中重度阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征患者悬雍垂腭咽成形术前后的多体素1H-MRS初步研究

郝彩仙，刘 筠，刘学焕，许 亮，王金月，钟 进，朱 淼

阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征(obstructive sleep apnea hypopnea syndrome, OSAHS)是一种发病率较高、具有潜在的致死危险性，却易被人们忽视的疾病。上气道阻塞是引起OSAHS患者脑缺血、缺氧的主要原因，阻塞引起的脑代谢改变在其发病机制中的作用越来越受到重视[1,2]。目前采用的悬雍垂腭咽成形术(uvulopalatopharyngoplasty, UPPP)，可解除OSAHS患者上气道狭窄，从而避免呼吸暂停及低通气的发生，进而解除患者夜间低血氧状态，改善脑代谢。因此，在UPPP术前后充分了解脑代谢异常改变及其恢复情况，对于患者手术疗效及愈后评估具有重要的临床意义。然而，目前尚未见国内外有关OSAHS患者UPPP治疗前后的多体素磁共振质子波谱(1H magnetic resonance spectrum,1H-MRS)的相关研究报道。

1 材料与方法

1.1 研究对象

收集2008年8月至2009年6月间，我院收治的行UPPP术的OSAHS患者20例，其中男性18例，女性2例，年龄30～45岁，平均37.3岁。

入组标准：①符合2002年全国阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征会议制定的OSAHS临床诊断标准[3]：根据多导睡眠图(polysomnography, PSG)监测结果，筛选20例中重度(AHI＞20) OSAHS的患者，其中7例为中度，13例为重度[OSAHS患者病情判定标准[3]：轻度(5＜AHI≤20)、中度(20＜AHI≤40)、重度(AHI＞40)，其中睡眠呼吸暂停低通气指数(apnea hypopnea index, AHI)指平均每小时睡眠中的呼吸暂停加上低通气次数]。②病程为1.5～5年，平均3年。③所有患者既往均无心脑血管疾病，主要临床症状包括白天嗜睡、睡眠时严重打鼾和反复的呼吸暂停、晨起头痛、疲劳、记忆力下降等。

术后6个月复查头颅多体素1H-MRS检查，并再次行PSG监测。全部病例术后症状均有不同程度好转，无并发症发生。所有检查均征得患者或家属的知情同意，并填写知情同意书。

1.2 检查方法

采用Marconi Eclipse 1.5 T超导型磁共振设备(头颅专用正交线圈)和Achieva 1.5 T MR超导型磁共振设备(神经血管相控阵线圈)，保证每个患者在术前、术后使用同一台MR扫描仪，在清醒状态下，先行常规MRI横断面、冠状面及矢状面扫描，成像序列包括SE T1WI (TR/TE, 395 ms/12 ms)和FSE T2WI (TR/TE,4500ms/102 ms)。然后在横断面T2WI上定位，采用点解析频谱(point resolved spectroscopy, PRESS)序列，行多体素质子波谱扫描，TR 1500ms，TE 135 ms，矩阵256×384，FOV 140mm×140mm，层厚20mm。兴趣区(ROI)覆盖包括半卵圆中心区及基底节区层面的整个脑组织，分2次扫描完成，单个体素大小为8.75 mm×8.75 mm×20mm，2台MR设备的波谱采集时间分别为4 min 30s和13 min 3 s，每位患者术前和术后使用同一台MR机检查。接收/发射增益调节、体素内匀场、水抑制均由自动预扫描程序完成。

图1 多体素1H-MRS定位示意图。1A：半卵圆中心区层面；1B：为基底节区层面，白框区为选择的体素Fig.1 Multivoxel 1H-MRS positioning diagram.Fig.1A is the centrum ovale level, Fig.1B is the basal ganglia level, the white frame area represents the selected voxels.

