0 引言

       疼痛被国际疼痛研究协会（The Inter-national Association for the Study of Pain, IASP）定义为“疼痛是一种与实际或潜在的组织损伤相关的不愉快的感觉和情绪情感体验，或与此相似的经历”^[1]。疼痛是一种复杂的多维主观体验，其本质包括痛感觉和痛情绪两个方面^[2]。本文所论述的“痛情绪”，并非一个独立的新型情绪类型，而是基于IASP将“情感/情绪体验”纳入疼痛定义的学术传统，结合国内疼痛心理学及神经影像学领域对疼痛情感维度的深化探讨而提出的一个操作性概念。该术语在本综述中特指慢性疼痛病程中，疼痛感知与抑郁、焦虑之间形成的双向、恶性、耦合的病理交互状态，其核心在于强调“疼痛系统”与“情绪系统”之间的功能耦合障碍，而非二者在临床上的简单共病。研究显示^[3]，约40%的慢性疼痛患者伴有不同程度的抑郁或焦虑障碍，而这种情感困扰往往反过来加剧疼痛的主观感受，形成痛情绪的恶性循环，严重影响患者生活质量并增加社会负担。然而，由于慢性疼痛与情绪均具有高度的主观性，传统的行为学评估难以客观、精准地量化二者交互的病理基础，这在很大程度上限制了临床精准治疗方案的制定^[4]。因此，亟需借助客观的神经影像学技术对慢性疼痛伴痛情绪交互的中枢机制进行精准表征。MRI因其无创性、多参数及高空间分辨率等优势，已成为研究慢性疼痛伴痛情绪神经机制的重要工具^{[5, 6]}。

       近年来，随着神经影像学的飞速发展，以结构MRI（structural MRI, sMRI）、功能MRI（functional MRI, fMRI）及脑灌注/代谢成像为代表的MRI，为直观解析人脑在活体状态下的结构与功能重塑提供了前所未有的视窗^[7]。从sMRI到fMRI，再到脑灌注及代谢成像技术的发展，MRI不仅能够揭示脑区形态学改变，还可动态反映脑功能活动、网络连接及代谢状态的异常，为理解慢性疼痛向情绪障碍转化提供了多维度证据^[8]。从神经影像学视角看，疼痛作为一种多维主观体验，其神经解剖基础并不局限于单一感觉传导通路，而是依赖于多个脑区及大尺度网络之间的协同作用^{[9, 10]}。痛情绪的产生与维持主要涉及感觉处理网络、情绪加工网络及认知调控网络的协同与失衡^[11]，并依托显著性网络（salience network, SN）、默认模式网络（default mode network, DMN）、及感觉运动网络（sensorimotor network, SMN）等大尺度脑网络的功能耦合^{[12, 13]}，共同构成了慢性疼痛伴痛情绪交互的重要神经基础。然而，现有综述多聚焦于疼痛或情绪的单一维度，对多模态MRI技术在痛情绪交互机制中的系统整合不足。基于此，本文在已有研究基础上，首次从“结构重塑—功能网络异常—灌注/代谢改变”三个递进层面，系统梳理sMRI、fMRI及脑灌注/代谢成像技术在慢性疼痛伴痛情绪领域的最新进展，以期为慢性疼痛伴痛情绪的精准评估及靶向干预提供影像学依据。

1 文献检索方法

1.1 检索范围与时间

       全面检索PubMed、Web of Science、中国知网（CNKI）和万方数据知识服务平台，检索时限为各数据库建库至2026年3月。

1.2 检索式与策略

       （1）英文数据库PubMed和Web of Science的检索式为：（“pain-emotion interaction” OR “pain and emotion” OR “chronic pain and depression” OR “chronic pain and anxiety” OR “chronic pain”）AND（“magnetic resonance imaging” OR “MRI” OR “structural MRI” OR “sMRI” OR “diffusion tensor imaging” OR “DTI” OR “functionalMRI” OR “fMRI” OR “resting-state fMRI” OR “task-state fMRI” OR “arterialspinlabeling” OR “ASL” OR “manganese-enhanced MRI” OR “MEMRI”）。

