偏頭痛的腦磁共振成像研究進(jìn)展

饒艷霞，張佳鑫，譚 穎，孫興龍（通信作者）

（1川北醫(yī)學(xué)院 四川 南充 637000）

（2廣元市中心醫(yī)院影像科 四川 廣元 628000）

偏頭痛是一種多學(xué)科及多因素的高度致殘性神經(jīng)系統(tǒng)疾病，是臨床診療工作中最常見的原發(fā)性頭痛，女性多見，以發(fā)作性、多偏側(cè)、中重度及搏動(dòng)性頭痛為特征，伴有惡心、嘔吐、畏光與畏聲中的一種或多種自主神經(jīng)功能紊亂，日常活動(dòng)或光、聲刺激等均可加劇頭痛，也被認(rèn)為是對(duì)視覺、聽覺、嗅覺及軀體感覺刺激的過敏反應(yīng)[1]。這種致殘性的原發(fā)性頭痛在全球的患病人數(shù)約為11億[2]，在過去25年中，偏頭痛所致的死亡或殘疾人數(shù)在全球范圍內(nèi)不斷攀升，威脅到全世界約11.6%的人口，是50歲以下人群致殘的主要原因[3]。偏頭痛及其伴隨癥狀會(huì)誘發(fā)患者、家庭及社會(huì)多方面的負(fù)擔(dān)[4]，長(zhǎng)期疼痛可助長(zhǎng)焦慮和睡眠障礙等心理健康問題的產(chǎn)生，反之亦會(huì)進(jìn)一步阻礙偏頭痛的治療[5]。日常工作中慣用的常規(guī)影像學(xué)方法多用于繼發(fā)性偏頭痛的排除性診斷，多模態(tài)MRI對(duì)偏頭痛腦結(jié)構(gòu)、功能及其他更多有效信息的探索潛能尚未被臨床醫(yī)生熟知，本文就多模態(tài)磁共振評(píng)估偏頭痛在顱腦結(jié)構(gòu)、功能、化學(xué)及血流等方面的改變，旨在幫助臨床醫(yī)生更加了解偏頭痛，以便于更好地進(jìn)行臨床診治，并為偏頭痛發(fā)病機(jī)理和一系列病理生理改變的研究提供一定的參考價(jià)值。

1 腦結(jié)構(gòu)改變

1.1 基于體素的形態(tài)測(cè)量（voxel-based morphology，VBM）

VBM是通過將多幅腦圖像與腦圖模板對(duì)比，在體素水平上評(píng)估大腦形態(tài)學(xué)變化,是反映腦皮質(zhì)厚度差異最常用的方法。Bonanno等[6]對(duì)偏頭痛患者進(jìn)行磁共振檢查，偏頭痛患者的雙側(cè)島葉、額葉、前額葉、顳葉、前扣帶回皮質(zhì)、基底節(jié)、小腦、頂葉及枕葉皮質(zhì)的體積較對(duì)照組減小，他認(rèn)為這很可能是機(jī)體對(duì)偏頭痛的重構(gòu)調(diào)節(jié)，是偏頭痛頻繁發(fā)作的一種結(jié)果，該研究未發(fā)現(xiàn)皮質(zhì)厚度增加的腦區(qū)，這與國(guó)內(nèi)禹智波[7]的研究結(jié)果一致，該作者指出偏頭痛組的平均腦區(qū)皮質(zhì)厚度均比健康對(duì)照組小。Dodick等[8]在軀體感覺皮層及島葉也發(fā)現(xiàn)了腦皮質(zhì)厚度的變化，這項(xiàng)異常結(jié)果存在于發(fā)作頻率較高的人群中，預(yù)示偏頭痛頻繁重復(fù)刺激會(huì)導(dǎo)致處理感覺信息和調(diào)節(jié)疼痛的情感反應(yīng)的腦區(qū)發(fā)生適應(yīng)性形態(tài)改變。

1.2 擴(kuò)散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）

DTI已經(jīng)被廣泛用于研究不同疼痛模式下腦白質(zhì)改變，是現(xiàn)階段獨(dú)有能有效觀察腦白質(zhì)及神經(jīng)結(jié)構(gòu)完整性的非侵入性的無創(chuàng)檢查[9]，其通過測(cè)量水分子擴(kuò)散來可視化白質(zhì)纖維束的走形、方向、完整性及連通性等信息，各向異性分?jǐn)?shù)（fractional anisotropy，F(xiàn)A）是DTI常見的衡量指標(biāo)之一。李等[10]對(duì)32名無先兆偏頭痛患者和同數(shù)量的健康對(duì)照組于治療前、治療半年后和治療一年后進(jìn)行3次DTI檢查，結(jié)果顯示無先兆偏頭痛患者在治療前胼胝體膝部、體部及壓部FA值均明顯低于較對(duì)照組，治療后FA值較治療前明顯升高，隨著治療推進(jìn)，F(xiàn)A值也不斷升高，則表明偏頭痛損傷了胼胝體神經(jīng)纖維束的完整性，并且這種可逆性損傷可以通過有效治療措施而改善。

