Midlertidig Hørselsgrenseforskyvning Hos Friske Frivillige Med Hørselsvern Forårsaket av Akustisk Støyeksponering Under 3-T Multisequence MR-Bildediagnostikk

Se også redaksjonen Av Salvi og Sheppard i dette nummeret.

Innledning

den akustiske støyen ved magnetisk resonans (MR) avbildning forblir et velkjent problem av bekymring for personen som er avbildet (1), og støyindusert hørselstap er også et folkehelseproblem (2,3). Det ble rapportert (4) at toppverdien av lydtrykknivå (SPL) av et 3-T MR-system kan nå 130,7 dBA. FOR å forhindre støyindusert hørselstap foreslår mr-bildebehandlingsretningslinjer bruk av beskyttelsesapparat (f.eks. øreplugger og øreklokker) for å dempe den akustiske støyen for den avbildede pasienten (5-7). Til tross for bruken av hørselsvern fant Radomskij et al. (8) endret cochlearfunksjon hos pasienter som gjennomgikk EN 20-minutters MR-undersøkelse. Det er imidlertid uklart om pasientene opplevde hørselsgrenseforskyvning etter å ha gjennomgått MR-avbildning. En annen rapport (9) viste at en pasient opplevde et midlertidig hørselsgrenseforskyvning etter en 41-minutters 3-T MR-undersøkelse med ørepropp som hørselsvern. Den ufullstendige sykehistorien og individuelle forskjeller kan imidlertid forvirre vurderingen av de faktiske effektene AV MR imaging akustisk støy på hørselsgrensen. NYLIG BLE MR – hjerneundersøkelser som besto av flere neuroimaging-sekvenser noe vanligere (10). Til tross for bruk av hørselsvern, kan friske frivillige som rutinemessig deltar i klinisk forskning ha økt risiko for hørselstap, noe som potensielt kan forårsake permanent hørselsgrenseforskyvning (11). For å undersøke slik risiko, gjennomførte vi en prospektiv, longitudinell studie av friske unge voksne for å avgjøre om en enkelt 51-minutters eksponering for akustisk støy under 3-T multisequence MR-neuroimaging kunne påvirke hørselsgrensen til friske voksne med øreplugger og svampematter som hørselsvern.

Materialer Og Metoder

institutional review board Av Det Første Tilknyttede Sykehuset I Xi ‘ an Jiaotong University godkjente denne prospektive studien. Skriftlig informert samtykke ble innhentet fra alle deltakerne.

Deltakere

mellom januar 2016 Og Mars 2016 ble 29 friske unge voksne (12 menn og 17 kvinner, aldersgruppe, 18-30 år) fortløpende registrert som frivillige Ved Institutt For Diagnostisk Radiologi (Første Tilknyttet Sykehus I Xi ‘ an Jiaotong University). Totalt ble 26 kvalifiserte deltakere inkludert i henhold til inklusjons – og eksklusjonskriteriene.

Inklusjonskriterier.- Inkludert var alle deltakerne som bestod hørselstesten ved hjelp av automated auditory brainstem response (ABR) (12). For de som passerte, var intervallene FOR ABR-bølge I-III, I-V Og interaural bølge V-latensforskjell innenfor henholdsvis 1,23–2,85 msek, 3,42-4,56 msek og -0,59 til 0,42 msek. Pasientene hadde ikke vært utsatt for akustisk støynivå over 80 dBA SPL (3). En otoskopisk undersøkelse ble også utført for å verifisere at den eksterne hørskanalen til hver deltaker ikke var okkludert.

Eksklusjonskriterier.- Ekskluderte var deltakere med risiko for hørselstap, som familiehistorie med hørselstap, øreinfeksjon, ototoksiske legemidler eller stoffer (f.eks. aminoglykosid eller cisplatin) (13) og røyking (>20 sigaretter daglig) (14). Deltakere med ufullstendig MR-undersøkelse eller automatisert ABR-test ble også ekskludert.

