小脑参与痛觉调节的FMRI研究.pdf

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1、C e r e b e l l a rp a i nm o d u l a t i o n:f u n c t i o n a lMR I s t u d y ZHANGM i n g 1,2$,WANGY u a n1, L I UH a i 2, ZHANGS h i - z h e n g 2, Y UB o - l a n g 1, CHENY a n 1,WANG W e i - w e i1 (1. I m a g i n gC e n t e r,F i r s tH o s p i t a l o fX i a nJ i a o t o n gU n i v e r s i t

2、 y,X i a n7 1 0 0 6 1,C h i n a; 2.P o s t - D o c t o r a lS t a t i o ni nD e p a r t m e n t o fR a d i o l o g y,S i rR u nR u nS h a w H o s p i t a l, A f f i l i a t e d t oM e d i c a lC o l l e g eo fZ h e j i a n gU n i v e r s i t y,H a n g z h o u3 1 0 0 1 6,C h i n a) A b s t r a c t“O

3、b j e c t i v e “T oo b s e r v e a c t i v a t e dc h a n g e so f c e r e b e l l a r s u b r e g i o n s i n d u c e db ye l e c t r i c a l s t i m u l a t i o no f d i f f e r e n t i n - t e n s i t y i nf u n c t i o nm a g n e t i cr e s o n a n c e i m a g i n g(f MR I)a n dd i s c u s st h

4、 ee f f e c to f t h e s ea r e a s i np a i nm o d u l a t i o n .M e t h o d s “ T e nh e a l t h yr i g h t - h a n d e dv o l u n t e e r sw e r ep e r f o r m e dr e s p e c t i v e l yw i t hd i f f e r e n te l e c t r i c a ls t i m u l a t i o no f1,3t i m e sp a i n t h r e s h o l d i n t

5、 e n s i t y .T h ew h o l e - b r a i nf MR Is c a n n i n gw a si m p l e m e n t e da tt h es a m et i m e .A l ld a t aw e r ep o s t p r o c e s s e db y m e a n so f a n a l y s i so f f u n c t i o n a l n e u r o i m a g e s(A F N I)t or e v e a l t h e r e g i o n a l a c t i v a t e dc h a

6、 n g e so f c e r e b e l l u m. R e s u l t s “T h e a c - t i v a t i o ne l i c i t e db yn o n - n o x i o u se l e c t r i c a l s t i m u l a t i o nm a i n l y l o c a t e d i nt h ec o n t r a l a t e r a l c e r e b e l l a rh e m i s p h e r i c l o b u l e, a n di p s i l a t e r a l l o

7、b u l e,t h eB O L Ds i g n a l o f i p s i l a t e r a l h e m i s p h e r e s h o w e dr e l a t i v e l ys i g n i f i c a n t ;Wh e na p p l y i n gn o x i o u s e l e c t r i c a l s t i m u l a t i o n,t h e i p s i l a t e r a l c e r e b e l l a rh e m i s p h e r i c l o b u l e-,c o n t r

8、a l a t e r a l l o b u l e,a n t e r i o rv e r m i s,p a r a v e r - m i s a r e aa n dp a r t o f t h ed e e pc e r e b e l l a rn u c l e i(d e n t a t en u c l e u s a n d f a s t i g i a l n u c l e u s)w e r e a c t i v a t e ds i m u l t a n e o u s l y,t h e a c t i - v a t i o nr e s p o n

9、 s eo f i p s i l a t e r a l c e r e b e l l a rh e m i s p h e r e s t i l l d i s p l a y e dm o r e s t r o n g l yw i t h l a r g e r a c t i v a t e dr e g i o n t h a nc o n t r a l a t e r - a l h e m i s p h e r e . C o n c l u s i o n “ I nc o n t r a s t t on o n - n o x i o u s e l e c t

10、 r i c a l s t i m u l a t i o n,n o x i o u s s t i m u l a t i o na d d i t i o n a l l y r e v e a l e da c t i v a - t i o n i nt h e i p s i l a t e r a l c e r e b e l l a rh e m i s p h e r i c l o b u l e-,a n t e r i o rv e r m i s,p a r a v e r m i sa r e aa n dp a r to f t h ed e e pc e r

11、 e b e l l a r n u c l e i,t h e s ea r e a so u g h t t ob e l o n g t o t h ep a r t o f c e r e b e l l a rn o c i c e p t i v e c i r c u i t s a n dm a yb em o r e i m p o r t a n t i nb o d yp a i nm o d - u l a t i o nn e t w o r k. K e yw o r d s“M a g n e t i cr e s o n a n c e i m a g i n