       （2）中文数据库中国知网（CNKI）和万方数据知识服务平台的检索式为：（“痛情绪” OR “疼痛与情绪” OR “慢性疼痛与抑郁” OR “慢性疼痛与焦虑” OR “慢性疼痛”）AND（“磁共振成像” OR “结构磁共振” OR “扩散张量成像” OR “功能磁共振” OR “静息态功能磁共振” OR “任务态功能磁共振” OR “动脉自旋标记” OR “锰增强磁共振成像”）。

1.3 纳排标准

       （1）利用各类MRI技术探讨痛觉与情绪交互机制的临床及动物实验研究；（2）文章类型为论著或综述；（3）语种限制为中文或英文。排除标准：纯影像学技术改进研究、无法获取全文的文献或重复发表的研究。

2 结构及扩散MRI在慢性疼痛伴痛情绪研究中的应用

2.1 sMRI

2.1.1 皮质厚度的改变

       在sMRI研究中，皮质厚度的变化常被用作评估慢性疼痛患者脑形态学重塑的重要指标^[14]。皮质厚度的缩减或异常增厚不仅反映了局部神经元胞体、树突分支及胶质细胞密度的变化，更揭示了慢性疼痛伴痛情绪过程中潜在的神经解剖学关联^[15]。有研究^[16]在3.0 T MRI扫描仪采集的高分辨率三维T1加权图像上评估慢性疼痛障碍患者的皮质厚度，患者表现出显著的皮质变薄特征，以抑郁评分为协变量时，在左侧中央前回、中央后回（感觉运动网络）及左侧颞下沟（高阶视觉与认知处理区）的皮质厚度显著降低；在控制焦虑水平后，额中回与颞极等涉及情感调节与社会认知的脑区也呈现出皮质变薄的趋势。皮质变薄不仅局限于感觉运动网络（如左侧中央前后回），还广泛波及涉及情感调节与认知整合的边缘系统（如额中回、颞极）。

2.1.2 皮质下核团体积的改变

       海马体作为边缘系统的重要组成部分，在情绪调节和疼痛感知中均扮演着关键角色，其体积改变被认为是慢性疼痛伴痛情绪的重要影像学特征^[17]。有研究^[18]利用sMRI在老年人群探讨海马体积与慢性疼痛及抑郁症状之间的关联，发现双侧海马体积的减小均与较高的抑郁症状评分相关，但仅有右侧海马体积的萎缩与慢性疼痛存在显著关联。提示右侧海马体积在慢性疼痛对抑郁症状的影响路径中可能发挥了部分中介作用。这种侧异性的结构重塑提示，慢性疼痛可能通过损害右侧海马的结构完整性，进而增加个体对抑郁情绪的易感性。

2.2 扩散磁共振成像

       扩散张量成像（diffusion tensor imaging, DTI）及其衍生技术通过定量分析各向异性分数（fractional anisotropy, FA）、平均扩散系数（mean diffusivity, MD）等参数，可无创评估脑白质纤维束的走行与完整性^[19]。DTI与前述基于T1/T2加权的sMRI有所不同，前者侧重白质微结构的弥散特性，后者关注灰质形态学改变，二者在揭示慢性疼痛伴痛情绪的中枢机制中形成互补。一项针对三叉神经痛（trigeminal neuralgia, TN）患者的研究发现^[20]，杏仁核相关脑白质纤维通路（包括胼胝体压部、双侧前放射冠及外囊）存在FA值显著降低及MD值升高，且这些异常FA值在负面情绪与面部疼痛强度之间起部分中介作用，提示白质微结构改变是痛情绪加剧疼痛体验的潜在基础。另有研究^[21]对慢性颈肩痛患者的脑脊髓联合DTI成像扫描，提取脊髓丘脑束区域，并定量分析反映神经纤维微观结构完整性的FA和MD，发现双侧颈段脊髓丘脑束的FA值与疼痛强度、病程时长及焦虑、抑郁评分呈负相关，MD值与上述指标呈正相关。

       综上，sMRI及DTI等sMRI技术能够从灰质形态及白质微结构层面揭示慢性疼痛伴痛情绪的脑重塑特征，尤其以前额叶、海马及杏仁核等情绪调控相关脑区改变较为突出，提示结构异常可能是痛情绪持续化的重要神经基础。相比传统的评估，sMRI具有客观、稳定及空间分辨率高等优势，但皮质厚度及海马体积在不同研究中亦存在增厚、增大或无显著改变等结果，提示结构重塑可能受多重因素调节。目前研究仍以横断面分析为主，不同疾病类型及分析方法间结果存在一定异质性。未来应结合纵向随访、多中心大样本研究及多模态融合分析，进一步明确脑结构改变在慢性疼痛与痛情绪交互中的动态机制。

