0 引言

       阻塞性睡眠呼吸暂停（obstructive sleep apnea, OSA）是全球最普遍的睡眠障碍性疾病之一。流行病学调查显示，全球成年患者约9.36亿例，其中中重度患者达4.25亿，中国患病人数居全球首位^[1]。OSA的主要特征是在睡眠期间上呼吸道反复发生部分或完全阻塞，引发呼吸暂停或低通气，进而导致间歇性低氧血症、睡眠片段化和睡眠质量下降^[2]。随着研究深入，越来越多证据表明，OSA会导致患者脑结构及功能异常，进而引发认知功能损伤，表现为执行功能与记忆障碍、注意力及处理速度下降等^[3]。OSA患者因白天嗜睡、注意力不集中，不仅生活质量受损，还会增加社会负担，包括交通事故风险增高、工作效率下降和医疗资源消耗增加，已成为严峻的公共卫生问题^[4]。

       神经影像学技术的进步为OSA研究提供了多维度的生物标志物。基于体素的形态测量学（voxel-based morphometry, VBM）^[5]、动脉自旋标记^[6]、功能MRI^[7]等技术已广泛应用于OSA患者脑结构与功能异常的评估。同时，扩散磁共振成像（diffusion magnetic resonance imaging, dMRI）中的扩散张量成像（diffusion tensor imaging, DTI）因其无创性、高分辨率及对白质微观结构的高敏感性，成为目前揭示OSA相关脑损伤的主要技术。近年来，DTI衍生技术如扩散峰度成像（diffusion kurtosis imaging, DKI）、沿血管周围间隙DTI（DTI along the perivascular space, DTI-ALPS）和自由水DTI（free-water DTI, FW-DTI）进一步拓宽了其研究领域。如何将这些多模态影像标志物与认知功能障碍进行贯穿性关联，并阐明其在临床精准诊疗中的潜在价值，仍是当前综述未能充分解决的问题。本文综述了dMRI技术在OSA脑损伤机制研究中的最新进展，系统阐述其对脑结构与网络、类淋巴系统及认知功能的评估价值，旨在弥补既往综述在技术前沿性、多系统整合及临床转化视角方面的不足，以期为OSA的精准诊疗提供更新的理论依据与参考。

1 OSA患者脑结构及网络改变的研究进展

1.1 扩散加权成像研究进展

       扩散加权成像（diffusion weighted imaging, DWI）通过应用扩散敏感梯度场，测量水分子在组织中的扩散能力，常用参数包括表观扩散系数（apparent diffusion coefficient, ADC）和扩散敏感系数b，细胞毒性水肿会导致ADC值下降^[8]。

       KACAR等^[9]指出，OSA患者组双侧额叶周围脑白质的ADC值显著低于对照组。而ALGIN等^[10]的研究则显示OSA患者特定脑区的ADC值未发生显著改变，这可能是由于患者病程较短，脑水肿范围较小；然而，上述两项研究在设计上存在一个共同不足，即缺乏针对不同严重程度OSA亚组的ADC值横向对比分析。另有KILICARSLAN等^[11]将OSA患者分为了病理性肥胖组与肥胖组，发现与肥胖组相比，病理性肥胖组中脑、下丘脑、眼窝额叶皮层和顶叶皮层的ADC值显著增加。该研究提示在OSA研究中，应关注肥胖及其他合并症对脑结构的潜在影响，对OSA患者进行更加细致的亚组分析，这一点在现有研究中稍显不足。

       DWI的核心优势在于其序列简单、易于实施，且成像速度快，使其非常适合临床快速筛查和对运动敏感患者的检查。但传统DWI的ADC值仅反映水分子整体扩散能力，无法区分白质损伤的具体微观结构（如轴索损伤或脱髓鞘），且对早期、细微改变不敏感。近年来，DWI相关技术不断更新改进。其中，具有更高分辨率和更好信噪比的高分辨率扩散成像已广泛应用于恶性肿瘤领域^[12]。技术整合是未来主流方向，DWI与新技术的结合必将极大深化我们对OSA脑结构损伤的理解。