1.3 腦白質(zhì)高信號(hào)（white matter hyperintensity，WMH）

WMH通常被定義為位居于顱腦深部、皮質(zhì)下、腦室周圍和幕下結(jié)構(gòu)的小的點(diǎn)狀高信號(hào)病變，沒有腫塊效應(yīng)。Dobrynina等[11]發(fā)現(xiàn)不同亞型偏頭痛的WMH擁有共同的特征：WMH發(fā)生在額葉的概率最高，頂葉和顳葉次之，其他腦葉內(nèi)幾乎沒有，WMH病灶較小且無合并傾向。一項(xiàng)以人群為基礎(chǔ)的荷蘭研究表明女性偏頭痛患者的WMH在9年內(nèi)不斷積累，但WMH的增加并不影響認(rèn)知，該實(shí)驗(yàn)也沒有發(fā)現(xiàn)偏頭痛的頻率或亞型與WMH進(jìn)展的關(guān)系[12]。相比健康同齡人，偏頭痛患者檢測(cè)到WMH的可能性高達(dá)2～4倍，與無先兆偏頭痛相比，有先兆偏頭痛患WMH風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步增大。

2 腦功能改變

自1991年創(chuàng)立以來，血氧水平依賴（blood oxygen level dependent，BOLD）功能磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）便迅速成為基礎(chǔ)和應(yīng)用神經(jīng)科學(xué)研究的重要方法學(xué)，它利用血紅蛋白攜氧狀態(tài)所致的磁場(chǎng)差異來監(jiān)測(cè)BOLD信號(hào)，從而反映局部腦區(qū)信號(hào)強(qiáng)度的改變，任務(wù)態(tài)和靜息態(tài)是fMRI的兩種模式，靜息態(tài)下的研究能最大限度減少外界干擾，可捕捉更加精準(zhǔn)的腦區(qū)變化[13]。

2.1 局部一致性（fregional homogeneity，ReHo）

每個(gè)體素與相鄰體素區(qū)域的活動(dòng)步調(diào)的一致性是ReHo的主要描述內(nèi)容，旨在了解腦自發(fā)活動(dòng)的情況。Liu等[14]應(yīng)用fMRI比較無先兆偏頭痛患者和健康對(duì)照者在ReHo方面的差異，并探討針刺對(duì)無先兆偏頭痛患者的累積治療效果，偏頭痛組針刺治療前小腦ReHo值明顯減小，針刺治療后偏頭痛組小腦和角回的ReHo值明顯增大，這表明長(zhǎng)期針灸治療不僅可以調(diào)節(jié)異常的小腦區(qū)域，還可以激活與疼痛和情緒調(diào)節(jié)相關(guān)的角回，以緩解偏頭痛的疼痛癥狀以及情緒障礙。

2.2 低頻振幅（amplitude of low frequency fluctuation，ALFF）

ALFF是基于靜息態(tài)下的能量視角對(duì)腦區(qū)BOLD信號(hào)強(qiáng)度的描述，結(jié)果以ALFF值的形式反映。張等[15]對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)有先兆偏頭痛組左側(cè)額上回ALFF值顯著高于對(duì)照組，ALFF值增高表明頭痛癥狀逐步緩解，而雙側(cè)枕葉和雙側(cè)丘腦的ALFF值顯著減小，暗示疼痛調(diào)節(jié)、緩解功能減弱，導(dǎo)致患者偏頭痛癥狀持續(xù)加重、惡化。Wei等[16]針對(duì)無先兆偏頭痛患者根據(jù)是否合并焦慮進(jìn)行亞型分組后行fMRI檢查，無先兆偏頭痛伴或不伴焦慮組右側(cè)舌回ALFF和ReHO值均存在異常，兩組右側(cè)舌回ALFF和ReHO值均較低于健康對(duì)照組，在無先兆偏頭痛不伴焦慮組的患者中，右側(cè)舌回的神經(jīng)活動(dòng)惡化得更加明顯，表明視覺皮層中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)舌回可能參與了傷害性感受和情緒加工。Wang等[17]對(duì)偏頭痛及健康對(duì)照組進(jìn)行對(duì)比研究，左側(cè)中扣帶回、左中前額區(qū)、右下顳區(qū)、雙側(cè)顳部、枕部和默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)的部分區(qū)域（內(nèi)側(cè)前額葉區(qū)域）的ALFF值較對(duì)照組均減小，這一研究結(jié)果支持了三叉神經(jīng)痛具有時(shí)空分布的假說，這有助于更好地理解三叉神經(jīng)血管復(fù)合體部分參與了偏頭痛的發(fā)病。

2.3 功能連接（functional connectivity，F(xiàn)C）

參照不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，F(xiàn)C可分為相關(guān)性分析和獨(dú)立成分分析（independent components analysis，ICA）兩大類。魏等[18]采用ICA技術(shù)及基于種子點(diǎn)的功能連接方法觀察無先兆偏頭痛患者腦區(qū)的活動(dòng)差異，相比健康志愿者，實(shí)驗(yàn)組右側(cè)舌回與左側(cè)丘腦、左側(cè)額中回及右側(cè)額上回的FC增強(qiáng)，與此同時(shí)右側(cè)枕上回與右側(cè)額上回的FC也增強(qiáng)，這表明丘腦-視覺皮層神經(jīng)環(huán)路異常興奮，放大了視覺信號(hào)的強(qiáng)度，減弱了對(duì)外源性刺激的抑制能力，進(jìn)而造成偏頭痛患者畏光的臨床癥狀。

