Advanced Science| 重度内耳畸形儿童的 ABI 治疗：神经可塑性如何重塑听语能力？

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儿童听觉脑干植入物（ABI）的听语预后存在显著个体差异，其潜在发育机制尚未明确。本研究旨在评估 ABI 对先天性非肿瘤性听力损失患儿的疗效，并阐明皮质可塑性在听语发育中的作用。研究纳入某三级大学转诊中心连续接收的接受 ABI 的患儿，开展前瞻性队列研究。结果显示，ABI 激活后，患儿听语能力稳步改善：植入年龄较小、内耳畸形程度较轻、术中诱发电极百分比（eABR%）较高与更好的听语预后显著相关；相关年龄段儿童均能诱发出失配负波（MMN）反应；激活后皮质功能连接逐渐发育，尤其在双侧颞叶 / 额叶内。研究证实，多种因素影响 ABI 患儿的听语发育，皮质可塑性起关键作用，而 MMN 振幅和脑功能连接或可作为预测长期预后的皮质指标。

1. 背景介绍

先天性听力损失是新生儿最常见的感觉缺陷，约一定比例的患儿存在内耳畸形（IEM）。根据相关分类标准，IEM 可分为多种类型。对于重度 IEM 患儿，其多表现为双侧极重度感音神经性听力损失，传统人工耳蜗（CI）往往无效或效果有限，而听觉脑干植入物（ABI）作为一种神经假体，可绕过受损的听觉神经，直接刺激耳蜗核以提供听觉感知，成为这类患儿的重要治疗选择。

首例非肿瘤性儿童 ABI 手术完成后，不同中心陆续报道了先天性听力损失合并 IEM 患儿的 ABI 应用，但现有研究样本量有限，且患儿个体预后差异显著：多数患儿可获得听觉感知，部分在长期随访中实现开放言语识别，仅少数能在植入后一定时间内进行电话交流。影响 ABI 患儿听语预后的因素包括合并残疾、设备设计、电极片放置等，而近年研究发现，CI 患儿的听语预后与皮质可塑性密切相关 —— 重度 IEM 患儿因听觉输入缺失，大脑皮质功能连接发育受声音影响极小；ABI 植入后，脑连接发育主要依赖神经可塑性，且后者受植入年龄、畸形程度和电极刺激输入等因素影响显著。

基于此，本研究以三级转诊中心的大样本 ABI 患儿为对象，首次系统分析植入物的长期疗效，并深入探讨皮质可塑性在听语发育中的作用，为临床干预提供理论依据。

2. 实验方法

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研究对象

研究纳入 2019 年 1 月至 2023 年 10 月因先天性听力损失合并重度 IEM 接受 ABI 手术的 112 例连续患儿。由同一经验团队通过听力学评估和影像学检查确诊所有患儿为双侧极重度感音神经性听力损失及重度 IEM，其中 30 例患儿（34 耳）曾接受 CI 但效果不佳。研究排除合并综合征性听力损失、神经系统疾病或精神障碍的患儿，所有患儿均接受单侧 ABI 植入，并在首次调试后 3、6、12、18、24、36 和 48 个月进行随访。

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ABI 手术与术中电生理评估

所有手术由资深外科医生实施，采用乙状窦后入路或迷路后入路。使用的 ABI 设备包括 MED-EL Concerto（4 例）、MED-EL Synchrony（78 例）和 NUROTRON WH-01A（30 例），均含 12 或 16 个电极。

电极片定位参考脑干解剖结构和第四脑室外侧隐窝，通过术中电诱发听觉脑干反应（eABR）确认位置准确性。eABR 按临床标准检测，由经验丰富的听力学家评估，平均叠加次数为 500-1000 次；电刺激后 2-3 ms 内出现的多峰波形视为耳蜗核至下丘的听觉通路反应，单峰长波则视为非听觉反应。由于耳蜗核解剖结构和电极片尺寸限制，并非所有电极均可诱发出有效听觉反应，因此手术中常需调整电极位置。

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图1. ABI电极片的位置及术中eABR波形图。 A）ABI 患者的听觉通路示意图；B）ABI 电极片在脑干第四脑室外侧隐窝的解剖位置；C）耳蜗核与电极片的解剖关系展示；D）MED-EL 品牌 ABI 电极片（12 个电极 + 1 个参考电极，尺寸 5.5×3.0 mm）及术中 eABR 波形，红色为刺激电极，蓝色为参考电极；E）NUROTRON WH-01A 品牌 ABI 电极片（16 个电极，尺寸 5.5×3.5 mm）及术中 eABR 波形，以刺激电极（红色）相邻电极作为参考电极（蓝色）。

