摘要 睡眠障礙作為一種常見的心理生理性疾病，會(huì)對(duì)患者的身心健康造成嚴(yán)重影響。磁共振成像（MRI）技術(shù)在睡眠障礙的研究中發(fā)揮著重要作用。本文綜述了MRI技術(shù)在睡眠障礙研究中的應(yīng)用，包括腦結(jié)構(gòu)變化、腦功能變化以及睡眠障礙的診斷與評(píng)估等方面。通過對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究的梳理，總結(jié)了MRI技術(shù)在睡眠障礙研究中的進(jìn)展與不足，并提出了未來研究方向與建議。

關(guān)鍵詞 睡眠障礙;磁共振成像;腦結(jié)構(gòu);腦功能;診斷與評(píng)估；影像學(xué)；顱腦

Magnetic Resonance Imaging in Sleep Disorders：from Structure to FunctionWANG Ailin，WANG Xiaoyu

（Sanquan College，Xinxiang Medical College，Xinxiang 453000，China）

Abstract As a common psychological and physiological disease，sleep disorders have a serious impact on the physical and mental health of patients.Magnetic resonance imaging（MRI） technology plays an important role in the study of sleep disorders.This paper reviews the application of MRI technology in the study of sleep disorders，including brain structure changes，brain function changes，and the diagnosis and evaluation of sleep disorders.Based on the review of relevant studies at home and abroad，this paper summarizes the progress and shortcomings of MRI technology in the study of sleep disorders，and puts forward future research directions and suggestions.

Keywords Sleep disorders; Magnetic resonance imaging; Brain structure; Brain function; Diagnosis and evaluation; Imaging; Brain

中圖分類號(hào)：R445.2；R338.63文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.3969/j.issn.2095-7130.2024.08.068

1 分類綜述

1.1 研究背景 據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)，全球約有20%的成年人遭受睡眠障礙的困擾，這一數(shù)字在快節(jié)奏的現(xiàn)代社會(huì)中呈現(xiàn)出逐年攀升的趨勢(shì)^［1］。睡眠障礙不僅影響個(gè)體的認(rèn)知功能、情緒調(diào)節(jié)，還與多種慢性疾病的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，如心血管疾病、糖尿病、肥胖癥等，其對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的影響亦不容小覷^［2］。在這一背景下，磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）技術(shù)以其無創(chuàng)、高分辨率的特點(diǎn)，在睡眠障礙的研究領(lǐng)域中扮演著舉足輕重的角色^［3-4］。MRI技術(shù)能夠深入探索大腦的微觀結(jié)構(gòu)與功能活動(dòng)，為揭示睡眠障礙的神經(jīng)機(jī)制提供了強(qiáng)有力的工具^［5］。有研究報(bào)道，通過MRI技術(shù)發(fā)現(xiàn)，失眠患者的前額葉皮層灰質(zhì)體積顯著減少，這一發(fā)現(xiàn)為理解失眠癥的神經(jīng)基礎(chǔ)提供了新的視角^［6］。

