左侧壳核软化灶致右侧肢体疼痛：人脑边缘区静息态功能磁共振成像

陈志晔，马 林

中国人民解放军总医院放射科，北京 100853

左侧壳核软化灶致右侧肢体疼痛：人脑边缘区静息态功能磁共振成像

陈志晔，马 林

中国人民解放军总医院放射科，北京 100853

目的采用静息态脑功能成像研究边缘区在疼痛中的作用机制。方法对1例左侧壳核软化灶导致右侧躯体偏身疼痛患者及8名健康志愿者进行静息态脑功能成像研究，手工勾画边缘区蒙片，进行全脑基于感兴趣区的功能连接计算。结果左侧边缘区功能连接较健康对照显著下降，主要位于双侧尾状核头、壳核及左侧苍白球。结论边缘区可能参与人类疼痛调节，机制尚有待于进一步研究。

边缘区;壳核;脑;功能磁共振成像;功能连接

纹状体边缘区是在哺乳动物脑内新纹状体尾内侧发现的一个由梭形细胞组成的亚区，为新纹状体和苍白球之间一扁平盘状结构，富含多种和学习记忆有关的神经递质。其细胞形态、神经递质的含量和超微结构等都与纹状体内其他部分很不相同［1］。功能性核磁共振试验证明边缘区参与了多种人脑的学习记忆功能［2-4］。然而，神经生理学实验证实大鼠边缘区内富含伤害性神经元，由此提示边缘区可能参与了疼痛的调节［5-6］。本研究报道1例左侧壳核病变致使右侧肢体放电样疼痛，并采用静息态脑功能成像探索人脑边缘区在其致痛机制中的作用。

对象和方法

对象中国人民解放军总医院住院患者，男性，54岁，1年前患者发生左侧壳核出血，经过内科保守治疗后左侧壳核出血灶得到控制，之后患者出现持续性右侧肢体放电样疼痛约14个月，痛温觉消失，口服止痛药后缓解。左侧肢体无疼痛。双侧肢体肌力正常。患者既往无肢体疼痛病史、腰椎间盘突出及外伤史。有高血压病史，入院血压149/90 mmHg(1 mmHg=0．133 kPa)。同时，从社会招募健康志愿者8名 (男性6名、女性2名)，年龄33～54岁，平均年龄45．8岁。所有受试者均为右利手，均受过高等教育，既往体健。排除标准：颅脑外伤，中枢神经系统炎性病变，近期服用过精神类药物或激素。

数据采集及处理所有受试者均接受常规磁共振成像 (magnetic resonance imaging，MRI)扫描、结构像及静息态脑功能扫描。结构像采集采用三维快速扰相梯度回波序列，参数为重复时间/回波时间=8．6/3．5 ms，翻转角=12°，视野=22 cm×22 cm，矩阵=256×256，层厚=1．2 mm，采集次数=1。静息态脑功能成像扫描：扫描期间不给受试者施加任何任务，嘱受试者闭眼，保持全身不动，身体放松。成像参数：采用回波平面成像序列，重复时间/回波时间=2 000/30 ms，翻转角 90°，层厚3．0 mm，层间隔 0．8，层数32，矩阵128×128，视野22 cm×22 cm，采集次数1．0，扫描时间6 min，扫描180期。

功能图像处理：采用 SPM8(http：//www．fil．ion．ucl．ac．uk/spm/) 及 matlab(v7．6) 处理，图像预处理包括：(1)：去除前10个时间点图像;(2)时间校正;(3)头动校正，生成平均脑，x、y及z方向移动超过1．5 mm，转动超过1．5°角被排除;(4) 将结构像对齐到平均脑，并进行联合分割，生成配准参数;(5)将配准参数写入经过时间及头动校正后的功能图像，重新采样为3 mm×3 mm×3 mm，并用4 mm×4 mm×4 mm半宽高高斯核平滑，得到配准后的功能图像;(6)去线性漂移; (7)滤波［7］，带宽为0．01 ～ 0．08。

