Front Neurol：胡勇教授基于静息状态磁共振成像探讨腰椎间盘突出伴慢性腰痛患者的中枢机制

慢性腰痛(CLBP)以肌肉骨骼综合征为特征，累及腰椎、骶骨和臀部疼痛或麻木持续3个月以上。它是持久的，病因复杂的，比急性疼痛(4 - 12周)更持久，是世界范围内致残的主要原因之一，给社会和个人带来沉重的负担。腰椎间盘突出症(LDH)是由于椎间盘纤维环破裂，导致髓核突出或脱出到椎管后。这导致相应的神经根受到刺激或压迫，表现为CLBP等一系列临床症状。LDH是CLBP的主要原因之一，可导致缺乏运动、心理困扰增加、社交功能能力下降、生活质量显著下降。

慢性疼痛与大脑的形态和功能重组有关，腰椎间盘突出患者伴慢性腰痛(LDHCP)表现出跨脑功能网络的破坏。LDH可能导致脊髓压迫或刺激，潜在地导致脊髓神经元损伤。这种损伤可以通过横向神经通路传递到大脑，影响大脑功能。此外，LDH与炎症因子水平升高有关，炎症因子可能通过循环渗入大脑，影响神经元活动和大脑功能。因此，LDHCP和CLBP的其他原因在脑机制上可能存在差异，可能与疼痛来源、神经病理和炎症反应有关。鉴于LDHCP的高患病率和对残疾的重要贡献，了解LDHCP患者的大脑功能特性至关重要。

近年来，利用静息状态功能磁共振成像(rs-fMRI)这一无创神经成像技术研究CLBP患者大脑中的神经活动受到越来越多的关注。Hong Li选择丘脑作为静息状态功能连通性分析的种子，发现LDHCP患者丘脑与背外侧前额叶皮质(DLPFC)之间的脑功能发生异常改变。Zhang使用低频波动幅度(ALFF)方法发现CLBP患者的中央前回、中央旁小叶和垂体旁运动区脑功能异常改变。Fuqing Zhou使用区域均匀性(ReHo)方法发现LDHCP患者右小脑后叶、脑干、左内侧前额叶皮层和双侧楔前叶的脑功能异常改变。以往对CLBP患者脑功能的研究主要集中在功能连通性、ALFF和ReHo方面。然而，提供全脑功能连通性信息的指标(例如，基于种子点)需要先验假设，这可能会使结果产生偏差。此外，ALFF和ReHo并没有捕捉到全脑功能连接的变化。

度中心性(Degree centrality, DC)是图论和网络分析的重要组成部分，它可以在没有先验假设的情况下反映整个大脑的功能连接强度，有助于确定特定大脑区域对疼痛处理的影响，并揭示LDHCP患者这些大脑区域之间的连接如何变化。DC值越大，与感兴趣的节点相连的大脑区域越多。在几种大规模网络指标中，DC被认为是最可靠的，并被广泛用于脑网络研究。此外，对LDHCP人群中个体脑功能的功能性磁共振成像(fMRI)研究也很缺乏。因此，本研究将采用DC分析来深入研究LDHCP的脑功能变化，并检查视觉模拟评分(VAS)、Oswestry功能障碍指数(ODI)和疾病持续时间的相关性。

方法:选取25例LDHCP患者和22例健康对照(hc)，收集其脑磁共振成像(rs-fMRI)数据。我们比较了LDHCP组和HC组的全脑DC值，并检查了LDHCP组内DC值与视觉模拟评分(VAS)、Oswestry功能障碍指数(ODI)和疾病持续时间之间的相关性。采用受试者工作特征(ROC)曲线分析评价诊断效果。

LDHCP组和HC组的人口统计学特征

LDHCP组部分患者腰椎MRI。红色箭头表示椎间盘突出。

LDHCP组与HC组DC值有显著差异的脑区

LDHCP异常激活脑区的空间位置图

(A)左侧颞中回DC值与VAS的相关性(r = 0.416, p = 0.039)。(B)左侧颞中回DC值与ODI的相关性(r = 0.405, p = 0.045)

结果:与hc相比，LDHCP患者双侧小脑和脑干DC值升高，左侧颞中回和右侧中央后回DC值降低。左侧颞中回DC值与VAS (r = 0.416, p = 0.039)、ODI (r = 0.405, p = 0.045)呈正相关，与病程无相关性(p > 0.05)。其他脑区与VAS、ODI或病程无显著相关性(p > 0.05)。ROC曲线分析结果显示，左侧颞中回曲线下面积(Area Under the curve, AUC)为0.929。

结论:LDHCP患者双侧小脑、双侧脑干、左侧颞中回、右侧中央后回局部自发性神经活动和功能连通性异常。

原始出处：

 Jianbing, Mei;  Yong, HuDegree centrality-based resting-state functional magnetic resonance imaging explores central mechanisms in lumbar disc herniation patients with chronic low back pain.Front Neurol 2024;15(0):1370398