前庭性偏头痛患者大脑皮质厚度异常研究

乔超 刘衍希 阎文静 刘学军 王海萍

［摘要］  目的  分析前庭性偏头痛（vestibular migraine，VM）患者大脑皮质厚度改变区域，为VM发病机制的研究提供理论依据。

方法选择2021年6月—2022年12月于我院神经内科就诊的VM患者27例（设为VM组），同期招募28例健康志愿者作为对照组。所有受试者进行全脑磁共振（MR）扫描，采用基于表面形态学分析（SBM）方法分析并比较两组受试者MR图像中大脑皮质厚度；对VM组患者皮质厚度异常脑区与其病程、头痛发作频率、头晕发作频率、头痛视觉模拟评分（VAS）分值等参数进行Spearman相关性分析。

结果与对照组相比，VM组患者左侧顶下小叶皮质厚度明显下降（Pvertex＜0.01，Pcluster＜0.05），但左侧顶下小叶皮质厚度与VM病程、头痛发作频率、头晕发作频率、头痛VAS分值均无相关性（P＞0.05）。

结论前庭性偏头痛患者大脑皮质厚度异常区域位于左侧顶下小叶，左侧顶下小叶可能参与了VM发生的病理生理过程。

［关键词］  偏头痛；前庭疾病；脑皮质厚度；磁共振成像

［中图分类号］  R747.2;R764.34

［文献标志码］  A

Cortical thickness abnormalities in patients with vestibular migraine

QIAO Chao， LIU Yanxi， YAN Wenjing， LIU Xuejun， WANG Haiping

（Department of Neurology， The Affiliated Hospital of Qingdao University， Qingdao 266003， China）

;［ABSTRACT］ Objective To investigate cortical thickness changes in patients with vestibular migraine （VM）， and to provide a basis for studying the pathogenesis of VM.

Methods From June 2021 to December 2022， we enrolled 27 patients with VM visiting the department of neurology of our hospital and 28 healthy volunteers as control group. All the subjects underwent whole-brain magnetic resonance （MR） scanning. Using surface-based morphometry， the thickness of the cortex was analyzed on MR images and compared between the two groups. In the VM group， Spearman correlation analysis was performed to detect the correlation between cortical thickness changes and VM course， headache attack frequency， dizziness attack frequency， and headache intensity on the Visual Analogue Scale （VAS）.

Results Compared with the control group， patients with VM had a significant decrease in the cortical thickness of the left inferior parietal lobule （Pvertex<0.01， Pcluster<0.05）. However， there was no significant correlation between the cortical thickness of the left inferior parietal lobule and the course of VM， headache attack frequency， dizziness attack frequency， or VAS score （P>0.05）.

Conclusion The cortical thickness of the left inferior parietal lobule is altered in patients with VM. The left inferior parietal lobule may be involved in the pathophysiological process of VM.

［KEY WORDS］ Migraine disorders; Vestibular diseases; Brain cortical thickness; Magnetic resonance imaging

前庭性偏頭痛（vestibular migraine，VM）是一种以前庭症状为特征的中枢神经系统疾病［1］。迄今为止，VM依然缺乏特异性的血清学及影像学诊断标准。虽然国内外研究人员不断从大脑结构与前庭功能上对VM进行研究，但VM发病机制仍未明确。VM的诊断通常主要依据其临床症状［2-3］，因此误诊和漏诊率相对较高，且该病尚无确切治疗方案。VM易导致患者脑结构及功能异常，既往有基于体素形态学分析（VBM）的研究，证实VM患者大脑皮质有形态改变，该变化可能参与了VM的发病［4］。为进一步探明VM的发病机制，本研究采用基于表面形态学分析（SBM）的方法，通过FreeSurfer软件分析VM患者大脑皮质厚度的改变，以期为VM的研究提供新的理论依据。

