洪順達 顧麗麗 劉佳琦 黃 青 周福慶 何來昌 姜 建△ 張達穎

(1 南昌大學第一附屬醫(yī)院影像科，南昌 330006；2 南昌大學第一附屬醫(yī)院疼痛科，南昌 330006)

帶狀皰疹后神經痛(postherpetic neuralgia, PHN)是帶狀皰疹皮膚損害愈合后，受累區(qū)域出現(xiàn)持續(xù)疼痛超過3個月以上的一種慢性神經病理性疼痛，嚴重的影響病人的生活質量，帶來了經濟及醫(yī)療負擔，因此，對其機制展開研究以進一步指導治療顯的尤為重要[1,2]。PHN病人可以存在各種各樣的神經病理性表現(xiàn)，這與周圍神經系統(tǒng)的不可逆損害有關[1～3]，PHN的周圍神經機制較為明確，然而其中樞神經機制目前尚不明確。近來一些神經影像方面研究[4～6]表明PHN病人可能存在腦結構和功能的改變，包括雙側島葉和顳上回的結構損害[4]，還有腦區(qū)功能的異常活化包括涉及情感反應區(qū)，感覺辨別區(qū)（丘腦、SI、SII、島葉和前扣帶回），情緒控制區(qū)[5,6]；然而，腦結構和功能神經影像對于PHN的中樞神經系統(tǒng)的研究依然有限。

磁共振技術作為一種無創(chuàng)的方法已經用于發(fā)現(xiàn)腦功能模式的改變，為探究PHN的潛在的神經病理機制提供了新的途徑。研究已經表明兩大腦半球間同倫連接是腦功能構架的基本原理，是整合認知、行為、意識這些腦功能的基礎[7]。體素-鏡像同倫連接(voxel-mirrored homotopic connectivity, VMHC)是基于體素的內源性功能連接(intrinsic functional connectivity, iFC)數(shù)據處理方法，是用來描述左右大腦半球相同起源的神經元內源性自發(fā)活動高度相似性的方法[7]。這個方法不同于局部活性強度分析（低頻振幅）、局部連接分析、全腦連接分析，因為VMHC值在兩大腦半球連接分離的特定模式下能反映兩大腦半球間的溝通和協(xié)調功能與疾病病理生理狀況有關[8,9]。已有一些報道表明在軸索損傷[10]、精神分裂癥、自閉癥、可卡因成癮等疾病中存在同倫連接的異常改變。本研究首次采用VMHC方法分析PHN病人的同倫連接功能改變，而VMHC的改變可能會對PHN病人的腦網絡連接有影響意義。了解PHN病人的同倫連接功能改變?yōu)樘接慞HN的中樞神經機制提供依據，同時也為進一步的PHN治療提供理論基礎。

方 法

1.一般資料

所有受試者本人和（或）家屬均知情同意并簽名。所有受試者均無MR檢查的禁忌證。本研究獲得南昌大學第一附屬醫(yī)院醫(yī)學研究倫理委員會批準，倫理編號(2017)醫(yī)研倫審第（71）號。

（1）PHN組：由南昌大學第一附屬醫(yī)院疼痛科兩名醫(yī)生共同診斷的PHN病人18例，均為右利手，根據國際疼痛學會的標準，臨床診斷標準是帶狀皰疹皮損愈合后持續(xù)疼痛大于3個月（93±168天）。病人從疼痛發(fā)生到MRI檢查的平均病程是116.78±25.96天。病人年齡46～72歲。所有病人都診斷明確，皰疹主要分布在單側胸背部，其中疼痛在左側身體的有10例，右側的有8例。所有病人都接受疼痛模擬評分(visual analog scale, VAS)，且評分都在7分以上，從沒有疼痛到最高強度疼痛范圍為0～10分。在MR掃描前評估VAS評分。所有病人都沒有其他的疼痛干擾，治療PHN前進行MR掃描，均除外其他神經系統(tǒng)病變，既往無腦血管病及其他神經系統(tǒng)疾病史，無明顯腦外傷及神經系統(tǒng)手術史。

（2）HCs組：從社會招募與PHN病人性別、年齡相匹配的健康志愿者18名，均為右利手，年齡從45～ 70歲，既往無神經疾病及精神科疾病史，無嚴重心、肝、腎臟疾病。

