深腦磁刺激對平原官兵進(jìn)駐高原后睡眠質(zhì)量的影響

王乙茹,郝雪梅, 肖利軍,郭 航

高原睡眠障礙指高原環(huán)境下的睡眠效率低下,是初次進(jìn)入高原人群的常見不適反應(yīng),主要表現(xiàn)為睡眠期間呼吸暫停加重,深睡眠比例減少,頻繁覺醒[1]。原因包括低氧低壓導(dǎo)致的血氧降低、睡眠中樞功能異常、緊張焦慮等心理應(yīng)激反應(yīng)及神經(jīng)免疫失調(diào)[2]。研究發(fā)現(xiàn),在海拔3500 m以上,幾乎一半的急進(jìn)高原者經(jīng)歷過睡眠障礙[3]。近年來治療睡眠障礙的物理手段越來越多。經(jīng)顱磁刺激是利用變化的磁場產(chǎn)生感應(yīng)電流,改變大腦皮質(zhì)及深部區(qū)域神經(jīng)細(xì)胞的動作電位,從而影響腦內(nèi)代謝和神經(jīng)活動,目前已成為治療多種神經(jīng)精神疾病[4,5]的手段之一,對原發(fā)性失眠[6,7]及多種疾病伴發(fā)的失眠[7-9]有治療作用。國內(nèi)自主研發(fā)的新型深腦磁刺激儀(deep-brain magnetic stimulation,DMS)具有可達(dá)深腦、弱強(qiáng)度、高頻和Gamma節(jié)律的特點(diǎn),可以避免傳統(tǒng)DMS儀高強(qiáng)度的風(fēng)險[10]。本文通過前瞻性隨機(jī)對照研究,探討DMS對高原睡眠質(zhì)量的影響,以期為防治高原睡眠障礙提供有效的輔助手段。

1 對象與方法

1.1 對象 選擇解放軍總醫(yī)院第七醫(yī)學(xué)中心的50名官兵,均于2020年7月從平原乘火車到4300 m高原。納入標(biāo)準(zhǔn):(1)世居平原;(2)年齡20 ～50歲;(3)此次高原停留時間為1～3個月;(4)簽署知情同意書。排除標(biāo)準(zhǔn):(1)中途退出或資料不全者;(2)有明顯心腦血管疾病、近3個月有情緒障礙或睡眠障礙;(3)體內(nèi)有精密醫(yī)療電子儀器,如心臟起搏器、腦電極、人工耳蝸等。根據(jù)隨機(jī)數(shù)字表法將受試者分為對照組(n=25)和磁療組(n=25),兩組性別(男/女均為15/10)、年齡[(36.6±5.5)歲vs.(36.2±5.4)歲]無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。所有個體均于出發(fā)前7 d開始按說明書服用大株紅景天膠囊(江蘇康緣)和復(fù)方丹參滴丸(天津天士力),離開高原當(dāng)天停止用藥,所有個體全程均按需服用酒石酸唑吡坦片(魯南貝特制藥有限公司)。本研究通過解放軍總醫(yī)院第七醫(yī)學(xué)中心倫理委員會審查(2020-112)。

1.2 干預(yù)方法 應(yīng)用國內(nèi)自主研發(fā)的北京澳丹斯生物科技有限公司的ANTIS深腦磁刺激儀[11],雙線圈輸出分布近似均勻的磁場,1000 Hz載波頻率,30～40 Hz漸變的串列節(jié)律,每運(yùn)行2 s停8 s,每2 min變換一次磁場形狀,一次完整干預(yù)運(yùn)行20 min。于到達(dá)高原前7 d開始DMS,在安靜、光線良好的環(huán)境內(nèi),盡量選擇上午,間隔2 d一次,持續(xù)至離開高原后3 d。對照組無干預(yù)。

1.3 觀察指標(biāo) 采集基線水平(平原,抵達(dá)高原前3 d)、高原(抵達(dá)海拔4300 m高原后3 d)和返回平原后(離開高原后3 d)的受試者相關(guān)資料。

