fMRI成像技術在OSAHS患者中的臨床價值研究

葉 輝，許曉金，馮世強，王伊夢，劉靜

阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征(obstructive sleep apnea-hypopnea syndrome,OSAHS) 是以呼吸暫停和低通氣所導致的間斷性缺氧為主要臨床表現(xiàn)的一種睡眠呼吸障礙性疾病[1-2]。此病易導致呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、神經系統(tǒng)等并發(fā)癥，影響患者生活質量[3-4]。我國流行病學調查顯示，OSAHS發(fā)病率為2%～15%，其常用的診斷方法是多導睡眠儀(polysomnography,PSG)[5]。研究顯示[6-7]，臨床上許多OSAHS患者腦神經網絡結構發(fā)生改變，研究認為OSAHS 患者局部腦區(qū)缺氧可影響局部腦神經局部網絡活動[8-9]。隨著影像學技術的發(fā)展，功能性磁共振成像（functional magnetic resonance imaging,fMRI）逐漸用于OSAHS患者中[10]。一些學者通過fMRI研究發(fā)現(xiàn)，OSAHS 患者在腦結構、腦代謝及功能上存在不同的變化[11-12]。fMRI圖像處理技術的發(fā)展促進了臨床對OSAHS 患者神經影像學的研究。本研究對受試者進行fMRI 檢查，運用ReHo 法對睡眠前后改變腦區(qū)情況進行對比，了解OSAHS患者腦功能及結構變化，以期指導臨床診斷及治療。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2021 年1 月-2022 年12 月在廈門市海滄醫(yī)院就診的OSAHS 患者共20 人。入組標準：①經至少7 小時的多導睡眠圖監(jiān)測，確診為OSAHS 患者；②男性，右利手；③年齡18～60 歲；④無鼻腔及咽喉部手術史；⑤無嗜酒及服用鎮(zhèn)靜、精神類藥物史；⑥無認知障礙及其他精神疾病史；⑦無中樞神經系統(tǒng)疾病史；⑧無MRI 檢查禁忌癥（無心臟起搏器植入，無支架植入，體內無金屬植入物，五幽閉綜合征）。

招募同期來院體檢的的健康志愿者20 人。招募標準：①經至少7 h 的多導睡眠圖監(jiān)測，排除OSAHS診斷（睡眠呼吸暫停指數(shù)AHI＜5）；②男性，右利手；③年齡18～60 歲；④無鼻腔及咽喉部手術史；⑤無嗜酒及服用鎮(zhèn)靜、精神類藥物史；⑥無認知障礙及其他精神疾病史；⑦無中樞神經系統(tǒng)疾病史；⑧無MRI檢查禁忌癥（無心臟起搏器植入，無支架植入，體內無金屬植入物，五幽閉綜合征）。

1.2 方法

1.2.1 多導睡眠圖監(jiān)測 睡眠監(jiān)測前1 周禁服用鎮(zhèn)靜、抗焦慮、組織胺受體拮抗劑等藥物。所有受試者接受多導睡眠監(jiān)測（Embla N7000，US，PSG），以此進行睡眠分析。分析腦電圖、心電圖、腿動、胸腹呼吸、血氧飽和度等。

1.2.2 MRI 數(shù)據采集 在睡眠監(jiān)測后2～3 d 行MRI 檢查，囑受試者白天不睡覺，晚8 點進行fMRI檢查。使用儀器為GE Signal HDi 1.5T MR，使用8通道相控陣頭頸部聯(lián)合線圈。檢查時，患者仰臥，戴防噪聲耳塞，連接2 導聯(lián)腦電圖。OSAHS 患者及健康對照組均在清醒狀態(tài)下進行T2 像掃描（參數(shù)：TE120，TR3120，層厚5 mm，矩陣320*224，20層）和靜息態(tài)BOLD 掃描（參數(shù)：TE40，TR3000，矩陣64*64，層厚5 mm），停止掃描后，靜止進入睡眠狀態(tài)，經腦電觀察進入2 期睡眠后，再次進行靜息態(tài)BOLD掃描。

1.2.3 數(shù)據處理 生成全腦的ReHo圖，以此來評價局部腦功能區(qū)域內神經元自發(fā)活動的一致性。計算呼吸暫停低通氣指數(shù)（AHI）、最低血氧飽和度（SpO2）等睡眠相關指標。

1.2.4 統(tǒng)計學處理 使用SPSS 19.0 軟件進行數(shù)據統(tǒng)計分析。計量資料采用均數(shù)±標準差（）表示，兩組間的比較采用獨立樣本t檢驗；組內比較采用配對t檢驗。P＜0.05 表示差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 一般情況及睡眠監(jiān)測結果 OSAHS 患者及健康對照組均為男性，右利手。兩組患者年齡情況差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）；OSAHS 組睡眠監(jiān)測AHI 值高于健康對照組，最低SpO2 數(shù)值低于健康對照組，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。見表1。

