾兒組負性激活區(qū)范圍及強度明顯大于對照組，可能與聾兒聽力喪失后皮質系統(tǒng)發(fā)生重組有關。