1.3.1 生命體征 收縮壓、舒張壓和心率在平靜5 min后采用歐姆龍(OMRON)HEM-7124電子血壓計(jì)測量,氧飽和度采用魚躍(YUWELL)YX301指夾式血氧儀測量。

1.3.2 睡眠情況 睡眠質(zhì)量采用匹茲堡睡眠質(zhì)量指數(shù)(the Pittsburgh sleep quality index, PSQI)量表[12]進(jìn)行測量。該量表是用于評估過去1個月睡眠質(zhì)量的自評量表,包括19個項(xiàng)目,構(gòu)成7個維度:睡眠質(zhì)量、入睡時間、睡眠時間、睡眠效率、睡眠障礙、睡眠藥物、日間功能障礙。每個維度按0～3分計(jì)算,累計(jì)評分為PSQI量表總分,范圍為0～21分,得分越高表示睡眠質(zhì)量越差。

1.3.3 急性高原反應(yīng) 根據(jù)軍用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GJB1098-91《急性高原反應(yīng)的診斷和處理原則》[13],急性高原反應(yīng)的評定以頭痛和嘔吐為主,按嚴(yán)重程度分度和評分,頭痛分四度,計(jì)1、2、4、7分;嘔吐分三度,計(jì)2、4、7分,其余癥狀不分度,均各計(jì)1分。在上述基礎(chǔ)上,根據(jù)總計(jì)分值將高原反應(yīng)嚴(yán)重程度分為基本無反應(yīng)(±)、輕度(+)、中度(++)和重度(+++)。

1.3.4 情緒狀態(tài) 情緒狀態(tài)采用遲松和林文娟[14]修訂的簡明心境量表評定。該量表由30個項(xiàng)目組成,每個項(xiàng)目均用一個描述心境的形容詞表達(dá),每個項(xiàng)目均采用0～4分評分,包括6個維度:緊張-焦慮、抑郁-沮喪、憤怒-敵意、疲憊-惰性、困惑-迷茫、有力-好動,其中1～5為負(fù)性心境維度,6為正性心境維度。每個維度及量表的總分為負(fù)性情緒得分減去正性情緒得分,得分越高表明情緒狀態(tài)越差。

1.3.5 認(rèn)知功能 認(rèn)知功能采用空軍軍醫(yī)大學(xué)研發(fā)的DXC-6型多項(xiàng)群體心理測量系統(tǒng)[15]評定,本次研究采用的測量項(xiàng)目包括數(shù)字搜索、數(shù)字旋轉(zhuǎn)、注意廣度。

2 結(jié) 果

2.1 兩組生命體征和睡眠情況的比較 磁療組在高原的心率較對照組快,返回平原后差異消失;兩組在高原的血壓、氧飽和度無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(表1)。磁療組在高原的睡眠障礙較對照組輕微,日間功能障礙較對照組輕微,返回平原后磁療組日間功能障礙仍較對照組輕微;兩組PSQI量表的其他維度無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(表2)。

表1 平原官兵進(jìn)駐高原對照組和磁療組生命體征比較 (n=25)

表2 平原官兵進(jìn)駐高原對照組和磁療組PSQI量表比較 [M(Q1,Q3),(n=25)]

2.2 兩組高原反應(yīng)、情緒狀態(tài)及認(rèn)知功能的比較 兩組高原反應(yīng)(表3)、情緒狀態(tài)(表4)及認(rèn)知功能(表5)均沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

表3 平原官兵進(jìn)駐高原對照組和磁療組高原反應(yīng)比較 (n;%)

表4 平原官兵進(jìn)駐高原對照組和磁療組簡明心境量表比較

表4 平原官兵進(jìn)駐高原對照組和磁療組簡明心境量表比較

組別基線水平高原返回平原后對照組-5.8±7.41.1±8.9-6.7±8.4磁療組-5.2±8.5-2.2±10.9-6.7±11.2t-0.2661.1790.000P0.7910.2441.000

表5 平原官兵進(jìn)駐高原對照組和磁療組認(rèn)知功能比較 (n=25)

