多模態功能磁共振成像在前庭性偏頭痛的研究進展

郭雅，李瑞陽，盧富強，鮑海華*

偏頭痛和頭暈影響了總人口的13%～30%[1]。與偏頭痛的其他亞型有相似特點，前庭性偏頭痛(vestibul ar migr aine，VM)同樣具有女性優勢。VM的患病率為1%～5%，較以前估計的更為普遍[2]，被認為是偶發性前庭癥狀最常見的原因[3]。偏頭痛和頭暈之間有很強的相關性，當出現偏頭痛時，約有半數以上患者會出現頭暈[4]。相反，前庭癥狀可在無頭痛的情況下發生，但它保留了偏頭痛的特征，如畏光、畏音和惡心。

1 診斷標準

VM的診斷基于復發性前庭癥狀，偏頭痛史，前庭癥狀與偏頭痛癥狀之間的時間關聯以及排除其他原因的前庭癥狀[5]，至少需要一種偏頭痛特征以及前庭癥狀，且偏頭痛特征必須與前庭癥狀一起至少出現一半時間，才能滿足診斷標準，但不同時間可能存在不同的偏頭痛特征。盡管第3版國際頭痛分類(International Cl assif ication of Headache Disorders-3，ICHD-3[6])的附錄中指出VM診斷標準要求同時存在偏頭痛和前庭癥狀，Bar any學會分類認識到VM患者以及僅有病史的患者偏頭痛表現存在異質性，因此Barany分類將不伴有偏頭痛特征和前庭癥狀的偏頭痛納入可能的前庭偏頭痛。

根據ICHD-3和Barany學會的國際前庭分類(International Cl assif icat ion of Vest ibul ar Disor der s，ICVD)的前庭性偏頭痛診斷標準，其中前庭性偏頭痛(ICHD-3和ICVD)為：(1)至少5次發作滿足以下(3)和(4)。(2)無先兆偏頭痛或有先兆偏頭痛的現病史或既往史(依據ICHD診斷標準)。(3)前庭癥狀中度或重度，持續5 min至72 h。(4)至少50%的發作與以下3項中的至少1項相關：①頭痛伴隨至少符合以下4項中的2項：a.單側；b.搏動性；c.中或重度頭痛；d.日常體力活動加重頭痛。②畏聲和畏光。③視覺先兆。不能用ICHD-3的其他診斷或其他前庭障礙更好地解釋。可能的前庭性偏頭痛(ICVD)為：(1)至少5次中度或重度前庭癥狀發作。持續5 min至72 h；(2)只滿足VM診斷標準中(2)和(3)其中一項(偏頭痛病史或發作時的偏頭痛樣癥狀)；(3)不能用ICHD的其他診斷或其他前庭障礙更好地解釋。

2 病理生理機制

偏頭痛和頭暈的確切重疊機制仍不確定，一些研究證實了部分合理假設。偏頭痛神經源性過程中涉及的降鈣素基因相關肽、P物質和血清素也在前庭系統中表達。兩個系統均涉及到腦干中心并且具有相互聯系，三叉神經刺激不僅在偏頭痛患者中產生眼球震顫，提示前庭興奮性[7]，也在周圍的內耳結構中發現，包括耳蝸等，暗示著中樞癥狀在VM中很常見[8]。先前研究表明[9-10]VM患者對半規管(角速度)和耳石(重力慣性)前庭的組合調節十分敏感。偏頭痛使外周和中樞感覺系統敏感[11]，同時前庭通路被致敏導致易感性增強，推測VM與其他形式的偏頭痛不同。

3 功能磁共振成像的應用

3.1 前庭性偏頭痛的結構成像研究

基于磁共振體素的形態計量學(voxel-based morphometry，VBM)是測量結構差異的最常用方法。VBM是一種全腦結構分析方法，可以自動分析包括偏頭痛在內的各種慢性疼痛綜合征的預處理高分辨率磁共振成像結構數據[12]。它易于操作、敏感、客觀和可重復。VBM變化的機制尚不十分清楚，可能反映樹枝狀復合物、軸突數量及含水量的變化。

