DTI技术在高血压患者伴与不伴睡眠障碍脑细微结构变化中的应用研究

孙哲，王云玲，贾琳，韩秉艳，贾文霄

高血压(hypertension)的患者随着我国老龄化的日益加剧越来越多，同时临床上发现高血压伴有睡眠障碍(sleep disorders)的患者单纯使用降压药而血压仍然难于控制满意，并且高血压的患者如果长期血压得不到有效的控制，就会进一步发展为冠心病、脑血管病等各类疾病，因此重视睡眠的意义对高血压患者来讲是至关重要的[1]。高血压伴睡眠障碍患者的血压和睡眠是互为因果，相互影响的关系[2]。因此，在预防高血压的进展上，对睡眠进行适当干预也是必要的，因为这样可有效阻断睡眠血压的相互影响。下丘脑不仅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]，高血压睡眠障碍时下丘脑的局部细微结构有何变化，这两者之间存在的相关性至今鲜有报道。

磁共振弥散张量成像(diffusion tensor imaging，DTI)可以提供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]。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[6-7]。本研究旨在运用DTI技术对高血压伴睡眠障碍的患者下丘脑微结构情况进行评价，以期为临床诊断高血压伴睡眠障碍的患者及个性化治疗评估提供影像学客观依据。

1 材料与方法

1.1 研究对象

选取新疆医科大学第二附属医院2019年1月至2019年12月期间就诊并临床确诊的高血压患者，共40例，男23例，女17例，年龄33～77岁，平均年龄55岁。高血压患者并伴睡眠障碍20例为病例组，高血压患者不伴睡眠障碍患者20例为高血压对照组。回顾性分析两组间的差异性，两组高血压患者的高血压分级是相匹配的，病例组与对照组年龄、性别差异均无统计学意义，见表1。同时所有受检者均签署了知情同意书。同时该研究经得了医院医学伦理委员会批准同意。

纳入标准：(1)高血压患者的诊断标准，依据2010年修订版《中国高血压防治指南》进行诊断[8]；(2)除外明确能引起血压升高的基础疾病的情况下，在未服用降压药物的前提下，连续非同日3次测量血压、收缩压≥140 mm Hg和(或)舒张压≥90 mm Hg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的，即使血压＜140/90 mm Hg，也可诊断为高血压；(4)患者及家属同意进行功能磁共振影像学检查。

排除标准：(1)高血压合并严重脏器的病变；(2)患有糖尿病的患者，血糖控制不良以及糖调节受损；(3)患有支气管哮喘以及慢性阻塞性肺疾病者；(4)安装心脏起搏器以及严重的心脏病患者；(5)有心理和精神疾病者；(6)合并脑血管相关疾病者；(7)服用镇静安眠药、β受体阻滞剂者；(8)不能配合MRI检查或有MRI检查禁忌证的患者。

睡眠障碍的诊断：(1)参考《中国精神障碍诊断标准》第3版(CCMD-3标准)，患者在主诉中有以下症状：睡眠总时间、睡眠线短、入睡困难、睡眠中出现易醒、早醒、多梦、从而影响白天正常生活者，每周最少发生3次，持续最少1个月；(2)匹兹堡睡眠指数量表(Pittsburgh Sleep Quality Index，PSQI)[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。

1.2 检查方法

采用Philips 3.0 T 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。先行常规T1WI及T2WI扫描，排除颅内有病变的患者，再行头部DTI扫描，扫描参数DTI采用单次激发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5 min 36 s。

1.3 图像后处理

将采集到的患者头颅DTI数据传输到工作站，由Philips公司提供的专用fiber trak软件包(型号release v6.0.1.30700)进行DTI图像分析处理，先对图像进行运动校正，然后阈值调节，得到平均弥散系数(average diffusion coefficient，ADC)伪彩图、各向异性分数(fractional anisotropy，FA)神经纤维束图 (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)。在原始图像上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(regions of interest，ROI)，大小约为：63 mm2，测量该部位的ADC值及FA值。ROI的定位见图1。每个感兴趣区选取邻近3个层面数据，然后取其平均值，该数据均有2名工作年限在10年以上的MRI诊断经验的影像科医师操作选取。最后运用扩散张量纤维束成像对选定ROI进行白质纤维束三维重建。

