曾慧鈃，李金標，王猛，歐陽馥冰，禹雷，易銘，郭佳鈺，倪瑞晨，崔立謙，范玉華（*第一作者）

腦小血管?。╟erebral small vessel disease，CSVD）是各種病因影響腦內(nèi)小動脈及其遠端分支、毛細血管和小靜脈等所導致的一系列臨床、影像、病理綜合征，MRI常表現(xiàn)為近期皮質(zhì)下小梗死（recent small subcortical infarct，RSSI）、推測為血管源性的腔隙、推測為血管源性的腦白質(zhì)高信號（white matter hyperintensity，WMH）、血管周圍間隙（perivascular space，PVS）、腦微出血（cerebral microbleed，CMB）和腦萎縮[1]。除常見的卒中癥狀外，CSVD還表現(xiàn)為慢性認知功能下降、步態(tài)障礙及情感障礙等[2]。

阻塞性睡眠呼吸暫停（obstructive sleep apnea，OSA）是一種以睡眠打鼾伴呼吸暫停和日間思睡為主要臨床表現(xiàn)的睡眠呼吸疾病[3]。據(jù)統(tǒng)計，在普通人群中，9%的中年女性和27%的中年男性患有OSA，隨著年齡增長和體重增加，OSA的患病率也在增加[4-5]。OSA可通過多種機制介導高血壓、冠心病、CSVD、認知功能障礙等多器官多系統(tǒng)損害的發(fā)生[6-7]。呼吸暫停低通氣指數(shù)（apnea hypopnea index，AHI）定義為睡眠中每小時呼吸暫停和低通氣呼吸的頻率，通常使用AHI判定OSA的嚴重程度，分為無OSA（AHI＜5次/小時）、輕度OSA（5次/小時≤AHI＜15次/小時）、中度OSA（15次/小時≤AHI＜30次/小時）及重度OSA（AHI≥30次/小時）。

CSVD常見的危險因素包括增齡、高血壓、糖尿病和吸煙等[8]，OSA也可能增加CSVD的風險，潛在機制包括持續(xù)高血壓、炎癥反應(yīng)激活、腦血流動力學改變、腦血管內(nèi)皮功能障礙、血管動脈硬化等[9]。一項關(guān)于OSA與CSVD影像標志物關(guān)系的薈萃分析顯示，OSA與WMH、腔隙呈正相關(guān)，而與CMB或PVS關(guān)系不明確[9-10]；OSA越嚴重，發(fā)生WMH的可能性越高，中重度OSA與腔隙有關(guān)[11]。有OSA患者的微觀結(jié)構(gòu)研究發(fā)現(xiàn)，在額葉皮質(zhì)、胼胝體、島葉、扣帶回、基底節(jié)、內(nèi)囊、腹側(cè)丘腦、皮質(zhì)脊髓束等存在不同程度的白質(zhì)破壞[12-15]，這些區(qū)域與自主神經(jīng)調(diào)節(jié)、記憶力、注意力、執(zhí)行功能及情緒調(diào)節(jié)相關(guān)。此外，OSA患者發(fā)生輕度認知障礙或癡呆的概率更高[16-17]。如果不及時對OSA進行診斷和治療，患有OSA的CSVD患者認知功能受損的風險可能增加。

目前對以CSVD相關(guān)臨床表現(xiàn)就診而診斷OSA的患者進行腦微結(jié)構(gòu)研究的探索較少。本研究目的是通過彌散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）探討CSVD合并OSA患者大腦微結(jié)構(gòu)的變化以及OSA對認知障礙的影響。

1 對象與方法

1.1 研究對象 連續(xù)納入2018年9月—2020年6月中山大學附屬第一醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科病房收治的CSVD患者。入組標準：（1）年齡≥50歲。（2）參照《中國腦小血管病診治專家共識2021》，患者存在CSVD急性或亞急性臨床癥狀[18]。（3）存在以下影像學特征中的至少兩項：①血管源性腔隙≥1個；②腦室旁或深部WMH（Fazekas≥2級）；③CMB≥1處；④單側(cè)基底節(jié)區(qū)PVS≥10個。（4）提供患者的書面知情同意。排除標準：（1）顱內(nèi)外動脈狹窄＞50%；（2）影像學及臨床資料高度提示心源性栓塞可能；（3）T2FLAIR提示梗死灶直徑＞1.5 cm或DWI提示病灶直徑＞2 cm；（4）多發(fā)性硬化、腦白質(zhì)營養(yǎng)不良等疾病導致的WMH；（5）存在腦出血、帕金森病、癲癇、腦炎、嚴重腦外傷等疾?。唬?）不能配合完成頭顱MRI及多導睡眠監(jiān)測（polysomnography，PSG）。

