經(jīng)典三叉神經(jīng)痛患者腦局部自發(fā)活動的靜息態(tài)功能MRI

熊文娟，何來昌，譚永明，周福慶，曾獻(xiàn)軍，龔洪瀚，李 志

(南昌大學(xué)第一附屬醫(yī)院影像科，江西 南昌 330006)

經(jīng)典三叉神經(jīng)痛患者腦局部自發(fā)活動的靜息態(tài)功能MRI

熊文娟，何來昌*，譚永明，周福慶，曾獻(xiàn)軍，龔洪瀚，李 志

(南昌大學(xué)第一附屬醫(yī)院影像科，江西 南昌 330006)

目的觀察經(jīng)典三叉神經(jīng)痛(CTN)患者靜息狀態(tài)下腦局部自發(fā)活動的改變。方法對27例CTN患者(CTN組)和27名健康對照者(對照組)行靜息態(tài)腦功能MRI數(shù)據(jù)采集，采用局部一致性(ReHo)數(shù)據(jù)分析方法獲得CTN組ReHo差異腦區(qū)，并對組間差異腦區(qū)ReHo值分別與患者視覺模擬評分(VAS)和病程行相關(guān)性分析。結(jié)果與對照組比較(P<0.05，高斯隨機(jī)場校正)，CTN患者雙側(cè)初級感覺運(yùn)動皮層，右側(cè)輔助運(yùn)動區(qū)、顳下皮層和小腦，左側(cè)丘腦、邊緣葉/海馬旁回和顳上/中皮層ReHo值增高；雙側(cè)前額皮層/眶額皮層和腦島，右側(cè)額內(nèi)側(cè)皮層和顳上皮層，左側(cè)前扣帶回、緣上回和小腦ReHo值減低。右額內(nèi)側(cè)皮層ReHo值與病程呈負(fù)相關(guān)(r=-0.45，P=0.03)；左側(cè)初級感覺運(yùn)動皮層ReHo值與VAS評分(r=0.46，P=0.02)呈正相關(guān)。結(jié)論CTN患者存在疼痛相關(guān)功能腦區(qū)自發(fā)功能活動一致性的異常，有助于對CTN發(fā)生機(jī)制的理解。

三叉神經(jīng)痛；磁共振成像；局部自發(fā)活動

三叉神經(jīng)痛指嚴(yán)格局限于三叉神經(jīng)分布區(qū)的發(fā)作性閃電樣或針刺樣疼痛。三叉神經(jīng)痛具有無明顯感覺缺失和存在疼痛間歇期的特征性表現(xiàn)[1]。經(jīng)典三叉神經(jīng)痛(classical trigeminal neuralgia, CTN)是指除血管壓迫神經(jīng)外未發(fā)現(xiàn)其他病因的三叉神經(jīng)痛[1]。既往關(guān)于慢性疼痛的研究[2-4]提示，長期慢性疼痛可引起疼痛相關(guān)腦區(qū)的病理性重塑，且不同類型的慢性疼痛對腦的影響不同[2]。但目前國內(nèi)外對CTN腦功能變化的研究鮮見。局部一致性(regional homogeneity, ReHo)是利用肯德爾和諧系數(shù)(Kendall's coefficient concordance, KCC)度量大腦某一體素與周圍相鄰26個體素的BOLD信號的時間同步性，可間接反映腦區(qū)局部神經(jīng)元自發(fā)功能活動的一致性。本研究采用ReHo方法觀測CTN患者腦局部自發(fā)功能活動的改變。

1 資料與方法

1.1一般資料 收集2014年7月—2016年6月我院確診的CTN患者31例(CTN組)，入組標(biāo)準(zhǔn)和排除標(biāo)準(zhǔn)見文獻(xiàn)[5]，另同期選擇性別、年齡、受教育年限、利手匹配的健康志愿者31名為對照組。排除8例頭動過大的受試者，最終納入CTN組27例，男11例，女16例，年齡26～76歲，平均(57.0±13.1)歲，病程0.25～20.00年，平均(4.12±4.36)年；對照組27名，男10名，女17名，年齡25～71歲，平均(56.2±11.9)歲。采集患者的病程等臨床資料，并進(jìn)行視覺模擬評分(visual analogue scale, VAS)，以0～10分衡量疼痛強(qiáng)度。由2名副主任以上放射科醫(yī)師獨(dú)立確認(rèn)血管壓迫陽性[1]，結(jié)果相同時認(rèn)定為存在血管壓迫。本研究獲得本院生物醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)，所有受試者和/或家屬均簽署同意書。

