fMRI在疼痛研究中的运用

  • 格式:pdf
  • 大小:210.22 KB
  • 文档页数:4
3 人类疼痛模型的 fMR I研究
确定动物及人类疼痛模型的有效性是人们长期 争论的一个问题 [ 11 ] 。在人类研究中 ,对原发及继发 受损皮区进行机械 (热 )或化学 (辣椒素 )敏化及试 验已用于神经病理痛 (对热及机械刺激的痛觉过 敏 /异常疼痛 )模型 。近来已有 fMR I用于辣椒素诱 导痛觉过敏模型的研究报道 。在这些研究中报告有 大量的脑区活性增加 ,部分最新研究开始确定 fMR I 在这些模型中的作用或价值 [ 12 ] 。研究证实了在敏 化与非敏化状态下对相同强度疼痛刺激的应答上脑 活动存有差异 ,这进一步说明疼痛强度本身可能不 是一种有价值的潜在疼痛传导通道状态测量方法 。 另一种可能是在敏化或非敏化状态间存有机械性差 异 。感觉性疼痛强度的改变可能反应的是 CNS感 觉通路上的急性改变 ,但可能与 CNS情感通路的改 变无关 ,而情感传导通路可能与个体对疼痛的整体 反应相关 ,且可能预测将来的疼痛状态 。最后 ,实验 模型的 fMR I研究可直接对比某些 CNS功能区的活 性 ,上述客观对比研究将允许我们确定模型与疾病 有何差异 ,并评价模型用于评价潜在治疗方法的有 效性 。
作者简介 : 杨汉丰 ( 1972 - ) ,男 ,四川南充人 ,博士 ,副教 授 ,主要从事腹部影像学的研究 ,特别是疼痛 影像与肝脏疾病的 MR I、CT诊断及其介入治 疗。
收稿日期 : 2008 - 04 - 03
痛 、抑郁诱导疼痛 、或复杂性区域疼痛综合征 ) 。即 使基于临床疾病 (如癌痛 、糖尿病性疼痛 )的慢性疼 痛分类方法也未证实非常有助于理解慢性疼痛的潜 在机理 。最近一些学者提出机械性方法定义疼痛 , 他们提 议 用 特 殊 疼 痛 表 现 型 比 如 闪 痛 ( shooting pain) 、跳痛 ( bump ing pain ) 、及异常性疼痛 ( allodyn2 ia)可适用于所有的疼痛类型比如神经病理性痛 。 然而 ,这些方法是主要基于对周围神经及脊髓机制 的理解 。功能成像已经重新定义慢性疼痛为一种退 行性疾病 ,并且已经为一些复杂疾病比如纤维肌痛 这些疾病的研究带来了希望 。因为大脑的反应是对 疼痛的行为反应 (有意识或无态的 )最终的共同通 路 ,功能成像的运用将使人们能以一种客观的方法 认识疼痛 ,并更好的理解潜在环路 ,并帮助确定新一 代镇痛药的作用靶点 。
随着人们对疼痛过程及影响疼痛感觉 (正 /负 回路 ,预期作用 、神经系统对同一强度但不同类型疼
第 23卷 第 2期
2008年 4月
川北医学院学报 JOURNAL OF NORTH SICHUAN M ED ICAL COLLEGE
Vol123, No12
Ap r12008
191
痛的解析 、拮抗系统及药效 )涉及多神经系统认识 的增加 ,提示慢性疼痛患者可能存在多个神经回路 受累 。已有研究结果显示 : ①疼痛强度可能不是慢 性疼痛状态改变最好的标志 。神经成像有可能帮助 确定 CNS活性与患者主观问卷调查结果 (评价情绪 或其它疼痛 、伤害成份的问卷 )之间的关系 。 ②解 析疼痛反应组成 (如情绪 、移情作用 、预期等 )的神 经系统是非常复杂的 ,现在仍然不清楚在慢性疼痛 这些系统发生了什么样的改变 ; ③为了分析及横向 比较研究数据 ,需要为成像设备制定一些标准 。
