【中国声音】术前磁共振成像结构及扩散指标对三叉神经痛微血管减压手术结果的预测价值

第一作者：张阳

通讯作者：冯雷

其他作者：孙登彬，谢云杰，李蕊，赵航，王召平

作者单位：济宁市第一人民医院

摘要

目的：探讨三叉神经痛（TN）患者术前三叉脊髓束（SpTV）磁共振成像结构及弥散指标对微血管减压（MVD）效果的预测价值。

方法：回顾性研究纳入2020年1月至2021年1月在济宁市第一人民医院诊断为TN并接受MVD治疗的患者。根据术后疼痛缓解情况将患者分为预后良好组和预后不良组。采用Logistic回归分析探讨MVD不良预后的独立危险因素，并采用受试者工作特征曲线（ROC）检验其预测价值。

结果：共纳入97例TN，其中不良24例，良好73例。人口学特征具有可比性。预后不良组的分数各向异性（FA）较低（P<0.001），径向扩散率（RD）较预后良好组高（P<0.001）。预后良好组患者3级神经血管接触（NVC）比例较高（39.7% vs. 16.7%，P=0.001），RD较低（P<0.001）。多因素分析显示，SpTV的RD（OR=0.000016，95%CI：0.000~0.004，P<0.001）和神经血管接触（NVC）（OR=8.07，95%CI：1.67~38.93，P=0.009）与不良预后独立相关。RD和NVC的曲线下面积（AUC）分别为0.848和0.710，两者组合的AUC为0.880。

结论：SpTV的NVC和RD是MVD术后不良预后的独立危险因素，结合NVC和RD可能对不良预后有较高的预测价值。

关键词： 三叉神经痛、三叉神经脊髓束、显微血管减压术、联合诊断

介　绍

三叉神经痛（Trigeminal neuralgia，TN）是最常见的功能性神经系统疾病，其特征是三叉神经感觉分布区发作性剧烈疼痛，发病率为22-182/10万，多见于中老年人，严重影响身心健康。TN的病因尚不清楚，但较为公认的观点是血管压迫导致三叉神经根部脱髓鞘，从而引起神经传导信号“串扰”。微血管减压术（Microvascular decompression，MVD）被广泛应用于临床治疗TN。与其他破坏性手术相比，MVD可在约90%患者术后疼痛即刻缓解且无新发神经功能损害，是无麻醉或手术禁忌症患者的首选手术治疗方法。然而，约10%的患者在MVD手术后短期即显示无效，约20-30%的患者术后长期效果不良。此外，MVD具有潜在的风险，包括神经损伤，如脑神经麻痹（4%）、听力损失（1.8%）和面部感觉减退（3%），以及严重的并发症，如死亡（0.3%）、卒中（0.6%）和脑膜炎（0.39%）。因此，术前预测MVD的结果，避免不必要的开颅损伤非常重要。研究表明具有典型面部发作性疼痛或触发点的患者预后优于持续性疼痛或合并持续性疼痛背景的患者。口服卡马西平有效的患者预后优于服药无效的患者。老年和男性患者的预后优于女性和年轻患者。不过，这些指标容易受到主观判断的影响，客观指标在评估病情时可能更有意义。

传统的结构磁共振成像（MRI）序列显示MVD对血管压迫合并三叉神经根萎缩等形态学改变的效果较好，但大约10%的严重神经血管接触（NVC）病例不会出现疼痛症状。有研究认为，血管受压并不是TN的根本原因，因为TN与正常人群的血管受压发生率没有差异。扩散张量成像（Diffusion tensor imaging，DTI）是目前唯一能够检测体内微结构变化的MRI技术，尤其适用于神经脱髓鞘等病变。特别是，DTI序列在检测三叉神经等神经纤维的显微结构异常方面具有很高的灵敏度。术前三叉神经DTI及其脑干段的变化对TN治疗反应具有预测价值。然而，以往的研究通常采用感兴趣区域（ROI）采样，采样位置存在差异，导致结果不一致。来自三叉神经的伤害性纤维进入脑干，主要通过三叉脊髓束（spinal trigeminal tract，SpTV）投射至三叉脊髓核。利用DTI示踪技术提取的SpTV纤维束的特性可用于预测MVD处理的结果。因此，本研究旨在探讨术前MRI结构及弥散指标对TN患者MVD结果的预测价值，我们假设TN MVD手术效果不理想可能与SpTV纤维束微结构改变有关。

