DTI技術(shù)在高血壓患者伴與不伴睡眠障礙腦細(xì)微結(jié)構(gòu)變化中的應(yīng)用研究

孫哲，王云玲，賈琳，韓秉艷，賈文霄

高血壓(hypertension)的患者隨著我國老齡化的日益加劇越來越多，同時(shí)臨床上發(fā)現(xiàn)高血壓伴有睡眠障礙(sleep disorders)的患者單純使用降壓藥而血壓仍然難于控制滿意，并且高血壓的患者如果長期血壓得不到有效的控制，就會(huì)進(jìn)一步發(fā)展為冠心病、腦血管病等各類疾病，因此重視睡眠的意義對高血壓患者來講是至關(guān)重要的[1]。高血壓伴睡眠障礙患者的血壓和睡眠是互為因果，相互影響的關(guān)系[2]。因此，在預(yù)防高血壓的進(jìn)展上，對睡眠進(jìn)行適當(dāng)干預(yù)也是必要的，因?yàn)檫@樣可有效阻斷睡眠血壓的相互影響。下丘腦不僅僅是心血管活動(dòng)的高級整合中樞，也是中樞調(diào)節(jié)血壓的重要腦區(qū)，同時(shí)在調(diào)控睡眠，包括維持覺醒和保證睡眠連續(xù)性方面具有重要的作用[3]，高血壓睡眠障礙時(shí)下丘腦的局部細(xì)微結(jié)構(gòu)有何變化，這兩者之間存在的相關(guān)性至今鮮有報(bào)道。

磁共振彌散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)可以提供正常生理狀態(tài)下大腦實(shí)時(shí)的腦細(xì)微結(jié)構(gòu)變化即白質(zhì)纖維束的完整程度[4-5]。能夠無創(chuàng)反映組織的細(xì)微結(jié)構(gòu)變化，呈現(xiàn)出機(jī)體的生理或病理狀態(tài)[6-7]。本研究旨在運(yùn)用DTI技術(shù)對高血壓伴睡眠障礙的患者下丘腦微結(jié)構(gòu)情況進(jìn)行評價(jià)，以期為臨床診斷高血壓伴睡眠障礙的患者及個(gè)性化治療評估提供影像學(xué)客觀依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究對象

選取新疆醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院2019年1月至2019年12月期間就診并臨床確診的高血壓患者，共40例，男23例，女17例，年齡33～77歲，平均年齡55歲。高血壓患者并伴睡眠障礙20例為病例組，高血壓患者不伴睡眠障礙患者20例為高血壓對照組。回顧性分析兩組間的差異性，兩組高血壓患者的高血壓分級是相匹配的，病例組與對照組年齡、性別差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，見表1。同時(shí)所有受檢者均簽署了知情同意書。同時(shí)該研究經(jīng)得了醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)同意。

納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)高血壓患者的診斷標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)2010年修訂版《中國高血壓防治指南》進(jìn)行診斷[8]；(2)除外明確能引起血壓升高的基礎(chǔ)疾病的情況下，在未服用降壓藥物的前提下，連續(xù)非同日3次測量血壓、收縮壓≥140 mm Hg和(或)舒張壓≥90 mm Hg可診斷為高血壓；(3)若患者既往已有明確高血壓病史且在服用降壓藥物的，即使血壓＜140/90 mm Hg，也可診斷為高血壓；(4)患者及家屬同意進(jìn)行功能磁共振影像學(xué)檢查。

排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)高血壓合并嚴(yán)重臟器的病變；(2)患有糖尿病的患者，血糖控制不良以及糖調(diào)節(jié)受損；(3)患有支氣管哮喘以及慢性阻塞性肺疾病者；(4)安裝心臟起搏器以及嚴(yán)重的心臟病患者；(5)有心理和精神疾病者；(6)合并腦血管相關(guān)疾病者；(7)服用鎮(zhèn)靜安眠藥、β受體阻滯劑者；(8)不能配合MRI檢查或有MRI檢查禁忌證的患者。