2.MR檢查方法

使用德國Siemens Trio Tim 3.0T超導MR掃描儀及8通道相控陣頭正交線圈采集數(shù)據。rs-MRI掃描采用T2梯度回波序列：TR 2000 ms，TE 30 ms，反轉角90°，F(xiàn)OV 220 mm ×220 mm，矩陣 64×64，30層橫斷面間隔掃描，層厚4.0 mm，層間距1.2 mm，掃描240個時間點。三維高分辨率T1結構MRI掃描采用磁化準備快速梯度回波成像序列：TR 1900 ms，TE 2.26 ms，反轉角9°，F(xiàn)OV 215 mm ×230 mm，矩陣 240×256，176層矢狀位掃描，層厚1.0 mm；rs-MRI掃描期間，病人保持閉目，盡量不要思考，避免睡著。2組均行常規(guī)T1WI及T2WI以除外腦部實質性病變。

3.靜息態(tài)數(shù)據預處理

在Matlab 7.14.0 (Math Work, Natick, MA, USA)平臺上使用靜息態(tài)fMRI數(shù)據處理和圖像分析工具包(Data Processing & Analysis of Brain Imaging DPABI2.1)進行圖像預處理[10]。具體過程包括DICOM格式轉換、剔除前10個時點、層間時間校正、頭動校正，將頭動平移＞ 2 mm和（或）轉動＞ 2°的數(shù)據剔除，將高分辨率T1結構圖像配準到標準蒙特利爾空間，用DARTEL分割算法在T1結構像上分隔腦白質、腦灰質及腦脊液。分隔結果用于更進一步的結構分析。將圖像配準到標準蒙特利爾空間，并重新采樣為3 mm各向同性體素，最后對圖像數(shù)據進行空間平滑，再使用濾波(0.01～0.08 Hz)并去線性漂移，減少低頻漂移和高頻的生理噪聲。最后，使用線性回歸去除協(xié)變量（頭動、全腦、腦脊液、腦白質信號）。為了減少頭動可能帶來的噪音，將frame-wise displacement (FD)作為被試的頭動參數(shù)，以Van Dijk提及的FD標準，將平均FD超過2.5個標準差以外的被試剔除。

4.VMHC分析

VMHC通過DPABI工具包執(zhí)行[10]，提取受試者經預處理并配準到標準蒙特利爾空間腦半球內每個體素時間序列，并計算其和對側鏡像體素之間的Pearson相關系數(shù)(VMHC值)[7]。用Fisherz-轉換改善正態(tài)分布，得出的結果用于VMHC組間分析。

5.統(tǒng)計分析

（1）人口資料統(tǒng)計：應用SPSS 22.0軟件對受試者臨床資料進行統(tǒng)計描述和分析，計數(shù)資料以例數(shù)表示，計量資料以均值±標準差表示（符合正態(tài)分布）；兩組被試計量資料采用兩獨立樣本t檢驗。P＜ 0.05為差異具有統(tǒng)計學意義。

（2）基于體素的VMHC組間分析：比較PHN組和HCs組VMHC值之間的差異。VMHC的組間比較運用兩獨立樣本t檢驗，以年齡、性別、FD值為協(xié)變量，P值的設定根據高斯隨機場原理(gaussian random field, GRF),即體素水平P＜ 0.01，簇水平P＜ 0.05。因為FD值會影響rs-fMRI的iFC分析[11]，因此在VMHC的組間比較中，把FD值作為一個協(xié)變量。

（3）VAS評分與腦功能的關聯(lián)：為了探索病人VMHC值的改變是否與VAS評分關聯(lián)，我們將上述顯著差異腦區(qū)的平均標準化VMHC值與VAS評分做Pearson相關分析（P＜ 0.05）。

（4）組間差異腦區(qū)VMHC的ROC曲線分析：假設PHN組和HCs組存在差異腦區(qū)，那么差異腦區(qū)的VMHC值可能可用于區(qū)別PHN病人和正常受試者，為了證實這種可能性。我們提取差異腦區(qū)的VMHC平均值，然后運用ROC曲線分析。