3 fMRI在慢性疼痛伴痛情绪研究中的应用

3.1 静息态fMRI

3.1.1 功能连接改变

       功能连接侧重描述不同脑区之间自发神经活动信号的空间相关性，即脑区之间在统计上的依赖程度，反映大脑区域间长期稳定的协同模式^[22]。有研究^[23]利用静息态fMRI（resting-state fMRI, rs-fMRI）技术发现慢性疼痛患者存在丘脑背内侧核-皮层连接异常，且与情绪障碍相关的前扣带回及前额叶皮层存在关联，并且丘脑背内侧核的功能连接与痛情绪相关。这表明丘脑背内侧核网络的变化可能是慢性疼痛与痛情绪之间有害相互作用的潜在驱动因素。研究发现^[24]，杏仁核、小脑及中央后回（感觉区）间的功能连接显著增强，且该异常连接与患者的疼痛强度、焦虑及抑郁水平密切相关。另有研究发现^[13]，SN与SMN间较强的基线连接与较高的疼痛强度显著相关，而中脑边缘通路（mesolimbic pathway, MLP）与楔前叶的连接增强则对应较低的疼痛水平，且SN和MLP的功能连接异常与疼痛强度及心理僵化密切相关。研究证实^[25]，右侧杏仁核-内侧前额叶的功能连接表现出显著的“组别×抑郁症状”交互作用，在低抑郁水平下，患者功能连接较健康对照组减弱；随着抑郁症状加重，功能连接出现异常增强，表明抑郁症状会调节慢性疼痛对情绪脑功能的影响。WANG等^[26]采用基于种子点的静息态功能连接方法，识别边缘皮层与皮层下核团之间功能连接的改变，发现慢性纤维肌痛患者表现出显著的背侧前扣带回皮层及其亚区（前扣带回皮层、上扣带回皮层）与杏仁核、海马旁回及岛叶间的功能连接增强，前扣带回皮层-海马旁回、上扣带回皮层-岛叶和杏仁核之间连接增强，与情绪调节和慢性疼痛处理密切相关。有研究^[27]利用rs-fMRI评估情绪释放技术对慢性疼痛患者脑功能连接及临床症状的影响，发现干预后患者疼痛严重程度、焦虑及抑郁水平显著降低，且伴随着内侧前额叶皮层-双侧后扣带回及丘脑间功能连接的显著减弱。

3.1.2 低频振幅、局部一致性值改变

       低频振幅（amplitude of low frequency fluctuations, ALFF）与局部一致性（regional homogeneity, ReHo）是反映大脑自发神经活动的两个互补指标，侧重描述大脑局部区域的自发活动特征，ALFF反映局部神经自发活动的强度；ReHo反映与活动的时间同步性^[28]。研究显示^[29]，在疼痛伴抑郁的小鼠模型中，杏仁核、海马及大脑皮层表现出异常升高的ALFF与ReHo值，且杏仁核与尾壳核、丘脑及部分皮层间的功能连接发生了病理性增强。给予电针治疗后，上述脑区出现异常亢进的局部能量代谢与同步性，以及过度耦合的杏仁核功能连接均被有效逆转。这表明电针可下调杏仁核神经元的异常激活，并改善其与其他脑区的功能连接，从而发挥镇痛和抗抑郁作用。另有研究发现^[30]，保留神经损伤（spared nerve injury, SNI）模型大鼠的前边缘皮层活动降低与神经性疼痛和抑郁症的共病有关，表现为伴有抑郁样行为的SNI大鼠在前边缘皮层表现出ALFF的显著降低，提示该区域自发神经活动的抑制是慢性疼痛伴痛情绪共病的关键影像学特征。ZHAO等^[31]利用ReHo及功能连接分析发现，慢性腰痛伴抑郁患者在右侧背外侧前额叶（dorsolateral prefrontal cortex, DLPFC/额上回）表现出显著异常的ReHo值，且DLPFC与小脑及眶额叶皮层（orbitofrontal cortex, OFC）的功能连接发生了明显重塑；中介效应分析进一步发现，额上回的局部活动异常及其与小脑的异常耦合，在抑郁程度与疼痛强度及灾难化思维之间发挥了关键的中介作用。表明以DLPFC为核心的认知调控网络在局部活动与远端连接上的双重失调，是导致慢性疼痛与抑郁情绪双向恶化的核心病理机制。OFC是情绪调节与奖赏评估的核心枢纽，LI等^[32]采用ReHo及基于种子点的功能连接分析发现，慢性肩痛患者在右侧OFC表现出显著降低的ReHo值，而在左侧颞中回异常升高。进一步分析显示功能低下的OFC与直回及额上回之间的功能连接显著减弱，提示慢性肌肉骨骼疼痛的病理机制不仅涉及感觉传导，更伴随着负责情绪评估的前额叶-边缘系统网络的功能重塑。另有研究^[33]利用ALFF及ReHo分析发现，伴有疼痛症状的青少年抑郁症患者在额中回、杏仁核、岛叶、颞顶叶和枕叶的神经元活动和功能连接方面存在差异；右侧杏仁核及右侧额中回表现出显著升高的ALFF值，在左侧枕中回、右侧颞下回和右侧颞上回的ALFF值降低；同时右侧岛叶的ReHo值亦异常升高，右侧颞下回和右侧角回之间的功能连接增强。

