DTI技術評價高血壓患者伴睡眠障礙腦細微結構變化的研究

孫 哲 韓秉艷 謝 超 瑪依拉·夏侃 吳靜靜 賈文霄

隨著我國老齡化的日益加劇，高血壓的患者越來越多，同時臨床上發現高血壓伴有睡眠障礙的患者單純使用降壓藥血壓難以得到滿意的控制，且高血壓患者如果長期血壓得不到很好的控制，會進一步發展為腦血管病、冠心病等各類疾病。因此，重視睡眠對高血壓患者具有非常重要的意義，同時高血壓伴有睡眠障礙患者的發生率隨著病程的延長而呈現出升高的趨勢[1]。睡眠障礙可以導致高血壓患者的血壓升高，血壓升高也可通過神經體液調節等通路而影響睡眠，高血壓伴睡眠障礙患者的血壓和睡眠相互影響，互為因果關系[2-3]。因此，預防高血壓的進展時，對睡眠進行適當干預非常必要，可有效阻斷睡眠血壓的相互影響。下丘腦不僅是心血管活動的高級整合中樞，也是中樞調節血壓的重要腦區，同時在調控睡眠，包括維持覺醒和保證睡眠連續性方面具有重要的作用[3]。磁共振彌散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)可顯示正常生理狀態下大腦實時的腦細微結構變化即白質纖維束的完整程度[4-5]。DTI是通過施加多個(≥6個)非線性方向的梯度場來獲取彌散張量圖像，能夠無創反映組織的細微結構變化，呈現出機體的生理或病理狀態[6]。DTI較常規磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)可更好地觀察腦的白質纖維束受壓移位、浸潤與破壞改變[7]。本研究旨在運用DTI技術對高血壓伴睡眠障礙的下丘腦微結構情況進行評價，以期為輔助臨床診斷和治療評估提供客觀依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2017年12月至2018年6月在新疆醫科大學第二附屬醫院就診并臨床確診的高血壓伴有睡眠障礙的20例患者納入共病組，將10名健康志愿者納入健康對照組，兩組中男性17例，女性13例；年齡35～79歲，平均年齡(55.4±12.7)歲。共病組與健康對照組年齡、性別差異均無統計學意義，具有可比性。本研究經醫院倫理委員會審批通過后進行。所有患者或家屬簽署知情同意書。

1.2 納入與排除標準

(1)納入標準：①依據2010年修訂版《中國高血壓防治指南》的診斷標準進行診斷[8]；②在除外明確的能引起血壓升高的基礎疾病的情況下，未服用降壓藥物時，連續非同日3次測量血壓、收縮壓≥140 mmHg和(或)舒張壓≥90 mmHg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，即使血壓＜140/90 mmHg，也可診斷為高血壓；④患者及家屬同意進行MRI影像學檢查。

(2)排除標準：①高血壓合并嚴重臟器的病變；②糖尿病控制不良及糖調節受損；③慢性阻塞性肺疾病及支氣管哮喘；④嚴重的心臟病及安裝心臟起搏器患者；⑤患有精神和心理疾病者；⑥合并腦血管病者；⑦服用β受體阻滯劑、鎮靜安眠藥者；⑧不能配合MRI檢查的患者。

1.3 儀器設備

采用Philips 3.0T聚源磁共振掃描儀(荷蘭Philips公司)；數據傳輸到工作站(荷蘭Philips公司)。

1.4 檢查方法

采用Philips 3.0T聚源磁共振掃描儀，頭部專用32通道相控線圈。將患者頭部兩側用海綿固定于線圈中，行頭部DTI掃描。掃描參數：DTI采用單次激發-自旋回波-回波平面成像(single shot-spin echo-echoplanar imaging，SS-SE-EPI)序列，重復時間(repetition time，TR)7704 ms，回波時間(echo time，TE)87 ms，視野(field of view，FOV)224 mm×224 mm，矩陣112×110，層厚2 mm，層間距0 mm，擴散梯度編碼方向15個，擴散梯度b值分別為0、800 s/mm2，以平行于胼胝體前、后聯合的連線為基線，共60層，掃描時間336 s。

1.5 圖像處理

將采集到的DTI數據傳輸到工作站，由Philips專用fiber trak軟件包進行DTI圖像分析處理，將圖像進行運動校正后進行閾值調節，得到各向異性分數(fractional anisotropy，FA)圖、彩色FA圖及三維彩色編碼張量圖。在三維彩色編碼張量圖中藍色為上下方向走行，紅色為左右方向走行，綠色為前后方向走行，選取下丘腦同其解剖結構一致的最大層面手工繪制感興趣區域(regions of interest，ROI)，測量該部位的FA值及ADC值。每個ROI測量3次，取平均值。運用彌散張量纖維束成像對選定ROI進行白質纖維束三維重建。

1.6 觀察與評價指標

睡眠障礙的診斷：①參考CCMD-3標準，患者在主訴中癥狀為入睡困難、睡眠總時間及睡眠線短，以及睡眠中出現易醒、多夢、早醒和白天功能障礙，每周最少發生3次，持續最少1個月；②匹茲堡睡眠質量指數(Pittsburgh sleep quality index，PSQI)量表[9]≥7則可診斷；③阿森斯-5版(AIS-5)，總分為0～15，分數越高，代表失眠越重，持續至少1個月。

