躯体形式疼痛障碍患者脑灰质体积变化及其与NRS评分的关系

毛椿平，黄劲柏，杨涛

(1荆门市第一人民医院，湖北荆门448000；2长江大学临床医学院，长江大学附属第一医院)



躯体形式疼痛障碍患者脑灰质体积变化及其与NRS评分的关系

毛椿平1，黄劲柏2，杨涛2

(1荆门市第一人民医院，湖北荆门448000；2长江大学临床医学院，长江大学附属第一医院)

目的 利用基于头颅MRI的体素形态学分析(VBM)技术，观察躯体形式疼痛障碍(SPD)患者脑灰质体积改变，并分析其与疼痛程度的关系。方法 选择SPD患者10例纳入病例组、健康志愿者14例纳入对照组。对SPD患者进行疼痛数字评价量表(NRS)评分。两组均行头颅MRI检查，高分辨3D T1WI数据采集，保存图像。将两组头颅MRI检查所获得的所有图像数据进行VBM，测算全脑体积及灰质体积，并获取两组灰质体积差异有统计学意义的脑区。采用Pearson相关分析法分析SPD患者灰质体积与NRS评分的相关性。结果 VBM显示，病例组灰质体积大于对照组(P<0.01)，灰质体积增加的区域主要位于左侧丘脑。病例组左侧丘脑灰质体积与NRS评分无显著相关性(r=0.631，P>0.05)。结论 SPD患者头颅MRI VBM显示脑灰质体积增大，主要位于左侧丘脑；脑灰质体积改变与疼痛程度无明显相关性。

躯体形式疼痛障碍；核磁共振成像；基于体素形态学分析；脑灰质体积

躯体形式疼痛障碍(SPD)是一种不能由生理过程或躯体器质性疾病合理解释的持续而又严重的疼痛，属于精神类疾病的范畴[1]。SPD疼痛症状的部位、持续时间及性质常不固定，临床诊断及治疗困难[2]，导致患者转诊于临床各科室，不仅消耗大量的医疗资源，而且可能导致症状加重[3]。目前SPD的病因及发病机制还不十分明确，可能与患者人格、心理、家庭及社会环境等诸多因素有关，现有观点认为SPD患者脑部可能存在器质性改变，并且与患者临床症状多样性、病程迁延及药物疗效欠佳等密切相关。基于头颅MRI的体素形态学分析(VBM)可对脑结构进行分析，能定量测算出脑灰、白质的体积改变，可精准显示脑组织形态学的微小变化，目前已广泛应用于多种疾病的脑结构研究中。本研究采用VBM技术观察SPD患者脑灰质体积改变，并分析其与疼痛程度的关系，现报告如下。

1 资料与方法

1.1 临床资料 SPD患者10例(病例组)，男5例、女5例，年龄23～68岁，受教育年限为0～16年。采用疼痛数字评价量表(NRS)对病例组的疼痛程度进行评分，NRS评分为4～8分。SPD的诊断标准：①持续、严重的疼痛，不能用生理过程或躯体疾病做出合理解释；②情感冲突或心理社会问题直接导致疼痛的发生；③病程持续6个月以上。排除标准：①检查出相关躯体疾病与疼痛者；②有任何精神神经系统病史及家族病史者，如精神分裂症或相关障碍、抑郁症、情感性精神障碍、疑病症等；③具有心肝肾等脏器严重躯体疾病、妊娠或哺乳期妇女及两个月内接受过抗抑郁药物、rTMS或电休克治疗的患者；④有药物或酒精依赖者；⑤近期有中风病史者；⑥常规头颅MRI扫描头颅发现明显异常者。纳入14例与病例组年龄、性别及受教育程度相匹配的健康自愿者做为对照组，男7例、女7例，年龄24～65岁，受教育年限为6～20年，均无明显颅内病灶及结构异常，无疼痛及精神神经症状。所有受试者均为右利手。病例组与对照组性别、年龄、受教育程度等资料具有可比性。本研究经医院医学伦理委员会批准，受试者均被告知研究内容，并签署知情同意书。