1.2 資料收集 收集患者的人口學信息，包括年齡、性別、BMI等，既往臨床資料，包括既往疾病史（高血壓、糖尿病、高脂血癥）、吸煙史等。入院后完成危險因素篩查，包括記錄血壓、空腹血糖、糖化血紅蛋白、LDL-C、膽固醇、TG、Hcy、D-二聚體等相關(guān)信息。采用MMSE、MoCA和阿爾茨海默病評估量表-認知亞量表（Alzheimer’s disease assessment scale，ADAS-cog）評估患者認知功能，采用匹茲堡睡眠質(zhì)量指數(shù)（Pittsburgh sleep quality index，PSQI）衡量患者過去一個月的睡眠質(zhì)量，采用Epworth嗜睡量表（Epworth sleeping scale，ESS）測量患者日間嗜睡程度。

所有受試者均在安靜的房間使用PSG軟件（Nicolet EEG Modular Neurodiagnostic Software）監(jiān)測睡眠，檢查前禁止服用鎮(zhèn)靜藥物輔助睡眠，記錄時間至少8 h，參數(shù)包括睡眠潛伏期、臥床總時間、睡眠總時間、睡眠效率、N1睡眠、N2睡眠、N3睡眠、快速眼動（rapid eye movement，REM）睡眠、睡眠周期性肢體運動（periodic limb movements during sleep，PLMS）指數(shù)、覺醒指數(shù)（arousal index，ArI）、AHI。根據(jù)AHI將患者分為OSA組（AHI≥5次/小時）和不伴OSA組（AHI＜5次/小時）。該研究已獲得中山大學附屬第一醫(yī)院機構(gòu)審查委員會的倫理批準（批準號：2018109）。

1.3 神經(jīng)影像采集與分析

1.3.1 影像數(shù)據(jù)采集 所有患者均在中山大學附屬第一醫(yī)院使用西門子3.0T MRI進行掃描，采集序列包括T1WI、T2WI、T2FLAIR、SWI和DTI。所有被試掃描參數(shù)保持一致（表1）。

表1 MRI掃描成像序列及參數(shù)設(shè)置

1.3.2 影像數(shù)據(jù)處理

1.3.2.1 腦小血管病負荷 圖像處理過程使用基于多圖譜的大腦自動分割工具AccuBrain（brain Now Medical Technology Ltd）[19]，自動量化WMH體積、深部結(jié)構(gòu)（即基底節(jié)區(qū)、丘腦、內(nèi)囊、胼胝體等）CMB數(shù)量及腔隙數(shù)目。然后由神經(jīng)影像科專家進行視覺評分，包括使用Fazekas量表評估WMH的負荷，使用PVS視覺評分量表評估基底神經(jīng)節(jié)PVS的負荷。最后使用CSVD負荷評分表進行程度評估，總分為0～4分：腔隙≥1個計1分，CMB≥1處計1分，BP-PVS≥10個計1分，深部或腦室旁白質(zhì)Fazekas評分≥2級計1分[20]。

1.3.2.2 DTI成像的預(yù)處理 在Linux系統(tǒng)下使用FSL軟件（FMRIB軟件庫，https://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki）進行數(shù)據(jù)預(yù)處理[21-22]。具體步驟如下：①目視檢查排除存在嚴重偽影的圖像；②對圖像進行頭動與渦流形變校正，在渦流校正的基礎(chǔ)上，對梯度方向進行調(diào)整；③采用FSL中的BET工具剝除腦外組織并制造掩模；④使用FSL的擴散工具箱獲得DTI參數(shù)。

