霍 苗，陳義磊，詹松華，譚文莉

(上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬曙光醫(yī)院放射科，上海 201203)

慢性腰痛(chronic low back pain, CLBP)指病程大于3個(gè)月的腰、骶、臀部疼痛和(或)麻木，病因復(fù)雜，遷延不愈[1]。由于解剖、免疫、內(nèi)分泌及心理等因素，男、女性之間CLBP發(fā)病率、疼痛敏感性、疼痛閾值及持續(xù)時(shí)間等均有所差異[2]。本研究應(yīng)用靜息態(tài)功能MRI(resting-state function MRI, rs-fMRI)低頻振幅(amplitude of low frequency fluctuation, ALFF)方法觀察男性與女性CLBP患者腦功能活動(dòng)的差異。

1 資料與方法

1.1 一般資料 前瞻性收集2021年1月—10月就診于上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬曙光醫(yī)院的CLBP患者(CLBP組)。納入標(biāo)準(zhǔn)：①符合CLBP診斷標(biāo)準(zhǔn)[3]，病程>3個(gè)月；②年齡25～65歲，右利手；③視覺(jué)模擬量表(visual analogue scale, VAS)評(píng)分≥3分；④中國(guó)縮減版Oswestry功能障礙指數(shù)(Chinese short form Oswestry disability index, C-SFODI)≥20%；⑤無(wú)脊柱腫瘤、結(jié)核等病變；⑥檢查前1個(gè)月內(nèi)未服用解熱鎮(zhèn)痛、安眠、激素等藥物及接受相關(guān)物理治療、推拿治療；⑦無(wú)MR檢查禁忌證。另招募性別、年齡、受教育程度匹配的健康成人為健康對(duì)照(health control, HC)(HC組)，年齡25～65歲，右利手，無(wú)腰部疼痛病史。排除標(biāo)準(zhǔn)：①其他部位慢性疼痛病史；②造血系統(tǒng)疾病等導(dǎo)致腰痛的疾病；③頭顱外傷或昏迷病史；④妊娠期及哺乳期婦女；⑤腦血管疾病或其他神經(jīng)系統(tǒng)(神經(jīng)退行性疾病、癲癇、頭部損傷)或精神疾病史。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)(批準(zhǔn)號(hào)：2020-914-123-01)，受試者均簽署知情同意書(shū)。

1.2 儀器與方法

1.2.1 圖像采集 采用Siemens Skyra 3.0T超導(dǎo)型MR儀、20通道頭頸聯(lián)合線圈，于16∶00～22∶00行頭部掃描。于頭部?jī)蓚?cè)放置海綿墊，囑受試者閉目并保持清醒。以磁化準(zhǔn)備快速梯度回波序列采集矢狀位3D結(jié)構(gòu)相T1WI，TR 2 050 ms，TE 2.1 ms，矩陣256×256，層厚1 mm，層數(shù)160，掃描時(shí)間8 min 12 s；以單次激發(fā)梯度回波-平面回波序列采集rs-fMRI，TR 3 000 ms，TE 40 ms，F(xiàn)A 90°，層厚4 mm，共采集230個(gè)時(shí)間點(diǎn)，掃描時(shí)間8 min 46 s。