3.1.3 时间耦合改变

       时间耦合是指不同脑区之间自发神经活动在时间维度上的动态匹配关系，包括神经活动的先后顺序、时间延迟以及相位同步性随时间的变化过程^[34]。与功能连接侧重空间相关性不同，时间耦合更关注何时以及以何种时间模式相互影响，能够揭示脑区之间信息传递的方向性和时序动态特征。在慢性疼痛与情绪障碍共病的机制中，负责伤害性感觉传导的皮层下中枢与负责高级认知调节的皮层网络之间，若出现时间耦合的异常，会导致大脑无法解耦持续的痛觉输入与痛情绪反应，从而构成疼痛和抑郁、焦虑共病的发生^[35]。研究发现^[36]，慢性腰痛患者表现出丘脑与DLPFC之间的时间耦合显著增强。中介效应分析进一步证实，这种异常增强的丘脑-DLPFC时间耦合在慢性腰痛导致的抑郁情绪中起到了关键的中介作用。

3.2 任务态fMRI

3.2.1 功能连接改变

       任务态fMRI通过记录大脑在执行语言、情绪识别、社会交互等特定认知任务时的血氧水平变化，揭示在认知、情绪及社会互动任务中的异常激活模式^[37]。任务态功能连接是评估大脑在特定刺激下，脑区之间协调工作的动态调控能力，连接能够捕捉到大脑在处理疼痛刺激或痛情绪诱发时，神经网络如何进行实时、定向的信息交换^[38]。研究发现^[39]，类风湿关节炎患者在接受伤害性热刺激任务时，品味冥想显著增强了腹内侧前额叶（ventromedial prefrontal cortex, vmPFC）的脑血流量，并增强了vmPFC-尾状核之间的功能连接。vmPFC-尾状核通路是经典的皮层-纹状体奖赏回路，这表明通过冥想训练主动增强积极情绪体验，能够通过动员大脑的奖赏处理网络来对抗疼痛处理，从而实现镇痛效果。另有研究显示^[40]，疼痛强度与抑郁症状的交互作用可显著改变岛叶-额中回之间的功能连接，中介与调节效应分析发现，抑郁通过增强情绪感染和认知共情水平间接驱动了左侧扣带回中部-颞下回的功能连接异常。

3.2.2 脑激活改变

       脑激活通过监测大脑在处理特定外部刺激时局部血氧水平信号的瞬时波动，通过对多项脑成像结果进行整合，自动化统计分析获得稳定的激活脑区，能够直观地反映参与该任务处理的神经元群体的响应强度^[41]。有研究^[42]利用金钱激励延迟任务测试慢性疼痛患者在奖赏处理过程中的脑激活特征，发现患者在任务的奖励和损失试验中表现出更高的快感缺失和抑郁评分，且腹侧纹状体的激活水平显著降低，纹状体功能的病理性抑制与患者抑郁症状及快感缺失的严重程度呈现出显著的相关性。