1.2儀器與方法 采用Siemens Trio Tim 3.0T MR掃描儀，8通道頭顱線圈；梯度場強(qiáng)為40 mT/m，梯度切換率150 mT/m/ms；掃描時被試清醒、閉目、頭部固定、安靜平臥于檢查床。靜息態(tài)功能掃描采用梯度回波—回波平面成像(gradient-recalled echo-planar imaging, GRE-EPI)序列，TR 2 000 ms，TE 30 ms，翻轉(zhuǎn)角90°，F(xiàn)OV 200 mm×200 mm，矩陣64×64，連續(xù)掃描30層，層厚4 mm，層距1.2 mm，掃描持續(xù)時間 8 min 6 s。

1.3數(shù)據(jù)處理 于Matlab 2012a (MathWorks, Natick, MA, USA)平臺采用靜息態(tài)功能MR數(shù)據(jù)處理助手升級版DPARSFA_V2.1(http://rfmri.org/DPARSFA)處理MR圖像。剔除前10個時間點(diǎn)數(shù)據(jù)，然后對剩余230個時間點(diǎn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、時間層校正和頭動校正，要求頭部平動<2.5 mm和轉(zhuǎn)動<2.5°，處理方法依次為空間標(biāo)準(zhǔn)化，去線性漂移，去除腦脊液、白質(zhì)和全腦協(xié)變量[6]，低頻(0.01～0.08 Hz)濾波以減少生理噪聲如心跳、呼吸節(jié)律的影響。再計(jì)算全腦每個體素的KCC值，并除以全腦體素ReHo均值，最后行6 mm半高全寬平滑。

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用dpabi (http://rfmri.org/dpabi)統(tǒng)計(jì)模塊對2組ReHo值行兩樣本t檢驗(yàn)。再用dpabi的viewer工具行高斯隨機(jī)場(Gaussian random field correction, GRF)校正，體素水平P<0.01且團(tuán)塊水平P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。采用SPSS 18.0統(tǒng)計(jì)分析軟件，對組間有差異腦區(qū)的ReHo值分別與VAS評分和病程行偏相關(guān)分析(年齡及性別為控制變量)，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2組被試的性別(χ2=0.08，P=0.78)、年齡(t=0.22，P=0.83)差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。CTN組VAS評分為(5.70±1.10)分。

2.1ReHo分析結(jié)果 與對照組比較，CTN患者雙側(cè)初級感覺(primary somatosensory cortex, S1)運(yùn)動皮層(primary motor cortex, M1)，右側(cè)輔助運(yùn)動區(qū)(supplementary motor area, SMA)、顳下皮層和小腦，左側(cè)丘腦、邊緣葉/海馬旁回和顳上/中皮層的ReHo值增高，雙側(cè)前額皮層(prefrontal cortex, PFC)/眶額皮層和腦島，右側(cè)額內(nèi)側(cè)皮層和顳上皮層，左側(cè)前扣帶回(anterior cingulate area, ACC)、緣上回和小腦ReHo值減低，見表1和圖1。

2.2相關(guān)性分析 右側(cè)額內(nèi)側(cè)皮層ReHo值與病程呈負(fù)相關(guān)(r=-0.45，P=0.03；圖2)；左側(cè)S1/M1的ReHo值與VAS評分呈正相關(guān)(r=0.46，P=0.02；圖3)。

表1 2組間ReHo值差異腦區(qū)

圖1 CTN組和對照組間ReHo值存在差異的區(qū)域 暖色為ReHo值增高，冷色為ReHo值減低

圖2 CTN患者右側(cè)額內(nèi)側(cè)皮層ReHo值與病程相關(guān)性分析散點(diǎn)圖 圖3 左側(cè)S1/M1的ReHo值與VAS評分相關(guān)性分析散點(diǎn)圖

3 討論

CTN屬慢性神經(jīng)病理性疼痛，其發(fā)病機(jī)制尚不明確。血管神經(jīng)壓迫作為CTN高危致病因素，可引起中樞敏化[6-7]，即疼痛傳遞反應(yīng)的放大，也是神經(jīng)病理性疼痛的主要機(jī)制之一，可形成新突觸聯(lián)系并發(fā)生解剖重構(gòu)[8]。研究[9]發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元突觸聯(lián)系丟失或新建立引起的腦功能區(qū)局部神經(jīng)元同步性放電減弱或增強(qiáng)，可導(dǎo)致該功能腦區(qū)ReHo減低或增高，提示該局部腦區(qū)整體的生理功能抑制或增強(qiáng)。疼痛慢性化可引起大尺度分布腦區(qū)的可塑性改變[4]。本研究基于ReHo分析方法發(fā)現(xiàn)，與對照組對比，CTN組多個腦區(qū)存在ReHo異常，主要包括內(nèi)外側(cè)痛覺系統(tǒng)相關(guān)腦區(qū)，如丘腦、S1、PFC、ACC和腦島，以及顳葉、海馬旁回和運(yùn)動相關(guān)腦區(qū)等。