結 果

1.人口統(tǒng)計學及臨床特點

人口統(tǒng)計學和臨床資料見表1，18例PHN病人（11例男性，7例女性；平均年齡59.67±8.41）和18例健康志愿者（11例男性，7例女性；平均年齡38.50±7.51），PHN病人組平均VAS評分為6.61分，病程平均為116.78天，如表1所示兩組年齡、性別、FD值均無統(tǒng)計學差異。

表1 受試者資料 (n = 18,±SD)Table 1 Participant information (n = 18,±SD)

表1 受試者資料 (n = 18,±SD)Table 1 Participant information (n = 18,±SD)

Clinical in form ation PHN HCs t檢驗（P值）t-test (P-values)年齡（歲）Age (years)臨床信息59.67±8.41 59.27±7.74 0.144 (0.886)性別（男/女）Sex (male/female)11/7 11/7 0.000 (＞ 0.99)FDvox, mm 0.056±0.043 0.060±0.035 -0.281 (0.780)VAS 6.611±1.470 0.167±0.383 17.98 (0.000**)病程（天）Disease duration (days)116.78±25.96 無 無

2.PHN組和HCs組VMHC的組間差異分析

與HCs組對比，PHN病人組VMHC顯著下降的腦區(qū)是背外側前額葉(DLPFC)和楔前葉和后扣帶回(PCUN/PCC)（控制年齡性別協(xié)變量，GRF校正，體素水平P＜ 0.01，簇水平P＜ 0.05，見圖1和表2），但是未發(fā)現(xiàn)VMHC顯著升高的腦區(qū)。

圖1 與HCs組對比，PHN病人VMHC的改變藍色顯示對比HCs組，PHN病人組VMHC明顯下降的腦區(qū)，基于GRF矯正(體素水平*P ＜ 0.01，簇水平#P ＜ 0.05.DLPFC，背外側前額葉；PCUN/PCC，楔前葉/后扣帶回）Fig.1 Altered voxel-mirrored homotopic connectivity (VMHC) in patients with postherpetic neuralgia (PHN) compared to healthy controls (HCs).(Notes: The blue colors indicate regions with lower VMHC, which were decreased in patients with PHN in comparison to HCs, as shown after GRF theory correction, with a voxel level of *P ＜ 0.01 and a cluster level of #P ＜ 0.05).

表2 PHN組與HCs組VMHC值的組間差異Table 2 Group differences in VMHC between patients with PHN and HCs

3.PHN病人組VMHC值和臨床參數(shù)(VAS)的相關分析

PHN組的PCUN/PCC的VMHC值與VAS評分呈正相關（R= 0.651；P= 0.006，見圖2）。

圖2 病人組PCUN/PCC腦區(qū)的VMHC值與VAS評分呈顯著正相關CC, connectivity coefficient 連接率；VMHC，voxel-mirrored homotopic connectivity（體素-鏡像同倫連通性）；VAS，visual analogue scale 視覺模擬評分；DLPFC，背外側前額葉；PCUN/PCC，楔前葉/后扣帶回Fig.2 A significant positive correlation was observed between the VMHC in the PCUN/PCC and the VAS in the patient group

4.組間差異腦區(qū)VMHC的ROC曲線分析

組間VMHC明顯不同的腦區(qū)是DLPFC和PCUN/PCC，表明這兩個腦區(qū)的VMHC值可能可用于區(qū)別PHN病人和正常受試者，ROC曲線分析顯示這兩個腦區(qū)的VMHC值的ROC曲線下面積分別是DLPFC 0.898、PCUN/PCC 0.923（見圖3）。

圖3 差異腦區(qū)的VMHC值的ROC曲線分析作為鑒別PHN病人和健康對照的一種潛在的方法ROC, receiver operating characteristic 受試者工作特征曲線；VMHC，voxel-mirrored homotopic connectivity（體素-鏡像同倫連通性）； DLPFC，背外側前額葉；PCUN/PCC，楔前葉/后扣帶回Fig.3 ROC analysis of VMHC in the altered regions as a potential means to differentiate between patients with PHN and healthy subjects

討 論

本研究中PHN病人存在同倫連接功能減弱，同倫連接減弱的腦區(qū)包括DLPFC和PCUN/PCC；而且DLPFC和PCUN/PCC的VMHC值顯著下降，而這可能用于鑒別PHN病人和正常受試者。