3 討 論

睡眠占人一生近1/3的時間,好的睡眠能夠恢復(fù)人的體力和精力。中國大約有3億人存在睡眠障礙,在海拔3000 m以上的高原,近一半人出現(xiàn)睡眠障礙[3,16],且睡眠障礙隨海拔的升高及移居高原時間的增加而加重[17]。高原睡眠障礙主要表現(xiàn)為睡眠連續(xù)性破壞、睡眠結(jié)構(gòu)紊亂[18]、周期性呼吸[19]、腦電圖節(jié)律變化[20]、腦血流量先增加后減少[18]。一般認(rèn)為,缺氧會導(dǎo)致神經(jīng)遞質(zhì)[21,22]、炎癥因子[23]改變從而造成高原睡眠障礙。缺氧導(dǎo)致血氧分壓降低,腦血流增加,引起腦細(xì)胞水腫,導(dǎo)致睡眠中樞功能障礙[24]。且高原缺氧性通氣反應(yīng)會引起呼吸不穩(wěn)定,從而導(dǎo)致周期性呼吸,過多的周期性呼吸會導(dǎo)致覺醒次數(shù)增多,破壞了睡眠的連續(xù)性,引起睡眠障礙[25]。另外,高原寒冷干燥的環(huán)境會降低呼吸道防御功能,容易受到病原菌侵襲發(fā)生炎癥反應(yīng),導(dǎo)致呼吸道水腫影響睡眠[2];緊張焦慮等心理應(yīng)激也會影響睡眠[26]。

高原反應(yīng)產(chǎn)生的一系列軀體癥狀,可引起焦慮、抑郁、恐懼等情緒障礙,進(jìn)而導(dǎo)致睡眠障礙[26]。同時睡眠障礙又可加重焦慮、抑郁、恐懼情緒[27],互為因果,形成惡性循環(huán)。睡眠異常是癡呆的早期表現(xiàn)之一,也會加重癡呆,原因可能與淀粉樣蛋白β和tau蛋白有關(guān)[28]。許多重要的內(nèi)分泌激素改變主要發(fā)生在深睡眠期,所以深睡眠比例減少可對內(nèi)分泌系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)面影響,加重中樞神經(jīng)功能紊亂,甚至發(fā)生高原睡眠呼吸暫停綜合征、高原低氧血癥和某些高原病[29]。睡眠的連續(xù)性遭到破壞和睡眠結(jié)構(gòu)的紊亂,對人的精神及腦功能的損害非常嚴(yán)重,由此導(dǎo)致的白天嗜睡、記憶力減退、注意力不集中、性格改變等,不僅對身心健康、生活工作造成損害,甚至可能引發(fā)社會危害[30],因此積極尋找高原睡眠障礙的防治措施意義重大。

近年來,治療睡眠障礙的物理手段越來越多。與電療法等傳統(tǒng)物理治療方法比較,1985年Barker等[31]創(chuàng)立的經(jīng)顱磁刺激能夠利用變化的磁場產(chǎn)生感應(yīng)電流,改變大腦皮質(zhì)及深部區(qū)域神經(jīng)細(xì)胞的動作電位,從而影響腦內(nèi)代謝和神經(jīng)活動,目前已成為治療多種神經(jīng)精神疾病[4,5]的手段之一,在睡眠方面,經(jīng)顱磁刺激能夠通過免疫系統(tǒng)、神經(jīng)遞質(zhì)、大腦皮質(zhì)可塑性等機(jī)制,對原發(fā)性失眠[6,7]及多種疾病伴發(fā)的失眠[7-9]有治療作用。國內(nèi)自主研發(fā)的新型DMS具有可達(dá)深腦、弱強(qiáng)度、高頻和Gamma節(jié)律的特點(diǎn),可以避免傳統(tǒng)深腦磁刺激高強(qiáng)度的風(fēng)險[10],應(yīng)用前景更廣。所以,DMS為高原睡眠障礙防治提供了新視角和新思路。