Mar k等[13]研究表明，VM對大腦結構產生累積影響，疼痛時灰質體積(gr ay mat t er vol ume，GMV)降低，前庭加工區與疾病持續時間延長和頭痛嚴重程度增加有關。Zhe等[14]研究證明了VM患者前庭皮質的改變，涉及發揮病理生理作用的前庭皮層核心區域，發現了VM患者前庭中央皮層異常以及頭暈嚴重程度與前庭皮層核心區域GMV之間的相關性，表明核心前庭區域在VM患者中的病理生理作用。顳葉皮層、扣帶回皮層、中央前回、海馬、背外側前額葉皮層、尾狀核和小腦的GMV降低，這些多感覺前庭皮質區域參與中央前庭的處理和補償。距狀旁回及舌回皮層厚度變薄，可能引起多個疼痛處理腦區出現結構異常，進而導致疾病進展為臨床癥狀復雜的神經系統疾病。VM患者顳頂區域的改變[15]可能是相關皮層區域的高級神經機制參與空間感知的感覺整合[16]。

Wang等[17]研究與以往結果不同，VM患者的GMV沒有減少的區域。右內側額上回、右角回、左側額中回的體積增加，提示傷害性和多感覺前庭區域的灰質量增加，可能與神經系統自適應導致腦敏化的異常有關。神經影像學研究的結果也表明，VM患者大腦區域存在廣泛皮質結構異常與其疼痛和感覺處理有關。GMV增加的腦區參與疼痛的評估、整合和期望，并與情緒和焦慮密切相關。額葉主要皮層體積的變化反映VM患者存在強烈的情感成分。Jia等[18]分析后認為在偏頭痛結構變化起關鍵作用的腦區在前額葉。基于上述結構發現，VM反復發作導致涉及疼痛和前庭加工的大腦區域發生形態學改變。這些研究仍有局限性，且結果差異較大，還需進一步研究證實。

3.2 前庭性偏頭痛的功能成像研究

靜息態功能磁共振成像(r est ing st ate-f MRI，r s-f MRI)是研究靜止時自發性腦功能的重要方法。血氧水平依賴性(bl ood oxygenat ion l evel dependent，BOLD)f MRI信號的低頻波動在評估大腦自發神經活動方面具有生理意義[19]。

與VM的發病相關的腦區在很大程度上是未知的。低頻振幅(ampl it ude of l ow f r equency f l uct uat ion，ALFF)是基于體素的局部小范圍的分析方法。ALFF值增高代表腦神經自發活動的增強，即BOLD信號偏離基線程度增加。Liu等[20]對14例VM患者VR治療前后行r s-f MRI并分析，VR治療后，左后小腦的ALFF值顯著增加，表明VR訓練對VM患者前庭癥狀的改善有積極作用，小腦不對稱過度活躍可能是VM患者前庭功能障礙的功能性補償。Hu等[21]已經證實小腦在認知、感覺運動和情緒信息處理中起著重要作用。Cl aas等[22]研究發現VM患者有合并精神疾病的高風險，尤其是焦慮和抑郁。VM患者的一項重要功能成像研究也顯示了前庭發作期間小腦和腦干的顯著激活[23]。

Russo等[24]對12例VM患者用冷水灌耳，并在灌耳期間接受全腦BOLD-f MRI檢查。將VM患者、無先兆偏頭痛(migraine without aur a，MwoA)患者和健康受試者的神經通路對刺激功能反應進行研究，發現VM患者丘腦激活顯著增加，與VM患者偏頭痛發作的頻率呈正相關。VM的主要解剖學改變與上皮相關，丘腦[25]和大腦皮層[13]的改變可能是這些大腦區域中與偏頭痛相關的功能障礙所致，由此推測VM癥狀的起源不同。于煥新等[26]研究結果顯示VM患者在發作間期前庭刺激后枕顳內側區皮質負激活，頂下小葉、中央前回、楔前葉、扣帶回、視輻射、丘腦背內外側核區等多個區域正激活，丘腦背內外側核激活最為顯著。

Diet er ich等[27]在前庭皮層功能的研究中，觀察到激活區域的不對稱性。徐艷芳等[28]對VM患者進行冷刺激發現激活區域在雙側的大腦半球并不對稱，且大部分激活區位于對側大腦半球，這種偏側性可能是由于入組患者均為偏手性即右利手，進行冷刺激在非優勢大腦半球會較為強烈。

