dočasný posun Prahu sluchu u zdravých dobrovolníků s ochranou sluchu způsobenou expozicí akustickému hluku během 3-T Multisekvence MR Neuroimaging

Viz také úvodník Salvi a Sheppard v tomto čísle.

Úvod

akustický šum při zobrazování magnetickou rezonancí (MR) zůstává dobře uznávanou otázkou znepokojení osoby, která je zobrazována (1), a hlukem vyvolaná ztráta sluchu je také problémem veřejného zdraví (2,3). Bylo hlášeno (4), že špičková hodnota hladiny akustického tlaku (SPL) systému 3-T MR může dosáhnout 130,7 dBA. Aby se zabránilo ztrátě sluchu vyvolané hlukem, pokyny pro zobrazování MR naznačují použití ochranných přístrojů (např. (8) zjistili změněnou kochleární funkci u pacientů, kteří podstoupili 20minutové MR vyšetření. Není však jasné, zda u pacientů došlo po MR zobrazování k posunu prahu sluchu. Další zpráva (9) ukázala, že pacient zažil dočasný posun prahu sluchu po 41 minutovém 3-T MR vyšetření s ušní zátkou jako ochranou sluchu. Poskytnutá neúplná anamnéza a individuální rozdíly však mohou zmást hodnocení skutečných účinků MR zobrazovacího akustického hluku na práh sluchu. Nedávno se vyšetření mozku MR, které sestávalo z více neuroimagingových sekvencí, stalo poněkud běžnějším (10). Navzdory použití ochrany sluchu mohou mít zdraví dobrovolníci, kteří se běžně účastní klinického výzkumu, zvýšené riziko ztráty sluchu, což může způsobit trvalý posun prahu sluchu (11). Abychom toto riziko prozkoumali, provedli jsme prospektivní, longitudinální studii zdravých mladých dospělých, abychom zjistili, zda jediná 51minutová expozice akustickému hluku během 3-T multisekvence MR neuroimaging by mohla ovlivnit práh sluchu zdravých dospělých s chrániči sluchu a houbovými rohožemi jako Ochrana sluchu.

materiály a metody

institucionální revizní rada první přidružené Nemocnice Xi ‚ an Jiaotong University schválila tuto prospektivní studii. Písemný informovaný souhlas byl získán od všech účastníků.

účastníci

mezi lednem 2016 a březnem 2016 bylo 29 zdravých mladých dospělých (12 mužů a 17 žen; věkové rozmezí, 18-30 let) postupně zapsáno jako dobrovolníci na oddělení diagnostické radiologie (první přidružená nemocnice Xi ‚ an Jiaotong University). Celkem bylo zahrnuto 26 způsobilých účastníků podle kritérií pro zařazení a vyloučení.

kritéria pro zařazení.- Zahrnuti byli všichni účastníci, kteří prošli testem sluchu pomocí automatizované odpovědi sluchového mozkového kmene (ABR) (12). Pro ty, kteří prošli, byly intervaly ABR vlny I–III, I–V a rozdíl latence v meziaurální vlny v v rozmezí 1,23-2,85 MS, 3,42-4,56 MS a -0,59 až 0,42 ms. Pacienti nebyli vystaveni hladině akustického hluku přesahující 80 DBA SPL (3). Bylo také provedeno otoskopické vyšetření, aby se ověřilo, že vnější sluchový kanál každého účastníka nebyl uzavřen.

kritéria vyloučení.- Vyloučeni byli účastníci s rizikem ztráty sluchu, jako je rodinná anamnéza ztráty sluchu, historie infekce ucha, ototoxické léky nebo látky (např. aminoglykosid nebo cisplatina) (13) a kouření (>20 cigaret denně) (14). Účastníci s neúplným MR vyšetřením nebo automatizovaným testem ABR byli také vyloučeni.

MR vyšetření

MR vyšetření byla provedena s 3-T celotělovým snímačem (Signa HDxt; GE Medical Systems, Milwaukee, Wis) vybaveným osmikanálovou hlavovou cívkou. Mladí dospělí účastnící se studie byli instruováni, aby upustili od poslechu hudby po dobu 24 hodin před vyšetřením MR (15). Pěnové špunty do uší (3M1100; 3m Čína, Šanghaj, Čína) byly upevněny do zvukovodu účastníků a houbové rohože byly zabaleny do mezery mezi hlavou a cívkou, aby se zdržely pohybů hlavy. Špunty do uší a houbové rohože byly použity ke snížení akustického hluku prováděného vzduchem a kostmi pro ochranu sluchu (1).

