颞下颌关节紊乱病疼痛的脑结构磁共振分析和中枢机制研究

唐小娟 熊妍希 郗磊

十堰市人民医院（湖北医药学院附属人民医院）1放射影像中心，2麻醉科（湖北十堰 442000）

颞下颌关节紊乱病（temporo-mandibular disorders，TMD）是口腔颌面部常见的疾病，也是造成面部疼痛的主要原因之一。TMD涉及的结构包括咀嚼肌和颞下颌关节等，主要的临床特征表现为颞下颌关节弹响、咀嚼肌疼痛等，并且TMD不仅仅是导致面部疼痛，通常还会伴有其他部位疼痛，对人们生活造成了极大的困扰［1］。目前，TMD的患病率已经达到了20%以上，但是仍然对其发病机制不够明确，有理论认为是其他慢性炎症引起的。然而尚未有统一的说法，直到功能性磁共振成像技术的出现，为了解其发病机制提供了一种新的方法［2-3］。本研究将借助磁共振成像来了解TMD患者大脑结构和功能的异常，是否是造成TMD患者疼痛的因素，同时分析中枢机制和患者疼痛的相关性。

1 资料与方法

1.1 一般资料 回顾性分析我院12例TMD患者，并结合12例年龄性别相仿的健康对照组作为研究对象。纳入标准：（1）TMD患者经我院医师诊断并确诊为存在TMD典型症状；（2）视觉模拟评分（visual analogue scale，VAS）＞ 5；（3）无类风湿关节炎等系统性疾病；（4）无其他慢性疼痛性疾病；（5）未进行过TMD治疗；（6）女性受试者参与期间避开月经来潮3 d。排除标准：（1）女性受试者处于妊娠期或哺乳期；（2）合并精神系统疾病；（3）存在药物滥用现象；（4）存在磁共振检查禁忌证。研究经过我院伦理委员会审批通过后进行，所有参与患者均了解实验步骤和内容并签署同意书，同时健康对照组受试者均签署知情同意书。

1.2 方法 所有受试者均在3.0T磁共振扫描仪下接受颞下颌关节磁共振检查，扫描层面为斜矢状位、冠状位，T2加权像。MRI参数：层厚=3.0 mm，FOV=220×200 mm，矩阵为320×320。功能性磁共振成像同样在3.0T磁共振扫描仪上进行，受试者取仰卧位平躺于扫描台上，固定受试者头部减少头动，受试者佩戴耳塞减少噪音。嘱受试者闭眼，保持头部静止［4］。

局部一致性分析首先进行预处理，将前10个时间点去除，对余下的200个时间点进行校正处理，然后处理每个体素的时间序列，其次进行滤波处理去掉低频生理信号和高频噪声。预处理之后，选取显著脑区的体素来作为感兴趣区。利用DPARSFA软件进行功能连接数据的预处理，预处理操作有时间、头动校正、空间标配等，也需要利用滤波器去除低频生理信号和高频噪声［5］。

1.3 评价指标 VAS用来评价TMD患者疼痛强度，评分范围为0～10分，0分表示不疼，10分表示最大程度疼痛。症状自评量表用作评估受试者的心理评估，评量表中包含了90个条目，各条目统计为10个项目，分别为：抑郁、焦虑、强迫症、躯体化、社交恐惧、敌视、恐怖、执拗、神经性和其他。其中每个条目采用无、轻微、中度、重度、严重五个级别来评价，用1～5表示。

1.4 统计学分析 所有采集数据采用软件SPSS 23.0进行统计学分析，人口统计数据采用（±s）表示，采用独立样本t检验进行比较。采用SPM8软件进行局部一致性分析和静息态功能连接分析，采用REST软件进行校正，进行非参数检验。P＜0.05表示差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 两组受试者临床信息比较 TMD组患者中有4例患者存在既往TMD病史，其余8例患者不存在TMD病史。在健康组中，1例存在颞下颌关节紊乱病史，经调查，已痊愈，其余11例受试者不存在既往颞下颌关节紊乱病史。

