
陽明大學腦科學博士
/國軍桃園總醫院耳鼻喉科主任
郭錦龍醫師
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陽明大學腦科學博士/國軍桃園總醫院耳鼻喉科主任 郭錦龍醫師

圖一:耳鳴最新理論:「耳鳴開關器(gatekeeper)」理論。黃色框表耳鳴開關器兩大主角,藍線表神經刺激;紅線表神經抑制。正常情況下,神經訊號由耳蝸經過腦幹到丘腦,丘腦會進一步把神經訊號傳到腹內側前額葉皮層,接著腹內側前額葉皮層會把神經訊號傳遞至伏隔核。當傳至伏隔核的訊號過多、不重要或是有害的,伏隔核會發出抑制性的訊號給丘腦,抑制丘腦繼續上傳訊號甚至予以消除;此外,杏仁核也會傳遞神經訊號給伏隔核,藉以判斷是否發出抑制性訊號給丘腦,以達到整個神經迴路(前額紋狀迴路,frontostriatal circuits)的穩定。當這個神經迴路有所損壞時,耳鳴開關器無法適度發揮功能,過多不必要或是有害的神經訊號或刺激無法有效抑制或消除,進而產生耳鳴。
趁著這週比較有空,蒐集從1953年到2016年共39篇和耳鳴有關的文獻,仔細閱讀之後針對「耳鳴的機轉」作一系統性的整合,完成這篇近四千字的文章,希望對臨床醫師及病患有所助益。內容或有謬誤,敬請先進前輩不吝指教!傳統上,將耳鳴分類為他覺性耳鳴及自覺性耳鳴兩類,但就治療而言,這種分類幫助不大,以發生原因來分類比較有意義。就發生原因而言,耳鳴可以分為原發性耳鳴和次發性耳鳴兩種。原發性耳鳴是由於聽覺系統或聽覺路徑受損造成的,[1]聽覺系統受損的原因可能和年紀增加所導致的神經退化有關,也可能是不明原因所導致的突發性而聾,絕大多數病人聽覺路徑受損的部位在內耳的耳蝸或耳蝸神經;如同高血壓、糖尿病這類慢性病一樣,這類的耳鳴臨床上雖然不見得能夠完全根治,但經過適當的治療或聽覺復健,症狀是可以控制、改善甚至消失的。[2, 3]治療策略以緩解耳鳴對病人生活上的負面影響,包括疲倦、壓力、焦慮、易怒、注意力無法集中、記憶變差、憂鬱、恐懼及失眠等。想對地,次發性耳鳴則往往有特定病因,只要將病因移除,耳鳴是絕對有機會完全根治的。
原發性耳鳴造成原發性耳鳴的理論有很多,主要可以分為「生理性耳鳴(physiological tinnitus)」、「初級聽皮層頻率拓撲圖(tonotopic map)結構重組」、「神經可塑性(Neuroplasticity)」及「耳鳴開關器(gatekeeper)」等四大理論。
圖二:耳鳴是大腦正常的生理訊號
生理性耳鳴理論美國學者Heller和Bergman在1953年發表一篇重要的耳鳴論文指出,將近94%正常聽力的人在很安靜環境下也會出現耳鳴,[4]由此推論大腦平時即會產生這種導致耳鳴的神經訊號,只是當環境中的背景噪音由內耳傳入大腦聽覺皮質時,會把大腦中的產生耳鳴的神經訊號遮蔽,讓人感受不到耳鳴的存在,即使偶爾感受到也不足易造成生活上的困擾。簡言之,耳鳴是大腦正常的生理訊號,絕大多數的人在安靜的環境下都可能感受到這種「生理性耳鳴(physiological tinnitus)」。[4-6]當內耳受損(例如:內耳毛細胞因為耳毒性藥物或噪音傷害、聽神經受損或年紀所導致之聽神經退化),導致聲音的神經訊號無法由內耳正常傳到大腦時,大腦聽覺皮質中異常的訊號失去了原先的遮蔽作用而逐漸加大,終至耳鳴的發生。[7-9]
圖三:耳鳴發生原因可能是因為初級聽皮層的「頻率拓撲圖(tonotopic map)」結構改變所致
初級聽覺皮層「頻率拓撲圖」結構重組理論耳鳴發生原因可能是因為耳蝸損傷,進而改變了初級聽皮層的「頻率拓撲圖(tonotopic map)」結構。聽神經有負責低、中、高頻聲音的神經元,聽神經把聲音訊號傳入初級聽覺皮層時,該皮層也有相對應的低、中、高頻區塊(圖三A)。倘若聽神經負責中頻聲音的部分受損,大腦聽覺皮層負責中頻區塊便失去從內耳傳來的聲音訊號(圖三B),那麼該中頻皮層的區塊會「調頻」至附近的頻率(例如:高頻,圖三C)。在調頻過程中,中頻區塊神經元的自發放電增強,神經元的同步也會增強,導致耳鳴的發生(圖三D)。簡言之,皮層拓撲圖的重新調整(調頻),引起神經元自發放電率的增強,直至引發耳鳴。[10-17]