účastníci byli nejprve vyškoleni techniky s 3 lety zkušeností s ochranou sluchu při MR zkouškách. Postup pro nošení špuntů do uší byl následující: nejprve byly špunty do uší stlačeny do válcového tvaru bez záhybů s co nejmenším průměrem pomocí čistých rukou; dále byl ušní kanál otevřen tím, že se natáhl přes hlavu a vytáhl špendlík, a zatímco držel ucho otevřené, špunty do uší byly rychle zatlačeny do zvukovodu. Zejména by měla být do zvukovodu umístěna alespoň polovina až tři čtvrtiny ušní zátky. Použití houbových rohoží bylo také specifikováno následovně: nejprve byly do mezery mezi hlavou a cívkou umístěny houbové rohože a pro zakrytí levého a pravého vnějšího ucha byly použity dvě houbové rohože o rozměrech 10 × 10 × 2 cm. Houbové rohože tvoří další vrstvu akustického útlumu pro akustický šum vedený hlavovou kostí (16).

v této studii bylo při MR neuroimagingu provedeno šest sekvencí neuroimagingu v klinickém výzkumu (Tabulka 1). Celé MR vyšetření trvalo asi 60 minut, zatímco Mr sekvence byly 51 minut 18 sekund s extra dobou přípravy a zobrazovacími intervaly.

Tabulka 1 SPL akustického šumu generovaného ze zobrazovacích sekvencí MR

Poznámka.—Pro zobrazování difúzní kurtózy bylo 113 směrů a hodnoty b 0 a 2500 S / mm2. Pro difúzní tenzorové zobrazování bylo 30 směrů a hodnoty b 0 a 1000 s / mm2. Pro zobrazování sekvence gradientu a ozvěny multiecho bylo osm čísel ozvěny (doba ozvěny 1, 3, 1 ms; doba ozvěny 2, 39, 4 ms). No-load se vztahuje k žádnému pacientovi v otvoru Mr imager. 3D = trojrozměrné, BOLD = zobrazování závislé na úrovni okysličení krve, DKI = zobrazování difuzní kurtózy, DTI = zobrazování difuzní tenzory, FSPGR = rychlé zkažené gradientní vyvolání ozvěny, Leq = ekvivalentní SPL, Lpeak = vrchol SPL, MEGRE = multiecho gradient-echo pulse sekvence, vrtule = periodicky se otáčející překrývající se paralelní linie se zvýšenou rekonstrukcí.

*údaje jsou střední ± směrodatná odchylka.

hladina akustického hluku generovaná zobrazovacími sekvencemi Mr

dvě míry hladin akustického hluku zahrnovaly základní měření bez pacienta a míru s pacientem. Hladiny akustického hluku byly měřeny nemagnetickým mikrofonem (MP 201; Beijing Shengwang Acoustic and Electromagnetic Technology, Peking, Čína) a měřičem hladiny zvuku (BSWA 801; Beijing Shengwang Acoustic and Electromagnetic Technology). Mikrofon byl namontován na hlavové cívce, což zajistilo, že membrána byla rovnoběžná se statickým magnetickým polem. Mikrofon byl připojen k hladinoměru pomocí kabelu 1800 cm, takže hladina akustického hluku by byla zaznamenána daleko od magnetického pole. Před vyšetřením MR, mikrofon byl nejprve umístěn v izocentru magnetického otvoru, a poté byly provedeny po sobě jdoucí záznamy akustického šumu a spektra akustického tlaku byla vypočtena s rozlišením pásma jedné třetiny oktávy. Akustický tlak se zde vztahuje na odchylku místního tlaku vyvolanou akustickým šumem od okolního atmosférického tlaku. Snížená úroveň citlivosti na zvukovou frekvenci nižší než 1 kHz nebo vyšší než 6 kHz) (1) byla intenzita zvuku měřena jako a-vážený decibel. V systému váženém A byly sníženy hodnoty decibelů intenzity zvuku při nízkých frekvencích. Pro každou zobrazovací sekvenci MR byl SPL (vyjádřený jako lineární vrchol SPL a kontinuální ekvivalentní SPL) měřen nejméně třikrát a byly vypočteny prostředky.

