阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征患者不同频段下镜像同伦功能连接的静息态fMRI研究

作     者：伋立荣 

作者单位：苏州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：范国华

授予年度：2022年

学科分类：0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 100207[医学-影像医学与核医学] 1002[医学-临床医学] 08[工学] 1010[医学-医学技术（可授医学、理学学位）] 100213[医学-耳鼻咽喉科学] 10[医学] 

主      题：阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征 静息态功能磁共振成像 镜像同伦功能连接 认知功能损害 

摘      要：目的:探讨阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征(obstructive sleep apnea hypopnea syndrome,OSAHS)患者不同频段下镜像同伦功能连接(voxel-mirrored homotopic connectivity,VMHC)的改变及其与临床指标的相关性。并进一步探究OSAHS患者VMHC异常脑区与全脑的功能连接(functional connectivity,FC)模式及VMHC指标的临床诊断价值。材料和方法:招募2020年9月-2021年9月于苏州大学附属第二医院睡眠中心行多导睡眠监测(polysomnography,PSG)的被试者115例。本研究以呼吸暂停低通气指数(apnea hypopnea index,AHI)15次/小时为界值,分为中度或重度组(OSAHS组)、正常或轻度组(对照组),其中OSAHS组68例(AHI=46.32±21.39次/小时),对照组47例(AHI=5.94±4.07次/小时)。所有被试者均为男性,且接受PSG监测、剑桥神经心理测试、结构及静息态功能磁共振成像(resting-state function magnetic resonance imaging,rs-fMRI)扫描。首先,采用DPABI软件对rs-fMRI数据进行预处理,分别计算所有被试者在典型(0.01-0.08Hz)、slow-4(0.027-0.073Hz)和slow-5(0.01-0.027Hz)频段下的全脑VMHC值图,并采用双样本t检验进行组间比较,将年龄、受教育年限、体重指数(body mass index,BMI)及头动参数[平均帧位移(frame-wise displacement,FD)]作为协变量,统计结果采用高斯随机场(gaussian random field,GRF)进行多重比较校正(体素水平P0.001,团块水平P0.05,双尾)。然后,提取OSAHS组在不同频段下异常脑区的VMHC值,并与PSG指标和剑桥认知功能指标进行偏相关分析,以年龄、受教育年限及BMI为控制变量,P0.05为差异具有统计学意义。此外,将VMHC值异常的脑区作为种子点进行全脑FC分析,进一步探讨OSAHS患者FC的改变模式。最后,基于上述VMHC异常脑区,分别构建线性判别分析(linear discriminant analysis,LDA)、支持向量机(support vector machine,SVM)和逻辑回归(logisticregression,LR)机器学习模型,采用十折交叉验证方法进行训练和验证。采用受试者工作特征曲线(receiver operator characteristic curve,ROC)和决策曲线分析(decision curve analysis,DCA)方法评估这三种模型对OSAHS的诊断效能和临床应用价值。结果:(1)OSAHS组不同频段下的VMHC异常脑区呈现出相似的空间分布特征。与对照组相比:典型频段下,OSAHS组双侧后扣带回、岛叶和颞上回存在VMHC值显著增加;slow-4频段下,OSAHS组双侧后扣带回和岛叶存在VMHC值显著增加;slow-5频段下,OSAHS组双侧海马旁回/后扣带回、岛叶和颞上回存在VMHC值显著增加。各频段下均未发现VMHC值显著减低的脑区。(2)与对照组相比,OSAHS组存在多个领域的不同程度的认知功能损害,包括空间再认记忆(spatial recognition memory,SRM)正确率显著下降,空间广度(spatial span,SSP)反应时间及空间工作记忆(spatial working memory,SWM)完成总时间显著增加(P0.05)。偏相关分析显示:典型频段下,OSAHS患者后扣带回的VMHC值与SRM选择时间呈正相关(r=0.318,P=0.01),岛叶的VMHC值分别与SRM选择时间及图形再认记忆(pattern recognition memory,PRM)选择时间呈正相关(r=0.437,P0.001;r=0.307,P=0.031);slow-4 频段下,OSAHS 患者后扣带回的 VMHC 值分别与SRM选择时间及SSP反应时间呈正相关(r=0.315,P=0.011;r=0.27,P=0.03),岛叶的VMHC值分别与SRM选择时间及PRM选择时间呈正相关(r=0.426,P0.001;r=0.277,P=0.025),与最低血氧饱和度(minSaO2)呈负相关(r=-0.294,P=0.017);slow-5频段下,OSAHS患者海马旁回/后扣带回的VMHC值分别与PRM正确率及PRM延迟正确率呈正相关(r=0.351,P=0.004;r=0.281,P=0.023),岛