多模態(tài)功能磁共振成像在前庭性偏頭痛的研究進(jìn)展

郭雅，李瑞陽(yáng)，盧富強(qiáng)，鮑海華*

偏頭痛和頭暈影響了總?cè)丝诘?3%～30%[1]。與偏頭痛的其他亞型有相似特點(diǎn)，前庭性偏頭痛(vestibul ar migr aine，VM)同樣具有女性?xún)?yōu)勢(shì)。VM的患病率為1%～5%，較以前估計(jì)的更為普遍[2]，被認(rèn)為是偶發(fā)性前庭癥狀最常見(jiàn)的原因[3]。偏頭痛和頭暈之間有很強(qiáng)的相關(guān)性，當(dāng)出現(xiàn)偏頭痛時(shí)，約有半數(shù)以上患者會(huì)出現(xiàn)頭暈[4]。相反，前庭癥狀可在無(wú)頭痛的情況下發(fā)生，但它保留了偏頭痛的特征，如畏光、畏音和惡心。

1 診斷標(biāo)準(zhǔn)

VM的診斷基于復(fù)發(fā)性前庭癥狀，偏頭痛史，前庭癥狀與偏頭痛癥狀之間的時(shí)間關(guān)聯(lián)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(xiàn)一半時(shí)間，才能滿(mǎn)足診斷標(biāo)準(zhǔn)，但不同時(shí)間可能存在不同的偏頭痛特征。盡管第3版國(guó)際頭痛分類(lèi)(International Cl assif ication of Headache Disorders-3，ICHD-3[6])的附錄中指出VM診斷標(biāo)準(zhǔn)要求同時(shí)存在偏頭痛和前庭癥狀，Bar any學(xué)會(huì)分類(lèi)認(rèn)識(shí)到VM患者以及僅有病史的患者偏頭痛表現(xiàn)存在異質(zhì)性，因此Barany分類(lèi)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(jù)ICHD-3和Barany學(xué)會(huì)的國(guó)際前庭分類(lèi)(International Cl assif icat ion of Vest ibul ar Disor der s，ICVD)的前庭性偏頭痛診斷標(biāo)準(zhǔn)，其中前庭性偏頭痛(ICHD-3和ICVD)為：(1)至少5次發(fā)作滿(mǎn)足以下(3)和(4)。(2)無(wú)先兆偏頭痛或有先兆偏頭痛的現(xiàn)病史或既往史(依據(jù)ICHD診斷標(biāo)準(zhǔn))。(3)前庭癥狀中度或重度，持續(xù)5 min至72 h。(4)至少50%的發(fā)作與以下3項(xiàng)中的至少1項(xiàng)相關(guān)：①頭痛伴隨至少符合以下4項(xiàng)中的2項(xiàng)：a.單側(cè)；b.搏動(dòng)性；c.中或重度頭痛；d.日常體力活動(dòng)加重頭痛。②畏聲和畏光。③視覺(jué)先兆。不能用ICHD-3的其他診斷或其他前庭障礙更好地解釋?？赡艿那巴バ云^痛(ICVD)為：(1)至少5次中度或重度前庭癥狀發(fā)作。持續(xù)5 min至72 h；(2)只滿(mǎn)足VM診斷標(biāo)準(zhǔn)中(2)和(3)其中一項(xiàng)(偏頭痛病史或發(fā)作時(shí)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(jī)制

偏頭痛和頭暈的確切重疊機(jī)制仍不確定，一些研究證實(shí)了部分合理假設(shè)。偏頭痛神經(jīng)源性過(guò)程中涉及的降鈣素基因相關(guān)肽、P物質(zhì)和血清素也在前庭系統(tǒng)中表達(dá)。兩個(gè)系統(tǒng)均涉及到腦干中心并且具有相互聯(lián)系，三叉神經(jīng)刺激不僅在偏頭痛患者中產(chǎn)生眼球震顫，提示前庭興奮性[7]，也在周?chē)膬?nèi)耳結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)，包括耳蝸等，暗示著中樞癥狀在VM中很常見(jiàn)[8]。先前研究表明[9-10]VM患者對(duì)半規(guī)管(角速度)和耳石(重力慣性)前庭的組合調(diào)節(jié)十分敏感。偏頭痛使外周和中樞感覺(jué)系統(tǒng)敏感[11]，同時(shí)前庭通路被致敏導(dǎo)致易感性增強(qiáng)，推測(cè)VM與其他形式的偏頭痛不同。