圖四:大腦神經細胞突觸間有重新再連結的能力
神經可塑性理論人類大腦神經細胞突觸間有重新再連結的能力(圖四),讓大腦有能力面對外在環境的改變而作出適度的反應,這樣的特性稱為神經可塑性。當聲音刺激能正常傳入聽覺皮質時,這種神經可塑性的能力是被抑制住的。[18, 19]當耳蝸或聽神經路徑受損時,聽覺皮質失去聲音的傳入刺激,進一步誘發聽覺皮質的神經可塑性,這個可塑性機制一旦開啟,神經細胞間突觸重新再連結,最終形成新的神經路徑(rerouting)。這個新神經路徑將延伸至其他感覺系統而產生新的連結,此時的聽覺傳入路徑稱為非典型路徑(nonclassical pathway),因為這個傳入路徑不僅從內耳傳入神經刺激,也會從其他的感覺系統傳入刺激,進而導致耳鳴的發生。[20]研究發現以電極將電流從內耳傳入大腦,可以抑制或減緩病患耳鳴,可能就是抑制非典型神經路徑新生的能力,間接說明了神經可塑性的耳鳴發病機制。[21-24]此外,這類非典型神經路徑包含了所謂「低層路線(low route)」的皮質下路徑(subcortical route),[25]它的走向從背側和內側丘腦(dorsal and medial thalamus)延伸至杏仁核外側核(lateral nucleus of the amygdala)或其他邊緣系統結構。[8, 25]
圖五:最新研究發現耳鳴的產生是因為大腦中「耳鳴開關器」損害所導致
耳鳴最新理論:「耳鳴開關器(gatekeeper)」理論近年來研究發現耳鳴的發生可能和所謂大腦中「耳鳴開關器(gatekeeper)」功能受損有關(圖一及圖五),其中耳鳴開關器的兩大重要結構是腹內側前額葉皮層(ventromedial prefrontal cortex)和伏隔核(nucleus accumbens,有學者取諧音稱之為阿控門)。[26-28]正常情況下,神經訊號由耳蝸經過腦幹到丘腦,丘腦會進一步把神經訊號傳到腹內側前額葉皮層,接著腹內側前額葉皮層會把神經訊號傳遞至伏隔核。當傳至伏隔核的訊號過多、不重要或是有害的,伏隔核會發出抑制性的訊號給丘腦,抑制丘腦繼續上傳訊號甚至予以消除;此外,杏仁核也會傳遞神經訊號給伏隔核,藉以判斷是否發出抑制性訊號給丘腦,以達到整個神經迴路(前額紋狀迴路,frontostriatal circuits)的穩定。當這個神經迴路有所損壞時,耳鳴開關器無法適度發揮功能,過多不必要或是有害的神經訊號或刺激無法有效抑制或消除,進而產生耳鳴。類似的機制也可用來解釋所謂的「幽靈疼痛症(Phantom pain)」,亦即病患感覺被切除的手或腳仍然存在,甚至有疼痛感。[27]
次發性耳鳴耳源性耳鳴次發性耳鳴是因為特定病因造成的,只要移除致病因素,耳鳴是有機會完全根治的。次發性耳鳴可以分為耳源性及非耳源性。耳源性包括:耳垢、外耳異物、耳膜破裂、慢性中耳炎、珍珠瘤、聽小骨斷裂、耳咽管異常、耳硬化症、美尼爾氏症、聽神經瘤等。有些病患聽到的耳鳴聲音其實只是耳垢阻塞,耳垢的碎屑在耳膜上滾動,導致耳鳴的聲響,只要移除耳垢,或以藥水溶解耳膜上的碎屑,耳鳴即可消除。耳膜破裂、慢性中耳炎、珍珠瘤和聽小骨斷裂都是中耳的病灶,經過手術都有機會改善耳鳴的情形。
圖六:胃酸造成的咽喉逆流,除了慢性咳嗽、喉痛聲啞,早上醒來後喉嚨很乾、會苦外,也會出現或加重耳鳴情形。
非耳源性耳鳴非耳源性包括:胃食道逆流或咽喉逆流(圖六)、顱內腫瘤、鼻咽腫瘤(圖七)、動脈瘤、動靜脈廔管、動脈硬化、貧血、甲狀腺功能異常(圖九)、高血糖、高血脂、高血壓、顳顎關節症候群、頸椎關節病變、過敏性鼻炎及神經方面疾病等。
圖七:台灣男性鼻咽癌的發生率是美國男性的十倍以上,更是日本男性的二十倍以上。鼻咽癌之好發年齡在40至50歲之壯年期,對社會及家庭造成重大衝擊。
圖八:“大傻”成奎安2009年因鼻咽癌擴散病逝終年54歲