1.2 DTI研究进展

       DTI基于DWI技术，通过施加多方向非共线扩散敏感梯度磁场，可无创量化评估活体脑白质微结构改变并追踪白质纤维走行。DTI通过数学建模解析白质纤维束完整性，对脑组织髓鞘脱失、轴突断裂等微观病理改变具有独特检测价值^[13]。DTI的核心参数包括各向异性分数（fractional anisotropy, FA）、轴向扩散系数（axial diffusion, AD）、径向扩散系数（radial diffusion, RD）、平均扩散系数（mean diffusion, MD）。其中，FA可以反映髓鞘完整性；AD降低间接提示轴突损伤；RD升高与髓鞘破坏相关；MD综合评估活体状态下水分子扩散能力，其变化与组织（细胞毒性或血管源性）水肿、组织疏松相关^{[13, 14, 15, 16]}。

       OSA患者因慢性间歇性缺氧和睡眠片段化引发应激反应，导致轴突脱髓鞘和胶质细胞增生，这是白质微结构破坏的核心病理过程。多项DTI研究显示，OSA成年患者多个白质区域FA值降低，包括胼胝体、扣带束、穹窿柱、内囊、大脑脚、小脑中脚和皮质脊髓束及小脑深部白质等，同时胼胝体、额叶白质、皮质脊髓束和上纵束等MD值和RD值增高^{[17, 18, 19]}，表明白质纤维结构存在广泛异常。脑深部白质因其由终末穿支动脉供血、侧支循环代偿能力差的血供特点^[20]，在缺血缺氧状态下易发生微观结构损伤。这种损伤可破坏皮层-皮层下联络通路，进而参与认知功能障碍的发生。ZHANG等^[19]发现，胼胝体作为连接双侧大脑半球的关键结构，其微结构破坏是OSA的特征性脑损伤，OSA患者的前瞻性记忆和持续注意力缺陷与其胼胝体前部的微结构损伤显著相关。此外，白质完整性也与OSA临床严重性（以呼吸暂停低通气指数、氧减指数评估）呈显著负相关，尤其在自主神经功能相关区域^[18]，这为OSA引发心血管并发症（如高血压）提供了可能的中枢神经机制解释。一项Meta分析发现，中重度OSA患者发生脑白质病变的风险显著高于对照组，但轻度OSA患者的白质病变风险与对照组差异无统计学意义^[21]。需要注意的是，以上研究对象为成年患者，其结论可能不直接适用于儿童OSA患者，因为后者的脑结构改变常与神经发育过程交织。针对OSA儿童的研究表明，中重度OSA儿童表现出基线外周毛细血管血氧饱和度降低，双侧丘脑前辐射、下额枕束、下纵束等多脑区FA值下降，智力水平降低；而轻度OSA患儿仅表现为注意力下降^[22]。这些研究有力支持了在不同年龄段，OSA严重程度的提升均会加剧白质病变，提示了对早期轻度OSA进行识别与干预的重要性。

       VBM是一种对脑结构磁共振图像进行全脑、无偏差分析的自动化技术，旨在通过体素间的比较来量化灰质体积或密度的区域性差异。多项VBM研究发现，OSA成年患者右侧额 中回、岛叶灰质体积增大，而双侧海马、左侧杏仁核与前扣带回灰质萎缩^{[5, 23, 24]}。尽管DTI传统上主要用于白质分析，其在灰质结构中的应用也逐渐受到关注。ZHANG等^[25]指出，OSA成年患者灰质与白质同时存在显著损害，且共同导致了记忆功能障碍。灰质结构损害表现为在前扣带回和双侧海马旁回等灰质核团ADC值的显著下降及FA值的显著升高。另一项针对OSA儿童的研究显示，OSA组齿状回MD值显著降低，同时齿状回MD值降低与语言学习能力下降显著相关。路径分析表明，齿状回MD值介导了OSA对语言学习能力的影响^[26]。以上研究说明VBM与DTI在研究OSA脑结构损伤时具有互补性，VBM揭示了灰质区域的宏观体积变化，而DTI则能探测这些区域微观结构的异常，两者结合为理解OSA如何导致认知功能障碍提供了更全面的证据。

