基于多模态功能磁共振成像的原发性失眠研究

陈冠峰，李秀梅，孙炳庆，黄日升

1.福建医科大学附属泉州第一医院影像科，福建泉州362000；2.福建医科大学附属第一医院影像科，福建福州350005

前言

失眠是指没有办法入睡或者没有办法保持睡眠状态，从而导致睡眠不足的情况［1］。失眠又被称为入睡和维持睡眠障碍［2］。原发性失眠表现为持续一定时间对睡眠质量不满意的状况。原发性失眠的患者经常会感到忧虑或者恐惧，心理上的恶性循环促使此症状一直存在。原发性失眠一般多发于青年或者中年人群，在儿童或者少年时期较少出现［3］。原发性失眠患者的个性相比正常人而言更容易有情绪障碍，比如焦虑、忧郁或者紧张［4］。本研究通过使用磁共振脑成像技术，采用种子点相关分子法，分析原发性失眠患者脑解剖以及功能连接状态。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取福建医科大学附属泉州第一医院2018年12月～2019年12月期间收治的原发性失眠患者50 例为研究组，其中，男26 例，女24 例，年龄24～46 岁，平均年龄（38.26±10.26）岁，选取与研究组性别、年龄皆与之匹配的健康人群50 例作为对照组，其中，男26 例，女24 例，年龄20～51 岁，平均年龄（38.15±10.59）岁。所有被研究者及其家属均对本研究知情同意并签署知情同意书，并且进行匹兹堡睡眠质量指数（PSQI）［5］、汉密顿抑郁量表（HAMD）［6］、汉密尔顿焦虑量表（HAMA）［7］的测量。纳入标准：（1）研究组患者均符合美国DSM-IV［8］中关于原发性失眠的诊断标准；（2）对照组均经过MRI诊断，结果显示脑部结构图正常；（3）所有患者近7 d 内不曾服用抗焦虑、抑郁的药物；（4）无吸烟、酗酒且7 d 内无熬夜情况。排除标准：（1）患有其他精神疾病或全身性病变者；（2）患有家族疾病者。

1.2 方法

所有被研究者提前0.5 h进入磁共振检查室，MRI仪器选用GE HDxt3.0T进行检查，首先用海绵垫固定被研究者的头部，采用防噪音耳塞减少仪器对被研究者发生的噪音，以此来增加患者的舒适程度，在进行扫描前嘱咐被研究者静息仰卧，尽可能保证眼睛闭合，眼球不转动、大脑不思考。三维结构像扫描采用3D-SPGR序列，具体的参数值为：TR/TE=7.1 ms/3.2 ms，反转角度为15°，172层，24×24视野，矩阵256×256，1.8 mm层厚度，层距离间隔0 mm。DWI扫描使用自选回波平面显像序列进行收集，具体的参数值为：TR：17 000 ms，TE：85.4 ms，矩阵为120×120，24×24视野，2 mm层厚，层距离间隔0 mm，静息态功能磁共振扫描选择T2-EPI-GRE序列，具体参数值为：TR/TE：3 000 ms/30 ms，直角翻转，60层数，24×24视野，矩阵为64×64，3 mm层厚，层距离间隔0 mm，扫描6～8 min。

1.2.1 静息态数据处理静息态数据全部采用SPM8软件进行处理，处理的过程具体为：去除之前10个时间点，以此来排除被研究者正在适应环境和机器稳定性的影响，其次进行时间和头动的校正，根据被研究者具体头动的水平，筛选出不符合条件（平动超过2.5 mm，转动超过25°）的被研究者，之后应用结构像分割后自动配入亚洲脑模板进行标准化，将图像配准到MNI空间，最后运用REST软件去除其线性趋势。

1.2.2 定义种子区使用WFUPickAtlas 软件，通过AAL 模板，获得被研究者PCC 区域，采用REST 软件将被研究者PCC 模板按照3×3×3 的区域进行重新采样，获得最终的种子区。

1.3 统计学方法

通过SPSS 22.0 统计软件包进行分析研究，计量资料采用（均数±标准差）表示，两组间比较采用t检验；计数资料采用相对数表示，两组间比较采用χ2检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组被研究者性别、年龄、PSQI评分、HAMA 评分以及HAMD评分对比

两组患者性别和年龄对比差异无统计学意义（P＞0.05），但是研究组患者PSQI评分、HAMA评分以及HAMD评分显著高于对照组（P＜0.05），具体见表1。

2.2 解剖连接组间比较

对照组被研究者和研究组患者组间无DTI差异，对照组与研究组比较，研究组患者的左侧海马以及右上额枕束FA 值显著下降，而双侧扣带回、左下纵束、右上额枕束、左侧海马、双侧钩束的MD值显著升高（P＜0.05），具体见表2。

2.3 对照组被研究者在静息状态下脑部DMN 与PCC的连接区域

对照组被研究者与PCC功能连接脑部区域，包括：颞极L/颞上回/额上回/岛叶、颞极R/岛叶、枕下回R/梭状回、额下回R/额下回眶部、楔前叶L、R/后扣带回/中间扣带回、颞上回L/颞横回、枕中回R/楔前叶/顶上小叶、颞上回R，显著阈值设为P=0.000，簇≥1 355 mm3（校正阈值根据AlphaSim设定），具体见表3。对照组在静息状态下脑部DMN与PCC连接区域见图1。

表1 两组被研究者性别、年龄、PSQI评分、HAMA评分以及HAMD评分对比Tab.1 Comparison of gender,age,PSQI score,HAMA score and HAMD score between the two

