偏頭痛的多模態(tài)MRI研究進(jìn)展

代林泉，王靜杰，李詠梅，曾春，鄭伊能，丁爽，彭鈺玲，謝艷君

偏頭痛是常見(jiàn)的原發(fā)性頭痛之一，是一種以反復(fù)單側(cè)或雙側(cè)發(fā)作的中重度頭痛為特征的神經(jīng)系統(tǒng)疾病，發(fā)作時(shí)日常活動(dòng)會(huì)加重頭痛，可伴有惡心、恐聲和畏光等癥狀[1]，全世界發(fā)病率可達(dá)12%[2]，約1/3的患者在每次頭痛發(fā)作前會(huì)出現(xiàn)先兆癥狀，如視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)的異常[3]。目前偏頭痛主要根據(jù)臨床表現(xiàn)進(jìn)行診斷，但尚無(wú)明確的實(shí)驗(yàn)室結(jié)果和影像學(xué)檢查將其與其他原發(fā)性頭痛進(jìn)行鑒別。近年來(lái)越來(lái)越多的研究投入到探索偏頭痛發(fā)病機(jī)制里，其中MRI研究以其無(wú)創(chuàng)、安全性好、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)，成為偏頭痛研究熱點(diǎn)，多模態(tài)MRI序列為偏頭痛患者的神經(jīng)結(jié)構(gòu)、功能連接和代謝改變提供了資料，筆者主要對(duì)當(dāng)前偏頭痛的多種MRI研究進(jìn)行綜述。

1 偏頭痛形態(tài)學(xué)研究

1.1 常規(guī)MRI對(duì)偏頭痛的研究

目前認(rèn)為偏頭痛是以廣泛感覺(jué)處理功能障礙為特點(diǎn)的神經(jīng)系統(tǒng)疾病，中腦導(dǎo)水管周?chē)屹|(zhì)(periaqueductal gray，PAG)被認(rèn)為是軀體疼痛的調(diào)節(jié)器，研究表明在偏頭痛患者在發(fā)作間期出現(xiàn)PAG功能和結(jié)構(gòu)異常，能引起脊髓和三叉神經(jīng)疼痛傳導(dǎo)通路的高敏感性，導(dǎo)致偏頭痛的發(fā)作[4]。Chen等[5]報(bào)道了陣發(fā)性偏頭痛患者的PAG體積增大，慢性偏頭痛患者PAG體積與頭痛程度成負(fù)相關(guān)。另外，Negm等[6]對(duì)55例無(wú)先兆型偏頭痛患者和10例先兆型偏頭痛患者進(jìn)行MRI掃描后，使用偏頭痛嚴(yán)重度評(píng)分量表(MIGSEV scale)將患者分為三級(jí)，發(fā)現(xiàn)在Ⅲ級(jí)嚴(yán)重度中白質(zhì)高信號(hào)出現(xiàn)頻率更高，結(jié)果顯示年齡、先兆癥狀、惡心、發(fā)作期殘疾、治療效果不佳、頭痛嚴(yán)重程度和偏頭痛持續(xù)時(shí)間是白質(zhì)高信號(hào)出現(xiàn)的危險(xiǎn)因素。

常規(guī)MRI掃描在臨床上運(yùn)用廣泛，上述研究發(fā)現(xiàn)的偏頭痛患者大腦結(jié)構(gòu)異常，可能會(huì)用作偏頭痛的影像學(xué)診斷和評(píng)估疾病預(yù)后，但上述研究結(jié)果仍需要大量研究證實(shí)，這種表現(xiàn)是否為偏頭痛患者大腦出現(xiàn)的特異性表現(xiàn)還需要進(jìn)行更多更深入的實(shí)驗(yàn)研究。