丘腦作為內(nèi)外側(cè)痛覺系統(tǒng)的共同通路，是疼痛加工的重要腦區(qū)，與痛覺感知、情感和認(rèn)知有關(guān)[6]，是CTN發(fā)生中樞敏化的重要腦區(qū)[6]，且中樞敏化參與慢性疼痛的形成和維持。因此，本研究中丘腦ReHo增高，可能提示CTN患者丘腦疼痛加工的整體功能提高，在形成和/或維持患者慢性疼痛狀態(tài)中可能具有重要作用。

本研究發(fā)現(xiàn)CTN患者S1的ReHo值升高，與Wang等[6]研究結(jié)果一致。S1是處理疼痛感覺辨別維度外側(cè)痛覺系統(tǒng)的重要腦區(qū)，該區(qū)存在痛覺神經(jīng)元，參與疼痛位置、持續(xù)時間及強(qiáng)度處理[6]。研究[10]發(fā)現(xiàn)神經(jīng)病理性疼痛在周圍神經(jīng)損傷后可出現(xiàn)S1的突觸可塑性改變，表現(xiàn)為建立新突觸聯(lián)系。CTN患者血管壓迫可導(dǎo)致和/或維持高級中樞系統(tǒng)敏化[7]。筆者推測本研究S1的ReHo增高，可能反映患者血管壓迫導(dǎo)致的該區(qū)新突觸聯(lián)系建立，可能與CTN患者形成和/或維持痛覺感知異常有關(guān)。本研究還發(fā)現(xiàn)左側(cè)S1的ReHo值與VAS評分呈正相關(guān)，提示患者S1的改變隨疼痛強(qiáng)度增大而加重。

ACC和PFC同屬處理疼痛情感動機(jī)維度的內(nèi)側(cè)痛覺系統(tǒng)，在疼痛的情緒和認(rèn)知加工中起決定作用[4]。ACC參與情緒、認(rèn)知的功能整合，是慢性疼痛進(jìn)展的重要腦區(qū)[3]。PFC代表痛覺信息加工整合的最高層次，參與情緒、認(rèn)知的功能整合，與疼痛預(yù)期減輕的產(chǎn)生、維持和整合有關(guān)[11]。筆者推測ACC和PFC的ReHo減低可能與CTN患者慢性疼痛導(dǎo)致的負(fù)面情緒有關(guān)。既往基于體素形態(tài)測量學(xué)研究[3,12]發(fā)現(xiàn)CTN患者灰質(zhì)體積減少，但是否與功能異常有關(guān)，還有待進(jìn)一步研究。

另本研究發(fā)現(xiàn)雙側(cè)腦島ReHo減低。腦島被認(rèn)為是“疼痛信號調(diào)節(jié)器”，是內(nèi)外側(cè)痛覺系統(tǒng)的重要腦區(qū)，參與疼痛的感覺辨別和情感加工[4]，與疼痛預(yù)期有密切關(guān)系[6]。Jiang等[13]發(fā)現(xiàn)ReHo隨信息處理復(fù)雜度升高而減低。因此，筆者推測腦島ReHo減低可能與患者長期加工復(fù)雜疼痛信息有關(guān)。

本研究還發(fā)現(xiàn)雙側(cè)顳葉和左側(cè)海馬旁回ReHo異常。顳葉對記憶、情緒等有重要影響，雙側(cè)顳葉ReHo改變可能反映患者記憶及情緒調(diào)節(jié)的功能異常。海馬旁回參與情緒或情感行為加工[6]，是海馬的主要傳出通道，海馬通過與ACC、PFC和顳極間的廣泛連接參與記憶加工[14]。本研究CTN患者出現(xiàn)海馬旁回ReHo增高，可能反映患者應(yīng)對慢性疼痛所致的負(fù)面情緒和記憶處理功能增強(qiáng)。