       基于DTI技术构建脑白质纤维结构网络可进一步解析OSA患者整体及局部连接状态。LEE等^[27]发现，OSA组全局网络拓扑属性显著下降，表明脑区间网络连接模式异常，神经信息整合和分离效率同步衰退，且左侧中扣带回、旁扣带回、右侧后扣带回及杏仁核的全局网络拓扑属性及局部效能低于对照组。这些脑区是中央自主神经网络和默认模式网络的核心区域，扣带回与杏仁核在情绪处理中起重要调控作用^[28]。后续研究运用深度学习模型发现，OSA严重程度和日间嗜睡水平与大脑连接异常密切相关，默认模式网络连接易受日间嗜睡的影响，而左侧运动区、梭状回及边缘系统连接易受OSA严重程度影响，且性别对异常脑连接模式有显著影响^[29]。该研究突破了传统网络分析的局限，为OSA脑白质结构网络研究提供了新方向。

       持续气道正压通气（continuous positive airway pressure, CPAP)是OSA的首选治疗方案^[30]，DTI常用于评估CPAP治疗前后的疗效。SALSONE等^[31]发现，OSA患者经过CPAP治疗三个月后，胼胝体、内囊的FA值和AD值均显著增加，佐证了CPAP的疗效。另一项纵向研究显示，接受3个月CPAP治疗后，OSA患者匹兹堡睡眠质量指数、埃普沃斯嗜睡量表评分和蒙特利尔认知评估量表整体评分显著改善，但多个脑区的异常FA、RD值未出现显著变化^[32]；而治疗12个月后，该组患者不仅上述评分显著改善，同时内囊后肢、丘脑后辐射、外囊、上纵束和胼胝体体部MD值显著升高，内囊后肢、丘脑后辐射、上纵束、扣带回和下纵束的RD值显著降低^[33]，提示脑白质结构的可逆恢复可能需要更长期的CPAP治疗。手术治疗亦显示出对白质微结构的积极影响，CHAI等^[34]研究上气道手术对OSA患者白质微结构及脑结构连接的影响，发现手术组整体FA值显著增高，RD值显著降低，网络整合性更高，局部聚集性更低，尤其是在边缘系统相关白质束中，且特定白质束（如丘脑辐射、额斜束）的FA值增加与术后言语记忆改善正相关，这为手术作为CPAP替代方案提供了神经影像学支持。综合上述研究，FA值在反映治疗后白质结构改善时较其他参数具有更高的敏感性，且在评估认知功能改善方面具有一定的临床应用前景。治疗前特定脑区的基线FA值或可预测治疗效果，这仍需更多研究进一步验证。

       DTI指标易受细胞外自由水（free water, FW）部分容积效应影响^[35]，重度OSA患者的平均FW指数高于健康组和轻度OSA患者^[36]。FW-DTI作为双张量模型，通过计算细胞外自由水分数（free water fraction, FWF）消除自由水的干扰，校正DTI指标，提高组织特异性已广泛应用于神经退行性疾病研究^{[37, 38]}。一项纳入65名55~85岁的成年人的研究显示，轻度OSA组较健康对照组出现广泛性FWF、MD值、RD值、AD值降低，且FWF、RD值、AD值降低与氧饱和度下降密切相关，支持低氧血症可能导致细胞内毒性水肿与反应性胶质增生的假说^[39]。该研究还指出，FW参数异常可能标志着大脑病理反应的早期可逆阶段，早期干预治疗可能逆转该阶段病理改变，强调了OSA早期干预的必要性。FW-DTI作为dMRI领域一个有潜力的新工具，还可降低临床试验对样本量的需求，适用于罕见病或特殊人群的神经影像学机制探索。但是，FW-DTI在儿童OSA领域的研究报道极少，具体应用价值和发现尚未明确。

