纤维示踪成像技术对多发性硬化引起的三叉神经痛病人的影像学研究*

郭油油 李咏梅 刘 义 韩永良 尹 平 廖 旦

（重庆医科大学附属第一医院放射科，重庆 400016）

纤维示踪成像技术对多发性硬化引起的三叉神经痛病人的影像学研究*

郭油油 李咏梅△刘 义 韩永良 尹 平 廖 旦

（重庆医科大学附属第一医院放射科，重庆 400016）

目的：三叉神经痛(trigeminal neuralgia, TN)是多发性硬化症状之一。应用扩散张量成像纤维示踪(Diffusion tensor imaging fi ber tracer technology, DTI-FT)技术研究多发性硬化(multiple sclerosis,MS)无神经血管原因、无可视三叉神经病灶，但有TN症状病人的神经纤维微观结构改变，并探讨其临床应用价值。方法收集MS三叉神经痛病人20例及健康对照组20例，两组年龄、性别相符，利用纤维示踪技术追踪所有被试两侧三叉神经纤维走行，比较MS三叉神经痛组和健康对照组的双侧纤维追踪图及纤维束的部分各向异性(Fractional anisotropy, FA)和表观弥散系数(Apparent diffusion coef fi cient, ADC)，并将MS组感兴趣区FA、ADC分别与临床扩展残疾状态量表(expanded disability states scale, EDSS)评分、病程行Pearson相关分析。结果：MS组患TN侧与健侧与健康对照组病人相比、患TN侧与健侧相比，FA值降低，差别均具有统计学意义(P ＜ 0.05)；MS组患侧与健康对照组相比、健侧与健康对照组相比，ADC值差别均具有统计学意义(P ＜ 0.05)，但患TN侧与健侧相比，ADC值差别无统计学意义。FA值和临床EDSS评分、病程具有负相关性(P ＜ 0.05），ADC与临床数据无相关性。结论：MS病人不仅患TN侧三叉神经DTI参数存在异常，健侧亦存在异常，DTI可发现常规磁共振检测不到的微观损伤，为临床MS三叉神经功能损伤提供直接证据、揭示病理改变。

多发性硬化；三叉神经痛；纤维示踪成像；3D-超快速循环稳态进动成像

多发性硬化(multiple sclerosis, MS)是累及中枢神经系统的自身免疫性疾病，以中枢神经系统白质脱髓鞘为主要特点。三叉神经痛(Trigeminal neuralgia, TN)是三叉神经感觉纤维支配区域反复发作的短暂性电击样剧痛，神经血管压迫是引起原发性TN的最常见病因[1]。然而TN亦可表现为许多其他神经系统疾病的一种症状存在，如MS，称之为症状性TN，MS部分病人病程中同时伴有三叉神经痛症状，为MS相关性TN。MS相关性TN病因目前尚不清楚。既往研究多倾向于运用磁共振神经血管成像特殊序列如3D-TOF、3D- FIESTA研究神经血管因素所致TN的成像特点[2]。DTI (diffusion tensor imaging fi ber tracer technology)作为一种目前唯一可以活体无创的显示脑白质纤维走行、敏感检测纤维显微病变的成像技术，近年来已有通过DTI技术研究神经血管压迫性TN发现血管压迫处神经纤维微观损伤的文献报道，但甚少有关于MS相关性TN的研究。因此，本研究的目的是借助DTI纤维示踪成像技术结合3D-FIESTA序列评价MS相关性TN的三叉神经成像特点，寻找MS三叉神经微观结构损伤，并探讨其可能病因及在临床的应用价值。

方 法

1.一般资料

MS组：2010年12月至2015年12月就诊于重庆医科大学附属第一医院神经内科的20例MS病人。同时选取20例年龄、性别相仿的健康志愿组为对照组。20例MS病人均满足McDonald诊断标准[3]，均伴有三叉神经痛症状；常规MRI检查三叉神经无可视病灶，同时排除神经血管、肿瘤、动脉瘤可能引起三叉神经痛的因素，无明确缺血灶、梗死、肿瘤、萎缩等异常；无明确神经、精神系统疾病史。所有MS病人行EDSS评分。受试者均为右利手，受试时均签署知情同意书。本研究获得重庆医科大学附属第一医院生物医学伦理委员会批准。

