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无先兆型偏头痛患者基于前脑岛的功能连接分析

更新时间:2009-03-28

偏头痛为一种常见的原发性头痛,以发作性的中到重度搏动性疼痛为特点,发作时伴有恶心、呕吐及对视觉、听觉、嗅觉、躯体感觉等多种刺激的高敏感性[1]。目前随着功能影像学技术的发展,众多学者[2-3]倾向于偏头痛为大脑功能障碍疾病,并认为大脑皮质对感觉信息的异常处理方式为偏头痛的一种重要病理生理机制。前脑岛作为突显网络的核心区域,不仅能综合性整合各种感觉信息[4],且参与情绪及认知行为的表达[5]。已有研究[3,6]表明,随着病程进展,偏头痛患者心理疾病的发病风险增高,并伴有一定程度的执行功能降低。因此,前脑岛为参与偏头痛表达的重要脑区。本研究利用静息态功能磁共振(fMRI)探究无先兆型偏头痛患者基于双侧前脑岛的全脑功能连接改变情况,并分析这些功能异常脑区的临床意义。

甲洛洛不远不近地跟在嘎绒后,想也许嘎绒这就会往营业部走,可嘎绒沿着原路返回了自己家,直到天边微微发白都再没出门。

1 对象与方法

1.1 对象 (1) 无先兆型偏头痛组:选取自2016年10月~2017年10月于南京医科大学附属脑科医院神经内科诊治的无先兆型偏头痛患者20例,其中女17例,男3例;年龄20~45岁,平均(34.5±8.0)岁。所有患者均符合国际头痛疾病分类第三版(ICHD-Ⅲ,β)的偏头痛诊断标准。采集患者相关临床资料,包括病程,偏头痛发作频率,发作持续时间,并采用数字疼痛分级法量表(VAS)评估患者的头痛严重程度。(2)健康对照组:选取20名年龄、性别、教育程度与偏头痛组相匹配且无头痛家族史者为健康对照组,其中女17人,男3人;年龄20~45岁,平均(33.7±7.5)岁。两组的共同排除标准包括:(1)存在其他重大神经或精神病病史;(2)体内存在金属植入物;(3)伴有幽闭恐惧症或处于妊娠期。偏头痛患者需在扫描前1周内未使用偏头痛预防性药物,且在扫描前3 d、扫描过程中及扫描后1 d内无头痛发作。此外,所有受试者需完善汉密尔顿焦虑量表(HAMA)、汉密尔顿抑郁量表(HAMD)评估其情绪状态, MMSE评估其认知功能。本研究为病例对照研究,已通过南京脑科医院伦理审查委员会审批,所有受试者均已签署知情同意书。

1.2 方法

1.2.1 MRI扫描 采用3.0 T德国西门子公司产MAGNETOM Verio Tim MR仪进行扫描。受试者在扫描过程中需保持清醒、闭眼、放松状态。结构像采集参数:T1加权3D-MPRAGE序列,重复时间=1900 ms,回波时间=2.48 ms,翻转角9°,层数:176,层厚:1 mm,层间距:0 mm,矩阵256×256,视野:250 mm×250 mm;扫描时间:4 min 18 s。静息态功能像采集参数:GRE-EPI序列,重复时间=3000 ms;回波时间=30 ms;翻转角90°;层数:120,层厚:4 mm,层间距:0 mm,矩阵64×64,视野:240 mm×240 mm;扫描时间:6 min 6 s。

1.2.4 统计学方法 采用SPSS 22.0软件进行统计学分析。偏头痛组与健康对照组的年龄、教育程度、HAMA、HAMD及MMSE评分比较采用双样本t检验,性别采用χ2检验。两组间的功能连接差异采用双样本t检验,结果以Alphasim 方法进行多重比较校正。提取偏头痛组有统计学差异脑区间的功能连接值与病程、发病频率、发作持续时间、头痛严重程度及HAMA、HAMD及MMSE量表评分进行相关分析。所有结果均以P<0.05表示差异有统计学意义。

1.2.3 功能连接分析 参考既往研究[4],利用REST软件,定义双侧前脑岛[左侧中心坐标:(-41,3,6);右侧中心坐标:(41,3,6);半径为4 mm的球形]为种子区,通过对种子区的时间序列与全脑其余脑区的时间序列进行相关分析,得到相关系数r,并转换为符合正态分布的z值后进行统计学分析。

