基于静息态fMRI对带状疱疹后神经痛患者脑功能和结构改变的研究

发布时间：2020-07-15 01:11

【摘要】：背景与目的:带状疱疹后神经痛(postherpetic neuralgia,PHN)是带状疱疹皮损愈合后仍然持续疼痛超过3个月以上的一种慢性神经病理性疼痛综合征,严重影响患者的身心健康和生活质量。随着我国人口老龄化时代的到来,越来越多的PHN患者势必会造成巨大的医疗费用和经济负担,但PHN的发病机制复杂,现有的临床治疗手段尚不能有效地治疗该病,因此针对其发病机制的研究显得尤为重要。过去研究表明PHN存在周围神经损伤机制,然而对PHN所引起的中枢神经变化研究较少,近年来研究证实PHN的发生可能不仅是由于外周神经损伤而引起,还很可能是由于脑功能和结构变化所引起的。慢性疼痛是一种脑功能障碍性疾病,痛觉形成涉及中枢多个脑区的网络活动,是由大量神经元共同活动完成的复杂动态过程,通过改变大脑之间信息的流动和整合而影响大脑的功能和行为,同时会出现神经系统一系列可塑性的功能和结构改变,从而导致慢性疼痛的持续发作和临床治疗的困难。近年来随着功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)技术的飞速发展,其具有准确定位脑功能区和无创伤性等特点,已逐渐成为研究神经病理性疼痛发生和发展的常用工具,可进一步深入了解中枢神经系统对疼痛形成和处理的过程。有研究表明PHN患者会出现多个脑区的激活,包括岛叶、丘脑、前扣带回、纹状体、海马体、杏仁核、眶额回等,这些脑区涉及感觉、认知、情绪、学习记忆等多方面功能。还有研究表明PHN患者存在广泛脑灰质体积异常,这也反映出疼痛造成了大脑的结构性损伤。目前PHN患者脑内特定功能区域结构改变尚不清楚,因此对PHN患者脑功能和结构改变的深入研究是十分必要的。本项研究基于fMRI技术方法,对PHN患者相关脑区功能和结构改变以及与临床评估量表的关系进行分析,以进一步探讨PHN的中枢发病机制。因此,本研究主要目的包括:1、应用静息态功能磁共振成像(rs-fMRI)技术基于体素-镜像同伦功能连接(VMHC)方法来比较PHN组和正常对照组之间脑镜像同伦功能连接的差异,进一步探讨PHN患者内源性功能连接的损害。2、应用rs-fMRI的低频振幅(amplitude of low-frequency fluctuation,ALFF)方法对PHN患者大脑神经元自发性低频振幅活动进行研究,并探究不同频段(slow-4、slow-5和典型频段)的ALFF值改变,以及差异脑区ALFF值改变与临床参数之间的相关性。3、基于体素的形态测量学(voxel-based morphometry,VBM)方法检测大脑灰质结构的细微变化,分析PHN患者潜在的灰质体积变化。研究方法:1、采集18例右利手PHN病人和18例相匹配的健康对照组受试者,应用VMHC方法分析所有被试者的rs-fMRI数据,并分析相关脑区VMHC值和临床参数的相关性。2、利用3.0T MRI对PHN组18例及性别、年龄及教育程度相匹配的健康对照组18例分别行rs-fMRI扫描。采用REST软件做ALFF分析,分别计算反映灰质信号的slow-4频段(0.027-0.073 Hz)、slow-5频段(0.01-0.027 Hz)、典型频段(0.01-0.08 Hz)内图像信号的低频振荡幅度,并计算ALFF的平均值,再采用SPM8对得到的ALFF值进行统计学分析,并进一步分析差异脑区ALFF值与临床量表的相关性。3、采集22例PHN患者及22例年龄、性别及教育程度相匹配的健康对照者,采用VBM法比较2组脑灰质体积的变化,并分析脑灰质体积改变与PHN患者VAS及病程之间的相关性。结果:1、与健康对照组(healthy control,HC组)比较,PHN组背外侧前额叶(prefrontal cortex,PFC)、楔前叶和后扣带回(precuneus and posterior cingulate cortex,PCUN/PCC)存在VMHC显著下降。PCUN/PCC的VMHC下降与视觉模拟评分法(visual analogue scale,VAS)疼痛评分呈正相关(ρ=0.651;P=0.006)。受试者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线分析显示前额叶和PCUN/PCC两个脑区ROC曲线下面积分别是0.898和0.923,表明VMHC可以用来区别PHN和HC组。2、在经典频段中,PHN组和HC组的ALFF全脑均值显著升高,而对比两组间ALFF发现PHN患者右侧PFC的ALFF值显著降低,而双侧脑干/小脑前叶(BS/CAL)的ALFF值显著增加。组间主效应显示BS/CAL的ALFF显著增加(PHNHC),左侧PCUN/上中颞回(sMTG)、右侧PCUN和右侧小脑后叶(CPL)、右侧PFC、左侧PFC和右侧辅助运动区(SMA/M1)中ALFF显著减低(PHNHC)。频段主效应显示右侧内侧额回(MFG)、左侧MFG、双侧BS/CAL的ALFF显著增加(slow-5slow-4)。右侧BS、双侧中脑皮层和右侧岛叶/颞上回的ALFF显著降低(slow-5slow-4)。不同组和频段之间没有显著的交互效应。进一步的事后检验显示PHN和HC组之间的slow-4和slow-5频段的ALFF值双向改变,即双侧楔/舌回和右侧PFC的ALFF值在slow-4频段显著降低,而双侧BS/CAL和左侧枕叶皮层(POC)的ALFF值在slow-5频段显著增加。3、与HC组相比,PHN患者左岛叶、右岛叶、左前中回、右前中回和左中央回显示GMV显著下降,右侧海马旁回、左小脑后叶表现出GMV的显著增加。在PHN脑中,左侧CPL和右侧海马旁回的GMV变化与VAS评分呈正相关。左岛叶中GMV的变化与疼痛持续时间呈负相关。左中央前回和左中央后回的GMV与PHN受试者中的VAS评分显示出显著的负相关。结论:1、PHN患者存在两大脑半球间功能连接下降,表明PHN两大脑半球间功能共济失调,而VMHC也是一个重要的新途径去更好地探究PHN患者脑内源性功能构架断裂的本质。2、PHN患者存在内在大脑神经元自发活动异常和频率依赖性改变,而且在slow-4和slow-5频段的ALFF双向改变,为更进一步理解PHN的病理生理机制提供影像学基础。3、PHN患者均表现出广泛且显著的GMV改变。除了与疼痛相关的区域之外,与记忆(海马旁回)和躯体运动功能(中央前回)相关的区域也显示出GMV的显著变化。表明与疼痛相关的大脑区域以及与情绪、记忆和运动功能相关的大脑区域共同参与了PHN发生的中枢机制。
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R445.2;R752.12;R747.9
【图文】：