1.2 基于皮層的形態(tài)測(cè)量學(xué)和基于體素的形態(tài)測(cè)量學(xué)對(duì)偏頭痛的研究

基于體素的形態(tài)測(cè)量學(xué)(voxel-based morphometry，VBM)和基于皮層的形態(tài)測(cè)量學(xué)(surface-based morphometry，SBM)能夠通過(guò)定位異常腦區(qū)來(lái)評(píng)估大腦的結(jié)構(gòu)變化(灰質(zhì)體積、皮層厚度和大腦皮層皺褶形成指數(shù))。Zhang等[7]使用VBM和SBM報(bào)道了無(wú)先兆型偏頭痛患者的雙側(cè)小腦嵴灰質(zhì)體積增加、外側(cè)枕-顳皮層厚度增加和右側(cè)島葉皮質(zhì)厚度減小，其左側(cè)中央后回、頂上小葉、右側(cè)枕-顳皮層褶皺形成指數(shù)增加以及左喙額中回皮層褶皺形成指數(shù)減小。緊張型頭痛也是常見(jiàn)原發(fā)性頭痛之一，為了對(duì)緊張型頭痛與偏頭痛大腦進(jìn)行鑒別，Chen等[8]也使用VBM對(duì)49例緊張型頭痛患者、56例偏頭痛患者與43名健康對(duì)照組進(jìn)行灰質(zhì)體積測(cè)量，發(fā)現(xiàn)與緊張型頭痛患者相比，偏頭痛患者在大腦前額部和小腦區(qū)域的灰質(zhì)體積相對(duì)降低。由于不同亞型的偏頭痛也許會(huì)呈現(xiàn)出各自特殊的大腦結(jié)構(gòu)改變[9-10]，Petrusic等[11]根據(jù)先兆癥狀將偏頭痛患者分為視覺(jué)先兆型偏頭痛(MVA)和軀體語(yǔ)言障礙型偏頭痛(MVA+)，使用SBM對(duì)兩組偏頭痛患者進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)與MVA組相比，MVA+組左喙額中回皮質(zhì)表面積減小，左側(cè)顳極水平腦溝深度增加，研究認(rèn)為上述研究對(duì)象呈現(xiàn)出的不同大腦形態(tài)特征，也許能作為不同偏頭痛亞型的潛在生物標(biāo)志物。

VBM和SBM為研究偏頭痛大腦結(jié)構(gòu)改變提供了影像學(xué)依據(jù)，但偏頭痛亞型分類(lèi)諸多，之前的研究結(jié)果并不能運(yùn)用于所有偏頭痛亞型，因此未來(lái)研究應(yīng)對(duì)其他亞型偏頭痛患者大腦結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并且上述結(jié)果也仍需大量重復(fù)試驗(yàn)證實(shí)。

2 偏頭痛功能影像學(xué)研究

2.1 擴(kuò)散張量成像對(duì)偏頭痛的研究

擴(kuò)散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)將水分子移動(dòng)利用參數(shù)進(jìn)行量化，從而更客觀地呈現(xiàn)出大腦結(jié)構(gòu)差異，許多DTI研究發(fā)現(xiàn)偏頭痛患者白質(zhì)微結(jié)構(gòu)異常。Kara等[12]使用DTI對(duì)14例無(wú)先兆型偏頭痛患者和15名健康對(duì)照組相比較，發(fā)現(xiàn)偏頭痛患者僅在紅核處的表觀擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)升高，推測(cè)紅核ADC值升高反映了血管源性水腫可能。Szabo等[13]對(duì)18例先兆型偏頭痛患者、25例無(wú)先兆型偏頭痛和28名健康對(duì)照組進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)先兆型偏頭痛患者與對(duì)照組相比，雙側(cè)頂枕葉白質(zhì)、胼胝體、扣帶回白質(zhì)區(qū)域徑向擴(kuò)散值(radial diffusion，RD)降低，與無(wú)先兆型偏頭痛患者相比在左側(cè)頂枕葉白質(zhì)區(qū)域的部分各項(xiàng)異性值(fractional anisotropy，F(xiàn)A)增高，先兆型偏頭痛患者的左頂枕區(qū)域和左皮質(zhì)脊髓束中的軸向擴(kuò)散值(axial diffusion，AD)與患病年限呈負(fù)相關(guān)，其右上縱行束區(qū)域的AD值與頭痛發(fā)作次數(shù)呈負(fù)相關(guān)。Chong等[14]利用DTI對(duì)23例偏頭痛患者和18名健康對(duì)照組的白質(zhì)纖維完整性進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)在偏頭痛患者白質(zhì)纖維束中的水分子擴(kuò)散程度更高，并且隨著患病年限增加，白質(zhì)纖維束結(jié)構(gòu)改變程度也會(huì)逐漸增加。由于PAG在大腦疼痛調(diào)節(jié)上有重要作用，為了更好地探索偏頭痛中PAG改變，Ezra等[15]根據(jù)動(dòng)物模型的PAG分段，通過(guò)腦干的優(yōu)化DTI將人類(lèi)大腦中PAG分為了腹外側(cè)PAG (vlPAG)、外側(cè)PAG (lPAG)、背側(cè)PAG(dlPAG)、背內(nèi)側(cè)PAG (dmPAG)4個(gè)亞分段。

