張丹偉 汪周兵 李月峰2 李國海

中國普通人群睡眠障礙檢出率為15.0%[1]。長期失眠會大大增加車禍、工傷等事故的發(fā)生幾率，同時也會使多種內科疾病，例如高血壓、冠心病、心臟病、腦中風等發(fā)生明顯增多，而其對大腦的最主要的影響是認知功能的損害，長期失眠的患者記憶力下降明顯[2]。海馬是對過去回憶以產(chǎn)生記憶以及對未來暢想等神經(jīng)精神活動的主要大腦結構[3]。認知存在缺陷的個體與海馬結構及其周邊區(qū)域的損傷相關[4，5]。長期慢性或周期性的睡眠剝奪既會導致海馬活性降低，又會使海馬神經(jīng)元細胞受到抑制而降低再生能力，從而對其記憶和學習功能再次造成負性的影響[6，7]。彌散張量成像(DTI)這一影像技術能夠顯示大腦白質纖維走向，從而用來評價白質結構的完整性[8]。而利用該技術對于失眠障礙患者腦結構以及功能影像學研究，相對于功能磁共振(fMRI)還很鮮見[9～11]。本研究采用結構影像和彌散張量成像技術，利用九盒迷宮實驗測試，探尋失眠障礙患者記憶功能與海馬形態(tài)結構以及功能影像的關系。

1 對象與方法

1.1 對象 選取2015年11月～2017年12月在鎮(zhèn)江市精神衛(wèi)生中心門診或住院的失眠障礙患者22例納入研究組。入組標準：(1)符合美國精神障礙診斷與統(tǒng)計手冊第五版(DSM-5)中關于失眠障礙的診斷標準[12]；(2)年齡20～60歲；(3)受教育程度不低于6年，理解能力正常；(4)匹茲堡睡眠質量指數(shù)(Pittsburgh Sleep Quality Index，PSQI)評測總分>7分；(5)漢密爾頓焦慮量表(Hamilton Anxiety Scale，HAMA)評測總分<7分，漢密爾頓抑郁量表-17項版(Hamilton Depression Scale-17，HAMD-17)評測總分<7 分；(6)兩周前無鎮(zhèn)靜類、精神類、安眠類用藥史，以及影響睡眠和記憶力的其他用藥史。對照組為身體健康的本院職工或者職工親友，共納入17例。入組標準：(1)要求在性別、年齡、受教育程度等基本資料上與研究組保持大體匹配；(2)與DSM-5中列出的精神疾病的各項診斷標準完全不符；(3)PSQI≤7分，HAMA≤7分，HAMD-17≤7分；(4)兩組成員相互間無任何血緣關系；(5)身體無嚴重疾病，或顯著的記憶力下降。所有受試者排除標準：(1)近兩周有過鎮(zhèn)靜安眠類、精神類、抗癲癇類等影響記憶力的用藥史；(2)患有慢性疼痛類的各種嚴重軀體病癥者，外傷、感染程度較為嚴重者，心臟類、腫瘤類、甲狀腺類疾病；(3)抑郁癥、焦慮障礙、精神分裂癥等精神類疾病者；(4)因中樞神經(jīng)機制異常引起的失眠障礙者，如腦卒中、腦外傷、帕金森病、阿爾茨海默病、血管性癡呆等；(5)女性孕期、哺乳期者，存在視力、聽力異常者。本研究經(jīng)過醫(yī)院倫理委員會討論同意，并獲得所有受試者的知情同意。

1.2 方法

1.2.1 一般情況收集 采用一般資料調查表，采集入組者的性別、年齡、民族、就業(yè)狀況、受教育程度、病史、用藥史、治療史等。

1.2.2 睡眠質量、情緒、認知評估 研究組和對照組均采用PSQI和埃普沃思嗜睡量表(Epworth Sleepiness Scale，Ess)評估睡眠質量，失眠嚴重程度指數(shù)量表(Insomnia Severity Index，ISI)評估失眠嚴重程度，HAMD-17和HAMA評估抑郁和焦慮水平，蒙特利爾認知評估量表(Montreal Cognitive Assessment, MoCA)評估受試者的總體認知功能。

