多模态功能磁共振成像在前庭性偏头痛的研究进展

郭雅，李瑞阳，卢富强，鲍海华*

偏头痛和头晕影响了总人口的13%～30%[1]。与偏头痛的其他亚型有相似特点，前庭性偏头痛(vestibul ar migr aine，VM)同样具有女性优势。VM的患病率为1%～5%，较以前估计的更为普遍[2]，被认为是偶发性前庭症状最常见的原因[3]。偏头痛和头晕之间有很强的相关性，当出现偏头痛时，约有半数以上患者会出现头晕[4]。相反，前庭症状可在无头痛的情况下发生，但它保留了偏头痛的特征，如畏光、畏音和恶心。

1 诊断标准

VM的诊断基于复发性前庭症状，偏头痛史，前庭症状与偏头痛症状之间的时间关联以及排除其他原因的前庭症状[5]，至少需要一种偏头痛特征以及前庭症状，且偏头痛特征必须与前庭症状一起至少出现一半时间，才能满足诊断标准，但不同时间可能存在不同的偏头痛特征。尽管第3版国际头痛分类(International Cl assif ication of Headache Disorders-3，ICHD-3[6])的附录中指出VM诊断标准要求同时存在偏头痛和前庭症状，Bar any学会分类认识到VM患者以及仅有病史的患者偏头痛表现存在异质性，因此Barany分类将不伴有偏头痛特征和前庭症状的偏头痛纳入可能的前庭偏头痛。

根据ICHD-3和Barany学会的国际前庭分类(International Cl assif icat ion of Vest ibul ar Disor der s，ICVD)的前庭性偏头痛诊断标准，其中前庭性偏头痛(ICHD-3和ICVD)为：(1)至少5次发作满足以下(3)和(4)。(2)无先兆偏头痛或有先兆偏头痛的现病史或既往史(依据ICHD诊断标准)。(3)前庭症状中度或重度，持续5 min至72 h。(4)至少50%的发作与以下3项中的至少1项相关：①头痛伴随至少符合以下4项中的2项：a.单侧；b.搏动性；c.中或重度头痛；d.日常体力活动加重头痛。②畏声和畏光。③视觉先兆。不能用ICHD-3的其他诊断或其他前庭障碍更好地解释。可能的前庭性偏头痛(ICVD)为：(1)至少5次中度或重度前庭症状发作。持续5 min至72 h；(2)只满足VM诊断标准中(2)和(3)其中一项(偏头痛病史或发作时的偏头痛样症状)；(3)不能用ICHD的其他诊断或其他前庭障碍更好地解释。

2 病理生理机制

偏头痛和头晕的确切重叠机制仍不确定，一些研究证实了部分合理假设。偏头痛神经源性过程中涉及的降钙素基因相关肽、P物质和血清素也在前庭系统中表达。两个系统均涉及到脑干中心并且具有相互联系，三叉神经刺激不仅在偏头痛患者中产生眼球震颤，提示前庭兴奋性[7]，也在周围的内耳结构中发现，包括耳蜗等，暗示着中枢症状在VM中很常见[8]。先前研究表明[9-10]VM患者对半规管(角速度)和耳石(重力惯性)前庭的组合调节十分敏感。偏头痛使外周和中枢感觉系统敏感[11]，同时前庭通路被致敏导致易感性增强，推测VM与其他形式的偏头痛不同。

3 功能磁共振成像的应用

3.1 前庭性偏头痛的结构成像研究

基于磁共振体素的形态计量学(voxel-based morphometry，VBM)是测量结构差异的最常用方法。VBM是一种全脑结构分析方法，可以自动分析包括偏头痛在内的各种慢性疼痛综合征的预处理高分辨率磁共振成像结构数据[12]。它易于操作、敏感、客观和可重复。VBM变化的机制尚不十分清楚，可能反映树枝状复合物、轴突数量及含水量的变化。