本綜述將從腦結(jié)構(gòu)變化、腦功能變化、睡眠障礙的MRI診斷與評(píng)估3個(gè)維度展開討論，探討MRI技術(shù)在睡眠障礙中的應(yīng)用，以及在未來的研究中如何克服現(xiàn)有的挑戰(zhàn)，推動(dòng)睡眠障礙研究的深入發(fā)展。在腦結(jié)構(gòu)變化方面，MRI技術(shù)揭示了睡眠障礙患者大腦結(jié)構(gòu)的顯著改變。一項(xiàng)針對(duì)慢性失眠患者的MRI研究發(fā)現(xiàn)，患者的大腦白質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)存在異常，表現(xiàn)為白質(zhì)纖維的完整性下降^［7］。這一發(fā)現(xiàn)提示，失眠可能與大腦白質(zhì)的退行性變化有關(guān)，為失眠的病理生理機(jī)制提供了新的線索。在腦功能變化方面，MRI技術(shù)同樣展現(xiàn)了其在睡眠障礙研究中的獨(dú)特價(jià)值。通過功能性MRI（functional MRI，fMRI），研究者們觀察到睡眠障礙患者在執(zhí)行特定任務(wù)時(shí)，大腦活動(dòng)的異常模式^［8］。有研究報(bào)道，睡眠剝奪后的個(gè)體在進(jìn)行工作記憶任務(wù)時(shí)，前額葉皮層的活動(dòng)顯著降低，這一發(fā)現(xiàn)為理解睡眠剝奪對(duì)認(rèn)知功能的影響提供了直接證據(jù)^［9］。在睡眠障礙的MRI診斷與評(píng)估方面，MRI技術(shù)的發(fā)展為疾病的早期診斷和病情評(píng)估提供了新的可能。基于MRI的形態(tài)學(xué)分析可以幫助醫(yī)生識(shí)別出睡眠障礙患者大腦結(jié)構(gòu)的微小變化，這些變化可能預(yù)示著疾病的進(jìn)展^［10］。通過分析大腦的功能連接，MRI技術(shù)還能夠評(píng)估睡眠障礙患者的腦網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)，為疾病的個(gè)性化治療提供依據(jù)^［11］。MRI技術(shù)在睡眠障礙研究中展現(xiàn)出了巨大的潛力，但同時(shí)也面臨著諸多挑戰(zhàn)。通過不斷地探索與創(chuàng)新，未來有望揭開睡眠障礙的更多秘密，為患者帶來更好的治療方案，最終改善患者的生命質(zhì)量。

1.2 國(guó)內(nèi)外研究歷史及發(fā)展 自20世紀(jì)90年代初，隨著MRI技術(shù)的飛速發(fā)展，其在睡眠障礙研究領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸成為熱點(diǎn)。研究者們主要關(guān)注于利用MRI技術(shù)揭示睡眠障礙患者的腦結(jié)構(gòu)變化，研究通過對(duì)比健康對(duì)照組與睡眠障礙患者的大腦結(jié)構(gòu)，首次發(fā)現(xiàn)了睡眠障礙患者額葉灰質(zhì)體積的減少^［12］。而額葉灰質(zhì)的減少可能影響認(rèn)知功能，從而可能與睡眠障礙的發(fā)展和維持有關(guān)。然而，后續(xù)的一些研究對(duì)這一發(fā)現(xiàn)提出了質(zhì)疑，這可能是由于樣本量、研究設(shè)計(jì)、統(tǒng)計(jì)方法以及其他因素的差異造成的。

隨著時(shí)間的推移，MRI技術(shù)不斷進(jìn)步，特別是高分辨率結(jié)構(gòu)成像技術(shù)的應(yīng)用，使得研究者能夠更精細(xì)地觀察腦結(jié)構(gòu)的微小變化。例如，2005年的一項(xiàng)研究利用高分辨率MRI技術(shù)，詳細(xì)分析了慢性失眠患者的海馬體積，結(jié)果顯示，與健康對(duì)照組相比，失眠患者的海馬體積顯著減小，這一發(fā)現(xiàn)為理解失眠的神經(jīng)生物學(xué)機(jī)制提供了重要線索^［13］。進(jìn)入21世紀(jì)，fMRI技術(shù)的興起，為睡眠障礙的研究開辟了新的視角^［14］。研究者開始關(guān)注睡眠障礙患者的腦功能活動(dòng)變化，研究利用fMRI技術(shù)，在靜息狀態(tài)下觀察了睡眠呼吸暫停綜合征患者的腦活動(dòng)模式，發(fā)現(xiàn)患者在多個(gè)腦區(qū)的活動(dòng)水平與健康對(duì)照組存在顯著差異，這些差異可能與患者的認(rèn)知功能障礙有關(guān)^［15-16］。