1.2.2 圖像分析 于Matlab R2013a平臺(tái)以DPARSF V5.1軟件分析圖像。①數(shù)據(jù)預(yù)處理：剔除前10個(gè)時(shí)間點(diǎn)圖像；時(shí)間層矯正；頭動(dòng)矯正，剔除平移≥2 mm、旋轉(zhuǎn)≥2°數(shù)據(jù)；空間標(biāo)準(zhǔn)化，將腦功能圖像標(biāo)準(zhǔn)化至蒙特利爾神經(jīng)研究所(Montreal neurological institute, MNI)標(biāo)準(zhǔn)模板；以半高全寬為6 mm高斯核行平滑處理；去除線性偏移及噪聲協(xié)變量的影響；②計(jì)算ALFF值，以帶通濾波頻率0.01～0.08 Hz行濾波處理。最后對(duì)全腦體素進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPM12軟件行2×2析因設(shè)計(jì)方差分析，觀察CLBP組內(nèi)不同性別及組間受試者腦區(qū)ALFF值的差異，以高斯隨機(jī)場(chǎng)理論(Gaussian random field theory, GRF)方法行多重比較校正(體素水平P<0.001和團(tuán)塊水平P<0.05)；以SPSS 25.0統(tǒng)計(jì)軟件分析存在差異腦區(qū)的ALFF值。以±s表示符合正態(tài)分布的計(jì)量資料，采用t檢驗(yàn)比較ALFF值的差異。以Pearson相關(guān)分析觀察不同性別CLBP患者存在差異腦區(qū)ALFF值與VAS評(píng)分的相關(guān)性。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

共納入57例CLBP患者及57名健康人。CLBP組男24例、女33例，年齡25～65歲、平均(42.6±7.3)歲，包括30例腰椎間盤(pán)突出、10例小關(guān)節(jié)肥大、10腰椎管狹窄、5例為脊柱側(cè)彎及骶髂關(guān)節(jié)炎、強(qiáng)直性脊柱炎各1例。HC組男24名、女33名，年齡25～65歲，平均(44.2±5.1)歲。

CLBP組男、女性年齡、VAS評(píng)分及病程差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)，見(jiàn)表1；HC組男、女性年齡分別為(38.0±10.2)歲、(39.3±8.8)歲，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=0.42，P=0.80)。

表1 男、女性CLBP患者一般資料比較

表2 不同性別受試者ALFF值存在明顯差異的腦區(qū)(n=114)

表3 CLBP組男、女性之間存在差異腦區(qū)的ALFF值比較(±s)

表3 CLBP組男、女性之間存在差異腦區(qū)的ALFF值比較(±s)

性別右側(cè)三角部IFG右側(cè)MFG左側(cè)SFG右側(cè)內(nèi)側(cè)額上回左側(cè)內(nèi)側(cè)額上回男(n=24)0.35±0.050.42±0.070.58±0.150.71±0.090.69±0.05女(n=33)0.26±0.070.28±0.060.43±0.040.62±0.070.62±0.07t值2.383.112.632.252.14P值0.040.010.020.030.04

表4 HC組男、女性之間存在差異腦區(qū)的ALFF值比較(±s)

表4 HC組男、女性之間存在差異腦區(qū)的ALFF值比較(±s)

性別右側(cè)三角部IFG右側(cè)MFG左側(cè)SFG右側(cè)內(nèi)側(cè)額上回左側(cè)內(nèi)側(cè)額上回男(n=24)0.31±0.010.38±0.040.50±0.100.68±0.090.68±0.05女(n=33)0.26±0.050.33±0.060.46±0.060.65±0.050.65±0.06t值1.781.420.710.731.36P值0.110.190.490.470.19

2.1 CLBP組內(nèi)不同性別及組間腦區(qū)ALFF值比較 性別主效應(yīng)顯示，男、女性受試者ALFF值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的腦區(qū)包括右側(cè)三角部額下回(inferior frontal gyrus, IFG)、右側(cè)額中回(middle frontal gyrus, MFG)、左側(cè)額上回(superior frontal gyrus, SFG)、雙側(cè)內(nèi)側(cè)額上回(表2、圖1)。上述腦區(qū)ALFF值在CLBP組男性高于女性(P均<0.05)，而在HC組男、女性間差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)。見(jiàn)表3、4。

疾病狀態(tài)主效應(yīng)顯示，組間ALFF值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的腦區(qū)包括雙側(cè)小腦7b區(qū)、8區(qū)和9區(qū)(表5、圖2)。CLBP組女性上述腦區(qū)的ALFF值高于HC組女性(P均<0.05)，而男性組間差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)。見(jiàn)表6。

表6 男、女性組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義腦區(qū)的ALFF值比較(±s)

