疼痛是痛觉、情感和意识的结合，国际疼痛研究协会于2020年5月将其定义为“与实际或潜在的组织损伤相关的令人不快的感觉和情感体验” 。

慢性腰背痛（CLBP）通常持续3个月以上，患者除腰背局部疼痛及功能障碍外，易合并情绪调节障碍及认知行为障碍等，导致抑郁、焦虑、睡眠障碍及其他异常表现，损害患者的日常活动和社会参与能力。

研究发现，CLBP的发生与其大脑相关结构和功能改变密切相关，具体表现为大脑结构及功能异常、代谢改变、皮层重组等。

一、慢性腰背痛患者大脑改变相关研究

CLBP患者的大脑结构、功能及代谢都可发生变化，并存在性别差异：

• 女性患者在中央下回、中央前回、中央后回等大脑功能区异常，其对应症状主要是病程漫长、情感表现异常和疼痛灾难性思想。

• 男性患者在楔前叶皮质、中央前回和岛叶等区域发生改变，常伴随有运动恐惧症。

CLBP可引起前额叶皮层、岛叶、前扣带回皮层等大脑区域形态和功能活动改变。

研究表明

1.非特异性腰背痛患者前额叶腹外侧皮质厚度增加，左前扣带回皮层（ACC）的皮质厚度减少，此外，还发现疼痛强度与额上回以及前额叶腹外侧厚度呈正相关。

2.CLBP 患者 ACC 灰质体积增加，中央后回、中央前回、旁小叶、补充运动区和 ACC 低频波动幅度（ALFF）增加；

并且发现当使患者腰痛强度增加时，在岛叶、杏仁核、海马、海马旁和丘脑中的ALFF 升高，而在默认模式网络（DMN）中ALFF降低。

3. CLBP患者内侧前额叶皮层（mPFC）与DMN以及其他脑网络的功能连接异常，这些改变与疼痛持续时间及严重程度相关，并且 mPFC 可能是 CLBP 患者 DMN 与感觉运动、显著性和中央执行脑网络相互连接的重要枢纽。

CLBP 患者左侧多感觉关联区域和左后扣带回皮层之间的静息状态功能连接（rsFC）显著不同。

4.CLBP患者杏仁核与中央执行网络的连接增强，而杏仁核与DMN的连接减弱。

5.CLBP患者的功能连接性改变超出了躯体感觉、边缘和显著区域，并进入视觉感觉模式。

研究发现，CLBP患者视觉网络的rsFC发生了改变，视觉网络与躯体感觉/运动区域之间的功能连接性显著增强，而且视觉网络和初级感觉皮层之间的 rsFC（静息状态功能连接） 与 CLBP 的持续时间呈负相关。

6.除以上功能连接改变以外，CLBP患者在左下腰部接受机械性疼痛刺激后 ACC 和背外侧前额叶皮层激活减弱，二者对疼痛反应减弱，进而导致下行抑制系统功能障碍成为导致CLBP重要的可能病因。

二、慢性腰背痛神经病理机制

1.丘脑皮层节律不齐

慢性疼痛患者通过整合与感觉、认知和情感功能有关的多个大脑区域的信息来应对相应临床症状的出现。

其中丘脑在该过程中起着至关重要的作用，在慢性疼痛的病理过程中，丘脑皮层节律发生了变化，其产生的异常低频振荡破坏了丘脑和皮层之间正常的信息交流，使疼痛持续感知，进而导致患者感觉、运动表现异常和认知障碍，丘脑皮层的这种变化被称为丘脑皮层节律不齐（TCD）。

进一步的分析表明，CLBP患者腹侧/后外侧核与中央后回以及背/腹内侧核和岛叶之间连接频率较低，而暂时性疼痛加剧会使腹侧/后外侧核与中央后回以及 默认模式网络（DMN）处于更频繁的连接状态 。

慢性疼痛患者 TCD 的出现会进一步导致皮层重组，脑电图上表现为α波功率降低，8—12Hz范围内的振荡以及θ波功率增强，临床表现为多感官信息处理和整合功能全面失调。