近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)科學(xué)的發(fā)展，研究者開始利用MRI技術(shù)研究睡眠障礙患者的腦網(wǎng)絡(luò)連接^［17-19］。相關(guān)研究采用靜息態(tài)fMRI技術(shù)，分析了睡眠剝奪后個(gè)體的大腦功能連接網(wǎng)絡(luò)，結(jié)果顯示，睡眠剝奪導(dǎo)致大腦默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)的連接性下降，這一發(fā)現(xiàn)揭示了睡眠在維持大腦網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性中的重要作用^［20-21］。在國(guó)內(nèi)，睡眠障礙的MRI研究起步較晚，但發(fā)展迅速。自21世紀(jì)初，隨著國(guó)內(nèi)MRI設(shè)備的普及和技術(shù)的提升，越來越多的研究者開始關(guān)注這一領(lǐng)域。2008年的一項(xiàng)國(guó)內(nèi)研究首次報(bào)道了利用MRI技術(shù)觀察到的中國(guó)人群中睡眠障礙患者的腦結(jié)構(gòu)變化，為國(guó)內(nèi)相關(guān)研究提供了寶貴的數(shù)據(jù)^［22］。隨著研究的深入，國(guó)內(nèi)研究者也開始探索睡眠障礙的腦功能變化。2012年的一項(xiàng)研究利用fMRI技術(shù)，觀察了中國(guó)失眠患者在執(zhí)行認(rèn)知任務(wù)時(shí)的腦活動(dòng)模式，發(fā)現(xiàn)患者在執(zhí)行任務(wù)時(shí)前額葉的活動(dòng)水平顯著低于健康對(duì)照組，這一發(fā)現(xiàn)為理解失眠患者的認(rèn)知功能障礙提供了新的視角^［23］。最近幾年，國(guó)內(nèi)研究者也開始關(guān)注睡眠障礙的腦網(wǎng)絡(luò)連接問題。2017年的一項(xiàng)研究利用靜息態(tài)fMRI技術(shù)，分析了中國(guó)慢性失眠患者的腦功能連接網(wǎng)絡(luò)，結(jié)果顯示，患者的大腦功能連接網(wǎng)絡(luò)存在顯著的異常^［24］，這些異?？赡芘c患者的睡眠質(zhì)量和認(rèn)知功能有關(guān)。

從最初的腦結(jié)構(gòu)研究到功能研究，再到網(wǎng)絡(luò)連接研究，MRI技術(shù)在睡眠障礙研究中的應(yīng)用經(jīng)歷了從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從局部到整體的演變過程。這一過程中，研究者們不斷探索新的研究方法，提高研究的分辨率和準(zhǔn)確性，為理解睡眠障礙的神經(jīng)生物學(xué)機(jī)制提供了豐富的數(shù)據(jù)和深刻的見解。