1.2 头颅MRI检查 病例组与对照组采用相同的头颅MRI检查方法。采用Philips Achieva 3.0T磁共振扫描仪，16通道正交头部线圈。所有受试者用配套的泡沫垫固定头部以减少头动，用棉球塞住双耳以减少噪音干扰。先进行定位像扫描，然后进行液体衰减反转恢复(FLAIR)序列像扫描；对头颅未发现异常病变者，行快速场回波序列(FFE)高分辨3D T1WI结构像采集，扫描参数为TR 10 ms、TE 4 ms、翻转角7°、视野(FOV)256 mm×256 mm、层间距0 mm、层数为188层，扫描范围为全脑，扫描定位线平行于前后联合线，扫描时间5 min 28 s。MRI扫描数据以DICOM格式保存。

1.3 VBM分析测算全脑体积和脑灰质体积 头颅MRI检查所获得的所有图像数据采用SPM8软件的VBM8模块进行处理，主要步骤包括：①格式转换，将所有被试DICOM图像格式转换为NIFTI格式，并在进一步分析前对图像质量进行检查；②空间标准化，将原始图像标准化到蒙特利尔神经科学研究所制作的标准空间；③图像分割，将标准化后的脑组织分割为灰质、白质和脑脊液；④调整，对灰质图像进行非线性校正；⑤平滑，将分割后的灰质图像采用8 mm全高半宽的高斯平滑核进行空间平滑。将所有图像数据处理后得到的全脑体积及灰质体积进行后续分析。

1.4 统计学方法 两组比较采用双样本t检验，经Alpha-sim校正后，P<0.001且簇>74个体素认为具有统计学意义，将具有统计学意义的体素叠加于3D T1WI上生成伪彩图，经REST软件显示。灰质体积改变与NRS评分的相关性采用Pearson相关性分析。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组全脑体积、灰质体积比较 病例组、对照组全脑体积分别为(1 488.62±76.50)、(1 437.46±104.33)mL，病例组、对照组灰质体积分别为(822.87±44.91)、(768.76±32.54)mL。两组全脑体积差异无统计学意义。病例组灰质体积大于对照组(P<0.01)。见图1、2。

2.2 病例组左侧丘脑灰质体积与NRS评分的相关性 病例组左侧丘脑灰质体积与NRS评分无显著相关性(r=0.631，P>0.05)。

3 讨论

VBM自2000年由Ashburner等[4]提出后，已逐渐成为MRI在脑形态学测量方面的主要研究方法。VBM测量以体素为基础，通过后处理软件对磁共振3D T1WI结构像进行数据分析，能定量测算局部脑灰质和白质的体积变化，且有较强的客观性，从而被广泛应用于多种神经精神疾病导致的脑形态学研究[5，6]。

SPD是一种神经精神类疾病，情绪冲突或心理社会问题可以直接导致疼痛的发生，临床检查常不能发现与相应主诉有关的躯体器质性病变，病程常迁延并持续6个月以上[7，8]。SPD的发病可能与遗传因素、人格基础、生理因素、心理因素、社会因素及家庭环境等诸多因素有关[9，10]，临床可表现为胸痛、头颈痛、腰背痛、腹痛等，且疼痛的部位、程度及性质常不固定，临床上运用常规的镇痛剂、镇静剂治疗效果不佳，抗抑郁药也无法完全缓解。SPD的病因及发病机制尚未明确，诊断和治疗均较困难。研究SPD患者脑结构和功能变化对于阐明SPD发病机制有重要价值。

注：两组灰质体积差异有统计学意义的结果显示于MNI标准空间，脑切面图中的点状色块代表病例组较对照组灰质体积增加的区域，主要为左侧丘脑。

图1 两组灰质体积差异有统计学意义的脑区示意图(横轴位)

注：脑切面图像中的点状色块代表病例组较对照组灰质体积增加的区域。

图2 两组灰质体积差异有统计学意义的脑区示意图(多平面重组及3D显示)