Mr Undersøkelse

mr undersøkelser ble utført med en 3-T hele kroppen imager (Signa HDxt; GE Medical Systems, Milwaukee, Wis) utstyrt med en åtte-kanals hodet coil. Unge voksne som deltok i studien ble bedt om å avstå fra å lytte til musikk i 24 timer før mr-undersøkelsen (15). Skum ørepropper (3m1100; 3m Kina, Shanghai, Kina) ble festet i øregangen av deltakerne og svamp matter ble pakket i gapet mellom hodet og coil å avstå hodet bevegelser. Øreplugger og svampematter ble brukt til å redusere luft-og beinledd akustisk støy for hørselsvern (1).

deltakerne ble først trent av teknikere med 3 års erfaring i hørselsvern I mr-undersøkelser. Prosedyren for å bruke ørepropper var som følger: først ble øreproppene presset inn i en krøllfri sylindrisk form med en diameter så liten som mulig ved å bruke rene hender; deretter ble ørekanalen åpnet ved å nå over hodet og trekke pinna, og mens du holdt øret åpent, ble øreproppen raskt presset inn i øregangen. Spesielt bør minst halvparten til tre fjerdedeler av ørepluggen plasseres inne i ørekanalen. Bruken av svampematter ble også spesifisert som følger: først ble svampematter plassert i gapet mellom hodet og spolen, og to svampematter med størrelse 10 × 10 × 2 cm ble brukt til å dekke venstre og høyre ytre ører. Svampemattene danner et annet lag med akustisk demping for den hodebenledede akustiske støyen (16).

i denne studien ble det utført seks kliniske forsknings-neuroimaging-sekvenser ved MR-neuroimaging (Tabell 1). HELE mr-undersøkelsen varte i ca 60 minutter, MENS MR-sekvensene var 51 minutter 18 sekunder med ekstra forberedelsestid og bildeintervaller.

Tabell 1 SPLs Av Akustisk Støy Generert FRA Mr-Bildesekvenser

Merk.- For diffusjon kurtosis imaging var det 113 retninger og b-verdier på 0 og 2500 sek / mm2. For diffusjon tensor imaging var det 30 retninger og b-verdier på 0 og 1000 sek / mm2. For multiecho gradient-echo sekvensbilder var det åtte ekko tall (ekko tid 1, 3,1 msek; ekko tid 2, 39,4 msek). No-load refererer til ingen pasient i boringen AV mr imager. 3D = tredimensjonal, FET = blodoksygeneringsnivåavhengig avbildning, DKI = diffusjon kurtosis imaging, DTI = diffusjon-tensor imaging, FSPGR = rask spoiled gradient-recalled echo, Leq = ekvivalent SPL, Lpeak = peak SPL, MEGRE = multiecho gradient-echo pulssekvens, PROPELL = periodisk rotert overlappende parallelle linjer med forbedret rekonstruksjon.

*Data er gjennomsnittlig ± standardavvik.

Akustisk Støynivå Generert AV Mr-Bildesekvenser

to mål av akustiske støynivåer inkluderte et baseline mål uten pasient og et mål med en pasient. De akustiske støynivåene ble målt med en ikke-magnetisk mikrofon (MP 201; Beijing Shengwang Akustisk Og Elektromagnetisk Teknologi, Beijing, Kina) og lydnivåmåler (BSWA 801; Beijing Shengwang Akustisk Og Elektromagnetisk Teknologi). Mikrofonen ble montert på hodespolen, som sørget for at membranen var parallell med det statiske magnetfeltet. Mikrofonen ble koblet til lydnivåmåleren med en 1800 cm kabel slik at akustisk støynivå ville bli registrert fjernt til magnetfeltet. Før MR-undersøkelsen ble mikrofonen først plassert ved isocenteret av magnetboringen, og deretter ble det gjort påfølgende opptak av akustisk støy og lydtrykkspektrene ble beregnet til en tredjedel oktavbåndsoppløsning. Her refererer lydtrykket til det akustiske støyinduserte lokale trykkavviket fra det omgivende atmosfæriske trykket. På grunn av den varierende følsomheten hos mennesker til forskjellige lydfrekvensområder (dvs. senket følsomhetsnivå til lydfrekvens på lavere enn 1 kHz eller høyere enn 6 kHz) (1), ble lydintensiteten målt Som A-vektet desibel. I Det a-vektede systemet ble desibelverdiene av lydintensitet ved lave frekvenser redusert. FOR HVER mr-bildesekvens ble SPL (uttrykt som lineær topp SPL og kontinuerlig ekvivalent SPL) målt minst tre ganger og midlene ble beregnet.