testy prahové hodnoty sluchu

jako pohodlný a neinvazivní nástroj pro detekci sluchové funkce jsme použili automatizované ABR k vyhodnocení prahové hodnoty sluchu. ABR je sluchový evokovaný potenciál extrahovaný z probíhající elektrické aktivity v mozku a zachycený elektrodami umístěnými na pokožce hlavy. Výsledným výstupem je ABR vlna s několika vrcholy označenými I-VII, které se vyskytují během 10 ms od prezentace stimulu. Poskytuje informace o funkčním stavu drah kochle a mozkového kmene pro sluch. Na základě záznamů ABR lze práh sluchu odhadnout a použít pro klinické hodnocení a diagnostiku (17). V této studii byla použita platforma spojená s komerčním softwarovým modulem ABR (Eclipse EP25; Interacoustics A/S, Assens, Dánsko) k provedení automatizovaných testů ABR pro vyhodnocení prahu sluchu do 24 hodin před zobrazením MR (test 1) a do 20 minut po zobrazení MR (test 2). 25. den po MR zobrazování byl proveden automatizovaný test ABR ke stanovení dlouhodobé změny prahu sluchu (test 3) (18).

v automatizovaném testu ABR by účastník s mikrofony ležel na posteli v poloze na zádech. Kožní elektrody s impedancí 5 kΩ nebo menší byly umístěny na čelo, kořen nosu a bilaterální mastoidy. Krátké zvukové stimulace byly podávány s přehybovým stohem 1100, pásmovým filtrem 100-3000 Hz a zobrazovací rychlostí 19,9 Hz. Platforma (Eclipse EP 25; Interacoustics A / S) pomohla detekovat Abr získané kožními elektrodami, které byly zesíleny předzesilovačem. Získané digitální nahrávky ABR byly přeneseny do notebooku pomocí komerčního softwaru ABR a poté byly podrobeny zpracování dat a zobrazení pro vyhodnocení sluchu. Podrobně intenzita stimulace začala od 80 dB (normální úroveň sluchu)a klesla v intervalech 20 dB. Minimální úroveň sluchu, která generovala práh odezvy ABR V-wave, byla považována za práh sluchu. V tomto kroku byla minimální úroveň sluchu měřena dvakrát a průměr byl zaznamenán jako odhadovaný práh sluchu (tj. Každý test ABR trval přibližně 60 minut. Prahové hodnoty sluchu levého a pravého ucha byly měřeny odděleně kvůli hemisférické specializaci (19).

Statistická analýza

automatizovaná data ABR (tj. Jednosměrná analýza rozptylu s úpravou Bonferroni byla použita k porovnání jednostranných prahových hodnot sluchu mezi testy následovně: test 1 versus test 2, test 1 versus test 3 a test 2 versus test 3. Úroveň α významnosti .017 (nalezeno výpočtem 0.05/3) byl stanoven bonferroni (20). Částečné η2 (np2) bylo hlášeno jako měřítko velikosti účinku. Test Mann-Whitney U byl použit k porovnání rozdílů mezi prahovými hodnotami levého a pravého sluchu a mezi muži a ženami, pokud jde o jednostrannou funkci sluchu (tj. Statistická analýza byla provedena pomocí statistického softwaru (SPSS 17.0; SPSS, Chicago, Ill); hodnota P menší než.05 bylo považováno za indikující statistickou významnost pro Mann-Whitneyho u test. Demografické údaje o pacientech jsou prezentovány jako prostředky ± směrodatná odchylka a kategorické údaje jsou prezentovány jako frekvence; automatizovaná data ABR jsou prezentována jako mediány a mezikvartilní rozsahy (tj.

výsledky

účastníci

do této studie bylo zahrnuto 26 z 29 zdravých mladých dospělých (průměrný věk 22,15 let ± 1,49; věkové rozmezí 18-26 let) (obr. 1). Tři účastníci byli vyloučeni z důvodu absence testu ABR 3 (tj. Mezi účastníky bylo 11 mužů (průměrný věk, 22,27 let ± 1,49; věkové rozmezí 18-26 let) a 15 žen (průměrný věk 22,07 let ± 1,53; věkové rozmezí 18-24 let).