鼻咽部的腫瘤壓迫到耳咽管可以引發耳鳴(圖七),所以耳鳴病患一定要接受鼻咽部的檢查,尤其單側的耳鳴。[29]高血壓的病人可能會聽到靜脈哼鳴聲(venous hums),它是一種慢速的、低頻的聲響,這種靜脈哼鳴聲的特色是隨著頭部的轉動或身體的活動聲響會暫時變小或甚至消失。靜脈哼鳴聲也可能出現在頸靜脈竇高位(high jugular bulb)的病人。頸靜脈竇是正常結構,它是上頸靜脈的擴張部分,如果頸動脈竇過度延伸到中耳內,高於內聽道底部或鼓膜環(tympanic annulus),則稱之為「頸靜脈竇高位」。在耳鏡上可以看到高位的頸靜脈竇是平滑,凸起,帶藍色的腫塊,不同於血管瘤的脈動性紅色腫塊。[30]
圖九:甲狀腺功能異常也可能引起耳鳴
中耳相關疾病或神經學疾病也會引起不規則、快速脈動性耳鳴。例如:多發性硬化可能導致由第5對腦神經支配的鼓膜張肌(tensor tympani)和第7對腦神經支配的鐙骨肌(stapedius muscle)出現肌陣攣(myoclonus)而引起耳鳴,患者也可能因為這些肌肉痙攣自覺聽力損失或或耳悶。[31]耳鏡檢查可能偶爾看見律動性的耳膜,[32]聽阻聽力檢查(Impedance Audiometry)是有效的診斷工具,[33, 34]手術切斷鐙骨肌和鼓膜張肌是有效的治療方法。[32]此外,多發性硬化、腦幹血管疾病或代謝方面的神經學疾病也可能導致附著在耳咽管開口的腭肌(palatal muscles)的肌陣攣(myoclonus)引起不規則、快速的震動或點擊聲響(Vibration or clicking noise),檢查時應查明是否有這些相關的疾病。
研究發現大腦聽覺皮層中富含血清素(serotonin)和γ-氨基丁酸(γ-amino butyric acid,簡稱GABA)受體,血液中這些神經傳導物質過低也可能導致耳鳴的發生。研究發現血液中多巴胺(dopamine)過多也和耳鳴的形成有關。[35] 血清素(serotonin)神經傳導物質過低也容易導致憂鬱症的發生,這或許可以部份解釋為什麼許多耳鳴病人最後會出現憂鬱症或焦慮症的情形,[36-39]也可以解釋有些人聽力正常或短暫聽力受損恢復後,耳鳴仍然持續的原因。
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陽明大學腦科學博士/國軍桃園總醫院耳鼻喉科主任 郭錦龍醫師
圖一:「出血」是戰場上死亡的首要原因
過去發表了許多醫學文章,都是和醫院相關的。這次換點口味,來點戰場上的軍陣醫學,為國軍盡些心力,盡到軍醫的職責!今天特別介紹一款「15秒槍傷止血器」,保衛台灣的每個戰士有了這個止血器,可以為自己多爭取一小時的後送搶救時間!在此感謝每位官兵戰士犧牲自己、保衛家園。希望未來這個救命止血器可以引進台灣,讓每位戰場上的軍人有更多的生命保障!完整文章,請點選下圖連結。
槍傷傷口止血處理「出血」是戰場上死亡的首要原因,佔所有死亡原因的50%。[1-3]美國陸軍外科學院(United States Army Institute of Surgical Research)的研究支持這種看法。該學院專家研究發現,自2001年至2004止美國特種部隊因戰鬥死亡人數中,槍傷原因佔了近3成(28%)。此外,他們亦發現許多原本具備存活機率的傷兵最後卻因失血過多致死,這種「失血致死」的死因佔所有死亡原因超過8成(82%)。[4]據統計,在越戰當中一半的戰鬥傷亡是因大量出血不止而造成。[1, 5]研究探討後更發現,這些越戰傷亡的士兵當中有三分之一有機會在妥當止血後存活下來。[1, 6]故有效改善止血方法,可大幅提升傷兵戰場上的存活機率。[2, 3]
