薛祺 ，郭蘭田 *，章晶月

阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征(obstructive sleep apnea hypopnea syndrome，OSAHS)是患者睡眠過(guò)程中出現(xiàn)上呼吸道狹窄或呼吸肌無(wú)力而引起的一種睡眠性疾病，主要特征為呼吸暫停和低通氣反復(fù)發(fā)作[1]。OSAHS患者出現(xiàn)的慢性間歇性缺氧[2]以及高碳酸血癥導(dǎo)致動(dòng)脈血壓發(fā)生實(shí)質(zhì)性變化，并發(fā)多種腦血管疾病[3]和記憶減退[4]。OSAHS患者存在腦神經(jīng)元的損傷[5]、海馬的萎縮以及髓鞘的脫失[6]。有病理研究結(jié)果顯示OSAHS大鼠的海馬出現(xiàn)神經(jīng)元的數(shù)量變少、體積減小和排列紊亂等缺血缺氧相關(guān)的腦損傷[7]。磁共振常規(guī)序列在評(píng)估OSAHS患者腦組織損傷方面受到極大的限制，筆者主要就基于體素形態(tài)測(cè)量學(xué)(based on voxel morphometry，VBM)、擴(kuò)散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)、擴(kuò)散峰度成像(diffusion kurtosis imaging，DKI)、磁化轉(zhuǎn)移成像(magnetic transfer imaging，MTI)、三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像(three-dimensional arterial spin labeling，3D-ASL)、靜息態(tài)-功能磁共振成像(resting state-functional magnetic resonance imaging，rs-fMRI)和磁共振波譜成像(magnetic resonance spectroscopy imaging，MRS)等多種磁共振序列在OSAHS患者腦損傷方面的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，為指導(dǎo)臨床進(jìn)一步診斷和治療提供科學(xué)的依據(jù)。

1 VBM

VBM是一種在體素水平上分析活體組織形態(tài)的測(cè)量方法，通過(guò)局部組織的體積的變化來(lái)評(píng)價(jià)其形態(tài)的改變。VBM的主要優(yōu)勢(shì)在于它可以對(duì)腦組織體積與密度差異進(jìn)行全面、客觀的評(píng)價(jià)，而沒(méi)有主觀上的偏倚[8]。

有研究發(fā)現(xiàn)OSAHS患者存在與體質(zhì)指數(shù)[9]、蒙特利爾認(rèn)知評(píng)估分?jǐn)?shù)、睡眠結(jié)構(gòu)和動(dòng)脈血氧飽和度[10]等指標(biāo)變化有關(guān)的局部腦灰質(zhì)的萎縮[11-12]。海馬作為腦內(nèi)參與認(rèn)知活動(dòng)的主要結(jié)構(gòu)在OSAHS患者中存在性別的差異[13]。Musso等[14]還發(fā)現(xiàn)OSAHS患兒的局部腦白質(zhì)也出現(xiàn)一定程度的萎縮。Baril等[15]研究結(jié)果顯示OSAHS患者存在與慢性缺氧以及碎片化睡眠相關(guān)的腦灰質(zhì)體積的異常，表明患者存在腦組織的損傷和適應(yīng)性改變。Lin等[16]利用VBM算法研究OSAHS患者治療前、后的前扣帶回灰質(zhì)體積變化，結(jié)果顯示該區(qū)灰質(zhì)萎縮情況一直存在，表明部分患者腦損傷不能逆轉(zhuǎn)。VBM不僅能顯示OSAHS患者早期的腦實(shí)質(zhì)體積變化，還可以一定程度上反映認(rèn)知功能及其他臨床指標(biāo)的變化，具有一定的臨床診斷價(jià)值。

2 擴(kuò)散成像

2.1 DTI

DTI是一種評(píng)價(jià)大腦白質(zhì)纖維束改變的新型無(wú)創(chuàng)成像的技術(shù)，可以顯示常規(guī)磁共振序列不能發(fā)現(xiàn)的腦組織損傷。DTI通過(guò)檢測(cè)腦組織內(nèi)水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)顯示神經(jīng)纖維束形態(tài)改變，從而定量評(píng)估腦白質(zhì)完整性變化情況[17]。

