DTI技術在高血壓患者伴與不伴睡眠障礙腦細微結構變化中的應用研究

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，同時臨床上發現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，就會進一步發展為冠心病、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，相互影響的關系[2]。因此，在預防高血壓的進展上，對睡眠進行適當干預也是必要的，因為這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]，高血壓睡眠障礙時下丘腦的局部細微結構有何變化，這兩者之間存在的相關性至今鮮有報道。

磁共振彌散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)可以提供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]。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[6-7]。本研究旨在運用DTI技術對高血壓伴睡眠障礙的患者下丘腦微結構情況進行評價，以期為臨床診斷高血壓伴睡眠障礙的患者及個性化治療評估提供影像學客觀依據。

1 材料與方法

1.1 研究對象

選取新疆醫科大學第二附屬醫院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、性別差異均無統計學意義，見表1。同時所有受檢者均簽署了知情同意書。同時該研究經得了醫院醫學倫理委員會批準同意。

納入標準：(1)高血壓患者的診斷標準，依據2010年修訂版《中國高血壓防治指南》進行診斷[8]；(2)除外明確能引起血壓升高的基礎疾病的情況下，在未服用降壓藥物的前提下，連續非同日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)患者及家屬同意進行功能磁共振影像學檢查。

排除標準：(1)高血壓合并嚴重臟器的病變；(2)患有糖尿病的患者，血糖控制不良以及糖調節受損；(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)合并腦血管相關疾病者；(7)服用鎮靜安眠藥、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準》第3版(CCMD-3標準)，患者在主訴中有以下癥狀：睡眠總時間、睡眠線短、入睡困難、睡眠中出現易醒、早醒、多夢、從而影響白天正常生活者，每周最少發生3次，持續最少1個月；(2)匹茲堡睡眠指數量表(Pittsburgh Sleep Quality Index，PSQI)[9]≥7則可診斷；(3)阿森斯-5版(AIS-5)，總分為0～15，分數越高，代表失眠越重，持續至少1個月。

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。將患者頭部兩側用海綿固定于線圈中。先行常規T1WI及T2WI掃描，排除顱內有病變的患者，再行頭部DTI掃描，掃描參數DTI采用單次激發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，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5 min 36 s。

1.3 圖像后處理

將采集到的患者頭顱DTI數據傳輸到工作站，由Philips公司提供的專用fiber trak軟件包(型號release v6.0.1.30700)進行DTI圖像分析處理，先對圖像進行運動校正，然后閾值調節，得到平均彌散系數(average diffusion coefficient，ADC)偽彩圖、各向異性分數(fractional anisotropy，FA)神經纖維束圖 (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)。在原始圖像上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(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。每個感興趣區選取鄰近3個層面數據，然后取其平均值，該數據均有2名工作年限在10年以上的MRI診斷經驗的影像科醫師操作選取。最后運用擴散張量纖維束成像對選定ROI進行白質纖維束三維重建。

1.4 統計學處理

2 結果

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、性別比較結果顯示，差異均不具有統計學差異(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域FA值與ADC值的比較

指標FA、ADC在兩組間比較結果顯示，差異均具有統計學差異(P＜0.05)；可以看出對照組指標FA水平要高于病例組；而對照組指標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相關性分析結果顯示，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性。可以看出病程越長，睡眠障礙評分越高。

2.4 下丘腦的位置選取，下丘腦區域神經纖維束走形

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

本研究結果表明，高血壓不伴睡眠障礙的患者下丘腦細微結構與高血壓伴睡眠障礙患者存在差異，這將指導臨床對伴有睡眠障礙的高血壓病人提供更精準的個性化用藥治療，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，可能因為神經纖維缺失，在病例組中較對照組更為顯著，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。兩組患者下丘腦也均有共性改變，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。本研究中筆者還發現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。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：比較采用獨立t檢驗

參數對照組病例組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纖維束走向，同時了解感興趣區纖維束破壞、中斷的細微結構變化，評價下丘腦纖維束與病例組的空間關系，更好的指導患者的臨床診斷及治療[14]。DTI的基本原理是根據水分子的布朗運動原理，通過觀察彌散梯度脈沖相的改變而發生波動，FA是用其彌散值大小描述，從而來探測微觀結構的成像方法[15]。FA值對白質纖維束損傷較為敏感，同時FA值對髓鞘的完整性、纖維的致密性及平行性呈正相關，因此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[16]。

但本研究中也有不足的地方，主要表現在以下幾個方面：(1)彌散梯度引起渦流，導致纖維束方向確定較困難[17]；(2)受到磁場不均勻性的影響，導致影響DTI的定量分析，因為磁場使圖像發生了扭曲變形；(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，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行身高、體重、BMI等影響因素的比較，將在后期的研究中進一步完善；(6)對于高血壓患者，服藥后對腦細微結構是否有影響，本研究中未作進一步驗證，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[19]。總之，DTI的FA值與ADC值可以反映病例組的下丘腦區域腦細微結構的變化，可作為鑒別高血壓患者伴睡眠障礙的依據，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。

利益沖突：無。