3 功能磁共振成像的應(yīng)用

3.1 前庭性偏頭痛的結(jié)構(gòu)成像研究

基于磁共振體素的形態(tài)計(jì)量學(xué)(voxel-based morphometry，VBM)是測(cè)量結(jié)構(gòu)差異的最常用方法。VBM是一種全腦結(jié)構(gòu)分析方法，可以自動(dòng)分析包括偏頭痛在內(nèi)的各種慢性疼痛綜合征的預(yù)處理高分辨率磁共振成像結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)[12]。它易于操作、敏感、客觀(guān)和可重復(fù)。VBM變化的機(jī)制尚不十分清楚，可能反映樹(shù)枝狀復(fù)合物、軸突數(shù)量及含水量的變化。

Mar k等[13]研究表明，VM對(duì)大腦結(jié)構(gòu)產(chǎn)生累積影響，疼痛時(shí)灰質(zhì)體積(gr ay mat t er vol ume，GMV)降低，前庭加工區(qū)與疾病持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)和頭痛嚴(yán)重程度增加有關(guān)。Zhe等[14]研究證明了VM患者前庭皮質(zhì)的改變，涉及發(fā)揮病理生理作用的前庭皮層核心區(qū)域，發(fā)現(xiàn)了VM患者前庭中央皮層異常以及頭暈嚴(yán)重程度與前庭皮層核心區(qū)域GMV之間的相關(guān)性，表明核心前庭區(qū)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(cè)前額葉皮層、尾狀核和小腦的GMV降低，這些多感覺(jué)前庭皮質(zhì)區(qū)域參與中央前庭的處理和補(bǔ)償。距狀旁回及舌回皮層厚度變薄，可能引起多個(gè)疼痛處理腦區(qū)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)異常，進(jìn)而導(dǎo)致疾病進(jìn)展為臨床癥狀復(fù)雜的神經(jīng)系統(tǒng)疾病。VM患者顳頂區(qū)域的改變[15]可能是相關(guān)皮層區(qū)域的高級(jí)神經(jīng)機(jī)制參與空間感知的感覺(jué)整合[16]。

Wang等[17]研究與以往結(jié)果不同，VM患者的GMV沒(méi)有減少的區(qū)域。右內(nèi)側(cè)額上回、右角回、左側(cè)額中回的體積增加，提示傷害性和多感覺(jué)前庭區(qū)域的灰質(zhì)量增加，可能與神經(jīng)系統(tǒng)自適應(yīng)導(dǎo)致腦敏化的異常有關(guān)。神經(jīng)影像學(xué)研究的結(jié)果也表明，VM患者大腦區(qū)域存在廣泛皮質(zhì)結(jié)構(gòu)異常與其疼痛和感覺(jué)處理有關(guān)。GMV增加的腦區(qū)參與疼痛的評(píng)估、整合和期望，并與情緒和焦慮密切相關(guān)。額葉主要皮層體積的變化反映VM患者存在強(qiáng)烈的情感成分。Jia等[18]分析后認(rèn)為在偏頭痛結(jié)構(gòu)變化起關(guān)鍵作用的腦區(qū)在前額葉?；谏鲜鼋Y(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，VM反復(fù)發(fā)作導(dǎo)致涉及疼痛和前庭加工的大腦區(qū)域發(fā)生形態(tài)學(xué)改變。這些研究仍有局限性，且結(jié)果差異較大，還需進(jìn)一步研究證實(shí)。

3.2 前庭性偏頭痛的功能成像研究

靜息態(tài)功能磁共振成像(r est ing st ate-f MRI，r s-f MRI)是研究靜止時(shí)自發(fā)性腦功能的重要方法。血氧水平依賴(lài)性(bl ood oxygenat ion l evel dependent，BOLD)f MRI信號(hào)的低頻波動(dòng)在評(píng)估大腦自發(fā)神經(jīng)活動(dòng)方面具有生理意義[19]。