1.3.2.3 基于纖維束示蹤的空間統(tǒng)計分析 利用預(yù)處理獲得的各向異性分數(shù)（fractional anisotropy，F(xiàn)A）值，通過FSL軟件完成基于纖維束示蹤的空間統(tǒng)計分析（tractbased spatial statistics，TBSS）[21，23]。①對DTI進行目視檢查，以排除具有明顯失真或缺陷的FA圖像。②采用非線性配準方法將FA圖像配準到FMRIB58_FA模板上圖像。③生成閾值為0.2的平均FA骨架，僅保留主要區(qū)域。④將每個受試者的FA投影到骨骼以構(gòu)建白質(zhì)骨架。⑤采用雙樣本非配對t檢驗的非參數(shù)置換檢驗（5000次）來評估以性別和年齡為協(xié)變量的組間差異。統(tǒng)計利用無閾值簇群增強（threshold-free cluster enhancement，TFCE）校正和家族錯誤率（family-wise error，F(xiàn)WE）校正進行多重比較校正，P＜0.05提示差異具有統(tǒng)計學意義。⑥從JHU ICBM-DTI-81白質(zhì)圖譜標記感興趣區(qū)域（region of interest，ROI）及提取FA值。⑦將上述獲得的變形關(guān)系矩陣應(yīng)用于平均彌散率（mean diffusivity，MD）圖像，并進行標準空間化，后進行組間比較，步驟同F(xiàn)A圖像。

1.4 統(tǒng)計學方法 采用SPSS 25.0軟件進行人口學信息及臨床資料的統(tǒng)計分析。對于計量資料，正態(tài)分布數(shù)據(jù)使用統(tǒng)計描述，組間比較采用獨立樣本t檢驗；非正態(tài)分布數(shù)據(jù)使用M（P25～P75）進行統(tǒng)計描述，組間比較采用非參數(shù)檢驗。對于計數(shù)資料，使用百分比進行統(tǒng)計描述，運用Fisher確切概率法進行組間比較。對有統(tǒng)計學意義的影響因素，將其作為自變量納入多因素logistic回歸分析中。上述統(tǒng)計的檢驗水準為α=0.05，均采用雙側(cè)檢驗。

TBSS分析使用Linux系統(tǒng)、FSL軟件與SPSS 25.0軟件完成。在纖維示蹤統(tǒng)計分析中，提取具備顯著組間差異腦區(qū)的FA值與MD值，將FA及MD值與影像學特征及量表評分進行相關(guān)性分析。上述統(tǒng)計的檢驗水準為α=0.05，均采用單側(cè)檢驗。

2 結(jié)果

2.1 臨床資料 對39例患者進行了頭顱MRI掃描和PSG記錄，其中7例患者因缺乏MRI數(shù)據(jù)或參數(shù)不一致或圖像質(zhì)量差而被排除。因此，最終納入32例患者，其中21例CSVD患者同時被診斷為OSA，11例CSVD患者未被診斷為OSA。伴OSA患者的平均年齡為（64.14±11.57）歲，男性18例（85.7%），而不伴OSA患者的平均年齡為（67.64±8.95）歲，男性6例（54.5%）。在單因素分析中，與不伴OSA組相比，OSA組肌酐水平更高（P=0.016）、TG水平更低（P=0.046）和ArI更高（P=0.006）；然而在年齡、性別、BMI、既往史、其余危險因素、認知及睡眠評分、CSVD影像標志物、其余PSG各項參數(shù)等方面兩組差異無統(tǒng)計學意義（表2）。

表2 伴或不伴OSA的CSVD患者臨床特點、影像學特點及PSG參數(shù)的比較

2.2 腦小血管病患者發(fā)生阻塞性睡眠呼吸暫停的多因素分析 應(yīng)用多因素logistic回歸分析進一步評估血肌酐、TG、ArI對CSVD患者是否患OSA的影響，結(jié)果顯示，血肌酐、TG、ArI均無統(tǒng)計學意義（表3）。

表3 CSVD患者患OSA的多因素logistic回歸分析

2.3 基于纖維束示蹤的空間統(tǒng)計分析 基于體素的TBSS比較顯示，以性別和年齡作為協(xié)變量，OSA組與不伴OSA組的MD差異有統(tǒng)計學意義（TFCE-FEW校正，P＜0.05），而FA值的組間差異不具備統(tǒng)計學意義。OSA組在雙側(cè)丘腦前放射、雙側(cè)皮質(zhì)脊髓束、雙側(cè)扣帶回、雙側(cè)海馬、大鉗（胼胝體枕部纖維）、小鉗（胼胝體額部纖維）、雙側(cè)額枕下束、雙側(cè)上/下縱束、雙側(cè)鉤束等部位的MD顯著升高（表4、圖1）。提取組間差異具備統(tǒng)計學意義區(qū)域的MD值與MMSE評分、MoCA評分、ADAS-Cog評分、PSQI評分、ESS評分、AHI、PSG參數(shù)進行相關(guān)性分析，結(jié)果顯示MD僅與MoCA評分呈負相關(guān)（r=-0.374，P＜0.05）（表5）。在MD值與CSVD影像標志物的相關(guān)性分析中，MD僅與WMH相對體積（r=0.646，P＜0.05）和Fazekas 2～3級（r=0.458，P＜0.05）呈正相關(guān)，與血管源性腔隙、CMB、PVS及CSVD總負荷之間無相關(guān)性（表6）。

