MRI 三维观察血管压迫神经根在原发性三叉神经痛患者和非疼痛人群中差异

刘展，陶胜忠*，卢慧鹏，王在斌，睢豫擘，牛光明

郑州大学第二附属医院神经外科，郑州 450014

原发性三叉神经痛（idiopathic trigeminal neuralgia，PTN）的病因不明，普遍认同神经血管冲突/压迫（neurovascular conflict or compression，NVC）学说。微血管减压术（microvascular decompression，MVD）是目前治疗PTN 的主要手段。NVC 理论已由初始的“动脉压迫神经根入脑干区（root entrance zone，REZ）是导致PTN 的重要原因”扩展至“静脉和蛛网膜束带压迫亦可导致疼痛”、“除了机械性压迫，血管神经间生物共振也是导致神经损伤的重要原因”、“NVC 也是导致面肌痉挛、舌咽神经痛等疾病的重要原因”等内容[1,2]。临床发现，血管压迫神经在非疼痛患者中广泛存在；某些微血管减压术中未发现责任血管[3,4]，导致NVC 的合理性受到质疑。NVC 在PTN 患者和无痛人群中均可存在，但针对病因的减压手术对原发性或继发性三叉神经痛具有良好疗效，PTN 患者MRI 影像可见神经因受压明显移位、变形和萎缩，暂时阻断或开通责任血管可终止或诱发舌咽神经痛等提示，神经受力异常是疼痛发生的重要原因[5～6]。在PTN 中，这种异常作用力主要由压迫神经的搏动的动脉产生。而血管神经间作用力受血管形态和血管神经接触方式的影响。因此推测PTN 患者相关血管及血管神经接触有异常。这种异常在基于二维平面的观察中未引起足够重视。本研究基于多模态影像融合及三维体绘制重建（three dimension volume rendering reconstruction，3D-VRR）技术对三叉神经根及其周围血管进行三维解剖再现，并对血管神经冲突在PTN 人群和非PTN 人群中三维空间的差异进行分析。

1 材料和方法

1.1 临床资料

选取2017 年1 月至2021 年5 月郑州大学第二附属医院神经外科诊断明确、接受首次MVD 手术的典型PTN 患者48 例（均为单侧发病），以及同期收治的无面部疼痛病史的面肌痉挛16 例、舌咽神经痛2 例进行研究。本研究获医院伦理委员会批准。典型PTN诊断遵从2013 年国际头痛协会头痛分类委员会（Headache Classification Committee of the International Headache Society）第3 版头痛分类标准。样本分为疼痛侧组（48 侧）和非疼痛侧组（48+16×2+2×2=84 侧）。

1.2 研究方法

1.2.1 数据采集 全部患者入院后接受郑州大学第二附属医院头颅核磁共振（3.0T，Siemens 公司）扫描以显示脑干区血管神经关系。使用序列为钆增强三维时间飞跃成像（3D-TOF）和三维稳态结构相干成像（3D-CISS）。参数设置一致。

1.2.2 三维重建及相关测量 由同一名研究人员随机将全部MRI 原始DICOM 数据导入医学影像处理软件3D slicer 4.10.2，通过两序列自动刚性配准、脑干和血管图像分割以及三维体绘制重建（3D-VRR），最终生成脑干区域三维图像（图1）。在三维图像中，与三叉神经直接接触的动脉判断为责任血管。测量血管神经接触部位至神经根的距离、二者接触点所在平面的血管袢弧长和曲率、血管弧平面和神经长轴间的线-面角（θ1）以及经接触点血管弧外切线和神经长轴之间的线-线角（θ2）（图2）。根据接触点距神经根的长度与神经脑池段全长之比，将接触点在神经上的分布分为神经根入脑干区（root of entrance zone，REZ）（神经根入脑干处近端1/3 区域）接触、REZ 外区域接触（神经根入脑干处远端2/3 区域）和无接触3 类。

图2 血管袢曲率、神经和血管袢平面夹角测量示意图θ1表示神经长轴和经血管神经接触点切线间夹角（线-线角）θ2表示神经长轴和血管袢所在平面夹角（线-面角）Fig.2 Schematic diagram of measuring the curvature of the vascular loop and the angle between the nerve and the vascular loop plane θ1 represented the line-line angle between the long axis of the nerve and the tangent line of the transvascular nerve contact point; θ2 represented the linear-plane angle of the long axis of the nerve and the plane of the vascular loop

1.3 统计分析

使用SPSS 20.0 统计软件对疼痛侧和非疼痛侧血管神经接触部位、接触神经血管袢弧长及曲率、血管袢和神经夹角进行统计，组间比较并分析疼痛和各组参数的相关性，P＜0.05 为有统计学意义。

2 结果

PTN 患者平均年龄（60.75±9.87）岁，性别分布男/女为21/27，无面部疼痛患者平均年龄（52.44±11.91）岁，男/女为8/10，一般情况无明显差异（P＞0.05）。