表6 男、女性組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義腦區(qū)的ALFF值比較(±s)

性別左側(cè)小腦7b區(qū)右側(cè)小腦7b區(qū)左側(cè)小腦8區(qū)右側(cè)小腦8區(qū)左側(cè)小腦9區(qū)右側(cè)小腦9區(qū)男CLBP組(n=24)0.67±0.070.70±0.070.59±0.110.62±0.120.31±0.060.27±0.05HC組(n=24)0.60±0.090.63±0.080.53±0.040.55±0.070.26±0.060.25±0.03t值1.641.971.781.321.170.84P值0.110.070.090.200.260.42女CLBP組(n=33)0.66±0.060.69±0.070.64±0.120.60±0.080.39±0.090.41±0.12HC組(n=33)0.59±0.080.60±0.090.54±0.050.53±0.050.28±0.030.28±0.07t值2.292.232.262.272.802.26P值0.030.030.030.030.020.04

表5 組間ALFF值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的腦區(qū)

性別與疾病狀態(tài)之間無(wú)明顯交互作用(F=55.76，P>0.05)。

2.2 相關(guān)性分析 分別對(duì)CLBP組存在性別差異腦區(qū)，包括右側(cè)三角部IFG、右側(cè)MFG、左側(cè)SFG、雙側(cè)內(nèi)側(cè)額上回的ALFF值與VAS評(píng)分進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果顯示女性CLBP患者右側(cè)MFG的ALFF值與VAS評(píng)分呈負(fù)相關(guān)(r=-0.425，P=0.014，圖3)，女性CLBP患者其余腦區(qū)及男性CLBP患者各腦區(qū)ALFF值與VAS評(píng)分均無(wú)明顯相關(guān)(P均>0.05)。

3 討論

ALFF是rs-fMRI探索CLBP患者腦功能異?；顒?dòng)的常用指標(biāo)之一。神經(jīng)功能及結(jié)構(gòu)損傷可能是CLBP出現(xiàn)臨床癥狀的重要原因[4]。既往研究[5]較少關(guān)注不同性別CLBP患者腦功能活動(dòng)的差異。WANG等[6]研究大鼠疼痛模型，發(fā)現(xiàn)雌性大鼠受疼痛刺激時(shí)島狀皮層功能連接顯著下降，而雄性大鼠下降不明顯。KIM等[7]發(fā)現(xiàn)，健康女性受到熱痛刺激后，其顯著網(wǎng)絡(luò)、默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)的功能連接更強(qiáng)。本研究結(jié)果顯示，男性CLBP患者右側(cè)三角部IFG、右側(cè)MFG、左側(cè)SFG及雙側(cè)內(nèi)側(cè)額上回的ALFF值均較女性患者顯著升高，為理解不同性別腦功能活動(dòng)的差異提供了新思路。

SFG是參與高級(jí)認(rèn)知功能的核心腦區(qū)，在疼痛感知、行為監(jiān)督及決策中起關(guān)鍵作用。CLBP患者右側(cè)SFG的ALFF值減低[8]。局部一致性(regional homogeneity, ReHo)研究結(jié)果表明，男性CLBP患者左側(cè)SFG的ReHo值顯著高于女性[9]。本研究同樣發(fā)現(xiàn)，相比女性CLBP，男性患者左側(cè)SFG固有自發(fā)活動(dòng)增強(qiáng)，可能與男性長(zhǎng)期處于對(duì)疼痛感知高度警惕的狀態(tài)，或男性對(duì)疼痛的監(jiān)督及應(yīng)對(duì)更為積極有關(guān)，提示針對(duì)左側(cè)SFG進(jìn)行治療可改善男性CLBP患者疼痛水平。