此外，本研究發(fā)現(xiàn)CTN患者雙側(cè)M1、SMA和小腦的ReHo顯著改變。研究[15-16]發(fā)現(xiàn)疼痛常伴以上運(yùn)動相關(guān)腦區(qū)的激活。同樣，有學(xué)者[6]也發(fā)現(xiàn)CTN患者存在運(yùn)動相關(guān)腦區(qū)結(jié)構(gòu)和功能的改變，并認(rèn)為是患者規(guī)避患側(cè)臉部運(yùn)動引起疼痛的代償表現(xiàn)，通過重新分配肌肉的功能和負(fù)荷達(dá)到控制肌肉運(yùn)動的目的。M1結(jié)構(gòu)和功能的改變可能是CTN患者反復(fù)痛覺信息攻擊和/或異常疼痛調(diào)節(jié)的一種體現(xiàn)[6]。SMA是聯(lián)系認(rèn)知到行動的重要腦區(qū)，與執(zhí)行控制、痛預(yù)期和痛覺情緒處理有關(guān)。小腦通過與皮層及皮層下結(jié)構(gòu)廣泛功能連接完成對疼痛的情緒、認(rèn)知處理以及對疼痛的行為控制和調(diào)節(jié)作用。本研究中ReHo改變可能反映CTN患者應(yīng)對反復(fù)痛覺攻擊的行為和/或疼痛調(diào)節(jié)的代償，可能與患者三叉神經(jīng)分布區(qū)肌肉制動有關(guān)；左側(cè)M1的ReHo值與VAS評分呈正相關(guān)，提示這種代償隨疼痛的強(qiáng)度加大而提高。

本研究的不足：①由于在數(shù)據(jù)采集時，患者的疼痛狀態(tài)(疼痛發(fā)作期或間歇期)難以評估，尚難排除掃描期間疼痛狀態(tài)不同所致的結(jié)果偏差；②患者病例數(shù)相對較少，對不同側(cè)(左或右)疼痛分組分析尚需大樣本研究；③為橫向研究，尚難明確CTN患者ReHo改變腦區(qū)是其潛在中樞發(fā)生機(jī)制，還是周圍血管壓迫繼發(fā)慢性疼痛所致的中樞改變，尚需進(jìn)一步前瞻性縱向研究。

綜上所述，本研究發(fā)現(xiàn)CTN患者存在廣泛腦區(qū)ReHo異常，涉及疼痛的痛覺辨識、情緒、認(rèn)知、運(yùn)動等的改變，提示患者存在應(yīng)對慢性疼痛的中樞功能重組。

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Resting-state functional MRI of regional spontaneous brain activity in classical trigeminal neuralgia patients

XIONG Wenjuan, HE Laichang*, TAN Yongming, ZHOU Fuqing, ZENG Xianjun, GONG Honghan, LI Zhi

(Department of Radiology, the First Affiliated Hospital of Nanchang University, Nanchang 330006, China)

ObjectiveTo investigate the alterations of regional spontaneous activity in patients with classical trigeminal neuralgia (CTN) during resting state.MethodsTwenty-seven patients with CTN (CTN group) and 27 healthy subjects (control group) were recruited and underwent a rest-state functional MRI. The regional homogeneity (ReHo) analysis was used to compare the differences of regional synchronization of spontaneous brain activity. And correlation tests were performed between ReHo values in the abnormal brain areas and clinical metrics (visual analogue scale and disease duration) of the disease.ResultsCompared with control group (P<0.05, Gaussian random field correction), ReHo increased in bilateral primary somatosensory cortex (S1) and primary motor cortex (M1), right supplementary motor area (SMA), inferotemporal cortex and cerebellum, left thalamus, limbic lobe, parahippocampa gyrus, middle and superior temporal gyrus in CTN group; ReHo decreased in bilateral insula, prefrontal cortex and orbitofrontal cortex, right frontal medial cortex and superior temporal gyrus, left anterior cingulate area, supramarginal gyrus and cerebellum in CTN group. ReHo values in right frontal medial cortex was negatively correlated with the course of disease (r=-0.45,P=0.03). The ReHo values of left primary sensorimotor cortex were positively correlated with the visual analogue scale scores (r=0.46,P=0.02).ConclusionCTN patients has abnormal functional homogeneity of spontaneous brain activity in regions involved in the pain processing, which can help understanding mechanism of CTN.

Trigeminal neuralgia; Magnetic resonance imaging; Regional spontaneous activity

國家自然科學(xué)基金(81460329)、江西省自然科學(xué)基金(2013ZBAB205007)。

熊文娟(1987—)，女，江西撫州人，在讀碩士。研究方向：腦功能磁共振成像。E-mail: wenj_xiong@163.com

何來昌，南昌大學(xué)第一附屬醫(yī)院影像科，330006。E-mail: laichang_he@163.com

2016-11-09 [

] 2017-06-22

10.13929/j.1003-3289.201611055

R745.11; R445.2

A

1003-3289(2017)09-1321-05