应用PHILIPS随机自带的波谱分析软件自动完成基线校准、信号平均、代谢物识别并计算各种代谢物的曲线下面积，其中氮-乙酰天门冬氨酸(N-acetylaspartate, NAA)、肌酸(creatine, Cr)、胆碱(choline, Cho)和乳酸(lactate, Lac)的化学位移位置分别为2.01 ppm (ppm表示10-6m)、3.03 ppm、3.20ppm和1.33 ppm处。选择体素时尽量避开脑沟。半卵圆中心区和基底节区由前向后分别选择4个体素，位于中线两侧对称区域(图1)，分别计算每个体素的NAA/Cho、NAA/Cr、Cho/Cr，然后取平均值进行定量分析，并观察有无Lac峰出现。

1.3 统计学方法

全部数据采用SPSS 13.0统计软件包进行处理，计量资料结果以均数±标准差()表示。术前和术后各项参数的比较，均采用t检验。所有统计结果均以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 头颅MRI平扫表现

术前及术后头颅MRI平扫脑质内均未见异常信号。9例重度患者，2例中度患者脑沟稍显增宽。

2.2 多体素1H-MRS表现

2.2.1 半卵圆中心区1H-MRS表现

UPPP术后半卵圆中心区NAA/Cr、NAA/Cho较术前明显升高，Cho/Cr较术前明显降低，差异均有统计学意义(P＜0.05)，结果见表1和图2。20例患者UPPP术前后均未见Lac峰。

图2 半卵圆中心区多体素1H-MRS。重度OSAHS患者术前(2A)和术后(2B)比较，后者NAA/Cho、NAA/Cr 明显升高，Cho/Cr明显降低，未见Lac峰Fig.2 Multivoxel 1H-MRS of centrum ovale.Comparing with pre (2A) and post UPPP (2b) in severe OSAHS patients, the latter NAA/Cho and NAA/Cr signi fi cantly increases, Cho/Cr signi fi cantly decreases.No Lac peak is found.

图3 基底节区多体素1H-MRS。重度OSAHS患者术前(3A)和术后(3B)比较，后者NAA/Cho、NAA/Cr稍升高，Cho/Cr稍降低，未见Lac峰Fig.3 Multivoxel 1H-MRS of the basal ganglia.Comparing with pre (3A) and post UPPP (3B) in severe OSAHS patients,the latter NAA/Cho and NAA/Cr slightly increases, Cho/Cr slightly decreases.No Lac peak is found.

表1 UPPP术前后半卵圆中心区代谢物含量的比较()Tab.1 Comparison of metabolite levels of centrum ovale pre- and post-UPPP ()

表1 UPPP术前后半卵圆中心区代谢物含量的比较()Tab.1 Comparison of metabolite levels of centrum ovale pre- and post-UPPP ()

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2.2.2 基底节区1H-MRS表现

UPPP术后基底节区NAA/Cr、NAA/Cho较术前稍升高，Cho/Cr较术前稍降低，差异均无统计学意义，结果见表2和图3A、3B。20例患者UPPP术前后均未见Lac峰。

3 讨论

随着睡眠医学研究的不断深入，人们逐渐认识到OSAHS不单纯是简单的上气道解剖和功能异常，而是一种慢性全身性疾病，可以引起全身多器官损害。近年来越来越多证据表明，OSAHS可导致认知功能障碍、脑结构和功能的异常[4-6]。如果能在脑形态学改变之前做出诊断，进而针对引起OSAHS患者脑缺氧的病因即上气道狭窄进行有效的干预治疗，对于有效的避免或降低脑梗死、血管性痴呆等脑血管病的发病率具有重要的临床意义。

3.1 OSAHS多体素1H-MRS特点

1H-MRS技术有单体素(single voxel)和多体素(multivoxel)两种。国外仅有少量有关OSAHS患者UPPP术前单体素1H-MRS的研究报道，且集中于特定区域灰质或白质研究[1,7]。尽管单体素波谱可以通过测定代谢物的弛豫计算代谢物浓度，但一次仅能获得1个部位的1H-MRS曲线，且体素较大，多为2～8 cm3，定位不够精确，分辨力低，在一定程度上影响临床应用。然而，OSAHS患者脑代谢改变随部位的不同而变化，因此，本研究采用多体素波谱成像方法，可一次性获得多个部位的1H-MRS曲线，同时体素更小(8.75 mm×8.75 mm×20mm)，采样容积缩小，覆盖范围增加，减少因周围组织重叠所致的部分容积效应。随着近年来MRI软硬件的不断发展和提高，多体素1H-MRS的空间分辨率显著提高，操作更简便，检查时间更短，使其更具有临床应用价值，有更加广阔的应用前景。