最近功能成像的研究已使人们对疼痛中枢机制 的理解产生了革命性的变化 。事实上 ,似乎人们已 处于通过 fMR I来获得疼痛全新临床信息的边缘 ,尤 其是慢性疼痛 (定义为疼痛持续超过 6个月以上 ) 。 慢性疼痛综合征可细分为慢性神经病理性疼痛 (如 幻肢痛 、带状疱疹后遗疼 ) 、伤害性疼痛 (如关节炎 、 偏头痛 ) 、及发病机制不清的复杂疼痛 (如纤维肌
这些脑区中部分是已非常明确的疼痛通路部分 (如 PAG, parabrachial nuclei臂旁核 ) ,而其它的比 如伏核 ( nucleus accum bens) ,其在疼痛的特殊作用 不是十分清楚 。已有研究报告人类疼痛过程涉及的 初级躯体感觉皮质 ( p rim ary som atosensory cortex)外 部结构在躯体定位法 ( somatotop ic organization)的特 异性 ,这些结构包括脑岛及三叉神经系统 [ 6 ] 。事实 上 ,人类成像研究结果已使人们研究主要集中于一 些特殊区域 ,包括伏核 (涉及情绪突出性 ) 、脑岛 (涉 及伤害性刺激的特殊解析 )或杏仁核 ( amygdala,涉 及害怕 ) ,这些成果为理解人类大脑怎样评价疼痛 提供了新的视角 。对特异性疼痛 /止痛功能神经通 路 (如 :感觉 、情绪的 、自律性 、内源性疼痛通路 )的 认识及对其活性的评价是人们取得的重大进步 。许 多学者已经开始对某一结构内 (如 PAG及 NAc)功 能分离进行研究 ,他们认为止痛过程是一种有益的 过程 ,且是特定脑区内活性部位的功能分化 [ 7 ] 。
摘 要 : 随着功能磁共振 ( functional magnetic resonance imaging, fMR I)在疼痛相关领域研究的深入 ,人们在疼痛及镇痛的神经 生物学方面形成了一些新的认识 , fMR I将有可能明显改进疼痛的诊断与治疗 ,主要表现在以下三个方面 : ( 1) fMR I用于急 、 慢性疼痛形成机制的研究 。疼痛的生理学研究已经发现许多脑区参与了“疼痛 ”的解析过程 ,慢性疼痛研究已使人们认识了 一些重要 CNS脑区的作用 ;慢性疼痛试验模型的 fMR I研究也正广泛运用于疼痛研究 。 (2) fMR I运用于自发性疼痛包括疼痛 的安慰作用 、移情作用 、注意力或认识调节等过程的研究 。 (3) fMR I用于评价镇痛药在急 、慢性痛中对大脑功能的影响 。 关键词 : 功能成像 ;磁共振 ;疼痛 文章编号 : 100523697 (2008) 0220189204 中图分类号 : R815 文献标识码 : A
“仅考虑疼痛的感觉特征 ,而忽视它的情绪及 感情性质 ,是仅观注了问题的部分 ,甚至不是问题的 最重要部分 。”M elzack 及 Casey的这一论述是对疼 痛较早 期 的 认 识 , 但 他 们 的 重 要 性 已 被 广 泛 接 受 [ 5 ] 。使用 fMR I可在同一时间进行全大脑成像 ,
fMR I通过间接评价毛细血管床内血流变化的 方法 ( blood2oxygen2level2dependent, BOLD )测量神经 活性 。大 量的 研究 方法 包括 区组 设 计 ( block de2 sign) 、事件相关 ( event2related)及概念相关 ( percep t2 related ) 、范词表法 ( paradigm s)等已运用于疼痛及 镇痛药的心理 、临床及药理学的 fMR I研究 。关于自 发性疼痛的基线水平已可进行测定 [ 3 ] 。 fMR I在疼 痛及镇痛测量方面的有效性也已有大量报道 [ 4 ] 。