3.3 多模态MRI

       多模态MRI通过整合常规解剖成像与扩散加权成像、DTI、动态磁敏感对比增强及磁共振波谱（magnetic resonance spectroscopy, MRS）等功能成像手段，实现了对组织功能、代谢等的多维表征^[43]。JIANG等^[44]采用sMRI和fMRI发现带状疱疹后神经慢性疼痛伴焦虑患者的杏仁核体积显著缩小，且基底外侧杏仁核-前扣带回之间的静息态功能连接显著降低。通过将脑区结构与功能相结合，多模态影像可综合反映相关脑网络的重构特征。

       综上，fMRI技术从功能连接、局部神经活动及动态时间耦合等多个层面揭示了慢性疼痛伴痛情绪的异常脑网络机制，其中SN、DMN及前额叶-边缘系统功能失衡是较为一致的核心发现。不同技术在揭示疼痛感知、情绪调控及认知加工异常方面具有较强互补性，为理解痛情绪的神经机制提供了重要依据。相比sMRI，fMRI能够动态反映脑功能活动变化，但其结果易受任务范式、扫描参数及数据处理方法影响，重复性仍有待提高。功能连接及局部活动在不同研究中可能存在相反结果，这可能源于疾病类型、病程阶段、症状严重程度及分析参数等方面的差异。未来应加强标准化分析流程，并结合机器学习及多模态MRI技术，提高功能影像指标的稳定性及临床转化价值。

4 脑灌注/代谢成像技术在慢性疼痛伴痛情绪研究中的应用

4.1 动脉自旋标记fMRI

       动脉自旋标记（arterial spin labeling, ASL）fMRI技术利用标记的血液水分子作为内源性示踪剂，能够定量测量脑血流量^{[45, 46]}，在反映慢性疼痛状态下脑功能的稳态改变及持续性情绪负载方面具有独特优势^{[47, 48]}。有研究^[49]采用ASL fMRI结合热痛刺激发现，抑郁情绪评分越高，个体对疼痛强度及不适感的主观评价越高，进一步的调节效应分析显示，负责感觉辨别的对侧次级体感皮层、顶叶/中央盖和后岛叶，以及负责认知情感评估的眶额皮层、腹外侧前额叶皮层和前岛叶等脑区的灌注水平在疼痛和抑郁情绪关系中发挥关键调节作用。上述脑区的高水平激活通过整合伤害性传入信息与个体的情绪状态，在促进负面情绪加剧疼痛体验的过程中起到了关键的调节作用。

4.2 锰增强磁共振成像

       锰增强磁共振成像（manganese-enhanced MRI, MEMRI）技术是一种利用顺磁性锰离子作为对比剂和神经元活动示踪剂的先进影像技术，由于锰离子与钙离子具有相似的理化特性，能通过电压门控钙通道进入处于兴奋状态的神经元，并沿轴突进行顺行运输^{[50, 51]}。不仅能实现极高空间分辨率的解剖成像，还能在无实时扫描的情况下，回溯性地反映在特定行为任务期间的累积神经元活动^[52]。研究表明^[53]，神经病理性疼痛伴焦虑模型大鼠大脑功能活动发生区域性重构，MEMRI T1加权显示前扣带回、杏仁核、缰核、尾状核及导水管周围灰质等情绪相关脑区信号增强，提示其持续高激活；而丘脑及体感皮层未见相应增强甚至降低，并伴随MEMRI T2信号异常，提示上述脑区可能存在细胞功能障碍或胶质细胞持续激活。尽管MEMRI在动物神经环路示踪中优势显著，但由于游离锰离子作为重金属具有强烈的神经毒性，易在脑内蓄积并引发锥体外系损伤，该技术目前仍难以直接应用于人体临床研究^[54]。

       综上，ASL及MEMRI等脑灌注/代谢成像技术进一步补充了传统MRI在脑血流及神经代谢层面的信息，为揭示慢性疼痛伴痛情绪的持续性神经活动异常提供了新的研究视角。其中ASL具有无创、可定量评估脑灌注的优势，而MEMRI在动物神经环路示踪中具有较高敏感性。然而需注意，现有研究结果之间可能存在一定矛盾，以MEMRI研究为例，情绪相关脑区呈信号增强，而丘脑及体感皮层未见相应增强甚至降低，这种区域间差异可能源于不同脑区在慢性疼痛进程中表现出适应性重塑或功能障碍模式的异质性。且目前相关研究数量仍相对有限，MEMRI存在一定神经毒性，限制了其临床应用。未来应加强新型代谢成像技术开发，并推动多模态成像在临床中的联合应用。