神经有明确动脉接触者和无动脉接触者之比在疼痛组为46/2，非疼痛组为50/34。两组中接触点的分布也存在明显差异（表1），疼痛组中接触点更集中于REZ。两组血管接触神经的样本中，血管袢弧长无明显差异；疼痛组血管袢平均曲率明显大于无痛组；疼痛组血管袢平面和神经间的夹角明显大于无痛组（表2）。两组接触点位于REZ 的样本中，疼痛组血管袢曲率和血管神经夹角明显大于非疼痛组（表3）。

表1 动脉神经接触部位频数分布 %（n）Tab.1 Frequency distribution of artery-nerve contact sites %（n）

表2 接触点动脉弯曲程度和动脉与神经间夹角Tab.2 Comparison of the arterial curvature and the angle between arterial loop and nerves at the point of contact between the painful and none-pain group

表3 疼痛侧和非疼痛侧接触REZ 时血管袢曲率和血管袢神经夹角Tab.3 Comparison of the curvature of the arterial the angle between the arterial nerve in REZ zone between the painful and none-pain group

对PTN 组无痛侧和无痛人群中上述参数比较，组间无明显差异（表4）。

表4 PTN 中非疼痛侧和非PTN 中双侧血管神经接触方式、血管曲率和血管神经夹角Tab.4 Comparison of neurovascular contact, curvature of the arterial loop and angle between the arterial loop and the nerve between the none-pain side of the PTN patients and two sides of none-PTN patients

动脉弯曲程度、血管神经接触部位及血管神经长轴夹角和疼痛有明确正相关关系（表5）。进一步分析接触点在REZ 的样本发现，血管和神经的接触方式可分为3 种类型（图3）：I类，以弯曲的弧线（曲率＞0.13）且较大的角度（θ1和θ2均≥30°）压迫神经，40/73例；Ⅱ类，以平缓的弧线（曲率≤0.12）压迫神经（θ1＞20或/和θ2＜30°），15/73 例；Ⅲ类，血管袢曲率0.13～0.26，血管和神经夹角非常小（θ1或θ2＜20°），16/73 例。疼痛与接触部位血管袢曲率、血管袢和神经角度以及夹角的正弦值密切相关，其中曲率和夹角的正弦值相关度较高（表6）。对接触点位于REZ 数据行疼痛发生的Logistic 回归分析则发现，可能影响疼痛发生的因素包括血管袢曲率和血管袢神经平面夹角的正弦值（表7）。

表5 疼痛与动脉血管曲率、接触部位、血管神经角度Spearman 相关关系Tab.5 Correlation between curvature of arterial loop, contact site and angle between the arterial loop and nerve

表6 存在REZ 接触样本中疼痛与动脉血管曲率血管神经角度Spearman 相关关系Tab.6 Correlation between the curvature of arterial loop and angle between the arterial loop and nerve when contact site in REZ zone

3 讨论

3.1 血管神经接触部位对PTN 影响

神经科学界公认NVC 是导致PTN 的主要原因，血管压迫神经的区域主要位于REZ。一般地，REZ 位于三叉神经脑池段入脑桥前3～4 mm 范围[7]，三叉神经脑池段长＜13 mm，因此本研究将三叉神经脑池段近神经根1/3 长度视作REZ。本研究发现疼痛侧血管神经接触点较集中于REZ。既往研究指出，并非所有REZ 集中于神经根附近[8]；术中脑脊液释放、蛛网膜束带离断等动作可导致血管和神经位置改变[9]。本研究中，疼痛侧术前重建提示有2 例未见动脉接触，4例压迫点位于REZ 外。在无动脉压迫的PTN 病例中，有1 例术前影像提示静脉压迫，术中也得以证实；1 例术前考虑为静脉压迫，但术中打开岩静脉分支表面的增厚蛛网膜时，出现明确的血管和神经分离，确定为蛛网膜束带和静脉共同压迫神经。在压迫点位于神经根远侧病例中，3 例术中发现因岩静脉分支牵扯导致神经远端和小脑上动脉接触，充分游离或电凝切断静脉后，动脉和神经分离，术后效果良好，因此最终认为这3 例的责任血管是静脉（图4）；1 例小脑上动脉压迫点远离根部，但术前和术中也明确了同侧桥小脑角（cerebellopontineanglemeningioma，CPA）明显狭窄。由此，当典型PTN 的术前影像发现无责任动脉或动脉压迫点远离根部时，直接压迫神经的可能是静脉或者增厚蛛网膜，或由于静脉及蛛网膜牵拉神经导致神经与动脉接触。术中应对神经周边的静脉和蛛网膜予以充分游离或者离断，辅以特氟龙垫片，保证神经和动脉分离效果。