本研究發(fā)現(xiàn),DMS能夠顯著改善常駐平原官兵進(jìn)駐高原后的睡眠情況。高頻經(jīng)顱磁刺激(≥5 Hz)可易化神經(jīng)元的興奮作用,提高運(yùn)動皮質(zhì)的興奮性[32],失眠等睡眠障礙性疾病表現(xiàn)為皮質(zhì)興奮性增強(qiáng),這與我們的研究結(jié)果相符。經(jīng)顱磁刺激改善睡眠的機(jī)制可能與調(diào)節(jié)大腦皮質(zhì)可塑性[33]、γ-氨基丁酸等神經(jīng)遞質(zhì)[34,35]和下丘腦-垂體-腎上腺軸等神經(jīng)內(nèi)分泌[36]有關(guān)。除了改善睡眠外,DMS能夠提高平原官兵進(jìn)駐高原后的心率。既往研究發(fā)現(xiàn),缺氧導(dǎo)致動脈血氧飽和度降低,通過外周化學(xué)感受器激活交感神經(jīng),從而使心率增快,血壓升高[37]。心率增快是機(jī)體對低壓低氧惡劣環(huán)境的代償作用,DMS可能通過增加機(jī)體高原環(huán)境下的缺氧代償,增快心率,增加心排血量,改善器官灌注。雖然心率、血壓和睡眠障礙存在相關(guān)性,但DMS對睡眠的影響可能與對心血管的影響沒有相互作用,作用機(jī)制尚需進(jìn)一步研究。

高原反應(yīng)產(chǎn)生的一系列軀體癥狀,可引起焦慮、抑郁、恐懼等情緒障礙,進(jìn)而導(dǎo)致睡眠障礙[26];同時睡眠障礙又可加重焦慮、抑郁、恐懼情緒[27],互為因果,形成惡性循環(huán)。安花花等[26]于2015年對550名急進(jìn)高原官兵進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn),心理應(yīng)激、焦慮、抑郁對PSQI量表的某些維度有預(yù)測作用,降低心理應(yīng)激,減少焦慮、抑郁發(fā)生是改善睡眠的有效途徑。因此DMS可能通過改善情緒狀態(tài)從而改善睡眠情況,可能的機(jī)制與減少深部腦區(qū)淀粉樣蛋白沉積[38]或提高血清腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子濃度有關(guān)[4]。因此DMS治療高原睡眠障礙具有良好的前景和實(shí)際意義。

高原反應(yīng)造成的生理不適、睡眠障礙和情緒波動嚴(yán)重影響部隊(duì)生存能力和戰(zhàn)斗力,對高原官兵睡眠障礙的防治任重而道遠(yuǎn)。目前高原地區(qū)防治睡眠障礙的各種方法不盡如人意,例如,藥物長期應(yīng)用存在耐受性和依賴性的問題,增加醫(yī)療和社會負(fù)擔(dān);緩進(jìn)高原僅適用于初次進(jìn)入高原的人群,缺乏長期療效;氧療經(jīng)常受到使用條件的限制。而DMS作為治療多種神經(jīng)精神疾病的輔助治療方法,在減輕原發(fā)疾病癥狀的同時,也可間接改善睡眠。本研究發(fā)現(xiàn)DMS能夠改善常駐平原官兵進(jìn)駐高原后的睡眠情況,同時有無創(chuàng)、安全、便攜等優(yōu)勢,將為改善高原睡眠障礙提供新的方法。

本研究也存在一定局限性:(1)本研究受試人群乘坐火車歷經(jīng)7日緩進(jìn)高原,這符合部隊(duì)大多數(shù)任務(wù)特點(diǎn),但不符合緊急任務(wù)或快速進(jìn)駐高原人群;(2)本次研究缺乏腦功能部分及睡眠情況的客觀指標(biāo),比如腦電圖、腦氧飽和度、血清標(biāo)志物及多導(dǎo)睡眠監(jiān)測等,尚需包含這部分指標(biāo)的更完善的研究;(3)DMS不同的頻率、刺激時間和療程也是需要關(guān)注的問題。

致謝:解放軍總醫(yī)院第七醫(yī)學(xué)中心麻醉科王亞主管護(hù)師、李婧妍護(hù)師及婦產(chǎn)醫(yī)學(xué)部熊巖護(hù)士長。