作者:吴宏赟,支洪伟,
MRI 具有多序列、多参数、多平面成像的特点,可行结构扫描、fMRI、灌注成像、MRS 等多种成像。现将近年来有关VM的颅脑多模态MRI研究进行综述。
1. 结构MRI
1.1 常规颅脑MRI白质高信号(white matter hyperintensities,WMHs)
与非偏头痛人群相比,偏头痛患者发生WMHs的概率增加,但有关VM是否存在WMHs的研究较少。一项90例VM患者颅脑MRI研究发现,所有患者皮质下白质均存在圆形、斑点状或卵圆形的T1WI低、T2WI高和FLAIR图像高信号病灶。
病灶所在部位依次是双侧海马旁回(28例)、双侧中央后回(23例)、双侧边缘叶(19 例)、左侧额叶内侧回(13 例)、脑干(7例);单发病灶30例,多发病灶60例;47例病灶直径<2 mm,43例直径≥2 mm。但该研究患者平均年龄(53.28±4.17)岁,部分患者有脑血管病危险因素,且缺少对照。
不同研究关于偏头痛和WMHs因果关系的结论存在矛盾,VM作为一种特殊类型偏头痛,其WMHs改变也难以完全归因于VM本身,两者之间的因果关系有待深入研究。VM眩晕发作频率是WMHs的独立危险因素,可能与WMHs发生概率呈正相关。颅脑MRI联合眼科光学相干断层扫描发现,VM 患者视网膜神经纤维层厚度变薄与WMHs密切相关,提示视网膜神经纤维层厚度是VM客观化诊断的潜在指标。
1.2 基于体素的形态学测量(voxel-based morphological analysis,VBM)
VBM用于MRI分析可检测各组间脑组织的局部结构差异。几项研究采用VBM方法分析VM患者大脑灰质体积变化,结果不完全一致。折霞等发现VM 患者多个脑区灰质体积缩小,且左侧额上回灰质体积缩小与VM 病程呈负相关;同一课题组另一项研究发现VM患者前额叶皮质、后岛盖区、顶叶下回及缘上回的灰质体积也存在缩小,其中后岛盖区灰质体积与眩晕障碍量表(dizziness handicap inventory,DHI)评分呈负相关;王金辉等也发现VM患者灰质体积缩小,萎缩以小脑、小脑蚓部、前扣带回、眶部额中回、右颞横回、枕颞内侧回、右侧角回为主,但未发现灰质体积改变与病程、头痛程度有相关性。
王淑青等对20例VM和20例年龄、性别、受教育程度匹配良好的健康对照者行MRI 扫描发现,VM患者部分脑区灰质体积缩小,但右侧颞中回、右侧缘上回、右侧补充运动区灰质体积增大。同一课题组分析18例VM和21例健康对照者发现VM患者右侧额上回和右侧角回的灰质容积显著增加。
虽各项研究结果不完全一致,但萎缩脑区多集中在小脑、额叶、颞叶及边缘系统,这些脑区不同程度萎缩提示VM 患者存在多个疼痛伤害性和多感觉整合性脑区结构异常。灰质体积增大的脑区包括补充运动区、额上回和角回,且均位于右侧大脑半球,这些脑区与疼痛产生、整合及空间定位和运动知觉相关,代偿性增大可能与神经系统自适应导致中枢敏化有关。有研究提示,VM患者涉及疼痛和前庭加工的脑区发生形态学改变,但其与病程长短、临床特征、性别等因素是否相关尚不清楚,有待深入探索。
1.3 基于表面的形态学分析(surface-based morphometry,SBM)
SBM可计算出脑灰质厚度、表面积、体积及曲率等脑组织的形态学参数。折霞等采用SBM方法探索VM患者皮质厚度改变,发现左侧舌回、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健康对照者减少,右侧额上回皮质厚度与病程呈负相关。本研究数据与文献基线数据一致,但灰质体积缩小脑区和皮质厚度变薄脑区不完全重叠,说明VM对脑灰质结构影响的广泛性和复杂性,提示MRI数据分析方法对结果也有一定影响,SBM 精度优于VBM,在非球形结构(如海马区)更具优势。
1.4 基于纤维束示踪的空间统计方法(tract-based spatial statistics,TBSS)
