牙髓冷刺激痛及牙痛期待的功能性磁共振成像研究

摘要

人类对口腔内食物的感知包括味觉、触觉和温度觉等一系列复杂感觉的相互作用，要全面了解口腔内食物感知的大脑活动过程，就必须了解这些各具特色的不同感觉的感知过程。有关人类口腔内感觉尤其是触觉、温度觉和痛觉分别引起怎样的大脑功能改变还少见报道。疼痛是口腔重要的感觉之一，其中牙源性疼痛是口腔科最常见的疼痛，牙髓源性疼痛因其解剖生理特点和感受器的特殊性而有别于躯体其它部位的疼痛，主要表现在：牙髓神经的分布密度是皮肤神经的15倍，在感觉方面对伤害性刺激的感受占了绝对优势；牙髓源性疼痛定位不清；牙髓神经可以被牙本质小管内液体流动激活；牙髓神经纤维可以感知髓腔压力变化；对中枢神经系统的兴奋常表现为一系列肌肉症状；牙痛通过三叉丘系而非脊丘系传导；在三叉神经脊束核尾侧亚核及丘脑VPM呈双侧激活；三叉、舌咽、迷走神经切除的患者仍能感受到牙髓刺激痛等。所有这些不同于身体其它部位的疼痛特点，使牙痛的中枢神经尤其是高级中枢神经定位研究意义重大，牙痛的产生基本上也包括了伤害性刺激的传入、中枢神经系统对传入信息加工、处理、诠释和调控的过程。 以往有关牙痛的各级神经传导通路的研究多数是通过动物实验实现的，如采用电极刺激或牙髓炎动物模型，存在的问题是不能把牙痛的主观感受与神经兴奋的程度、部位相联系，也不能完全反映人类的牙痛传导通路尤其是大脑皮层的伤害性信息处理的特点。虽然电生理研究如脑电图(髓G)、脑磁图(MEG)等也能无创地用于人类，但其空间分辨率太低，无法将大脑皮层的反应与解剖部位相联系，功能性磁共振成像fMRI是一类非侵入性、高分辨率的脑功能成像技术，它的出现可以使人们无创性的直接窥视与人类各种功能相联系的大脑皮层或皮层下中枢的功能反应，为牙痛中枢神经传导路的研究提供了先进的研究手段。 牙本质痛是牙源性疼痛中的一类，它通过牙本质小管内的液体流动激活牙髓-牙本质界附近的Aδ纤维，是一种短暂的温度、气流和创伤等的激发痛，刺激去除疼痛很快消失，本身不具有自发痛性质，对于人类而言是一种很好的牙齿激发痛模型。冷水对于正常牙来说并不是一种伤害性刺激，却能诱发牙本质痛患牙的疼痛反应。本课题利用牙本质痛患者患牙牙髓冷刺激痛的特点，和fMRI无创、高空间分辨率的优势，同时克服了fMRI对于刺激条件的种种限制，探讨了牙痛的大脑皮层区域定位。同时还就大脑皮层对口腔内冷水刺激的反应进行初步分析。 痛觉是一种与实际或潜在的组织损伤相关联的不愉快感觉和情绪体验，它是机体受到伤害刺激时的一种主观感受，牙痛是由多因素构成的复杂过程，不仅与颌面部感觉神经生理有关，而且与情感、疼痛行为、认知及心理因素相关，它极易受到过去经验、记忆和暗示的影响。因此，本研究还尝试用fMRI就患者高级中枢如何解读已知即将到来的牙痛刺激，即牙痛期待作以探讨。 本实验包括以下三部分：一、口腔内冷刺激的功能性磁共振成像 目的：观察正常人口腔内右侧上颌牙冷水刺激时的大脑中枢反应，为其它口腔感觉的脑功能研究提供基础。方法：选取8名口腔状况健康的右利手志愿者(平均年龄29.5岁，男性3名，女性5名)标为N-R组，接受口腔内右侧上颌第一双尖牙冷水刺激，志愿者为活髓全牙列，均无牙齿敏感症状，无冷水激发痛，无口腔粘膜及牙周疾病。利用自制塑料软管注射装置输送冷水至一侧口腔，并采用GE-EPI扫描序列和冷水刺激一静息(on/off)的block设计方法，采集全脑血氧水平依赖对比的fMRI扫描数据，以SPM2软件包进行结果的数据分析获得口内冷刺激与静息状态对比的脑功能图像。结果：初级感觉运动区BA3，4、前运动皮质BA6、顶叶楔前叶BA7、顶下小叶BA40、豆状核有信号增强。结论：1.口内非味觉液体的温度刺激除引起口腔内体感及运动代表区的兴奋外，还引起其它相关脑区的激活；2.