图4 典型病例 右侧三叉神经痛患者术前及术中图片显示三叉神经根部血管接触方式A：术前增强TOF 以及CISS 提示三叉神经根部血管接触（红色箭头）B：增强TOF 三维重建提示三叉神经根部有岩静脉，小脑上动脉接触C：未增强TOF 三维重建提示小脑上动脉（红色箭头）接触三叉神经根部远端（绿色箭头）D：术中显示岩静脉分支（蓝色箭头）在三叉神经表面形成压痕（绿色箭头）E：术中提示接触三叉神经远端的小脑上动脉（红色箭头）未压迫三叉神经根部远端Fig.4 Typical case: Preoperative and intraoperative images of patients with right trigeminal neuralgia showed the contact pattern of blood vessels at the root of the trigeminal nerve A: Preoperative enhanced TOF and CISS in a patient with right trigeminal neuralgia suggested vascular contact at the root of the trigeminal nerve (red arrow); B: PV and SCA contact at the trigeminal nerve root was indicated after enhanced TOF 3D reconstruction; C: SCA (red arrow) contact at the distal end of the trigeminal nerve root (green arrow) was indicated after unenhanced TOF 3D reconstruction; D: Intraoperative image showed the indentation of the PV branch (blue arrow) on the surface of the trigeminal nerve (green arrow); E: Intraoperative image indicated that the SCA (red arrow) touching the distal trigeminal nerve did not compress the distal trigeminal nerve root

3.2 动脉血管弯曲程度及血管袢神经夹角对PTN影响

MRI 为MVD 术前必查项目，但影像的二维属性和狭窄的手术视野会影响研究者对血管和神经三维解剖关系的判断而减弱对术前MRI 检查的重视（图5）。本研究基于对术前影像的多模态融合和三维重建，补充了重建前二维图像丢失的信息，发现除了血管神经接触点分布差异，无痛侧即使存在血管和神经接触，其接触方式却与疼痛侧有明显的形态学差异，更弯曲的动脉袢或/和更趋向垂直的血管袢神经夹角多见于疼痛组（大曲率血管袢并伴有近乎垂直的血管神经夹角几乎仅见于疼痛组），后者也符合Janneta、Sindou 等强调的动脉对神经“交叉压迫”的特点。这种过度弯曲的血管以大角度作用于神经可能是神经受力异常的重要原因。CPA 区的动脉行程中呈多维扭曲，动脉和神经接触点常见于血管弧外壁[9]，根据相关流体力学理论，接触点神经受力受流体（血流）速度、血管顺应性、血管直径和血管曲率影响。假设其他因素恒定，血管弯曲越明显，弯曲处外壁受力则越明显；同时当神经长轴越趋近于垂直血管袢平面，受压点局部应力也越集中[10～12]。本研究发现两组中接触点都位于REZ 者，仍存在血管曲率、血管和神经接触角度的明显差异。越弯曲的血管和越大的血管神经交叉角，和疼痛相关性越是明显。这是因为接触点的神经受力，等于该处血管壁应力与夹角SIN 值的乘积。值得注意的是，疼痛组中2 例出现很弯曲的小脑上动脉以近乎平行的方式压迫神经上内侧面，这2 例疼痛侧也在神经其他平面可见小脑下前动脉或岩静脉分支的共同压迫，其神经所受压力呈多源性。以上结果提示，在进行MVD 治疗PTN 时，除了使用合适厚度的垫片分隔血管和神经，应尽量减小责任动脉袢弧度、责任动脉袢与神经间的夹角，避免神经受力异常而提高MVD 手术的治愈率并降低复发率。李芳珍等[13]报道，TN 患者矢状位图像上神经周围血管和三叉神经之间角度明显大于非疼痛患者，也说明血管神经夹角在PTN 患者中存在特异性。此外，有研究提示PTN 患者的CPA 区狭窄[14]，而狭窄脑池内的三叉神经长度缩短和神经血管接触几率增大，可能是导致疼痛发生的原因之一。Satoh 等[15]研究表明，血流动力学因素如血流对血管外壁的剪切应力在三叉神经痛和面肌痉挛患者责任血管中表现异常。据此可以推断异常的血管神经接触方式将导致PTN 患者神经受力增加，最终导致神经疲劳性损伤。静脉的影响则由于样本数较少，需要做进一步研究。

图5 不同群组血管压迫神经方式二维图像和三维图像对比图A：1 名PTN 病例3D CISS 序列图（红色箭头示血管压迫神经部位）及其不同体位观察血管压迫神经方式模式图（A1～2）B：1 名无疼痛病例3D CISS 序列图（红色箭头提示也存在血管压迫神经）及其三维模式图（B1～2）两病例在某一角度（图A2，B2）观察时压迫方式类似，但实际血管压迫神经方式完全不同Fig.5 Comparison of 2D and 3D images of NVC in different groups A: 3D-CISS sequence of a PTN case (red arrow showed the nerve site of vascular compression); A1, A2: showed the pattern of NVC at different viewing angles in this patient; B: a 3D-CISS sequence of a painless case (red clipping indicated vascular compression of the nerve)and the 3D model of the right side.Although the NVC in the two cases were completely different in 3D model, they were similar when observed from a certain viewing angle in 2D images (A2, B2)

综上，通过三维图像可发现PTN 患者中存在血管神经接触方式异常，其责任动脉以更弯曲的弧度和更大的血管神经夹角，更集中地压迫三叉神经REZ，这种异常压迫与疼痛相关。