楊立強，竇 智，唐元章，何亮亮，公維義，倪家驤(首都醫(yī)科大學宣武醫(yī)院疼痛科，北京 100053)

三叉神經痛患者半月節(jié)射頻熱凝術前后靜息態(tài)fMRI的變化

楊立強，竇 智，唐元章，何亮亮，公維義，倪家驤*
(首都醫(yī)科大學宣武醫(yī)院疼痛科，北京 100053)

目的 利用功能MR研究三叉神經痛患者半月節(jié)射頻熱凝術(PRT)前后腦功能局部一致性(ReHo)變化。方法 對31例接受PRT手術的三叉神經痛患者在術前1周及術后6個月分別進行MR掃描，采集其大腦結構及靜息態(tài)功能圖像；同時記錄患者的疼痛視覺模擬量表(VAS)評分、面部麻木程度及患病時間。比較患者手術前后全腦ReHo值出現(xiàn)顯著變化的腦區(qū)，再將這些腦區(qū)的平均ReHo值與臨床觀察指標進行相關分析。結果 與術前相比，患者術后右側梭狀回(FG)和雙側前扣帶回(ACC)的ReHo值顯著增高(P均<0.05)，而左側頂下小葉(IPL)、右側距狀回、右側顳中回(MTG)、左側中央后回(PoCG)以及左側島葉的ReHo值顯著降低(P均<0.05)。左側PoCG的ReHo值與手術前后VAS評分呈正相關，術前右側MTG的ReHo值與手術前后VAS的變化值呈負相關。結論 PRT術后多個腦區(qū)的ReHo出現(xiàn)顯著變化，這些區(qū)域與痛覺感知、情感表達及情緒體驗密切相關，其中左側PoCG具有作為靶點判斷疼痛部位及評估疼痛強度的潛在價值。

三叉神經痛；磁共振成像；局部一致性；經皮穿刺射頻熱凝術

三叉神經痛是一種常見的頭面部疼痛性疾病，以三叉神經分布區(qū)發(fā)作性電擊樣疼痛為特征。盡管目前三叉神經半月節(jié)經皮穿刺射頻熱凝(percutaneous radiofrequency thermocoagulation， PRT)術是三叉神經痛最為常用的微創(chuàng)治療技術，但仍有5%～10%的患者術后疼痛不能有效緩解，且術后10年的復發(fā)率高達50%[1-2]。已有研究[3]表明，三叉神經痛患者大腦結構及功能已發(fā)生特異性改變。Moisset等[3]發(fā)現(xiàn)刺激三叉神經痛患者的扳機點會引起大腦一些特定區(qū)域的激活，而PRT后再刺激原扳機點激活的大腦區(qū)域顯著減少。關于三叉神經痛患者PRT術前、術后大腦靜息狀態(tài)下自發(fā)性活動的變化尚未見報道。本研究旨在采用fMRI技術，通過比較手術前后靜息態(tài)大腦局部一致性(regional homogeneity， ReHo)變化，來分析PRT術對三叉神經痛患者腦功能活動的影響。

1 資料與方法

1.1一般資料 收集2015年6月—2015年12月在我院疼痛科接受PRT術的患者31例，年齡31～81歲，平均(60.1±10.8)歲，其中男12例，女19例。納入標準：①符合國際頭痛疾病分類-Ⅱ(2004)中對于原發(fā)性三叉神經痛的診斷標準；②病變分支為右側第Ⅱ和(或)第Ⅲ支；③患者為右利手；④疼痛為間歇性，有疼痛緩解期。排除標準：①患者同時患有其他慢性疼痛疾?。虎诨颊哂心X部手術史；③患者體內存在金屬植入物，無法接受MR檢查；④患者有幽閉恐懼癥或其他精神疾病史。本研究經我院倫理委員會審核批準，所有患者入組前均簽署知情同意書。

1.2儀器與方法

1.2.1 PRT手術流程 依照Hartel前入路法進行三叉神經半月節(jié)穿刺，采用CT掃描確定卵圓孔位置并設計進針點及最佳穿刺路徑。穿刺成功后采用運動(2 Hz，1 ms)和感覺(50 Hz，0.1 ms)刺激確認或調整針尖位置，之后采用75℃溫度熱凝120 s。手術流程詳見參考文獻[4]。

