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研究目的阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征(Obstructive Sleep Apnea-hypopnea Syndrome,OSA)是一种睡眠障碍疾病,常伴随着心脑血管疾病的发生,严重损害患者的身心健康和认知功能。多导睡眠监测(Polysomnogram,PSG)是目前临床检测OSA的常用手段,但PSG在描述OSA睡眠障碍的内在机制方面存在局限性。因此,本论文在OSA患者PSG监测的基础上,以OSA多通道睡眠脑电(Electroencephalographs,EEGs)为研究对象,定量研究OSA患者在不同睡眠期EEGs神经振荡的异常模式,进而探索OSA睡眠EEGs网络的连接缺损机制,为OSA的临床诊断、治疗和发病机制研究提供新的研究思路和技术支持。研究方法1.受试者分组制定OSA入组标准,OSA组由10名符合入组标准的OSA患者组成,正常对照(Control)组由10名正常受试者组成,两组受试者在年龄、性别、教育程度上相匹配。所有受试者均来自天津医科大学总医院呼吸科睡眠诊疗中心。2.PSG指标两组受试者PSG监测指标如下:呼吸暂停低通气指数(Apnea/Hypopnea Index,AHI),氧饱和度低于90%的时间占监测时间的百分比(Percent of Time in Saturation Lower 90%,%TST<90%),最低血氧饱和度(Minimal Pulse Oxygen Saturation,minSaO2),平均血氧饱和度(Average Oxyhemoglobin Saturation,meanSaO2),氧减指数(Oxygen Desaturation Index,ODI),微觉醒指数(Arousal Index,AI)。3.记录睡眠EEGs记录每名受试者在5个睡眠期:闭目清醒期(Wake Period,W)、睡眠Ⅰ期(Non-REM Sleep Stage 1,N1)、睡眠Ⅱ期(Non-REM Sleep Stage 2,N2)、睡眠Ⅲ期(Non-REM Sleep Stage 3,N3)和快速眼动期(Rapid-eye Movement Sleep Stage,R)有效的16通道EEGs数据,每期各10段,每段数据长为10 s。4.预处理原始记录EEGs数据原始记录EEGs数据去除基线漂移、工频干扰和肌电、眼电、心电造成的噪声和伪迹等。5.研究OSA睡眠EEGs振荡的特征模式应用快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)方法,计算OSA组和Control组在5个睡眠期EEGs各个频段(Delta、Theta、Alpha、Beta、Gamma)的平均能量密度,定量描述EEGs在各个频段的神经振荡。统计比较两组EEGs能量密度差异,研究OSA EEGs振荡的特征睡眠期、特征频段和特征脑区。6.研究OSA睡眠EEGs网络连接的特征模式应用频域Granger因果分析方法,计算OSA组和Control组在5个睡眠期EEGs各个频段的定向传递函数(Directed Transfer Function,DTF),定量描述EEGs在各个频段因果网络的连接强度。统计比较两组DTF连接值差异,研究OSA EEGs网络连接的特征睡眠期、特征频段和特征脑区。7.统计学分析应用SPSS 22.0统计分析软件对数据进行独立样本t检验,计量资料用均值±标准误(Mean±SEM)表示,相关性分析采用Pearson直线相关分析。研究结果1.OSA的PSG指标特征OSA的PSG监测结果显示全夜睡眠过程中的minSaO2、meanSaO2显著低于Control组,%TST<90%、ODI指数及AI指数显著高于Control组,差异具有统计学意义(P<0.05)。2.OSA睡眠EEGs振荡的特征模式(1)OSA在W期Delta频段,额区和中央区的EEGs能量密度比Control组显著增大(P<0.01);在Alpha频段,顶区和枕区的EEGs能量密度比Control组显著减低(P<0.05)。(2)OSA在N1期Delta频段,额区和中央区的EEGs能量密度比Control组显著增大(P<0.01)。(3)OSA在N3期Delta频段和Theta频段,中央区的EEGs能量密度比Control组显著增大(P<0.05)。3.OSA睡眠EEGs网络连接的特征模式(1)OSA在W期Gamma频段,额区的EEGs平均DTF值比Control组显著增大(P<0.05);在Gamma频段中央区的EEGs平均DTF值比Control组显著减小(P<0.05)。(2)OSA在N1期Beta频段,中央区的EEGs平均DTF值比Control组显著增大(P<0.05)。(3)OSA在N3期Beta频段,中央区的EEGs平均DTF值比Control组显著增大(P<0.05)。研究结论1.PSG监测结果提示OSA主要睡眠障碍表现为低氧损伤和睡眠结构紊乱。2.OSA发生睡眠障碍的特征睡眠期为W期、N1期和N3期。3.OSA在W期EEGs的神经振荡在Delta频段增强,在Alpha频段减弱,提示OSA患者在清醒时常处于思睡状态,脑电呈现慢波化,警觉水平下降;OSA在N1期、N3期EEGs的神经振荡在Delta和Theta频段增强,提示OSA在睡眠状态下的EEGs振荡发生慢波化改变,慢波抑制机制丧失,可能与OSA睡眠中唤醒反应能力下降,大脑觉醒功能损伤有关。4.OSA W期EEGs网络功能连接在Gamma频段增强,提示OSA患者清醒状态下脑功能连接代偿性增强,可能为维持注意、警觉等正常脑功能所做的代偿性调节;OSA N1期、N3期EEGs网络功能连接在Beta频段增强,可能与睡眠呼吸暂停过程中大脑对呼吸肌的调节控制努力有关,反映了OSA睡眠状态下为弥补感觉运动功能缺陷的代偿机制。5.OSA发生睡眠EEGs振荡异常与网络连接异常的脑区主要集中在额区和中央区,提示OSA睡眠EEGs模式的改变可能与其额区、中央区的结构和功能损伤有关。