1.7 統計學方法

使用統計學軟件SPSS21.0進行數據統計學分析，計量資料采用()表示，獨立樣本組間比較采用t檢驗，多組間比較采用單因素方差分析；計數資料組間比較采用x2分析；兩變量間相關性分析采用Spearman等級相關分析；以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組間的FA值和ADC值水平比較

共病組的FA值水平明顯低于健康對照組，兩組間的FA值水平比較差異有統計學意義(t=3.445，P＜0.05)；健康對照組與共病組間ADC水平比較結果顯示，差異有統計學意義(t=-2.724，P＜0.05)，見表1。

表1 兩組間FA值和ADC值水平比較()

表1 兩組間FA值和ADC值水平比較()

注：比較采用獨立t檢驗；FA為各向異性分數；ADC為表觀彌散系數

2.2 共病組高血壓病程與睡眠障礙評分的相關性

高血壓病程與睡眠障礙評分間存在明顯的正相關性，病程越長，睡眠障礙評分越高，高血壓病程與睡眠障礙評分間相關性分析具有統計學意義(R=0.836，P＜0.05)；高血壓病程與睡眠障礙評分間存在明顯的正相關性。采用Spearman相關性分析顯示病程越長，睡眠障礙評分越高，見圖1。

圖1 共病組高血壓病程與睡眠障礙評分間柱狀圖

2.3 共病組FA值與高血壓病程和ADC值間相關性分析

采用Spearman相關性分析，共病組FA值與病程間具有明顯的負相關性(R=-0.659，P＜0.05)，共病組病程越長，FA值越小。共病組ADC值與病程間存在明顯的正相關相關性(R=0.923，P＜0.05)，共病組病程越長，ADC值也越大，見圖2。

圖2 共病組病程與ADC和FA值的相關性示圖

2.4 兩組下丘腦的纖維走形偽彩圖

(1)共病組患者丘腦的纖維走形的偽彩圖顯示，下丘腦ROI的選取位置及大小，位置位于下丘腦區域，大小約為138 mm2，見圖3。

圖3 丘腦纖維走形偽彩圖

(2)健康對照組下丘腦神經纖維束的偽彩圖顯示，纖維束密集、纖長完整；共病組下丘腦神經纖維束偽彩圖顯示，纖維束不同程度的稀疏、缺失，斷裂，見圖4。

3 討論

圖4 兩組下丘腦神經纖維束的偽彩圖對比

高血壓患者血壓的有效控制，對于患者至關重要，尤其是伴有睡眠障礙的高血壓患者，不僅要使用降壓藥，同時也要使用針對睡眠障礙的治療，才能真正的有效控制血壓。有研究發現，高血壓伴睡眠障礙患者的睡眠結構中出現淺睡眠增加，深睡眠減少，血壓節律異常與夜間深睡眠的減少有著密切關聯[10]。然而，影像學中高血壓伴有睡眠障礙患者的診斷資料較少。本研究結果表明，兩組受檢者下丘腦的DTI均有共性改變，即在ADC值增加的同時FA值降低。這種變化與下丘腦的神經纖維缺失相一致，神經纖維缺失越嚴重，ADC值增加、FA值降低就會更明顯。兩組受檢者下丘腦的DTI表現又不盡相同，即共病組的FA值明顯低于健康對照組，且ADC值明顯高于健康對照組，這可能因為神經纖維缺失，在共病組中較健康對照組更為顯著，從而造成組織內水成分增加及屏障破壞，導致ADC值和FA值的改變。本研究中發現，共病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成正相關。還發現共病組的FA值隨著病程延長數值越減小，ADC值隨著病程的延長數值越大，FA值與病程呈負相關，ADC值與病程呈正相關，FA值與ADC值呈負相關。這些發現與Knutson等[3]、Gottlieb等[11]、McCubbin等[12]和Liu等[13]的研究一致。因此，利用DTI的FA值偽彩圖可以較好觀察到腦白質纖維束走向，同時了解ROI纖維束破壞、中斷的細微結構變化，評價下丘腦纖維束與共病組的空間關系，更好的指導患者的臨床診斷及治療[14]。DTI技術是根據水分子布朗運動原理，通過觀察彌散梯度脈沖相的改變而發生波動，用其彌散值大小描述分子的FA值來探測微觀結構的成像方法[15-17]。FA值對白質纖維束損傷較為敏感，臨床較多運用其進行重建，并利用偽彩技術對腦白質纖維束進行方向標示，前后方向為綠色，左右方向為紅色，上下方向為藍色[18]。

本研究不足的地方主要表現在以下方面：①彌散梯度引起渦流，導致纖維束方向[19]確定較困難；②受磁場不均勻性影響，使圖像扭曲變形，影響DTI定量分析；③下丘腦的范圍較小，部分纖維束顯示[20]不佳或不顯示；④人為畫出ROI，存在主觀干擾誤差等因素影響；⑤在ADC數值上的組間比較中，差異無統計學意義，可能是由于樣本量較少導致，在以后的研究中會增大樣本量。相信在不久的將來，MRI設備及 DTI技術將不斷得到完善，進一步優化的序列及參數使腦白質病變的定量觀察指標更具敏感性和特異性[21]。

4 結論

DTI技術的FA值與ADC值可以反映共病組的下丘腦區域腦細微結構的變化，可作為診斷高血壓伴睡眠障礙患者的依據，同時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資料。