方　法

研究设计与患者

本回顾性研究纳入了2020年1月至2021年1月期间在济宁市第一人民医院神经外科诊断为典型TN并接受MVD治疗的患者。纳入标准为：（1）症状符合原发性单侧TN诊断标准；（2）术前影像学资料和术后随访资料完整；（3）术后一年内至少有一次门诊随访疼痛评分记录。排除标准为：（1）术前三叉神经手术治疗史（包括射频消融、球囊压缩或伽玛刀）或（2）颅内肿瘤、多发性硬化或其他可能导致继发性TN的病史。

本研究经山东省济宁市第一人民医院伦理委员会批准（批准号：062/2021）。由于本研究为回顾性，我们放弃了知情同意的要求。

数据收集和定义

收集人口统计学（包括年龄和性别）、基线临床特征（包括术前疼痛、疼痛持续时间和疼痛侧边性）、术前MRI和术后数据。术后评估术后至少1年的疼痛缓解情况。术前和术后采用视觉模拟评分（VAS）测量疼痛评分（0表示无疼痛，10表示可想象的最严重疼痛）。根据既往研究，术后面部疼痛缓解（[术前VAS评分-术后VAS评分]/术前VAS评分）≥75%定义为预后良好组；反之则定义为结果不良，纳入预后不良组。两组随访时间差异无统计学意义。

所有受试者均采用以下成像方案进行MRI检查：DTI：重复时间（TR）/回波时间（TE）：1000ms/91ms；视野（FOV）：256mm×256mm；体素大小2mm×2mm×2mm，b值=0和1000s/mm²，从30个方向采集，标称采集时间5.45min。三维T1加权成像：TR/TE：1900ms/2.52ms；FOV：256mm×256mm；体素大小：1mm×1mm×1mm；厚度为1mm且无间隙。磁共振血管造影（MRA）：TR/TE：20ms/3.59ms；FOV：200mm×200mm；层厚1mm，分辨率1mm×0.5mm×0.5mm。三维快速自旋回波序列（SPACE）：TR/TE：1000ms/135ms，FOV：200mm×200mm；层厚0.5mm，层厚过采样20%，矩阵：384×384，FA120°，分辨率0.5mm×0.5mm×0.5mm，信噪比：1。所有扫描均使用3.0T MRI扫描仪（Trio系统，Siemens，Germany）。图像由一名高级神经影像学医生进行分析，该医生对患者的MVD结果不知情。使用dcm2nii程序（http://www.nitrc.org/project）将获取的DICOM图像转换为NIfTI格式i。涡流和运动校正使用FMRIB Software Library（FSL v5.08；http://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/）工具。采用DSI-Studio软件（http://dsi-studio.labsolver.org/）对三叉神经纤维束进行确定性跟踪，并设置相同的跟踪参数，实现三叉神经纤维束的自动采集。将DTI图像与同一患者的3DT1图像对齐融合。SpTV由资深神经影像学医师在双盲条件下根据脑干Afshar解剖图谱（图1、图2）确认。根据Maarbjerg S提出的分级标准，在MRA和SPACE序列中从轴向、矢状、冠状三个方向观察NVC程度，1级为单纯神经血管接触无压迫，2级为神经血管接触伴神经变形，3级为接触合并神经萎缩。通过DSI-Studio软件自动获取目标光纤束的扩散指数（包括分数各向异性[FA]和径向扩散率[RD]）。