12、g,f u n c t i o n a l;E l e c t r i c a l s t i m u l a t i o n;P a i n;C e r e b e l l u m 小脑参与痛觉调节的f MR I研究 张“明1, 2$, 王“渊1, 刘“海2, 章士正2, 鱼博浪1, 陈“燕 1, 王微微1 (1.西安交通大学第一医院影像中心, 陕西 西安“7 1 0 0 6 1; 2.浙江大学邵逸夫医院放射科博士后流动站, 浙江 杭州“3 1 0 0 1 6) 摘“要“目的“利用功能磁共振成像技术( f MR I) 观察小脑各亚区在不同强度电刺激时的激活反应, 探讨小脑对于痛觉 调控的作用

13、。方法“对1 0名右利手健康志愿者分别施加1倍痛阈、3倍痛阈两个不同强度的电刺激任务, 同期进行全脑 f MR I扫描, 应用功能性神经图像分析(A F N I) 软件包进行后处理以显示小脑激活的变化。结果“非伤害性电刺激(1倍痛 阈强度) 主要激活对侧小脑半球小叶、区和同侧小脑半球、区, 以同侧半球的B O L D信号较强; 伤害性电刺激(3倍 痛阈强度) 诱发的激活区主要位于同侧小脑半球小叶区, 对侧小脑半球区, 前蚓部, 蚓旁区和深部小脑核团的一部 分( 顶核和齿状核) , 其中仍以同侧激活区范围较大, 信号亦明显强于对侧。结论“高强度痛觉电刺激额外激活同侧小脑半 球小叶区, 前蚓部,

14、蚓旁区和深部小脑核团, 这些脑区应该属于小脑伤害感受性环路的一部分, 它们可能在全身痛觉 调控网络中更为重要。 关键词“磁共振成像, 功能性;电刺激;痛觉;小脑 中图分类号“R 4 4 5. 2;R 3 3 8. 2 5“ 文献标识码“A“ 文章编号“1 0 0 3 - 3 2 8 9(2 0 0 6)0 1 - 0 0 2 7 - 0 4 基金项目中国博士后科学基金资助(2 0 0 4 0 3 5 7 1 8) 。 作者简介张明(1 9 6 5-) , 男, 陕西西安人, 博士, 副教授。 通讯作者张明, 西安交通大学第一医院影像中心,7 1 0 0 6 1。 E - m a i l:z m

15、m r i 1 6 3. c o m 收稿日期2 0 0 5 - 0 8 - 0 8“ 修回日期2 0 0 5 - 1 0 - 2 9 “功能性磁共振成像(f u n c t i o n a lm a g n e t i cr e s o n a n c ei m a - g i n g,f MR I) 作为一项无创性检查技术已经广泛应用于神经 生理、 病理及心理活动等研究领域。通过对人体体表不同强 度的电刺激, 可以诱发相关痛觉敏感脑区产生不同的激活反 应。我们采用1倍痛阈、 3倍痛阈两个痛觉电刺激任务, 利用 72 中国医学影像技术2 0 0 6年第2 2卷第1期“C h i nJM e

16、dI m a g i n gT e c h n o l,2 0 0 6,V o l 2 2,N o1 图2“非伤害性电刺激(1倍痛阈强度) 诱发小脑激活的平均脑功能图, 可见激活区主要位于对侧小脑半球小叶、区和同侧小脑半球、 区, 以同侧半球B O L D信号较强 f MR I观察小脑各亚区的激活情况, 从而探讨小脑在痛觉调 控网络中的作用。 1“资料与方法 1. 1实验对象“1 0名健康右利手志愿者, 其中男7名, 女3 名, 年龄2 43 8岁, 平均3 1岁, 均无神经系统疾患和精神障 碍, 受试前无任何不适感。 1. 2实验设计“受试者放松、 闭目, 嘱其头部及身体勿动, 并 用橡皮耳

17、塞降低噪音。将一对表面附有自黏导电胶的刺激电 极分别置于受试者右侧脚踝和胫前, 两电极间置一接地电极, 以避免干扰。中频( 约3 3H z) 方波串刺激由M e d t r o n i c全功 能肌电图/诱发电位仪产生, 刺激仪置于扫描室外, 由实验人 员予以控制。实验前对各受试者进行痛阈测定, 分别选择1 倍痛阈、 3倍痛阈刺激任务。扫描期间实验人员密切监控扫 描情况, 受试者如有任何不适可立即终止实验。 实验采用组块设计, 静息态与刺激态交替。每个刺激态 内单次串刺激持续3s, 每个串刺激内包含1 0 0次持续1m s、 间隔2 9m s的单刺激, 每个静息态持续2 7s。反复循环9次,