圖1 伴或不伴OSA的CSVD患者經(jīng)TBSS分析差異腦白質(zhì)纖維區(qū)

表4 OSA組MD差異腦區(qū)定位

表5 MD與AHI、認知功能及睡眠質(zhì)量的相關(guān)性分析

表6 MD與CSVD影像標志物相關(guān)性分析

3 討論

本研究旨在探索CSVD合并OSA患者大腦微結(jié)構(gòu)的變化。研究發(fā)現(xiàn)在CSVD合并OSA患者大腦特定區(qū)域的MD值增加，包括丘腦前輻射、皮質(zhì)脊髓束、扣帶回、海馬、胼胝體枕部和額部纖維、額枕下束、上/下縱束和鉤束，表明這些區(qū)域的白質(zhì)纖維被破壞。此外，研究還發(fā)現(xiàn)上述區(qū)域的MD與MoCA評分、WMH之間存在顯著相關(guān)性，提示該區(qū)域纖維束損害可能與認知功能的損害及白質(zhì)高信號的發(fā)生相關(guān)。

在DTI中，F(xiàn)A描述水分子的各向異性，代表水分子在特定方向上的擴散，MD描述水分子的各向同性，代表水分子的整體擴散能力。FA值下降和MD值增加均提示纖維束破壞[24]。研究發(fā)現(xiàn)，MD也可用于區(qū)分缺氧后的急性和慢性階段，較低的MD值提示細胞內(nèi)含水量增加的急性過程，而較高的MD值表明水分子受限制較少，增加徑向擴散率，提示慢性過程和病理性白質(zhì)變化，比如細胞外水腫、細胞丟失[25]。本研究中OSA組大腦區(qū)域顯示MD值增加，可能表明該區(qū)域的損傷與慢性缺氧相關(guān)，并非急性損傷。雖然間歇性低氧血癥被認為是OSA導致腦損傷的重要病理機制[26]，但本研究的數(shù)據(jù)沒有顯示PSG相關(guān)指標與MD之間的可能關(guān)聯(lián)性，可能與未對OSA嚴重程度進一步劃分或樣本量不足有關(guān)。此外，在本研究中，F(xiàn)A組間差異無統(tǒng)計學意義，這似乎與既往大多數(shù)研究不一致。但是，由于FA是根據(jù)垂直方向和平行方向的擴散系數(shù)得出的，F(xiàn)A差異不顯著也是可能存在的，而且，對于白質(zhì)損害，白質(zhì)擴散特性（如MD）可能更具特異性和敏感性[12-13]。

OSA引起的間歇性低氧血癥可能使大腦出現(xiàn)氧化應(yīng)激和缺血再灌注損傷[27]，導致結(jié)構(gòu)變化，這些變化常出現(xiàn)在與認知功能、自主神經(jīng)功能、情緒功能相關(guān)或控制呼吸及血壓的相關(guān)區(qū)域[12]，導致患者生活質(zhì)量下降。使用基于體素的形態(tài)測量（voxel-based morphometry，VBM）或皮質(zhì)厚度分析方法的神經(jīng)影像學研究報道了OSA患者在額葉區(qū)、前扣帶皮質(zhì)和杏仁核-海馬區(qū)等與缺氧相關(guān)的灰質(zhì)結(jié)構(gòu)變化[28-29]，而白質(zhì)纖維損傷常出現(xiàn)在胼胝體、扣帶束、穹隆、內(nèi)囊、小腦和皮質(zhì)脊髓束[12]。本研究結(jié)果與上述變化區(qū)域一致。