1.2.2 MRI數(shù)據(jù)采集 對所有患者均采集2次MRI數(shù)據(jù)，第1次掃描在術前1周、第2次掃描在術后6個月。服用卡馬西平或其他鎮(zhèn)痛藥的患者需停藥1周再接受掃描，患者如在掃描期間出現(xiàn)疼痛發(fā)作，則在疼痛完全緩解后再次接受掃描。

采用Siemens Tim Trio 3.0T MR掃描儀，所有患者掃描前均用頭墊控制頭動，并戴耳機隔絕噪音。告知患者在掃描期間保持清醒、閉目，并且腦中不去想象特別的事物[5]。采用快速梯度回波序列采集高分辨率T1WI，TR 1 900 ms、TE 2.19 ms、FA 9°、FOV 256 mm×256 mm，層數(shù)176，體素1 mm×1 mm×1 mm。采用平面回波序列T2*加權成像采集功能圖像，TR 2 000 ms、TE 30 ms、FA 90°、FOV 240 mm×240 mm、層數(shù)33、層厚4 mm。

1.2.3 臨床指標采集 在第1次MR掃描前記錄患者的患病時間、疼痛發(fā)作頻率和疼痛發(fā)作時的疼痛強度等信息，其中疼痛強度采用視覺模擬量表(visual analogue scale， VAS)進行評價(0～10分)，0分代表無痛，10分代表最嚴重的疼痛。在第2次MR掃描前評估患者的疼痛強度及面部麻木程度，分為0～Ⅳ級，0為無麻木感，Ⅳ級為痛性麻木[4]。

1.2.4 MR圖像處理及ReHo計算 所有的圖像預處理及ReHo計算、分析均采用MatLab(2014b)平臺的SPM12及DPABI 2.1工具箱。圖像預處理過程：去除前10個時間點的圖像，將剩余的230個圖像進行時間層矯正及頭動矯正。剔除x、y、z軸任意方向上頭動位移超過2 mm，或任意角度轉動超過2°，或平均幀位移超過0.4 mm的圖像[6-7]，之后將結構像及功能像進行配準，并用DARTEL進行空間標準化[8]。

通過計算某一體素與其鄰近26體素間的肯德爾一致性系數(shù)獲得每個體素的ReHo值，除以全腦均值，并進行z變換獲得標準化的ReHo值，最后用4 mm的高斯平滑核對圖像進行空間平滑。

1.3 統(tǒng)計學分析 采用SPSS 22.0統(tǒng)計分析軟件。計量資料以±s表示，手術前后VAS評分比較采用配對t檢驗。采用配對t檢驗比較患者術前(ReHopre)與術后(ReHopost)每個體素的ReHo值，以單個體素P<0.005且簇內體素數(shù)量>54為差異有統(tǒng)計學意義，等價于用蒙特卡羅模擬進行AlphaSim矯正后P<0.05。對差異有統(tǒng)計學意義的腦區(qū)采用Pearson相關分析計算其ReHo值與臨床觀察指標之間的相關性，以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

表1 手術前后疼痛及麻木評分比較(n=31)

表2 手術前后ReHo值顯著變化的腦區(qū)(P<0.05,Alphasim校正)

注：BA：Brodmann分區(qū)；MNI：蒙特利爾神經科學研究所

圖1 手術前后ReHo值顯著變化的腦區(qū)(軸位) 采用MNI坐標系，數(shù)字代表z軸坐標；色譜代表對手術前后ReHo進行配對t檢驗所得的t值

2 結果

2.1手術前后臨床指標比較 31例患者中，術后29例疼痛顯著緩解，2例患者疼痛中等程度緩解，6個月的隨訪期中，無患者復發(fā)。與術前相比，術后VAS評分顯著降低(t=30.1，P<0.001)，但術后患者均出現(xiàn)不同程度面部麻木(表1)。

2.2手術前后大腦fMRI結果比較 與術前相比，患者術后右側梭狀回(fusiform gyrus， FG)和雙側前扣帶回(anterior cingulate cortex， ACC)的ReHo值顯著增高(P<0.05，AlphaSim矯正)，而左側頂下小葉(inferior parietal lobule， IPL)、右側距狀回、右側顳中回(middle temporal gyrus， MTG)、左側中央后回(postcentral gyrus， PoCG)以及左側島葉的ReHo值顯著降低(P<0.05，AlphaSim矯正)。見表2、圖1。