Mar k等[13]研究表明，VM对大脑结构产生累积影响，疼痛时灰质体积(gr ay mat t er vol ume，GMV)降低，前庭加工区与疾病持续时间延长和头痛严重程度增加有关。Zhe等[14]研究证明了VM患者前庭皮质的改变，涉及发挥病理生理作用的前庭皮层核心区域，发现了VM患者前庭中央皮层异常以及头晕严重程度与前庭皮层核心区域GMV之间的相关性，表明核心前庭区域在VM患者中的病理生理作用。颞叶皮层、扣带回皮层、中央前回、海马、背外侧前额叶皮层、尾状核和小脑的GMV降低，这些多感觉前庭皮质区域参与中央前庭的处理和补偿。距状旁回及舌回皮层厚度变薄，可能引起多个疼痛处理脑区出现结构异常，进而导致疾病进展为临床症状复杂的神经系统疾病。VM患者颞顶区域的改变[15]可能是相关皮层区域的高级神经机制参与空间感知的感觉整合[16]。

Wang等[17]研究与以往结果不同，VM患者的GMV没有减少的区域。右内侧额上回、右角回、左侧额中回的体积增加，提示伤害性和多感觉前庭区域的灰质量增加，可能与神经系统自适应导致脑敏化的异常有关。神经影像学研究的结果也表明，VM患者大脑区域存在广泛皮质结构异常与其疼痛和感觉处理有关。GMV增加的脑区参与疼痛的评估、整合和期望，并与情绪和焦虑密切相关。额叶主要皮层体积的变化反映VM患者存在强烈的情感成分。Jia等[18]分析后认为在偏头痛结构变化起关键作用的脑区在前额叶。基于上述结构发现，VM反复发作导致涉及疼痛和前庭加工的大脑区域发生形态学改变。这些研究仍有局限性，且结果差异较大，还需进一步研究证实。

3.2 前庭性偏头痛的功能成像研究

静息态功能磁共振成像(r est ing st ate-f MRI，r s-f MRI)是研究静止时自发性脑功能的重要方法。血氧水平依赖性(bl ood oxygenat ion l evel dependent，BOLD)f MRI信号的低频波动在评估大脑自发神经活动方面具有生理意义[19]。

与VM的发病相关的脑区在很大程度上是未知的。低频振幅(ampl it ude of l ow f r equency f l uct uat ion，ALFF)是基于体素的局部小范围的分析方法。ALFF值增高代表脑神经自发活动的增强，即BOLD信号偏离基线程度增加。Liu等[20]对14例VM患者VR治疗前后行r s-f MRI并分析，VR治疗后，左后小脑的ALFF值显著增加，表明VR训练对VM患者前庭症状的改善有积极作用，小脑不对称过度活跃可能是VM患者前庭功能障碍的功能性补偿。Hu等[21]已经证实小脑在认知、感觉运动和情绪信息处理中起着重要作用。Cl aas等[22]研究发现VM患者有合并精神疾病的高风险，尤其是焦虑和抑郁。VM患者的一项重要功能成像研究也显示了前庭发作期间小脑和脑干的显著激活[23]。

Russo等[24]对12例VM患者用冷水灌耳，并在灌耳期间接受全脑BOLD-f MRI检查。将VM患者、无先兆偏头痛(migraine without aur a，MwoA)患者和健康受试者的神经通路对刺激功能反应进行研究，发现VM患者丘脑激活显著增加，与VM患者偏头痛发作的频率呈正相关。VM的主要解剖学改变与上皮相关，丘脑[25]和大脑皮层[13]的改变可能是这些大脑区域中与偏头痛相关的功能障碍所致，由此推测VM症状的起源不同。于焕新等[26]研究结果显示VM患者在发作间期前庭刺激后枕颞内侧区皮质负激活，顶下小叶、中央前回、楔前叶、扣带回、视辐射、丘脑背内外侧核区等多个区域正激活，丘脑背内外侧核激活最为显著。

Diet er ich等[27]在前庭皮层功能的研究中，观察到激活区域的不对称性。徐艳芳等[28]对VM患者进行冷刺激发现激活区域在双侧的大脑半球并不对称，且大部分激活区位于对侧大脑半球，这种偏侧性可能是由于入组患者均为偏手性即右利手，进行冷刺激在非优势大脑半球会较为强烈。

