《Neurochemistry International》:Functional Magnetic Resonance Imaging of Frontotemporal Dual-Site Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation in Subjective Tinnitus
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前额叶和颞叶双位点重复经颅磁刺激(rTMS)显著降低主观性耳鸣(ST)患者耳鸣 handicap inventory(THI)评分,静息态fMRI显示右侧颞上沟(STG)和颞中回(MTG)局部脑活动及功能连接变化,结构协方差网络(SCN)节点中心性改变,提示该疗法通过调控听觉及跨模态整合相关脑网络实现疗效。
冯文|夏阳|郭庆静|卢宇|成伟谋|阮军|张阳
中国重庆陆军军医大学(第三军医大学)西南医院7T磁共振成像转化医学中心放射科
摘要
目的
本研究探讨了额颞双部位重复经颅磁刺激(rTMS)对主观性耳鸣(ST)患者的神经功能影响。
方法
90名ST患者被随机分为活性组(n=45)和假对照组(n=45),并接受rTMS治疗。52名健康受试者作为对照组。所有参与者在干预前后均接受了静息态功能性磁共振成像(rs-fMRI)和临床评估(耳鸣障碍量表,THI)。脑部指标包括区域同质性(ReHo)、低频波动的分数幅度(fALFF)、中心性程度(DC)、功能连接性(FC)和结构协方差网络(SCN)。
结果
活性rTMS显著降低了THI评分(P < 0.001)。rs-fMRI显示右侧下顶叶的ReHo降低,右侧颞上回(STG)的fALFF降低,但右侧颞极的fALFF升高,右侧颞中回(MTG)的DC降低(所有P < 0.05)。右侧STG-MTG和右侧MTG-枕叶之间的功能连接性减弱(P < 0.05)。右侧STG和左侧MTG的SCN节点中心性发生变化(P < 0.05)。假对照组和对照组未观察到此类变化(所有P > 0.05)。
结论
额颞双部位rTMS通过调节听觉和跨模态整合区域的活性和连接性来缓解耳鸣,涉及默认模式和听觉-视觉处理网络。
引言
耳鸣是指在没有外部刺激的情况下感知到声音的现象,是最常见的耳科疾病之一。全球约有10%–25%的人口受到影响,其中许多人症状严重,严重影响日常生活和生活质量(Jarach等人,2022年)。耳鸣有多种亚型,其中主观性耳鸣(ST)最为常见,占病例的75%–80%(Henton等人,2021年)。ST患者常伴有听力下降和头晕等症状,这些问题还可能引发睡眠障碍、认知缺陷、抑郁和工作效率下降等并发症。这些多方面的挑战给个人和医疗系统带来了巨大负担。尽管耳鸣的发病率和影响很高,但其确切的病理生理机制仍不完全清楚(Langguth等人,2013年),这阻碍了标准化和个性化治疗方法的发展。目前的治疗主要侧重于缓解症状,因此迫切需要进一步研究耳鸣的病因和病理生理机制,以指导更有效的治疗。
重复经颅磁刺激(rTMS)是一种安全、无创的神经调节技术,通过电磁线圈对目标脑区施加磁脉冲,诱导持续的神经刺激,促进神经可塑性和治疗效果(Han等人,2018年)。最近的研究表明,rTMS可能是治疗ST的有效方法(Kleinjung等人,2005年)。证据表明,rTMS可能通过调节参与听觉处理和可塑性的异常神经回路来缓解耳鸣症状。然而,尽管临床效果令人鼓舞,但rTMS在耳鸣患者中诱导的功能重塑的具体神经生物学机制仍大部分未知。