2.3 ReHo與臨床指標相關性分析 左側PoCG的ReHo值與VAS評分呈顯著正相關(術前：r=0.620，P<0.001；術后：r=0.379，P<0.05)。右側MTG的ReHopre與手術前后VAS評分的差值(ΔVAS)呈顯著負相關(r=-0.360,P<0.05)。患者病程長短以及術后面部麻木程度與各簇的ReHo值無明顯相關性(圖2)。

3 討論

本研究發(fā)現(xiàn)三叉神經痛患者PRT手術前后靜息狀態(tài)下多個腦區(qū)的ReHo值出現(xiàn)顯著變化。其中PoCG為主要軀體感覺皮層(primary somatosensory cortex， S1)所在區(qū)域，一直被認為是痛覺網絡的重要組成部分。既往fMRI研究[9-10]表明，在多種疼痛疾病中(如三叉神經痛、帶狀皰疹后遺神經痛、慢性腰背痛)PoCG均會出現(xiàn)異常激活。本研究發(fā)現(xiàn)三叉神經痛患者術后PoCG的ReHo值出現(xiàn)顯著降低，其中峰值點出現(xiàn)在頭面部代表區(qū)。此外，PoCG的ReHo值還與VAS評分呈顯著正相關，均表明PoCG在三叉神經痛的疼痛感知中有重要作用，且其還有作為靶點判斷疼痛部位及評估疼痛強度的潛在價值。

除PoCG外，島葉也被認為在急、慢性疼痛的感知過程中有至關重要的作用。Ostrowsley等[11]發(fā)現(xiàn)與健康對照相比，三叉神經痛患者無論在自發(fā)性疼痛還是刺激扳機點誘發(fā)疼痛時，島葉的活動均顯著增強。直接刺激島葉也會誘發(fā)電擊樣疼痛，性質與三叉神經痛相似。Moisset等[3]發(fā)現(xiàn)即使是不存在痛覺超敏的三叉神經痛患者，輕觸患側皮膚也會引起島葉的顯著激活，但該現(xiàn)象在PRT術后會消失，這種島葉的異常激活可能與患者對疼痛的過度預期有關。一項針對疼痛的結構及功能連接研究顯示，島葉的前部可能與疼痛的情感-認知維度有關[12]。本研究結果表明患者術后左側島葉前部的ReHo顯著降低，與上述研究[12]結論一致。

圖2 左側PoCG(A)手術前后ReHo值對比及其與VAS評分的相關性散點圖(B)；右側MTG手術前后ReHo值對比(C)及右側MTG手術前ReHo值與ΔVAS的相關性(D) (*：P<0.05)

另一個與三叉神經痛的發(fā)病密切相關，且與島葉存在緊密功能連接的區(qū)域是ACC。ACC和島葉均為突顯網絡(salience network， SAN)的重要組成部分，在人類外部環(huán)境出現(xiàn)顯著變化時激活[13]。在慢性疼痛患者中，ACC和島葉前部之間的功能連接顯著增強[14]。然而，ACC在三叉神經痛中的作用仍然存在爭議，在自發(fā)性疼痛時，ACC的大部分區(qū)域均顯著激活，對扳機點施加痛性刺激會引起雙側ACC的后部(BA 24和32區(qū)的尾側部分)激活，但在靜息態(tài)時ACC并無異?；顒覽3,15]。本研究發(fā)現(xiàn)術后患者雙側ACC的喙部(BA 32區(qū)的頭側部分)ReHo顯著降低，與Becerra等[16]研究復雜性區(qū)域疼痛綜合征患者治療前后的ACC自發(fā)性活動變化結果很相似。表明ACC的不同部位可能在三叉神經痛的發(fā)病中起到不同的作用。