Obrázek 1:

hladiny akustického hluku zobrazovacích sekvencí MR

během vyšetření MR se měřený vrchol SPL v izocentru otvoru zobrazovače pohyboval v rozmezí od 118,2 do 123,2 dBA. Ekvivalentní SPL se pohybovaly od 103,5 do 111,3 dBA (Tabulka 1). Nejsilnější SPL (ekvivalentní SPL, 111.3 dBA; peak SPL, 123.2 dBA) byly měřeny v T2 * vážené trojrozměrné sekvenci multi-echo gradient-echo-pulse. Kromě toho byly SPL bez pacienta v otvoru zjevně nižší než SPL s pacientem (Tabulka 1).

změny Prahu sluchu vyvolané Mr zobrazovacím akustickým šumem

automatizované výsledky ABR ukázaly, že mezi třemi testy pro bilaterální prahové hodnoty sluchu byl významný rozdíl (oba celkové P < .001). Ve srovnání s prahovými hodnotami sluchu v testu 1 vykázaly prahové hodnoty v testu 2 statisticky významné zvýšení o 5,0 dB ± 8.1 (levé ucho: 4,8 dB ± 9,2, np2 = 0,221, P = .013; pravé ucho: 5,2 dB ± 6,9, np2 = 0,364, P = .001). Podrobně 32 uší (61, 5%) a 23 uší (44, 2%) U 26 účastníků vykázalo zvýšení prahu o 5 dB nebo více a 10 dB nebo více. Prahové hodnoty sluchu v testu 3 však vykázaly statisticky významné snížení o 6, 3 dB ± 4 , 0 ve srovnání s těmi v testu 2 (levé ucho: 7, 1 dB ± 3, 8, np2 = 0, 786, P < .001; pravé ucho: 5,6 dB ± 4,1, np2 = 0,660, P < .001), zatímco prahové hodnoty sluchu v testu 3 neprokázaly žádný významný rozdíl od prahových hodnot v testu 1 (levé ucho: -2,3 dB ± 8,6, np2 = 0,069, P = .185; pravé ucho: 0,4 dB ± 7,3, np2 = 0,003, P = .791) (obr. 2).

Obrázek 2:

v testech ABR nebyly pozorovány žádné významné rozdíly mezi prahem sluchu vlevo a vpravo nebo mezi muži a ženami v jednostranných prahových hodnotách sluchu (Tabulka 2).

Tabulka 2 srovnání automatizovaných výsledků ABR z hlediska umístění ucha a pohlaví v každém testu

Poznámka.- Pokud není uvedeno jinak, údaje jsou mediány; údaje v závorkách jsou mezikvartilové rozsahy (tj. Test 1 byl automatizovaný test ABR do 24 hodin před MR vyšetřením, test 2 byl automatizovaný test ABR do 20 minut po MR vyšetření a test 3 byl automatizovaný test ABR 25. den po MR vyšetření.

diskuse

naše studie ukázala, že s ochranou sluchu špunty do uší a houbovými rohožemi, vystavení 3-T MR zobrazovacímu akustickému šumu při ekvivalentních SPL 103.5-111.3 dBA, která trvala 51 minut, způsobila průměrné zvýšení prahu sluchu o 5, 0 dB ± 8, 1 u zdravých mladých dospělých. Bylo zjištěno, že třicet dva uší (61,5%) a 23 uší (44,2%) představuje zvýšení prahové hodnoty o 5 dB nebo více a 10 dB nebo více. Práh sluchu byl obnoven na normální úroveň 25. den poté, co vyšetření MR naznačilo dočasný posun prahu. Toto zjištění dále podporuje význam vhodné ochrany sluchu v klinické praxi. Kromě toho je žádoucí vyvinout ochranné zařízení s vyšší úrovní útlumu hluku pro snížení potenciálního rizika ztráty sluchu.

předchozí studie prokázaly nekonzistenci, pokud jde o účinky akustického šumu zobrazovaného MR na sluchové funkce pacientů, kteří nosí ucpávky do uší pro ochranu sluchu, včetně změněné kochleární funkce (8) a žádné změny prahu sluchu čistého tónu (21,22). Patologické stavy a anamnéza těchto pacientů však nebyly dobře zdokumentovány. Nemůžeme tedy identifikovat příspěvky MR zobrazujícího akustický šum a / nebo faktory nemoci související se ztrátou sluchu ke změněné funkci sluchu. K odstranění faktorů souvisejících s onemocněním byli jako účastníci naší studie přijati zdraví mladí dospělí. Dále bylo kritérium vyloučení stanoveno tak, aby eliminovalo další potenciální rizikové faktory ztráty sluchu, jako je anamnéza infekce ucha, ototoxické léky nebo látky (např. aminoglykosid nebo cisplatina) (13) a historie kouření (14).

