初步探索用多體素質(zhì)子磁共振波譜揭示CPAP治療中重度OSAHS男性患者的療效

穆新暖，王濱，劉泉源，孫運良，劉江華，楊加彬，劉新疆

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初步探索用多體素質(zhì)子磁共振波譜揭示CPAP治療中重度OSAHS男性患者的療效

穆新暖，王濱*，劉泉源，孫運良，劉江華，楊加彬，劉新疆

［摘要］目的 用多體素質(zhì)子磁共振波譜（1H magnetic resonance spectroscopy，1HMRS）探索阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征（obstructive sleep apnea hypopnea syndrome， OSAHS）患者持續(xù)正壓通氣（continuous positive airway pressure，CPAP）治療后的變化。材料與方法 對25例中重度男性OSAHS患者的雙側(cè)額葉CPAP治療前、治療一天后及治療90天后行頭顱多體素1H-MRS檢查，分別記錄額葉各代謝物比值，比較兩兩之間的差異，并觀察有無乳酸（lactate， Lac）峰出現(xiàn)。結(jié)果 治療后一天額葉N-乙酰天門冬氨酸（N-acetyl aspartate， NAA）/肌酸（creatine， Cr）、NAA/膽堿（choline， Cho）（分別為2.3140±0.3128和2.0164±0.4240）及治療后90天（2.2812±0.2904和2.0180±0.4796）較治療前（2.0284±0.2093和1.6088±0.2571）升高（P＜0.05）。治療一天后與治療90天后的雙側(cè)額葉NAA/Cr、NAA/Cho值無明顯變化。三者均未檢測到Lac峰。結(jié)論 OSAHS患者CPAP前后腦代謝改變能被多體素1H-MRS敏感檢測，為臨床療效及預后評估提供客觀的影像學依據(jù)。

［關鍵詞］阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征；多體素質(zhì)子磁共振波譜；腦代謝；持續(xù)正壓通氣

作者單位：濱州醫(yī)學院附屬醫(yī)院影像科，濱州256600

接受日期：2015-12-30

穆新暖， 王濱， 劉泉源， 等. 初步探索用多體素質(zhì)子磁共振波譜揭示CPAP治療中重度OSAHS男性患者的療效. 磁共振成像， 2016， 7（2）: 102–106.

*Correspondence to: Wang B， E-mail: binwang001@aliyun.com

Received 1 Dec 2015， Accepted 30 Dec 2015

ACKNOWLEDGMENTS This work was part of National Natural Science Founds （No. 81171303）； Shandong province science and technology development plan in 2014 （No. 2014GSF118115）.

阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征（obstructive sleep apnea hypopnea syndrome，OSAHS）是一種以打鼾且伴有呼吸暫停，白天易嗜睡，夜間反復發(fā)生低氧血癥為主要臨床表現(xiàn)的疾病，多臟器損害也時常發(fā)生［1］，患者的生活質(zhì)量和壽命受到嚴重影響。持續(xù)正壓通氣（continuous positive airway pressure， CPAP）是目前治療OSAHS公認的黃金方法［2］，在改善OSAHS的臨床癥狀方面療效顯著。同時短期的研究結(jié)果表明CPAP改善OSAHS患者心腦血管疾病方面確實有效［3］。因此，充分了解CPAP治療前后OSAHS患者腦代謝的改變，能為其療效及愈后評估提供重要的臨床依據(jù)。目前惟一能在活體上進行無創(chuàng)傷檢測生化代謝的技術非磁共振波譜莫屬［4］。然而，有關OSAHS患者CPAP治療前后的多體素質(zhì)子磁共振波譜的研究，尤其是對治療患者的隨訪，國內(nèi)外相關報道非常欠缺。

1　材料與方法

1.1研究對象

以我院2014年7月至2015年5月收治的25例OSAHS男性患者為研究對象，年齡35～60歲，平均44.5歲。入組標準：（1）參照中華醫(yī)學會《阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征診治指南》［OSAHS病人病情判定標準：輕度（5＜AHI≤15）、中度（15＜AHI≤30）、重度（AHI＞30），平均每小時睡眠中的呼吸暫停加上低通氣次數(shù)為睡眠呼吸暫停低通氣指數(shù)（apnea hypoventilation index，AHI）］來進行OSAHS診斷［5］，采用澳大利亞康迪生產(chǎn)的E-series多導睡眠儀對可疑患者進行整夜多導睡眠監(jiān)測（polysomnography， PSG），25例中重度（AHI＞15） OSAHS男性患者中，其中3例為中度，22例為重度。（2）病程為1～4年，平均2.9年。確保所有患者既往均無心腦血管疾病。（3）25例患者確診后行CPAP治療，在治療前、治療一天后、治療90天后分別行頭顱多體素1H-MRS檢查，檢測時間均為上午6：00至8：00。經(jīng)復查PSG發(fā)現(xiàn)所有患者治療后癥狀均有不同程度好轉(zhuǎn)。所有檢查患者或其家屬均簽署知情同意書。排除標準：（1）幽閉恐懼癥患者；（2）有心腦血管病史，頭顱MR平掃雙側(cè)額葉有梗死灶患者；（3）體內(nèi)有金屬異物，不能配合完成MR檢查。

