fMRI成像技术在OSAHS患者中的临床价值研究

叶 辉，许晓金，冯世强，王伊梦，刘静

阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征(obstructive sleep apnea-hypopnea syndrome,OSAHS) 是以呼吸暂停和低通气所导致的间断性缺氧为主要临床表现的一种睡眠呼吸障碍性疾病[1-2]。此病易导致呼吸系统、心血管系统、神经系统等并发症，影响患者生活质量[3-4]。我国流行病学调查显示，OSAHS发病率为2%～15%，其常用的诊断方法是多导睡眠仪(polysomnography,PSG)[5]。研究显示[6-7]，临床上许多OSAHS患者脑神经网络结构发生改变，研究认为OSAHS 患者局部脑区缺氧可影响局部脑神经局部网络活动[8-9]。随着影像学技术的发展，功能性磁共振成像（functional magnetic resonance imaging,fMRI）逐渐用于OSAHS患者中[10]。一些学者通过fMRI研究发现，OSAHS 患者在脑结构、脑代谢及功能上存在不同的变化[11-12]。fMRI图像处理技术的发展促进了临床对OSAHS 患者神经影像学的研究。本研究对受试者进行fMRI 检查，运用ReHo 法对睡眠前后改变脑区情况进行对比，了解OSAHS患者脑功能及结构变化，以期指导临床诊断及治疗。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2021 年1 月-2022 年12 月在厦门市海沧医院就诊的OSAHS 患者共20 人。入组标准：①经至少7 小时的多导睡眠图监测，确诊为OSAHS 患者；②男性，右利手；③年龄18～60 岁；④无鼻腔及咽喉部手术史；⑤无嗜酒及服用镇静、精神类药物史；⑥无认知障碍及其他精神疾病史；⑦无中枢神经系统疾病史；⑧无MRI 检查禁忌症（无心脏起搏器植入，无支架植入，体内无金属植入物，五幽闭综合征）。

招募同期来院体检的的健康志愿者20 人。招募标准：①经至少7 h 的多导睡眠图监测，排除OSAHS诊断（睡眠呼吸暂停指数AHI＜5）；②男性，右利手；③年龄18～60 岁；④无鼻腔及咽喉部手术史；⑤无嗜酒及服用镇静、精神类药物史；⑥无认知障碍及其他精神疾病史；⑦无中枢神经系统疾病史；⑧无MRI检查禁忌症（无心脏起搏器植入，无支架植入，体内无金属植入物，五幽闭综合征）。

1.2 方法

1.2.1 多导睡眠图监测 睡眠监测前1 周禁服用镇静、抗焦虑、组织胺受体拮抗剂等药物。所有受试者接受多导睡眠监测（Embla N7000，US，PSG），以此进行睡眠分析。分析脑电图、心电图、腿动、胸腹呼吸、血氧饱和度等。

1.2.2 MRI 数据采集 在睡眠监测后2～3 d 行MRI 检查，嘱受试者白天不睡觉，晚8 点进行fMRI检查。使用仪器为GE Signal HDi 1.5T MR，使用8通道相控阵头颈部联合线圈。检查时，患者仰卧，戴防噪声耳塞，连接2 导联脑电图。OSAHS 患者及健康对照组均在清醒状态下进行T2 像扫描（参数：TE120，TR3120，层厚5 mm，矩阵320*224，20层）和静息态BOLD 扫描（参数：TE40，TR3000，矩阵64*64，层厚5 mm），停止扫描后，静止进入睡眠状态，经脑电观察进入2 期睡眠后，再次进行静息态BOLD扫描。

1.2.3 数据处理 生成全脑的ReHo图，以此来评价局部脑功能区域内神经元自发活动的一致性。计算呼吸暂停低通气指数（AHI）、最低血氧饱和度（SpO2）等睡眠相关指标。

1.2.4 统计学处理 使用SPSS 19.0 软件进行数据统计分析。计量资料采用均数±标准差（）表示，两组间的比较采用独立样本t检验；组内比较采用配对t检验。P＜0.05 表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般情况及睡眠监测结果 OSAHS 患者及健康对照组均为男性，右利手。两组患者年龄情况差异无统计学意义（P＞0.05）；OSAHS 组睡眠监测AHI 值高于健康对照组，最低SpO2 数值低于健康对照组，差异有统计学意义（P＜0.05）。见表1。