與VM的發(fā)病相關(guān)的腦區(qū)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(jīng)自發(fā)活動(dòng)的增強(qiáng)，即BOLD信號(hào)偏離基線(xiàn)程度增加。Liu等[20]對(duì)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(xùn)練對(duì)VM患者前庭癥狀的改善有積極作用，小腦不對(duì)稱(chēng)過(guò)度活躍可能是VM患者前庭功能障礙的功能性補(bǔ)償。Hu等[21]已經(jīng)證實(shí)小腦在認(rèn)知、感覺(jué)運(yùn)動(dòng)和情緒信息處理中起著重要作用。Cl aas等[22]研究發(fā)現(xiàn)VM患者有合并精神疾病的高風(fēng)險(xiǎn)，尤其是焦慮和抑郁。VM患者的一項(xiàng)重要功能成像研究也顯示了前庭發(fā)作期間小腦和腦干的顯著激活[23]。

Russo等[24]對(duì)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(wú)先兆偏頭痛(migraine without aur a，MwoA)患者和健康受試者的神經(jīng)通路對(duì)刺激功能反應(yīng)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)VM患者丘腦激活顯著增加，與VM患者偏頭痛發(fā)作的頻率呈正相關(guān)。VM的主要解剖學(xué)改變與上皮相關(guān)，丘腦[25]和大腦皮層[13]的改變可能是這些大腦區(qū)域中與偏頭痛相關(guān)的功能障礙所致，由此推測(cè)VM癥狀的起源不同。于煥新等[26]研究結(jié)果顯示VM患者在發(fā)作間期前庭刺激后枕顳內(nèi)側(cè)區(qū)皮質(zhì)負(fù)激活，頂下小葉、中央前回、楔前葉、扣帶回、視輻射、丘腦背內(nèi)外側(cè)核區(qū)等多個(gè)區(qū)域正激活，丘腦背內(nèi)外側(cè)核激活最為顯著。

Diet er ich等[27]在前庭皮層功能的研究中，觀(guān)察到激活區(qū)域的不對(duì)稱(chēng)性。徐艷芳等[28]對(duì)VM患者進(jìn)行冷刺激發(fā)現(xiàn)激活區(qū)域在雙側(cè)的大腦半球并不對(duì)稱(chēng)，且大部分激活區(qū)位于對(duì)側(cè)大腦半球，這種偏側(cè)性可能是由于入組患者均為偏手性即右利手，進(jìn)行冷刺激在非優(yōu)勢(shì)大腦半球會(huì)較為強(qiáng)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(wú)創(chuàng)無(wú)輻射的新型技術(shù)，提供與大腦局部組織代謝活動(dòng)相關(guān)的信息，是通過(guò)細(xì)胞分子代謝層面對(duì)大腦局部神經(jīng)元活動(dòng)進(jìn)行分析，可以進(jìn)一步了解大腦病理生理學(xué)的改變。El sher if等[29]使用質(zhì)子磁共振波譜分析技術(shù)對(duì)腦和內(nèi)耳行磁共振成像，用以研究VM患者眼球運(yùn)動(dòng)與枕葉代謝的關(guān)系，結(jié)果顯示在VM患者的枕葉中，非陣發(fā)性位置性眼球震顫與乳酸峰之間存在統(tǒng)計(jì)學(xué)上的顯著關(guān)系。在VM患者的枕葉中檢測(cè)到乳酸峰，這類(lèi)改變與呼吸鏈線(xiàn)粒體功能障礙引起的臨床異質(zhì)性疾病相似，在中風(fēng)[30]和癲癇發(fā)作等厭氧條件下，乳酸水平升高，這可能支持VM成為中風(fēng)的危險(xiǎn)因素。