1.2檢查方法

磁共振波譜檢查采用同一臺西門子3.0T磁共振行常規(guī)頭顱MR平掃及多體素頻譜（multi-voxel spectroscopy， MVS）3D-CSI序列掃描。為減少噪音的干擾，檢查時一律為受檢者佩戴相同的防噪耳塞。用于發(fā)射和接受信號的均為標準8通道頭頸聯(lián)合線圈。確保每位患者在清醒狀態(tài)下進行磁共振檢查。調(diào)節(jié)情緒和認知方面的重點結(jié)構(gòu)常為額葉，同時其對應激損傷非常敏感［6］，所以以雙側(cè)額葉為感興趣區(qū)（圖1），為使波譜基線穩(wěn)定，著重避開了鄰近骨質(zhì)和氣體的干擾，將感興趣區(qū)周圍加飽和帶減少非感興趣區(qū)域結(jié)構(gòu)的影響，掃描前自動勻場。掃描參數(shù)如下：體素大小 7.5 mm×7.5 mm× 10 mm；視野240 mm×240 mm；層厚10 mm；重復時間 1000 ms；回波時間135 ms；激勵次數(shù)1；空間矩陣18×18；總采集時間為5 min 28 s［7］。

用西門子公司提供的軟件包進行MRS分析，特請本院兩名專業(yè)且認真負責的放射科醫(yī)師計算N-乙酰天門冬氨酸（NAA，2.02 ppm）、膽堿復合物（Cho，3.22 ppm）、肌酸（Cr，3.03 ppm）等代謝物譜峰下的面積，最后采集NAA/Cr、NAA/Cho、Cho/Cr的數(shù)據(jù)。同時還觀察有無Lac峰出現(xiàn)。

1.3統(tǒng)計學方法

全部數(shù)據(jù)采用SPSS l5.0統(tǒng)計軟件包進行處理，計量資料結(jié)果以均數(shù)±標準差± s）表示。治療前后各項參數(shù)的比較均采用t檢驗。所有統(tǒng)計結(jié)果均以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

圖1　感興趣區(qū)是雙側(cè)額葉，該體素位于左側(cè)額葉白質(zhì)，大小是7.5 mm×7.5 mm×10 mmFig. 1 Interested area is bilateral frontal lobes， the voxel is 7.5 mm×7.5 mm×10 mm which located in the left frontal lobe white matter.

2　結(jié)果

2.1頭顱MRI平掃表現(xiàn)

治療前后頭顱MRI平掃腦質(zhì)內(nèi)均未見異常信號。

2.2多體素1H-MRS表現(xiàn)

患者治療前、治療后1天及治療后90天三者多體素1H-MRS表現(xiàn)，方差分析可得F=8.192，P＜0.01，兩兩比較均數(shù)差異有統(tǒng)計學意義。

2.2.1OSAHS患者治療前與治療后1天的比較

OSAHS患者治療后1天的NAA/Cr、NAA/Cho較治療前明顯升高，差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.001）。Cho/Cr較治療前略減低，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），見表1。各檢測者均未見Lac峰。

2.2.2OSAHS患者治療后90天與治療后1天的比較

OSAHS患者治療后90天的NAA/Cr較治療后1天略降低，NAA/Cho較治療后1天略升高，Cho/Cr較治療后1天略降低，差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），見表2。各檢測者均未見Lac峰。

2.2.3OSAHS患者治療后90天與治療前的比較

OSAHS患者治療后90天的NAA/Cr、NAA/Cho較治療前明顯升高，差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.01）。Cho/Cr較治療前略減低，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），見表3。各檢測者均未見Lac峰。

表1　OSAHS患者治療前及治療后1天雙側(cè)額葉代謝物含量的比較（±s）Tab. 1 Comparison of metabolite levels of frontal lobe before and post-CPAP one day of OSAHS（±s）