Lee等[18]認(rèn)為OSAHS患者局部腦區(qū)的DTI相關(guān)參數(shù)改變以及偽彩圖上部分纖維束形態(tài)改變，代表患者存在局部腦損傷。有研究顯示OSAHS患者胼胝體前亞區(qū)出現(xiàn)徑向擴(kuò)散率、平均擴(kuò)散系數(shù)的升高、各向異性分?jǐn)?shù)(fractional anisotropy，F(xiàn)A)的減低[19]以及右額葉鉤束FA值的減低[20]，研究還證實(shí)了患者存在的認(rèn)知功能減退與胼胝體前亞區(qū)[19]、右額葉鉤束[20]結(jié)構(gòu)改變有關(guān)，表明DTI相關(guān)指標(biāo)改變可以提示患者的認(rèn)知狀況。還有研究顯示患者病情的嚴(yán)重程度和白細(xì)胞的凋亡水平[21]、精神運(yùn)動(dòng)警覺(jué)任務(wù)和Epworth嗜睡量表得分[22]以及與壓力反射敏感度[23]也與腦組織微結(jié)構(gòu)變化相關(guān)的腦損傷過(guò)程有關(guān)。Macey等[24]發(fā)現(xiàn)女性O(shè)SAHS患者的白天嗜睡、焦慮和抑郁等臨床癥狀以及腦白質(zhì)微結(jié)構(gòu)完整性損傷等方面較男性患者更明顯。Maresky等[25]利用DTI定量評(píng)估OSAHS患者的治療效果，局部腦區(qū)的部分指標(biāo)較治療前恢復(fù)，表明患者出現(xiàn)的部分腦白質(zhì)損傷是可逆的，而DTI可以評(píng)估這種損傷以及疾病進(jìn)展情況。DTI的腦白質(zhì)纖維束評(píng)估可以比較形象地評(píng)價(jià)腦白質(zhì)的變化，隨著技術(shù)與參數(shù)的不斷完善，DTI在臨床應(yīng)用與研究上有很好的發(fā)展前景。

2.2 DKI

活體組織復(fù)雜的細(xì)微結(jié)構(gòu)使得水分子在高度異構(gòu)的環(huán)境中運(yùn)動(dòng)偏離正態(tài)分布[26]，DKI作為DTI的擴(kuò)展，在評(píng)估腦損傷方面比DTI更加敏感，可以通過(guò)評(píng)估這種水分子的非正態(tài)分布而反映腦實(shí)質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的變化[27]。峰度各向異性對(duì)腦組織的微觀結(jié)構(gòu)變化非常敏感，主要衡量局部腦組織微結(jié)構(gòu)各方向的總體變化[28]?；铙w組織內(nèi)水分子擴(kuò)散的平均峰值(mean kurtosis，MK)變化越顯著，擴(kuò)散所受的限制越大，對(duì)腦組織早期損傷情況較敏感，但不能反映損傷的方向[29]。軸向峰度(axial kurtosis，AK)和徑向峰度(radial kurtosis，RK)可以分別反映軸突的軸向變化和髓鞘的徑向變化。DKI也存在不足，各參數(shù)圖像極易受磁場(chǎng)影響，但隨著場(chǎng)強(qiáng)的增高，技術(shù)的完善，可以很大程度地減少這種影響。

DKI在反映白質(zhì)及灰質(zhì)微結(jié)構(gòu)變化方面有很大的優(yōu)勢(shì)，Rostampour等[30]發(fā)現(xiàn)OSAHS患者部分腦區(qū)參數(shù)異常提示腦組織微結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。OSAHS患者局部腦區(qū)存在AK、RK值[31]和MK值[32]增高，提示患者軸突與髓鞘微結(jié)構(gòu)改變參與的急性腦組織損傷。近年來(lái)，DKI已廣泛應(yīng)用于腦腫瘤、腦血管疾病以及其他中樞系統(tǒng)疾病中，而OSAHS腦損傷相關(guān)的DKI研究相對(duì)較少。DKI對(duì)腦組織微結(jié)構(gòu)改變的敏感性較高，對(duì)于常規(guī)序列難以發(fā)現(xiàn)的OSAHS患者腦損傷的研究?jī)r(jià)值較高。

