DTI技術(shù)評(píng)價(jià)高血壓患者伴睡眠障礙腦細(xì)微結(jié)構(gòu)變化的研究

孫 哲 韓秉艷 謝 超 瑪依拉·夏侃 吳靜靜 賈文霄

隨著我國(guó)老齡化的日益加劇，高血壓的患者越來(lái)越多，同時(shí)臨床上發(fā)現(xiàn)高血壓伴有睡眠障礙的患者單純使用降壓藥血壓難以得到滿意的控制，且高血壓患者如果長(zhǎng)期血壓得不到很好的控制，會(huì)進(jìn)一步發(fā)展為腦血管病、冠心病等各類疾病。因此，重視睡眠對(duì)高血壓患者具有非常重要的意義，同時(shí)高血壓伴有睡眠障礙患者的發(fā)生率隨著病程的延長(zhǎng)而呈現(xiàn)出升高的趨勢(shì)[1]。睡眠障礙可以導(dǎo)致高血壓患者的血壓升高，血壓升高也可通過(guò)神經(jīng)體液調(diào)節(jié)等通路而影響睡眠，高血壓伴睡眠障礙患者的血壓和睡眠相互影響，互為因果關(guān)系[2-3]。因此，預(yù)防高血壓的進(jìn)展時(shí)，對(duì)睡眠進(jìn)行適當(dāng)干預(yù)非常必要，可有效阻斷睡眠血壓的相互影響。下丘腦不僅是心血管活動(dòng)的高級(jí)整合中樞，也是中樞調(diào)節(jié)血壓的重要腦區(qū)，同時(shí)在調(diào)控睡眠，包括維持覺(jué)醒和保證睡眠連續(xù)性方面具有重要的作用[3]。磁共振彌散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)可顯示正常生理狀態(tài)下大腦實(shí)時(shí)的腦細(xì)微結(jié)構(gòu)變化即白質(zhì)纖維束的完整程度[4-5]。DTI是通過(guò)施加多個(gè)(≥6個(gè))非線性方向的梯度場(chǎng)來(lái)獲取彌散張量圖像，能夠無(wú)創(chuàng)反映組織的細(xì)微結(jié)構(gòu)變化，呈現(xiàn)出機(jī)體的生理或病理狀態(tài)[6]。DTI較常規(guī)磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)可更好地觀察腦的白質(zhì)纖維束受壓移位、浸潤(rùn)與破壞改變[7]。本研究旨在運(yùn)用DTI技術(shù)對(duì)高血壓伴睡眠障礙的下丘腦微結(jié)構(gòu)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，以期為輔助臨床診斷和治療評(píng)估提供客觀依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2017年12月至2018年6月在新疆醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院就診并臨床確診的高血壓伴有睡眠障礙的20例患者納入共病組，將10名健康志愿者納入健康對(duì)照組，兩組中男性17例，女性13例；年齡35～79歲，平均年齡(55.4±12.7)歲。共病組與健康對(duì)照組年齡、性別差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，具有可比性。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)審批通過(guò)后進(jìn)行。所有患者或家屬簽署知情同意書。

1.2 納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

(1)納入標(biāo)準(zhǔn)：①依據(jù)2010年修訂版《中國(guó)高血壓防治指南》的診斷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行診斷[8]；②在除外明確的能引起血壓升高的基礎(chǔ)疾病的情況下，未服用降壓藥物時(shí)，連續(xù)非同日3次測(cè)量血壓、收縮壓≥140 mmHg和(或)舒張壓≥90 mmHg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，即使血壓＜140/90 mmHg，也可診斷為高血壓；④患者及家屬同意進(jìn)行MRI影像學(xué)檢查。

(2)排除標(biāo)準(zhǔn)：①高血壓合并嚴(yán)重臟器的病變；②糖尿病控制不良及糖調(diào)節(jié)受損；③慢性阻塞性肺疾病及支氣管哮喘；④嚴(yán)重的心臟病及安裝心臟起搏器患者；⑤患有精神和心理疾病者；⑥合并腦血管病者；⑦服用β受體阻滯劑、鎮(zhèn)靜安眠藥者；⑧不能配合MRI檢查的患者。

1.3 儀器設(shè)備

采用Philips 3.0T聚源磁共振掃描儀(荷蘭Philips公司)；數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦ぷ髡?荷蘭Philips公司)。