2.MRI扫描和图像分析

采用GE Signa HDxt 3.0T MR扫描系统，8通道标准头线圈；扫描序列按照MS诊断小组中心指定标准[4]。3D-FIESTA序列参数：TR/TE=4.5/1.8 ms，层厚0.6 mm，反转角60度，无间隔扫描；DTI采用单次激发自旋回波平面回波(spin echo echo-planar imaging, SE-EPI)序列：TR 15 000 ms，TE 86.8 ms，FOV 24 cm ×24 cm，矩阵 128×128，层厚 2.0 mm，层数 56层，b值取0和1 000 s/mm2， 30个扩散敏感梯度方向。扫描完成后由两位经验丰富的影像诊断医生据MRI 3D-FIESTA成像原始图像传至GE的AW工作站行MPR技术后处理后确认MS受试者无血管压迫。

3.DTI图像后处理

（1）感兴趣区的选择：本实验选择三叉神经根入口处(root entryzone, REZ)脑池段作为感兴趣区(regions of interest, ROI)，来探测无可视三叉神经病灶的MS病人可能存在的神经微观损伤。首先根据3D-FIESTA成像结果精确定位三叉神经位置，再应用 MRICroN 软件勾画三叉神经 ROI，ROI单位体素大小约4 mm2± 0.10 mm2，在三叉神经脑池段自脑干发出的0、1、3和5 mm的4个连续层面依次勾画ROI，用于下一步纤维追踪。为了使ROI更为准确，此步骤由两位熟悉软件的医生操作完成，所有工作重复三次。

（2）纤维示踪：首先采用MRIcroN软件将DTI原始DICOM文件转换成Analyze文件，再使用SPM8软件对其进行标准化，将标准转化的图像读入DTI track纤维示踪软件，依次读入每个个体空间ROI，追踪穿过所有个体的ROI（最小纤维长度：10 mm，最小FA值：0.2），最后分别计算MS组TN患侧和正常侧ROIs的FA、ADC值及正常对照组的双侧三叉神经的FA、ADC值。

4.统计分析方法

采用SPSS 18.0.2软件进行统计学分析，数据采用均数±标准差(±SD)表示。首先对所测得每组DTI数据分别进行Kolmgorov-Smirnov正态性检验，在满足正态分布的前提下，首先MS组未患TN侧FA、ADC值分别与患TN侧值进行双样本t检验，再对MS组TN侧和患TN侧的FA、ADC值分别与正常对照组行双样本t检验。最后采用Pearson相关性分析方法，分析每个MS病人ROI的FA、ADC值与EDSS评分、病程间的相关性（P ＜ 0.05）。

结 果

1.临床表现

MS组中，男8例，女12例，平均年龄35.75±6.36岁，17例（85.0%）为单侧TN，3例（15.0%）为双侧TN， 2例以TN为MS首发症状，11例（55.0%）伴有面部紧箍不适感或感觉减退。临床EDSS评分平均得分为3.32±1.56(1.00～7.90)，平均病程22.00 (5～70)月。

2.MRI平扫和DTI成像结果：

20例MRI平扫及3D-FIESTA图像均无三叉神经受累征象的可视病灶（见图1B），9例有侧脑室周围的典型垂直脱髓鞘病灶（见图1A），1例有脑干内异常信号。DTI彩色FA图（见图1C）及纤维追踪结果与ADC的融合图像（见图1D）可见双侧三叉神经脑池REZ段走行。MS组TN患侧FA/ADC平均值为0.33±0.128/2.099±0.084，MS组健侧 FA/ADC平均值为0.393±0.006/2.102±0.015，正常对照组双侧 FA/ADC均值为 0.450±0.094/1.623±0.007。FA患TN侧与健康对照组（P = 0.026）、健侧与健康对照组相比（P = 0.032），患侧跟健侧（P = 0.039）、FA值均降低，差别均具有统计学意义（P ＜ 0.05）；MS组患侧与健康对照组相比（P = 0.025）、健侧与健康对照组相比（P = 0.044），ADC值差别均具有统计学意义（P ＜ 0.05），但患TN侧与健侧相比（P = 0.51），ADC值差别无统计学意义。