皮質(zhì)脊髓束完整性受損將影響上呼吸道呼吸肌的協(xié)調(diào)和控制，導致上呼吸肌的膈肌運動不協(xié)調(diào)，從而出現(xiàn)OSA[14]?？蹘Щ貐⑴c自主神經(jīng)調(diào)節(jié)，出現(xiàn)呼吸障礙和血壓變化時可激活扣帶區(qū)。海馬與呼吸暫停后的吸氣發(fā)作有關(guān)[30]，海馬損傷可能會損害呼吸暫停后的呼吸恢復，繼而加重腦損傷。以上區(qū)域的損傷都與呼吸障礙緊密聯(lián)系。

本研究發(fā)現(xiàn)，具有差異腦區(qū)的MD與MoCA評分明顯相關(guān)，提示這些區(qū)域白質(zhì)損害可能與認知功能下降相關(guān)。既往已有研究表明OSA的白質(zhì)纖維病變與認知功能惡化有關(guān)，主要涉及雙側(cè)丘腦前輻射和右鉤束[31]。另一項研究納入中至重度OSA受試者，發(fā)現(xiàn)其胼胝體前部的MD值較高，這與注意力的持續(xù)和前瞻性記憶受損相關(guān)[32]。OSA患者認知功能受損還可能累及扣帶回、海馬、額部纖維結(jié)構(gòu)[33]。再者，上縱束連接額葉、頂葉、枕葉及顳葉，與語言功能相關(guān)；下縱束連接顳葉和枕葉，與視覺辨認有關(guān)；鉤束連接額葉的前部和顳葉的前部，對行為調(diào)控十分重要；這些部位的損傷均與認知功能有一定聯(lián)系[34]。既往有關(guān)CSVD和OSA的研究中很少提及額枕下束，但本研究發(fā)現(xiàn)額枕下束的MD值升高，且額枕下束異常常表現(xiàn)為各種形式的注意力（如警覺性、定向力和執(zhí)行能力）缺陷[35]。

本研究還發(fā)現(xiàn)差異區(qū)域的MD與WMH顯著相關(guān)，提示OSA患者大腦微結(jié)構(gòu)損害可能與WMH相關(guān)。既往觀點認為WMH主要與衰老和高血壓有關(guān)[36]，隨著對WMH研究的深入，發(fā)現(xiàn)慢性缺氧缺血也可造成WMH和微結(jié)構(gòu)破壞。Patel等[37]報道OSA引起的夜間低氧血癥與WMH相關(guān)；另一項CSVD研究則發(fā)現(xiàn)在WMH部位氧提取分數(shù)（代表氧供不足的指標）增加而腦血流量減少，而且隨著血流量減少及氧提取分數(shù)的增加，WMH密度也增加[38]，暗示缺氧參與CSVD的腦白質(zhì)病變。

在CSVD患者中，WMH與認知障礙的風險增加有關(guān)[39]，但OSA相關(guān)WMH變化與認知功能關(guān)系的研究較少。一項研究表明CSVD伴OSA患者PVS可能導致認知障礙，與WMH無關(guān)[40]。在本研究中，WMH和認知功能之間沒有顯著相關(guān)性，有關(guān)OSA引起WMH變化是否會引起CSVD患者的認知障礙仍不得而知。

綜上所述，CSVD合并OSA患者存在更為廣泛的腦白質(zhì)纖維損害，且大腦微結(jié)構(gòu)損害和WMH及認知障礙密切相關(guān)。但是本研究存在一定的局限性：首先，本研究作為一項單中心研究，樣本量較少，后續(xù)相關(guān)研究應(yīng)增加樣本量；其次，本研究作為一項橫斷面研究，僅初步推斷CSVD合并OSA患者大腦微觀結(jié)構(gòu)受損與WMH及認知功能的變化存在相關(guān)性，無法表明因果關(guān)系，后續(xù)研究應(yīng)考慮納入隊列研究等方法以明確兩者時空上的先后順序與相關(guān)關(guān)系；再次，本研究未建立由健康人群組成的對照組，因病例數(shù)據(jù)所限，本研究無法獲得患者診斷CSVD之前是否存在OSA的證據(jù)；最后，本研究未就OSA嚴重程度進行區(qū)分，未來將在本研究基礎(chǔ)上開展大規(guī)模多中心前瞻性研究以進一步探討。

【點睛】本研究是一項小樣本前瞻性研究，使用基于纖維束示蹤的空間統(tǒng)計分析方法初步發(fā)現(xiàn)腦小血管病合并阻塞性睡眠呼吸暫?；颊叽嬖趶V泛腦白質(zhì)纖維損害，為下一步大樣本的研究提供了前期的參考數(shù)據(jù)和可行性研究方案。