2.1.1 VAS评估结果 TMD组12例患者的VAS评估结果及健康对照组相关信息见表1，TMD组患者的VAS评分均超过5分，平均VAS评分6.75，说明TMD组患者的疼痛程度都较高。

表1 受试者临床信息Tab.1 Clinical information of vas in TMD group 例

2.1.2 心理评估中的比较 见图2，心理评估的10项标准中，TMD组患者的得分都高于同一指标比较下的健康组。其中只有在恐怖这一指标评价下，两组患者差异无统计学意义（t=1.759，P=0.098），其余所有指标两组差异较大，经检验，差异都具有统计学意义（P＜0.05）。

图1 两组受试者既往病史分布情况Fig.1 Distribution of past medical history of subjects in the two groups

图2 两组患者心理评估比较Fig.2 Comparison of psychological evaluation between the two groups

2.1.3 两组受试者咬肌SEMG波形图对比 见图3。是两组受试者咬肌SEMG波形图对比，其中图3（a）是TMD组患者接受咬肌测试的波形图，平均电压为64.7 μV；图3（b）是TMD组的SEMG分布高斯拟合，R2=0.987。图3（c）是健康组患者的咬肌SEMG波形图，平均电压为64.4 μV，图3（d）是健康组患者的SEMG分布的高斯拟合，R2=0.984。可以看出，两组受试者的SEMG的平均电压相近，但是观察TMD组的峰度系数为5.07，健康组的峰度系数为1.3.4两组受试者咬肌SEMG比较结果 见图3。TMD组患者的峰度系数明显高于健康组。除此之外可以看出TMD组的SEMG高斯拟合曲线分布在两端的极值多于健康组患者的高斯拟合曲线，说明TMD组患者的咀嚼肌均衡收缩能力相比于健康组受试者而言较弱。

图3 两组受试者咬肌SEMG比较结果Fig.3 Comparison results of masseter SEMG between the two groups

2.2 局部一致性分析

2.2.1 两组患者在不同条件下的ReHo统计图 见图4。对于ReHo的显示，只针对检验结果显著＞1的脑区。从整体可以看出，两组受试者不同状态下的ReHo统计图具有较大的相似度，表现出默认网络相关脑区，值得一提的是，TMD组患者在疼痛状态下的相关脑区仍然处于激活状态。对得出的结果进行校正处理，发现两组受试者的差异比较P＜0.05，说明差异有统计学意义。

图4 两组不同状态下的ReHo统计图Fig.4 ReHo statistics of two groups under different states

2.2.2 两组受试者zReHo提取值的比较结果 见图5。图5（a）表示两组受试者zReHo统计图经过t检验后的zReHo值差异比较，组内比较发现，健康组受试者的闭口态zReHo值明显小于开口态的zReHo值，然而TMD组患者的闭口态zReHo值是高于开口态的zReHo值。经过t检验，得出结果显示，健康组受试者组内比较不同状态下的zReHo值差异具有统计学意义（P＜0.05），TMD组患者组内比较，差异无统计学意义（P＞0.05），两组受试者组间比较结果显示，只有开口状态下的差异具有统计学意义（P＜0.05）。图5（b）是相关脑区的zReHo平均值和VAS评分之间的相关性分析结果，两指标之间具有一定的相关性，但无统计学意义（r=0.155，P=0.703）。

图5 两组受试者zReHo值差异比较Fig.5 Comparison of zReHo values between the two groups

2.2.3 两组受试者mReHo提取值的比较结果 见图6，图6（a）是两组受试者相关脑区的平均mReHo值的比较结果，可以看出两组受试者脑区开口态和闭口态相差不大，其中健康组受试者脑区闭口态状态下的平均mReHo值略高于开口态，而TMD患者组的脑区闭口态状态下的平均mReHo值是稍低于开口态。进行差异比较发现，健康组内受试者不同状态下的平均mReHo值差异具有统计学意义（P＜0.05），比较组间差异发现，健康组和TMD受试者相关脑区在开口态状态下的平均mReHo值差异具有统计学意义（P＜0.05）。图6（b）是TMD患者相关脑区的平均mReHo值和VAS评分的相关性分析结果，从中可以看出，VAS评分随着平均mReHo值的增加而增加，但无统计学意义（r=0.103，P=0.771）。