3.ADC值和临床数据的相关性

本组研究显示临床EDSS评分、病程与三叉神经REZ段的FA值负相关，ADC值与EDSS评分、病程均无明显相关性。

讨 论

1.MS相关性TN概述

MS是以白质脱髓鞘改变为病理基础的中枢神经系统疾病，视力障碍、肢体无力、感觉异常为其常见临床症状[5]。自1966年Olafson等[6]在一例多发性硬化病人尸解中发现三叉神经根起始处有硬化灶，TN作为一种神经疼痛综合征越来越被发现并不少见的存在于MS病人中。文献报道约1%的MS病人病程中伴有TN或以TN为首发症状，具有发病年龄较原发性TN更早、多呈双侧性的特点，原发TN患病年龄范围为48～56岁[7]。本组病例中，发病年龄29～42岁，明显早于文献报道的原发TN年龄。20例中3例（15.0%）为双侧TN， 2例TN为MS首发症状。同时发现11例伴有面部感觉的异常，表现为面颊部紧箍不适感或感觉减退。既往研究认为MS相关性TN相较原发性TN更容易出现面部感觉的缺失（13.0%～37.2%），且在典型TN发作性疼痛过程中，出现不典型的面部疼痛频率更高。MS相关性TN大多数于面部疼痛之前就长期存在着MS，但也有确诊MS之前以TN为单独症状情况，故临床鉴别和治疗往往较为困难[8]。

2.MS相关性TN的DTI研究

尽管目前MS相关性TN的病理生理机制尚未完全清楚，但国内外普遍接受的理论是MS病人TN的出现是由于炎性脱髓鞘病变累及脑桥三叉神经传导通路三叉神经根入口处(REZ)的结果[9]。常规磁共振可以检测出少部分MS脑干内、三叉神经根入口处(REZ)的病变，呈T2加权像的高信号病灶，阳性率和敏感性均较低。本组病例脑干内仅1例表现为异常信号，研究证实，脑干内异常病灶并不常常伴随MS相关性TN病人，仍然大部分病例MRI检查为阴性结果[10]。DTI是一种可以充分表达水分子在组织内的弥散特性、获得组织的微观结构改变信息技术，由于神经纤维较其他组织更容易体现水分子的各向异性，故最早运用于中枢神经系统白质病变。既往研究认为DTI参数FA值的改变与脑组织的轴突和树突的断裂损伤有关，主要表现为FA值降低。2002年最早有学者[11]采用DTI成功显示了颅神经纤维束，与手术解剖结构相对应，使DTI对颅神经的深入研究成为可能。Shunrou等[12]对血管压迫因素所致TN的DTI研究证实存在三叉神经根入口处的FA值降低、ADC升高具有统计学差异；且患TN侧FA值低于正常侧，ADC高于正常侧；然而也同时发现未患TN侧相较于健康对照组也存在微观结构的改变。推测患侧FA值改变可能与血管压迫三叉神经导致神经细胞轴突肿胀、髓鞘破坏，改变了水分子的弥散特性有关。我们的研究发现，MS相关性患TN侧和未患TN侧的三叉神经FA值均低于健康对照组，ADC高于对照组，提示了MS三叉神经REZ段存在常规磁共振检测不到的微观损伤。同时也发现患侧的FA值略低于对侧，但两侧ADC值相较无统计学差异，与前人对血管压迫性TN的研究结果有不同之处，这可能是由于MS相关性TN与神经血管压迫性TN存在不同的病理生理机制所致[13]。神经血管压迫性TN主要是由于血管压迫的反复机械刺激使得神经纤维髓鞘的丢失和再生，破坏了正常的疼痛传导通路而引起。而MS相关性TN可能为三叉神经REZ段的脱髓鞘硬化斑累及脑桥的感觉神经根所致，血管压迫性TN对酞胺眯嗦类药物或微血管减压术治疗敏感，但MS相关性TN对药物疗效反应差且禁用手术[13]。虽然二者症状表现相似，但临床疾病早期鉴别困难，尤以TN为主要症状或首发症状的MS病人容易误诊、延误诊治，故寻找二者的理想鉴别方法显得尤为重要[14]。因此，本研究中MS病人三叉神经双侧FA、ADC值的统计学差异不明显的征象或可特供一种与血管压迫TN的影像学鉴别方法。

表1 MS组患TN侧和对照组FA、ADC比较（±SD）Table 1 FA /ADC value comparison of MS with TN side trigeminal nerve in MS group and trigeminal nerve in the control group (±SD)