表1 一般情況及睡眠監(jiān)測結果（)

表1 一般情況及睡眠監(jiān)測結果（)

2.2 健康對照組睡眠前后ReHo 改變腦區(qū) 健康對照組睡眠后，ReHo增強腦區(qū)有左右側顳下回、左右側前扣帶回、右側杏仁核、右側海馬，減弱腦區(qū)有左右側前額葉、左右頂葉。見表2?？蹘Щ亍⒑ｑR等與記憶及默認網絡有關，對缺氧敏感；額葉、頂葉與情景記憶和邏輯有關，睡眠后活動減弱。

表2 健康對照組睡眠前后ReHo 改變腦區(qū)

2.3 OSAHS患者睡眠前后ReHo改變腦區(qū) OSAHS患者睡眠后，ReHo增強腦區(qū)有左右側顳下回、右側腦干，減弱腦區(qū)有右側額中回、兩側額上回及右側頂下小葉。見表3。

表3 OSAHS患者睡眠前后ReHo改變腦區(qū)

2.4 OSAHS 患者與健康對照組比較睡眠前后Re-Ho 改變腦區(qū) 兩組對比增強腦區(qū)有左右側小腦后葉、右側腦干，減弱腦區(qū)有右側額中回、左側頂下小葉、兩側額上回，見表4。

表4 OSAHS患者與健康人群比較睡眠前后ReHo改變腦區(qū)

3 討論

OSAHS 是以睡眠時反復發(fā)生間斷性的上氣道阻塞而引起打鼾、呼吸暫停及睡眠結構紊亂，臨床主要特點為反復缺氧和高碳酸血癥。缺氧時大腦細胞代謝產生的活性氧自由基，多巴胺、5-HT、乙酰膽堿等在腦血管中大量堆積，可能影響血管結構和內皮細胞功能；并且間歇性缺氧可能導致神經組織的氧化應激損傷，引起神經細胞退行性病變，大腦海馬體萎縮等表現(xiàn)，進而造成認知功能障礙[13]。經持續(xù)正壓通氣治療（continuous positive airway pressure,CPAP）治療的OSAHS患者情景記憶、短期記憶能力、執(zhí)行能力均有所改善，提示CPAP 治療能夠改善老年患者的認知功能，這可能與CPAP 降低了老年人睡眠時大腦的缺氧程度有關。Castronovo等[14]進行的CPAP 干預OSAHS 患者認知功能的前瞻性對照實驗，結果發(fā)現(xiàn)CPAP 治療不僅能夠有效改善記憶力、注意力以及執(zhí)行能力，而且通過彌散張量成像測量OSAHS 患者的大腦白質完整性發(fā)現(xiàn)，認知障礙區(qū)域的白質異常出現(xiàn)了逆轉。

ReHo 是一種針對腦局部活動的分析方法，其理論基礎為在特定條件下某功能腦區(qū)內的體素與鄰近體素存在時間序列上的較高一致性。通過肯德爾和諧系數(shù)表示不相鄰體素之間時間序列上的一致性，間接反映局部腦區(qū)神經元活動的同步性[15]。ReHo 值增高，表明局部腦區(qū)神經元活動在時間上趨于同步,反之則表明神經元活動的一致性降低，提示該腦區(qū)神經元活動異常，有可能是神經元之間相互聯(lián)系發(fā)生紊亂或神經元本身的病變。該方法對局部區(qū)域的功能同步性較為敏感，其優(yōu)勢主要是能較好地定位差異的腦區(qū)[16]。

OSAHS 的腦網絡較為復雜，腦內各個區(qū)域的功能不是獨立的，而是相互連接相互影響的。在靜息狀態(tài)下，大腦存在默認網絡、視覺、聽覺網絡等靜息態(tài)網絡，但大腦也不是完全靜止的，仍存在特殊的活動。若外界環(huán)境對大腦造成一定刺激，上述網絡會受到影響，由其組成的腦區(qū)也會受到影響，腦功能由此改變[17]。AHI 作為主要判定標準，夜間最低SpO2 可以作為劃分OSAHS 疾病程度的參考指標[18]?；颊甙l(fā)病后常引起睡眠障礙，臨床多表現(xiàn)為睡眠減少、夜間睡眠質量差及覺醒時間長等。持續(xù)的OSAHS 將會增加反復發(fā)作的夜間低氧血癥、高碳酸血癥的發(fā)生率。隨著OSAHS 患者的疾病進展，OSAHS 患者夜間有很大幾率出現(xiàn)間歇性缺氧、憋氣等癥狀。