2.多巴胺能系统稳态改变

中脑边缘系统在慢性疼痛的感知和调节中起重要作用。其功能依赖于重要的神经递质—多巴胺。

多巴胺是兴奋性的神经递质，大脑的许多功能与其有密切关系，研究显示多巴胺也参与慢性疼痛的控制。

中脑边缘系统将多巴胺从腹侧被盖区输送到伏隔核、前额叶皮层、前扣带回皮层和杏仁核等神经结构，从而发挥其功能。

在慢性疼痛患者中多巴胺能系统稳态发生改变，中脑边缘系统体积减小，同时该系统多巴胺的产生和传递功能异常。

慢性疼痛患者中脑腹侧被盖区多巴胺能神经元会发生可塑性改变，从而影响缓解疼痛的正常机制。

研究发现与健康受试者相比，亚急性和慢性背痛患者的伏隔核体积明显减少，而且当背部疼痛从亚急性发展到慢性阶段时，伏隔核静止时发生的低频振荡减少。

此外，慢性疼痛患者伏隔核和前额叶皮层之间的连通性增加，可能促进了从急性疼痛到慢性疼痛的转变，而前额叶皮层在认知行为、记忆及社交互动中起重要作用，还与疼痛感知，情绪控制和物质成瘾相关。

中脑边缘系统在情绪调节方面也发挥重要作用。前海马与情绪及压力调节有关，健康参与者在试验性引起急性疼痛过程中右前海马区域被激活；

而慢性疼痛患者在进行相应试验时右前海马的激活始终较少，而且CLBP患者右前海马与内侧前额叶皮层（mPFC）连通性降低，长期增强作用减弱，这一病理变化可导致mPFC和海马树突状退化，出现认知和情感异常。

另有学者研究发现，CLBP患者诱导悲伤情绪后中脑边缘系统功能连接改变，情绪调节异常，并认为中脑边缘系统功能障碍可能与慢性疼痛患者某些抑郁表型的发展有关。

此外，前扣带回皮层与前额叶皮层功能连接改变导致神经胶质细胞激活也是慢性疼痛患者出现负性情绪的重要机制。

3.中枢敏化

中枢敏化（CS）是慢性疼痛产生的重要原因。

中枢敏化

慢性疼痛患者神经胶质细胞可释放并激活促炎细胞因子和趋化因子，引起神经炎症，进而驱动CS，导致中枢神经元的兴奋性增强，对输入神经信号放大，引起疼痛和超敏反应。

CS还可导致GABA传递减少，导致相关神经通路的兴奋性增高。

另有研究发现，CS（中枢敏化）可导致离子型和代谢型谷氨酸受体上调，引起与恐惧和记忆相关的杏仁核和海马等大脑区域发生类似长时程增强作用，进而使患者出现与疼痛相关的焦虑和恐惧。

