偏头痛的脑磁共振成像研究进展

饶艳霞，张佳鑫，谭 颖，孙兴龙（通信作者）

（1川北医学院 四川 南充 637000）

（2广元市中心医院影像科 四川 广元 628000）

偏头痛是一种多学科及多因素的高度致残性神经系统疾病，是临床诊疗工作中最常见的原发性头痛，女性多见，以发作性、多偏侧、中重度及搏动性头痛为特征，伴有恶心、呕吐、畏光与畏声中的一种或多种自主神经功能紊乱，日常活动或光、声刺激等均可加剧头痛，也被认为是对视觉、听觉、嗅觉及躯体感觉刺激的过敏反应[1]。这种致残性的原发性头痛在全球的患病人数约为11亿[2]，在过去25年中，偏头痛所致的死亡或残疾人数在全球范围内不断攀升，威胁到全世界约11.6%的人口，是50岁以下人群致残的主要原因[3]。偏头痛及其伴随症状会诱发患者、家庭及社会多方面的负担[4]，长期疼痛可助长焦虑和睡眠障碍等心理健康问题的产生，反之亦会进一步阻碍偏头痛的治疗[5]。日常工作中惯用的常规影像学方法多用于继发性偏头痛的排除性诊断，多模态MRI对偏头痛脑结构、功能及其他更多有效信息的探索潜能尚未被临床医生熟知，本文就多模态磁共振评估偏头痛在颅脑结构、功能、化学及血流等方面的改变，旨在帮助临床医生更加了解偏头痛，以便于更好地进行临床诊治，并为偏头痛发病机理和一系列病理生理改变的研究提供一定的参考价值。

1 脑结构改变

1.1 基于体素的形态测量（voxel-based morphology，VBM）

VBM是通过将多幅脑图像与脑图模板对比，在体素水平上评估大脑形态学变化,是反映脑皮质厚度差异最常用的方法。Bonanno等[6]对偏头痛患者进行磁共振检查，偏头痛患者的双侧岛叶、额叶、前额叶、颞叶、前扣带回皮质、基底节、小脑、顶叶及枕叶皮质的体积较对照组减小，他认为这很可能是机体对偏头痛的重构调节，是偏头痛频繁发作的一种结果，该研究未发现皮质厚度增加的脑区，这与国内禹智波[7]的研究结果一致，该作者指出偏头痛组的平均脑区皮质厚度均比健康对照组小。Dodick等[8]在躯体感觉皮层及岛叶也发现了脑皮质厚度的变化，这项异常结果存在于发作频率较高的人群中，预示偏头痛频繁重复刺激会导致处理感觉信息和调节疼痛的情感反应的脑区发生适应性形态改变。

1.2 扩散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）

DTI已经被广泛用于研究不同疼痛模式下脑白质改变，是现阶段独有能有效观察脑白质及神经结构完整性的非侵入性的无创检查[9]，其通过测量水分子扩散来可视化白质纤维束的走形、方向、完整性及连通性等信息，各向异性分数（fractional anisotropy，FA）是DTI常见的衡量指标之一。李等[10]对32名无先兆偏头痛患者和同数量的健康对照组于治疗前、治疗半年后和治疗一年后进行3次DTI检查，结果显示无先兆偏头痛患者在治疗前胼胝体膝部、体部及压部FA值均明显低于较对照组，治疗后FA值较治疗前明显升高，随着治疗推进，FA值也不断升高，则表明偏头痛损伤了胼胝体神经纤维束的完整性，并且这种可逆性损伤可以通过有效治疗措施而改善。

1.3 脑白质高信号（white matter hyperintensity，WMH）

WMH通常被定义为位居于颅脑深部、皮质下、脑室周围和幕下结构的小的点状高信号病变，没有肿块效应。Dobrynina等[11]发现不同亚型偏头痛的WMH拥有共同的特征：WMH发生在额叶的概率最高，顶叶和颞叶次之，其他脑叶内几乎没有，WMH病灶较小且无合并倾向。一项以人群为基础的荷兰研究表明女性偏头痛患者的WMH在9年内不断积累，但WMH的增加并不影响认知，该实验也没有发现偏头痛的频率或亚型与WMH进展的关系[12]。相比健康同龄人，偏头痛患者检测到WMH的可能性高达2～4倍，与无先兆偏头痛相比，有先兆偏头痛患WMH风险进一步增大。

2 脑功能改变

自1991年创立以来，血氧水平依赖（blood oxygen level dependent，BOLD）功能磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）便迅速成为基础和应用神经科学研究的重要方法学，它利用血红蛋白携氧状态所致的磁场差异来监测BOLD信号，从而反映局部脑区信号强度的改变，任务态和静息态是fMRI的两种模式，静息态下的研究能最大限度减少外界干扰，可捕捉更加精准的脑区变化[13]。

2.1 局部一致性（fregional homogeneity，ReHo）

每个体素与相邻体素区域的活动步调的一致性是ReHo的主要描述内容，旨在了解脑自发活动的情况。Liu等[14]应用fMRI比较无先兆偏头痛患者和健康对照者在ReHo方面的差异，并探讨针刺对无先兆偏头痛患者的累积治疗效果，偏头痛组针刺治疗前小脑ReHo值明显减小，针刺治疗后偏头痛组小脑和角回的ReHo值明显增大，这表明长期针灸治疗不仅可以调节异常的小脑区域，还可以激活与疼痛和情绪调节相关的角回，以缓解偏头痛的疼痛症状以及情绪障碍。