Høreterskelprøver

som et praktisk og ikke-invasiv verktøy for å oppdage auditiv funksjon, brukte vi den automatiserte ABR til å evaluere høreterskelen. ABR ER et auditivt fremkalt potensial ekstrahert fra pågående elektrisk aktivitet i hjernen og plukket opp av elektroder plassert i hodebunnen. Den resulterende utgangen er EN ABR-bølge med flere topper merket I-VII som forekommer innen 10 msek av stimuluspresentasjonen. Den gir informasjon om den funksjonelle statusen til cochlea og hjernestammen for hørsel. På BAKGRUNN AV ABR-opptakene kunne hørselsgrensen estimeres og brukes til klinisk evaluering og diagnose (17). I denne studien ble en plattform alliert med kommersiell ABR-programvaremodul (Eclipse EP25; Interacoustics A/S, Assens, Danmark) brukt til å utføre de automatiserte ABR-testene for evaluering av hørselsgrensen innen 24 timer før MR-avbildning (test 1) og innen 20 minutter etter MR-avbildning (test 2). Dagen 25 ETTER MR-avbildningen ble det gjennomført en automatisert ABR-test for å bestemme den langsiktige endringen i hørselsgrensen (test 3) (18).

i den automatiserte ABR-testen ville deltakeren med mikrofonene ligge på sengen i en liggende stilling. Hudelektroder med impedans på 5 kΩ eller mindre ble plassert på pannen, neseroten og bilaterale mastoider. Korte lydstimuleringer ble administrert med en brettstabel på 1100, båndpassfilter på 100-3000 Hz og bildefrekvens på 19,9 Hz. Plattformen (Eclipse EP 25; Interacoustics A/S) bidro til å oppdage ABRs kjøpt av hudelektroder som ble forsterket av en forforsterker. De kjøpte DIGITALE ABR-opptakene ble overført til den bærbare datamaskinen med kommersiell ABR-programvare og deretter gjennomgått databehandling og visning for hørselsevaluering. I detaljer startet stimuleringsintensiteten fra 80 dB (normalt hørselsnivå) og falt ved 20 dB reduksjonsintervaller. Minste hørselsnivå som genererte responsgrensen FOR ABR V-wave ble ansett som hørselsgrensen. I dette trinnet ble minste hørselsnivå målt to ganger, og gjennomsnittet ble registrert som estimert hørselsgrense (dvs.decibel SPL). HVER ABR-test varte i omtrent 60 minutter. Høretersklene for venstre og høyre øre ble målt separat på grunn av den hemisfæriske spesialiseringen (19).

Statistisk Analyse

de automatiserte ABR-dataene (dvs.hørselsgrensen) ble analysert separat for deltakerens venstre og høyre ører. Enveis gjentatt måling av varians med Bonferroni-justering ble brukt til å sammenligne ensidige hørselsgrensenivåer mellom tester som følger: test 1 versus test 2, test 1 versus test 3 og test 2 versus test 3. Et α signifikansnivå .017 (funnet ved beregningen 0.05/3) ble bestemt Ved Bonferroni-justering (20). Delvis η 2 (np2) ble rapportert som et mål på effektstørrelse. Mann-Whitney U-testen ble brukt til å sammenligne forskjellene mellom venstre og høyre hørselsgrenser og mellom menn og kvinner når det gjelder ensidig hørselsfunksjon (dvs.venstre eller høyre øre). Statistisk analyse ble utført ved hjelp av statistisk programvare (SPSS 17.0; SPSS, Chicago, Ill); En p-verdi mindre enn .05 ble ansett for å indikere statistisk signifikans For Mann-Whitney u-testen. Pasientdemografiske data presenteres som et middel til standardavvik, og kategoriske data presenteres som frekvenser; automatiserte ABR-data presenteres som medianer og interkvartile områder (dvs.25. -75. persentiler).

Resultater

Deltakere

i denne studien ble 26 av 29 friske unge voksne (gjennomsnittsalder, 22,15 år ± 1,49; aldersgruppe, 18-26 år) inkludert (Fig 1). Tre deltakere ble ekskludert på grunn AV FRAVÆR AV ABR-test 3 (dvs.oppfølgingseksamen). Blant deltakerne var det 11 menn (gjennomsnittsalder, 22.27 år ± 1.49; aldersgruppe, 18-26 år) og 15 kvinner (gjennomsnittsalder, 22,07 år ± 1,53; aldersgruppe, 18-24 år).