表2 UPPP术前后基底节区代谢物含量的比较()Tab.2 Comparison of metabolite levels of basal ganglia pre- and post-UPPP ()

表2 UPPP术前后基底节区代谢物含量的比较()Tab.2 Comparison of metabolite levels of basal ganglia pre- and post-UPPP ()

Metabolite Preoperative Postoperative t P NAA/Cr 1.932±0.155 1.995±0.131 -1.358 0.19 Cho/Cr 1.262±0.134 1.181±0.129 1.78 0.091 NAA/Cho 1.568±0.141 1.673±0.155 -1.8950.073

3.2 OSAHS患者UPPP术前及术后脑多体素1H-MRS改变

OSAHS患者由于睡眠过程中反复发生上气道完全或不完全阻塞，可引起间断低氧血症、高碳酸血症等，但尚未发生脑梗死。本组20例OSAHS患者UPPP治疗前后，常规头颅MRI检查均未发现梗死灶。

本组研究结果显示，半卵圆中心区NAA/Cr、NAA/Cho较术前升高，Cho/Cr较术前下降，差异均有统计学意义。笔者认为这种可逆性NAA变化可能由轴突数量改变或者线粒体功能失调所引起，由于未引起器质性改变，因此经UPPP治疗解除上气道狭窄，可改善脑低氧血症。至于术后Cho下降的原因，我们推测可能是由于UPPP后脑缺氧状态改善，各种毒性代谢产物对生物膜的破坏减轻，导致膜磷脂的降解减少，从而Cho波峰降低。而人体内Cr浓度是相对稳定的，导致NAA/Cr、NAA/Cho较术前升高，Cho/Cr较术前下降。由此可见，UPPP不仅可以解除上气道阻塞，而且还能提高脑组织的代谢水平。

本研究结果显示术后基底节区NAA/Cr、NAA/Cho稍升高，Cho/Cr稍降低，差异无统计学意义，可能该部位血流调节能力较强，对缺血、缺氧耐受力优于半卵圆中心区。我们分析导致半卵圆中心区、基底节区脑代谢的差异，是由解剖特点决定的，半卵圆中心区由大脑中动脉皮质支的浅穿支动脉供血，这些血管为终末动脉，无相互吻合或侧支循环，使该区域极易受脑血流灌注不足的影响，通常最早发生脑缺氧[8,9]，因此能够敏感反映脑代谢改变。由此可见，今后我们评估UPPP术临床疗效及预后时，可以直接选取半卵圆中心区作为兴趣区。

本组20例患者手术前后均未见Lac峰，表明在患者清醒时没有严重的低灌注和或低氧引起无氧酵解的证据。

3.3 OSAHS患者 UPPP术前及术后脑多体素1H-MRS的临床应用价值

OSAHS是脑卒中的独立危险因素，容易引发脑血管疾病，而早期常规MR检查多无异常发现。本研究应用多体素1H-MRS对OSAHS患者UPPP手术前后进行研究，发现虽然常规MRI未检出脑梗死灶，但UPPP术后脑代谢状况改善，表明多体素1H-MRS可以发现常规检查无法显示的病变，能在发生形态学改变之前即可评价脑代谢异常改变及其恢复情况，为临床疗效及预后评估提供依据，能够有效降低脑梗死的发生率，具有较好的临床应用价值和发展前景。

本研究存在一定的局限性，首先，本研究是在患者清醒状态下完成的，并不能说明睡眠状态下脑代谢变化。而确定患者睡眠状态下是否存在氧糖酵解过程，以及睡眠多长时间出现无氧糖酵解对于OSAHS具有重要意义，这是本研究将来重要方向之一。再者，由于在我院UPPP手术患者以中青年居多，老年和儿童甚少，故未将其纳入研究范围内，这也是本研究不足之处。样本量较少，仅进行了初步研究，有些结果可能存在偏差，有待今后进一步深入研究论证。

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