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)作時日?；顒訒又仡^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)作前會出現(xiàn)先兆癥狀，如視覺、聽覺、嗅覺的異常[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。近年來越來越多的研究投入到探索偏頭痛發(fā)病機(jī)制里，其中MRI研究以其無創(chuàng)、安全性好、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)簡單的優(yōu)勢，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對偏頭痛的研究

目前認(rèn)為偏頭痛是以廣泛感覺處理功能障礙為特點(diǎn)的神經(jīng)系統(tǒng)疾病，中腦導(dǎo)水管周圍灰質(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55例無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)重度評分量表(MIGSEV scale)將患者分為三級，發(fā)現(xiàn)在Ⅲ級嚴(yán)重度中白質(zhì)高信號出現(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)時間是白質(zhì)高信號出現(xiàn)的危險因素。

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，可能會用作偏頭痛的影像學(xué)診斷和評估疾病預(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)測量學(xué)和基于體素的形態(tài)測量學(xué)對偏頭痛的研究

基于體素的形態(tài)測量學(xué)(voxel-based morphometry，VBM)和基于皮層的形態(tài)測量學(xué)(surface-based morphometry，SBM)能夠通過定位異常腦區(qū)來評估大腦的結(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原發(fā)性頭痛之一，為了對緊張型頭痛與偏頭痛大腦進(jìn)行鑒別，Chen等[8]也使用VBM對49例緊張型頭痛患者、56例偏頭痛患者與43名健康對照組進(jìn)行灰質(zhì)體積測量，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)體積相對降低。由于不同亞型的偏頭痛也許會呈現(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先兆型偏頭痛(MVA)和軀體語言障礙型偏頭痛(MVA+)，使用SBM對兩組偏頭痛患者進(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，因此未來研究應(yīng)對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)散張量成像對偏頭痛的研究

擴(kuò)散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)將水分子移動利用參數(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14例無先兆型偏頭痛患者和15名健康對照組相比較，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，推測紅核ADC值升高反映了血管源性水腫可能。Szabo等[13]對18例先兆型偏頭痛患者、25例無先兆型偏頭痛和28名健康對照組進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)先兆型偏頭痛患者與對照組相比，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23例偏頭痛患者和18名健康對照組的白質(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)動物模型的PAG分段，通過腦干的優(yōu)化DTI將人類大腦中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，局限了我們對偏頭痛的進(jìn)一步了解，將來對偏頭痛的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，通過周圍血管得到快速血氧補(bǔ)充，使得局部去氧血紅蛋白相對濃度明顯減低，去氧血紅蛋白本身是一種順磁性物質(zhì)，可以引起局部磁場均勻性的變化，產(chǎn)生橫向磁化弛豫時間(T2)縮短效應(yīng)。

由于PAG在大腦對疼痛調(diào)節(jié)上的重要作用，近年來關(guān)于偏頭痛患者PAG的研究逐漸深入。Solstrand Dahlberg等[16]測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21例陣發(fā)性偏頭痛患者和22名健康對照組進(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100例無先兆性偏頭痛患者和46名健康對照組進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)無先兆型偏頭痛患者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)過治療后的無先兆型偏頭痛患者PAG和前扣帶回皮質(zhì)/內(nèi)側(cè)前額葉皮質(zhì)連接增加?；贓zra等對PAG的分段，Chen等[18]利用靜息態(tài)fMRI對18例陣發(fā)性偏頭痛患者和18名例健康對照組的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54例偏頭痛患者與健康對照組進(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，將來應(yīng)進(jìn)行更多大樣本的縱向隊(duì)列研究對其進(jìn)行闡述。

3 其他MRI對偏頭痛的研究

其他MRI序列僅見少量報(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]使用動態(tài)對比增強(qiáng)MRI (dynamic contrastenhanced MRI，DCE-MRI)對19例無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)果顯示在無先兆型偏頭痛患者中血腦屏障的通透性沒有發(fā)生改變，但由于樣本量太少、缺乏重復(fù)試驗(yàn)，這個結(jié)論是否成立還有待更大樣本和更多實(shí)驗(yàn)研究來進(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SWI對左側(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)顯示無異常。雖然缺血性中風(fēng)表現(xiàn)的不對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也許能作為評估偏頭痛治療效果的生物標(biāo)志物。

4 展望

近年來，研究者致力于對偏頭痛發(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偏頭痛患者與其他頭痛類型或其他疼痛類型的患者進(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，對偏頭痛疾病必定會有更深的認(rèn)識，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。