TBSS克服了VBM在配准和平滑等过程中存在的不足,对脑白质异常区域定位更准确。
2. 静息态fMRI
静息态fMRI 可无创观察偏头痛患者脑功能情况。随着数据分析方法发展,静息态fMRI较多用于VM 患者脑功能分析、疗效评价和联合结构MRI研究。
2.1 基于种子点的分析
通过先验试验或解剖功能确定ROI,将ROI的静息态fMRI数据作为“种子”与其他脑区的数据行相关性分析。局部一致性(regional homogeneity,ReHo)、低频振幅(amplitude of low frequency fluctuation,ALFF)和功能连接均属于此类数据分析方法。王淑青等运用ReHo、ALFF分析VM患者和健康对照者的静息态fMRI数据,将ALFF分析中差异脑区作为ROI分析比较功能连接。
与健康对照者相比,VM患者左侧枕下回ReHo值显著降低,右侧颞上回ReHo值显著增高;右侧豆状壳核ALFF值显著降低,右侧舌回ALFF值显著增高,且VM患者的右侧豆状壳核ALFF值与头痛病程、月发作频次呈负相关;右侧小脑、左侧背外侧额上回脑区与ROI的功能连接明显增强,左侧内侧和旁扣带脑回与ROI的功能连接明显降低。可见,即使在发作间期,VM患者疼痛、前庭、视觉相关脑区仍存在功能异常。ROI也可来源于某个指定的脑解剖结构。
以右颞中回为ROI发现,与健康对照者相比,VM患者右颞叶ALFF 值显著升高,右颞上回、颞中回、颞下回ReHo值升高。丘脑与疼痛调节和处理有关,特异性选择丘脑作为ROI,与健康对照者相比,VM组丘脑ALFF显著降低,且VM患者左侧丘脑的ALFF与VM发作频率呈负相关。此外,VM组左侧丘脑功能连接较内侧前额叶皮质、前扣带皮质、左颞上回/中回和左颞极明显减弱。
另一项相似研究提示,VM患者丘脑与大脑参与疼痛、前庭及视觉处理的区域之间功能连接改变,VM患者表现出丘脑疼痛和丘脑前庭通路减弱,以及丘脑视觉通路增强;提示VM患者存在疼痛信息处理和调节、传递和多感觉整合异常。Liu等运用静息态fMRI评价前庭康复1个月后,VM患者脑功能改善。VM患者左后小脑的ALFF值显著增加,与DHI评分呈负相关,说明小脑功能活跃可能是VM患者前庭功能障碍功能代偿的结果,前庭康复运动对VM患者的前庭症状有积极影响。
2.2 基于数据驱动的分析
独立成分分析是基于数据驱动的分析方法之一,无需设置ROI,在未事先模型假设的情况下将信号分解为多个独立分量,可用于提取脑内独立的、空间连贯的静息脑功能网络。Zhang等比较了健康对照者、MwoA 和VM 患者脑网络间功能连接的改变。与健康对照者相比,MwoA患者左额顶网络(left frontoparietal network,lFPN)和右额顶网络(right frontoparietal network,rFPN)之间的功能连接降低,而感觉运动网络(sensorimotor network,SMN)和侧向视觉网络(lateral visual network,lVN)间的功能连接增加。
与MwoA患者相比,VM患者在背侧注意网络(dorsal attention network,DAN)和后内侧视觉网络(posterior medial visual network,pmVN)、SMN 和pmVN 间及SMN 和lVN 之间的功能网络连接下降。同时,lFPN和rFPN之间的功能网络连接增强;但VM 患者和健康对照者之间的功能网络连接无显著差异。与健康对照者相比,MwoA患者的lFPN和rFPN之间的功能连接降低,这表明MwoA患者在认知控制、注意力、躯体感觉知觉和情绪调节方面可能存在功能障碍。
