DTI技术评价高血压患者伴睡眠障碍脑细微结构变化的研究

2020-05-23韩秉艳玛依拉夏侃吴静静贾文霄

中国医学装备 2020年4期

孙哲韩秉艳谢超玛依拉·夏侃吴静静贾文霄

随着我国老龄化的日益加剧，高血压的患者越来越多，同时临床上发现高血压伴有睡眠障碍的患者单纯使用降压药血压难以得到满意的控制，且高血压患者如果长期血压得不到很好的控制，会进一步发展为脑血管病、冠心病等各类疾病。因此，重视睡眠对高血压患者具有非常重要的意义，同时高血压伴有睡眠障碍患者的发生率随着病程的延长而呈现出升高的趋势[1]。睡眠障碍可以导致高血压患者的血压升高，血压升高也可通过神经体液调节等通路而影响睡眠，高血压伴睡眠障碍患者的血压和睡眠相互影响，互为因果关系[2-3]。因此，预防高血压的进展时，对睡眠进行适当干预非常必要，可有效阻断睡眠血压的相互影响。下丘脑不仅是心血管活动的高级整合中枢，也是中枢调节血压的重要脑区，同时在调控睡眠，包括维持觉醒和保证睡眠连续性方面具有重要的作用[3]。磁共振弥散张量成像(diffusion tensor imaging，DTI)可显示正常生理状态下大脑实时的脑细微结构变化即白质纤维束的完整程度[4-5]。DTI是通过施加多个(≥6个)非线性方向的梯度场来获取弥散张量图像，能够无创反映组织的细微结构变化，呈现出机体的生理或病理状态[6]。DTI较常规磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)可更好地观察脑的白质纤维束受压移位、浸润与破坏改变[7]。本研究旨在运用DTI技术对高血压伴睡眠障碍的下丘脑微结构情况进行评价，以期为辅助临床诊断和治疗评估提供客观依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2017年12月至2018年6月在新疆医科大学第二附属医院就诊并临床确诊的高血压伴有睡眠障碍的20例患者纳入共病组，将10名健康志愿者纳入健康对照组，两组中男性17例，女性13例；年龄35～79岁，平均年龄(55.4±12.7)岁。共病组与健康对照组年龄、性别差异均无统计学意义，具有可比性。本研究经医院伦理委员会审批通过后进行。所有患者或家属签署知情同意书。

1.2 纳入与排除标准

(1)纳入标准：①依据2010年修订版《中国高血压防治指南》的诊断标准进行诊断[8]；②在除外明确的能引起血压升高的基础疾病的情况下，未服用降压药物时，连续非同日3次测量血压、收缩压≥140 mmHg和(或)舒张压≥90 mmHg可诊断为高血压；③若患者既往已有明确高血压病史且在服用降压药物，即使血压＜140/90 mmHg，也可诊断为高血压；④患者及家属同意进行MRI影像学检查。

(2)排除标准：①高血压合并严重脏器的病变；②糖尿病控制不良及糖调节受损；③慢性阻塞性肺疾病及支气管哮喘；④严重的心脏病及安装心脏起搏器患者；⑤患有精神和心理疾病者；⑥合并脑血管病者；⑦服用β受体阻滞剂、镇静安眠药者；⑧不能配合MRI检查的患者。

1.3 仪器设备

采用Philips 3.0T聚源磁共振扫描仪(荷兰Philips公司)；数据传输到工作站(荷兰Philips公司)。

1.4 检查方法

采用Philips 3.0T聚源磁共振扫描仪，头部专用32通道相控线圈。将患者头部两侧用海绵固定于线圈中，行头部DTI扫描。扫描参数：DTI采用单次激发-自旋回波-回波平面成像(single shot-spin echo-echoplanar imaging，SS-SE-EPI)序列，重复时间(repetition time，TR)7704 ms，回波时间(echo time，TE)87 ms，视野(field of view，FOV)224 mm×224 mm，矩阵112×110，层厚2 mm，层间距0 mm，扩散梯度编码方向15个，扩散梯度b值分别为0、800 s/mm2，以平行于胼胝体前、后联合的连线为基线，共60层，扫描时间336 s。

1.5 图像处理

将采集到的DTI数据传输到工作站，由Philips专用fiber trak软件包进行DTI图像分析处理，将图像进行运动校正后进行阈值调节，得到各向异性分数(fractional anisotropy，FA)图、彩色FA图及三维彩色编码张量图。在三维彩色编码张量图中蓝色为上下方向走行，红色为左右方向走行，绿色为前后方向走行，选取下丘脑同其解剖结构一致的最大层面手工绘制感兴趣区域(regions of interest，ROI)，测量该部位的FA值及ADC值。每个ROI测量3次，取平均值。运用弥散张量纤维束成像对选定ROI进行白质纤维束三维重建。

1.6 观察与评价指标

睡眠障碍的诊断：①参考CCMD-3标准，患者在主诉中症状为入睡困难、睡眠总时间及睡眠线短，以及睡眠中出现易醒、多梦、早醒和白天功能障碍，每周最少发生3次，持续最少1个月；②匹兹堡睡眠质量指数(Pittsburgh sleep quality index，PSQI)量表[9]≥7则可诊断；③阿森斯-5版(AIS-5)，总分为0～15，分数越高，代表失眠越重，持续至少1个月。