1.3 研究?jī)?nèi)容與進(jìn)展 1）腦結(jié)構(gòu)變化研究：在深入探討睡眠障礙的腦結(jié)構(gòu)變化研究時(shí)，慢性失眠患者大腦灰質(zhì)體積的顯著減少，尤其是在前額葉和顳葉區(qū)域，這一發(fā)現(xiàn)不僅為失眠的神經(jīng)生物學(xué)基礎(chǔ)提供了直接證據(jù)，也為疾病的診斷和治療提供了新的視角^［25］。進(jìn)一步地，一項(xiàng)涉及多中心合作的研究，通過對(duì)比分析了200名阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征（Obstructive Sleep Apnea Hyponea Syndrome，OSAHS）患者與200名健康對(duì)照組的腦結(jié)構(gòu)MRI數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)OSAHS患者在海馬體和杏仁核等與記憶和情緒調(diào)節(jié)密切相關(guān)的腦區(qū)存在顯著的灰質(zhì)萎縮^［26］。這一發(fā)現(xiàn)不僅加深了我們對(duì)OSA神經(jīng)病理機(jī)制的理解，也為該疾病的早期診斷和干預(yù)提供了可能的生物標(biāo)志物。該研究在方法學(xué)上存在一定的局限性，例如，未能充分控制年齡、性別等混雜因素的影響，這可能對(duì)結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響。在白質(zhì)結(jié)構(gòu)方面，一項(xiàng)采用擴(kuò)散張量成像（Diffusion Tensor Imaging，DTI）技術(shù)的研究顯示，睡眠障礙患者的腦白質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)存在異常，特別是在連接前額葉和邊緣系統(tǒng)的纖維束中，其各向異性分?jǐn)?shù)（Fractional Anisotropy，F(xiàn)A）顯著降低，這表明白質(zhì)完整性的損害可能是睡眠障礙患者認(rèn)知功能下降的潛在原因^［27］。該研究的樣本量較小，且缺乏長(zhǎng)期的隨訪數(shù)據(jù)，因此，其結(jié)論的穩(wěn)健性和臨床應(yīng)用價(jià)值有待進(jìn)一步探討。不同類型的睡眠障礙在腦結(jié)構(gòu)變化上可能存在差異。例如，一項(xiàng)針對(duì)發(fā)作性睡病患者的MRI研究顯示，與健康對(duì)照組相比，患者在丘腦和下丘腦等調(diào)控睡眠-覺醒周期的關(guān)鍵腦區(qū)存在體積的顯著增加^［28］。這一發(fā)現(xiàn)為發(fā)作性睡病的特異性病理機(jī)制提供了線索，但同樣，該研究的樣本量有限，且未考慮其他可能影響腦結(jié)構(gòu)的混雜因素，如遺傳背景、生活習(xí)慣等，這限制了其結(jié)論的普適性。2）腦功能變化研究：在深入探討MRI在睡眠障礙患者腦功能變化方面的研究時(shí)，我們不得不提及一系列復(fù)雜而精妙的研究成果，這些成果如同織就一張錯(cuò)綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，揭示了睡眠障礙背后深層次的腦功能異常。例如，一項(xiàng)針對(duì)慢性失眠患者的研究發(fā)現(xiàn)^［29］，與健康對(duì)照組相比，失眠患者在靜息狀態(tài)下前額葉皮質(zhì)的激活顯著降低，這一發(fā)現(xiàn)不僅為失眠的神經(jīng)機(jī)制提供了新的視角，也為后續(xù)的治療策略提供了可能的方向。進(jìn)一步的研究則揭示了睡眠障礙患者腦網(wǎng)絡(luò)連接的異常。例如，通過fMRI技術(shù)，研究者們觀察到，與正常睡眠者相比，睡眠剝奪者在執(zhí)行認(rèn)知任務(wù)時(shí)，其默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)（Default Mode Network，DMN）與執(zhí)行控制網(wǎng)絡(luò)（Executive Control Network，ECN）之間的功能連接顯著減弱^［30］。這種網(wǎng)絡(luò)間的連接減弱，被認(rèn)為是睡眠障礙患者認(rèn)知功能受損的重要原因之一。研究還發(fā)現(xiàn)，睡眠障礙患者的腦網(wǎng)絡(luò)在夜間睡眠期間表現(xiàn)出異常的動(dòng)態(tài)變化，這種變化可能與睡眠質(zhì)量的下降密切相關(guān)^［31］。在分析這些研究的優(yōu)缺點(diǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，盡管這些研究為我們理解睡眠障礙的腦功能變化提供了寶貴的數(shù)據(jù)和深刻的見解，但也存在一定的局限性。盡管MRI技術(shù)能夠提供高分辨率的腦結(jié)構(gòu)和功能圖像，但其對(duì)睡眠狀態(tài)的監(jiān)測(cè)能力有限，這在一定程度上影響了研究的深度和準(zhǔn)確性。在未來的研究中，期待看到更多關(guān)于睡眠障礙腦功能變化的前沿研究，不僅要關(guān)注腦區(qū)的局部活動(dòng)，還要深入探討腦網(wǎng)絡(luò)的整體連接模式，以及這些模式如何與睡眠質(zhì)量、認(rèn)知功能和情緒狀態(tài)相互作用。通過這些深入的研究，有望揭開睡眠障礙背后復(fù)雜的腦功能機(jī)制，為患者帶來更為有效的治療方案。3）睡眠障礙的MRI診斷與評(píng)估：在探討MRI在睡眠障礙診斷與評(píng)估方面的應(yīng)用時(shí)，不得不提及那些基于形態(tài)學(xué)和功能連接的指標(biāo)。一項(xiàng)針對(duì)慢性失眠患者的MRI研究發(fā)現(xiàn)，與健康對(duì)照組相比，失眠患者的海馬體積顯著減小^［13］，這一發(fā)現(xiàn)不僅為失眠的病理生理機(jī)制提供了新的視角，也為臨床診斷提供了形態(tài)學(xué)上的依據(jù)。功能連接的指標(biāo)，如同織網(wǎng)般交織在腦區(qū)之間，揭示了睡眠障礙患者腦網(wǎng)絡(luò)的異常。關(guān)于靜息態(tài)fMRI的研究顯示，睡眠剝奪后，前額葉與丘腦之間的功能連接減弱，這一發(fā)現(xiàn)為理解睡眠障礙對(duì)腦功能的影響提供了重要線索^［32］。雖然形態(tài)學(xué)指標(biāo)能夠直觀地反映腦結(jié)構(gòu)的改變，但這些改變是否直接導(dǎo)致睡眠障礙，或者僅是疾病過程中的伴隨現(xiàn)象，仍有待進(jìn)一步研究。同樣，功能連接的指標(biāo)雖然能夠揭示腦網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)變化，但這些變化的特異性與敏感性如何，以及在不同類型的睡眠障礙中的表現(xiàn)是否一致，也是研究者們需要深思的問題。已有研究證實(shí)MRI技術(shù)在提高睡眠障礙診斷準(zhǔn)確率方面發(fā)揮了重要作用。例如，通過對(duì)比分析睡眠障礙患者與健康對(duì)照組的腦結(jié)構(gòu)和功能差異，研究者們能夠更精確地識(shí)別出疾病的生物標(biāo)志物，從而為臨床診斷提供更為客觀的依據(jù)^［33］。最新研究通過分析睡眠障礙患者的腦白質(zhì)完整性，發(fā)現(xiàn)白質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的損傷程度與病情的嚴(yán)重程度成正相關(guān)，這一發(fā)現(xiàn)為病情評(píng)估提供了新的量化指標(biāo)^［34］。同時(shí)也必須清醒地認(rèn)識(shí)到，MRI技術(shù)在睡眠障礙診斷與評(píng)估中的應(yīng)用仍面臨著諸多挑戰(zhàn)。MRI數(shù)據(jù)的采集與處理需要高度的專業(yè)技術(shù)，任何微小的操作失誤都可能導(dǎo)致結(jié)果的偏差，樣本的選擇與代表性也是影響研究結(jié)果可靠性的關(guān)鍵因素。