       DTI通过量化水分子扩散的方向与程度，能够高度敏感地检测轴突与髓鞘的损伤。该技术结合三维重建，可直观显示脑白质纤维束的形态与走行。然而，DTI也存在如下局限：其扫描时间较长，通常需依赖高场强磁共振成像以提升信噪比，且对运动伪影较为敏感，这些因素在一定程度上限制了对水分子扩散几何形态的精确刻画。为增强其临床适用性，未来的研究可致力于技术融合。例如，结合多次激发扩散成像技术，有望有效抑制磁敏感伪影并提升图像分辨率，从而优化DTI模型的准确性。此外，整合纤维自动量化技术能精确定位纤维束损伤的具体节段，进而深入揭示白质特定部位的微观结构改变与认知功能损害之间的潜在联系。

1.3 DKI研究进展

       DKI是DTI的扩展技术，基于水分子非高斯分布建模，采用更高、更多方向的b值，显著提升了对脑组织微观扩散异质性的解析能力^{[40, 41]}。其参数包括峰度各向异性分数（kurtosis fractional anisotropy, KFA）、平均峰度（mean kurtosis, MK）、轴向峰度（axial kurtosis, AK）、径向峰度（radial kurtosis, RK），已应用于轻度认知障碍、阿尔茨海默病、肌萎缩侧索硬化症和帕金森病等中枢神经系统疾病研究^{[42, 43, 44, 45]}。

       DKI较DTI能更敏感地检测到OSA患者的脑白质微观结构异常，尤其是轴突完整性下降^[46]。在成人OSA研究中，VYAS等^[47]基于DKI全脑图谱分析发现，OSA患者54个脑区AK值、10个脑区RK值、6个脑区MK值及41个脑区KFA值与健康对照组存在显著差异，并且峰度参数能在常规MRI检测到变化前更早发现微结构损伤。张宁等^[48]指出，中重度OSA成年患者双侧中央前回、左侧扣带回及海马等多个脑区存在广泛微结构损伤，部分脑区MK值与睡眠监测结果、延迟回忆评分相关。儿童OSA方面，OSA患儿后冠辐射、额枕下束与上纵束脑区KFA值显著低于健康儿童，且与睡眠检测指数变化密切相关^[49]。同时，LI等^[50]运用DKI纤维束示踪技术构建OSA儿童全脑白质网络，图论分析显示患儿白质网络存在全局整合能力下降，局部功能特异性受损，该特征可通过DKI纤维示踪技术和KFA指标清晰表征，且默认模式网络内多个脑区（右侧额上回内侧眶部、额上回眶部及左侧中央后回）节点介数中心性改变与睡眠监测参数显著相关。DKI为脑网络分析提供了新的神经影像学指标，加深了我们对OSA相关认知功能障碍病理生理机制的理解。目前关于DKI构建成人脑白质网络的报道尚少，未来研究可着力于此。

       相较DTI，DKI能够更精确量化水分子扩散的非高斯分布特性，从而更加真实地反映组织微观结构的复杂性与病理改变。DKI技术可兼容获取全部DTI参数，实现对组织微观信息的高效解析。然而，该技术因扫描时间显著延长、所需高b值数量增加，常导致图像信噪比下降，且高阶张量计算易引入伪影。未来研究可致力于融合影像组学与深度学习方法，构建多特征量化模型，以更精确地识别OSA患者脑白质损伤的特定部位与严重程度，并建立其与认知功能损害的客观关联。同时，应积极开展高质量纵向研究，动态评估患者白质损伤随病程的演变轨迹，从而系统阐释OSA认知障碍不同临床表现间的时序性与机制联系。

2 OSA患者类淋巴系统改变的研究

2.1 DTI-ALPS研究进展

       类淋巴系统是脑内重要的废物清除系统，依赖脑脊液与间质液的定向流动清除代β-淀粉样蛋白、tau蛋白等代谢废物。DTI-ALPS是基于DTI的无创性技术，通过量化脑白质区（侧脑室旁）沿血管周围间隙方向与正交方向及主要纤维束走向的水分子扩散率相对比值（ALPS指数），间接评估与类淋巴系统功能密切相关的血管周围通路扩散环境，主要用于神经退行性疾病与脑小血管病的早期病理生理机制探索，ALPS指数降低常提示可能存在类淋巴系统功能受损^{[51, 52]}。

