陳志曄，馬 林

中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院放射科，北京 100853

左側(cè)殼核軟化灶致右側(cè)肢體疼痛：人腦邊緣區(qū)靜息態(tài)功能磁共振成像

陳志曄，馬 林

中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院放射科，北京 100853

目的采用靜息態(tài)腦功能成像研究邊緣區(qū)在疼痛中的作用機(jī)制。方法對(duì)1例左側(cè)殼核軟化灶導(dǎo)致右側(cè)軀體偏身疼痛患者及8名健康志愿者進(jìn)行靜息態(tài)腦功能成像研究，手工勾畫邊緣區(qū)蒙片，進(jìn)行全腦基于感興趣區(qū)的功能連接計(jì)算。結(jié)果左側(cè)邊緣區(qū)功能連接較健康對(duì)照顯著下降，主要位于雙側(cè)尾狀核頭、殼核及左側(cè)蒼白球。結(jié)論邊緣區(qū)可能參與人類疼痛調(diào)節(jié)，機(jī)制尚有待于進(jìn)一步研究。

邊緣區(qū);殼核;腦;功能磁共振成像;功能連接

紋狀體邊緣區(qū)是在哺乳動(dòng)物腦內(nèi)新紋狀體尾內(nèi)側(cè)發(fā)現(xiàn)的一個(gè)由梭形細(xì)胞組成的亞區(qū)，為新紋狀體和蒼白球之間一扁平盤狀結(jié)構(gòu)，富含多種和學(xué)習(xí)記憶有關(guān)的神經(jīng)遞質(zhì)。其細(xì)胞形態(tài)、神經(jīng)遞質(zhì)的含量和超微結(jié)構(gòu)等都與紋狀體內(nèi)其他部分很不相同［1］。功能性核磁共振試驗(yàn)證明邊緣區(qū)參與了多種人腦的學(xué)習(xí)記憶功能［2-4］。然而，神經(jīng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)證實(shí)大鼠邊緣區(qū)內(nèi)富含傷害性神經(jīng)元，由此提示邊緣區(qū)可能參與了疼痛的調(diào)節(jié)［5-6］。本研究報(bào)道1例左側(cè)殼核病變致使右側(cè)肢體放電樣疼痛，并采用靜息態(tài)腦功能成像探索人腦邊緣區(qū)在其致痛機(jī)制中的作用。

對(duì)象和方法

對(duì)象中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院住院患者，男性，54歲，1年前患者發(fā)生左側(cè)殼核出血，經(jīng)過內(nèi)科保守治療后左側(cè)殼核出血灶得到控制，之后患者出現(xiàn)持續(xù)性右側(cè)肢體放電樣疼痛約14個(gè)月，痛溫覺消失，口服止痛藥后緩解。左側(cè)肢體無疼痛。雙側(cè)肢體肌力正常。患者既往無肢體疼痛病史、腰椎間盤突出及外傷史。有高血壓病史，入院血壓149/90 mmHg(1 mmHg=0．133 kPa)。同時(shí)，從社會(huì)招募健康志愿者8名 (男性6名、女性2名)，年齡33～54歲，平均年齡45．8歲。所有受試者均為右利手，均受過高等教育，既往體健。排除標(biāo)準(zhǔn)：顱腦外傷，中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎性病變，近期服用過精神類藥物或激素。

數(shù)據(jù)采集及處理所有受試者均接受常規(guī)磁共振成像 (magnetic resonance imaging，MRI)掃描、結(jié)構(gòu)像及靜息態(tài)腦功能掃描。結(jié)構(gòu)像采集采用三維快速擾相梯度回波序列，參數(shù)為重復(fù)時(shí)間/回波時(shí)間=8．6/3．5 ms，翻轉(zhuǎn)角=12°，視野=22 cm×22 cm，矩陣=256×256，層厚=1．2 mm，采集次數(shù)=1。靜息態(tài)腦功能成像掃描：掃描期間不給受試者施加任何任務(wù)，囑受試者閉眼，保持全身不動(dòng)，身體放松。成像參數(shù)：采用回波平面成像序列，重復(fù)時(shí)間/回波時(shí)間=2 000/30 ms，翻轉(zhuǎn)角 90°，層厚3．0 mm，層間隔 0．8，層數(shù)32，矩陣128×128，視野22 cm×22 cm，采集次數(shù)1．0，掃描時(shí)間6 min，掃描180期。