槍傷患者之緊急救護除建立呼吸道之外,最重要的就是傷口的止血。[7]傷口止血之第一步驟是以無菌紗布敷料或透明敷料覆蓋傷口,加以施行「傷口加壓止血法」。[8]倘傷口仍出血不止,應壓迫離出血點最近的大動脈來止血。然而,身體某些部位對於「傷口加壓止血法」往往起不了作用,例如骶前區(presacral region)。[9, 10]倘若仍無法有效止血,則須使用止血帶(Tourniquet)在肢體近端大動脈加壓止血。[11-13]雖然四肢肌肉可承受短暫4-6小時的缺血及缺氧,但止血帶的使用仍須十分小心,每3-20分鐘務必鬆開1次,讓血液再回留,以免正常組織缺氧壞死而面臨截肢的命運。[14]值得一提的是,雖然救命第一,不得已情況下必須使用止血帶,但是它可能帶來的不僅是截肢一項後遺症,許多研究後來發現幾乎全身各個器官都將受到嚴重影響。[14, 15]
人工加壓止血或止血帶止血,搬運傷患過程都必須時時注意加壓效果是否足夠,也必須每隔一小段時間鬆綁止血帶,這些動作都會導致傷兵後送的黃金時間受到延誤,嚴重影響傷兵的存活機率。克羅埃西亞陸軍醫療部隊總部(Croatian Army Medical Corps Headquarters)針對在戰鬥前線受到爆炸或子彈嚴重創傷之115位傷兵(平均年齡29歲)進行調查。[16]結果發現逾半(52.2%)傷兵受重傷時無法獲得醫療相關人員(例如:醫務兵、醫務士或醫官等)的緊急救護,戰場上唯一能夠幫忙的就是傷兵自己或同隊士兵。調查更發現這些不具醫療背景的傷兵或同隊士兵當時能做的就是止血、水分補充、固定傷肢及止痛,其中以「止血」最為當務之急。
槍傷傷口快速止血器(XStat Rapid Hemostasis System)因應這樣的需求及考量,美國RevMedx公司開始研發「快速止血系統(XStat Rapid Hemostasis System)」,於2013年成功開發並發表稱作「XStat™ 止血敷料(Dressing)」的創新產品。[17]該項止血裝備可於15秒內有效達到傷口止血效果,防止大量出血致休克死亡。更重要的是,子彈射擊可能造成深層的傷口,變形的彈頭或較慢速的子彈(10-30公尺/每秒)可能在傷口深部形成不規則的彈道,致使傳統紗布敷料止血或加壓止血都無法有效達到深部止血效果。「快速止血器(XStat Rapid Hemostasis System)」的針筒狀設計,可以直接將針筒末端穿入深層的出血點,將強效止血海綿直接集中在出血點,堵住出血點並迅速形成止血凝塊,快速有效地達到止血效果。此外,這套設備十分輕巧,體積也不大,放在野戰背包完全不佔空間,每位士兵皆可隨身配備,提高創傷後自我急救之成功率及存活率。2014年一支定價是美金100百元,折合台幣約3000元,不過該公司宣稱,隨著量產之後,價格會更優惠。
該項止血設備在戰場上相當實用,可達到「立即有效止血,拯救傷兵性命」之衛勤救護目標。RevMedx公司也因該項創新的XStat™止血敷料(Dressing),於2013年11月獲得美國加州奇點大學(Singularity University)頒發「醫學獎(MEDY award)」。目前該項產品更受到美國許多網站的大幅報導,許多專家一致認可該項產品的實用性及前瞻性。[2, 18]美國特種作戰司令部(United States Special Operations Command)對該項產品極具興趣,在產品研發初期便提出贊助計畫供RevMedx公司研發該項產品的研發基金。後來美國陸軍醫學研究暨裝備司令部(U.S. Army Medical Research and Materiel Command)更肯定該項產品未來在戰場上的潛在效益,故在研發階段後期接手該項產品的資助計畫。該廠商期許未來該項產品不僅可以運用在戰場上,降低傷兵的死亡率,更希望將來可以廣泛應用於一般醫療,讓一般大眾亦能獲得該項新技術所帶來的醫療效益。[2]
操作介紹
圖二:來自美國RevMedx公司網站(http://www.revmedx.com/#!xstat-dressing/c2500)[17]
在戰場上遭受子彈射擊時,除非直接命中要害,一般而言不至於出現立即生命危險。倘未妥適止血或無法立即止血,即造成無法挽救之傷亡。使用XStat™ 止血敷料可於15秒內完成槍傷傷口之止血,並產生強力有效之止血效果,防止大量出血、體液流失而導致休克死亡;[18]亦可使因遭受子彈射擊而大量出血不止之傷患多爭取至少60分鐘救援時間,大幅增加醫療救援成功率及傷兵後送存活率。[17]