18、共约6m i n, 两个任务共需1 2m i n。实验序列如图1所示。 1. 3数据采集“采用G E1. 5 T超导型磁共振扫描系统, 标准 头线圈。常规S E序列T 1W I作为解剖背景图像, 在T 1W I相 同的层面上进行功能成像, 采用E P I序列T 2$W I, 其主要扫 描参数为T R3 0 0 0m s,T E5 0m s,F A9 0 ,F OV2 4c m2 4 c m, 矩阵6 46 4, 层厚5mm, 间隔1mm, 共2 2层, 每层获取 1 0 0帧功能图像。利用工作站的动态实时成像程序(r e a l - t i m e i m a g ep r o c e s s

19、 i n g,R T I P) 进行监控和成像, 使用快速扰相梯 度回波( 3 D - F S P G R) 脉冲序列行覆盖全脑的无间隔矢状位扫 描, 其目的在于为后续的三维重建及空间配准进行准备。 1. 4数据处理“采用功能性神经图像分析(a n a l y s i so f f u n c - t i o n a l n e u r o i m a g e s,A F N I) 软件包, 对1 0名受试者的数据分 别进行以下处理: 去除f MR I扫描初始1 2s内所采集的数据, 以减少血流动力学不稳定对激活脑区信号的影响; 对f MR I 图像进行空间配准以检出并修正运动伪影; 以A C

20、 - P C为参考 平面把图像数据配准并转换到标准T a l a i r a c h空间; 采用各向 同性G a u s s i a n核心法, 以FWHM=6mm对图像进行光滑处 理。然后, 将1 0名受试者的数据进行平均化, 通过反卷积分 析计算每个像素内的信号改变, 定义P=0. 0 0 1且6个以上 相连像素为激活脑区, 分别产生三个任务的脑激活图。最后 将1 0名受试者的脑功能图叠加于经过标准化的三维图像上, 用伪彩色显示激活脑区。 图1“受试者电刺激模式 82 中国医学影像技术2 0 0 6年第2 2卷第1期“C h i nJM e dI m a g i n gT e c h n

21、o l,2 0 0 6,V o l 2 2,N o1 图3“伤害性电刺激(3倍痛阈强度) 诱发小脑激活的平均脑功能图, 可见激活区主要位于同侧小脑半球小叶区, 对侧小脑半球区, 前 蚓部, 蚓旁区和深部小脑核团的一部分( 顶核和齿状核) , 其中仍以同侧激活区范围较大, 信号亦明显强于对侧 2“结果 “所有受试者均顺利完成了实验, 获得的脑功能激活图未 见显著的头动伪影, 受试者未对实验产生明显的适应性。在 平均脑功能激活图中, 非伤害性电刺激( 1倍痛阈强度) 主要 激活对侧小脑半球小叶、区和同侧小脑半球、区, 以 同侧半球的B O L D信号较强( 图2) ; 伤害性电刺激( 3倍痛阈 强

22、度) 诱发的激活区主要位于同侧小脑半球小叶区, 对 侧小脑半球区, 前蚓部, 蚓旁区和深部小脑核团的一部分 ( 顶核和齿状核) , 其中仍以同侧激活区范围较大, 信号亦明显 强于对侧( 图3) 。相比较于非伤害性刺激, 伤害性刺激额外 激活同侧小脑半球区, 前蚓部、 蚓旁区和深部小脑核 团。图4为3倍痛阈电刺激时同侧小脑半球区激活中心的 刺激-信号强度曲线, 可以看出, 所选脑区的活动符合相应的 电刺激规律。 图4“3倍痛阈电刺激时同侧小脑半球小叶区激活中心的刺激 -信号强度曲线 3“讨论 “痛觉是一种多维度的复合感觉, 包括感知强度编码、 注意 过程、 情感成分、 时间动态性分析等多个方面

23、1。关于痛觉 的高级中枢机制, 目前了解甚少, 对痛觉的相关研究一直是神 经科学研究的热点之一。电刺激诱发皮肤痛的各项参数( 如 强度、 频率等) 易于量化, 进行痛觉实验较为理想。我们将电 刺激与f MR I技术相结合, 对小脑参与痛觉调控的机制进行 了探讨。 众所周知, 小脑是参与平衡和调节肌张力的高级中枢, 但 对于小脑的痛觉相关研究还十分有限。通过此次实验发现, 当对受试者施加非伤害性电刺激( 1倍痛阈强度) 时, 诱发的 激活区主要位于小脑后叶, 以小叶、区较为显著, 这与 D e r b y s h i r e等 2的研究结果相似。H e l m c h e n等3通过P E T