表1　OSAHS患者治療前及治療后1天雙側(cè)額葉代謝物含量的比較（±s）Tab. 1 Comparison of metabolite levels of frontal lobe before and post-CPAP one day of OSAHS（±s）

Time　NAA/Cr　NAA/Cho　Cho/Cr Before treatment　2.0212 ± 0.2312　 1.6088 ± 0.2571　 1.2932 ± 0.2615 One day after treatment　2.3140 ± 0.3128　 2.0164 ± 0.4240　 1.1292 ± 0.1577 P ＜0.001　　＜0.001　?。?.05

表2　OSAHS患者治療后1天與治療后90天雙側(cè)額葉代謝物含量的比較（±s）Tab. 2 Comparison of metabolite levels of frontal lobe between post-CPAP one day and ninety days of OSAHS （±s）

表2　OSAHS患者治療后1天與治療后90天雙側(cè)額葉代謝物含量的比較（±s）Tab. 2 Comparison of metabolite levels of frontal lobe between post-CPAP one day and ninety days of OSAHS （±s）

Time　NAA/Cr　NAA/Cho　Cho/Cr One day after treatment　2.3140 ± 0.3128　 2.0164 ± 0.4240　 1.1908 ± 0.2550 Ninety days after treatment　 2.2812 ± 0.2904　 2.0180 ± 0.4796　 1.1776 ± 0.2531 P ＞0.05　?。?.05　　＞0.05

表3　OSAHS患者治療前與治療后90天雙側(cè)額葉代謝物含量的比較（±s）Tab. 3 Comparison of metabolite levels of frontal lobe between before CPAP and post-CPAP ninety days of OSAHS （±s）

表3　OSAHS患者治療前與治療后90天雙側(cè)額葉代謝物含量的比較（±s）Tab. 3 Comparison of metabolite levels of frontal lobe between before CPAP and post-CPAP ninety days of OSAHS （±s）

Time　NAA/Cr　NAA/Cho　Cho/Cr Before treatment　2.0212 ± 0.2312　 1.6088 ± 0.2571　 1.2932 ± 0.2615 Ninety days after treatment　2.2812 ± 0.2904　 2.0180 ± 0.4796　 1.1776 ± 0.2531 P ＜0.01　?。?.001　　＞0.05

3　討論

隨著對睡眠醫(yī)學的不斷深入研究，人們逐漸意識到OSAHS不再是單學科疾病，而是一種可以引起全身多器官損害的慢性全身性疾病。近年來，眾多臨床證據(jù)表明高血壓、腦卒中、心肌梗死等心腦血管疾病的罪魁禍首就是OSAHS［8］。如果及早在腦代謝異常而無形態(tài)學改變時做出診斷，進而干預OSAHS患者腦代謝異常的病因，就能有效避免或降低腦血管病的發(fā)病率。

1H-MRS技術有單體素（single voxel）和多體素（multivoxel）兩種。單體素波譜僅能獲得一個體素的譜線，定位不精確，臨床應用價值較低［9］。相較于單體素，采用多體素波譜成像方法可一次性獲得多個部位的1H-MRS曲線，同時覆蓋范圍增加，縮小采樣容積，因周圍組織重疊所致的部分容積效應相應降低，臨床應用價值有效提高。

臨床上常用1H-MRS技術探測的代謝物有NAA、Cho、Cr以及Lac等，這些代謝物與能量代謝和三羧酸循環(huán)密不可分［11］。NAA由線粒體合成，可以檢測神經(jīng)元及神經(jīng)系統(tǒng)是否完整無損。腦組織缺血缺氧所致的軸索損傷及神經(jīng)元缺失會使NAA降低［12］。Cho及Lac則可以檢測細胞膜是否破壞損傷，同時Lac是否出現(xiàn)標志著是否發(fā)生了無氧酵解。本試驗研究結(jié)果顯示，治療一天后及治療9 0天后額葉NAA/Cr、NAA/Cho較治療前明顯升高（P＜0.05）。OSAHS患者治療90天后［10］與治療1天后雙側(cè)額葉NAA/Cr、NAA/Cho無明顯變化，且無統(tǒng)計學差異（圖2）。結(jié)果表明CPAP治療是明確有效的，經(jīng)CPAP治療可改善腦低氧血癥，有助于一部分損傷神經(jīng)元的恢復，治療一天后NAA升高可能是因為線粒體恢復供氧，能量供應充分，NAA合成恢復正常。治療90天后NAA與治療后1天無區(qū)別，仍低于正常者，推斷長時間缺氧造成的軸索損傷及神經(jīng)元的缺失短時間內(nèi)是無法修復的，這一原因造成的NAA減低也無法恢復到正常值。因此 OSAHS患者應及早接受CPAP治療，減少更多神經(jīng)元的損傷。至于患者長期進行CPAP治療的意義，后期科研中將進行論證及分析。CPAP治療后與未治療后Cho/Cr的變化差異均無統(tǒng)計學意義。筆者認為可能是Cho本身對缺氧狀態(tài)反應不敏感或因為治療時間短暫?？傊虝篊PAP治療后暫不能提供腦組織Cho的代謝水平變化的依據(jù)。本試驗各檢測者均未見Lac峰，不能提供患者清醒時發(fā)生嚴重的低灌注和或低氧引起無氧酵解的證據(jù)。

