偏头痛的多模态MRI研究进展

代林泉，王静杰，李咏梅，曾春，郑伊能，丁爽，彭钰玲，谢艳君

偏头痛是常见的原发性头痛之一，是一种以反复单侧或双侧发作的中重度头痛为特征的神经系统疾病，发作时日常活动会加重头痛，可伴有恶心、恐声和畏光等症状[1]，全世界发病率可达12%[2]，约1/3的患者在每次头痛发作前会出现先兆症状，如视觉、听觉、嗅觉的异常[3]。目前偏头痛主要根据临床表现进行诊断，但尚无明确的实验室结果和影像学检查将其与其他原发性头痛进行鉴别。近年来越来越多的研究投入到探索偏头痛发病机制里，其中MRI研究以其无创、安全性好、实验设计简单的优势，成为偏头痛研究热点，多模态MRI序列为偏头痛患者的神经结构、功能连接和代谢改变提供了资料，笔者主要对当前偏头痛的多种MRI研究进行综述。

1 偏头痛形态学研究

1.1 常规MRI对偏头痛的研究

目前认为偏头痛是以广泛感觉处理功能障碍为特点的神经系统疾病，中脑导水管周围灰质(periaqueductal gray，PAG)被认为是躯体疼痛的调节器，研究表明在偏头痛患者在发作间期出现PAG功能和结构异常，能引起脊髓和三叉神经疼痛传导通路的高敏感性，导致偏头痛的发作[4]。Chen等[5]报道了阵发性偏头痛患者的PAG体积增大，慢性偏头痛患者PAG体积与头痛程度成负相关。另外，Negm等[6]对55例无先兆型偏头痛患者和10例先兆型偏头痛患者进行MRI扫描后，使用偏头痛严重度评分量表(MIGSEV scale)将患者分为三级，发现在Ⅲ级严重度中白质高信号出现频率更高，结果显示年龄、先兆症状、恶心、发作期残疾、治疗效果不佳、头痛严重程度和偏头痛持续时间是白质高信号出现的危险因素。

常规MRI扫描在临床上运用广泛，上述研究发现的偏头痛患者大脑结构异常，可能会用作偏头痛的影像学诊断和评估疾病预后，但上述研究结果仍需要大量研究证实，这种表现是否为偏头痛患者大脑出现的特异性表现还需要进行更多更深入的实验研究。

1.2 基于皮层的形态测量学和基于体素的形态测量学对偏头痛的研究

基于体素的形态测量学(voxel-based morphometry，VBM)和基于皮层的形态测量学(surface-based morphometry，SBM)能够通过定位异常脑区来评估大脑的结构变化(灰质体积、皮层厚度和大脑皮层皱褶形成指数)。Zhang等[7]使用VBM和SBM报道了无先兆型偏头痛患者的双侧小脑嵴灰质体积增加、外侧枕-颞皮层厚度增加和右侧岛叶皮质厚度减小，其左侧中央后回、顶上小叶、右侧枕-颞皮层褶皱形成指数增加以及左喙额中回皮层褶皱形成指数减小。紧张型头痛也是常见原发性头痛之一，为了对紧张型头痛与偏头痛大脑进行鉴别，Chen等[8]也使用VBM对49例紧张型头痛患者、56例偏头痛患者与43名健康对照组进行灰质体积测量，发现与紧张型头痛患者相比，偏头痛患者在大脑前额部和小脑区域的灰质体积相对降低。由于不同亚型的偏头痛也许会呈现出各自特殊的大脑结构改变[9-10]，Petrusic等[11]根据先兆症状将偏头痛患者分为视觉先兆型偏头痛(MVA)和躯体语言障碍型偏头痛(MVA+)，使用SBM对两组偏头痛患者进行比较，发现与MVA组相比，MVA+组左喙额中回皮质表面积减小，左侧颞极水平脑沟深度增加，研究认为上述研究对象呈现出的不同大脑形态特征，也许能作为不同偏头痛亚型的潜在生物标志物。

VBM和SBM为研究偏头痛大脑结构改变提供了影像学依据，但偏头痛亚型分类诸多，之前的研究结果并不能运用于所有偏头痛亚型，因此未来研究应对其他亚型偏头痛患者大脑结构进行分析，并且上述结果也仍需大量重复试验证实。

2 偏头痛功能影像学研究

2.1 扩散张量成像对偏头痛的研究

扩散张量成像(diffusion tensor imaging，DTI)将水分子移动利用参数进行量化，从而更客观地呈现出大脑结构差异，许多DTI研究发现偏头痛患者白质微结构异常。Kara等[12]使用DTI对14例无先兆型偏头痛患者和15名健康对照组相比较，发现偏头痛患者仅在红核处的表观扩散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)升高，推测红核ADC值升高反映了血管源性水肿可能。Szabo等[13]对18例先兆型偏头痛患者、25例无先兆型偏头痛和28名健康对照组进行研究，发现先兆型偏头痛患者与对照组相比，双侧顶枕叶白质、胼胝体、扣带回白质区域径向扩散值(radial diffusion，RD)降低，与无先兆型偏头痛患者相比在左侧顶枕叶白质区域的部分各项异性值(fractional anisotropy，FA)增高，先兆型偏头痛患者的左顶枕区域和左皮质脊髓束中的轴向扩散值(axial diffusion，AD)与患病年限呈负相关，其右上纵行束区域的AD值与头痛发作次数呈负相关。Chong等[14]利用DTI对23例偏头痛患者和18名健康对照组的白质纤维完整性进行比较，发现在偏头痛患者白质纤维束中的水分子扩散程度更高，并且随着患病年限增加，白质纤维束结构改变程度也会逐渐增加。由于PAG在大脑疼痛调节上有重要作用，为了更好地探索偏头痛中PAG改变，Ezra等[15]根据动物模型的PAG分段，通过脑干的优化DTI将人类大脑中PAG分为了腹外侧PAG (vlPAG)、外侧PAG (lPAG)、背侧PAG(dlPAG)、背内侧PAG (dmPAG)4个亚分段。