本研究結果證實PHN病人的內源性功能連接改變。首先，本組發(fā)現(xiàn)PHN病人組PCUN/PCC的VMHC下降，PCUN/PCC相關iFC網絡功能連接的破壞。而PCUN/PCC是后部默認網絡（default-mode network, DMN）的功能中心，包括涉及自我感覺，整合來自記憶和感知的上行信息[12]。疼痛的活化與前中部扣帶回相關[13]，也與PCC相關[14]。慢性疼痛病人PCUN/PCC相關性iFC研究表明，DMN損壞可能是病人認知和行為障礙的基礎[15]。本研究發(fā)現(xiàn)PCUN/PCC的同倫連通性下降，iFC網絡中的部分DMN（默認網絡前部）存在損壞，而且PCUN/PCC的VMHC值和VAS存在正相關；這些結果表明PHN病人的PCUN/PCC損害可能與疼痛相關性損害（悲傷的認知經歷）有關。

本研究還發(fā)現(xiàn)DLPFC的VMHC值顯著下降，DLPFC是整合大腦接收的刺激相互作用的背側通路的終點，這一過程包括一系列的高級功能（執(zhí)行功能、啟動計劃、組織和管理），DLPFC的活化與認知決策的制定相關，包括疼痛的評估和反應決策，是完成皮層到皮層通路的調制器[16]。最近的非侵入性的腦刺激相關研究表明兩大腦半球DLPFC連通性對疼痛的忍耐力的影響[17]，這些研究也支持DLPFC在左右大腦半球疼痛處理過程中的重要作用[18]。DLPFC白質微結構的異常為認識連通性破壞提供了結構基礎[4]。通過疼痛治療后iFC部分修復，表明DLPFC參與認知功能，也支持慢性疼痛中DLPFC連通性損害的觀點[19]。本研究中DLPFC的VMHC下降意味著兩大腦半球間的共濟失調，也為PHN的功能構架斷裂假說提供證據。

PHN病人明確的病理學特征包括周圍軸突喪失和感覺神經損傷。有學者提出假說：潛在感染水痘-帶狀皰疹病毒的大鼠因為神經元功能的改變導致疼痛，而神經元功能的改變是因為存在病毒感染，而這可能適用于PHN疼痛[20]。那么，病毒感染可能影響兩大腦半球的協(xié)調性從而導致PHN相關的VMHC值下降，但是這個假說有待進一步驗證。VMHC值在PHN組和對照的差異可能作為有效的診斷依據，DLPFC和PCUN/PCC的VMHC值利用敏感性72.2%和特異性100%為臨界值可以準確的區(qū)別這兩個組，用于鑒別PHN病人和正常受試者。

但是，當前的研究還有一些局限性和不足，首先，本研究發(fā)現(xiàn)了PHN組和HCs組兩大腦半球間功能連接的差異，我們運用的是相對小的樣本量，因此需要更大的樣本量進一步驗證。其次，我們發(fā)現(xiàn)DLPFC和PCUN/PCC同倫連接的下降，涉及執(zhí)行控制處理相關的腦區(qū)，但是我們沒有做認知任務來研究神經影像結果與認知能力之間的關系，在下一步的研究中需要考慮以及研究這種相關性。

在本研究中，發(fā)現(xiàn)DLPFC和PCUN/PCC同倫連通性的下降。而且在PCUN/PCC中的VMHC值的下降與VAS評分呈正相關，但是DLPFC中的VMHC值下降與VAS評分無明顯相關性，因為DLPFC是情感和情緒控制區(qū)，VMHC值下降可能是由于PHN病人情感和情緒的困擾引起的，因此DLPFC中的VMHC值下降與VAS評分無明顯相關性是可以理解的[21]，因而下一步我們會研究反映情緒情感狀態(tài)的量表評分與功能磁共振數(shù)據之間的相關性。

本研究發(fā)現(xiàn)了PHN病人兩大腦半球同倫功能的改變，提出了一個重要的新方法為更好的理解PHN病人腦功能構架斷裂提供進一步的信息。對PHN的中樞神經機制有了更進一步的理解。