3.4 前庭性偏頭痛的擴(kuò)散張量成像分析

腦白質(zhì)擴(kuò)散張量成像(dif f usion t ensor imaging，DTI)提供了常規(guī)MR技術(shù)無(wú)法提供的圖像對(duì)比度，如有關(guān)白質(zhì)的獨(dú)特信息以及神經(jīng)元通路的3D可視化。Russo等[31]對(duì)20例VM患者、20例MwoA患者和20例正常對(duì)照組的腦白質(zhì)DTI數(shù)據(jù)處理后對(duì)比分析，以觀(guān)察白質(zhì)微結(jié)構(gòu)的改變，但是全腦和丘腦ROI DTI分析均未證明VM、MwoA和正常對(duì)照組之間存在顯著差異。這種功能現(xiàn)象似乎與任何結(jié)構(gòu)連通性變化均不相關(guān)，因此初步假設(shè)丘腦功能的改變可能與VM患者的結(jié)構(gòu)異常無(wú)關(guān)，或者先于結(jié)構(gòu)異常出現(xiàn)。除了確定白質(zhì)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(yōu)勢(shì)是區(qū)分不同的白質(zhì)結(jié)構(gòu)，因此在纖維變形的疾病中可能有更大的價(jià)值。

3.5 前庭性偏頭痛的默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)研究

疼痛的完整體驗(yàn)包括知覺(jué)、情感和認(rèn)知。疼痛途徑包括情感和感覺(jué)成分，分為兩個(gè)平行的上升途徑。內(nèi)側(cè)額上回參與疼痛的情緒反應(yīng)和參與性感覺(jué)，以及與疼痛有關(guān)的記憶，注意力反應(yīng)和認(rèn)知反應(yīng)[32]。頂下角回和內(nèi)側(cè)額上回是重要的大腦區(qū)域，參與構(gòu)成默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)(def aul t mode net wor k，DMN)，主要涉及靜止?fàn)顟B(tài)下大腦的記憶、意識(shí)和其他高級(jí)功能[33]。盡管尚未完全了解DMN的功能角色，但可認(rèn)為DMN在有意識(shí)的體驗(yàn)和維持對(duì)事件的總體低級(jí)別關(guān)注方面起著重要作用。DMN任務(wù)態(tài)下網(wǎng)絡(luò)的特定腦區(qū)呈活動(dòng)減低即負(fù)激活，在靜息態(tài)下呈持續(xù)激活狀態(tài)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(fā)現(xiàn)雙側(cè)大腦半球一些其他感覺(jué)系統(tǒng)如視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、軀體感覺(jué)的部分功能區(qū)(枕葉、頂葉皮層、顳橫回、中央后回等)以及DMN(如楔前葉)等的負(fù)激活。Kl ingner等[35]應(yīng)用獨(dú)立成分分析方法進(jìn)行冷熱刺激前庭功能的研究時(shí)也發(fā)現(xiàn)刺激過(guò)程中軀體感覺(jué)皮層和視覺(jué)皮層區(qū)表現(xiàn)為負(fù)激活，推測(cè)是因?yàn)槎喾N感覺(jué)系統(tǒng)間的交互抑制作用。

靜息態(tài)功能連接作為各腦區(qū)靜息時(shí)信號(hào)同步化的測(cè)量指標(biāo)，反映了腦網(wǎng)絡(luò)特征的改變與認(rèn)知功能障礙密切相關(guān)，并且可以測(cè)量認(rèn)知功能的輕微損害。Wang等[36]對(duì)VM患者、偏頭痛患者、健康志愿者進(jìn)行腦白質(zhì)病變的對(duì)照研究，發(fā)現(xiàn)VM患者認(rèn)知功能障礙程度更高，腦白質(zhì)病變發(fā)生率相對(duì)增高，顯著影響了生活質(zhì)量。額顳頂葉及海馬可能與VM患者認(rèn)知功能減退關(guān)系密切。認(rèn)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(cè)[38]，認(rèn)知功能減退與前庭平衡器官功能減退相互循環(huán)作用，是形成惡性循環(huán)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(shù)深入研究了VM腦區(qū)域的異常改變，在腦部結(jié)構(gòu)發(fā)生改變之前檢測(cè)出亞臨床狀態(tài)的功能改變，腦區(qū)域的異常改變?yōu)榛颊叩念A(yù)防診斷提供了重要依據(jù)。未來(lái)影像學(xué)檢查將在VM的及時(shí)診斷及預(yù)測(cè)預(yù)后情況發(fā)揮更重要的作用。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無(wú)利益沖突。