慢性疼痛患者基于静息态功能性核磁共振的研究

来源:https://www.80088005.com 作者:社会科学 人气:192 发布时间:2019-09-17
摘要:作者:上海交通大学附属儿童医学中心麻醉科(袁杰、张马忠);遵义医学院麻醉与器官保护重点实验室(喻田) 基于过去10年间大量的疼痛机制研究,疼痛的神经生物学基础普遍被理

  作者:上海交通大学附属儿童医学中心麻醉科(袁杰、张马忠);遵义医学院麻醉与器官保护重点实验室(喻田)

  基于过去10年间大量的疼痛机制研究,疼痛的神经生物学基础普遍被理解为是不同神经元结构活动的整合。在慢性背痛和幻肢痛患者脑功能重组的研究中发现,慢性疼痛不仅是导致脑功能状态改变的原因,也是大脑发生可塑性改变的结果。支配对应躯体脑区体积的增大或缩小可导致大脑功能的变化,如皮质活动的增加和皮质功能区的移位。

  脑结构像MRI研究发现患有慢性疼痛的患者在皮质下和皮质脑结构中表现出灰质体积的减少,这一发现促进了我们对与慢性疼痛紧密相关的“功能重组”概念拓展到了“结构重组”。过去10年间MRI结构像的多项研究表明,慢性背痛等14类慢性疼痛综合征均会导致大脑结构的变化。值得注意的是,灰质结构的变化并非随机分布,而主要集中在负责疼痛信号处理、加工和整合的脑区,如扣带、皮质、眶额叶皮质、脑岛和背侧脑桥,及其他结构包括丘脑、基底神经节和双侧海马旁回等。本文现将几类常见的慢性疼痛综合征引起的大脑结构改变予以综述。

  Apkafian等的开创性研究发现慢性背痛患者与正常人相比,灰质结构出现了明显改变。这项研究发现慢性背痛患者双侧前额叶皮质区背外侧前额叶皮质(dorsolateral prefrontal codex,DLPFC)灰质减少,右侧丘脑灰质增加。作者认为,神经退行性病变可能是导致灰质结构变化的原因。Liu等实验室也报道了慢性背痛患者DLPFC脑区灰质的减少。此外,他们还发现,慢性背痛患者丘脑区灰质增加,背外侧脑桥和躯体感觉皮质灰质减少。有趣的是,相关分析表明,脑干中的灰质减少与疼痛持续时间不相关,而与疼痛强度和扫描时的不适感相关。

  Schabrun等报道慢性背痛患者后顶叶皮质灰质明显减少,而左半球中间扣带回白质减少。截至目前,关于慢性背痛的研究初步表明,慢性背痛的发生常伴随着疼痛感受脑区的形态学改变。并且,脑结构的改变与疼痛强度和疼痛引发的不愉快经历具有相关性。

  在对幻肢痛患者的研究中发现,初级体感皮质的功能重组与幻肢疼痛强度相关,而与幻肢感的发生无相关性。Nardone等的研究认为幻肢感的发生可能与丘脑、后顶叶区和前额叶皮质以及次级运动皮质的可塑性改变有关。上述研究提出了“适应不良可塑性”的概念。有趣的是,灵长类动物组织病理学研究表明,截肢可引起脑干、丘脑核和躯体感觉皮质的结构重组。

  Blom等对比了28例单侧幻肢痛患者和同等例数的年龄、性别相匹配的志愿者,与健康志愿者相比,创伤导致的上/下肢截肢患者后外侧丘脑的灰质减少,并且丘脑灰质减少程度与截肢时间呈正相关。Maih6fner等使用基于体素的形态测量法(voxel-based morphometry,VBM)、Gustin等使用了弥散张量成像观察了脊髓损伤患者的大脑,也发现了相似的大脑结构变化。

  头痛的功能成像研究已证实,原发性头痛综合征的神经活化模式分为两类:通常参与疼痛处理的脑区,如扣带回、小脑皮质和丘脑;原发性头痛中被特异性激活的区域,如丛集性头痛发作特异性激活的下丘脑和急性偏头痛激活的脑干。目前认为这些脑区未直接参与对疼痛刺激做出反应,而是发挥允许的作者,甚至可能起到了致病的作用。Schwedt等使用高分辨率皮质厚度测量法发现运动处理区域网络中出现的结构异常,可能是导致偏头痛患者皮质过度兴奋的原因。

  Kim等则报道了偏头痛患者可能比健康志愿者具有更厚的躯体感觉皮质。然而,与健康志愿者相比,偏头痛患者前扣带回皮质、前脑岛、颞叶、中脑导水管周围灰质以及背外侧脑桥灰质密度出现明显降低。在慢性紧张生头痛的研究中发现,与健康志愿者相比,慢性紧张性头痛患者背侧和腹侧脑桥、前扣带回皮质、前后双侧岛叶、右侧后颞叶、眶额皮质和双侧海马旁回以及右侧小脑灰质均出现了明显的减少,并且灰质的减少程度与头痛持续时间呈正相关(发病时间越长的患者这些脑区的灰质体积越小)。