睡眠障礙的診斷：(1)參考《中國精神障礙診斷標(biāo)準(zhǔn)》第3版(CCMD-3標(biāo)準(zhǔn))，患者在主訴中有以下癥狀：睡眠總時(shí)間、睡眠線短、入睡困難、睡眠中出現(xiàn)易醒、早醒、多夢、從而影響白天正常生活者，每周最少發(fā)生3次，持續(xù)最少1個(gè)月；(2)匹茲堡睡眠指數(shù)量表(Pittsburgh Sleep Quality Index，PSQI)[9]≥7則可診斷；(3)阿森斯-5版(AIS-5)，總分為0～15，分?jǐn)?shù)越高，代表失眠越重，持續(xù)至少1個(gè)月。

1.2 檢查方法

采用Philips 3.0 T 聚源磁共振掃描儀，頭部專用32通道相控線圈。將患者頭部兩側(cè)用海綿固定于線圈中。先行常規(guī)T1WI及T2WI掃描，排除顱內(nèi)有病變的患者，再行頭部DTI掃描，掃描參數(shù)DTI采用單次激發(fā)自旋回波平面回波成像(single-shot spin echo echo-planar image, SS-SE-EPI)序列，TR 7704 ms，TE 87 ms，F(xiàn)OV 224 mm×224 mm，矩陣112×110，層厚2 mm，層間距0 mm，擴(kuò)散梯度編碼方向15個(gè)，擴(kuò)散梯度b值分別為0、800 s/mm2，以平行于胼胝體前，后聯(lián)合的連線為基線，共60層，掃描時(shí)間5 min 36 s。

1.3 圖像后處理

將采集到的患者頭顱DTI數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦ぷ髡?，由Philips公司提供的專用fiber trak軟件包(型號release v6.0.1.30700)進(jìn)行DTI圖像分析處理，先對圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)校正，然后閾值調(diào)節(jié)，得到平均彌散系數(shù)(average diffusion coefficient，ADC)偽彩圖、各向異性分?jǐn)?shù)(fractional anisotropy，F(xiàn)A)神經(jīng)纖維束圖 (圖中藍(lán)色為上下方向走行，紅色為左右方向走行，綠色為前后方向走行)。在原始圖像上選取下丘腦同其解剖結(jié)構(gòu)一致的最大層面手工繪制感興趣區(qū)(regions of interest，ROI)，大小約為：63 mm2，測量該部位的ADC值及FA值。ROI的定位見圖1。每個(gè)感興趣區(qū)選取鄰近3個(gè)層面數(shù)據(jù)，然后取其平均值，該數(shù)據(jù)均有2名工作年限在10年以上的MRI診斷經(jīng)驗(yàn)的影像科醫(yī)師操作選取。最后運(yùn)用擴(kuò)散張量纖維束成像對選定ROI進(jìn)行白質(zhì)纖維束三維重建。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

2 結(jié)果

2.1 高血壓不伴睡眠障礙患者(對照組)與高血壓伴有睡眠障礙患者(病例組)的一般資料的比較

兩組人群間的年齡、性別比較結(jié)果顯示，差異均不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＜0.05)；說明兩組人群間一般資料水平一致，具有可比性(表1)。

2.2 對照組與病例組下丘腦區(qū)域FA值與ADC值的比較

指標(biāo)FA、ADC在兩組間比較結(jié)果顯示，差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＜0.05)；可以看出對照組指標(biāo)FA水平要高于病例組；而對照組指標(biāo)ADC水平要低于病例組(表2)。

2.3 病例組高血壓的病程與睡眠障礙評分的比較

20例高血壓病程與睡眠障礙患者評分間Spearman相關(guān)性分析結(jié)果顯示，r=0.836，P=0.001，說明高血壓病程與睡眠障礙評分間存在明顯的正相關(guān)性?？梢钥闯霾〕淘介L，睡眠障礙評分越高。

