經典三叉神經痛患者腦局部自發活動的靜息態功能MRI

熊文娟，何來昌，譚永明，周福慶，曾獻軍，龔洪瀚，李 志

(南昌大學第一附屬醫院影像科，江西 南昌 330006)

經典三叉神經痛患者腦局部自發活動的靜息態功能MRI

熊文娟，何來昌*，譚永明，周福慶，曾獻軍，龔洪瀚，李 志

(南昌大學第一附屬醫院影像科，江西 南昌 330006)

目的觀察經典三叉神經痛(CTN)患者靜息狀態下腦局部自發活動的改變。方法對27例CTN患者(CTN組)和27名健康對照者(對照組)行靜息態腦功能MRI數據采集，采用局部一致性(ReHo)數據分析方法獲得CTN組ReHo差異腦區，并對組間差異腦區ReHo值分別與患者視覺模擬評分(VAS)和病程行相關性分析。結果與對照組比較(P<0.05，高斯隨機場校正)，CTN患者雙側初級感覺運動皮層，右側輔助運動區、顳下皮層和小腦，左側丘腦、邊緣葉/海馬旁回和顳上/中皮層ReHo值增高；雙側前額皮層/眶額皮層和腦島，右側額內側皮層和顳上皮層，左側前扣帶回、緣上回和小腦ReHo值減低。右額內側皮層ReHo值與病程呈負相關(r=-0.45，P=0.03)；左側初級感覺運動皮層ReHo值與VAS評分(r=0.46，P=0.02)呈正相關。結論CTN患者存在疼痛相關功能腦區自發功能活動一致性的異常，有助于對CTN發生機制的理解。

三叉神經痛；磁共振成像；局部自發活動

三叉神經痛指嚴格局限于三叉神經分布區的發作性閃電樣或針刺樣疼痛。三叉神經痛具有無明顯感覺缺失和存在疼痛間歇期的特征性表現[1]。經典三叉神經痛(classical trigeminal neuralgia, CTN)是指除血管壓迫神經外未發現其他病因的三叉神經痛[1]。既往關于慢性疼痛的研究[2-4]提示，長期慢性疼痛可引起疼痛相關腦區的病理性重塑，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(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，可間接反映腦區局部神經元自發功能活動的一致性。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)，入組標準和排除標準見文獻[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，并進行視覺模擬評分(visual analogue scale, VAS)，以0～10分衡量疼痛強度。由2名副主任以上放射科醫師獨立確認血管壓迫陽性[1]，結果相同時認定為存在血管壓迫。本研究獲得本院生物醫學倫理委員會批準，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，翻轉角90°，FOV 200 mm×200 mm，矩陣64×64，連續掃描30層，層厚4 mm，層距1.2 mm，掃描持續時間 8 min 6 s。

1.3數據處理 于Matlab 2012a (MathWorks, Natick, MA, USA)平臺采用靜息態功能MR數據處理助手升級版DPARSFA_V2.1(http://rfmri.org/DPARSFA)處理MR圖像。剔除前10個時間點數據，然后對剩余230個時間點行數據轉換、時間層校正和頭動校正，要求頭部平動<2.5 mm和轉動<2.5°，處理方法依次為空間標準化，去線性漂移，去除腦脊液、白質和全腦協變量[6]，低頻(0.01～0.08 Hz)濾波以減少生理噪聲如心跳、呼吸節律的影響。再計算全腦每個體素的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統計學分析 采用dpabi (http://rfmri.org/dpabi)統計模塊對2組ReHo值行兩樣本t檢驗。再用dpabi的viewer工具行高斯隨機場(Gaussian random field correction, GRF)校正，體素水平P<0.01且團塊水平P<0.05為差異有統計學意義。采用SPSS 18.0統計分析軟件，對組間有差異腦區的ReHo值分別與VAS評分和病程行偏相關分析(年齡及性別為控制變量)，P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

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

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

2.2相關性分析 右側額內側皮層ReHo值與病程呈負相關(r=-0.45，P=0.03；圖2)；左側S1/M1的ReHo值與VAS評分呈正相關(r=0.46，P=0.02；圖3)。

表1 2組間ReHo值差異腦區

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

圖2 CTN患者右側額內側皮層ReHo值與病程相關性分析散點圖 圖3 左側S1/M1的ReHo值與VAS評分相關性分析散點圖

3 討論

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

丘腦作為內外側痛覺系統的共同通路，是疼痛加工的重要腦區，與痛覺感知、情感和認知有關[6]，是CTN發生中樞敏化的重要腦區[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中可能具有重要作用。

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

ACC和PFC同屬處理疼痛情感動機維度的內側痛覺系統，在疼痛的情緒和認知加工中起決定作用[4]。ACC參與情緒、認知的功能整合，是慢性疼痛進展的重要腦區[3]。PFC代表痛覺信息加工整合的最高層次，參與情緒、認知的功能整合，與疼痛預期減輕的產生、維持和整合有關[11]。筆者推測ACC和PFC的ReHo減低可能與CTN患者慢性疼痛導致的負面情緒有關。既往基于體素形態測量學研究[3,12]發現CTN患者灰質體積減少，但是否與功能異常有關，還有待進一步研究。

另本研究發現雙側腦島ReHo減低。腦島被認為是“疼痛信號調節器”，是內外側痛覺系統的重要腦區，參與疼痛的感覺辨別和情感加工[4]，與疼痛預期有密切關系[6]。Jiang等[13]發現ReHo隨信息處理復雜度升高而減低。因此，筆者推測腦島ReHo減低可能與患者長期加工復雜疼痛信息有關。

本研究還發現雙側顳葉和左側海馬旁回ReHo異常。顳葉對記憶、情緒等有重要影響，雙側顳葉ReHo改變可能反映患者記憶及情緒調節的功能異常。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患者出現海馬旁回ReHo增高，可能反映患者應對慢性疼痛所致的負面情緒和記憶處理功能增強。

此外，本研究發現CTN患者雙側M1、SMA和小腦的ReHo顯著改變。研究[15-16]發現疼痛常伴以上運動相關腦區的激活。同樣，有學者[6]也發現CTN患者存在運動相關腦區結構和功能的改變，并認為是患者規避患側臉部運動引起疼痛的代償表現，通過重新分配肌肉的功能和負荷達到控制肌肉運動的目的。M1結構和功能的改變可能是CTN患者反復痛覺信息攻擊和/或異常疼痛調節的一種體現[6]。SMA是聯系認知到行動的重要腦區，與執行控制、痛預期和痛覺情緒處理有關。小腦通過與皮層及皮層下結構廣泛功能連接完成對疼痛的情緒、認知處理以及對疼痛的行為控制和調節作用。本研究中ReHo改變可能反映CTN患者應對反復痛覺攻擊的行為和/或疼痛調節的代償，可能與患者三叉神經分布區肌肉制動有關；左側M1的ReHo值與VAS評分呈正相關，提示這種代償隨疼痛的強度加大而提高。

本研究的不足：①由于在數據采集時，患者的疼痛狀態(疼痛發作期或間歇期)難以評估，尚難排除掃描期間疼痛狀態不同所致的結果偏差；②患者病例數相對較少，對不同側(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改變腦區是其潛在中樞發生機制，還是周圍血管壓迫繼發慢性疼痛所致的中樞改變，尚需進一步前瞻性縱向研究。

綜上所述，本研究發現CTN患者存在廣泛腦區ReHo異常，涉及疼痛的痛覺辨識、情緒、認知、運動等的改變，提示患者存在應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

國家自然科學基金(81460329)、江西省自然科學基金(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，南昌大學第一附屬醫院影像科，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