3.3 前庭性偏頭痛的磁共振波譜分析

磁共振波譜(magnet ic r esonance spect r oscopy，MRS)分析是一種無創無輻射的新型技術，提供與大腦局部組織代謝活動相關的信息，是通過細胞分子代謝層面對大腦局部神經元活動進行分析，可以進一步了解大腦病理生理學的改變。El sher if等[29]使用質子磁共振波譜分析技術對腦和內耳行磁共振成像，用以研究VM患者眼球運動與枕葉代謝的關系，結果顯示在VM患者的枕葉中，非陣發性位置性眼球震顫與乳酸峰之間存在統計學上的顯著關系。在VM患者的枕葉中檢測到乳酸峰，這類改變與呼吸鏈線粒體功能障礙引起的臨床異質性疾病相似，在中風[30]和癲癇發作等厭氧條件下，乳酸水平升高，這可能支持VM成為中風的危險因素。

3.4 前庭性偏頭痛的擴散張量成像分析

腦白質擴散張量成像(dif f usion t ensor imaging，DTI)提供了常規MR技術無法提供的圖像對比度，如有關白質的獨特信息以及神經元通路的3D可視化。Russo等[31]對20例VM患者、20例MwoA患者和20例正常對照組的腦白質DTI數據處理后對比分析，以觀察白質微結構的改變，但是全腦和丘腦ROI DTI分析均未證明VM、MwoA和正常對照組之間存在顯著差異。這種功能現象似乎與任何結構連通性變化均不相關，因此初步假設丘腦功能的改變可能與VM患者的結構異常無關，或者先于結構異常出現。除了確定白質完整性在各種病理狀況中的作用外，DTI還用于研究健康大腦的連通性。DTI主要優勢是區分不同的白質結構，因此在纖維變形的疾病中可能有更大的價值。

3.5 前庭性偏頭痛的默認模式網絡研究

疼痛的完整體驗包括知覺、情感和認知。疼痛途徑包括情感和感覺成分，分為兩個平行的上升途徑。內側額上回參與疼痛的情緒反應和參與性感覺，以及與疼痛有關的記憶，注意力反應和認知反應[32]。頂下角回和內側額上回是重要的大腦區域，參與構成默認模式網絡(def aul t mode net wor k，DMN)，主要涉及靜止狀態下大腦的記憶、意識和其他高級功能[33]。盡管尚未完全了解DMN的功能角色，但可認為DMN在有意識的體驗和維持對事件的總體低級別關注方面起著重要作用。DMN任務態下網絡的特定腦區呈活動減低即負激活，在靜息態下呈持續激活狀態即正激活。王雪杰[34]用0℃冰水的冷熱刺激作為前庭刺激條件，發現雙側大腦半球一些其他感覺系統如視覺、聽覺、軀體感覺的部分功能區(枕葉、頂葉皮層、顳橫回、中央后回等)以及DMN(如楔前葉)等的負激活。Kl ingner等[35]應用獨立成分分析方法進行冷熱刺激前庭功能的研究時也發現刺激過程中軀體感覺皮層和視覺皮層區表現為負激活，推測是因為多種感覺系統間的交互抑制作用。

靜息態功能連接作為各腦區靜息時信號同步化的測量指標，反映了腦網絡特征的改變與認知功能障礙密切相關，并且可以測量認知功能的輕微損害。Wang等[36]對VM患者、偏頭痛患者、健康志愿者進行腦白質病變的對照研究，發現VM患者認知功能障礙程度更高，腦白質病變發生率相對增高，顯著影響了生活質量。額顳頂葉及海馬可能與VM患者認知功能減退關系密切。認知功能減退主要影響視空間功能和速度處理[37]，前庭功能減退主要累及單側[38]，認知功能減退與前庭平衡器官功能減退相互循環作用，是形成惡性循環的主要原因。

VM的患病率及誤診率都比較高，功能磁共振成像技術深入研究了VM腦區域的異常改變，在腦部結構發生改變之前檢測出亞臨床狀態的功能改變，腦區域的異常改變為患者的預防診斷提供了重要依據。未來影像學檢查將在VM的及時診斷及預測預后情況發揮更重要的作用。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無利益沖突。