1.2.3 記憶功能測試 九盒迷宮實驗在采光良好的環(huán)境中進行，所需物品包括一個圓形桌子、9個相同的紙杯、10件日常常見小物品以及5張印有上述10件物品的圖片冊。首先，在受試者面前逐一展示上述10件小物品，讓其知曉物件名稱，盡可能記住這些物體，然后隨機在兩個倒置的紙杯中分別放入隨機挑選的兩樣物品。在之后的實驗過程中，這兩個物體和紙杯位置都不會改變，然后在另外兩個紙杯中放入其他兩樣物品，在之后的實驗中每次放入的物品和紙杯都會改變，最后讓受試者在原地自轉2次后改變位置，對照圖片冊指出放入紙杯的物品及其所在的紙杯位置。實驗者分別記錄受試者指認的物體及紙杯位置的錯誤次數(shù)。上述步驟共重復5次(首次結果不計入統(tǒng)計)，受試者在每個方位均需受到記憶檢測。在這個測試過程中，一開始放進紙杯的兩個物品及對應的紙杯位置一直保持不變，形成物體參考記憶和空間參考記憶，之后放入的另外兩個物品和紙杯位置保持變化，形成物體工作記憶和空間工作記憶，統(tǒng)計每次錯誤數(shù)。

1.2.4 影像學檢查 本研究中的所有磁共振掃描檢測，全部是由NoⅦs 3.0T超導磁共振(德國西門子)完成。共掃描橫、冠、矢3個方位。掃描參數(shù)：軸位自旋回波序列T2wI(TME=1 378/110 ms)，2 mm的層厚，256×256的矩陣面積，視野(FOV)=24 cm，無間距掃描；矢狀位快速場梯度回聲(FFE)，T1WI(TME=97/2 ms)，256×256的矩陣面積，2 mm的層厚，視野=24 cm，無間距掃描。發(fā)射和接收線圈為標準頭線圈。

1.2.4.1 海馬體積測定 依據(jù)之前掃描獲得的圖像全部傳輸至Novus影像工作站。定界海馬結構的方法，借鑒了Watson C等[13]在研究中實施的測定方法：計算公式為：(S1+S2+……SN)×厚度=海馬的體積，該值與顱內容積的大小關聯(lián)較大。顱內容積的3條徑線長度，在既往研究中有多種衡量標準，而較為恒定的為AC-PC線，即連合間徑(前、后連合中點間的連接線)。該線也是確定各軸面的標準。基準軸位面為AC-PC的水平面，基準冠狀面的確定以AC-PC中點垂直于軸位面的冠狀面，基準矢狀面為AC-PC的正中矢狀面，3條線相乘的積就是顱內容積(Intracranial Volume，ICV)的值。為了海馬體積的精確度，要先求出標準化系數(shù)，也就是所有參與者的ICV平均值，與參與者的單個ICV實測值之比。消除不一致顱內容積產(chǎn)生的影響后，所有單個海馬標準化體積的計算方法為：標準化系數(shù)×單個實測海馬體積。

1.2.4.2 DTI掃描 將之前掃描得到的DTI的原始數(shù)據(jù)圖像首先進行變形矯正以及運動校正。分析軟件使用的是Philips PRIDE軟件包，進一步應用DoDTI軟件包，此軟件包基于Matlab7.01平臺 (http：//neuroimage．yonsei．a(chǎn)c．Kr/dodti)，然后處理生成FA圖及ADC圖。對所有受試者的FA圖及ADC圖分別進行空間標準化。選取海馬作為感興趣區(qū)，分別測量其FA值及ADC值。

2 結果

2.1 兩組人口學資料及量表評分比較 對照組共入組17名，其中男9名，女8名，年齡平均(43.71±8.92)歲；研究組22例，其中男13例，女9例，年齡平均(47.55±7.84)歲。兩組性別、年齡、教育年限、ESS評分、MoCA總分比較差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)；PSQI總分、ISI評分、HAMA評分、HAMD-17評分比較差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。見表1。

表1 兩組人口學資料及量表評分比較

2.2 兩組記憶功能比較 研究組物體工作記憶、空間工作記憶均表現(xiàn)較差(P<0.05)。兩組間物體參考、空間參考及物體再認比較差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表2。

表2 兩組記憶功能比較

2.3 兩組海馬體積比較 研究組左、右側及總海馬標準化體積均小于對照組(P<0.01)。見表3。

表3 兩組海馬體積比較

2.4 海馬體積與記憶功能的相關性分析 標準化左側及總海馬體積與空間工作記憶錯誤數(shù)呈負相關(P<0.05)。見表4。

表4 海馬體積與記憶功能的相關性分析(r)

注：*P<0.05,**P<0.01

2.5 失眠障礙患者海馬體積與病程的關系 研究組所有患者病程均超過10年，標準化左、右兩側體積及總海馬體積均與病程呈負相關(P1=0.000，P2=0.001，P3=0.000)。見圖1。

圖1 失眠障礙患者海馬體積與病程關系

2.6 兩組各項異性和表觀彌散系數(shù)比較 研究組海馬FA值小于對照組(P<0.05)，ADC值大于對照組(P<0.05)。見表5。

表5 兩組海馬FA值與ADC值結果比較

2.7 研究組各項異性和表觀彌散系數(shù)與記憶功能相關性分析 研究組FA值與空間參考記憶、空間工作記憶呈負相關(P<0.05)。ADC值與空間工作記憶功能呈正相關(P<0.05)。見表6。

