原发性三叉神经痛患者大脑灰质变化的VBM-MRI研究

蔡仁贤 田 毅 何占平 侯春燕

三叉神经痛是发生于面部三叉神经分布区域内反复发作的剧烈神经病理性疼痛，表现为阵发性、电击样、刀割样、顽固性剧烈疼痛，可导致张口、进食困难，严重影响生活质量[1]。三叉神经痛分为原发性和继发性，原发性三叉神经痛(idiopathic trigeminal neuralgia, ITN)发病机制目前尚不明确，同时，由于其外周神经系统体征不明显，相关检查难以发现显著的器质性或功能性改变，使其防治工作成为了临床上面临的重大难题之一[2]。近年来，脑部磁共振扫描及分析技术的进步为探讨神经病理性疼痛的中枢机制提供了支持。其中，基于体素的形态测量学(voxel-based morphometry method，VBM)技术是分析大脑结构影像的常用方法，可探测慢性疾病对大脑灰白质结构的影响[3]。因此，本研究运用VBM方法观察ITN患者大脑中灰质体积的变化，并分析其分布区域与临床症状之间的关系，为探寻ITN的发病机制及发展过程提供可靠的理论参考依据。

资料与方法

1.一般资料:本研究经过笔者医院伦理学委员会审核批准，所有参与患者或家属均签署知情同意书。选取笔者医院疼痛科从2017年1月～2018年3月期间收治的ITN患者，纳入标准：①年龄<75岁；②根据国际头痛疾患分类第2版(International Classification of Headache Disorders, ICDH-Ⅱ)标准确诊为ITN；③患者病程在2个月以上，视觉模拟评分(visual analog scale, VAS)>5分，在磁共振扫描前未进行系统治疗。排除标准：①既往有神经系统及精神方面的病史，有严重心脑血管疾病者；②颅脑核磁共振平扫发现明显大脑结构异常。选取性别、年龄、文化程度组成与ITN组相匹配的健康志愿者23例作为健康对照组，排除标准同ITN组。

2.数据采集:磁共振数据采集通过美国GE 3.0T HDxt型磁共振完成，通过3D BRAVO序列采集高分辨率T1加权结构像，矢状位成像。扫描参数： TR/TE=7.8ms/3ms， FOV256×256mm3，矩阵256×256，NEX1，层厚1mm，间隔0，带宽31.25Hz，翻转角(FA)=12°，TI 450ms，扫描时间208s。

3.数据处理：影像学数据的处理使用基于Matlab2012的SPM8完成。所有原始文件首先转换格式，完成原点矫正，将3D TI加权像分割为灰质、白质和脑脊液。运用李代数微分同胚配准算法(diffeomorphic anatomical registration through exponential lie algebra, DARTEL)工具对灰质图像进行初始化、创建模板，将所有灰质图像匹配到标准空间，并行4mm的高斯平滑。通过VBM8软件进行运算，得到每个患者的灰质、白质、脑脊液和全脑总体积的数值。

结 果

1.一般资料比较:ITN组患者与健康对照组患者比较，年龄(59.6±18.2岁 vs 55.7±14.3岁)、性别比(14/9 vs 12/11)及受教育年限(9.4±3.2年 vs 11.3±4.2年)比较，差异均无统计学意义(P>0.05)。

2.全脑灰白质、脑脊液体积比较：ITN患者的灰质总体积较健康对照组明显减少(P=0.006)，脑脊液显著增多(P=0.000)，两组白质总体积和全脑总体积比较，差异无统计学意义，详见表1。

表1 两组全脑灰质、白质、脑脊液总量及全脑体积的比较

3.两组比较灰质体积降低区域分布及其与临床资料相关性分析:ITN患者与健康对照组比较，其灰质体积在左侧小脑前叶、左侧运动皮质、左侧顶叶、右侧海马旁回、右侧额中回、双侧后扣带回以及双侧中央后回显著降低(P<0.01，图1)，相应脑区的位置、体素大小以及T值见表2。ITN患者后扣带回皮质的灰质体积与VAS呈负相关(P=0.016)，详见图2。

图1 ITN患者与健康对照者比较灰质体积显著降低区域分布蓝色区域为ITN组与C组比较灰质体积显著降低的脑区(P=0.000，未校正)。中间相应条带为对于T值刻度

讨 论

VBM方法可通过探测局部区域内包含体素个数，得出该脑区结构和成分改变的程度。而在此基础之上，本研究中使用的DARTEL算法又是对传统VBM分析技术基础的改良，可弥补其在图像配准中的不足，由此可更加敏感地探测大脑体积的改变[4]。

表2 两组比较灰质体积降低的脑区分布

图2 ITN患者后扣带回皮质灰质体积与VAS之间呈显著负相关

本研究结果显示，与健康对照组比较，ITN患者全脑灰质总体积显著减少，而白质体积和全脑总体积不变，说明ITN主要影响大脑灰质，引起灰质萎缩。受影响区域主要集中在左侧小脑前叶、左侧运动皮质、左侧顶叶、右侧海马旁回、右侧额中回、双侧后扣带回以及双侧中央后回显著降低，且后扣带回的灰质体积与患者的疼痛水平呈显著负相关。其中后扣带回是于多种慢性疼痛密切相关的区域，如慢性面部疼痛、偏头疼等均可引起前后扣带回灰质体积的明显下降[5，6]。同时功能磁共振研究也发现，ITN患者扣带回皮质区域的功能活动发生了明显异常，且与患者的VAS呈显著相关性，这也与本研究结果相吻合，说明扣带回皮质灰质的体积可在一定程度上客观反映慢性疼痛的程度[7]。另外，后扣带回皮质在疼痛的感觉传递、认知整合及调控方面均发挥着重要的作用，其结构的改变引发相应功能的异常，从而加剧疼痛的感受，形成恶性循环[8，9]。

海马旁回与扣带回同属于边缘区域，与多种高级认知功能、情绪相关，其中灰质结构的改变可能涉及ITN患者由于长期疼痛而引起的精神和情绪障碍[10]。中央后回区域包含初级体感皮质，是外周痛觉信息在中枢的对应区域，同时也参与痛觉信号的初级整合，在慢性腰背痛、三叉神经痛等慢性疼痛患者中，中央后回区域被长期激活[11]。因此在本研究中，中央后回大片区域的灰质体积显著减少，可能主要是由于长期疼痛刺激导致局部灰质微结构逐渐变化所致。顶叶和额叶属于高级信息处理区域，不直接接受脊髓丘脑束的投射，但可将初级的痛觉信息整合为疼痛感知。大多数的慢性疼痛均可影响这些脑区的活动乃至灰质结构，并影响一些高级脑功能如联合学习记忆、应激、情绪等，导致学习记忆能力下降、焦虑情绪产生以及痛觉调节能力降低等疼痛相关并发症[12，13]。此外，小脑前叶可接受脊髓和三叉神经的纤维投射，长期强烈的疼痛刺激传入可导致其局部灰质结构改变[14]；而同侧的运动皮质灰质的减少则主要是由于疼痛限制患者运动所致。

综上所述，ITN患者大脑中涉及痛觉传导的后扣带回、中央后回和小脑前叶，以及涉及痛觉感知与整合的额叶、海马旁回、顶叶等区域的灰质体积发生了显著下降，这些大脑结构与ITN慢性疼痛之间的相互作用可能是ITN发生、发展的重要机制之一。