图1. 患者的扩散张量成像示SpTV（白色箭头）：（A）轴位，（B）冠状位，（C）矢状位

图2. 脑干SpTV束的三维重建：（A）整个三叉神经束的重建，（B）用不同的颜色标记不同走行方向的纤维，（C）识别出SpTV纤维

统计分析

采用SPSS 22.0（IBM，Armonk，NY，USA）和MedCalc软件进行统计分析。连续数据以均数±标准差（SD）表示，采用独立样本t检验进行比较。分类资料以n表示，采用卡方检验进行比较。对单变量分析中有统计学意义的变量进行Logistic回归（正向）分析，以探索MVD不良预后的独立危险因素。采用受试者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲线评价各扩散指标的诊断价值，采用Delong检验比较各指标预测的ROC曲线下面积。双侧P<0.05认为结果有统计学意义。

结　果

患者特点

共收集97例TN，其中男43例，女54例，左侧47例，右侧50例。预后良好组共73例，预后不良组24例。两组患者在性别、年龄、随访时间、疼痛评分、疼痛持续时间、疼痛侧别等方面均无统计学差异（表1）。

表1. 预后良好组与预后不良组基线信息比较

预后不佳的危险因素

预后不良组FA显著低于预后良好组（P<0.001），SpTV RD显著高于预后良好组（P<0.001）。两组NVC评分分布有统计学差异，预后不良组3级NVC比例较低（16.7%比39.7%，P=0.001）（表2）。

表2. 预后良好组与预后不良组影像学指标比较

术前影像学指标对预后影响的多因素分析显示，SpTV的RD（OR=0.000016，95%CI：0.000-0.004，P<0.001）和NVC（OR=8.07，95%CI：1.67-38.93，P=0.009）与MVD预后不良独立相关（表3）。

表3. 术前影像学指标对预后影响的Logistic分析

ROC分析

RD与NVC联合诊断的AUC显著高于NVC（0.880比0.710，Delong检验，P<0.001）（表4、图3），但与RD联合诊断的AUC差异无统计学意义（0.880比0.848，Delong检验，P>0.05）。RD的最佳临界值为0.9782×10^-3mm²/s，灵敏度为83.3%（95%CI，62.6-95.3%），特异性为79.4%（95%CI，68.4-88.0%）。

表4. MVD术后不良预后的危险因素的预测价值

图3. 不同预测指标对MVD结果预测价值的ROC曲线

讨论

本研究提示SpTV NVC和RD是MVD术后不良预后的独立危险因素，NVC和RD联合可能具有较高的预测价值。联合诊断有助于提高TN手术预后的预测效果。

本研究成功地提取了SpTV。SpTV的三叉神经纤维主要由痛觉纤维组成。SpTV的显微结构分析是了解TN发病机制和MVD无效的原因所必需的。对纤维束的扩散指数进行分析可以提高结果的可靠性。三叉神经纤维组成复杂，其感觉根进入脑干，分别投射到中脑、脑桥感觉主核、延髓和颈髓上段的脊束核。纤维束的传播距离较长，很难通过人工选择感兴趣的区域进行采样来克服人工采样误差，结果也不能反映纤维束的整体变化。三叉神经痛觉纤维由Aδ和C纤维组成，它们进入脑干并以“肘”形向下投射至髓质的三叉神经脊髓核。在本研究中，使用对脑神经追踪具有鲁棒性的DSI-studio软件自动追踪和提取三叉神经纤维束，并获得SpTV纤维，SpTV纤维在空间上对齐以匹配脑干解剖图谱。Burkett等利用DTI确定性示踪方法成功地对20例受试者的这些纤维束进行了示踪，并与脑干解剖图谱进行了对比，证实示踪是合理的，但未获得弥散指数，也未进一步分析弥散指数差异。我们使用的跟踪参数与Burkett等人设置的参数基本一致，采取自动追踪获取弥散指标有望减少人工选择的偏差，提高测量的准确性和有用性。三叉神经脑干段异常与TN治疗预后不良相关，但各中心弥散指数趋势与TN治疗预后相关性的研究结果差异较大。有研究认为低FA和高RD在进入区和脑干与TN预后不良相关。相比之下，Willsey等认为三叉神经纤维束根入根区和脑干的FA较低、RD较高是TN1型患者的特征，预示着较好的手术预后。本研究显示，对MVD治疗无反应的TN患者SpTV中FA减少，RD增加，这与Chen等人的研究结果基本一致，本研究中使用的方法可能更具可重复性，因为定量神经参数是从自动神经追踪中提取的，而不是从人工分割ROI中提取的。FA是评价神经纤维完整性最常用的指标，它代表了神经纤维各向异性的程度。RD表示垂直于轴突纤维的扩散速率，反映髓鞘的完整性，其升高可反映髓鞘损伤。因此，在这组患者中可能存在痛觉感觉纤维的损伤。值得注意的是，SpTV以无髓鞘C纤维为主，上述扩散指数异常所反映的显微结构变化及其相应的病理变化有待进一步研究。