功能圖像處理：采用 SPM8(http：//www．fil．ion．ucl．a(chǎn)c．uk/spm/) 及 matlab(v7．6) 處理，圖像預(yù)處理包括：(1)：去除前10個(gè)時(shí)間點(diǎn)圖像;(2)時(shí)間校正;(3)頭動(dòng)校正，生成平均腦，x、y及z方向移動(dòng)超過1．5 mm，轉(zhuǎn)動(dòng)超過1．5°角被排除;(4) 將結(jié)構(gòu)像對(duì)齊到平均腦，并進(jìn)行聯(lián)合分割，生成配準(zhǔn)參數(shù);(5)將配準(zhǔn)參數(shù)寫入經(jīng)過時(shí)間及頭動(dòng)校正后的功能圖像，重新采樣為3 mm×3 mm×3 mm，并用4 mm×4 mm×4 mm半寬高高斯核平滑，得到配準(zhǔn)后的功能圖像;(6)去線性漂移; (7)濾波［7］，帶寬為0．01 ～ 0．08。

功能連接分析： (1)采用MRIcron(Version 1)構(gòu)建雙側(cè)邊緣區(qū)模板 (圖1); (2)去除6個(gè)方向頭動(dòng)參數(shù)、全腦平均信號(hào)、白質(zhì)信號(hào)及腦脊液信號(hào)混淆作用;(3)采用感興趣區(qū)法進(jìn)行感興趣區(qū)與其他腦區(qū)互相關(guān)性分析;(4)采用Fisher法進(jìn)行z值轉(zhuǎn)換使相關(guān)系數(shù)盡可能正態(tài)分布。

結(jié) 果

3D結(jié)構(gòu)像顯示病變位于左側(cè)殼核后部及邊緣區(qū)，呈低信號(hào)影 (圖2)。正常人雙側(cè)邊緣區(qū)功能連接相關(guān)腦區(qū)主要位于雙側(cè)基底節(jié)區(qū)、丘腦、杏仁核、雙側(cè)扣帶回、額葉及雙側(cè)小腦半球 (圖3、4)?；颊咦髠?cè)邊緣區(qū)功能連接相關(guān)腦區(qū)較正常對(duì)照顯著減少，主要位于雙側(cè)尾狀核頭、殼核及左側(cè)蒼白球 (圖5)。右側(cè)邊緣區(qū)功能連接相關(guān)腦區(qū)較正常對(duì)照顯著減少，較左側(cè)邊緣區(qū)相關(guān)功能連接腦區(qū)增多，主要位于雙側(cè)額、頂、枕葉及基底節(jié)區(qū) (圖6)。

圖1 基于采用MRIcron(Version 1)構(gòu)建雙側(cè)邊緣區(qū)模板Fig 1 Bilateral marginal divisions were created by manual drawing based on MRIcron(Version 1)

圖2 3D結(jié)構(gòu)像顯示病變位于左側(cè)殼核后部，累及左側(cè)邊緣區(qū)，呈低信號(hào)影Fig 2 As shown in the 3D structural image，the lesion is located in the posterior part of the left putamen，it invades the left marginal divison and appears hypointense

圖3 正常人左側(cè)邊緣區(qū)功能連接相關(guān)腦區(qū)，主要為雙側(cè)基底節(jié)區(qū)、丘腦、杏仁核、雙側(cè)扣帶回、額葉及雙側(cè)小腦半球Fig 3 The functional connectivities of the left marginal division in the healthy controls are mainly located in the bilateral basal ganglia region，thalamus，amygdala，cingulate gyrus，frontal lobe，and bilateral cerebellum

圖4 正常人右側(cè)邊緣區(qū)功能連接相關(guān)腦區(qū)，主要為雙側(cè)基底節(jié)區(qū)、丘腦、杏仁核、雙側(cè)扣帶回、額葉及雙側(cè)小腦半球Fig 4 The functional connectivities of the right marginal division in the healthy controls are mainly located in the bilateral basal ganglia region，thalamus，amygdala，cingulate gyrus，frontal lobe，and bilateral cerebellum

圖5 患者左側(cè)邊緣區(qū)功能連接主要位于雙側(cè)尾狀核頭、殼核及左側(cè)蒼白球Fig 5 The functional connectivities of the left marginal division in the patients are located in bilateral the head of caudate nucleus，putamen，and left globus pallidus