údaje v naší studii ukázaly, že u pacientů v otvoru se maximální SPL pohybovaly od 118.2 dBA (s zobrazením difúzní kurtózy) na 123,2 dBA (T2 * – vážená trojrozměrná sekvence multi-echo gradient-echo pulse) a překročila regulační limit 115 dBA (23) při 3-T MR neuroimaging. Ekvivalentní SPL se pohybovaly od 103,5 dBA do 111,3 dBA, což je blízko SPL práce se sbíječkou (24). To je v souladu s předchozí studií (4), která uváděla maximální SPL 3-T MR imager (Bruker Biospin, Karlsruhe, Německo)v rozmezí od 125,7 dBA (pomocí trojrozměrné MR angiografie s časem letu) do 130.7 dBA (pomocí single-shot echo-planární difuzně váženého zobrazování) pro pacienty v otvoru a ekvivalentní SPL se pohybovaly od 110,0 dBA (pomocí rychlé fluidní atenuované inverze zotavení sekvence) do 115,8 dBA (pomocí rychlé inverze zotavení T1-vážené zobrazování). Měření také ukázala, že vrchol a ekvivalentní SPL s pacientem v otvoru byly o něco vyšší než u pacientů bez otvoru. Tyto výsledky byly také v souladu s maximálním rozdílem SPL přibližně 1, 2 dBA se zátěží pacienta a bez něj v předchozí studii (25). Hladina akustického hluku byla úzce spojena s pulzním protokolem použitým ve studii Shellock et al (26). Kromě toho parametry pulzní sekvence (např. zorné pole, tloušťka průřezu a doba opakování) také ovlivnily jeho SPL (25). Například nastavení krátké doby opakování, malého zorného pole a tloušťky by vedlo k nejvyšší úrovni SPL (tj. V naší studii, šest neuroimagingových sekvencí, které zahrnovaly typy rychlých spin-echo, echo-planární, a gradient-echo sekvence byly použity k detailu SPL akustického šumu ve scénáři klinického výzkumu. U konvenčních zobrazovacích parametrů bylo stále pozorováno, že generované špičkové SPL překračují regulační limit 115 dBA a představují potenciální rizika pro funkci sluchu. Tato zjištění naznačovala nutnost správné ochrany sluchu u pacientů a dobrovolníků, kteří podstoupili zobrazovací sekvence s vysokým SPL a / nebo zobrazovacím nastavením, které by vedlo k vysokému SPL.

v naší studii byl automatizovaný ABR použit k vyhodnocení prahu sluchu. Ačkoli to postrádalo spektrální specificitu, automatizovaný ABR mohl poskytnout práh sluchu ve spektrálním rozsahu 2-4 kHz. Dále bylo známo, že automatizovaná ABR vysoce koreluje se sluchovou odezvou v ustáleném stavu při 4 kHz (korelační koeficient, 0,91) (28). Kromě toho jsou oblasti kochle, které odpovídají vysokofrekvenčnímu zvukovému rozsahu, náchylnější ke zranění než oblasti, které odpovídají nízkému frekvenčnímu rozsahu; největší ztráta sluchu vždy nastává ve frekvenčním rozsahu 4 kHz (29). Tyto studie podporují proveditelnost použití automatizované ABR pro detekci hlukem vyvolaných změn prahových hodnot sluchu souvisejících se ztrátou sluchu. 500, 1000, 2000 a 4000 Hz) v prahu sluchu je však třeba v budoucí studii objasnit.