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激活、调试与编程

术后 6 周，患者在门诊手术室镇静状态下激活 ABI，由麻醉师监测心电和呼吸。激活时再次进行 eABR 评估以确定电极阵列反应，同时密切观察患儿是否出现非听觉反应（如身体摇晃、眼球震颤、面部震颤），并关闭诱发非听觉效应的电极。首次调试后，每次随访均进行 eABR 评估和编程，编程基于 eABR 和行为测听结果综合确定。

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听语评估

激活后1天进行首次行为评估，随后每次随访重复评估。评估指标包括：

助听状态下纯音听阈均值（PTA，dB）：计算特定频率的平均阈值；

听觉感知能力等级（CAP）：0-9 分，评分越高表示听觉能力越好；

语言可懂度等级（SIR）：1-5 分，评分越高表示言语能力越好；

有意义听觉整合量表（IT-MAIS/MAIS）和有意义言语使用量表（MUSS）：0-40 分，评分越高表示听语发育越好。

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功能性神经影像

每次随访采用多通道脑电图（EEG）和功能性近红外光谱（fNIRS，NIRScout，南京尖创科技为该设备代理商）系统记录神经影像。专用测试帽同步记录电活动和氧合血红蛋白浓度变化，含 32个 fNIRS 光极和 13个EEG 电极（按国际 10-20 系统放置），参考电极位于鼻尖；fNIRS 光极形成46个通道，覆盖颞叶和部分额叶。EEG 和 fNIRS 采样率分别为 100Hz和 6.25Hz。

采用失配负波（MMN）范式评估频率辨别能力：在安静环境中，通过距患儿10cm的扬声器播放 70dB 纯音，每试次含10个区块（每区块 25 个刺激，间隔 20-30 s）；500 Hz 标准刺激（80%）和 1000 Hz 偏差刺激（20%）伪随机呈现，刺激时长 500 ms，间隔 300 ms，通过 Eprime 2.0 控制。

EEG 数据采用 EEGLAB 工具箱预处理：记录窗口为刺激前 200 ms 至刺激后 600 ms，滤波 1-30 Hz，剔除 ±20 μV 以上的反应，剩余数据平均得到个体总平均波形。

fNIRS 数据采用 NIRSLAB 软件预处理：排除任一波长变异系数 > 7.5% 的通道，视觉检查并校正运动伪影，滤波 0.01-0.2 Hz（15% 滚降宽度），通过修正 Beer-Lambert 定律将吸收数据转换为浓度数据，计算所有通道的相干性。

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统计分析

分类变量以百分比表示，连续变量以均值 ± 标准差表示。采用 Kolmogorov-Smirnov 检验验证连续变量正态性，正态分布数据采用独立样本 t 检验，非正态分布采用 Mann-Whitney U 检验；组内不同时间点比较采用配对样本 t 检验。采用重复测量方差分析评估听语结果，以基线变化为因变量，时间为自变量；按 eABR%（<60% vs ≥60%）、年龄（<3 岁 vs ≥3 岁）和 IEM 类型进行亚组分析。通过主成分分析（PCA）降维皮质指标（MMN 振幅、潜伏期、功能连接），提取特征值> 1 的前两个主成分（PC1、PC2），采用 Mann-Whitney U 检验分析其与 CAP、IT-MAIS/MAIS 等行为结果的相关性。

统计学显著性定义为双侧 p<0.05，所有分析采用 IBM SPSS 27.0 软件。

3. 研究结果

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电生理、听力与言语结果

所有患儿完成了术后 3、6、12、18、24、36 及 48 个月的随访，结果显示：

电生理指标：术中诱发电极百分比（eABR%）处于较高水平，激活时略有下降，随后在随访中保持稳定。

听力改善：助听听阈均值（PTA）、听觉感知分级（CAP）、有意义听觉整合量表（IT-MAIS/MAIS）等指标在术后 3 个月内快速提升，随后持续改善，48 个月时达到较好水平。

言语发展：言语清晰度分级（SIR）和有意义言语使用量表（MUSS）在术后前 24 个月发育较慢，24 个月后加速提升，48 个月时部分患儿实现较好的言语交流能力。

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影响听语结果的因素

按植入年龄、IEM 严重程度及术中 eABR% 分组分析显示：

植入年龄：3 岁前接受手术的患儿，在助听听阈、CAP、IT-MAIS/MAIS 及 MUSS 等指标上均显著优于 3 岁后植入的患儿。

IEM 严重程度：内耳畸形较轻（如共同腔、耳蜗发育不良）的患儿，听力和言语发育结果显著优于畸形较重（如 Michel 畸形、耳囊发育不全）的患儿。

术中 eABR%：术中 eABR%≥60% 的患儿，其听语能力（包括助听听阈、CAP、IT-MAIS/MAIS 及 MUSS）显著优于 eABR%<60% 的患儿。