2.2 低频振幅（amplitude of low frequency fluctuation，ALFF）

ALFF是基于静息态下的能量视角对脑区BOLD信号强度的描述，结果以ALFF值的形式反映。张等[15]对比研究发现有先兆偏头痛组左侧额上回ALFF值显著高于对照组，ALFF值增高表明头痛症状逐步缓解，而双侧枕叶和双侧丘脑的ALFF值显著减小，暗示疼痛调节、缓解功能减弱，导致患者偏头痛症状持续加重、恶化。Wei等[16]针对无先兆偏头痛患者根据是否合并焦虑进行亚型分组后行fMRI检查，无先兆偏头痛伴或不伴焦虑组右侧舌回ALFF和ReHO值均存在异常，两组右侧舌回ALFF和ReHO值均较低于健康对照组，在无先兆偏头痛不伴焦虑组的患者中，右侧舌回的神经活动恶化得更加明显，表明视觉皮层中的关键节点舌回可能参与了伤害性感受和情绪加工。Wang等[17]对偏头痛及健康对照组进行对比研究，左侧中扣带回、左中前额区、右下颞区、双侧颞部、枕部和默认网络的部分区域（内侧前额叶区域）的ALFF值较对照组均减小，这一研究结果支持了三叉神经痛具有时空分布的假说，这有助于更好地理解三叉神经血管复合体部分参与了偏头痛的发病。

2.3 功能连接（functional connectivity，FC）

参照不同的分类标准，FC可分为相关性分析和独立成分分析（independent components analysis，ICA）两大类。魏等[18]采用ICA技术及基于种子点的功能连接方法观察无先兆偏头痛患者脑区的活动差异，相比健康志愿者，实验组右侧舌回与左侧丘脑、左侧额中回及右侧额上回的FC增强，与此同时右侧枕上回与右侧额上回的FC也增强，这表明丘脑-视觉皮层神经环路异常兴奋，放大了视觉信号的强度，减弱了对外源性刺激的抑制能力，进而造成偏头痛患者畏光的临床症状。

3 脑血流改变

动脉自旋标记（arterial spin labeling，ASL）是利用血液中水分子作为内源性示踪剂，能够安全、无创、无损地测量脑血流量，被广泛应用于神经系统疾病的磁共振成像中。Youssef等[19]发现小儿偏头痛患者初级躯体感觉皮层血流量增加，这与先前对成人偏头痛的研究结果一致，且血流量的增幅随着偏头痛发作频次增加而增加，揭示了偏头痛导致神经元和（或）胶质可发生适应性或不适应性代谢改变。王明慧[20]发现无先兆偏头痛患者左内侧额上回、右背外侧额上回局部脑血流量值显著低于对照组，双侧额上回灌注减低，可能提示额上回对反复发作无先兆偏头痛表现更为敏感、脆弱，通过与痛觉调节相关的认知控制机制来介导疼痛感觉的衰减。谷涛[21]就不同类别偏头痛患者展开了ASL研究，针对伴视觉先兆的偏头痛患者来说，有6名患者枕叶区域表现为低灌注，3名患者该区域为高灌注；针对无先兆但伴有视觉障碍者来说，其中有2名患者枕叶区域灌注异常且表现为灌注减低；而针对无先兆无视觉障碍者来说，有2名人员的枕叶血流灌注增高，鉴于有先兆和无先兆偏头痛区域性脑血流量存在差异，由此我们可以推测视觉功能的紊乱可能是枕叶血流减低的结果，而小部分存在的枕叶的灌注增强可能只是一种短期的改变，是对脑血流不足的暂时性应激调节。

4 脑化学改变

磁共振波谱（magnetic resonance spectroscopy，MRS）基于化学位移和自旋耦合的原理来无创性检测活体组织中的胆碱、N-乙酰天门冬氨酸、乳酸、脂质、肌醇等代谢物浓度，通过代谢情况来分析和判断大脑局部脑神经元的活动情况，进而根据生化及能量改变从分子代谢水平了解疾病的病理生理过程，最常用的是氢质子磁共振波谱。一项31P-MRS成像[22]发现偏头痛患者枕叶皮质在内的几个皮质区无机磷酸盐增加，镁含量降低，这表明偏头痛患者存在能量代谢异常和线粒体功能障碍，这可能降低引发偏头痛发作的门槛。张路平[23]对16名无先兆偏头痛患者和同数量的对照组进行1 H-MRS检查发现病例组枕叶皮质的活性大幅下降，主要表现为枕叶区N-乙酰天门冬氨酸和总肌酸的比值减小，N-乙酰天门冬氨酸被誉为神经元的特异性标志物，神经元的数目及活性的改变均可以影响其激素水平的表达，上述试验揭示了频发的偏头痛会造成神经元损害与丢失，引发其活性减低和功能减退。

5 小结

偏头痛是一种持久且复杂的进行性神经系统疾病，其发病机制尚不明确。目前偏头痛的脑磁共振研究纳入样本量相对较少，且每项研究因发作频率、持续天数差异等混杂因素影响而不完全一致，还需要大量的研究进一步证实、探索。磁共振研究已证实偏头痛患者有脑结构、功能、化学及血流等多方面的的异常改变，为后续的临床诊疗奠定了基石、提供了重要的参考价值，偏头痛患者不同方式治疗后的疗效及预后差异评估将是进一步的脑磁共振成像研究方向。