24、研究发现, 非伤害性热刺激主要激活小脑半球小叶区背内 侧部, 由此H e l m c h e n推测, 小叶区激活可能部分由于受试 者对刺激的预期效应所诱发。P l o g h a u s等 4通过实验证明 小脑不同区域参与痛觉处理的不同方面, 他们发现手部痛觉 刺激主要诱发小脑前叶激活, 而对相同刺激的预期效应会导 致小脑后叶反应, 这也从侧面支持上述观点。但小叶区在 伤害性热刺激时亦有激活, 这说明不仅预期效应影响此区活 动, 机体伤害性感受-运动整合对此区也有一定作用, 此区激 活与机体防御行为所引发的感知准备有所关联。神经生理学 研究表明,A 类纤维是皮肤机械感受器( 触压觉) 的主要

25、传入 纤维, 而A 类纤维和C类纤维分别传导快痛觉和慢痛觉。 我们推测, 小脑后叶, 尤其是小叶、区, 应同时从脊髓丘脑 92 中国医学影像技术2 0 0 6年第2 2卷第1期“C h i nJM e dI m a g i n gT e c h n o l,2 0 0 6,V o l 2 2,N o1 侧束和脊髓丘脑前束接受部分A类及C类纤维, 从而对伤害 性和非伤害性刺激均有反应。A l l e n等 5利用f MR I发现小 脑方形小叶/半月小叶( 包括小叶、区) 还与感觉的选择性 注意因素有关, 这也说明了此区功能的复杂性。 相比较于非伤害性刺激, 伤害性刺激激活的脑区更加广 泛, 其中

26、以同侧小脑半球小叶区、 前蚓部、 蚓旁区和深 部小脑核团( 顶核和齿状核) 较为显著。我们认为这些脑区只 与伤害性电刺激诱发的中枢性痛觉处理有关, 与非伤害性刺 激引起的相关活动关系不大, 因为它们在非伤害性刺激时均 未明显激活。前蚓部及蚓旁区内部包含大量的阿片受体, 吗 啡微注射于前蚓部可诱发小鼠的镇痛效应 6。通过痛觉电 刺激f MR I实验结果,D i m i t r o v a等 7推测蚓部和蚓旁区可能 与伤害性刺激引出的腿部逃避反射和面部表情肌的活动( 如 眨眼反射) 有关, 同时他们还认为顶核的激活应该反映痛觉诱 发的恐惧活动和自主神经功能改变( 如心血管控制) 。电生理 学研究已

27、表明脊髓-橄榄-小脑系统伤害感受性环路中发挥了 重要作用, 由此我们认为, 深部小脑核团( 如顶核) 是通过影响 脑干伤害感受性下行抑制通路而间接参与痛觉调节的。解剖 学研究已证实, 小脑前叶区接受脊髓感受伤害性纤维传入, 而小脑传入纤维表现出明显的同侧优势性 8, 这就解释了高 强度痛觉电刺激时同侧小脑半球小叶区显著激活的情况。 综上所述, 小脑各亚区在伤害性和非伤害性电刺激作用 时发挥了不同作用, 说明小脑应为痛觉调控网络中的重要组 成部分。此外, 在进行f MR I实验时, 应尽可能使受试者情绪 稳定, 降低他们对电刺激的恐惧心理, 并避免高强度电刺激诱 发的躯体运动, 以保证实验结果的

28、真实性。 参考文献 c 1 d“B i n g e lUe r u a n t eMe j n a bRe e t a l f S i n g l e t r i a l f MR I r e v e a l s s i g - n i f i c a n t c o n t r a l a t e r a l b i a s i nr e s p o n s e s t o l a s e r p a i nw i t h i n t h a l a m u s a n ds o m a t o s e n s o r yc o r t i c e s c J dfN e u r o i m

29、 a g e e 2 0 0 3e 1 8 h 3 ig 7 4 0 - 7 4 8f c 2 d“D e r b y s h i r eSWe J o n e sAjf C e r e b r a l r e s p o n s e s t oac o n t i n u a l t o n i c p a i ns t i m u l u sm e a s u r e du s i n gp o s i t r o ne m i s s i o nt o m o g r a p h y c J df P a i ne 1 9 9 8e 7 6 h 1 - 2 ig 1 2 7 - 1 3