表2 两组间各指标参数比较Tab.2 Comparison of index parameters between two groups

2.4 研究组患者在静息状态下脑部DMN与PCC的连接区域

研究组患者与PCC 功能连接脑部区域，包括：额下回眶部L/颞上回/额中回、楔前叶L、R/后扣带回/中间扣带回、颞中回R/枕中回/楔前叶/角回、枕中回L/楔前叶/枕上回、额中回L、中央前回R、额上回R，显著阈值设为P=0.000，簇≥1 355 mm3（校正阈值根据AlphaSim 设定），具体见表4。研究组患者在静息状态下脑部DMN与PCC连接区域见图2。

表3 对照组被研究者静息脑DMN与PCC功能连接区域Tab.3 functional connection area between DMN and PCC in resting brain of patients in control group

3 讨论

图1 对照组被研究者静息态脑DMN与PCC之间的功能连接图Fig.1 Functional connectivity between resting brain DMN and PCC in the control group

表4 研究组患者在静息状态下脑部DMN与PCC的连接区域Tab.4 The connection area of DMN and PCC in the brain of the research group under resting state

图2 研究组患者静息态脑DMN与PCC之间的功能连接图Fig.2 Functional connectivity between resting brain DMN and PCC in research group

失眠就是指没有办法入睡或者保持睡眠的状态，从而导致睡眠不足［9］。失眠的原因有很多，早醒或者睡眠时间不足被认为是失眠，在临床上是一种常见的疾病［10］。导致原发性失眠的原因首先是原发性失眠致病因子，有很多研究证实容易失眠的患者相对于精神状况良好的人群更容易有情绪障碍，比如焦虑、紧张等，甚至会有抑郁症、躁郁症的倾向。其次是原发性失眠学习过程，学习对于心理生理失眠是一个极其重要的过程，因此也被称为学习性失眠［11］。最开始，患者出现由于压力较大导致的短期失眠后经过几天的睡眠不足后，当患者处于应该睡觉的时间时感到害怕，没有办法进入睡眠状态，这种恐惧反应会伴随着患者的焦虑和自主神经的兴奋［12］。如果碰到相同的睡眠时间或者相同的睡眠环境时，患者就会陷入焦虑和警觉的处境，导致无法入睡［13］。代林泉等［14］指出原发性失眠生活压力时间，随着时代的高速发展，不管是工作还是学习，人们肩负的压力也越来越大，尤其是生活中所面临的压力，所以生活压力事件在发展成为慢性失眠担任着重要的角色，慢性失眠的患者在最开始失眠的时候通常都是因为有很明显的生活压力事件［15-16］。张玉琴等［17］指出原发性失眠的表现形式大致为：在患有失眠之前受到了一些心理社会因素的影响，比如疲劳过度、紧张等，但是这些影响因素解决之后依然没有办法改善患者的睡眠情况。睡眠障碍主要表现为以下几种：初级困难：是指患者仅仅只是入睡困难；中级失眠：是指患者在睡觉的时候，睡眠较浅，很容易醒过来；高级失眠：醒来的较早，且醒来之后无法继续进入入睡状态。临床上认为，原发性失眠主要靠心理辅导进行调节，自我调整也有一定的效果，比如：合理调节自己的情绪，为自己树立信心；分析自己为什么会失眠，是因为情绪过激还是心情不好，亦或者工作学习的压力较大等；闭眼联想，想象一个自由且轻松的场景，根据个人喜好进行想象，比如喜欢森林就想象自己在一望无际的森林中呼吸新鲜的空气等，通过这种自我调节的方式去改善睡眠状况［18］。

人体的脑部在十分清醒的静息情况下，脑部内会有自发、连续的神经元功能活动，也就是DMN 的存在［17］。DMN 是一种网络神经，它可以保持人类的脑部在静息情况下的一些很基础的认知活动，在临床上有关于DNM 的具体功能还不是很清楚，但是值得肯定的是DMN 在人体脑部处于静息情况的时候，也可以进行思考［19］。董俊伊等［20］指出，失眠患者如果过多注意自己失眠的状态，这样的负性认知障碍在导致患者失眠之前发生焦虑的同时还可以使得失眠患者更加无法入睡，长期持续在这样的情况下，会导致患者患有抑郁症。本研究采用DTI联合静息态功能磁共振成像的方法来研究原发性失眠患者和健康被研究者的脑部解剖及功能连接模式的差异。本研究结果显示，研究组患者和实验组人群的PSQI、HAMD 以及HAMA 评分存在较大的差异（P＜0.05），对照组被研究者和研究组患者组间无DTI差异，对照组与研究组比较，研究组患者的左侧海马以及右上额枕束FA 值显著下降，而双侧扣带回、左下纵束、右上额枕束、左侧海马、双侧钩束的MD 值显著升高（P＜0.05）。对照组被研究者与PCC 功能连接脑部区域，包括：颞极L/颞上回/额上回/岛叶、颞极R/岛叶、枕下回R/梭状回、额下回R/额下回眶部、楔前叶L、R/后扣带回/中间扣带回、颞上回L/颞横回、枕中回R/楔前叶/顶上小叶、颞上回R，显著阈值设为P=0.000，簇≥1 355 mm3。研究组患者与PCC 功能连接脑部区域，包括：额下回眶部L/颞上回/额中回、楔前叶L、R/后扣带回/中间扣带回、颞中回R/枕中回/楔前叶/角回、枕中回L/楔前叶/枕上回、额中回L、中央前回R、额上回R，显著阈值设为P=0.000，簇≥1 355 mm3。

综上所述，失眠是一个非常复杂的过程，它会涉及到很多个脑部区域、神经网络等联合应用静息态功能磁共振成像和扩散加权磁共振成像可以作为一种多模态的方式向来揭示原发性失眠患者发生的病理和生理机制。