功能连接分析： (1)采用MRIcron(Version 1)构建双侧边缘区模板 (图1); (2)去除6个方向头动参数、全脑平均信号、白质信号及脑脊液信号混淆作用;(3)采用感兴趣区法进行感兴趣区与其他脑区互相关性分析;(4)采用Fisher法进行z值转换使相关系数尽可能正态分布。

结 果

3D结构像显示病变位于左侧壳核后部及边缘区，呈低信号影 (图2)。正常人双侧边缘区功能连接相关脑区主要位于双侧基底节区、丘脑、杏仁核、双侧扣带回、额叶及双侧小脑半球 (图3、4)。患者左侧边缘区功能连接相关脑区较正常对照显著减少，主要位于双侧尾状核头、壳核及左侧苍白球 (图5)。右侧边缘区功能连接相关脑区较正常对照显著减少，较左侧边缘区相关功能连接脑区增多，主要位于双侧额、顶、枕叶及基底节区 (图6)。

图1 基于采用MRIcron(Version 1)构建双侧边缘区模板Fig 1 Bilateral marginal divisions were created by manual drawing based on MRIcron(Version 1)

图2 3D结构像显示病变位于左侧壳核后部，累及左侧边缘区，呈低信号影Fig 2 As shown in the 3D structural image，the lesion is located in the posterior part of the left putamen，it invades the left marginal divison and appears hypointense

图3 正常人左侧边缘区功能连接相关脑区，主要为双侧基底节区、丘脑、杏仁核、双侧扣带回、额叶及双侧小脑半球Fig 3 The functional connectivities of the left marginal division in the healthy controls are mainly located in the bilateral basal ganglia region，thalamus，amygdala，cingulate gyrus，frontal lobe，and bilateral cerebellum

图4 正常人右侧边缘区功能连接相关脑区，主要为双侧基底节区、丘脑、杏仁核、双侧扣带回、额叶及双侧小脑半球Fig 4 The functional connectivities of the right marginal division in the healthy controls are mainly located in the bilateral basal ganglia region，thalamus，amygdala，cingulate gyrus，frontal lobe，and bilateral cerebellum

图5 患者左侧边缘区功能连接主要位于双侧尾状核头、壳核及左侧苍白球Fig 5 The functional connectivities of the left marginal division in the patients are located in bilateral the head of caudate nucleus，putamen，and left globus pallidus

图6 患者右侧边缘区功能连接相关脑区主要位于双侧额、顶、枕叶及基底节区Fig 6 The functional connectivities of the right marginal division in the patients are located in bilateral frontal，parietal and occipital lobe，and basal ganglia region

讨 论

自1988年Shu等［1］发现新纹状体边缘区以来，大部分研究都集中在边缘区的学习、记忆［8-9］、认知功能［10］以及静息态脑功能成像［11］等方面，而关于边缘区与疼痛调节的研究相对较少。包新民等［12］研究显示正常大鼠面部伤害性刺激3 h后，纹状体其余部位的一氧化氮合成酶阳性胞体及纤维减少或消失，但边缘区中仍保留，并可见少数Fos和一氧化氮合成酶双标记细胞，提示纹状体边缘区可能和面部痛觉的调制有关。神经生理学实验也证实了大鼠边缘区内富含伤害性神经元［13］，并可能参与疼痛的调节［5-6］。

本研究患者左侧壳核出血后形成软化灶，同时患者出现右侧肢体的放电样疼痛，且静息态功能磁共振成像提示患者双侧边缘区功能连接与正常被试比，均存在不同程度的减低，且以左侧为著，表明边缘区在一定程度上参与疼痛的调节，可能与其富含伤害感受性神经元有一定关系，但是尚需要进一步研究。舒斯云等［14］报道了1例双侧壳核出血导致记忆力、计算力减退。本研究患者记忆力及计算力均未见异常，仅表现为对侧肢体的放电样疼痛，不一致可能与患者出血是所致边缘区损伤模式不同有关。

基底节核团主要包括纹状体和杏仁核及屏状核，纹状体包括新纹状体 (壳核及尾状核)和旧纹状体(苍白球)。边缘区作为新纹状体的一部分，可能与基底节结构一样，在疼痛的调节中发挥一定的作用［5，15］。本研究采用静息态脑功能成像证实边缘区疼痛发病中的作用，但确切机制尚有待于进一步研究。