IFG與視覺(jué)傳入密切相關(guān)，而視覺(jué)與痛覺(jué)信息的輸入具有協(xié)同性，表現(xiàn)為含疼痛信息的視覺(jué)刺激可增加痛感，故分散注意力可輔助治療慢性疼痛[10]。SHEN等[11]發(fā)現(xiàn)，疼痛條件下，IFG與視覺(jué)系統(tǒng)的連接性增強(qiáng)，可能長(zhǎng)期疼痛刺激導(dǎo)致大腦神經(jīng)發(fā)生了可塑性變化。本組男性CLBP患者右側(cè)三角部IFG的ALFF值較女性升高，推測(cè)與其IFG與視覺(jué)網(wǎng)絡(luò)連接增強(qiáng)有關(guān)，提示通過(guò)IFG增強(qiáng)轉(zhuǎn)移疼痛注意力或可減輕男性患者疼痛感。

MFG屬于大腦默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)區(qū)域之一，在靜息狀態(tài)時(shí)活躍，在執(zhí)行任務(wù)時(shí)被抑制[12]。本組女性CLBP患者右側(cè)MFG的ALFF值明顯低于男性，推測(cè)與女性患者長(zhǎng)期處于腰痛狀態(tài)使MFG神經(jīng)元活動(dòng)受到抑制，或女性患者易伴困倦、疲乏及睡眠障礙等癥狀有關(guān)。負(fù)性思維與經(jīng)過(guò)個(gè)體“加工”的疼痛感知更易導(dǎo)致“疼痛災(zāi)難化”，體現(xiàn)在女性過(guò)度關(guān)注疼痛，使負(fù)性情緒與慢性疼痛之間形成惡性循環(huán)，這可能是女性感知疼痛敏感性及強(qiáng)度均更高的潛在機(jī)制[13]。本組女性CLBP患者右側(cè)MFG的ALFF值與VAS評(píng)分呈負(fù)相關(guān)，表明隨疼痛強(qiáng)度增加，其疼痛調(diào)節(jié)能力下降。既往研究[14]認(rèn)為CLBP患者前額葉腦功能活動(dòng)減少與McGill疼痛問(wèn)卷分?jǐn)?shù)呈負(fù)相關(guān)，本研究結(jié)果與之相符，推測(cè)MFG的ALFF值可作為預(yù)測(cè)女性CLBP患者疼痛強(qiáng)度的神經(jīng)標(biāo)志物。

MFG和SFG均屬背外側(cè)前額葉皮層，介導(dǎo)認(rèn)知、情感及疼痛的感覺(jué)處理。本組女性CLBP患者右側(cè)MFG和左側(cè)SFG的ALFF值均較男性降低，可能與女性疼痛抑制系統(tǒng)功能障礙有關(guān)。ARCHIBALD等[15]發(fā)現(xiàn)健康女性接受疼痛刺激時(shí)前扣帶回谷氨酸水平較男性升高，推測(cè)結(jié)構(gòu)、代謝異?？赡苁桥訡LBP發(fā)病率高的原因之一。

本研究中女性CLBP患者小腦多個(gè)腦區(qū)ALFF值較HC組顯著升高，可能是持續(xù)疼痛刺激通過(guò)反饋調(diào)節(jié)使小腦協(xié)調(diào)、平衡功能得到補(bǔ)償和恢復(fù)[16]，也與女性較易產(chǎn)生焦慮、悲傷、恐懼等情緒并增強(qiáng)痛感有關(guān)[17]。SANTOS等[18]研究表明，女性小腦對(duì)腰盆部肌肉運(yùn)動(dòng)控制能力不足，導(dǎo)致腰背部肌群耐力、力量及柔韌性下降，誘發(fā)女性腰痛。本研究發(fā)現(xiàn)男性ALFF值組間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，可能與男性CLBP患者疼痛耐受性強(qiáng)、敏感性低有關(guān)。

綜上，不同性別CLBP患者額葉及小腦局部腦區(qū)腦功能活動(dòng)存在差異。但本研究樣本量小，未對(duì)CLBP病因及類(lèi)型進(jìn)行分組觀察，且僅觀察了VAS評(píng)分，缺乏功能障礙指數(shù)量表等其他生活質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)，有待后續(xù)進(jìn)一步完善。