1 对象与方法

1.1 研究对象

选择2021年6月—2022年12月于我院神经内科就诊的VM患者27例（设为VM组），其中男5例，女22例，平均年龄41.0（30.0，53.0）岁，受教育年限为10.0（8.0，12.0）年。患者纳入标准：①符合2013年国际头痛协会（IHS）制定的《国际头痛分类（第3版）》［5］中VM诊断标准；②年龄18～60岁；③右利手；④患者处于VM发作间期（MR扫描前后3 d内均无头痛、头晕发作）；④无其他神经系统疾病史、其他类型原发性或继发性头痛史及精神疾病史，无高血压史、糖尿病病史、其他代谢紊乱性疾病 史、结缔组织或自身免疫性疾病史；⑤常规MR扫描大脑无异常信号。同时选择同时期健康志愿者28例作为对照组，其中男7例，女21例，平均年龄48.5（26.0，52.0）岁，受教育年限12.0（9.0，15.0）年。志愿者纳入标准：①常规神经系统查体未见异常；②既往无偏头痛、头晕家族史及神经系统损害史；③右利手；④常规MR扫描大脑无异常信号。两组受试者排除标准：①有酒精、尼古丁或药物滥用史，1年内有预防性VM用药史；②女性受试者处于妊娠或月经期；③汉密尔顿抑郁量表、焦虑量表得分未在正常范围内。两组受试者的性别、年龄、受教育年限等基线资料无显著差异（P＞0.05）。收集两组所有受试者的标准全脑MR高分辨率3D图像（T1加权像，MP-RAGE序列）及VM组患者的VM病程、头痛发作频率、头晕发作频率以及头痛视觉模拟评分（VAS）参数。

1.2 MR图像处理

采用FreeSurfer 7.3.2软件包，依据软件推荐的recon-all命令对两组受试者的全脑MR图像进行如下处理：①图像转换：将原始DICOM格式图像转换为NIFTI格式，切除頸部图像，人工检查图像质量后转换为MGZ格式；②头动校正：对T1加权图像进行头动校正；③脑组织影像提取：将大脑组织原始体积仿射变换到MNI305图集上进行Talairach坐标系转换，再将原始体积信号强度进行标准化处理，然后对所有体素的强度进行缩放，使白质平均强度达110，排除颅骨和硬脑膜等组织后提取出脑组织影像；④MR信号配准：依次执行最大期望算法（EM）线性配准、典型强度标准化配准、典型非线性体积配准、EM配准。⑤MR信号分割：基于全脑皮质萎缩模型对大脑皮质下结构进行分区和统计，进行大脑白质结构分割，划分灰质、白质及软脑膜等脑组织边界；⑥创建脑表面：生成大脑皮质原始曲面，并对原始曲面进行平滑，对生成的大脑皮质图像进行膨胀并查找拓扑缺陷；⑦空间平滑：采用15 mm半高全宽平滑核对指标进行高斯平滑，提高图像信噪比。

通过图像处理获得两组受试者可参数化的大脑皮质重组图像，即大脑皮质网格，采用DODS统计模型对该网格面进行大脑皮质厚度分析。

1.3 统计学方法

采用SPSS 26.0软件及FreeSurfer 7.3.2软件对数据进行统计学分析。计数资料以例（率）表示，组间比较采用χ2检验；符合正态分布的计量资料以 ±s表示，不符合正态分布的计量资料以M（P25，P75）表示，组间比较采用Mann-Whitney U检验；采用Spearman相关系数法对于大脑皮质异常厚度与VM相关指标进行相关性分析。以P＜0.05为差异有统计学意义。将患者的年龄、性别、受教育程度作为协变量，采用DODS统计模型进行大脑皮质厚度分析，以Pvertex＜0.01为差异具有统计学意义；使用Monte Carlo模拟对Pvertex进行多重比较校正，以Pcluster＜0.05为差异有统计学意义。

2 结  果

2.1 两组受试者大脑皮质厚度比较

DODS模型分析结果显示，两组受试者的左顶下小叶脑区内皮质厚度最显著差异顶点所对应的MNI空间坐标X、Y、Z值分别为－37.7、－60.6、24.8，两组受试者的脑皮质厚度显著差异脑区位于脑左顶下小叶（Pvertex＜0.01，Pcluster＜0.05）。与对照组相比，VM组患者大脑左侧顶下小叶皮质厚度明显减少。见图1。

2.2 相关性分析

使用FreeSurfer7.3.2软件分析VM组患者全脑MR T1加权图像，测得的左侧顶下小叶皮质厚度为（2.34±0.11）mm。VM组患者的病程为（3.55±1.72）年，每月头痛发作天数为（2.42±2.39）d，每月头晕发作天数为（1.43±1.47）d，头痛VAS分值为（5.79±1.89）分。Spearman相关性分析结果显示，VM患者左侧顶下小叶皮质厚度与VM病程、头痛发作频率、头晕发作频率、头痛VAS分值均无相关性（P＞0.05）。