       为进一步总结不同MRI技术在慢性疼痛伴痛情绪中的共性与特异性改变，本文对各类影像学技术涉及的核心脑区、脑网络、主要影像学特征及共性与特异性变化进行了归纳总结，见表1。

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表1  不同MRI技术在慢性疼痛伴痛情绪中的共性与特异性改变
Tab. 1  Common and specific changes of different MRI techniques in chronic pain accompanied by painful emotions

5 小结及展望

       MRI已成为评估慢性疼痛伴痛情绪神经机制的核心工具，多维度的影像学证据表明，痛情绪的产生并非源于单一脑区的损伤，而是涉及感觉辨别网络、情感评估网络以及认知控制网络的系统性功能紊乱与结构重构^[55]。本文以MRI为核心，从结构、功能及代谢多个层面揭示了慢性疼痛与情绪障碍的复杂神经基础。sMRI通过皮质厚度、核团体积及脑白质的改变，反映情绪调节的相关脑区结构完整性与慢性疼痛伴痛情绪的发生密切相关；fMRI则通过静息态的功能连接、局部自发活动（ALFF/ReHo）以及任务态下的应激激活模式，描绘出大脑在情绪加工与疼痛调控中的动态网络交互。此外，ASL与MEMRI等新技术的引入，进一步从血流动力学和神经示踪角度完善了慢性疼痛伴痛情绪的病理机制。

       尽管当前MRI技术在慢性疼痛伴痛情绪研究中已取得一定进展，但不同研究之间仍存在一些共性问题：如多数研究样本量较小、以横断面研究为主，不同研究间扫描参数及数据处理流程缺乏统一标准，导致结果稳定性与重复性不足。此外，现有研究多集中于单一模态分析，对结构、功能及代谢之间的整合机制认识仍有限，临床个体化影像学指标仍有待建立。因此，未来仍需结合前沿技术发展趋势，进一步优化研究设计与分析方法，以提高MRI技术在慢性疼痛伴痛情绪中的机制研究及临床应用价值。具体包括：（1）目前的研究多基于群体分析，尚未确立统一的、可用于个体诊断的绝对影像学阈值，未来需结合机器学习、大数据手段与多中心影像组学手段，筛选具有高灵敏度、高特异性且具备明确量化临床阈值的个体化影像指标；（2）单一模态难以全面表征脑功能的复杂性，未来应引入高级多模态数据融合算法，并依托超高场强磁共振突破空间分辨率极限，进一步整合ASL、MEMRI及MRS等技术，实现从分子代谢到系统网络的全尺度实时监测；（3）现有研究缺乏跨维度的机制整合，未来研究亟需引入纵向追踪队列与因果推断统计模型，构建从“结构重塑→功能网络失调→局部能量与代谢异常”相递进的核心科学问题链，阐明痛情绪脑区演变的级联因果关系；（4）目前研究多聚焦于单一类型的慢性疼痛，然而不同部位、不同病因的慢性疼痛与情绪障碍产生交互的机制可能既有重叠又具特异性，未来研究亟需针对特定病种进行分层解析，以精准鉴别特定疼痛疾病本身的神经机制与其伴发痛情绪的共病机制；（5）不同研究采用的磁场强度、扫描参数、预处理流程差异较大，且疼痛药物、年龄、性别等混杂因素的控制普遍不足，可能影响结论的可靠性与可重复性，未来应推动标准化成像协议及原始数据公开共享，以获取更可靠的神经影像学证据；（6）加强临床影像与基础研究的对接，利用MRI实时评估慢性疼痛伴痛情绪脑网络的修复作用，从而开发更具针对性的诊疗方案。未来研究仍需结合纵向随访、大样本数据及多中心研究设计，进一步明确不同影像学指标的因果关系及其在疾病进展中的动态变化。同时，结合人工智能及影像组学方法，为临床早期干预及靶向治疗慢性疼痛伴痛情绪提供更加可靠的影像学依据。