图6 两组受试者mReHo值差异比较Fig.6 Comparison of mReHo values between the two groups

2.3 功能连接分析

2.3.1 两组受试者脑网络内功能连接差异 见表2。两组受试者在不同状态下均表现出两种脑网络连接模式，分别是突显网络和听觉网络。其中TMD组的左侧额中回和上回在BA分区第10区的额极区，MNI坐标为（X，Y，Z；-27，54，-27），体素＜25，听觉网络的脑区体素同样＜25。

表2 两组受试者功能连接差异Tab.2 Functional connectivity differences between the two groups

2.3.2 利用ReHo平均值分析得出种子点，比较两组受试者功能连接差异比较 见图7。图7（a）和图7（b）分别是以zReHo和mReHo分析得到种子点，绘制的右前脑岛和左中扣带回区（rAI-MCC）的FC提取值的比较结果。可以看出，在健康组中，开口状态下的右前脑岛和左中扣带回的功能连接高于闭口状态，但是组内比较差异无统计学意义（P＞0.05）。在TMD组中，右前脑岛和左中扣带回在开口状态下的功能连接低于闭口状态下的功能连接，经验知组内不同状态下的功能连接差异具有统计学意义（P＜0.05）。同时比较两组受试者组间的差异，发现在闭口状态下两组受试者的右前脑岛和左中扣带回区的功能连接差别不大，且无统计学意义（P＞0.05）。比较开口状态下的功能连接，TMD组患者的功能连接远低于健康组受试者的功能连接，两组比较差异具有统计学意义（P＜0.05）。

图7 rAI-MCC功能连接分析Fig.7 Functional connectivity analysis of rAI-MCC

2.3.3 两组受试者的右前脑岛与右楔前叶/后扣带回（rAI-Precu/PCC）的功能连接提取值差异比较见图8。在健康组受试者中，闭口状态下的右前脑岛与右楔前叶/后扣带回的功能连接明显低于开口状态下的功能连接，且连接表现为负功能连接，经过检验，健康组内的不同状态下的功能连接差异具有统计学意义（P＜0.05）。分析TMD组患者的功能连接情况发现，同样表现为负功能连接，并且开口状态下的负功能连接低于闭口状态下的右前脑岛与右楔前叶/后扣带回负功能连接，但是检验结果显示，TMD组内患者比较差异无统计学意义（P＞0.05）。两组组间差异比较显示，健康组受试者在开口状态下的负功能连接明显高于TMD组患者的负功能连接，检验结果也显示两组受试者的差异具有统计学意义（P＜0.05）。此外比较两组在开口状态下的负功能连接，发现健康组的负功能连接低于TMD组患者的负功能连接，检验结果显示差异具有统计学意义（P＜0.05）。

图8 rAI-Precu/PCC的功能连接分析Fig.8 Functional connectivity analysis of rAI Precu/PCC

2.3.4 分析两种功能连接的平均值和VAS评分的相关性 见图9。图9（a）是TMD组患者的VAS评分和右前脑岛和左中扣带回功能连接平均值之间的相关性分析，从中可以看出，当患者的负功能连接平均值从-0.35增强到-0.1的过程中，患者的VAS评分从7.8降低到了5.5，说明两元素之间呈现负相关性（r=-0.866，P=0.005）。图9（b）是右前脑岛与右楔前叶/后扣带回功能连接值和患者的VAS评分之间的相关性分析结果，可以看出，两元素之间的相关性较弱，无统计学意义（r=0.143，P=0.735）。但是仍然表现为患者的VAS评分随着功能连接值的增加而增大。

图9 功能连接和VAS相关性分析Fig.9 Functional connectivity and VAS correlation analysis

2.4 TMD患者恢复情况 TMD患者在接受治疗之后的二次评价结果如图10所示，其中图10（a）是TMD患者治疗前和治疗后随访中的VAS评分比较，可以看出，患者在是治疗前的VAS评分达到了（6.7±1.3）。在治疗1周后，VAS评分已经降到了（4.3±2.2），再之后患者VAS评分下降缓慢，说明患者逐渐恢复，疼痛指数开始降低，在随访最后阶段第6个月后的患者VAS评分已经降至了（2.8±2.3）。图10（b）是患者平均疼痛频次分值，治疗前的分值为（2.7±1.6），随访1周后已经降到了（2.0±1.3），在随访的第6个月受试者的平均疼痛频次分值为（1.1±1.4）。

图10 TMD患者治疗前后的评估比较Fig.10 Evaluation and comparison of TMD patients before and after treatment