IPL和MTG位于后外側皮層，是默認網絡(default mode network， DMN)的三大主要成分之一。DMN是健康人群在靜息狀態(tài)下主要活動的腦功能網絡，其后外側成分參與疼痛認知及反芻行為的調節(jié)[17]。在慢性腰痛中，可發(fā)現(xiàn)DMN內部以及DMN-島葉之間功能連接的增強。與健康對照相比，偏頭痛患者DMN內部前額葉和顳葉之間的功能連接減弱，而DMN-島葉之間的功能連接在頭痛發(fā)作時顯著增強。本研究發(fā)現(xiàn)三叉神經痛患者在PRT術后IPL和MTG的自發(fā)活動均減弱，然而這兩個腦區(qū)之間功能連接的變化以及整個DMN內部功能活動變化仍需進一步探索。除自發(fā)活動減弱外，MTG術前的ReHo值與患者術后疼痛的緩解程度(ΔVAS)呈顯著負相關，提示MTG的ReHo值可作為預測PRT手術療效的生物學標記。

本研究中患者術后右側FG的ReHo值顯著升高，而該區(qū)域與面孔識別有關。本研究并未對患者施加視覺刺激，因此推測三叉神經痛患者存在自我面部感知功能的可逆性損傷，當疼痛緩解后，F(xiàn)G的功能又會逐漸恢復。不僅面孔識別，F(xiàn)G在慢性疼痛中可能還存在其他作用。術后疼痛會使同側FG的活動增強，慢性腰痛患者的FG區(qū)域活動也顯著增強，尤其當看到表現(xiàn)疼痛的圖片時。偏頭痛患者FG區(qū)域的結構及功能均出現(xiàn)異常改變，與健康對照相比，有視覺先兆的偏頭痛患者FG的灰質含量顯著增加，而無先兆偏頭痛患者FG的灰質含量及功能活動均顯著降低[18]。

本研究尚存在以下幾點不足：首先，樣本含量偏低，且未觀察手術無效或術后復發(fā)的患者，因此無法針對這兩種情況進行亞組分析。其次，本研究僅納入了右側患病的三叉神經痛患者，這可能會使結果中腦區(qū)的側別產生偏倚。最后，ReHo雖然是目前研究大腦局部功能變化應用最為廣泛的指標，但PRT手術對遠距離區(qū)域之間功能連接的影響也應該進行探索。

綜上所述，三叉神經痛患者在接受PRT手術后，大腦多個區(qū)域的功能活動會出現(xiàn)顯著變化，且某些區(qū)域的激活強度與患者的疼痛程度密切相關，其中左側PoCG具有作為靶點判斷疼痛部位及評估疼痛強度的潛在價值。

[1] Gunther T, Gerganov VM, Stieglitz L, et al. Microvascular decompression for trigeminal neuralgia in the elderly: Long-term treatment outcome and comparison with younger patients. Neurosurgery, 2009,65(3)：477-482.

[2] 韓嵩博,柳晨,李水清,等.CT引導下射頻治療慢性疼痛的進展.中國介入影像與治療學,2012,9(9)：701-703.

[3] Moisset X, Villain N, Ducreux D, et al. Functional brain imaging of trigeminal neuralgia. Eur J Pain, 2011,15(2)：124-131.

[4] Tang YZ, Jin D, Bian JJ, et al. Long-term outcome of computed tomography-guided percutaneous radiofrequency thermocoagulation for classic trigeminal neuralgia patients older than 70 years. J Craniofac Surg, 2014,25(4)：1292-1295.

[5] Li Y, Liang P, Jia X, et al. Abnormal regional homogeneity in Parkinson's disease:A resting state fMRI study. Clin Radiol, 2016,71(1):e28-e34.

[6] Yan CG, Cheung B, Kelly C, et al. A comprehensive assessment of regional variation in the impact of head micromovements on functional connectomics. Neuroimage, 2013,76：183-201.

[7] Power JD, Barnes KA, Snyder AZ, et al. Spurious but systematic correlations in functional connectivity MRI networks arise from subject motion.Neuroimage, 2012,59(3)：2142-2154.

[8] Ashburner J. A fast diffeomorphic image registration algorithm.Neuroimage, 2007,38(1)：95-113.

[9] Becerra L, Morris S, Bazes S, et al. Trigeminal neuropathic pain alters responses in CNS circuits to mechanical (brush) and thermal (cold and heat) stimuli.J Neurosci, 2006,26(42)：10646-10657.