表1 一般情况及睡眠监测结果（)

表1 一般情况及睡眠监测结果（)

2.2 健康对照组睡眠前后ReHo 改变脑区 健康对照组睡眠后，ReHo增强脑区有左右侧颞下回、左右侧前扣带回、右侧杏仁核、右侧海马，减弱脑区有左右侧前额叶、左右顶叶。见表2。扣带回、海马等与记忆及默认网络有关，对缺氧敏感；额叶、顶叶与情景记忆和逻辑有关，睡眠后活动减弱。

表2 健康对照组睡眠前后ReHo 改变脑区

2.3 OSAHS患者睡眠前后ReHo改变脑区 OSAHS患者睡眠后，ReHo增强脑区有左右侧颞下回、右侧脑干，减弱脑区有右侧额中回、两侧额上回及右侧顶下小叶。见表3。

表3 OSAHS患者睡眠前后ReHo改变脑区

2.4 OSAHS 患者与健康对照组比较睡眠前后Re-Ho 改变脑区 两组对比增强脑区有左右侧小脑后叶、右侧脑干，减弱脑区有右侧额中回、左侧顶下小叶、两侧额上回，见表4。

表4 OSAHS患者与健康人群比较睡眠前后ReHo改变脑区

3 讨论

OSAHS 是以睡眠时反复发生间断性的上气道阻塞而引起打鼾、呼吸暂停及睡眠结构紊乱，临床主要特点为反复缺氧和高碳酸血症。缺氧时大脑细胞代谢产生的活性氧自由基，多巴胺、5-HT、乙酰胆碱等在脑血管中大量堆积，可能影响血管结构和内皮细胞功能；并且间歇性缺氧可能导致神经组织的氧化应激损伤，引起神经细胞退行性病变，大脑海马体萎缩等表现，进而造成认知功能障碍[13]。经持续正压通气治疗（continuous positive airway pressure,CPAP）治疗的OSAHS患者情景记忆、短期记忆能力、执行能力均有所改善，提示CPAP 治疗能够改善老年患者的认知功能，这可能与CPAP 降低了老年人睡眠时大脑的缺氧程度有关。Castronovo等[14]进行的CPAP 干预OSAHS 患者认知功能的前瞻性对照实验，结果发现CPAP 治疗不仅能够有效改善记忆力、注意力以及执行能力，而且通过弥散张量成像测量OSAHS 患者的大脑白质完整性发现，认知障碍区域的白质异常出现了逆转。

ReHo 是一种针对脑局部活动的分析方法，其理论基础为在特定条件下某功能脑区内的体素与邻近体素存在时间序列上的较高一致性。通过肯德尔和谐系数表示不相邻体素之间时间序列上的一致性，间接反映局部脑区神经元活动的同步性[15]。ReHo 值增高，表明局部脑区神经元活动在时间上趋于同步,反之则表明神经元活动的一致性降低，提示该脑区神经元活动异常，有可能是神经元之间相互联系发生紊乱或神经元本身的病变。该方法对局部区域的功能同步性较为敏感，其优势主要是能较好地定位差异的脑区[16]。

OSAHS 的脑网络较为复杂，脑内各个区域的功能不是独立的，而是相互连接相互影响的。在静息状态下，大脑存在默认网络、视觉、听觉网络等静息态网络，但大脑也不是完全静止的，仍存在特殊的活动。若外界环境对大脑造成一定刺激，上述网络会受到影响，由其组成的脑区也会受到影响，脑功能由此改变[17]。AHI 作为主要判定标准，夜间最低SpO2 可以作为划分OSAHS 疾病程度的参考指标[18]。患者发病后常引起睡眠障碍，临床多表现为睡眠减少、夜间睡眠质量差及觉醒时间长等。持续的OSAHS 将会增加反复发作的夜间低氧血症、高碳酸血症的发生率。随着OSAHS 患者的疾病进展，OSAHS 患者夜间有很大几率出现间歇性缺氧、憋气等症状。