第 23卷 第 2期
川北医学院学报190200 Nhomakorabea年 4月
JOURNAL OF NORTH SICHUAN M ED ICAL COLLEGE
Vol123, No12 Ap r12008
并利用数学模型研究功能回路 ,这有助于阐明疼痛 中枢机制中的潜在感情及情感成份 ,也为 CNS药物 反应潜在部位观察提供了新的视窗 。随着对疼痛状 态及对镇痛反应下大脑功能的情绪回路深入研究 , 可以对“困难 ”疾病状态 (比如纤维肌痛或抑郁相关 疼痛 ) 、安慰剂效应 ,情绪反应 (如移情作用 )及针炙 效应等产生新的了解 。本文我们将综述 fMR I对急 慢性疼痛的研究 、在实验模型及内源性疼痛系统包 括安慰反应 ( p lacebo response)的应用 ,及其作为一 种评价镇痛药有效性的客观测量方法的潜在价值 。
第 23卷 第 2期
2008年 4月
川北医学院学报 JOURNAL OF NORTH SICHUAN M ED ICAL COLLEGE
Vol123, No12
Ap r12008
189
fMR I在疼痛研究中的运用
杨汉丰 1 ,杜 勇 1 ,倪家骧 2
(1. 川北医学院附属医院放射科 ,四川 南充 637000; 2. 首都医科大学宣武医院疼痛诊疗中心 ,北京 100053)
区 ,而且也有助于在实验性疼痛研究中对这些区域 的功能进行全新观察 。比如海马传统上认为与记忆 有关 ,现今研究显示与疼痛诱导的焦虑有关 [ 8 ] 。
慢性疼痛的 fMR I临床成像研究极具挑战性 ,因 为很难收集到症状 、持续时间 、治疗史 、年龄分布等 相似的一组疾病 。在临床疾病中 ,慢性疼痛患者的 临床表现及病史变化特别复杂 。然而 ,已有学者开 始研究评价发生在慢性疼痛患者的 CNS改变 ,包括 神经病理痛 ,纤维肌痛 ,复杂区域疼痛综合征及内脏 痛等 。
1 疼痛功能成像的研究背景
当前慢性疼痛的治疗存在两个主要障碍 。首先 是没有疼痛的客观测定标准 。血液检查 、遗传标记 或身心测量将极大地改进慢性疼痛的诊断 。其次是 缺乏一种治疗慢性疼痛各亚型 (如神经病理痛 )的 “抗生素当量 ”( antibiotic equivalen) 。药效对照实 验显示 ,在神经病理痛一般不同类型的最有效药物 间有相似的疗效 (比安慰剂高约 30% ) [ 1 - 2 ] 。镇痛 药的使用取决于其疗效及副作用 ,有时候副作用可 能超过其疗效 。疼痛的其它疗法 (介入 、心理 、物理 治疗 )缺乏对照实验 ,使临床医师很难对这些治疗 方法进行评价 。结果 ,慢性疼痛的治疗相当困难 ,医 师与患者常同时或序贯使用多种治疗方法以获得疼 痛缓解 。不幸的是 ,即使联合多种方法治疗常常获 得很少的益处 。
2 急 、慢性疼痛中枢机制的 fMR I研究进展
生理性疼痛的 fMR I研究已成为人类疼痛过程 受累脑区研究的新方法 。大多数疼痛 fMR I研究使 用温度刺激 (接触性热电极或激光电极 )来激活疼 痛通路 。其它类型的刺激包括电及机械 (压力 )刺 激较少使用 。目前研究已涉及确认疼痛过程的工作 脑区 ———从外周神经节到中央缘 ( central limbic)及 脑干结构 ,在早期文献中仅见于动物研究 。