目前仅有少量关于SPD患者脑功能和结构的研究报道，且研究结果并不一致。有学者[11，12]研究发现SPD患者双侧尾状核体积明显增大，推测其可能是基底神经节脑神经激活增强的解剖基础。Stouter等[13]通过任务态fMRI研究发现SPD的疼痛处理相关脑区(如丘脑、基底神经节、岛叶被盖区皮质等)表现出神经激活增强，并推测可能是患者应激管理系统紊乱所致。Yoshino等[14]通过基于静息态fMRI的ReHo分析发现，SPD患者左侧中央前回ReHo值增高，提示该区域可能存在特定的病理生理学机制。Otti等[15]通过静息态fMRI功能连接研究发现，SPD患者的默认网络和运动感觉网络存在异常功能连接，提示可能存在皮质网络的自身调节和内在心理调试过程。本研究通过VBM发现SPD患者左侧丘脑灰质体积改变，较对照组增大，证实了SPD患者存在脑灰质结构异常。因脑内存在内、外侧痛觉系统两条平行上传的通路，内侧痛觉系统主要传递疼痛的情绪成分，外侧痛觉系统主要传递疼痛的感觉辨别成分[16]，而丘脑的背内侧核和外侧核分别属于这两个系统[17]，故推测SPD患者左侧丘脑灰质体积改变可能与疼痛传递有关。根据以往研究发现，SPD作为神经症的一种，其疼痛与内、外侧痛觉系统有关，其中内侧痛觉系统起主要作用。本研究发现在SPD患者左侧丘脑体积增大的区域里有一部分体素集中在背内侧核、小部分体素集中在外侧核群，提示内侧痛觉系统在SPD发病中起主导作用。另外，有研究[18，19]表明，躯体障碍类疾病常存在与焦虑和抑郁障碍共病现象，两者相互独立又互相影响。左侧背内侧核群既属于内侧痛觉系统，又是察觉系统的构成部分。SPD临床表现为疼痛的部位、性质、持续时间不定及存在不同程度的心境障碍，这两种SPD的临床特征均可能与左侧丘脑背内侧核群体积增大密切相关。Schmidt-Wilcke等[20]通过研究慢性疼痛患者发现其丘脑灰质密度较正常人明显增加，与本研究的推测互相印证。然而，本研究所得出的结果主要是左侧丘脑灰质体积增大，在其他的痛觉处理相关脑区没有发现灰质体积改变，与国外前期研究结果不同，这一方面可能由于纳入受试者标准不同导致研究结果产生偏差，另一方面本研究与国外前期研究所纳入的样本量均偏小，拟在后期研究中进一步扩大样本量以验证结果的可靠性。另外，本研究所纳入的SPD患者疼痛部位不同(有腹痛、头痛及颈肩痛等)，未做详细分组，可能会导致结果差异。

病例组4例为中度疼痛(NRS评分4～6分)，6例为重度疼痛(NRS评分7～10分)，通过Pearson相关性分析发现SPD患者左侧丘脑灰质体积与NRS评分无显著相关性。根据临床医生经验，大部分患者描述的实际情况与疼痛程度不符，可能是由于患者对疼痛的感觉辨别能力受到一定影响[21]，而丘脑外侧核群主要传递疼痛的感觉辨别成分，推测疼痛程度可能与丘脑外侧核群体积增大有一定关联，但由于丘脑外侧核群体素较小，我们并未深入研究，仍有待进一步验证。

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Changes of brain gray matter volume in patients with somatoform pain disorder and the relationship with NRS score

MAOChunping1,HUANGJinbai,YANGTao

(1JingmenNO.1People'sHospital,Jingmen448000,China)

Objective Using voxel-based morphometry (VBM) to investigate the changes of brain gray matter (GM) volume in patients with somatoform pain disorder (SPD) and to explore its relationship with the degree of pain. Methods A total of 10 SPD patients and 14 healthy volunteers were enrolled in this study. The SPD patients were evaluated by the numerical rating scale (NRS). The SPD patients and healthy volunteers were both examined by head magnetic resonance imaging (MRI), and 3D T1WI high resolution data were acquired. The whole brain volume and gray matter volume were calculated and the meaningful GM regions of SPD patients were obtained by VBM. The correlation between the GM volume and the NRS scores in SPD patients was analyzed by Pearson analysis. Results VBM showed that the gray matter volume in the SPD group was larger than that in the control group (P<0.01), and the regions of increased gray matter volume was mainly located in the left thalamus. There was no significant correlation between the left thalamus gray matter volume and the NRS score in the SPD group (r=0.631,P>0.05). Conclusions The head MRI VBM shows brain gray matter volume increases in SPD patients, and it is mainly located in the left thalamus. There is no significant correlation between the changes of brain gray matter volume and the degree of pain.

somatoform pain disorder; magnetic resonance imaging; voxel-based morphometry; brain gray matter volume

湖北省教育厅科研项目(B2015441)。

毛椿平(1989-)，男，硕士，主要研究方向为功能影像学。E-mail：396340163@qq.com

黄劲柏(1972-)，男，博士，主要研究方向为功能影像学。E-mail：jinbaihuang@126.com

10.3969/j.issn.1002-266X.2017.27.002

749.2

A

1002-266X(2017)27-0005-04

2017-01-22)