[10] Liu J, Hao Y, Du M, et al. Quantitative cerebral blood flow mapping and functional connectivity of postherpetic neuralgia pain: A perfusion fMRI study. Pain, 2013,154(1)：110-118.

[11] Ostrowsky K, Magnin M, Ryvlin P, et al. Representation of pain and somatic sensation in the human insula: A study of responses to direct electrical cortical stimulation. Cereb Cortex, 2002,12(4):376-385.

[12] Craig AD. A new view of pain as a homeostatic emotion. Trends Neurosci, 2003,26(6)：303-307.

[13] Kucyi A, Salomons TV, Davis KD. Mind wandering away from pain dynamically engages antinociceptive and default mode brain networks. Proc Natl Acad Sci U S A, 2013,110(46)：18692-18697.

[14] Ichesco E, Quintero A, Clauw DJ, et al. Altered functional connectivity between the insula and the cingulate cortex in patients with temporomandibular disorder:A pilot study.Headache, 2012,52(3):441-454.

[15] Wang Y, Zhang X, Guan Q, et al. Altered regional homogeneity of spontaneous brain activity in idiopathic trigeminal neuralgia. Neuropsychiatr Dis Treat, 2015,11:2659-2666.

[16] Becerra L, Schwartzman RJ, Kiefer RT, et al. CNS measures of pain responses pre- and post-anesthetic ketamine in a patient with complex regional pain syndrome. Pain Med, 2015,16(12):2368-2385.

[17] Kucyi A, Moayedi M, Weissman-Fogel I, et al. Enhanced medial prefrontal-default mode network functional connectivity in chronic pain and its association with pain rumination. J Neurosci, 2014,34(11):3969-3975.

[18] Rocca MA, Messina R, Colombo B, et al. Structural brain MRI abnormalities in pediatric patients with migraine.J Neurol, 2014,261(2):350-357.

Changes of resting-state fMRI in trigeminal neuralgia after percutaneous radiofrequency thermocoagulation

YANGLiqiang,DOUZhi,TANGYuanzhang,HELiangliang,GONGWeiyi,NIJiaxiang*
(DepartmentofPainManagement,XuanwuHospital,CapitalMedicalUniversity，Beijing100053,China)

Objective To investigate regional homogeneity (ReHo) changes in patients with trigeminal neuralgia (TN) before and after percutaneous radiofrequency thermocoagulation (PRT) procedure by resting-state fMRI. Methods Totally 31 TN patients underwent PRT procedure underwent MR scans 1 week before and 6 months after surgery. The anatomical and resting-state functional images were acquired. Voxel-wise ReHo analysis was performed to detect the altered regional clusters after surgery. The correlations between the mean ReHo values of each significant cluster and clinical variables such as visual analogue scale (VAS) scores, degree of facial numbness and time of illness were analyzed. Results Compared with pre-surgical condition, patients after PRT procedure showed that the significant ReHo value increased in the right fusiform gyrus (FG) and bilateral anterior cingulate cortex (ACC， bothP<0.05), but decreased in the left inferior parietal lobule (IPL), right calcarine, right middle temporal gyrus (MTG), left postcentral gyrus (PoCG) and left insula (allP<0.05). There were positive correlation between ReHo in the left PoCG and VAS scores, and there were negative correlation between pre-surgical ReHo in the right MTG and VAS changes. Conclusion Alterations of ReHo post-surgical are found in several regions, which are related to sensory, affective and emotional processes. The left PoCG may play an important role in defining pain regions and monitoring pain intensities.

Trigeminal neuralgia; Magnetic resonance imaging; Regional homogeneity；Percutaneous radiofrequency thermocoagulation

北京市醫(yī)院管理局臨床醫(yī)學發(fā)展專項——“揚帆”計劃項目(ZYLX201507)。

楊立強(1976—)，男，河北保定人，博士，副主任醫(yī)師。研究方向：疼痛醫(yī)學。E-mail： ylqsy@139.com

倪家驤，首都醫(yī)科大學宣武醫(yī)院疼痛科，100053。E-mail： nijiaxiang@263.net

2016-08-31

2016-10-21

10.13929/j.1672-8475.201608044

R745.11; R445.2

A

1672-8475(2017)02-0092-05