1.7 统计学方法

使用统计学软件SPSS21.0进行数据统计学分析，计量资料采用()表示，独立样本组间比较采用t检验，多组间比较采用单因素方差分析；计数资料组间比较采用x2分析；两变量间相关性分析采用Spearman等级相关分析；以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组间的FA值和ADC值水平比较

共病组的FA值水平明显低于健康对照组，两组间的FA值水平比较差异有统计学意义(t=3.445，P＜0.05)；健康对照组与共病组间ADC水平比较结果显示，差异有统计学意义(t=-2.724，P＜0.05)，见表1。

表1 两组间FA值和ADC值水平比较()

注：比较采用独立t检验；FA为各向异性分数；ADC为表观弥散系数

2.2 共病组高血压病程与睡眠障碍评分的相关性

高血压病程与睡眠障碍评分间存在明显的正相关性，病程越长，睡眠障碍评分越高，高血压病程与睡眠障碍评分间相关性分析具有统计学意义(R=0.836，P＜0.05)；高血压病程与睡眠障碍评分间存在明显的正相关性。采用Spearman相关性分析显示病程越长，睡眠障碍评分越高，见图1。

图1 共病组高血压病程与睡眠障碍评分间柱状图

2.3 共病组FA值与高血压病程和ADC值间相关性分析

采用Spearman相关性分析，共病组FA值与病程间具有明显的负相关性(R=-0.659，P＜0.05)，共病组病程越长，FA值越小。共病组ADC值与病程间存在明显的正相关相关性(R=0.923，P＜0.05)，共病组病程越长，ADC值也越大，见图2。

图2 共病组病程与ADC和FA值的相关性示图

2.4 两组下丘脑的纤维走形伪彩图

(1)共病组患者丘脑的纤维走形的伪彩图显示，下丘脑ROI的选取位置及大小，位置位于下丘脑区域，大小约为138 mm2，见图3。

图3 丘脑纤维走形伪彩图

(2)健康对照组下丘脑神经纤维束的伪彩图显示，纤维束密集、纤长完整；共病组下丘脑神经纤维束伪彩图显示，纤维束不同程度的稀疏、缺失，断裂，见图4。

3 讨论

图4 两组下丘脑神经纤维束的伪彩图对比

高血压患者血压的有效控制，对于患者至关重要，尤其是伴有睡眠障碍的高血压患者，不仅要使用降压药，同时也要使用针对睡眠障碍的治疗，才能真正的有效控制血压。有研究发现，高血压伴睡眠障碍患者的睡眠结构中出现浅睡眠增加，深睡眠减少，血压节律异常与夜间深睡眠的减少有着密切关联[10]。然而，影像学中高血压伴有睡眠障碍患者的诊断资料较少。本研究结果表明，两组受检者下丘脑的DTI均有共性改变，即在ADC值增加的同时FA值降低。这种变化与下丘脑的神经纤维缺失相一致，神经纤维缺失越严重，ADC值增加、FA值降低就会更明显。两组受检者下丘脑的DTI表现又不尽相同，即共病组的FA值明显低于健康对照组，且ADC值明显高于健康对照组，这可能因为神经纤维缺失，在共病组中较健康对照组更为显著，从而造成组织内水成分增加及屏障破坏，导致ADC值和FA值的改变。本研究中发现，共病组的高血压随着病程的延长，睡眠障碍评分越高，高血压的病程与睡眠障碍程度成正相关。还发现共病组的FA值随着病程延长数值越减小，ADC值随着病程的延长数值越大，FA值与病程呈负相关，ADC值与病程呈正相关，FA值与ADC值呈负相关。这些发现与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值伪彩图可以较好观察到脑白质纤维束走向，同时了解ROI纤维束破坏、中断的细微结构变化，评价下丘脑纤维束与共病组的空间关系，更好的指导患者的临床诊断及治疗[14]。DTI技术是根据水分子布朗运动原理，通过观察弥散梯度脉冲相的改变而发生波动，用其弥散值大小描述分子的FA值来探测微观结构的成像方法[15-17]。FA值对白质纤维束损伤较为敏感，临床较多运用其进行重建，并利用伪彩技术对脑白质纤维束进行方向标示，前后方向为绿色，左右方向为红色，上下方向为蓝色[18]。

本研究不足的地方主要表现在以下方面：①弥散梯度引起涡流，导致纤维束方向[19]确定较困难；②受磁场不均匀性影响，使图像扭曲变形，影响DTI定量分析；③下丘脑的范围较小，部分纤维束显示[20]不佳或不显示；④人为画出ROI，存在主观干扰误差等因素影响；⑤在ADC数值上的组间比较中，差异无统计学意义，可能是由于样本量较少导致，在以后的研究中会增大样本量。相信在不久的将来，MRI设备及 DTI技术将不断得到完善，进一步优化的序列及参数使脑白质病变的定量观察指标更具敏感性和特异性[21]。