3 讨论

颞下颌关节紊乱病在口腔科门诊中比较常见，主要原因在于社会节奏的加快导致人们生活压力增大，进而增长了TMD的发病率。TMD的高发病率给患者带来了较大的生活困扰，又由于其多发于青壮年人群，间接影响了社会的发展［6］。对于临床上治疗前的诊断检测，最常用的是对患者进行功能磁共振成像，这是一种对大脑不造成损伤的检测技术［7］。然而到目前为止，TMD的发病机制仍然尚不明确，导致对TMD患者的后期治疗会缺少一定的针对性，因此本次研究将采取对受试者进行脑结构的磁共振检查，研究患者疼痛的局部一致性和功能连接，进而了解颞下颌关节紊乱病的中枢机制作用。借此为临床诊断和治疗提供参考资料，以及保障患者生存质量的提升。

3.1 TMD患者咬肌收缩能力弱 研究中发现，TMD患者组在进行咬肌测试时，SEMG波形图显示的平均电压值和健康对照组之间的比较差异不大。但是从SEMG波形图中不难看出，TMD患者组的图像峰度系数明显大于健康组受试者的SEMG波形图峰度系数。高斯拟合曲线比较结果显示，TMD组患者SEMG波形图的高斯拟合曲线的极端值分布在两端的数量明显多于健康组的高斯拟合曲线，说明TMD患者的咀嚼肌收缩能力较弱，这一结果正好符合以往研究观点［8-9］。此外，对两组患者进行临床上的心理评估发现，TMD组患者在事项评价标准中的得分都明显高于健康组，并且除了存在的恐惧心理之外，其余指标两组比价差异都具有统计学意义，说明患有颞下颌关节紊乱病疼痛的患者确实在心理上会受到一定的负面影响，结果印证了往期研究内容［10-11］。

3.2 TMD患者脑功能减弱 对受试者进行脑结构磁共振检查发现，以zReHo提取值来作局部一致性比较，两组受试者组内差异不同，健康组受试者开口状态下的zReHo提取值高于闭口态，而患者中恰恰相反。健康组两种状态下的zReHo提取值差异存在统计学意义，TMD患者组内则不存在统计学意义，此外两组受试者组间比较，也只有开口状态下差异存在统计学意义。以mReHo提取值来作比较，健康组受试者的差异比较仍然具有统计学意义，组间比较和zReHo提取值相同。同时两种ReHo提取值都和患者的VAS评分呈现正相关性，都是随着患者的VAS评分的增加而增大，结果和往期研究相似［12-14］。进行受试者的功能连接分析，结果显示TMD疼痛组患者的右前脑岛和左中扣带回的正功能连接弱于健康组人群，根据相关研究表明，TMD症导致的一些慢性疼痛会间接的导致脑激活出现异常［15］，与本次研究结果具有一致性。此外TMD疼痛组患者的右前脑岛与右楔前叶/后扣带回的负功能连接也同样弱于健康人群，有部分研究同样对此进行分析，发现部分慢性疼痛会导致控制感知的相关脑区出现异常活动［16］。关于受试者的脑区一致性分析和功能连接分析都表明TMD疼痛患者在处理疼痛表达中，自我的感性意识会发生异常变化，同时患者心理因素的不足也会加剧疼痛的表达，和往期研究结果一致［17］。TMD疼痛患者在接受治疗后，可以看到其VAS评分逐渐降低到低分值区域，同时患者的平均疼痛频次分值也同样不断降低，说明治疗是能够有效的缓解患者疼痛，对于患者的术后生活起到一定的改善作用。

综上所述，TMD疼痛患者的重要脑区的局部活动一致性异常有关，患者疼痛感受功能紊乱收到整合中枢岛叶皮质的影响，此外，TMD疼痛还受到相关主要脑区的功能连接影响。结果表明，TMD患者疼痛和中枢神经机制密切相关，同时中枢致敏作用对TMD慢性功能性疼痛也有很大的作用，再者中枢神经系统导致疼痛可能又与患者的心理因素息息相关。但是研究中也存在一定的局限性，本次纳入研究的受试者数量较少，普适性不足，为了解TMD疼痛患者和中枢神经之间的相关性，应尽量扩大样本数量以求取更加准确的数据分析。