2 小結(jié)

在深入探討了MRI技術(shù)在睡眠障礙研究中的應(yīng)用后，我們不難發(fā)現(xiàn)，盡管該技術(shù)在揭示睡眠障礙的腦結(jié)構(gòu)與功能變化方面取得了顯著進(jìn)展，但仍存在諸多挑戰(zhàn)與局限。針對(duì)這些不足，未來的研究方向應(yīng)當(dāng)集中在以下幾個(gè)方面：擴(kuò)大樣本量并進(jìn)行多中心合作研究，以提高研究結(jié)果的普遍性和可重復(fù)性。研究方法的創(chuàng)新也是推動(dòng)睡眠障礙MRI研究的關(guān)鍵。例如，采用機(jī)器學(xué)習(xí)算法分析MRI數(shù)據(jù)，可以提高對(duì)睡眠障礙的診斷準(zhǔn)確性，并可能發(fā)現(xiàn)新的生物標(biāo)志物。同時(shí)，結(jié)合睡眠監(jiān)測(cè)技術(shù)，如多導(dǎo)睡眠圖（Polysomnography，PSG），與MRI數(shù)據(jù)同步采集，可以更精確地關(guān)聯(lián)睡眠結(jié)構(gòu)與腦功能變化，從而深化對(duì)睡眠障礙機(jī)制的理解。在技術(shù)層面，提高M(jìn)RI掃描的時(shí)空分辨率，優(yōu)化數(shù)據(jù)采集和處理流程，減少運(yùn)動(dòng)偽影和掃描時(shí)間，將有助于提高研究的精確性和可行性。同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)研究人員的培訓(xùn)，提高他們對(duì)MRI數(shù)據(jù)分析的專業(yè)技能，也是確保研究質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。

3 討論

MRI技術(shù)在睡眠障礙研究中展現(xiàn)出巨大的潛力，但仍需通過跨學(xué)科合作、方法創(chuàng)新和嚴(yán)格的質(zhì)量控制，來克服當(dāng)前的局限。未來的研究應(yīng)當(dāng)致力于構(gòu)建更為全面、深入的睡眠障礙腦影像數(shù)據(jù)庫(kù)，以期為臨床診斷、治療和預(yù)后評(píng)估提供更為堅(jiān)實(shí)的科學(xué)依據(jù)。通過這些努力，我們有望在不久的將來，實(shí)現(xiàn)對(duì)睡眠障礙更為精準(zhǔn)的診斷和更為有效的治療。

利益沖突聲明：無。

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