Figur 1:

Akustiske Støynivåer I MR – Bildesekvensene

under MR-undersøkelsene varierte den målte toppen Av SPLs ved isocenteret til bildeboret fra 118,2 til 123,2 dBA. Tilsvarende SPLs varierte fra 103,5 til 111,3 dBA (Tabell 1). Den sterkeste SPLs (tilsvarende SPL, 111.3 dBA; peak SPL, 123.2 dBA) ble målt I T2 * – vektet tredimensjonal multi-ekko gradient-ekko-puls sekvens. Videre var SPLs uten pasient i boringen åpenbart lavere enn de med pasient (Tabell 1).

Endringer I Høreterskel Indusert AV Mr Imaging Akustisk Støy

Automatiserte ABR-resultater indikerte at det var signifikant forskjell mellom de tre testene for bilaterale høreterskler (både samlet P <.001). Sammenlignet med hørselsgrenseverdiene for test 1, viste terskelene i test 2 en statistisk signifikant økning på 5,0 dB ± 8.1 (venstre øre: 4,8 dB ± 9,2, np2 = 0,221, P = .013; høyre øre: 5,2 dB ± 6,9, np2 = 0,364, P = .001). I detalj viste 32 ører (61,5%) og 23 ører (44,2%) hos 26 deltakere terskelhøyden på henholdsvis 5 dB eller større og 10 dB eller større. Hørselsgrensen i test 3 viste imidlertid en statistisk signifikant reduksjon på 6,3 dB ± 4,0 sammenlignet med test 2 (venstre øre: 7,1 dB ± 3,8, np2 = 0,786, P <.001; høyre øre: 5.6 dB ± 4.1, np2 = 0.660, P < .001), mens hørselsterskler i test 3 ikke viste noen signifikant forskjell fra test 1 (venstre øre: -2,3 dB ± 8,6, np2 = 0,069, P = .185; høyre øre: 0,4 dB ± 7,3, np2 = 0,003, P = .791) (Fig 2).

Figur 2:

det ble ikke observert signifikante forskjeller mellom venstre og høyre hørselsgrenser eller mellom menn og kvinner i ensidige hørselsgrenser i ABR-testene (Tabell 2).

Tabell 2 Sammenligning Av Automatiserte ABR-Resultater Når Det gjelder Øreplassering og Kjønn I Hver Test

Merk.- Med mindre annet er angitt, er data medianer; data i parentes er interkvartile områder (dvs.25. -75. persentiler). Test 1 var en automatisert ABR-test innen 24 timer før mr-eksamen, test 2 var en automatisert ABR-test innen 20 minutter etter mr-eksamen, og test 3 var en automatisert ABR-test på den 25.dagen etter mr-eksamen.

Diskusjon

vår studie indikerte at med hørselsvern av ørepropper og svampematter, eksponering for 3-T MR imaging akustisk støy ved tilsvarende SPLs av 103.5-111.3 dBA som varte i 51 minutter forårsaket en gjennomsnittlig økning i hørselsgrensen på 5,0 dB ± 8,1 hos friske unge voksne. Trettito ører (61,5%) og 23 ører (44,2%) ble funnet å presentere terskeløkninger på henholdsvis 5 dB eller mer og 10 dB eller mer. Høreterskelen ble gjenopprettet til normalt nivå på dag 25 etter AT mr-undersøkelsen indikerte en midlertidig terskelendring. Dette funnet støtter videre viktigheten av passende hørselsvern i klinisk praksis. Videre er det ønskelig å utvikle beskyttelsesapparat med høyere støynivå for å redusere den potensielle risikoen for hørselstap.