表1 MS组患TN侧和对照组FA、ADC比较（±SD）Table 1 FA /ADC value comparison of MS with TN side trigeminal nerve in MS group and trigeminal nerve in the control group (±SD)

DTI 参数DTI parameters P值P value FA 0.33±0.128 0.450±0.094 0.026 ADC 2.099±0.084 1.623±0.007 0.025 MS患TN侧MS with TN side健康对照组Healthy group

表2 MS组健侧和对照组FA、ADC比较（±SD）Table 2 FA /ADC value comparison of MS without TN side trigeminal nerve in MS group and trigeminal nerve in the control group (±SD)

表2 MS组健侧和对照组FA、ADC比较（±SD）Table 2 FA /ADC value comparison of MS without TN side trigeminal nerve in MS group and trigeminal nerve in the control group (±SD)

DTI 参数DTI parameters P值P value FA 0.393±0.006 0.450±0.094 0.032 ADC 2.102±0.015 1.623±0.007 0.044 MS健侧MS without TN side健康对照组Healthy group

图1 MS病人，男，36岁，TN伴肢体乏力6月余A：MRI TIWI见垂直于侧脑室旁的脱髓鞘病灶(箭头示）； B：双侧三叉神经桥池段距脑干3mm层面3DFIESTA图像，未见明显血管压迫征象（箭头示）； C：同一层面三叉神经DTI彩色FA（箭头示）；D：同一层面三叉神经纤维追踪与ADC图像的融合图（箭头示）Fig.1 Patients with MS, man, 36 years old A: The T1WI,show high signals in Lateral ventricle zone; B: The section from the brainstem trigeminal nerve bridge pool 3 mm level 3DFIESTA image, no obvious signs of vascular compression (arrow); C: The DTI of the trigeminal nerve radiation; D: The ADC image of the radiation.

图2 MS患TN、健侧和健康对照组的FA、ADC值的中位数及四分位范围（25%-75%）Fig.2 The median and interquartile range of FA, ADC values of MS with TN group, the contralateral and healthy control group（25%-75%）

3.DTI参数FA/ADC值与临床数据相关性

本组研究显示临床EDSS评分、病程与三叉神经REZ段的FA值负相关，FA值越低，EDSS评分越高，临床症状越重。然而ADC值与EDSS评分、病程均无明显相关性，这可能揭示了FA值是评价三叉神经纤维损害程度更为优越的参数[15]。另外，EDSS评分只是神经系统损坏的评估的一部分，因此三叉神经DTI参数与ADC评分无相关性亦为一种可能。

综上所述，结合本研究和既往学者研究，FA值是可以敏感反应MS病人三叉神经纤维微观损伤的DTI参数，能提供常规MRI检查不能检测到的MS潜在病灶信息，具有重要价值。本研究的局限性之处在于研究对象数量仍有限，且缺乏组织病理学资料的对照，但这仍然是目前较难以解决的问题，有待进一步的探索研究。

[1]曾明慧, 傅先明, 姜晓峰. 原发性三叉神经痛发病机制研究进展. 中国临床神经外科杂志, 2012,9(1):55 ～ 57.

[2]Polman CH. Diagnostic criteria for multiple sclerosis:2010 revisions to the McDonald criteria. Annals of neurology. Annals of Neurology, 2010, 58(6):840 ～846.

[3]Desouza DD, Mojgan H, Davis KD. Abnormal trigeminal nerve microstructure and brain white matter in idiopathic trigeminal neuralgia. Pain®, 2014,155(1):37 ～ 44.

[4]Liu Y, Mitchell PJ, Kilpatrick TJ, et al. Diffusion tensor imaging of acute inflammatory lesion evolutionin multiple sclerosis. J Clin Neurosci, 2012, 19:1689 ～ 1694.

[5]熊华，李咏梅，曾春, 等. 功能磁共振成像观察复发缓解型多发性硬化患者运动相关脑区的局部一致性. 中国医学影像技术, 2015, 31(3):327 ～ 330.

[6]Olafson RA, Rushton JG, Sayre GP. Trigeminal neuralgia in a patient with multiple sclerosis. An autopsy report. J Neurosurg, 1966, 24(4):755 ～ 759.