2.4 下丘腦的位置選取，下丘腦區(qū)域神經(jīng)纖維束走形

兩組下丘腦的纖維走形FA值圖以及ADC偽彩圖見圖1、2。

3 討論

本研究結(jié)果表明，高血壓不伴睡眠障礙的患者下丘腦細(xì)微結(jié)構(gòu)與高血壓伴睡眠障礙患者存在差異，這將指導(dǎo)臨床對伴有睡眠障礙的高血壓病人提供更精準(zhǔn)的個(gè)性化用藥治療，從而使伴有睡眠障礙患者的血壓得到更有效的控制。兩組間的下丘腦FA值及ADC值間存在差異，即病例組的FA值低于對照組，ADC值高于對照組，可能因?yàn)樯窠?jīng)纖維缺失，在病例組中較對照組更為顯著，從而造成組織內(nèi)水成分增加及屏障破壞，導(dǎo)致ADC值和FA值的改變。兩組患者下丘腦也均有共性改變，即在ADC值增加的同時(shí)FA值降低。這種變化與下丘腦的神經(jīng)纖維缺失相一致，神經(jīng)纖維缺失越嚴(yán)重，ADC值增加、FA值降低就會(huì)更明顯。本研究中筆者還發(fā)現(xiàn)病例組的高血壓隨著病程的延長，睡眠障礙評分越高，高血壓的病程與睡眠障礙程度呈正相關(guān)。還發(fā)現(xiàn)共病組的FA值隨著病程延長數(shù)值越減小，ADC值隨著病程的延長數(shù)值越大，F(xiàn)A值與病程呈負(fù)相關(guān)，ADC值與病程呈正相關(guān)，F(xiàn)A值與ADC值呈負(fù)相關(guān)。這些發(fā)現(xiàn)同的以往研究一致[10-13]。

表1 兩組間一般資料水平的比較Tab. 1 Comparison of general information levels between the two groups

表2 兩組人群間FA值、ADC值的比較(±s)Tab. 2 Comparison of FA values and ADC values between the two groups (±s)

表2 兩組人群間FA值、ADC值的比較(±s)Tab. 2 Comparison of FA values and ADC values between the two groups (±s)

注：比較采用獨(dú)立t檢驗(yàn)

參數(shù)對照組病例組t值P值FA0.50±0.120.31±0.115.0380.000 ADC1.45±0.411.84±0.73-2.0910.045

因此利用DTI的FA值纖維示蹤圖可以較好觀察到腦白質(zhì)纖維束走向，同時(shí)了解感興趣區(qū)纖維束破壞、中斷的細(xì)微結(jié)構(gòu)變化，評價(jià)下丘腦纖維束與病例組的空間關(guān)系，更好的指導(dǎo)患者的臨床診斷及治療[14]。DTI的基本原理是根據(jù)水分子的布朗運(yùn)動(dòng)原理，通過觀察彌散梯度脈沖相的改變而發(fā)生波動(dòng)，F(xiàn)A是用其彌散值大小描述，從而來探測微觀結(jié)構(gòu)的成像方法[15]。FA值對白質(zhì)纖維束損傷較為敏感，同時(shí)FA值對髓鞘的完整性、纖維的致密性及平行性呈正相關(guān)，因此臨床較多運(yùn)用其進(jìn)行重建，并利用偽彩技術(shù)對腦白質(zhì)纖維束進(jìn)行方向標(biāo)示，前后方向?yàn)榫G色，左右方向?yàn)榧t色，上下方向?yàn)樗{(lán)色[16]。

但本研究中也有不足的地方，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1)彌散梯度引起渦流，導(dǎo)致纖維束方向確定較困難[17]；(2)受到磁場不均勻性的影響，導(dǎo)致影響DTI的定量分析，因?yàn)榇艌鍪箞D像發(fā)生了扭曲變形；(3)下丘腦的解剖位置及范圍較小，部分較小的纖維束顯示不出來或顯示不佳[18]；(4)人為畫出感興趣區(qū)，存在主觀干擾誤差等因素影響；(5)在本研究中病例組與對照組未進(jìn)行身高、體重、BMI等影響因素的比較，將在后期的研究中進(jìn)一步完善；(6)對于高血壓患者，服藥后對腦細(xì)微結(jié)構(gòu)是否有影響，本研究中未作進(jìn)一步驗(yàn)證，這也是后期筆者研究的方向。

綜上所述，在不久的將來，相信磁共振設(shè)備及 DTI技術(shù)將不斷得到完善，進(jìn)一步優(yōu)化的序列及參數(shù)，使腦白質(zhì)病變的定量觀察指標(biāo)更具敏感性和特異性[19]。總之，DTI的FA值與ADC值可以反映病例組的下丘腦區(qū)域腦細(xì)微結(jié)構(gòu)的變化，可作為鑒別高血壓患者伴睡眠障礙的依據(jù)，同時(shí)可以為臨床診斷及治療高血壓伴睡眠障礙患者提供直觀影像學(xué)資料。

利益沖突：無。