1.4 檢查方法

采用Philips 3.0T聚源磁共振掃描儀，頭部專用32通道相控線圈。將患者頭部?jī)蓚?cè)用海綿固定于線圈中，行頭部DTI掃描。掃描參數(shù)：DTI采用單次激發(fā)-自旋回波-回波平面成像(single shot-spin echo-echoplanar imaging，SS-SE-EPI)序列，重復(fù)時(shí)間(repetition time，TR)7704 ms，回波時(shí)間(echo time，TE)87 ms，視野(field of view，F(xiàn)OV)224 mm×224 mm，矩陣112×110，層厚2 mm，層間距0 mm，擴(kuò)散梯度編碼方向15個(gè)，擴(kuò)散梯度b值分別為0、800 s/mm2，以平行于胼胝體前、后聯(lián)合的連線為基線，共60層，掃描時(shí)間336 s。

1.5 圖像處理

將采集到的DTI數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦ぷ髡?，由Philips專用fiber trak軟件包進(jìn)行DTI圖像分析處理，將圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)校正后進(jìn)行閾值調(diào)節(jié)，得到各向異性分?jǐn)?shù)(fractional anisotropy，F(xiàn)A)圖、彩色FA圖及三維彩色編碼張量圖。在三維彩色編碼張量圖中藍(lán)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，選取下丘腦同其解剖結(jié)構(gòu)一致的最大層面手工繪制感興趣區(qū)域(regions of interest，ROI)，測(cè)量該部位的FA值及ADC值。每個(gè)ROI測(cè)量3次，取平均值。運(yùn)用彌散張量纖維束成像對(duì)選定ROI進(jìn)行白質(zhì)纖維束三維重建。

1.6 觀察與評(píng)價(jià)指標(biāo)

睡眠障礙的診斷：①參考CCMD-3標(biāo)準(zhǔn)，患者在主訴中癥狀為入睡困難、睡眠總時(shí)間及睡眠線短，以及睡眠中出現(xiàn)易醒、多夢(mèng)、早醒和白天功能障礙，每周最少發(fā)生3次，持續(xù)最少1個(gè)月；②匹茲堡睡眠質(zhì)量指數(shù)(Pittsburgh sleep quality index，PSQI)量表[9]≥7則可診斷；③阿森斯-5版(AIS-5)，總分為0～15，分?jǐn)?shù)越高，代表失眠越重，持續(xù)至少1個(gè)月。

1.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

使用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件SPSS21.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，計(jì)量資料采用()表示，獨(dú)立樣本組間比較采用t檢驗(yàn)，多組間比較采用單因素方差分析；計(jì)數(shù)資料組間比較采用x2分析；兩變量間相關(guān)性分析采用Spearman等級(jí)相關(guān)分析；以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組間的FA值和ADC值水平比較

共病組的FA值水平明顯低于健康對(duì)照組，兩組間的FA值水平比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=3.445，P＜0.05)；健康對(duì)照組與共病組間ADC水平比較結(jié)果顯示，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=-2.724，P＜0.05)，見(jiàn)表1。

表1 兩組間FA值和ADC值水平比較()

表1 兩組間FA值和ADC值水平比較()

注：比較采用獨(dú)立t檢驗(yàn)；FA為各向異性分?jǐn)?shù)；ADC為表觀彌散系數(shù)

2.2 共病組高血壓病程與睡眠障礙評(píng)分的相關(guān)性

高血壓病程與睡眠障礙評(píng)分間存在明顯的正相關(guān)性，病程越長(zhǎng)，睡眠障礙評(píng)分越高，高血壓病程與睡眠障礙評(píng)分間相關(guān)性分析具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(R=0.836，P＜0.05)；高血壓病程與睡眠障礙評(píng)分間存在明顯的正相關(guān)性。采用Spearman相關(guān)性分析顯示病程越長(zhǎng)，睡眠障礙評(píng)分越高，見(jiàn)圖1。

圖1 共病組高血壓病程與睡眠障礙評(píng)分間柱狀圖

2.3 共病組FA值與高血壓病程和ADC值間相關(guān)性分析

采用Spearman相關(guān)性分析，共病組FA值與病程間具有明顯的負(fù)相關(guān)性(R=-0.659，P＜0.05)，共病組病程越長(zhǎng)，F(xiàn)A值越小。共病組ADC值與病程間存在明顯的正相關(guān)相關(guān)性(R=0.923，P＜0.05)，共病組病程越長(zhǎng)，ADC值也越大，見(jiàn)圖2。