表6 研究組FA值、ADC值與記憶記憶功能相關性分析(r)

注：*P<0.05

3 討論

臨床工作中，失眠患者經(jīng)常會有入睡困難、睡眠維持困難、早醒、容易驚醒等主訴，睡眠障礙患者不僅僅在夜間的睡眠結構出現(xiàn)了紊亂，日間功能受損也普遍存在。兩組PSQI評分比較差異有統(tǒng)計學意義，ISI評分結果也顯示研究組較高。ESS量表與對照組比較差異無統(tǒng)計學意義，推測可能與失眠障礙患者持續(xù)的過度覺醒機制有關[14]。本研究還顯示了，研究組不僅空間工作記憶不如對照組，物體工作記憶相對于對照組也較差，結果與Noh HJ等[15]關于原發(fā)性失眠患者海馬與客觀記憶之間關系的研究結果一致。失眠障礙患者形態(tài)學研究目前并不多，是否有海馬體積的萎縮目前仍存在爭議[15～17]。本研究顯示，兩組受試者左、右兩側及總海馬體積對比中，研究組均小于對照組。但其具體機制仍不清楚。海馬、前額葉、內側眶額、前扣帶回以及杏仁核等部位均屬于糖皮質激素受體分布較多的區(qū)域，對庫欣病患者的探索中確認了海馬萎縮和皮質醇的平均水平相關[18]。既往部分研究指出，夜間皮質醇較高或與睡眠效率低下相關[19]。所以通過病因學的層面來觀察，推測睡眠質量下降有很大幾率會借助皮質醇水平間接地對海馬體積產(chǎn)生影響。

本研究中顯示了空間工作記憶所出現(xiàn)的錯誤數(shù)與左側及總海馬體積表現(xiàn)出負相關。海馬是構成記憶功能的重要解剖結構，在產(chǎn)生和存儲記憶的過程中扮演重要的角色，密切影響空間記憶能力[20]。動物實驗證實，經(jīng)過持續(xù)時間較長的睡眠剝奪之后，腦中的谷氨酸分泌細胞會更加有活力，而谷氨酸濃度較高時會使海馬受到干擾，抑制海馬的記憶功能[21]。

海馬通過白質纖維束通路與各功能灰質核團產(chǎn)生廣泛的聯(lián)系，從而產(chǎn)生多種類型記憶、情感、運動控制以及神經(jīng)內分泌活動等[22]。本研究所使用的DTI成像技術，突破了傳統(tǒng)的 MRI掃描方法無法評估到白質微觀異常的缺點，該技術可以很好地檢測腦白質微結構的改變，一定程度上反映病理生理學變化。FA值可以用來反映神經(jīng)纖維的完整性以及損傷情況。ADC值主要反映了組織中水分子擴散的速度和范圍，體現(xiàn)細胞外間隙的大小，反映了髓鞘的瓦解程度和神經(jīng)軸突的受損。本研究發(fā)現(xiàn)研究組與對照組相比海馬區(qū)FA值較小，ADC值較大。提示研究組海馬腦白質微細結構的損傷，但具體機制有待進一步了解。

Hartley T等[23]研究發(fā)現(xiàn)大鼠海馬中存在著與空間位置信息有關的位置細胞，推測認知地圖位于海馬區(qū)。本研究也發(fā)現(xiàn)了失眠障礙患者FA值與空間記憶功能呈負相關，說明海馬區(qū)白質纖維損傷越嚴重，患者的空間記憶能力越差。而有研究提示白質損害在早期就可以導致包括記憶功能在內的認知功能障礙[24，25]。腦白質的改變可以反映出認知功能受損的程度[26]。而對于輕度認知障礙(Mild Cognitive Impairment,MCI)的患者，F(xiàn)A值和海馬體積均能用于預測記憶力進行性下降[27]。DTI 所檢測到的白質微結構變化常常先于海馬體積的萎縮[28]。故可以推斷失眠障礙患者的記憶力減退以及認知改變與海馬局部區(qū)域白質損傷有密切的關系，F(xiàn)A值的減少可能是疾病的素質性特征。

本研究雖然確定了海馬體積、彌散張量成像所反映的白質損害與空間記憶、失眠障礙之間有一致性關系，但由于是橫斷面研究，不能分析互相之間的因果關系，以后的研究中需進一步加大樣本量，結合PSG等多種睡眠監(jiān)測手段，以期為失眠障礙找到一項生物學指標。