Tidligere studier viste inkonsekvens med hensyn til EFFEKTEN av MR-bildeakustisk støy på hørselsfunksjonene til pasienter som bruker øreproppene for hørselsvern, inkludert endret cochlearfunksjon (8) og ingen endring i ren tone hørselsgrense (21,22). De patologiske tilstandene og sykdomshistorien til disse pasientene var imidlertid ikke godt dokumentert. DERMED kan VI ikke identifisere bidragene FRA mr imaging akustisk støy og / eller sykdomsfaktorer relatert til hørselstap til den endrede hørselsfunksjonen. For å eliminere sykdomsrelaterte faktorer ble friske unge voksne rekruttert som deltakere i studien vår. Videre ble eksklusjonskriteriet satt til å eliminere andre potensielle risikofaktorer for hørselstap som tidligere øreinfeksjon, ototoksiske legemidler eller substanser (f. eks. aminoglykosid eller cisplatin) (13) og røykehistorie (14).

dataene i vår studie indikerte at med pasienter i boringen varierte Topp SPLs fra 118.2 dBA (med diffusjon kurtosis imaging) til 123.2 dBA (T2*-vektet tredimensjonal multi-ekko gradient-ekko puls sekvens) og overskredet regulatoriske grensen på 115 dBA (23) ved 3-T MR neuroimaging. Tilsvarende SPLs varierte fra 103,5 dBA til 111,3 dBA, som ligger nær SPLs for å jobbe med en jackhammer (24). Dette er i samsvar med en tidligere studie (4) som rapporterte topp SPLs av en 3-T MR imager (Bruker Biospin, Karlsruhe, Tyskland) varierte fra 125.7 dBA (ved å bruke tredimensjonal time-of-flight mr angiografi) til 130.7 dBA (ved bruk av single-shot echo-planar diffusion-weighted imaging) for pasienter i boringen, og tilsvarende SPLs varierte fra 110,0 dBA (ved bruk av fast fluid-attenuated inversion recovery sequence) til 115,8 dBA (ved bruk av fast inversion recovery T1-weighted imaging). Målingene viste også at topp Og tilsvarende Spl med pasienten i boringen var noe høyere enn de uten pasienter i boringen. 1,2 dBA med og uten pasientbelastning i den forrige studien (25). Det akustiske støynivået var nært knyttet til pulsprotokollen som ble brukt I studien Av Shellock et al (26). I tillegg påvirket parametrene for pulssekvens (f. eks. synsfelt, snittykkelse og repetisjonstid) OGSÅ SPL (25). For eksempel vil innstillingen av kort repetisjonstid, lite synsfelt og tykkelse resultere i det høyeste NIVÅET AV SPL (dvs.en såkalt worst case-sekvens) (27). I vår studie ble seks neuroimaging sekvenser som inkluderte typer raske spin-ekko, ekko-plan og gradient-ekko sekvenser brukt til å detaljere SPLs av akustisk støy i klinisk forskningsscenario. Med konvensjonelle bildeparametere ble de genererte toppsplene fortsatt observert å overskride den regulatoriske grensen på 115 dBA og utgjøre potensielle farer for hørselsfunksjonen. Disse funnene antydet nødvendigheten av riktig hørselsvern for pasienter og frivillige som gjennomgår bildesekvenser med høy SPL og / eller bildeinnstillinger som ville føre til høy SPL.

i vår studie ble den automatiserte ABR brukt til å evaluere hørselsgrensen. Selv om DET manglet spektral spesifisitet, kunne den automatiserte ABR gi hørselsgrense ved spektralområde på 2-4 kHz. Videre var automatisert ABR kjent for å være svært korrelert med den auditive steady state-responsen ved 4 kHz (korrelasjonskoeffisient, 0,91) (28). Videre er regioner i cochlea som tilsvarer høyfrekvent lydområde mer utsatt for skade enn de som tilsvarer lavfrekvensområde; det største hørselstapet oppstår alltid ved 4-kHz frekvensområde (29). Disse studiene støtter muligheten for bruk av automatisert ABR for påvisning av støyindusert hørselstap-relaterte høreterskelendringer. Imidlertid må spektralområdespesifikke endringer (dvs. 500, 1000, 2000 Og 4000 Hz) i hørselsgrensen fortsatt avklares i fremtidig studie.