3 腦血流改變

動(dòng)脈自旋標(biāo)記（arterial spin labeling，ASL）是利用血液中水分子作為內(nèi)源性示蹤劑，能夠安全、無創(chuàng)、無損地測(cè)量腦血流量，被廣泛應(yīng)用于神經(jīng)系統(tǒng)疾病的磁共振成像中。Youssef等[19]發(fā)現(xiàn)小兒偏頭痛患者初級(jí)軀體感覺皮層血流量增加，這與先前對(duì)成人偏頭痛的研究結(jié)果一致，且血流量的增幅隨著偏頭痛發(fā)作頻次增加而增加，揭示了偏頭痛導(dǎo)致神經(jīng)元和（或）膠質(zhì)可發(fā)生適應(yīng)性或不適應(yīng)性代謝改變。王明慧[20]發(fā)現(xiàn)無先兆偏頭痛患者左內(nèi)側(cè)額上回、右背外側(cè)額上回局部腦血流量值顯著低于對(duì)照組，雙側(cè)額上回灌注減低，可能提示額上回對(duì)反復(fù)發(fā)作無先兆偏頭痛表現(xiàn)更為敏感、脆弱，通過與痛覺調(diào)節(jié)相關(guān)的認(rèn)知控制機(jī)制來介導(dǎo)疼痛感覺的衰減。谷濤[21]就不同類別偏頭痛患者展開了ASL研究，針對(duì)伴視覺先兆的偏頭痛患者來說，有6名患者枕葉區(qū)域表現(xiàn)為低灌注，3名患者該區(qū)域?yàn)楦吖嘧ⅲ会槍?duì)無先兆但伴有視覺障礙者來說，其中有2名患者枕葉區(qū)域灌注異常且表現(xiàn)為灌注減低；而針對(duì)無先兆無視覺障礙者來說，有2名人員的枕葉血流灌注增高，鑒于有先兆和無先兆偏頭痛區(qū)域性腦血流量存在差異，由此我們可以推測(cè)視覺功能的紊亂可能是枕葉血流減低的結(jié)果，而小部分存在的枕葉的灌注增強(qiáng)可能只是一種短期的改變，是對(duì)腦血流不足的暫時(shí)性應(yīng)激調(diào)節(jié)。

4 腦化學(xué)改變

磁共振波譜（magnetic resonance spectroscopy，MRS）基于化學(xué)位移和自旋耦合的原理來無創(chuàng)性檢測(cè)活體組織中的膽堿、N-乙酰天門冬氨酸、乳酸、脂質(zhì)、肌醇等代謝物濃度，通過代謝情況來分析和判斷大腦局部腦神經(jīng)元的活動(dòng)情況，進(jìn)而根據(jù)生化及能量改變從分子代謝水平了解疾病的病理生理過程，最常用的是氫質(zhì)子磁共振波譜。一項(xiàng)31P-MRS成像[22]發(fā)現(xiàn)偏頭痛患者枕葉皮質(zhì)在內(nèi)的幾個(gè)皮質(zhì)區(qū)無機(jī)磷酸鹽增加，鎂含量降低，這表明偏頭痛患者存在能量代謝異常和線粒體功能障礙，這可能降低引發(fā)偏頭痛發(fā)作的門檻。張路平[23]對(duì)16名無先兆偏頭痛患者和同數(shù)量的對(duì)照組進(jìn)行1 H-MRS檢查發(fā)現(xiàn)病例組枕葉皮質(zhì)的活性大幅下降，主要表現(xiàn)為枕葉區(qū)N-乙酰天門冬氨酸和總肌酸的比值減小，N-乙酰天門冬氨酸被譽(yù)為神經(jīng)元的特異性標(biāo)志物，神經(jīng)元的數(shù)目及活性的改變均可以影響其激素水平的表達(dá)，上述試驗(yàn)揭示了頻發(fā)的偏頭痛會(huì)造成神經(jīng)元損害與丟失，引發(fā)其活性減低和功能減退。

5 小結(jié)

偏頭痛是一種持久且復(fù)雜的進(jìn)行性神經(jīng)系統(tǒng)疾病，其發(fā)病機(jī)制尚不明確。目前偏頭痛的腦磁共振研究納入樣本量相對(duì)較少，且每項(xiàng)研究因發(fā)作頻率、持續(xù)天數(shù)差異等混雜因素影響而不完全一致，還需要大量的研究進(jìn)一步證實(shí)、探索。磁共振研究已證實(shí)偏頭痛患者有腦結(jié)構(gòu)、功能、化學(xué)及血流等多方面的的異常改變，為后續(xù)的臨床診療奠定了基石、提供了重要的參考價(jià)值，偏頭痛患者不同方式治療后的療效及預(yù)后差異評(píng)估將是進(jìn)一步的腦磁共振成像研究方向。