颞下回、扣带回、前额叶、左右顶叶、左右侧前扣带回、右侧杏仁核、海马、左右侧前额叶、左右顶叶、右侧海马等结构存在较高的氧耗代谢，是全脑网络动力学的核心[19]。OSAHS 患者局部脑区缺氧引起的反馈性局部网络活动增强，推测可能是为维持大脑正常功能所引起的代偿作用。既往利用功能连接性的分析方法对OSAHS 患者默认网络的研究发现了异常[20]。本研究检测了OSAHS 患者多个脑区ReHo 值的变化，以期探究其值与患者脑功能的关系。

ReHo是通过计算肯德尔系数来对脑组织活动进行反映的一种技术。本研究结果显示：健康对照组睡眠后，ReHo增强脑区有左右侧颞下回、左右侧前扣带回、右侧杏仁核、右侧海马，减弱脑区有左右侧前额叶、左右顶叶。OSAHS患者睡眠后，ReHo增强脑区有左右侧颞下回、右侧脑干，减弱脑区有右侧额中回、两侧额上回及右侧顶下小叶。ReHo 增高会提高脑区的一致性，ReHo 减低则相反。有研究发现，OSAHS 患者双侧小脑后叶、右侧脑干、左侧基底节区、右侧枕叶、左侧颞叶脑区ReHo值会出现增加趋势，而右侧额中回、双侧额上回、右侧顶下小叶是ReHo 值减弱的脑区，与本研究结果有类似之处[21]。结合以上结果与本研究结果，发现左右侧小脑后叶、右侧脑干脑区增强与右侧额中回、左侧顶下小叶、两侧额上回脑区减弱可以预测OSAHS患者脑功能的改变情况。注意力的控制与左侧顶下小叶的改变有关，记忆力的储存与右侧额中回的改变相关，脑干具有调控上呼吸道肌肉的作用。研究指出OSAHS 患者的ReHo 值增高区包括右侧小脑半球、海马旁回等与感觉运动有关的脑区；ReHo值减低区主要包括左侧颞下回、双侧小脑半球等与认知相关的脑区，上述ReHo 值的改变与日间嗜睡及夜间缺氧程度有着密切关系[22]。

据报道[23]，与正常人相比，OSAHS 患者脑功能发生了显著改变，但OSAHS 患者脑功能改变是否与中枢神经系统损害有关及其作用机制尚无定论。本研究结果显示：两组对比增强脑区有左右侧小脑后叶、右侧脑干，减弱脑区有右侧额中回、左侧顶下小叶、两侧额上回。OSAHS 患者大脑皮质和皮质下结构连接存在异常情况，会引起大脑半球相关连接关系出现重排，往往存在右侧顶叶、颞叶和额叶局部一致性降低，而体感/运动皮层和双侧丘脑一致性有增加趋势。出现上述情况的原因是OSAHS患者对异常病理改变的代偿性适应。有研究发现，负责觉醒、注意力和执行功能的皮质网络功能明显减弱，基底前脑、杏仁核、纹状体腹侧、海马和脑桥网状系统功能增强，支持本研究结果[23]。也有研究通过了解OSAHS 的一些临床症状和大脑功能改变的相关性进一步从神经影像学机制方面解释了OSAHS 的发病特征[15]。OSAHS 的病程最重要的一个特点是缺氧，患者发病后，脑体积、结构发生改变，会出现嗜睡、情绪多变及认知功能障碍等症状。有研究称，及时对OSAHS 患者进行干预后，部分脑区域异常情况得到改善，及早治疗对于改善患者预后至关重要。

以往临床主要采用多导睡眠图、食道测压、咽部CT 测量、咽部MRI 来对OSAHS 进行诊断。目前，临床对中枢神经系统结构与功能的研究逐渐深入，ReHo分析逐渐用于脑局部活动的检查中，发现其可以间接反映局部脑区神经元的活动的同步性，进而对有异常的脑区进行鉴别。本研究也存在不足之处，本研究为横向研究，样本量不足，且没有对各脑区间的功能连接强度进行深入探究，后续还需进一步扩大样本量，探讨各脑区间的功能连接强度，为临床提供更多的依据。

综上所述，OSAHS 患者的多个脑区ReHo 值均有变化，说明OSAHS对患者的脑功能有一定影响。