三、基于中枢调节理论的慢性腰背痛治疗

1.应用非侵入性脑刺激技术，调节功能脑区兴奋性

慢性疼痛通常伴随大脑皮层兴奋性改变，而这种因慢性伤害性刺激引起的改变可以通过非侵入性脑刺激技术（NIBS）来进行调节。

NIBS治疗慢性疼痛主要通过长期的突触变化诱导皮层兴奋性改变，调节参与伤害性感觉加工的大脑相关区域，从而达到相应的疗效。

另外，NIBS调节大脑负责内源性阿片类物质释放的相关区域功能活动也可能是其产生镇痛作用的机制之一。

研究表明，针对运动皮层或左背外侧前额叶皮层的兴奋性NIBS改善慢性疼痛的疗效最确切。

NIBS被认为是治疗慢性疼痛更安全的疗法，其中的代表是重复经颅磁刺激（rTMS），经颅直流电刺激（tDCS）。

2.靶向脑源性神经营养因子，调节神经可塑性

脑源性神经营养因子（BDNF）是突触可塑性的关键调节因子，在神经元分化和生长、突触形成和可塑性等方面发挥关键作用。

BDNF的功能：

• 对神经功能的维持和修复

• 它是神经重塑背后的驱动力

• 其对神经元功能维持、神经回路传导具有重要作用

• 可促进长时程增强，对维持学习、记忆等相关脑功能具有重要作用。

• 可促进多巴胺释放、转换，提高其与受体结合能力，增加多巴胺能中脑神经元自发电活动，从而促进多巴胺更好地发挥其中枢镇痛作用。

对于BDNF（脑源性神经营养因子）在慢性疼痛这一病理过程中扮演的角色尚需进一步研究。

但作为神经可塑性的驱动力，最新的研究表明，BDNF是慢性疼痛患者经过相关治疗后神经可塑性改变的重要基础，加之其具有的抗伤害性感受和抗炎活性，使其可能成为CLBP新的治疗靶点。

运动疗法、抗炎药、经颅磁刺激（rTMS）等疗法可通过影响BDNF水平从而起到治疗作用。

3.采用传统康复治疗手段，调节大脑功能活动

躯干、腹部和椎旁肌肉等核心肌群功能失调导致的腰椎稳定性降低是CLBP患者疼痛持续和功能障碍的重要因素之一。而在运动控制方面初级运动皮层（M1）发挥着重要作用。

通过运动训练可影响M1的可塑性，恢复核心肌群激活时序，并通过学习最终在功能任务中保持这种运动控制机制，增强腰椎稳定性，从而起到治疗效果 。

除此之外，专门针对脊柱的手法治疗，可激活脊柱周围组织感受器，影响疼痛信号和运动功能信号从脊髓到大脑皮层的传递，引起相关脑区功能活性的增加以及脑代谢产物的变化，进而起到缓解疼痛和改善功能的作用。

4.颅缝针刺

颅缝，是指在解剖学上颅骨之间借少量结缔组织相连形成的缝隙，如冠状缝、矢状缝、人字缝等。

脑膜，指的是颅骨与脑间有三层膜，由外向内为硬脑膜、蛛网膜和软脑膜；三层膜合称脑膜。脑膜的主要功能是保护中枢神经系统。

脑膜通过颅缝和外周肌筋膜相连。因此，可针刺颅缝（翼点、星点、人字点、冠状点）影响脑膜，进而影响大脑功能，进而改善腰背部的疼痛症状。

根据神经的反射原理和筋膜的延续性，针刺颅缝，可改善支配血管的神经和支撑血管的筋膜，进而改善血管的情况。

四、总结

CLBP患者除了肌肉骨骼系统的相关改变及症状以外，大脑结构和功能也会发生改变。而这种变化可能是其身心功能障碍以及症状恶性循环的重要原因 。

因此通过采用有关治疗手段及策略作用于中枢相关脑区，达到止痛及改善伴随症状的康复思路，可能是未来腰背痛康复的发展方向。

目前，CLBP主要的康复疗法包括：以核心肌群稳定性训练为主的运动疗法，以脊柱推拿、关节松动及针刺等为主的手法治疗，物理因子治疗等。

大都是针对腰背部等外周部位，通过相应的机制，影响局部组织及中枢功能活动，从而达到治疗目的，而缺乏通过调节中枢功能，自上而下，整体调治的治疗理念。

因此，构建CLBP “中枢-外周”康复治疗体系具有重要的意义 。

大脑中枢、外周肌肉骨骼系统及其之间联系通路的生理病理变化是出现慢性疼痛及伴随症状的重要原因。

CLBP“中枢-外周”康复治疗体系既涵盖了通过外周干预的康复疗法，也包括调节中枢的相关康复措施，通过中枢、外周两个方面的康复干预，来提高CLBP的康复疗效。

参考文献

邹建鹏,郝世杰,毕鸿雁.慢性腰背痛的中枢调节机制及康复治疗[J].中国康复医学杂志,2023,38(06):8