原發(fā)性三叉神經(jīng)痛患者大腦灰質(zhì)變化的VBM-MRI研究

蔡仁賢 田 毅 何占平 侯春燕

三叉神經(jīng)痛是發(fā)生于面部三叉神經(jīng)分布區(qū)域內(nèi)反復(fù)發(fā)作的劇烈神經(jīng)病理性疼痛，表現(xiàn)為陣發(fā)性、電擊樣、刀割樣、頑固性劇烈疼痛，可導(dǎo)致張口、進(jìn)食困難，嚴(yán)重影響生活質(zhì)量[1]。三叉神經(jīng)痛分為原發(fā)性和繼發(fā)性，原發(fā)性三叉神經(jīng)痛(idiopathic trigeminal neuralgia, ITN)發(fā)病機(jī)制目前尚不明確，同時，由于其外周神經(jīng)系統(tǒng)體征不明顯，相關(guān)檢查難以發(fā)現(xiàn)顯著的器質(zhì)性或功能性改變，使其防治工作成為了臨床上面臨的重大難題之一[2]。近年來，腦部磁共振掃描及分析技術(shù)的進(jìn)步為探討神經(jīng)病理性疼痛的中樞機(jī)制提供了支持。其中，基于體素的形態(tài)測量學(xué)(voxel-based morphometry method，VBM)技術(shù)是分析大腦結(jié)構(gòu)影像的常用方法，可探測慢性疾病對大腦灰白質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響[3]。因此，本研究運(yùn)用VBM方法觀察ITN患者大腦中灰質(zhì)體積的變化，并分析其分布區(qū)域與臨床癥狀之間的關(guān)系，為探尋ITN的發(fā)病機(jī)制及發(fā)展過程提供可靠的理論參考依據(jù)。

資料與方法

1.一般資料:本研究經(jīng)過筆者醫(yī)院倫理學(xué)委員會審核批準(zhǔn)，所有參與患者或家屬均簽署知情同意書。選取筆者醫(yī)院疼痛科從2017年1月～2018年3月期間收治的ITN患者，納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡<75歲；②根據(jù)國際頭痛疾患分類第2版(International Classification of Headache Disorders, ICDH-Ⅱ)標(biāo)準(zhǔn)確診為ITN；③患者病程在2個月以上，視覺模擬評分(visual analog scale, VAS)>5分，在磁共振掃描前未進(jìn)行系統(tǒng)治療。排除標(biāo)準(zhǔn)：①既往有神經(jīng)系統(tǒng)及精神方面的病史，有嚴(yán)重心腦血管疾病者；②顱腦核磁共振平掃發(fā)現(xiàn)明顯大腦結(jié)構(gòu)異常。選取性別、年齡、文化程度組成與ITN組相匹配的健康志愿者23例作為健康對照組，排除標(biāo)準(zhǔn)同ITN組。

2.數(shù)據(jù)采集:磁共振數(shù)據(jù)采集通過美國GE 3.0T HDxt型磁共振完成，通過3D BRAVO序列采集高分辨率T1加權(quán)結(jié)構(gòu)像，矢狀位成像。掃描參數(shù)： TR/TE=7.8ms/3ms， FOV256×256mm3，矩陣256×256，NEX1，層厚1mm，間隔0，帶寬31.25Hz，翻轉(zhuǎn)角(FA)=12°，TI 450ms，掃描時間208s。

3.數(shù)據(jù)處理：影像學(xué)數(shù)據(jù)的處理使用基于Matlab2012的SPM8完成。所有原始文件首先轉(zhuǎn)換格式，完成原點(diǎn)矯正，將3D TI加權(quán)像分割為灰質(zhì)、白質(zhì)和腦脊液。運(yùn)用李代數(shù)微分同胚配準(zhǔn)算法(diffeomorphic anatomical registration through exponential lie algebra, DARTEL)工具對灰質(zhì)圖像進(jìn)行初始化、創(chuàng)建模板，將所有灰質(zhì)圖像匹配到標(biāo)準(zhǔn)空間，并行4mm的高斯平滑。通過VBM8軟件進(jìn)行運(yùn)算，得到每個患者的灰質(zhì)、白質(zhì)、腦脊液和全腦總體積的數(shù)值。

結(jié) 果

1.一般資料比較:ITN組患者與健康對照組患者比較，年齡(59.6±18.2歲 vs 55.7±14.3歲)、性別比(14/9 vs 12/11)及受教育年限(9.4±3.2年 vs 11.3±4.2年)比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

2.全腦灰白質(zhì)、腦脊液體積比較：ITN患者的灰質(zhì)總體積較健康對照組明顯減少(P=0.006)，腦脊液顯著增多(P=0.000)，兩組白質(zhì)總體積和全腦總體積比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，詳見表1。

表1 兩組全腦灰質(zhì)、白質(zhì)、腦脊液總量及全腦體積的比較

3.兩組比較灰質(zhì)體積降低區(qū)域分布及其與臨床資料相關(guān)性分析:ITN患者與健康對照組比較，其灰質(zhì)體積在左側(cè)小腦前葉、左側(cè)運(yùn)動皮質(zhì)、左側(cè)頂葉、右側(cè)海馬旁回、右側(cè)額中回、雙側(cè)后扣帶回以及雙側(cè)中央后回顯著降低(P<0.01，圖1)，相應(yīng)腦區(qū)的位置、體素大小以及T值見表2。ITN患者后扣帶回皮質(zhì)的灰質(zhì)體積與VAS呈負(fù)相關(guān)(P=0.016)，詳見圖2。