s ochranou sluchu jsme pozorovali dočasný posun prahu u mladých dospělých, kteří podstoupili 3-T MR neuroimaging zobrazování, které by mohlo být přičítáno změněné funkci vnějších vlasových buněk (8). Specifický vztah mezi změněnou kochleární funkcí a posunem prahu sluchu však zůstává nejasný a je třeba jej určit. Předchozí studie na zvířatech (30,31) naznačují, že poškození ucha způsobené hlukem může mít rozsáhlejší důsledky než samotný dočasný posun prahu. Nad 40-50 dB) by byly doprovázeny nervovými změnami kochle (např. synaptická změna) a mohou mít dlouhodobé účinky na sluchové funkce (30,31). Ačkoli zvýšení prahu sluchu kochleyem 5,0 dB ± 8.1 v rozsahu 2-4 kHz byl nižší než 40-50 dB potřebný k vyvolání příslušných nervových změn, podrobné studie jsou nezbytné k úplnému objasnění účinku rizik vyvolaných akustickým šumem na sluch. Kromě dočasného posunu prahu byl prokázán akustický šum při MR zobrazování (32), který spouští aktivaci související s pozorností v kortikálních oblastech a ukládá různé účinky na sluchové funkční MR zobrazování (např. Proto přítomnost akustického šumu během MR zobrazování naznačuje jasnou potřebu pasivní regulace hluku pomocí ochranného přístroje nebo Aktivní regulace hluku pomocí modifikované sekvence(tj. Další potřebou podporovanou nálezy v naší studii je monitorování SPL v reálném čase během MR vyšetření, což by bylo prospěšné pro blaho pacientů (34) a mohlo by být realizováno jako levné mikroskopické zařízení zabudované do špunty do uší (35).

v naší studii existuje několik omezení. Za prvé, zjištění jsou omezena relativně malou populací dospělých účastníků. Větší kohorta je s výhodou potřebná k dalšímu ověření specifických účinků akustického šumu vyvolaného MR zobrazováním na funkci sluchu. Za druhé, metodologická struktura může být dále zlepšena. Naměřené SPL oslabené ochranným přístrojem (tj. pěnovou špunty do uší a houbovou podložkou) a prahovou hodnotou sluchu v oblastech kochle se specifikovanou frekvencí (tj. 500, 1000,2000 a 4000 Hz) nebyly studovány. Budoucí studie by v ideálním případě použila data SPL v reálném čase, odhad hluku a práh sluchu ve specifikovaných frekvenčních oblastech, aby poskytla podrobnější informace. Nakonec bylo demografické rozdělení účastníků omezené. Dospělí účastníci zahrnovali pouze zdravé mladé dospělé. Starší populace a psychiatričtí pacienti jsou citlivější na hladiny hluku a účinek akustického hluku na tyto populace je třeba zkoumat Samostatně.

na závěr s ochranou sluchu 3-T MR neuroimagingové vyšetření s akustickým šumem při ekvivalentu SPL 103.5-111. 3 dBA po dobu 51 minut způsobila dočasný posun prahu u zdravých mladších dospělých. Tento výsledek naznačuje, že vhodná ochrana sluchu je rozhodující při klinickém MR zobrazování, a identifikuje potřebu účinnějších ochranných prostředků sluchu a zobrazovacích technik se sníženým akustickým hlukem a lepším sledováním hluku v reálném čase během vyšetření MR.

zveřejnění střetu zájmů: C. J. nezveřejnil žádné relevantní vztahy. H. L. nezveřejnila žádné relevantní vztahy. X. L. nezveřejnil žádné relevantní vztahy. M. W. nezveřejnil žádné relevantní vztahy. C. L. nezveřejnila žádné relevantní vztahy. J. G. nezveřejnil žádné relevantní vztahy. J. y. nezveřejnil žádné relevantní vztahy.

autorské příspěvky

autorské příspěvky: Garanti integrity celé studie, všichni autoři; studijní koncepty / návrh studie nebo sběr dat nebo analýza/interpretace dat, všichni autoři; rukopis nebo revize rukopisu pro důležitý intelektuální obsah, všichni autoři; schválení konečné verze předloženého rukopisu, všichni autoři; souhlasí s tím, aby všechny otázky týkající se práce byly náležitě vyřešeny, všichni autoři; literární výzkum, všichni autoři; klinické studie, hl, MW, Cl, JG, jy; experimentální studie, hl, MW, Cl, JG, jy; statistická analýza, všichni autoři; a editace rukopisů, CJ, hl, MW, Cl, JG, jy.