1.4 统计学处理

2 结果

2.1 高血压不伴睡眠障碍患者(对照组)与高血压伴有睡眠障碍患者(病例组)的一般资料的比较

两组人群间的年龄、性别比较结果显示，差异均不具有统计学差异(P＜0.05)；说明两组人群间一般资料水平一致，具有可比性(表1)。

2.2 对照组与病例组下丘脑区域FA值与ADC值的比较

指标FA、ADC在两组间比较结果显示，差异均具有统计学差异(P＜0.05)；可以看出对照组指标FA水平要高于病例组；而对照组指标ADC水平要低于病例组(表2)。

2.3 病例组高血压的病程与睡眠障碍评分的比较

20例高血压病程与睡眠障碍患者评分间Spearman相关性分析结果显示，r=0.836，P=0.001，说明高血压病程与睡眠障碍评分间存在明显的正相关性。可以看出病程越长，睡眠障碍评分越高。

2.4 下丘脑的位置选取，下丘脑区域神经纤维束走形

两组下丘脑的纤维走形FA值图以及ADC伪彩图见图1、2。

3 讨论

本研究结果表明，高血压不伴睡眠障碍的患者下丘脑细微结构与高血压伴睡眠障碍患者存在差异，这将指导临床对伴有睡眠障碍的高血压病人提供更精准的个性化用药治疗，从而使伴有睡眠障碍患者的血压得到更有效的控制。两组间的下丘脑FA值及ADC值间存在差异，即病例组的FA值低于对照组，ADC值高于对照组，可能因为神经纤维缺失，在病例组中较对照组更为显著，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。两组患者下丘脑也均有共性改变，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。本研究中笔者还发现病例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呈正相关。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。这些发现同的以往研究一致[10-13]。

表1 两组间一般资料水平的比较Tab. 1 Comparison of general information levels between the two groups

表2 两组人群间FA值、ADC值的比较(±s)Tab. 2 Comparison of FA values and ADC values between the two groups (±s)

表2 两组人群间FA值、ADC值的比较(±s)Tab. 2 Comparison of FA values and ADC values between the two groups (±s)

注：比较采用独立t检验

参数对照组病例组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值纤维示踪图可以较好观察到脑白质纤维束走向，同时了解感兴趣区纤维束破坏、中断的细微结构变化，评价下丘脑纤维束与病例组的空间关系，更好的指导患者的临床诊断及治疗[14]。DTI的基本原理是根据水分子的布朗运动原理，通过观察弥散梯度脉冲相的改变而发生波动，FA是用其弥散值大小描述，从而来探测微观结构的成像方法[15]。FA值对白质纤维束损伤较为敏感，同时FA值对髓鞘的完整性、纤维的致密性及平行性呈正相关，因此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[16]。

但本研究中也有不足的地方，主要表现在以下几个方面：(1)弥散梯度引起涡流，导致纤维束方向确定较困难[17]；(2)受到磁场不均匀性的影响，导致影响DTI的定量分析，因为磁场使图像发生了扭曲变形；(3)下丘脑的解剖位置及范围较小，部分较小的纤维束显示不出来或显示不佳[18]；(4)人为画出感兴趣区，存在主观干扰误差等因素影响；(5)在本研究中病例组与对照组未进行身高、体重、BMI等影响因素的比较，将在后期的研究中进一步完善；(6)对于高血压患者，服药后对脑细微结构是否有影响，本研究中未作进一步验证，这也是后期笔者研究的方向。

综上所述，在不久的将来，相信磁共振设备及 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[19]。总之，DTI的FA值与ADC值可以反映病例组的下丘脑区域脑细微结构的变化，可作为鉴别高血压患者伴睡眠障碍的依据，同时可以为临床诊断及治疗高血压伴睡眠障碍患者提供直观影像学资料。

利益冲突：无。