圖1 ITN患者與健康對照者比較灰質(zhì)體積顯著降低區(qū)域分布藍(lán)色區(qū)域?yàn)镮TN組與C組比較灰質(zhì)體積顯著降低的腦區(qū)(P=0.000，未校正)。中間相應(yīng)條帶為對于T值刻度

討 論

VBM方法可通過探測局部區(qū)域內(nèi)包含體素個數(shù)，得出該腦區(qū)結(jié)構(gòu)和成分改變的程度。而在此基礎(chǔ)之上，本研究中使用的DARTEL算法又是對傳統(tǒng)VBM分析技術(shù)基礎(chǔ)的改良，可彌補(bǔ)其在圖像配準(zhǔn)中的不足，由此可更加敏感地探測大腦體積的改變[4]。

表2 兩組比較灰質(zhì)體積降低的腦區(qū)分布

圖2 ITN患者后扣帶回皮質(zhì)灰質(zhì)體積與VAS之間呈顯著負(fù)相關(guān)

本研究結(jié)果顯示，與健康對照組比較，ITN患者全腦灰質(zhì)總體積顯著減少，而白質(zhì)體積和全腦總體積不變，說明ITN主要影響大腦灰質(zhì)，引起灰質(zhì)萎縮。受影響區(qū)域主要集中在左側(cè)小腦前葉、左側(cè)運(yùn)動皮質(zhì)、左側(cè)頂葉、右側(cè)海馬旁回、右側(cè)額中回、雙側(cè)后扣帶回以及雙側(cè)中央后回顯著降低，且后扣帶回的灰質(zhì)體積與患者的疼痛水平呈顯著負(fù)相關(guān)。其中后扣帶回是于多種慢性疼痛密切相關(guān)的區(qū)域，如慢性面部疼痛、偏頭疼等均可引起前后扣帶回灰質(zhì)體積的明顯下降[5，6]。同時功能磁共振研究也發(fā)現(xiàn)，ITN患者扣帶回皮質(zhì)區(qū)域的功能活動發(fā)生了明顯異常，且與患者的VAS呈顯著相關(guān)性，這也與本研究結(jié)果相吻合，說明扣帶回皮質(zhì)灰質(zhì)的體積可在一定程度上客觀反映慢性疼痛的程度[7]。另外，后扣帶回皮質(zhì)在疼痛的感覺傳遞、認(rèn)知整合及調(diào)控方面均發(fā)揮著重要的作用，其結(jié)構(gòu)的改變引發(fā)相應(yīng)功能的異常，從而加劇疼痛的感受，形成惡性循環(huán)[8，9]。

海馬旁回與扣帶回同屬于邊緣區(qū)域，與多種高級認(rèn)知功能、情緒相關(guān)，其中灰質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變可能涉及ITN患者由于長期疼痛而引起的精神和情緒障礙[10]。中央后回區(qū)域包含初級體感皮質(zhì)，是外周痛覺信息在中樞的對應(yīng)區(qū)域，同時也參與痛覺信號的初級整合，在慢性腰背痛、三叉神經(jīng)痛等慢性疼痛患者中，中央后回區(qū)域被長期激活[11]。因此在本研究中，中央后回大片區(qū)域的灰質(zhì)體積顯著減少，可能主要是由于長期疼痛刺激導(dǎo)致局部灰質(zhì)微結(jié)構(gòu)逐漸變化所致。頂葉和額葉屬于高級信息處理區(qū)域，不直接接受脊髓丘腦束的投射，但可將初級的痛覺信息整合為疼痛感知。大多數(shù)的慢性疼痛均可影響這些腦區(qū)的活動乃至灰質(zhì)結(jié)構(gòu)，并影響一些高級腦功能如聯(lián)合學(xué)習(xí)記憶、應(yīng)激、情緒等，導(dǎo)致學(xué)習(xí)記憶能力下降、焦慮情緒產(chǎn)生以及痛覺調(diào)節(jié)能力降低等疼痛相關(guān)并發(fā)癥[12，13]。此外，小腦前葉可接受脊髓和三叉神經(jīng)的纖維投射，長期強(qiáng)烈的疼痛刺激傳入可導(dǎo)致其局部灰質(zhì)結(jié)構(gòu)改變[14]；而同側(cè)的運(yùn)動皮質(zhì)灰質(zhì)的減少則主要是由于疼痛限制患者運(yùn)動所致。

綜上所述，ITN患者大腦中涉及痛覺傳導(dǎo)的后扣帶回、中央后回和小腦前葉，以及涉及痛覺感知與整合的額葉、海馬旁回、頂葉等區(qū)域的灰質(zhì)體積發(fā)生了顯著下降，這些大腦結(jié)構(gòu)與ITN慢性疼痛之間的相互作用可能是ITN發(fā)生、發(fā)展的重要機(jī)制之一。