[7]Yaou L, Jiping L, Helmut B, et al. Microstructural abnormalities in the trigeminal nerves of patients with trigeminal neuralgia revealed by multiple diffusion metrics. Eur Radiol, 2013, 82(5):783 ～786.

[8]Hooge JP, Redekop WK. Trigeminal neuralgia in multiple sclerosis. Neurology, 1995, 45(7):1294 ～ 1296.

[9]Qin Z, Liu Z L, Qu CC, et al. Preoperative demonstration of neurovascular relationship in trigeminal neuralgia by using 3D FIESTA sequence. Magnetic Resonance Imaging, 2012, 30(5):666 ～ 671.

[10]Swinnen C. MRI characteristics of trigeminal nerve involvement in patients with multiple sclerosis. Multiple Sclerosis & Related Disorders, 2013, 2(3):200 ～ 203.

[11]Sugiyama A, Mori M, Masuda H, et al. Trigeminal root entry zone involvement in neuromyelitis optica and multiple sclerosis. Journal of the Neurological Sciences,2015, 355(1-2):147 ～ 149.

[12]Shunrou F, Makoto S, Tsukasa W, et al. High‐resolution Diffusion Tensor Imaging for the Detection of Diffusion Abnormalities in the Trigeminal Nerves of Patients with Trigeminal Neuralgia Caused by Neurovascular Compression. J Neuro, 2010, 21(2):102 ～ 108.

[13]Solaro C, Uccelli MM. Management of pain in multiple sclerosis: a pharmacological approach. Nat Rev Neurol,2011, 7(9):519 ～ 527.

[14]李红，陈建学，陈晓兵. 以三叉神经痛为首发表现的多发性硬化12例误诊分析. 中国实用神经疾病杂志，2011, 14(1):95 ～ 96.

[15]Balasa R, Bajko Z. Trigeminal neuralgia in multiple sclerosis patients: a clinical comparison of trigeminal neuralgia in patients with and without underlying multiple sclerosis. Rom Neurol, 2010, 9:68.

TRACTOGRAPHY STUDY OF THE TRIGEMINAL NERVE IN PATIENTS WITH TRIGEMINAL NEURALGIA DUE TO MULTIPLE SCLEROSIS*

GUO You-You, LI Yong-Mei△, LIU Yi, HAN Yong-Liang, YIN Ping, LIAO Dan
(Department of Radiology, the First Af fi liated Hospital of Chongqing Medical University, Chongqing 400016,China)

Objective:Trigeminal neuralgia is one of the symptoms of multiple sclerosis (MS). In this study, we used diffusion tensor imaging fi ber tracer (DTI-FT) technology to investigate fi ber microstructure change of MS patients who have trigeminal neuralgia symptoms but without nerve vascular changes or apparent trigeminal nerve lesions, and explored its clinical application value.Methods:20 MS patients with trigeminal neuroglia and 20 age- and gender-matched and 20 healthy control group were recruited. DTI data were compared between these two groups. The relationships between the expanded disability states scale (EDSS) scores and DTI parameters of the interesting regions were further explored.Results:Comparing the controls and non-affected side with the TN affected side or comparing the affected side with the contralateral side, FA value was lower and the differences were statistically signi fi cant (P ＜ 0.05); Comparing the affected side and non-affected side of healthy controls, the difference of ADC was significantly decreased (P ＜ 0.05), but when comparing TN affected side with the contralateral side, no difference of ADC values was found. FA values and clinical EDSS scores have a negative correlation (P ＜ 0.05), but the ADC has no significant correlation with clinical data.Conclusion:Trigeminal DTI parameters were abnormal for MS patients not only in the TN affected side but also in the contralateral side. DTI can fi nd the microscopic damage that conventional MRI can not detect. At thesame time, DTI can provide direct evidence for clinical function of MS trigeminal nerve injury and reveal the pathological changes.

Multiples sclerosis (MS); Trigeminal neuralgia; Tractography; Three-dimensional fast imaging employing steady state acquisition (3D-FIESTA)

10.3969/j.issn.1006-9852.2017.10.005

国家自然科学基金资助项目（81371523）；重庆市卫生局资助项目（2011-1-031，2012-1-017）；国家临床重点专科建设项目[(2013)544]

△通讯作者lymzhang70@aliyun.com