单夜持续正压通气对重度阻塞性睡眠呼吸暂停患者自发性脑活动的影响

2024-06-27 Thu
单晚连续正压通气对重度阻塞性睡眠呼吸暂停患者自发性脑活动的影响研究背景阻塞性睡眠呼吸暂停（OSA）是一种常见的慢性睡眠相关呼吸障碍，特征是在睡眠期间呼吸道的部分或完全闭合。这种病症会导致反复间歇性低氧、二氧化碳潴留和睡眠片段化。据报道，重度OSA的发病率在成年男性中约为20%，在绝经后女性中为10%。此外，一项涉及38,000名俄罗斯公民的研究显示，48.9%的参与者表现出呼吸暂停-低通气指数（AHI）≥5，18.1%有AHI≥15，且4.5%有AHI≥30的现象。OSA可引起严重的健康并发症，包括心脏病、高血压和胃食管反流等。然而，OSA患者脑功能障碍的具体机制尚不明确。
连续正压通气（CPAP）是中重度OSA患者的首选治疗方法。仅一夜的CPAP治疗，即可迅速纠正间歇性低氧，显著减少睡眠片段化，并明显增加慢波和快速眼动（REM）睡眠比例。此外，一些重度OSA患者经过一夜CPAP治疗后，白天的嗜睡症状消失，精神状态显著改善。然而，目前关于一夜CPAP治疗对OSA患者脑功能影响的研究相对较少。因此，我们假设一夜CPAP治疗同样可能显著改善OSA患者的脑功能。
研究来源该研究由西南大学附属华西医院睡眠医学中心的Yuanfeng Sun、Fei Lei、Lian Luo、Ke Zou和Xiangdong Tang联合撰写，并于2023年在《Scientific Reports》期刊上发表。
研究内容研究工作流程这项研究的目的是调查单夜CPAP治疗对重度OSA患者自发性脑活动的影响，以及潜在的神经病理机制。研究涉及30名重度OSA患者和19名健康对照（HC）。为了评估所有参与者的自发性脑活动，我们采用了低频波动分数振幅（fALFF）和区域同质性（ReHo）的方法。
具体研究流程如下：
受试者招募及基本信息采集：
共招募30名新诊断、未经治疗的重度OSA男性患者和19名健康对照（HC）。
排除有呼吸、神经精神或神经疾病史、酒精或药物滥用史的受试者。
在西南大学附属华西医院进行多导睡眠监测（PSG）和静息态功能磁共振成像（rs-fMRI）数据采集。
CPAP治疗：
在PSG评估后，进行单夜（22:30–6:30）的CPAP治疗，设备监测呼吸水平并自动调整压力。
数据采集与处理：
对所有参与者在PSG或CPAP治疗后的第二天早上7:30-8:30进行结构和功能磁共振成像。
rs-fMRI数据采集参数包括重复时间=2000ms，回波时间=30ms，翻转角=90°，厚度=5.0mm，等。
数据分析：
使用DPABI软件进行ReHo和fALFF值计算，分别采用肯德尔一致性系数和幅值计算。
对生成的数据进行统计分析，比较治疗前后及与健康对照组之间的差异。
研究结果临床特征研究显示，OSA患者与健康对照组在年龄、教育水平、入睡潜伏期、上床时间、总睡眠时间和睡眠效率等方面无显著差异。然而，OSA患者表现出显著较高的Epworth嗜睡量表（ESS）得分、AHI指数和N1睡眠时间，以及较低的睡眠总时间平均氧饱和度（SaO2）和REM、NREM阶段的T90%时间。
经过一夜CPAP治疗后，OSA患者REM睡眠时间、N3睡眠时间和SaO2明显增加，而AHI和REM、NREM阶段和总睡眠时间的T90%显著减少。
ReHo和fALFF分析与健康对照组相比，所有患者的双侧尾状核区域同质性（ReHo）值显著降低，而双侧小脑第8区的fALFF值增加。一夜CPAP治疗后，双侧尾状核ReHo值增高，而右侧上额回ReHo值下降。左侧中额回眼区（frontal_mid_orb_l）和右侧下额回眼区（frontal_inf_orb_r）的fALFF值增加，而左侧上额回内侧（frontal_sup_medial_l）和右侧顶下小叶（parietal_inf_r）的fALFF值下降。
Pearson相关分析在全脑ReHo和fALFF分析的基础上识别了六个感兴趣的区域（ROIs）。ReHo的均值与多导睡眠数据无显著相关性。然而，右侧下额回眼区（frontal_inf_orb_r）fALFF改变值与REM睡眠时间变化呈正相关（r = 0.437，p = 0.016）。
讨论该研究发现，OSA患者的尾状核双侧区域同质性（ReHo）值降低，提示局部神经元活动随着时间的推移变得更加混乱，局部神经元的连接变弱。尾状核是脑学习和记忆系统的主要组成部分，以前的研究也证明尾状核和海马体在未经治疗的OSA患者中出现结构性损伤以及代谢变化。研究还显示，一夜CPAP治疗后尾状核ReHo值恢复，提示其功能得到恢复。
此外，该研究发现，OSA患者双侧小脑第8区fALFF信号增加，且与血氧饱和度（SaO2）和AHI呈显著负相关。相关研究表明，间歇性低氧暴露会对小脑中的神经元产生剂量依赖性损害，导致小脑功能受损。CPAP治疗后，fALFF和ReHo值在多个脑区发生改变，尤其是前额叶区域，与REM睡眠时间变化相关。
结论单夜CPAP治疗前后观察到OSA患者fALFF和ReHo的异常变化，有助于我们深入理解OSA患者的神经机制。这项研究为进一步研究OSA的神经病理机制提供了重要的影像学证据。同时，研究结果提示，一夜CPAP治疗可以显著改善OSA患者的脑功能，特别是前额叶区域，与睡眠和认知功能恢复相关。
研究意义这项研究不仅揭示了OSA导致的具体脑功能损害，还证明了CPAP治疗对脑功能恢复的积极影响。通过使用先进的fMRI技术和精确的fALFF和ReHo分析方法，研究提供了宝贵的影像学依据，为OSA的临床治疗及其神经机制研究提供了新的视角。这对改善OSA患者的生活质量、开发新的治疗方法和促进相关基础科学研究具有重要意义。