［1］Shu SY，Penny GR，Peterson GM．The“marginal division”：a new subdivision in the neostriatum of the rat［J］．J Chem Neuroanat，1988，1(3)：147-163．

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［3］宁群，舒斯云，包新民．大鼠纹状体边缘区和海马的功能联系研究 ［J］．第一军医大学学报，2002，22(8)：684-686．

［4］舒斯云，包新民，吴永明．学习记忆新区—纹状体边缘区的发现和研究 ［J］．中国临床康复，2002，6(15)：2187-2188，2209．

［5］Chudler EH，Dong WK．The role of the basal ganglia in nociception and pain ［J］．Pain，1995，60(1)：3-38．

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［7］Biswal B，Yetkin FZ，Haughton VM，et al．Functional connectivity in the motor cortex of resting human brain using echoplanar MRI ［J］．Magn Reson Med，1995，34(4)：537-541．

［8］Shu SY，Wu YM，Bao XM，et al．A new area in the human brain associated with learning and memory：immunohistochemical and functional MRI analysis ［J］．Mol Psychiatry，2002，7(9)：1018-1022．

［9］郑兆聪，王如密，舒斯云．纹状体边缘区与学习记忆功能关系的实验研究 ［J］．立体定向和功能性神经外科杂志，2002，15(1)：17-19．

［10］温志波，舒斯云，包新民，等．边缘区损伤与认知功能下降关系的临床分析 (附20例报告) ［J］．第一军医大学学报，2004，23(12)：1344-1346．

［11］陈志晔，李金锋，刘梦雨，等．性别对正常人脑边缘区功能连接的影响 ［J］．中国医学科学院学报，2013，35(3)：294-298．

［12］包新民，舒斯云，周光斗．大鼠面部伤害性刺激后纹状体边缘区内原癌基因c-fos和NOS的表达 ［J］．中国组织化学与细胞化学杂志，2000，9(2)：121-125．

［13］Chudler EH，Sugiyama K，Dong WK．Nociceptive responses in the neostriatum and globus pallidus of the anesthetized rat［J］．J Neurophysiol，1993，69(6)：1890-1903．

［14］舒斯云，王鲁宁，吴永明，等．双侧壳核内侧区出血致记忆力、计算力减退1例报告［J］．第一军医大学学报，2002，22(1)：38-40．

［15］Borsook D，Upadhyay J，Chudler EH，et al．A key role of the basal ganglia in pain and analgesia-insights gained through human functional imaging ［J］．Mol Pain，2010，6：27．

Right Extremities Pain Caused by A Malacia Lesion in the Left Putamen：A Resting Functional Magnetic Resonance Imaging of the Marginal Division of the Human Brain

CHEN Zhi-ye，MA Lin

Department of Radiology，Chinese PLA General Hospital，Beijing 100853，China

MA Lin Tel：010-66939592，E-mail：cjr．malin@vip．163．com

ObjectiveTo explore the role of marginal division of the human brain in the pain modulation．MethodsResting functional magnetic resonance imaging was applied in a patient with right extremities pain caused by a malacia lesion in the left putamen and in 8 healthy volunteers．Marginal division was defined using manual drawing on structure images，and was applied to the computation of fuctional connectivity maps．Results

The functional connectivities in the left marginal division showed an evident decrease in the patient when compared with healthy controls．These connectivities were mainly located in the bilateral head of caudate nucleus，putamen，and left globus pallidus．Conclusion The marginal division may be involved in the pain modulation．

marginal division;putamen;brain;functional magnetic resonance imaging;functional connectivityActa Acad Med Sin，2014，36(2)：126-130

马 林 电话：010-66939592，电子邮件：cjr．malin@vip．163．com

R445．2

A

1000-503X(2014)02-0126-05

10．3881/j．issn．1000-503X．2014．02．002

国家自然科学基金 (81371514)和解放军总医院苗圃基金 (13KMM41)Supported by the National Natural Sciences Foundation of China(81371514)and the Nursery Fund of Chinese PLA General Hospital(13KMM41)

2013-08-23)

·论 著·