3.3 前庭性偏头痛的磁共振波谱分析

磁共振波谱(magnet ic r esonance spect r oscopy，MRS)分析是一种无创无辐射的新型技术，提供与大脑局部组织代谢活动相关的信息，是通过细胞分子代谢层面对大脑局部神经元活动进行分析，可以进一步了解大脑病理生理学的改变。El sher if等[29]使用质子磁共振波谱分析技术对脑和内耳行磁共振成像，用以研究VM患者眼球运动与枕叶代谢的关系，结果显示在VM患者的枕叶中，非阵发性位置性眼球震颤与乳酸峰之间存在统计学上的显著关系。在VM患者的枕叶中检测到乳酸峰，这类改变与呼吸链线粒体功能障碍引起的临床异质性疾病相似，在中风[30]和癫痫发作等厌氧条件下，乳酸水平升高，这可能支持VM成为中风的危险因素。

3.4 前庭性偏头痛的扩散张量成像分析

脑白质扩散张量成像(dif f usion t ensor imaging，DTI)提供了常规MR技术无法提供的图像对比度，如有关白质的独特信息以及神经元通路的3D可视化。Russo等[31]对20例VM患者、20例MwoA患者和20例正常对照组的脑白质DTI数据处理后对比分析，以观察白质微结构的改变，但是全脑和丘脑ROI DTI分析均未证明VM、MwoA和正常对照组之间存在显著差异。这种功能现象似乎与任何结构连通性变化均不相关，因此初步假设丘脑功能的改变可能与VM患者的结构异常无关，或者先于结构异常出现。除了确定白质完整性在各种病理状况中的作用外，DTI还用于研究健康大脑的连通性。DTI主要优势是区分不同的白质结构，因此在纤维变形的疾病中可能有更大的价值。

3.5 前庭性偏头痛的默认模式网络研究

疼痛的完整体验包括知觉、情感和认知。疼痛途径包括情感和感觉成分，分为两个平行的上升途径。内侧额上回参与疼痛的情绪反应和参与性感觉，以及与疼痛有关的记忆，注意力反应和认知反应[32]。顶下角回和内侧额上回是重要的大脑区域，参与构成默认模式网络(def aul t mode net wor k，DMN)，主要涉及静止状态下大脑的记忆、意识和其他高级功能[33]。尽管尚未完全了解DMN的功能角色，但可认为DMN在有意识的体验和维持对事件的总体低级别关注方面起着重要作用。DMN任务态下网络的特定脑区呈活动减低即负激活，在静息态下呈持续激活状态即正激活。王雪杰[34]用0℃冰水的冷热刺激作为前庭刺激条件，发现双侧大脑半球一些其他感觉系统如视觉、听觉、躯体感觉的部分功能区(枕叶、顶叶皮层、颞横回、中央后回等)以及DMN(如楔前叶)等的负激活。Kl ingner等[35]应用独立成分分析方法进行冷热刺激前庭功能的研究时也发现刺激过程中躯体感觉皮层和视觉皮层区表现为负激活，推测是因为多种感觉系统间的交互抑制作用。

静息态功能连接作为各脑区静息时信号同步化的测量指标，反映了脑网络特征的改变与认知功能障碍密切相关，并且可以测量认知功能的轻微损害。Wang等[36]对VM患者、偏头痛患者、健康志愿者进行脑白质病变的对照研究，发现VM患者认知功能障碍程度更高，脑白质病变发生率相对增高，显著影响了生活质量。额颞顶叶及海马可能与VM患者认知功能减退关系密切。认知功能减退主要影响视空间功能和速度处理[37]，前庭功能减退主要累及单侧[38]，认知功能减退与前庭平衡器官功能减退相互循环作用，是形成恶性循环的主要原因。

VM的患病率及误诊率都比较高，功能磁共振成像技术深入研究了VM脑区域的异常改变，在脑部结构发生改变之前检测出亚临床状态的功能改变，脑区域的异常改变为患者的预防诊断提供了重要依据。未来影像学检查将在VM的及时诊断及预测预后情况发挥更重要的作用。

作者利益冲突声明：全体作者均声明无利益冲突。