  原发性纤维肌痛是一种常见但仍未被充分了解的疼痛综合征,其特征在于广泛的慢性疼痛并伴有其他体躯体症状,包括睡眠不足、易疲劳和僵硬。纤维肌痛与脑功能改变和多巴胺能神经元异常传递有关。Recla和Sarantopoulos使用VBM方法检查了纤维肌痛患者和健康对照者的大脑。他们发现纤维肌痛患者左侧海马旁回、双侧中/后扣带回、左侧脑岛和前额叶皮质的局部灰质减少。同年,Sawaddiruk等也报道了纤维肌痛患者眶额叶结构灰质减少而纹状体灰质出现了增多。

  Cagnie等在研究中也发现,前额叶皮质、杏仁核和前扣带回皮质灰质密度降低,但发病时间与灰质体积的变化没有相关性。上述研究提示,灰质结构的改变可能是纤维肌痛患者中枢敏化的前提条件。Shi等Ⅲ1也报道了纤维肌痛患者双侧海马旁回、右侧后扣带回皮质以及左侧前扣带回皮质灰质出现明显减少。值得注意的是,他们的结果还指出,多巴胺代谢的变化可能对纤维肌痛患者灰质变化有促进作用。

  总之,多个独立的纤维肌痛研究显示了一些不一致的结果,但都指出,纤维肌痛患者前扣带回皮质灰质出现了明显的减少。就目前的结果而言,纤维肌痛患者大脑结构变化的模式类似于其他疼痛综合征,并没有引起特定脑区的结构变化。纤维肌痛的研究为中枢性疼痛增强假说提供了证据,但目前认为,其他因素如抑郁和焦虑,也可能在大脑的结构变化中发挥重要作用。

  IBS是临床上常见的一类以腹痛和肠运动模式改变为特征的慢性疼痛综合征。最近的一项研究使用VBM和基于表面形态测量法发现IBS患者前扣带回皮质(anterior cingulate cortex,ACC)和两侧前脑岛皮质明显变薄。此外,作者还发现,IBS患者头侧ACC和前/内侧丘脑中的灰质体积低于健康志愿者。值得注意的是,静息态功能磁共振研究中还发现IBS患者灰质体积的改变与大脑功能改变亦有关联性。Qi等对比了31例IBS患者和年龄、性别相匹配的健康志愿者的大脑,发现IBS患者下丘脑灰质体积增加,而前中央扣带回皮质薄于健康志愿者。作者还发现背外侧前额叶皮质厚度和疼痛强度呈负相关,而前脑岛厚度和疼痛持续时间呈正相关。

  然而,另一项观察了55例IBS患者的研究指出,认知/评价功能脑区灰质的变化可能是IBS患者所特有的,而其他脑区的变化可能是因为焦虑和抑郁水平的改变。这一结果再次强调了使用VBM研究慢性疼痛机制时应矫正患者情绪障碍的重要性。

  CRPS是一种发病机制不清的难治性神经病理性疼痛综合征。CRPS可继发于骨折、肢体创伤、外周或中枢神经系统的病变。临床特征包括特征性的临床三联征症状,包括自主神经功能紊乱(皮温、肤色及排汗异常)、感觉功能异常(痛觉过敏)、运动功能障碍(麻痹、震颤、肌张力障碍)等。CRPS的诊断主要基于临床体征。最近的一项研究表明,CRPS患者右侧脑岛、右腹内侧前额叶皮质和右腹内侧前额皮质灰质减少。此外,作者通过弥散张量成像还发现,CRPS患者左侧扣带束胼胝体各向异性分数明显降低。

  虽然局部灰质的变化与疼痛强度和持续时间相关,但是减少的灰质区域之间的白质连通性的改变却与焦虑程度有关。这一研究提示,情感、自主神经和疼痛感知可能在慢性疼痛,至少在CRPS的发生、发展中发挥着关键作用。

  MRI结构像技术运用于慢性疼痛机制的研究已有十多年的历史。尽管疼痛是我们每个人都会经历的体验,但疼痛患者中只有小部分会发展为慢性疼痛。对于一部分人群来说,中枢疼痛信号传递系统的结构性差异可能导致了慢性疼痛的转化。在疾病慢性化的过程中,“神经元可塑性”是目前普遍认可的调节机制。总结近几年基于MRI结构像技术运用于慢性疼痛综合征中枢机制的研究结果,我们发现,即大脑灰质的变化并非随机分布,而主要集中于功能高度特异的脑区,即扣带回皮质、脑岛、颞叶和额叶廊额叶皮质,这些脑区都参与了中枢伤害性信号的处理、加工,并对疼痛体验和疼痛期待起着多元整合的作用。

  截至目前,多项基于MRI结构像的疼痛研究都报道了疼痛持续时间和灰质减少程度的相关性,提示形态学的变化常继发于慢性疼痛的持续。但是,对皮质和皮质下结构出现变化的原因我们还知之甚少。在以后的研究中,我们还需进一步增加研究的样本量、延长随访时间。慢性伤害性输入导致脑内皮质结构的重塑,突显了成年人大脑也具有发生解剖学改变的潜力。因此,仍需提高我们对慢性疼痛过程中发生皮质重塑的理解,这将对慢性疼痛的治疗有巨大的临床意义。

  来源:袁杰,喻田,张马忠.慢性疼痛患者基于静息态功能性核磁共振的研究进展[J].国际麻醉学与复苏杂志,2018,39(9):896-899.

https://www.80088005.com/shehuikexue/409.html

最火资讯