DTI顯示偏頭痛患者白質(zhì)結(jié)構(gòu)受到破壞，但由于研究對(duì)象數(shù)量大小不等和感興趣區(qū)劃分不統(tǒng)一導(dǎo)致得出的結(jié)論不具備可比性，表現(xiàn)為有統(tǒng)計(jì)意義的參數(shù)不相同，局限了我們對(duì)偏頭痛的進(jìn)一步了解，將來(lái)對(duì)偏頭痛的DTI研究應(yīng)設(shè)定統(tǒng)一感興趣區(qū)進(jìn)行分析。

2.2 功能磁共振對(duì)偏頭痛的研究

功能磁共振(functional magnetic resonance imaging，fMRI)的理論基礎(chǔ)主要是由于神經(jīng)元細(xì)胞激活后耗氧量明顯增加，通過(guò)周?chē)艿玫娇焖傺跹a(bǔ)充，使得局部去氧血紅蛋白相對(duì)濃度明顯減低，去氧血紅蛋白本身是一種順磁性物質(zhì)，可以引起局部磁場(chǎng)均勻性的變化，產(chǎn)生橫向磁化弛豫時(shí)間(T2)縮短效應(yīng)。

由于PAG在大腦對(duì)疼痛調(diào)節(jié)上的重要作用，近年來(lái)關(guān)于偏頭痛患者PAG的研究逐漸深入。Solstrand Dahlberg等[16]測(cè)試了偏頭痛患者在受到熱刺激下PAG與其他腦區(qū)的連接性，對(duì)21例陣發(fā)性偏頭痛患者和22名健康對(duì)照組進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)PAG與那些疼痛處理相關(guān)腦區(qū)域之間的連接性增加，與降低疼痛相關(guān)腦區(qū)域之間的連接性減少。Li等[17]利用靜息態(tài)fMRI對(duì)100例無(wú)先兆性偏頭痛患者和46名健康對(duì)照組進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)無(wú)先兆型偏頭痛患者PAG和前扣帶回皮質(zhì)/內(nèi)側(cè)前額葉皮質(zhì)連接減少，并且這種連接與頭痛程度相關(guān)，經(jīng)過(guò)治療后的無(wú)先兆型偏頭痛患者PAG和前扣帶回皮質(zhì)/內(nèi)側(cè)前額葉皮質(zhì)連接增加。基于Ezra等對(duì)PAG的分段，Chen等[18]利用靜息態(tài)fMRI對(duì)18例陣發(fā)性偏頭痛患者和18名例健康對(duì)照組的PAG亞分區(qū)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)陣發(fā)性偏頭痛患者的雙側(cè)腹外側(cè)PAG和左側(cè)背側(cè)PAG功能連接減少。

除PAG對(duì)疼痛調(diào)節(jié)功能上有著重要地位，研究者們還發(fā)現(xiàn)小腦和下丘腦在偏頭痛患者中對(duì)疼痛調(diào)節(jié)同樣有重要作用[19-20]。Schulte等[21]使用功能成像對(duì)18例陣發(fā)性偏頭痛患者、17例慢性偏頭痛患者和19名健康對(duì)照組進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)慢性偏頭痛患者前右下丘腦的活躍性明顯更強(qiáng)，在排除頭痛作為下丘腦激活的主要介質(zhì)條件下進(jìn)行第二次分析，發(fā)現(xiàn)下丘腦后部活躍性增加更明顯，期間雙側(cè)下丘腦活躍性更高。Mehnert等[22]對(duì)54例偏頭痛患者與健康對(duì)照組進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)偏頭痛患者小腦在受到三叉神經(jīng)痛刺激時(shí)出現(xiàn)灰質(zhì)體積增加和神經(jīng)元興奮性升高表現(xiàn)。