30、5f c 3 d“H e l m c h e nCeM o h rCeE r d m a n nCe e ta l fD i f f e r e n t i a lc e r e b e l l a r a c t i v a t i o nr e l a t e dt op e r c e i v e dp a i ni n t e n s i t yd u r i n gn o x i o u st h e r - m a l s t i m u l a t i o ni nh u m a n s g af u n c t i o n a lm a g n e t i cr e s o n

31、 a n c ei m a - g i n gs t u d y c J dfN e u r o s c iL e t t e 2 0 0 3e 3 3 5 h 3 ig 2 0 2 - 2 0 6f c 4 d“P l o g h a u sAeT r a c e yI eG a t iJ Se e ta l fD i s s o c i a t i n gp a i nf r o mi t s a n t i c i p a t i o ni nt h eh u m a nb r a i n c J dfS c i e n c e e 1 9 9 9e 2 8 4 h 5 4 2 2 ig

32、 1 9 7 9 - 1 9 8 1f c 5 d“A l l e nGeB u x t o nR BeW o n gE Ce e ta l fA t t e n t i o n a la c t i v a t i o no f t h ec e r e b e l l u mi n d e p e n d e n to f m o t o ri n v o l v e m e n t c J dfS c i e n c e e 1 9 9 7e 2 7 5 h 5 3 0 8 ig 1 9 4 0 - 1 9 4 3f c 6 d“D e yP je R a yAjf A n t e r

33、i o r c e r e b e l l u ma s a s i t e f o rm o r p h i n e a n a l - g e s i aa n dp o s t - s t i m u l a t i o na n a l g e s i a c J df I n d i a nJP h y s i o lP h a r m a - c o l e 1 9 8 2e 2 6 h 1 ig 3 - 1 2f c 7 d“D i m i t r o v a Aej o l bF PeE l l e s HGee ta l fC e r e b e l l a rr e s p

34、 o n s e s e v o k e db yn o c i c e p t i v el e gw i t h d r a w a lr e f l e xa sr e v e a l e db ye v e n t - r e l a t e df MR I c J df JN e u r o p h y s i o l e 2 0 0 3e 9 0 h 3 ig 1 8 7 7 - 1 8 8 6f c 8 d“L a nC TeW e nC ke S h i e hJ ke e t a l f A n a t o m i c a l s t u d i e so nt h ec u

35、 - n e o c e r e b e l l a rn e u r o n s i nt h eg e r b i l b yu s i n gHR Pm e t h o d c J df A n n A n a t e 1 9 9 4e 1 7 6 h 5 i g 4 0 9 - 4 1 8f 论文写作范例- - -论文的文题与层次标题的写作( 一) 医学论文作为科技论文的一个重要组成部分, 其撰写格式遵循国家颁布的科技论文的书写格式, 各条目按层次分级编写, 应尽量使同一级标题在意义明确的基础上, 在文字上也互相对应。还要注意文章的层次不宜过多, 以免给人杂乱之感。 “1、 文题 “文

36、题又叫标题、 题目, 是对文章思想内容最集中、 最凝炼、 最高度的概括。对于一篇文章来说, 好的文题可以引起读者强烈 的阅读兴趣, 同时对文章也起到画龙点睛的作用。文题与文章的主题思想密切相关, 是文章的灵魂所在, 也是读者的窗口。所 以说, 拟定一个好的文题对一篇文章来说是非常重要的。 什么样的文题才称得上是一个好的文题呢？首先, 文题要简洁、 精炼。在完整、 准确地概括全文内容的基础上, 用尽量少的 文字作为标题。好的标题应是高度概括、 言简意赅, 切忌拖泥带水。医学论文的标题一般要体现施加因素、 受试对象和效果反 应三方面的内容。如 缬沙坦对高血压病患者左室收缩与舒张功能的影响 中的“

37、缬沙坦” 就是施加因素, “ 高血压病患者” 就是 受试对象, “ 左室收缩与舒张功能的影响” 则属于效果反应。也有的文题不具备三方面的内容而只具备其中的一或两个方面, 此 类文题多用于短篇及个案, 如 胎儿支气管源性囊肿1例 。其次, 文题字数一般要求以不超过2 0个字为宜。另外, 标题中尽量 不用标点符号和外文缩写。文章题目转行时应保持词语的完整性, 并尽可能将虚词留在行末, 居中排转后一般以上宽下窄为 宜。 03 中国医学影像技术2 0 0 6年第2 2卷第1期“C h i nJM e dI m a g i n gT e c h n o l,2 0 0 6,V o l 2 2,N o1