腦血流量(Cerebral Blood Flow)與腦的代謝密切相關,局部腦血流量(rCBF)可以用動脈自旋標記(ASL)MRI量化。ASL MRI可以同時收集受試者靜態和動態CBF的結果。其中靜態CBF是不同時間域上各個voxel的平均CBF值的量化,因此可反應rCBF的變化;而動態CBF則分析不同區域的互相關(cross-correlation),用以發現處理特定疼痛信息的大腦環路。
周圍神經病理性疼痛常由周圍神經的損傷或功能紊亂導致,最近研究也發現它亦與中樞神經元之間的連接改變有關。作者希望可以辨認處理帶狀皰疹後神經痛(PHN)的皮層網絡,並通過監測靜息時的腦活動以辨認PHN對功能連接的影響。
本實驗以11名合格的右利手的PHN患者(均為男性)為實驗組,11名與患者年齡相匹配的、右利手健康男性為對照組。
結果:
一、靜態CBF
與對照組相比,PHN患者的“享樂區”(如左紋狀體包含尾狀核頭和豆狀核)、感覺區(如右丘腦、左S1區)、運動區(如左側主要運動皮質M1區)、情感區(如左島葉、左杏仁核)的CBF均有增加。在左頂下小葉的一些分區(包括左緣上回和左角回),右梭狀回、兩側的顳上回和顳橫回中部CBF也有增加。而與對照組相比,患者兩側的額葉皮質、右頂下小葉(包括右緣上回、右角回)的CBF則下降。
作者發現,在上述PHN患者CBF變化的區域中,PHN患者左S1區、左島葉、右丘腦、左尾狀核的CBF變化明顯,這與先前研究BOLD MRI的結果是一致的。更重要的是,作者發現這四個區CBF的變化與VAS疼痛評分有著十分明顯的正性相關,強烈提示它們參與到了PHN疼痛的過程中。
二、動態CBF
作者用種子相關分析方法(SCA),評估這四個疼痛相關區域的功能網絡。作者分別發現了PHN患者腦中與左尾狀核、左S1、左島葉、右丘腦這四個“種子點”的關聯度升高和下降的區域。其中:
1.左尾狀核:左尾狀核的動態CBF與雙側丘腦區、雙側後扣帶回皮質、右側豆狀核、左側島葉、左側內側前額葉皮質、右側海馬旁回以及包括頂葉、雙側顳中回、雙側舌回的大腦皮質CBF的變化的關聯度升高,而與右側內側前額葉皮質CBF變化的關聯度下降。
2.左S1:左S1的動態CBF與前額葉皮質的CBF變化的關聯度升高,沒有發現關聯度明顯下降的。
3.左島葉:左島葉的動態CBF與雙側尾狀體、右側島葉、額下回的CBF變化的關聯度升高,而與右側顳葉皮質的關聯度下降。
4.右丘腦:右丘腦的動態CBF與左側丘腦、兩側豆狀核、左側尾狀核、顳下回的CBF變化的關聯度升高,沒有發現關聯度明顯下降的。
討論
先前的研究就已揭示島葉、S1、丘腦與急性、慢性疼痛有關,這些區域可分析疼痛的強度和位置。PHN的嚴重程度與丘腦的CBF量有關。過往有些研究認為,丘腦CBF增加,而還有一些研究認為在慢性疼痛中,丘腦CBF是下降的。作者認為,丘腦的CBF變化或許與疼痛的發病機製、類型、嚴重程度、自發疼痛的持續時間有關。S1可能對於神經疼痛的調節有重要作用。運動區如M1的CBF增加,應該是在實驗中患者避免運動誘發的疼痛導致的。紋狀體對於PHN疼痛有著重要作用,或許處於處理痛覺信息和情緒信息的“中心”地位。作者的研究沒有發現前扣帶回和前額葉皮質受到PHN的影響。但是之前的研究提示它們受到疼痛不適感的調控,而很多研究認為前扣帶回可被誘發疼痛、急性疼痛、內髒疼痛激活。而在PHN患者中這兩個區域未受影響,提示慢性、急性疼痛的處理或許有不同的機製。
作者用動態CBF分析,發現了3條涉及處理PHN疼痛的通路。第一條包括紋狀體、島葉、丘腦。第二條包括額葉皮質-基底節-丘腦-大腦皮質通路。第三條包括腦的獎勵通路中的部位,包括紋狀體、前額皮質、杏仁核、海馬旁回。
量化的CBF測量有很好的對疼痛敏感腦區的定位和監測功能。通過監測和比較,ASL或許能用來評價藥物的療效,也可作為臨床評價疼痛的一個客觀的方法。
本研究的不足之處有:(1)因為所有PHN患者一直在經受嚴重程度變化不大的疼痛,故無法分析CBF與疼痛強度之間的關係;(2)樣本的年齡選擇;(3)種子相關分析方法,不能體現有關聯的區域之間影響的方向。
參考文獻:
Jing Liu , Ying Hao , Minyi Du , et al. Quantitative cerebral blood flow mapping and functional connectivity of postherpetic neuralgia pain: A perfusion fMRI study[J].PAIN 154 (2013) 110–118.