fMRI為探索偏頭痛發(fā)病機(jī)制的深入研究奠定了基礎(chǔ)，發(fā)現(xiàn)偏頭痛患者部分腦區(qū)存在功能障礙，并且功能障礙程度受到治療效果和病程等因素的影響。但目前對(duì)大腦功能障礙與偏頭痛發(fā)病機(jī)制的關(guān)系尚不清楚，將來(lái)應(yīng)進(jìn)行更多大樣本的縱向隊(duì)列研究對(duì)其進(jìn)行闡述。

3 其他MRI對(duì)偏頭痛的研究

其他MRI序列僅見(jiàn)少量報(bào)道，均描述了偏頭痛患者與頭痛相關(guān)的局部腦區(qū)結(jié)構(gòu)、血管、擴(kuò)散和代謝變化。為了研究偏頭痛患者的血腦屏障是否受到破壞，Amin等[23]使用動(dòng)態(tài)對(duì)比增強(qiáng)MRI (dynamic contrastenhanced MRI，DCE-MRI)對(duì)19例無(wú)先兆型偏頭痛患者在其頭痛發(fā)作期和間歇期分別進(jìn)行了掃描，結(jié)果顯示在無(wú)先兆型偏頭痛患者中血腦屏障的通透性沒(méi)有發(fā)生改變，但由于樣本量太少、缺乏重復(fù)試驗(yàn)，這個(gè)結(jié)論是否成立還有待更大樣本和更多實(shí)驗(yàn)研究來(lái)進(jìn)一步證實(shí)。偏頭痛先兆引起的繼發(fā)性血管改變可以在磁敏感加權(quán)成像(susceptibility weighted imaging，SWI)中發(fā)現(xiàn)，Gocmen等[24]報(bào)道了2例先兆型偏頭痛患兒異常SWI表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)患兒偏頭痛先兆發(fā)作時(shí)SWI對(duì)左側(cè)大腦半球靜脈顯示更明顯，而擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)顯示無(wú)異常。雖然缺血性中風(fēng)表現(xiàn)的不對(duì)稱性血管改變也有報(bào)道[25]，但DWI擴(kuò)散不受限和短暫的臨床及神經(jīng)影像表現(xiàn)更支持偏頭痛診斷。人體在受到疼痛刺激時(shí)大腦皮質(zhì)中γ-氨基丁酸(GABA)水平升高，Aguila等[26]使用磁共振波譜(magnetic resonance spectroscopy，MRS)發(fā)現(xiàn)偏頭痛患者胼胝體壓部和后扣帶回中線外側(cè)區(qū)域GABA水平升高。Li等[27]使用MRS發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)左乙拉西坦(LEV)治療后的偏頭痛患者扣帶回皮質(zhì)區(qū)域GABA水平下降，結(jié)果顯示GABA也許能作為評(píng)估偏頭痛治療效果的生物標(biāo)志物。

4 展望

近年來(lái)，研究者致力于對(duì)偏頭痛發(fā)病機(jī)制進(jìn)行大量研究，多模態(tài)MRI技術(shù)從多序列角度闡述了偏頭痛患者大腦功能與結(jié)構(gòu)改變，為偏頭痛發(fā)病機(jī)制的深入探索奠定基礎(chǔ)。目前關(guān)于偏頭痛的MRI研究結(jié)果是否具備特異性尚不能確定，因此今后的研究需要對(duì)偏頭痛患者與其他頭痛類(lèi)型或其他疼痛類(lèi)型的患者進(jìn)行比較，以確定偏頭痛研究中MRI結(jié)果的特異性。隨著MRI不斷發(fā)展，對(duì)偏頭痛疾病必定會(huì)有更深的認(rèn)識(shí)，這將為偏頭痛的早期診斷和治療方式提供新的方法和依據(jù)。

利益沖突：無(wú)。