DTI显示偏头痛患者白质结构受到破坏，但由于研究对象数量大小不等和感兴趣区划分不统一导致得出的结论不具备可比性，表现为有统计意义的参数不相同，局限了我们对偏头痛的进一步了解，将来对偏头痛的DTI研究应设定统一感兴趣区进行分析。

2.2 功能磁共振对偏头痛的研究

功能磁共振(functional magnetic resonance imaging，fMRI)的理论基础主要是由于神经元细胞激活后耗氧量明显增加，通过周围血管得到快速血氧补充，使得局部去氧血红蛋白相对浓度明显减低，去氧血红蛋白本身是一种顺磁性物质，可以引起局部磁场均匀性的变化，产生横向磁化弛豫时间(T2)缩短效应。

由于PAG在大脑对疼痛调节上的重要作用，近年来关于偏头痛患者PAG的研究逐渐深入。Solstrand Dahlberg等[16]测试了偏头痛患者在受到热刺激下PAG与其他脑区的连接性，对21例阵发性偏头痛患者和22名健康对照组进行比较，发现PAG与那些疼痛处理相关脑区域之间的连接性增加，与降低疼痛相关脑区域之间的连接性减少。Li等[17]利用静息态fMRI对100例无先兆性偏头痛患者和46名健康对照组进行比较，发现无先兆型偏头痛患者PAG和前扣带回皮质/内侧前额叶皮质连接减少，并且这种连接与头痛程度相关，经过治疗后的无先兆型偏头痛患者PAG和前扣带回皮质/内侧前额叶皮质连接增加。基于Ezra等对PAG的分段，Chen等[18]利用静息态fMRI对18例阵发性偏头痛患者和18名例健康对照组的PAG亚分区进行比较，发现阵发性偏头痛患者的双侧腹外侧PAG和左侧背侧PAG功能连接减少。

除PAG对疼痛调节功能上有着重要地位，研究者们还发现小脑和下丘脑在偏头痛患者中对疼痛调节同样有重要作用[19-20]。Schulte等[21]使用功能成像对18例阵发性偏头痛患者、17例慢性偏头痛患者和19名健康对照组进行比较，发现慢性偏头痛患者前右下丘脑的活跃性明显更强，在排除头痛作为下丘脑激活的主要介质条件下进行第二次分析，发现下丘脑后部活跃性增加更明显，期间双侧下丘脑活跃性更高。Mehnert等[22]对54例偏头痛患者与健康对照组进行比较，发现偏头痛患者小脑在受到三叉神经痛刺激时出现灰质体积增加和神经元兴奋性升高表现。

fMRI为探索偏头痛发病机制的深入研究奠定了基础，发现偏头痛患者部分脑区存在功能障碍，并且功能障碍程度受到治疗效果和病程等因素的影响。但目前对大脑功能障碍与偏头痛发病机制的关系尚不清楚，将来应进行更多大样本的纵向队列研究对其进行阐述。

3 其他MRI对偏头痛的研究

其他MRI序列仅见少量报道，均描述了偏头痛患者与头痛相关的局部脑区结构、血管、扩散和代谢变化。为了研究偏头痛患者的血脑屏障是否受到破坏，Amin等[23]使用动态对比增强MRI (dynamic contrastenhanced MRI，DCE-MRI)对19例无先兆型偏头痛患者在其头痛发作期和间歇期分别进行了扫描，结果显示在无先兆型偏头痛患者中血脑屏障的通透性没有发生改变，但由于样本量太少、缺乏重复试验，这个结论是否成立还有待更大样本和更多实验研究来进一步证实。偏头痛先兆引起的继发性血管改变可以在磁敏感加权成像(susceptibility weighted imaging，SWI)中发现，Gocmen等[24]报道了2例先兆型偏头痛患儿异常SWI表现，发现患儿偏头痛先兆发作时SWI对左侧大脑半球静脉显示更明显，而扩散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI)显示无异常。虽然缺血性中风表现的不对称性血管改变也有报道[25]，但DWI扩散不受限和短暂的临床及神经影像表现更支持偏头痛诊断。人体在受到疼痛刺激时大脑皮质中γ-氨基丁酸(GABA)水平升高，Aguila等[26]使用磁共振波谱(magnetic resonance spectroscopy，MRS)发现偏头痛患者胼胝体压部和后扣带回中线外侧区域GABA水平升高。Li等[27]使用MRS发现经过左乙拉西坦(LEV)治疗后的偏头痛患者扣带回皮质区域GABA水平下降，结果显示GABA也许能作为评估偏头痛治疗效果的生物标志物。

4 展望

近年来，研究者致力于对偏头痛发病机制进行大量研究，多模态MRI技术从多序列角度阐述了偏头痛患者大脑功能与结构改变，为偏头痛发病机制的深入探索奠定基础。目前关于偏头痛的MRI研究结果是否具备特异性尚不能确定，因此今后的研究需要对偏头痛患者与其他头痛类型或其他疼痛类型的患者进行比较，以确定偏头痛研究中MRI结果的特异性。随着MRI不断发展，对偏头痛疾病必定会有更深的认识，这将为偏头痛的早期诊断和治疗方式提供新的方法和依据。

利益冲突：无。