同步多导睡眠图与功能性近红外光谱技术揭示认知正常老年人阻塞性睡眠呼吸暂停的脑氧合反应

【推荐语】为探究临床常用指标（如AHI、SpO2）是否准确反映阻塞性睡眠呼吸暂停（OSA）患者的脑缺氧状况，研究人员对23名认知正常老年人同步进行多导睡眠图（PSG）和功能性近红外光谱（fNIRS）监测。研究发现脑氧饱和度（rSO2）与呼吸暂停指数呈负相关，但与低通气指数无关，提示呼吸暂停直接导致脑氧去饱和，而低通气事件可能被脑自动调节机制代偿。该研究揭示了脑氧合与外周血氧饱和度（SpO2）的解离现象，为OSA的脑健康风险评估提供了新视角。

　　

睡眠，本应是身体和大脑恢复精力的宝贵时光。然而，对于患有阻塞性睡眠呼吸暂停（Obstructive Sleep Apnea, OSA）的人来说，夜晚却可能是一场反复上演的“呼吸拉锯战”。OSA是一种常见的睡眠障碍，其特征是睡眠期间上呼吸道反复塌陷，导致呼吸暂停（气流完全停止）和低通气（气流部分减少）。这种情况在老年人中尤为普遍，并且与抑郁、代谢综合征、心血管疾病，乃至认知功能下降密切相关。

在当前的临床实践中，OSA的诊断和严重程度评估主要依赖于通过多导睡眠图（Polysomnography, PSG）监测获得的呼吸暂停低通气指数（Apnea-Hypopnea Index, AHI）和外周血氧饱和度（Peripheral Oxygen Saturation, SpO₂）。AHI代表了平均每小时睡眠中呼吸暂停和低通气事件的总数。然而，越来越多的研究表明，这些广泛使用的指标可能不足以完全揭示OSA的病理生理影响。问题的核心在于，SpO₂是通过指夹式脉搏血氧仪测量的外周指标，它只能间接反映全身的氧输送情况，而无法准确告诉我们对缺氧极为敏感的大脑是否真的获得了足够的氧气。大脑拥有独特的自动调节机制（Cerebral Autoregulation），能够在血压波动时维持相对稳定的血流，这可能意味着即使外周血氧下降，脑部的氧供应在一定程度内仍能保持稳定。因此，仅凭SpO₂来推断脑缺氧状况可能存在偏差，迫切需要能够直接监测大脑氧合状态的方法。

为了直接窥探睡眠中大脑的氧合情况，韩国浦项国立大学的研究团队将目光投向了功能性近红外光谱（functional Near-Infrared Spectroscopy, fNIRS）技术。fNIRS是一种非侵入性的光学成像技术，它利用近红外光穿透头皮和颅骨，通过检测血红蛋白对光的吸收特性，能够实时、连续地测量大脑皮层区域的氧合水平，特别是区域性脑氧饱和度（regional Cerebral Oxygen Saturation, rSO₂）。这项研究旨在通过同步进行整夜PSG和fNIRS监测，深入探究OSA对认知正常老年人睡眠期间脑血流动力学的影响，并比较脑氧合（rSO₂）与外周氧合（SpO₂）对OSA事件的不同反应模式，以期评估直接监测脑氧合的临床意义。相关研究成果发表在《Scientific Reports》上。

研究人员开展了一项横断面研究，招募了23名认知正常的老年人（年龄≥65岁）。所有参与者均接受了严格的临床评估，包括神经心理学测试、脑磁共振成像（MRI）和淀粉样蛋白正电子发射断层扫描（Amyloid PET），以确保其认知状态正常且无阿尔茨海默病病理迹象。研究的核心是在一夜睡眠中同步记录PSG和fNIRS数据。PSG用于监测睡眠分期、呼吸事件（根据美国睡眠医学会标准判定呼吸暂停和低通气）并计算AHI、呼吸暂停指数（Apnea Index, AI）、低通气指数（Hypopnea Index, HI）以及SpO₂相关参数（平均SpO₂、最低SpO₂、SpO₂低于90%的累计时间百分比CT90）。fNIRS设备则被安置于参与者前额，持续测量前额叶皮层的rSO_{2。为了确保数据质量，研究还设定了三个逐步严格的数据排除标准（Grade 1-3），主要基于fNIRS信号的信噪比、总睡眠时间以及是否伴有周期性肢体运动。}