med hørselsvern observerte vi et midlertidig terskelforskyvning hos unge voksne som gjennomgikk 3-T MR-bildediagnostikk, noe som kan tilskrives den endrede funksjonen til ytre hårcelle (8). Det spesifikke forholdet mellom endret cochlearfunksjon og hørselsgrenseforskyvningen forblir imidlertid uklart og må bestemmes. Tidligere dyreforsøk (30,31) antydet at støyindusert skade på øret kan ha mer utbredte konsekvenser enn det midlertidige terskelskiftet alene. Alvorlige midlertidige terskelhøyder (dvs. over 40-50 dB) vil bli ledsaget av cochlea-nevrale endringer (f. eks. synaptisk endring) og kan ha langsiktige effekter på auditive funksjoner (30,31). Selv om hørselsterskelen forhøyelse av cochlea på 5,0 dB ± 8.1 ved et område 2-4 kHz var lavere enn 40-50 dB som trengs for å forårsake relevante nerveendringer, er det nødvendig med detaljerte studier for å klargjøre effekten av de akustiske støyinduserte risikoene ved hørsel. Bortsett fra den midlertidige terskelforskyvningen ble den akustiske støyen VED MR-avbildning vist (32) for å utløse oppmerksomhetsrelatert aktivering i kortikale områder og pålegge ulike effekter på auditiv funksjonell MR-avbildning (f.eks. redusert cochlearoppfattelse for auditiv stimuli). Derfor antyder tilstedeværelsen av akustisk støy under MR-avbildning det klare behovet for passiv støykontroll ved bruk av et beskyttende apparat, eller aktiv støykontroll ved bruk av en modifisert sekvens (dvs.stille MR-avbildning) eller gradientspoledesign (33). Et annet behov som støttes av funn i vår studie er sanntidsovervåking AV SPL under mr-undersøkelsen ,noe som vil være gunstig for pasientens velvære (34) og kan realiseres som en billig mikroskala enhet innebygd i øreproppen (35).

det er flere begrensninger i vår studie. For det første er funnene begrenset av den relativt små populasjonsstørrelsen av voksne deltakere. En større kohort er fortrinnsvis nødvendig for å ytterligere verifisere de spesifikke effektene AV mr–bildeindusert akustisk støy på hørselsfunksjonen. For det andre kan den metodiske strukturen bli ytterligere forbedret. De målte Splene dempet av beskyttelsesapparatet (dvs. skumøreplugg og svampematte) og hørselsgrense i cochlea-områder med spesifisert frekvens (dvs. 500, 1000, 2000 Og 4000 Hz) ble ikke studert. Fremtidig studie vil ideelt sett bruke SPL-data i sanntid, støyestimering og hørselsgrense ved spesifiserte frekvensområder for å gi mer detaljert informasjon. Til slutt var den demografiske fordelingen av deltakerne begrenset. De voksne deltakerne inkluderte bare friske unge voksne. Eldre populasjoner og psykiatriske pasienter er mer følsomme for støynivåer, og effekten av akustisk støy på disse populasjonene må undersøkes separat.

for å konkludere, med hørselsvern, en 3-T MR neuroimaging undersøkelse med akustisk støy ved tilsvarende SPL på 103.5-111. 3 dBA i en varighet på 51 minutter forårsaket et midlertidig terskelforskyvning hos friske yngre voksne. Dette resultatet antyder at passende hørselsvern er avgjørende ved klinisk MR-avbildning, og det identifiserer behovet for mer effektive hørselsvern og bildeteknikker med senket akustisk støy og bedre overvåking av sanntidsstøy under mr-undersøkelsen.

Avsløringer Av Interessekonflikter: C. J. avslørte ingen relevante relasjoner. H. L. avslørte ingen relevante relasjoner. X. L. avslørte ingen relevante relasjoner. M. W. avslørte ingen relevante relasjoner. C. L. avslørte ingen relevante relasjoner. J. G. avslørte ingen relevante relasjoner. J. Y. avslørte ingen relevante relasjoner.

Forfatterbidrag

Forfatterbidrag: Garantister for integriteten til hele studien, alle forfattere; studiekonsepter / studiedesign eller datainnsamling eller dataanalyse / tolkning, alle forfattere; manuskriptutkast eller manuskriptrevisjon for viktig intellektuelt innhold, alle forfattere; godkjenning av endelig versjon av innsendt manuskript, alle forfattere; alle forfattere; litteraturforskning, alle forfattere; kliniske studier, H. L., M. W., C. L., J. G., J. Y.; eksperimentelle studier, h. L., M. W., C. L., J. G., J. Y.; statistisk analyse, alle forfattere; og manuskriptredigering, C. J., H. L., M. W., C. L., J. G., J. Y.