顳下回、扣帶回、前額葉、左右頂葉、左右側前扣帶回、右側杏仁核、海馬、左右側前額葉、左右頂葉、右側海馬等結構存在較高的氧耗代謝，是全腦網絡動力學的核心[19]。OSAHS 患者局部腦區(qū)缺氧引起的反饋性局部網絡活動增強，推測可能是為維持大腦正常功能所引起的代償作用。既往利用功能連接性的分析方法對OSAHS 患者默認網絡的研究發(fā)現(xiàn)了異常[20]。本研究檢測了OSAHS 患者多個腦區(qū)ReHo 值的變化，以期探究其值與患者腦功能的關系。

ReHo是通過計算肯德爾系數(shù)來對腦組織活動進行反映的一種技術。本研究結果顯示：健康對照組睡眠后，ReHo增強腦區(qū)有左右側顳下回、左右側前扣帶回、右側杏仁核、右側海馬，減弱腦區(qū)有左右側前額葉、左右頂葉。OSAHS患者睡眠后，ReHo增強腦區(qū)有左右側顳下回、右側腦干，減弱腦區(qū)有右側額中回、兩側額上回及右側頂下小葉。ReHo 增高會提高腦區(qū)的一致性，ReHo 減低則相反。有研究發(fā)現(xiàn)，OSAHS 患者雙側小腦后葉、右側腦干、左側基底節(jié)區(qū)、右側枕葉、左側顳葉腦區(qū)ReHo值會出現(xiàn)增加趨勢，而右側額中回、雙側額上回、右側頂下小葉是ReHo 值減弱的腦區(qū)，與本研究結果有類似之處[21]。結合以上結果與本研究結果，發(fā)現(xiàn)左右側小腦后葉、右側腦干腦區(qū)增強與右側額中回、左側頂下小葉、兩側額上回腦區(qū)減弱可以預測OSAHS患者腦功能的改變情況。注意力的控制與左側頂下小葉的改變有關，記憶力的儲存與右側額中回的改變相關，腦干具有調控上呼吸道肌肉的作用。研究指出OSAHS 患者的ReHo 值增高區(qū)包括右側小腦半球、海馬旁回等與感覺運動有關的腦區(qū)；ReHo值減低區(qū)主要包括左側顳下回、雙側小腦半球等與認知相關的腦區(qū)，上述ReHo 值的改變與日間嗜睡及夜間缺氧程度有著密切關系[22]。

據報道[23]，與正常人相比，OSAHS 患者腦功能發(fā)生了顯著改變，但OSAHS 患者腦功能改變是否與中樞神經系統(tǒng)損害有關及其作用機制尚無定論。本研究結果顯示：兩組對比增強腦區(qū)有左右側小腦后葉、右側腦干，減弱腦區(qū)有右側額中回、左側頂下小葉、兩側額上回。OSAHS 患者大腦皮質和皮質下結構連接存在異常情況，會引起大腦半球相關連接關系出現(xiàn)重排，往往存在右側頂葉、顳葉和額葉局部一致性降低，而體感/運動皮層和雙側丘腦一致性有增加趨勢。出現(xiàn)上述情況的原因是OSAHS患者對異常病理改變的代償性適應。有研究發(fā)現(xiàn)，負責覺醒、注意力和執(zhí)行功能的皮質網絡功能明顯減弱，基底前腦、杏仁核、紋狀體腹側、海馬和腦橋網狀系統(tǒng)功能增強，支持本研究結果[23]。也有研究通過了解OSAHS 的一些臨床癥狀和大腦功能改變的相關性進一步從神經影像學機制方面解釋了OSAHS 的發(fā)病特征[15]。OSAHS 的病程最重要的一個特點是缺氧，患者發(fā)病后，腦體積、結構發(fā)生改變，會出現(xiàn)嗜睡、情緒多變及認知功能障礙等癥狀。有研究稱，及時對OSAHS 患者進行干預后，部分腦區(qū)域異常情況得到改善，及早治療對于改善患者預后至關重要。

以往臨床主要采用多導睡眠圖、食道測壓、咽部CT 測量、咽部MRI 來對OSAHS 進行診斷。目前，臨床對中樞神經系統(tǒng)結構與功能的研究逐漸深入，ReHo分析逐漸用于腦局部活動的檢查中，發(fā)現(xiàn)其可以間接反映局部腦區(qū)神經元的活動的同步性，進而對有異常的腦區(qū)進行鑒別。本研究也存在不足之處，本研究為橫向研究，樣本量不足，且沒有對各腦區(qū)間的功能連接強度進行深入探究，后續(xù)還需進一步擴大樣本量，探討各腦區(qū)間的功能連接強度，為臨床提供更多的依據。

綜上所述，OSAHS 患者的多個腦區(qū)ReHo 值均有變化，說明OSAHS對患者的腦功能有一定影響。