NVC评分是临床常用的MVD预后预测指标，在临床实践中被广泛用于指导治疗方案的制定。它的缺点是只能反映外源性神经受压情况。临床上，TN无神经压迫和正常人无神经压迫均为常见现象，NVC诊断的特异性和敏感性有限。因此，在临床实践中需要将其他指标与NVC相结合。本研究中，NVC单独预测ROC曲线的AUC为0.710，但联合三叉神经主要伤害感觉纤维SpTV的RD，其预测效果大大提高，具有联合诊断的价值。AUC为0.880，表明该方法可行。先前有研究认为，结合疼痛类型等临床特征和口服卡马西平的有效性，可能会进一步提高预测疗效。由于本研究为回顾性研究，因此无法对术前疼痛特征进行准确的回顾和统计。此外，对于口服卡马西平治疗无效的患者，通常建议进行临床观察。

本研究存在一定的局限性。首先，这是一项短期的回顾性研究，无法评估其对长期临床结果的预测价值。其次，图像由一名研究者独立进行分析，但理想情况下，应该由两名以上神经放射科医生独立分析图像，然后进行Cohen的kappa系数计算。此外，由于本研究中分析的SpTV主要是无髓鞘纤维，因此未将轴向扩散率（AD）作为髓鞘完整性的指标。不可否认，AD在研究神经纤维微观结构变化方面具有重要意义。我们认为，随着未来研究中病例数量的积累，对这一指标的重新分析是有必要的。然后，DTI指数的诊断效能高，但RD单位小，正常值与异常值的差异不显著。在不同机器上或不同扫描参数下获得的数据进行横向比较，存在误差风险。下一步目标将该类患者设置统一的扫描参数，以促进DTI的临床应用分析。或者将无症状侧作为参考，例如取有症状侧和无症状侧的弥散指数之差。最后，RD的OR很小，在实际比较中辨别性不好。可能是由于RD单位较小，本研究术后效果不良的患者样本量有限，而多因素分析联合诊断的ROC具有较好的预测价值。

综上所述，SpTV的NVC和RD是MVD术后不良预后的独立危险因素，结合NVC和RD可能对不良预后有较高的预测价值。

通讯作者简介

冯雷教授

济宁市第一人民医院

医学博士、主任医师、教授，济宁市第一人民医院副院长，山东省临床重点专科（神经外科）学科带头人。济宁医学院、山东第一医科大学硕士研究生导师，美国巴洛神经研究所（BNI）、小石城（ANI）访问学者，济宁市有突出贡献的中青年专家

中国医师协会神经介入专业委员会委员

中国医师协会周围神经专业委员会委员

山东省医学会神经外科学分会委员兼学术发展组副组长

山东省医师协会神经外科医师分会副主任委员

山东省研究型医院协会常务理事

山东信息协会健康医疗大数据分会副主任委员

济宁市医学会神经外科学分会

济宁市医学会医院管理分会副主任委员

济宁市博士联谊会副会长

擅长脑、脊髓血管疾病的血管内介入与显微外科手术治疗，擅长使用颅内外血管搭桥技术治疗脑血管疾病

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