3 讨  论

目前对于大脑皮质形态结构的研究，通常采用VBM及SBM两类方法。VBM在测量脑白质及灰质的密度、厚度与体积方面精确度与客观度皆较高，SBM则是一种新颖的脑结构分析方法，与VBM相比，其模板配准更加精准，反映脑区皮质结构的改变更加直接和敏感［6］。FreeSurfer是基于Linux操作系统，以SBM为工作原理的MR图像处理软件，其可用于分析来自脑横断面和纵向神经的成像数据，能较为客观地评估大脑皮质形态（如大脑皮质厚度、表面积、凹凸度、曲率等），评估效果可靠，具有较高灵敏度及准确性［7］，目前FreeSurfer软件在医学图像处理中已被广泛应用。

本研究结果显示，VM组患者左侧顶下小叶的皮质厚度明显小于对照组。顶下小叶是大脑高级联络皮质之一，位于大脑的中心附近。有研究通过应用前庭电刺激等方法发现处理前庭信息的脑区主要集中在后脑岛、杏仁核、顶下小叶、颞上回和扣带回等位置［8］。利用功能磁共振成像技术研究显示，大脑左侧顶下小叶、左侧中央回、双侧颞上回等参与了视听信息的转化［9］。顶下小叶主要由缘上回和角回组成。缘上回是视觉-前庭皮质网络中的一部分，可被前庭信号激活［10-11］。ZHE等［12］通过种子点分析法研究发现，VM患者左侧体感皮质、顶下小叶与左侧前庭皮质之间的功能连接增加，进一步说明顶下小叶在前庭信息处理时起到了重要作用。复杂的视觉环境、嘈杂的声音环境，以及躯体姿势变化均较易诱发VM疾病发作。本研究中VM患者左侧顶下小叶皮质厚度明显减少，考虑左侧顶下小叶皮质变薄可能会使患者接收和处理前庭信息能力下降，导致VM疾病发作。另有研究表明，焦虑状态会导致VM患者更加依赖视觉，焦虑、抑郁情绪与VM发病可能互为因果，从而形成恶性循环［13-14］。有研究采用CAT12软件基于SBM方法比较VM患者与正常人的大脑皮质厚度，结果显示VM患者左侧舌回、额下回岛盖区，右侧额上回、颞上回、距状旁回、舌回、额下回岛盖区及三角区皮质厚度较正常人显著减少［15］。本研究结果较单一，考虑原因可能是使用软件不同及样本量偏少产生的误差，但本结果与上述结果并不冲突，或可作为其补充。

VM症状反复发作可致患者出现认知功能障碍［16-17］，而顶下小叶参与人类多种认知过程，能够影响认知功能［18-19］。有研究表明认知功能障碍的发生与楔叶、顶下小叶的活动减少及结构破坏有关［20-21］。位于顶下小叶后部的角回，在记忆和情景模拟中也起着非常关键的作用，角回在涉及情节记忆的过程中被明显激活［22-23］。汪腾龙等［24］研究发现，左侧角回大脑皮质变薄是导致认知障碍发生的原因。本研究也从侧面证实了上述结果。目前对于VM患者认知功能方面的研究相对较少，且认知功能改变的观察需要长期随访，这也为相关研究增加了难度。但认知功能障碍对患者生活质量影响巨大，为及早干预病情、提供最佳治疗、抓住最佳干预时机，临床仍需积极探索VM发生与认知功能障碍的关系。

综上所述，本研究结果显示，VM患者大脑皮质厚度异常区域主要集中在左侧顶下小叶。既往较少有研究使用FreeSurfer软件分析VM患者大脑结构，本研究初步尝试使用FreeSurfer软件分析VM患者大脑皮质结构改变，我们今后研究将以此为基础，对患者大脑皮质病变区域的表面积、凹凸度、曲率等方面进行多元度量，开展更大样本量的研究，为尽早明确VM发病机制提供更多理论依据。

伦理批准和知情同意： 本研究涉及的所有试验均已通过青岛大学附属医院医学伦理委员会的审核批准（文件号QYFYWZLL28397）。所有试验过程均遵照《人体医学研究的伦理准则》的条例进行。受试对象或其亲属已经签署知情同意书。

作者声明： 乔超、劉学军、王海萍、刘衍希参与了研究设计；乔超、王海萍、阎文静参与了论文的写作和修改。所有作者均阅读并同意发表该论文，且均声明不存在利益冲突。

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（本文编辑 范睿心 厉建强）