3 MTI

基于非共振射頻脈沖，MTI可以降低正常組織的信號(hào)強(qiáng)度即組織抑制，提高磁共振圖像對(duì)比度[33]，通過(guò)測(cè)量施加脈沖前后的信號(hào)強(qiáng)度變化即磁化轉(zhuǎn)移比，檢測(cè)脈沖對(duì)磁共振成像信號(hào)的影響，評(píng)估腦實(shí)質(zhì)完整性的改變[34]。

MTI對(duì)OSAHS患者腦組織微結(jié)構(gòu)變化的敏感性較高，Tummala等[35]發(fā)現(xiàn)OSAHS患者多個(gè)腦區(qū)的磁化轉(zhuǎn)移值較對(duì)照組降低，表明患者存在腦組織微結(jié)構(gòu)的變化。MTI相關(guān)的OSAHS研究比較少見(jiàn)，有一定的臨床診斷價(jià)值和前景，值得臨床進(jìn)一步研究。

4 3D-ASL

OSAHS患者反復(fù)間歇性缺氧可導(dǎo)致局部腦血流(cerebral blood flow，CBF)發(fā)生變化，而3D-ASL作為一種無(wú)創(chuàng)的磁共振成像技術(shù)[36]，可以利用體內(nèi)磁性標(biāo)記的血液作為流動(dòng)示蹤劑來(lái)定量評(píng)估這種腦血流變化[37]。但CBF功能圖顯示解剖能力較弱，必須將其與解剖圖融合才能對(duì)局部腦血流灌注情況進(jìn)行分析。

研究發(fā)現(xiàn)OSAHS患者局部腦白質(zhì)灌注減低與呼吸暫停低通氣指數(shù)(apnea hypopnea index，AHI)和認(rèn)知功能[38]、白細(xì)胞凋亡水平[39]以及喚醒指數(shù)[40]有關(guān)，提示局部腦血流減低可能參與患者腦損傷的作用機(jī)制。Ponsaing等[41]發(fā)現(xiàn)OSAHS患者局部CBF隨著CO2改變而變化，而且這種變化與AHI呈反比，提示OSAHS患者大腦對(duì)CO2刺激的反應(yīng)較對(duì)照組減低。3D-ASL可以很好地反映OSAHS患者的腦損傷、血氧飽和度和認(rèn)知情況，評(píng)估疾病進(jìn)展及預(yù)后。

5 rs-fMRI

作為一種新型非侵入性功能磁共振成像技術(shù)，rs-fMRI通過(guò)檢測(cè)靜息狀態(tài)下腦內(nèi)血液中的氧合血紅蛋白(oxyhemoglobin，HbO2)水平來(lái)檢測(cè)局部神經(jīng)元的自發(fā)性活動(dòng)變化[42]。

研究發(fā)現(xiàn)OSAHS患者杏仁核亞區(qū)[43]、海馬體、尾狀核[44]和島葉[45]與其他腦區(qū)之間存在默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)、顯著性網(wǎng)絡(luò)和中央執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)的異常功能連接，而AHI增加、血氧飽和度減低以及認(rèn)知減退均與這種異常的功能連接有關(guān)[46-48]，以上研究均表明腦內(nèi)的異常功能連接參與患者中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷過(guò)程。Chen等[49]發(fā)現(xiàn)大腦的小世界屬性存在顯著變化，在某一稀疏度范圍內(nèi)與AHI顯著相關(guān)，表明OSAHS患者的腦損傷與大腦網(wǎng)絡(luò)小世界拓?fù)渥兓嘘P(guān)，而rs-fMRI可以通過(guò)相應(yīng)指標(biāo)很好地反映這種細(xì)微的損傷。低頻振蕩振幅和局部一致性主要用來(lái)反映局部神經(jīng)元活動(dòng)特征，OSAHS患者包括雙側(cè)后扣帶回及左額下回在內(nèi)的部分腦區(qū)存在二者的改變，提示患者存在神經(jīng)元自發(fā)性活動(dòng)減少相關(guān)的腦損傷以及代償性腦改變[50-51]，其中OSAHS患者存在的局部一致性減低提示患者神經(jīng)元受到一定的損傷[52]。Thiel等[53]發(fā)現(xiàn)OSAHS患者經(jīng)過(guò)持續(xù)正壓通氣后的腦血管反應(yīng)較前增加，表明患者部分神經(jīng)元的損傷可以逆轉(zhuǎn)。rs-fMRI可以從多個(gè)角度反映OSASH患者神經(jīng)元的活動(dòng)情況，評(píng)價(jià)腦組織的損傷與轉(zhuǎn)歸，為臨床應(yīng)用與研究提供新的診斷思路。