圖2　OSAHS患者右側(cè)額葉治療前（A）、治療1天后（B）及治療90天后（C）的譜線圖Fig. 2 Spectrum of left frontal lobe in OSAHS patients for different times. A: Spectrum of the before CPAP treatment； B: Spectrum of the post-CPAP one day； C: Spectrum of the post-CPAP ninety days.

OSAHS是心腦血管疾病的隱形殺手［13］，而早期常規(guī)MR檢查很少發(fā)現(xiàn)異常改變。應用多體素1H-MRS對健康者及OSAHS患者CPAP治療前后進行檢測，發(fā)現(xiàn)多體素1H-MRS能在常規(guī)MRI未檢出腦結(jié)構(gòu)及形態(tài)學改變之前檢測到腦代謝的異常改變及其恢復情況，為臨床療效及預后評估提供依據(jù)。

本研究存在一定的局限性，首先因為本試驗是前瞻性研究，設定間隔時間為90天無參考文獻可依，只是根據(jù)長期觀察臨床癥狀90天后已基本穩(wěn)定所設定。由于考慮到人文倫理，未對患者進行密集的時間段采集，不能精確地描述各代謝物的變化曲線圖。治療時間較短暫，暫不能為出現(xiàn)的某些數(shù)據(jù)結(jié)論做很好的解釋，因此會對研究對象進行隨訪，進一步提供研究證明。其次樣本量較少，僅進行了初步研究，有些結(jié)果可能存在偏差，有待今后進一步深入研究論證。再者是在患者清醒狀態(tài)下完成的，并不能解釋睡眠狀態(tài)下的腦代謝變化。

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Preliminary using multivoxel1H-MRS to reveals the effect of CPAP treatment in moderate and severe OSAHS patients

MU Xin-nuan， WANG Bin*， LIU Quan-yuan， SUN Yun-liang， LIU Jiang-hua， YANG Jia-bin， LIU Xin-jiang
Department of Radiology， Binzhou Medical University hospital， Binzhou 256600，China

Key wordsObstructive sleep apnea hypopnea syndrome； Multivoxel1H magnetic resonance spectroscopy； Cerebral metabolic； Continuous positive airway pressure

AbstractObjective: To investigate the variation of multivoxel1H magnetic resonance spectroscopy（1H-MRS） after continuous positive airway pressure（CPAP）treatment in patients who are suffering from obstructive sleep apnea hypopnea syndrome（OSAHS）. Materials and Methods: Twenty-five cases of moderate or severe OSAHS patients were performed brain multivoxel1H-MRS examinations before and after CPAP treatment. The ratios of brain metabolites in frontal lobe was recorded and analyzed respectively. To observe whether the lactate（Lac） peak appeared or not. Results: In region of frontal lobe， the NAA/Cr， NAA/Cho of the patients after treatment 1day （2.3140±0.3128 and 2.0164±0.4240， respectively） and 90 days （2.2812±0.2904 and 2.0180±0.4796） were increased compared with the patients before treatment （2.0212±0.2312 and 1.6088±0.2571）， and the differences were statistically significant（P＜0.05）. Lac peak was not detected in all. Conclusion: Multivoxel1H-MRS could demonstrate sensitively the changes of brain metabolism in patients with OSAHS before and after CPAP treatment， and may help clinical therapeutic effect and prognostic evaluation provide objective imaging evidence.

基金項目：國家自然科學基金項目（編號：81171303）；2014山東省科技發(fā)展計劃（編號：2014GSF118115）

通訊作者：王濱，E-mail: binwang001@aliyun. com

收稿日期：2015-12-01

中圖分類號：R445.2；R562.1

文獻標識碼：A

DOI:10.3969/issn.1674-8034.2016.02.004