1.2.2 数据预处理 采用静息态fMRI数据处理助手(DPARSF)软件(http://www.restfmri.net)进行数据预处理。主要步骤包括:图像格式转换、去除前5个时间点的数据、时间层校正、头动校正、空间标准化、平滑、去线性漂移、滤波,剔除头动平移>2 mm或转动>2°的受试者。

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中扣带回参与情绪处理,特别是对厌恶情绪的调节。有研究[8]利用fMRI及PECT发现在重度抑郁患者及创伤后应激障碍患者中,中扣带回存在异常增高的激活及代谢率。前脑岛是情绪调节环路中的重要部分,与情绪表达及焦虑增长密切相关[9]。研究[10]发现在特质性焦虑患者中双侧前脑岛的激活显著增强。本研究中的受试者均已排除焦虑、抑郁病史,但偏头痛患者的HAMA评分及HAMD评分均明显高于健康对照者,且无先兆型偏头痛患者前脑岛与双侧中扣带回之间的功能连接减弱。可见偏头痛患者可能存在情绪调节通路功能受损,特别是对负性情绪的处理方面。

  

表1 无先兆型偏头痛组与健康对照组一般资料的比较(x±s)一般资料无先兆型偏头痛组健康对照组P值性别(例,女/男)17/317/31.00年龄(岁)34.5±8.033.7±7.50.76教育程度(年)14.5±2.814.3±3.10.83病程(年)9.5±5.7--发作时间(h)13.1±9.8--发作频率(次/月)2.4±1.3--VAS评分(分)7.4±1.1--HAMA评分(分)6.0±2.62.4±1.3<0.01HAMD评分(分)3.1±1.51.8±1.1<0.01MMSE评分(分)28.3±1.028.5±1.10.56

2.3 异常功能连接与临床症状的相关性 见表3。相关性分析结果显示,右侧额中回、右侧中央后回、右侧缘上回、左侧缘上回、右侧中扣带回、左侧中扣带回与右侧前脑岛功能连接异常值及右侧颞中回与左侧前脑岛功能连接异常值分别与患者的病程、发病频率、发作持续时间、VAS评分、HAMA评分、HAMD评分及MMSE评分无相关性(均P>0.05)。

  

表2 无先兆型偏头痛组和健康对照组间双样本t检验结果功能连接减弱的脑区峰值点xyz体素大小t值基于右侧前脑岛 右侧额中回39542479-4.71 右侧中央后回65-154019-3.76 右侧缘上回63-183921-4.03 左侧缘上回-57-393026-4.34 右侧中扣带回1293931-4.57 左侧中扣带回-933328-4.09基于左侧前脑岛 右侧颞中回54-541228-3.81 注:x、y、z为蒙特利尔神经研究所(MontrealNeurologicalInsti⁃tute)坐标轴(mm);以Alphasim校正,单个体素P<0005,校正后P<005,差异有统计学意义

2.2 两组间功能连接比较 与健康对照组比较,无先兆型偏头痛组患者与右侧前脑岛功能连接减弱的脑区为右侧额中回,右侧中央后回,双侧中扣带回,双侧缘上回(表2、图1);与左侧前脑岛功能连接减弱的脑区为右侧颞中回(表2、图2)。未发现有功能连接增强的脑区。

无先兆型偏头痛患者前脑岛与右侧中央后回功能连接减弱,表明了二者之间协调同步性的减弱。中央后回为初级躯体感觉皮质的主要构成脑区,能对疼痛信息进行定位,评估疼痛的严重程度[7]。目前认为中央后回为空间抑制性疼痛通路的重要组成部分。Zhang等[1]利用静息态fMRI发现无先兆型偏头痛患者中央后回的低频振幅比、局部一致性均下降,表明了反复偏头痛发作使中央后回区出现局部异常功能重塑。前脑岛被认为与疼痛程度的抑制相关[1],因此这二者间功能连接的降低反映了偏头痛患者存在异常的疼痛信息处理通路。

  

图1 无先兆型偏头痛组与健康对照组基于右侧前脑岛功能连接的双样本t检验结果。 红色和黄色区域表示偏头痛患者功能连接增强,蓝色和绿色表示功能连接减弱

  

图2 无先兆型偏头痛组与健康对照组基于左侧前脑岛功能连接的双样本t检验结果。 红色和黄色区域表示偏头痛患者功能连接增强,蓝色和绿色表示功能连接减弱

  