6 MRS

MRS作為一種反映代謝物變化的非侵入性的成像方法，可以利用H原子在不同化合物中不同的共振頻率來(lái)分析活體組織化合物的成分與含量變化[54]，從而提高診斷的特異性。MRS也存在不足，單體素時(shí)易出現(xiàn)基線不穩(wěn)，多體素時(shí)較易受磁場(chǎng)不均勻性影響，但隨著影像技術(shù)的不斷完善，這些不足可以克服。MRS主要通過(guò)檢測(cè)出N-乙酰天門(mén)冬氨酸、肌酸、膽堿和谷氨酸鹽等多種代謝產(chǎn)物來(lái)反映局部腦組織的代謝情況[55]。

Kang等[56]發(fā)現(xiàn)OSAHS患者部分腦區(qū)的代謝指標(biāo)出現(xiàn)異常，例如島葉的代謝產(chǎn)物的變化，提示該區(qū)存在代謝相關(guān)的神經(jīng)元損傷的情況，患者海馬區(qū)代謝產(chǎn)物的變化與蒙特利爾認(rèn)知評(píng)估得分[57]和簡(jiǎn)易智能精神狀態(tài)檢查量表評(píng)分[58]相關(guān)。以上研究可以證明患者出現(xiàn)的局部腦區(qū)代謝變化參與腦神經(jīng)元損傷，而認(rèn)知障礙與這種損傷有關(guān)，也說(shuō)明MRS指標(biāo)的變化可以提示患者認(rèn)知狀況，具有很好的臨床診療價(jià)值。穆新暖等[59]發(fā)現(xiàn)正壓通氣治療后患者額葉的代謝指標(biāo)較治療前有所增高，提示患者腦代謝相關(guān)的腦組織損傷是可以恢復(fù)的，而MRS可以敏感地反映這種變化過(guò)程。

人工智能(artificial intelligence，AI)在中樞系統(tǒng)疾病方面的研究已有很好的進(jìn)展，它可以從穩(wěn)定的輕度認(rèn)知障礙患者中辨別進(jìn)行性輕度認(rèn)知障礙。AI作為新的計(jì)算機(jī)輔助工具與磁共振技術(shù)相結(jié)合，利用其在圖像診斷的優(yōu)勢(shì)，可以更加準(zhǔn)確地評(píng)估患者腦組織損傷情況，減少偏倚，提高疾病診斷效率和數(shù)據(jù)的可信性，指導(dǎo)臨床進(jìn)一步干預(yù)，減少不良后果的發(fā)生。

OSAHS患者腦組織損傷是一個(gè)長(zhǎng)期、漸進(jìn)的發(fā)展過(guò)程，早期發(fā)現(xiàn)并對(duì)其進(jìn)行干預(yù)對(duì)患者的預(yù)后至關(guān)重要，而多模態(tài)磁成像能夠全面地反映OSAHS患者早期難以發(fā)現(xiàn)的腦損傷。AI聯(lián)合多模態(tài)成像模式在OSAHS患者中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷的研究中有很好的發(fā)展前景，這種模式不斷完善、發(fā)展，必將成為大勢(shì)所趨。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無(wú)利益沖突。