圖2 共病組病程與ADC和FA值的相關(guān)性示圖

2.4 兩組下丘腦的纖維走形偽彩圖

(1)共病組患者丘腦的纖維走形的偽彩圖顯示，下丘腦ROI的選取位置及大小，位置位于下丘腦區(qū)域，大小約為138 mm2，見(jiàn)圖3。

圖3 丘腦纖維走形偽彩圖

(2)健康對(duì)照組下丘腦神經(jīng)纖維束的偽彩圖顯示，纖維束密集、纖長(zhǎng)完整；共病組下丘腦神經(jīng)纖維束偽彩圖顯示，纖維束不同程度的稀疏、缺失，斷裂，見(jiàn)圖4。

3 討論

圖4 兩組下丘腦神經(jīng)纖維束的偽彩圖對(duì)比

高血壓患者血壓的有效控制，對(duì)于患者至關(guān)重要，尤其是伴有睡眠障礙的高血壓患者，不僅要使用降壓藥，同時(shí)也要使用針對(duì)睡眠障礙的治療，才能真正的有效控制血壓。有研究發(fā)現(xiàn)，高血壓伴睡眠障礙患者的睡眠結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)淺睡眠增加，深睡眠減少，血壓節(jié)律異常與夜間深睡眠的減少有著密切關(guān)聯(lián)[10]。然而，影像學(xué)中高血壓伴有睡眠障礙患者的診斷資料較少。本研究結(jié)果表明，兩組受檢者下丘腦的DTI均有共性改變，即在ADC值增加的同時(shí)FA值降低。這種變化與下丘腦的神經(jīng)纖維缺失相一致，神經(jīng)纖維缺失越嚴(yán)重，ADC值增加、FA值降低就會(huì)更明顯。兩組受檢者下丘腦的DTI表現(xiàn)又不盡相同，即共病組的FA值明顯低于健康對(duì)照組，且ADC值明顯高于健康對(duì)照組，這可能因?yàn)樯窠?jīng)纖維缺失，在共病組中較健康對(duì)照組更為顯著，從而造成組織內(nèi)水成分增加及屏障破壞，導(dǎo)致ADC值和FA值的改變。本研究中發(fā)現(xiàn)，共病組的高血壓隨著病程的延長(zhǎng)，睡眠障礙評(píng)分越高，高血壓的病程與睡眠障礙程度成正相關(guān)。還發(fā)現(xiàn)共病組的FA值隨著病程延長(zhǎng)數(shù)值越減小，ADC值隨著病程的延長(zhǎng)數(shù)值越大，F(xiàn)A值與病程呈負(fù)相關(guān)，ADC值與病程呈正相關(guān)，F(xiàn)A值與ADC值呈負(fù)相關(guān)。這些發(fā)現(xiàn)與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值偽彩圖可以較好觀察到腦白質(zhì)纖維束走向，同時(shí)了解ROI纖維束破壞、中斷的細(xì)微結(jié)構(gòu)變化，評(píng)價(jià)下丘腦纖維束與共病組的空間關(guān)系，更好的指導(dǎo)患者的臨床診斷及治療[14]。DTI技術(shù)是根據(jù)水分子布朗運(yùn)動(dòng)原理，通過(guò)觀察彌散梯度脈沖相的改變而發(fā)生波動(dòng)，用其彌散值大小描述分子的FA值來(lái)探測(cè)微觀結(jié)構(gòu)的成像方法[15-17]。FA值對(duì)白質(zhì)纖維束損傷較為敏感，臨床較多運(yùn)用其進(jìn)行重建，并利用偽彩技術(shù)對(duì)腦白質(zhì)纖維束進(jìn)行方向標(biāo)示，前后方向?yàn)榫G色，左右方向?yàn)榧t色，上下方向?yàn)樗{(lán)色[18]。

本研究不足的地方主要表現(xiàn)在以下方面：①?gòu)浬⑻荻纫饻u流，導(dǎo)致纖維束方向[19]確定較困難；②受磁場(chǎng)不均勻性影響，使圖像扭曲變形，影響DTI定量分析；③下丘腦的范圍較小，部分纖維束顯示[20]不佳或不顯示；④人為畫出ROI，存在主觀干擾誤差等因素影響；⑤在ADC數(shù)值上的組間比較中，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，可能是由于樣本量較少導(dǎo)致，在以后的研究中會(huì)增大樣本量。相信在不久的將來(lái)，MRI設(shè)備及 DTI技術(shù)將不斷得到完善，進(jìn)一步優(yōu)化的序列及參數(shù)使腦白質(zhì)病變的定量觀察指標(biāo)更具敏感性和特異性[21]。

4 結(jié)論

DTI技術(shù)的FA值與ADC值可以反映共病組的下丘腦區(qū)域腦細(xì)微結(jié)構(gòu)的變化，可作為診斷高血壓伴睡眠障礙患者的依據(jù)，同時(shí)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(xué)資料。