       研究表明，OSA患者类淋巴系统清除效率下降，同时DTI-ALPS指数显著低于健康对照组，并与OSA临床症状严重程度密切相关，重度OSA患者表现为更低的ALPS指数^{[53, 54, 55]}。这为OSA患者痴呆风险增加提供了一个潜在的机制解释，即可能与类淋巴清除效率下降有关。LIN等^[36]提出，OSA患者ALPS指数降低与认知功能下降高度相关，后者由斯特鲁普色词测验评估，具体表现为执行能力和选择性注意力水平的下降。且经CPAP治疗后部分患者ALPS指数回升伴随认知改善，体现了CPAP治疗的积极意义。但ROY等^[56]的研究发现，部分手术治疗后的OSA患者ALPS 指数显著降低，与整体蒙特利尔认知评估量表评分及视空间与执行能力、记忆、延迟回忆等子评分下降相关，提示手术可能导致类淋巴系统功能恶化，甚至引起长期认知功能损伤。这与前文手术治疗后认知功能改善的结果形成对比，凸显了精准评估病情、制订个性化治疗方案的必要性。未来需更多前瞻性研究以明确各类治疗手段对类淋巴通路的具体作用机制，从而为临床决策提供更可靠的依据。

2.2 DTI-ALPS的局限性

       值得注意的是，尽管DTI-ALPS为解析OSA的类淋巴代谢障碍机制提供了新颖的影像学视角，但对该技术的解读与应用仍需保持高度谨慎。首先，ALPS指数本质上反映的是水分子扩散特性，其与类淋巴系统清除效率之间的生理关联仍需更多直接证据（如与鞘内造影金标准对照）予以确认。其次，该指数易受多种混杂因素影响，除OSA本身外，患者常合并的高血压、糖尿病、肥胖及增龄等，均可独立影响ALPS指数^{[57, 58]}。因此，在研究设计中必须系统收集并控制关键混杂变量，通过严格的匹配与分层分析，以期剥离出OSA独立的效应。近来，TAOKA等^[59]提出，ALPS指数并非类淋巴通路的特异性指标，而是反映了血管周围间隙和局部白质微结构的综合信息。这一方法学上的认识对于我们正确解读OSA患者ALPS指数变化至关重要。

       综上所述，唯有通过更严谨的设计与更深入的机制探索，才能明确DTI-ALPS与OSA患者类淋巴系统功能的关联，推动其从研究工具向具有临床意义的生物标志物转化。

3 局限性

       尽管dMRI技术在OSA研究中取得显著进展，仍存在以下局限性：（1）多数研究基于横断面数据，难以明确OSA与脑损伤的因果关系，且样本量偏小、女性患者及轻度OSA患者样本量不足，可能削弱结论普适性；（2）OSA常与心脑血管疾病、代谢综合征共病，但单纯OSA患者与合并症患者脑结构及认知功能的组间比较研究较少；（3）对OSA患者脑区内部亚区的精细化研究不足，病变定位较为笼统；（4）部分dMRI序列扫描时间过长，限制了临床数据的收集。

4 小结与展望

       综上所述，dMRI技术在OSA研究中具有重要价值。DWI序列简单、成像速度快，适合临床快速筛查；DTI通过无创性、高分辨率优势，系统揭示了OSA患者脑结构及网络异常，为认知障碍神经机制提供影像学依据；FW-DTI消除自由水干扰，提高了影像指标准确性；DKI通过量化水分子非高斯扩散特性，可更早检测到脑微观结构异常，为早期的诊断与干预提供支持；DTI-ALPS 技术为探索OSA患者类淋巴系统异常的生理病理机制提供了崭新的视角。未来研究需通过多中心、大样本量数据，结合多模态影像技术（如扩散频谱成像、高角分辨率扩散成像等先进dMRI技术以及功能磁共振成像与结构磁共振成像技术），并借助医工结合领域的新技术，如人工智能辅助诊断、影像组学、基于脑网络的连接组学分析等手段，进一步明确OSA与脑损伤的因果关系，探索更精准的影像学标志物，为OSA的早期诊断、疗效评估及个性化治疗提供更坚实的理论支撑。