該項「快速止血器(XStat Rapid Hemostasis System)」主要分為兩個部分:(1)強效止血海綿及(2)止血海綿注射器。強效止血海綿(圖二中A)是一塗覆有止血劑的醫療專用海綿,體積被極度壓縮以增加海綿填充數量。倘止血海綿與液體接觸,體積即迅速膨脹數倍,足以有效阻斷出血。該止血海綿亦提供血液凝固之平台,加速血液凝固。當外科醫師清創傷口時,必須將止血海綿完全清除,以利傷口癒合。因每塊止血海綿上皆附有微小不透射線標記(radiopaque marker),可使止血海綿在X光下完全表露,有助於醫師確定止血海綿之完全清除。[17]
影片一:止血海綿與液體接觸,體積即迅速膨脹數倍
止血海綿注射器十分輕巧,依據傷口大小分兩種尺寸,分別為較大尺寸的「compact XStat-30 applicator (圖二中B、C及E)」和較小尺寸的「XStat-12 applicator (圖二中D)」。「compact XStat-30 applicator」管腔直徑為30毫米,具有一個可伸縮的推進把手(telescoping handle)。容器末端為一密封不漏水的閥尖(sealed valve tip),這種防水設計可以避免血液從傷口逆流進入容器中導致海綿過早膨脹的風險。較小尺寸的「XStat-12 applicator」為一直徑12毫米的容器,有別於「compact XStat-30 applicator」,主要用來處理更小更窄之傷口。因容器構造設計必須更小,致使後續之清洗、消毒、滅菌不易達到百分之百,故「XStat-12 applicator」被歸類為拋棄式醫療物品,只限單次使用,不得重複使用。「XStat-12 applicator」的外觀是圓筒形的,容器內含可拆卸之柱塞,末端為一閥尖。[17]
圖三:快速止血器(XStat Rapid Hemostasis System)止血原理和補輪胎條防漏氣很類似
總結而言,該設備操作上十分簡單,只要將止血海綿注射器尖端插入槍傷傷口底部,迅速將容器內強效止血海綿注入傷口內,最後在傷口外部包紮即可迅速將傷兵後送。該廠商指稱,出血處大約15秒內即可形成血塊阻斷出血,不需施行如傳統之加壓止血法,致運送傷兵過程不需加壓止血,大幅提升傷兵後送速度,增加傷兵存活機率。
功能限制依據該項產品止血效用,這裡提出幾點須考量之處。首先,戰場上士兵所遭受到的創傷不僅有槍傷,還有爆炸傷、撞擊傷、墜落傷、撕裂傷及刀刺傷等等,[4]受傷部位也有好幾類,這些種類的傷口是否也適用該項產品值得進一步研究。另即便是槍傷,受傷部位亦不盡相同,[19-22]傷口也分為好幾類,[13, 23]包括子彈貫穿傷(penetration)或骨頭碎裂傷(fragmentation),這些槍傷種類是否依然有效值得深入探討。其次,依據該廠商聲稱之功效,止血海綿之止血效果除來自於與液體接觸後,體積迅速膨脹數倍,加上止血海綿提供血液凝固之平台,加速血液凝固。但對於本身血液凝固因子缺乏或先天性凝血功能異常的士兵而言,一旦受傷出血,該項產品之止血效果即無法發揮功效,因這類傷兵處理,唯有緊急後送接受凝血因子注射。[24-27]以上提及幾項考量議題,可能限縮XStat™止血敷料(Dressing)的臨床用途選擇。
結論在殘酷的前線戰場上,後援部隊往往無法及時、有效地給予前線傷兵緊急救護及後送醫療,唯有替每位英勇的前線戰士作好萬全的準備,一旦遭受創傷,至少本身有足夠的隨身醫療裝備協助自身作最基本也最重要的「自我止血救護」,同時也為自己增取儘管不高的存活機會。美國RevMedx公司成功研發的「XStat™ 止血敷料(Dressing)」將可能成為戰場軍人的一大福音,對於擔任救護任務的衛生部隊而言,更多了一項實用的急救設備,有利於提升救援任務的成功率及傷兵救護的存活率。
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