楔前叶,扣带回,患者,蓝色

图 3.1 与 HC 组对比，PHN 患者 VMHC 的改变（注：蓝色显示对比 HC 组，PHN 患者组VMHC 明显下降的脑区，基于 GRF 矫正(体素水平 P＜0.01，簇水平 P＜0.05，DLPFC，背外侧前额叶；PCUN/PCC，楔前叶/后扣带回）3.3.3 PHN 组 VMHC 值和临床参数(VAS)的相关分析PHN 组的 PCUN/PCC 的 VMHC 值与 VAS 评分呈正相关（R = 0.651；P =0.006，见图 3.2）。

散点图,患者,楔前叶,散点图

PHN 患者 VMHC 的改变（注：蓝色显示对比 HC 组的脑区，基于 GRF 矫正(体素水平 P＜0.01，簇水平 P＜0CUN/PCC，楔前叶/后扣带回） VMHC 值和临床参数(VAS)的相关分析 PCUN/PCC 的 VMHC 值与 VAS 评分呈正相关（.2）。

ROC曲线,敏感性,y轴,同伦

比 HC 组差异脑区的 ROC 曲线分析（以敏感性为 y 轴，以 1 PHN 病人存在同伦连接功能减弱，同伦连接减UN/PCC；而且 DLPFC 和 PCUN/PCC 的 VMHC 值别 PHN 病人和正常受试者。果证实 PHN 病人的内源性功能连接改变。首先，/PCC 的 VMHC 下降，PCUN/PCC 相关 iFC 网络功是后部默认网络（default-mode network，DMN）的觉，整合来自记忆和感知的上行信息。疼痛的活化 PCC 相关。慢性疼痛病人 PCUN/PCC 相关性 iFC 研人认知和行为障碍的基础[68]。本研究发现 PCUN/P网络中的部分 DMN（默认网络前部）存在损坏，而

【相似文献】