静息态功能性磁共振成像(rs-fMRI)通过检测血氧水平依赖性(BOLD)信号中的低频波动来捕捉自发的神经活动和功能连接性(Raimondo等人,2021年)。该技术为研究耳鸣患者的体内神经活动和治疗相关功能变化提供了重要手段。例如,有研究(Wei等人,2021年;ZOU等人,2008年)发现,经过治疗后,耳鸣患者的局部神经活动逐渐恢复正常。其他研究者(Lv等人,2020年)提出,听觉网络中的次级听觉皮层可能是耳鸣治疗的潜在靶点。最近结合rTMS和rs-fMRI的研究主要利用fMRI引导的解剖定位,并利用BOLD信号预测rTMS的效果(Yang等人,2023年),突显了fMRI在优化rTMS方案中的作用。
越来越多的证据将耳鸣与大脑结构改变联系起来,这些改变可能源于听觉神经纤维的丧失。中枢听觉通路内的形态变化可能导致不适应的神经可塑性,加剧症状。研究这些结构基础对于理解耳鸣机制和开发针对性疗法至关重要。结构协方差网络(SCN)为探索ST患者的大脑结构提供了新方法(Prasad等人,2022a)。SCN利用皮层厚度、区域体积和表面积等指标构建,揭示了脑区之间的协变模式及其拓扑特性(Prasad等人,2022b)。这种方法有助于分析大脑的层次结构、内在皮层架构以及区域变化之间的相互作用,为理解耳鸣相关的大脑重塑提供更深入的见解。
本研究采用rs-fMRI和SCN来研究接受额颞双部位rTMS治疗的ST患者的功能性和结构性脑变化。我们的发现旨在提供可靠的神经影像学证据,阐明rTMS疗效的神经机制,从而推进对其治疗潜力的理解。
伦理考量
本研究已获得医院伦理委员会的批准(批准编号:KY202205)。所有参与者均签署了书面知情同意书。
参与者和研究设计
在初步筛查的200例疑似病例中,90名患者被诊断为主观性耳鸣并纳入研究。所有参与者均来自2022年5月至2023年6月期间的耳鼻喉科部门。他们随后被随机分配接受活性rTMS(n=45)或假刺激(n=45)。
图像采集
所有MRI数据均使用配备八通道头部相控阵线圈的Siemens Magnetom Trio 3.0 T扫描仪采集。为减少扫描仪噪声和头部运动,参与者配备了记忆泡沫耳塞和扫描仪内置的耳部保护装置。扫描过程中,参与者被要求保持静止、闭眼并避免进行结构性思考。在功能扫描前,首先采集了高分辨率的结构图像用于解剖学分析。
统计分析
临床数据使用SPSS 27.0进行分析。连续变量以平均值±标准差表示。组内比较采用配对样本t检验,显著性阈值为P < 0.05(双尾)。
临床结果
经过两周的干预后,接受活性rTMS治疗的患者耳鸣严重程度显著降低。他们的THI评分从基线的46.49 ± 23.77降至治疗后的37.02 ± 20.84(P < 0.001),效应量为中等(Cohen's d = 0.42)。
局部脑活动变化
rTMS后,活性治疗组的局部脑活动发生了显著变化(所有P < 0.05,GRF校正)。区域同质性(ReHo)降低。
讨论
额颞双部位rTMS在缓解主观性耳鸣(ST)症状方面表现出显著疗效,这体现在耳鸣障碍量表(THI)评分的显著下降——该量表是耳鸣研究倡议(TRI)推荐的可靠且经过验证的评估工具(Langguth等人,2007年)。这一治疗原理基于以下认识:ST不仅涉及核心听觉皮层的异常活跃,还涉及非听觉区域的异常活动。
作者贡献声明
阮军:撰写、审稿与编辑、可视化、验证、监督、软件、项目管理。
卢宇:可视化、验证、监督。
成伟谋:方法学、研究设计。
夏阳:监督、软件资源、项目管理、方法学、数据管理。
郭庆静:正式分析、数据管理、概念构思。
张阳:撰写、审稿与编辑、验证、资源管理、方法学。
冯文:撰写——
未引用参考文献
Fellows和Farah,2003年;Henton和Tzounopoulos,2021年;Shams和Seitz,2008年;Prasad等人,2022年;Chen等人,2022年;Poeppl等人,2018年。