研究结果

人口统计学和多导睡眠图特征

最终纳入分析的23名参与者（OSA组13人，非OSA组10人）平均年龄为72岁。两组在年龄、性别、体重指数（BMI）等基本人口学特征上无显著差异，确保了组间可比性。正如预期，OSA组的AHI显著高于非OSA组。

脑氧合与外周氧合对OSA参数的不同关联模式

线性回归分析揭示了rSO₂与SpO₂对OSA参数的反应存在显著差异。

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  脑氧饱和度（rSO₂）： 平均rSO₂与呼吸暂停相关的指数表现出显著的负相关关系，包括AHI-Total（整个睡眠期间的AHI）、AI-Total以及仅在SpO₂低于90%时段内计算的AHI-90和AI-90。这意味着呼吸暂停事件越多、越严重，大脑的氧饱和度下降得越厉害。然而，令人惊讶的是，平均rSO₂与低通气指数（HI-Total, HI-90）以及CT90均未显示出显著关联。
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  外周血氧饱和度（SpO₂）： 与之形成对比的是，最低SpO₂与所有OSA参数（AHI, AI, HI, CT90等）均呈负相关。平均SpO₂则仅与低通气指数（HI-Total, HI-90）和CT90相关，而与呼吸暂停指数（AI-Total, AI-90）无关。

fNIRS数据质量对关联强度的影响

当应用更严格的数据排除标准（从Grade 1到Grade 3）以提升fNIRS信号质量时，rSO₂与呼吸暂停指数（AHI-Total, AI-Total等）之间的负相关关系变得更强、更显著。然而，无论数据质量如何提高，rSO₂与低通气指数始终未显现出显著关联。这一方面说明了高质量fNIRS数据对于可靠检测脑氧合变化的重要性，另一方面也强化了主要发现的可信度。

研究结论与意义

本研究的核心发现是，在认知正常的老年人中，阻塞性睡眠呼吸暂停引起的脑氧合变化与外周血氧变化并不同步，呈现出一种“解离”现象。具体而言，呼吸暂停事件会直接导致脑氧去饱和（rSO₂下降），而低通气事件则未观察到与rSO₂的显著关联。相反，外周血氧参数（尤其是最低SpO₂）对呼吸暂停和低通气事件均有反应。

这种差异可能归因于大脑的保护机制——脑自动调节。在面对低通气这种相对温和的气流减少时，大脑血管可能通过扩张等机制增加血流，从而补偿了氧含量的轻微下降，使得脑组织氧饱和度得以维持。然而，当遭遇呼吸暂停这种更严重、更彻底的气流中断时，脑自动调节机制可能不足以完全代偿，从而导致脑氧饱和度的实际下降。此外，CT90（SpO₂<90%的时间占比）与rSO₂关联较弱或仅在严格数据质量控制下才有关联，进一步表明即使外周血氧较低，脑氧合也可能通过自身调节而保持相对稳定。

这项研究具有重要的临床启示。它明确指出，仅依赖传统的PSG指标如AHI和SpO₂可能无法全面评估OSA，特别是其对大脑的实际生理负担。对于容易受到缺氧相关认知功能下降影响的老年人群，直接监测脑氧饱和度（rSO₂）或许能提供更具临床相关性的信息，有助于识别那些面临更高脑健康风险的患者，并为个性化治疗策略（如更积极地治疗以呼吸暂停为主的患者）提供依据。将高质量的fNIRS与PSG结合，有望为深入理解OSA的生理影响及其与认知功能的关联打开一扇新的窗口。

当然，本研究也存在一些局限性，如样本量较小、fNIRS仅监测前额叶区域、未能控制所有心血管药物影响等。未来的研究需要纳入更大样本、更广泛的人群（包括认知障碍者），并探索脑氧合变化与具体认知域表现之间的直接联系，以进一步验证这些发现并阐明其长期意义。