与MwoA患者相比,VM患者表现出DAN、SMN、pmVN和lVN之间的功能连接降低,这可能是VM患者多感觉统合异常的原因,也是VM 患者出现前庭症状的原因。说明VM 患者较MwoA患者在注意力、感觉运动功能、视觉功能上存在更严重损害,也提示了眩晕发生的潜在机制。Han等探索脑功能网络内部和功能网络之间功能连接变化。与健康对照者相比,VM患者在执行控制网络中的网络内功能连接降低,默认网络(default modenetwork,DMN)与腹侧注意网络(ventral attentionnetwork,VAN)之间、DMN与突显网络之间,以及rFPN与听觉网络之间的功能连接降低,SAN和DAN间功能连接增加。然而,这些脑网络功能连接改变和临床特征并未显示出任何显著相关性。
Chen等发现,VM患者的视觉网络、听觉网络与DMN之间功能连接降低,在视觉网络与执行控制网络之间的功能连接增加。Li等的研究结论与之相似,与健康对照者相比,听觉网络和DMN之间的功能连接减弱。可见,VM患者存在多个脑功能网络功能异常,感觉网络和与认知、情绪和注意力相关的网络之间存在功能连接的改变。
联合VBM和功能连接方法,与健康对照者相比,VM患者在双侧顶岛前庭皮质、右额中回和楔前叶的灰质体积缩小,VM患者左侧顶岛前庭皮质的灰质体积与DHI评分呈负相关。以该区域为ROI,VM患者左初级躯体感觉皮质(S1)/顶下小叶与左侧顶岛前庭皮质之间的功能连接增加。说明VM患者前庭功能网络存在结构和功能改变,但两者的因果关系尚需进一步随访观察。
3. MRI 灌注成像
MRI 灌注成像通常使用3 种方法:动态磁敏感对比、动态对比增强和动脉自旋标记(arterial spin labeling,ASL)。动态磁敏感对比与动态对比增强均需静脉团注钆剂,而ASL无需注射外源性对比剂,因此临床应用更广泛。王明慧运用MRI扫描采集3D ASL图像获取全脑脑血流量(cerebral blood flow,CBF)数据,与健康对照者相比,VM组患者左侧内侧额上回、右侧背外侧额上回CBF均显著降低,且VM组患者左侧内侧额上回的CBF值与VM病程呈负相关。VM患者即使处于发作间期,疼痛、前庭功能相关的脑区也存在脑灌注异常,提示VM是一种发作性疾病,且发作间期也存在功能改变。
4. MRS
MRS是目前唯一能检测活体组织代谢产物的无创方法。一项针对VM的MRI平扫与H1-MRS检测结果显示,92% 的VM患者中发现枕叶出现乳酸峰。正常情况下,细胞代谢以有氧代谢为主,检测不到乳酸峰,因此,该研究从代谢角度提示VM存在中枢代谢功能改变。
与于红霞等研究不同,该研究高达72% 的患者颅脑MRI平扫无明显异常,可能与纳入患者年龄较低(平均41.64岁)有关。VM本身的异质性导致各研究间结论不完全一致甚至相反,后续研究可从以下方面入手:
①扩大样本量。现有研究多数仅纳入20~30例VM 患者,小样本研究偏倚较大,需进行多中心、多学科合作建立大型VM数据库或采用Meta分析等方法汇总现有文献。
②更新MRI数据分析方法。数据分析方法各有优劣,有各自适用条件,对研究结果存在影响。随着样本量逐渐增大和数据分析方法不断发展,可采用新的数据分析方法,如皮质形态变化分析可使用结构和功能图像的多模式分割方法,或利用多对比度图像(如T1WI和PDWI)的合成分割方法,或联用多种数据分析方法。
尽管MRI可为VM的诊断、机制研究、疗效评估提供帮助,但尚无法在临床工作中作为VM临床客观化诊断标准,需寻找特异性和敏感性更佳的VM神经网络生物标志物。综上所述,多模态颅脑MRI提示VM患者存在脑结构、脑功能、脑血流和代谢异常,异常包括单一脑区结构和功能改变、多个脑区形成脑功能网络内功能改变及脑功能网络间功能改变。
脑区和脑功能网络异常主要涉及疼痛、前庭、情感、认知等功能控制、传导和整合,且在VM发作间期仍存在脑功能异常。脑区结构和功能异常与VM临床特征有一定的相关性,能否作为影像学客观标志物尚需深入研究。
来源:吴宏赟,支洪伟,李海涛,等.前庭性偏头痛的颅脑多模态MRI研究进展[J].中国中西医结合影像学杂志,2025,23(01):126-129+134.
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