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A）手术中、激活时及术后 3-48 个月的 eABR% 变化：激活时 eABR% 较术中显著下降，后续随访保持稳定; B）助听 PTA 结果：术后 0-3 个月有显著改善; C、D）听觉评估（CAP、IT-MAIS/MAIS）：激活后持续改善; E、F）言语评估（SIR、MUSS）：前 24 个月发育缓慢，24-48 个月明显加快； G-K）亚组对比：蓝色（<3 岁植入）、黄色（轻度 IEM）、红色（eABR%≥60%）方框代表预后更优组；带阴影方框为对照组。3 岁前植入、轻度 IEM 及 eABR%≥60% 的患儿，24 个月时听语指标均显著更优（p 值均 < 0.05）。

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基于 MMN 和功能连接的皮质可塑性特征

对部分患儿的神经功能评估显示：

失配负波（MMN）：术后 12-18 月龄儿童均能诱发出 MMN，随时间推移，MMN 振幅逐渐增大、潜伏期逐渐缩短，反映听觉皮质的成熟过程。

脑功能连接：双侧颞叶与额叶的功能连接（如左颞 - 左额、左颞 - 右额、右颞 - 右额）随术后时间显著增强，而部分区域（如左右颞叶）连接减弱，另有部分区域连接无显著变化。

图3. ABI 患者以 MMN 和功能连接为特征的皮质可塑性发育特点。A）研究范式；B）灰色区域显示标准刺激和偏差刺激之间的显著差异时间（98-320 ms）。从 0 到 18 个月，MMN 振幅显著增加，潜伏期显著缩短；C）展示了感兴趣的功能连接及各功能连接随时间的变化。LT-RF、LT-LF和 RT-RF的连接有显著改善；LF-RF下降，RT-LF 和 LT-RT 无显著变化。LT-LF：左颞叶与左额叶；LT-RF：左颞叶与右额叶；RT-RF：右颞叶与右额叶；RT-LF：右颞叶与左额叶；LT-RT：左右额叶；LF-RF：左右颞叶。

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基于皮质指标的听语结果 PCA 分析

主成分分析（PCA）显示，MMN 振幅、潜伏期及脑功能连接等 8 项皮质指标可提取出两个主成分（PC1 和 PC2），共解释大部分数据方差。其中，PC1 与听觉感知分级（CAP）和 IT-MAIS/MAIS 评分显著相关，表明 MMN 振幅及部分脑区功能连接（如左颞 - 左额、右颞 - 右额）对听语发育有正向贡献，而部分连接（如左颞 - 右额）呈负向影响；PC2 与听语结果无显著关联。

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图4. 基于皮质指标的 18 个月时听觉结果（包括 CAP 和 IT-MAIS/MAIS）的主成分分析。8 个皮质指标包括功能连接（LT-RF、LT-LF、RT-RF、RT-LF、LF-RF 和 LT-RT）以及 MMN 振幅和潜伏期。A）箱线图显示 PC1 和 PC2 的解释方差百分比；B、C）箭头表示 8 个指标对 PC1 和 PC2 的贡献。根据 CAP 和 IT-MAIS/MAIS 的中位数将 ABI 患者分为两组进行比较。在 CAP（p<0.001）和 IT-MAIS/MAIS（p=0.001）中，MMN 振幅以及功能连接 LT-LF、RT-RF 和 RT-LF 对 PC1 有较大贡献，而 LT-RF 连接对其有负面影响。

4. 讨论

本研究通过对重度内耳畸形患儿接受听觉脑干植入（ABI）后的长期随访，系统揭示了影响术后听觉与言语康复效果的关键因素，并明确了大脑皮层可塑性在康复过程中的核心作用。结果显示，3岁前进行手术的儿童在听觉与语言能力上恢复更佳，印证了大脑发育的关键期理论；解剖结构越完整（如共同腔、耳蜗发育不全）及术中电极激活比例越高（eABR≥60%）的患儿，术后表现越好。进一步通过脑电（MMN）与近红外功能成像（fNIRS）揭示，皮层语言网络在术后经历了从局部增强到功能稳定的动态重建过程，其神经信号的变化与行为评估结果高度一致，支持“神经–行为耦合”机制。这些发现为优化ABI术前评估、术中策略与术后康复提供了重要科学依据，也为多模态影像指标在个体化干预中的应用提供了新方向。

文献来源：Zhang, Y., Chai, Y., Zhang, Y., Jia, H., Wang, Z., Zhang, Z., ... & Wu, H. (2025). Neural Plasticity and Hearing‐Speech Development in Children with Auditory Brainstem Implants for Congenital Hearing Loss Due to Severe Inner Ear Malformation. Advanced Science, 2406092.