圖6 患者右側(cè)邊緣區(qū)功能連接相關(guān)腦區(qū)主要位于雙側(cè)額、頂、枕葉及基底節(jié)區(qū)Fig 6 The functional connectivities of the right marginal division in the patients are located in bilateral frontal，parietal and occipital lobe，and basal ganglia region

討 論

自1988年Shu等［1］發(fā)現(xiàn)新紋狀體邊緣區(qū)以來，大部分研究都集中在邊緣區(qū)的學(xué)習(xí)、記憶［8-9］、認(rèn)知功能［10］以及靜息態(tài)腦功能成像［11］等方面，而關(guān)于邊緣區(qū)與疼痛調(diào)節(jié)的研究相對(duì)較少。包新民等［12］研究顯示正常大鼠面部傷害性刺激3 h后，紋狀體其余部位的一氧化氮合成酶陽性胞體及纖維減少或消失，但邊緣區(qū)中仍保留，并可見少數(shù)Fos和一氧化氮合成酶雙標(biāo)記細(xì)胞，提示紋狀體邊緣區(qū)可能和面部痛覺的調(diào)制有關(guān)。神經(jīng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了大鼠邊緣區(qū)內(nèi)富含傷害性神經(jīng)元［13］，并可能參與疼痛的調(diào)節(jié)［5-6］。

本研究患者左側(cè)殼核出血后形成軟化灶，同時(shí)患者出現(xiàn)右側(cè)肢體的放電樣疼痛，且靜息態(tài)功能磁共振成像提示患者雙側(cè)邊緣區(qū)功能連接與正常被試比，均存在不同程度的減低，且以左側(cè)為著，表明邊緣區(qū)在一定程度上參與疼痛的調(diào)節(jié)，可能與其富含傷害感受性神經(jīng)元有一定關(guān)系，但是尚需要進(jìn)一步研究。舒斯云等［14］報(bào)道了1例雙側(cè)殼核出血導(dǎo)致記憶力、計(jì)算力減退。本研究患者記憶力及計(jì)算力均未見異常，僅表現(xiàn)為對(duì)側(cè)肢體的放電樣疼痛，不一致可能與患者出血是所致邊緣區(qū)損傷模式不同有關(guān)。

基底節(jié)核團(tuán)主要包括紋狀體和杏仁核及屏狀核，紋狀體包括新紋狀體 (殼核及尾狀核)和舊紋狀體(蒼白球)。邊緣區(qū)作為新紋狀體的一部分，可能與基底節(jié)結(jié)構(gòu)一樣，在疼痛的調(diào)節(jié)中發(fā)揮一定的作用［5，15］。本研究采用靜息態(tài)腦功能成像證實(shí)邊緣區(qū)疼痛發(fā)病中的作用，但確切機(jī)制尚有待于進(jìn)一步研究。

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Right Extremities Pain Caused by A Malacia Lesion in the Left Putamen：A Resting Functional Magnetic Resonance Imaging of the Marginal Division of the Human Brain

CHEN Zhi-ye，MA Lin

Department of Radiology，Chinese PLA General Hospital，Beijing 100853，China

MA Lin Tel：010-66939592，E-mail：cjr．malin@vip．163．com

ObjectiveTo explore the role of marginal division of the human brain in the pain modulation．MethodsResting functional magnetic resonance imaging was applied in a patient with right extremities pain caused by a malacia lesion in the left putamen and in 8 healthy volunteers．Marginal division was defined using manual drawing on structure images，and was applied to the computation of fuctional connectivity maps．Results

The functional connectivities in the left marginal division showed an evident decrease in the patient when compared with healthy controls．These connectivities were mainly located in the bilateral head of caudate nucleus，putamen，and left globus pallidus．Conclusion The marginal division may be involved in the pain modulation．

marginal division;putamen;brain;functional magnetic resonance imaging;functional connectivityActa Acad Med Sin，2014，36(2)：126-130

馬 林 電話：010-66939592，電子郵件：cjr．malin@vip．163．com

R445．2

A

1000-503X(2014)02-0126-05

10．3881/j．issn．1000-503X．2014．02．002

國(guó)家自然科學(xué)基金 (81371514)和解放軍總醫(yī)院苗圃基金 (13KMM41)Supported by the National Natural Sciences Foundation of China(81371514)and the Nursery Fund of Chinese PLA General Hospital(13KMM41)

2013-08-23)

·論 著·