口内感觉信息到达双侧大脑，感觉运动区以对侧为主，顶下小叶以同侧为主。 二、人脑对牙髓冷刺激痛反应的功能性磁共振成像研究 目的：探讨牙本质痛患牙牙髓冷刺激痛时的大脑皮层区域兴奋定位。方法：选取右上颌第一双尖牙牙髓冷刺激痛患者(平均年龄35.3岁，男性2名，女性6名)分别进行右上颌(P-R)及左上颌(P-L)第一双尖牙冷水刺激，同时选取8名口腔健康志愿者作为正常对照进行右上颌双尖牙(N-R)冷刺激(同实验一)，所有被试均为右利手，实验装置及设计同实验一，采集各组上颌双尖牙冷水刺激时全脑血氧水平依赖对比的fMRI扫描数据，并用SPM2软件包进行结果的数据分析获得各组牙髓冷刺激与静息状态对比的脑功能图像。结果：P-R组多呈双侧激活模式，右侧激活最强的岛叶/SⅡ在左侧只有较低激活，右侧基底节、扣带回/SMA、中脑红核的强度都略高于左侧，顶叶BA7、BA40、丘脑为右侧单侧激活。而左侧激活最强的Broca运动语言区BA44、MⅡ/PMC/BA4，6在右侧激活很弱。N-R组激活较强的SⅠ/MⅠ、MⅡ/PMC、基底节为左侧单侧激活，右侧顶叶BA7、额中回PMC为右侧单侧激活，两侧顶下叶BA40激活右侧强于左侧。P-L组右额叶的中央前后回SⅠ/MⅠ、MⅡ/PMC、左中央前回(BA4、6)激活最广泛，右侧岛叶(BA13)、右侧基底神经核-屏状核、右顸下小叶(BA40)也可见信号增强。结论：1.本实验结果基本符合以往有关躯体痛觉研究的脑功能成像的结果，即岛叶/SⅡ、前扣带回、MⅡ/PMC、顶上叶BA7、纹状体-壳核、丘脑参与牙痛的中枢传导；2.牙痛时前运动皮质、辅助运动皮质和Broca运动语言区的激活较强，可能与口腔内牙痛刺激更能引发患者头部逃避运动及痛刺激反射性引起颌、舌运动和有意识的运动控制有关。3.牙髓疼痛在大脑皮层多为双侧激活，与躯体痛相比某些脑区(如岛叶、扣带回)在同侧大脑半球的激活比对侧更强。 三、牙痛期待过程中人类大脑中枢的反应 目的：利用fMRI手段探讨人类高级神经中枢如何解读已知即将到来的牙痛刺激，即牙痛期待时的脑功能成像。方法：选取右上颌第一双尖牙牙本质痛患者8名(同上)，采取牙痛期待一静息(on/off，P-A)和牙齿冷刺激痛—静息(on/off，P-Ra)的block设计方法，采集fMRI扫描数据，以SPM2软件包进行结果的数据分析获得牙痛期待过程与静息状态对比及实际冷刺激与静息状态对比的脑功能图像。结果：在疼痛的期待过程中左侧额中、下回的BA10，46区，中央后回的第一躯体感觉皮层BA2，3，额中回BA8，中央前回的BA44、中脑和右侧小脑可以见到BOLD信号的增强。结论：1.牙痛期待本身而非实际的牙髓刺激痛就可以激活大脑皮层的相关区域；2.期待过程的皮层反应集中于前额皮质、SⅠ、辅助运动皮质和小脑，与以往有关痛期待的研究结果类似；3.对疼痛期待所产生的感觉、情绪、认知及运动的皮层兴奋，证明大脑伤害性信息网络是直接受到暗示影响的。

目录

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英文缩略词表

前 言

实验部分一口腔内冷水刺激的脑功能性成像

1、材料与方法

2、结果

3、讨论

参考文献

实验第一部分附图：

实验部分二人脑对牙髓冷刺激痛反应的功能性磁共振成像研究

1、材料与方法

2、结果

3、讨论

主要参考文献

实验部分二附图：

试验部分三牙痛期待过程中人类大脑中枢的反应

1、材料与方法

2、结果

3、讨论

主要参考文献

实验部分三附图：

文献回顾一、牙痛的外周及中枢神经传导通路

文献回顾二、脑功能成像技术及其在口腔功能与脑功能研究中的应用

文献回顾三、功能性磁共振成像技术及疼痛中枢机制的脑功能研究现况

被试知情同意书

个人简历

致 谢