表3 无先兆型偏头痛组异常功能连接值与临床症状的相关性分析异常功能连接脑区病程(年)rP发作时间(h)rP发作频率(次/月)rPVAS评分(分)rPHAMA评分(分)rPHAMD评分(分)rPMMSE评分(分)rP右侧额中回0.040.88-0.340.12-0.260.26-0.200.400.050.83-0.070.760.180.46右侧中央后回-0.140.570.190.430.210.370.250.290.130.590.040.870.160.51右侧缘上回-0.210.370.320.170.180.440.230.340.030.92-0.060.820.250.29左侧缘上回-0.110.660.260.28-0.410.07-0.110.64-0.200.40-0.220.350.350.12右侧中扣带回0.020.930.390.09-0.180.44-0.180.45-0.130.60-0.250.290.120.61左侧中扣带回-0.210.370.400.080.220.350.170.49-0.090.71-0.200.410.170.55右侧颞中回-0.110.64-0.010.95-0.280.240.030.900.290.210.360.120.080.73

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前脑岛作为突显网络的核心节点,通过综合性整合多系统信息以形成对人体的突显性刺激,并调节情绪、认知活动[5]。偏头痛作为一种不愉快的疼痛体验,包含着多种情绪、认知成分,因此前脑岛是参与偏头痛表达的重要脑区。本研究发现偏头痛患者与前脑岛功能连接改变的脑区主要位于痛觉辨别处理区、情感情绪处理区及认知加工区。

选取2018年1月至2018年12月我院收治的100例腰椎间盘突出患者作为研究对象,随机分为研究组(n=50)与对照组(n=50)。经统计学分析研究组与对照组的在年龄、性别、病发部位等方面无统计学意义(P>0.05),本次研究具有可比性。详细情况见表1。

2.1 无先兆型偏头痛组与健康对照组一般资料的比较 见表1。两组在年龄、性别、教育程度、MMSE评分上差异无统计学意义。两组间HAMA评分及HAMD评分的差异有统计学意义(均P<0.05)。

前额叶皮质负责高水平认知活动,包括制定计划、监督行为、侦查过失等,与个体的执行功能紧密相关[2,11]。额中回为前额叶皮质的重要组成脑区。有研究[6]发现,偏头痛患者中右侧额中回灰质体积减少,且与执行功能受损紧密相关。Russo等[11]利用独立成分分析发现偏头痛患者在尚未有明确临床证实的执行功能受损情况下,其额顶网络中右侧额中回存在明显下降的功能连接,表明偏头痛患者的日常生活行为已受到一定程度的影响。而缘上回作为为皮质运用功能代表区,负责躯体随意运动的协调。本研究中入组的偏头痛患者虽然认知功能评估未有明显异常,但右侧额中回、双侧缘上回与前脑岛功能连接的减弱说明,由于偏头痛的反复发作,患者的日常行为功能将会受到一定程度的影响。

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本研究同时发现无先兆型偏头痛患者前脑岛与右侧颞中回间的功能连接减弱。视觉功能受损不论在先兆型偏头痛或无先兆型偏头痛中均是常见现象[4]。既往研究[12]发现,无先兆型偏头痛患者即使在发作间期仍存在视觉形态及运动信息感知损伤。而颞中回正是获取视觉运动信息的主要脑区,前脑岛能基于多信息会聚模式对视觉信息进行整合[4]。因而本研究所发现的前脑岛与颞中回间功能连接降低体现了偏头痛患者视觉信息处理模式的损伤。

本研究的不足之处在于:(1)相较于偏头痛的高发病率,本研究样本量相对较少,可能存在统计学误差,需进一步增大样本量;(2)本研究未有获得受试者的大脑结构学信息,尚不能明确所发现的大脑功能异常是否与结构异常相关,在今后的研究中需将fMRI与结构MRI相结合进行综合探究。

综上所述,无先兆型偏头痛患者中存在前脑岛与多个脑区间功能连接的改变,这些脑区主要位于痛觉辨别处理区、情感情绪处理区及认知加工区。从功能影像学角度上进一步解释了偏头痛患者所存在的异常感觉信息处理方式、情绪调节失衡及日常功能受损。前脑岛与这些脑区间异常的功能连接有助于了解偏头痛患者的神经网络改变情况,从多角度综合探究偏头痛的发病机制。

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郁媛文,刘红星,管青山,王小姗
《临床神经病学杂志》2018年第02期文献

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