Correlation between Cerebral Perfusion and Retinal Oxygenation Response of Diabetic Retinopathy in Type 2 Diabetes Mellitus
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摘要:
目的 研究不合并高血压的2 型糖尿病不同分期糖尿病视网膜病变患者与正常对照组磁共振脑灌注差异性及磁共振视网膜氧张量改变，分析各组有差异的脑灌注参数与视网膜氧张量相关性。 方法 选取2017年6月至2019年12月云南大学附属医院内分泌科及眼科收治的2型糖尿病患者34例，其中糖尿病视网膜病变增殖期组（Proliferative stage of diabetic retinopathy，PDR）10例及无视网膜病变糖尿病组（Non diabetic retinopathy，NDR）24例，收集正常对照组（Normal control，NC）21例，所有研究对象均排除高血压。行磁共振头颅平扫、磁共振血管成像、吸氧前、后磁共振双侧眼球3D T1WI 扰相梯度回波序列、脑动态磁敏感对比增强灌注成像扫描。Student t检验分析各组参数差异，运用Pearson分析各组相对脑血流量（Relative cerebral blood flow，rCBF）值与PDR 组、NDR组颞侧、鼻侧、视盘区视网膜氧张量（△P02）相关性。 结果 PDR组左侧颞下回、双侧扣带回rCBF低于NDR组及NC组，差异有统计学意义（P < 0.05）。PDR组右侧颞下回、左侧枕叶、左侧扣带回相对脑血流容量（Relative cerebral blood volume，rCBV）低于NDR组及NC组（ P < 0.05），右侧海马旁回PDR组高于NDR组及NC组（ P < 0.05）；PDR组左侧颞下回、左侧小脑半球、双侧额中回平均通过时间（mean transmit time，MTT）高于NDR组及NC组（ P < 0.05），PDR组左侧海马旁回、桥脑右侧低于NDR组及NC组（ P < 0.05）。左侧小脑半球、双侧额中回、左侧颞下回及右侧扣带回达峰时间（time to peak，TTP）PDR组TTP高于NDR组和NC组（ P < 0.05），脑桥右侧、右侧海马旁回PDR组低于NDR和NC组（ P < 0.05）。吸氧30minPDR组、NDR组、NC组双侧颞侧、视盘、鼻侧△P0 2差异有统计学意义（P < 0.05）。PDR组及NDR组左侧颞下回及双侧扣带回rCBF与双侧眼球颞、鼻侧及视盘△P0 2有不同程度相关性（P < 0.05）。 结论 2型糖尿病脑血流灌注与糖尿病视网膜病变的程度具有较强的关联性，MR视网膜氧张量可以做为糖尿病脑毛细血管病变的一种影像学标志物。 Abstract:Objective To study MR cerebral perfusion and the retinal oxygenation response in patients with different stages of diabetic retinopathy without hypertension and normal control group, and to analyze the correlation between different cerebral perfusion parameters and retinal oxygenation response. Methods From June 2017 to December 2019, 34 patients with diagnosed type 2 diabetes mellitus （T2DM） and 21 healthy controls were enrolled in the Department of Endocrinology and ophthalmology department, the Affiliated Hospital of Yunnan University. T2DM patients were divided into proliferative stage of diabetic retinopathy （PDR） group and non-diabetic retinopathy （NDR） group according to ophthalmofundoscopy. All subjects with hypertension were excluded. Plain MR, magnetic resonance angiography （MRA）, dynamic susceptibility contrast-perfusion weighted imaging （DSC-PWI）, orbital 3D-spoiled GRASS （3D-SPGR） before and after oxygen uptake scans were performed. Continuous variables were analyzed by unpaired t-test. Pearson product moment correlation was performed between relative cerebral blood flow （rCBF） and variables of retinal delta PO（2） （△P02） in bilateral temporal, nasal and optic disc of eyeballs of PDR and NDR group. Results rCBF of left inferior temporal gyrus and bilateral cingulate gyrus in PDR group was lower than that in NDR group and NC group （P < 0.05）. Relative cerebral blood volume （rCBV） of right inferior temporal gyrus, left occipital lobe and left cingulate gyrus in PDR group was lower than that in NDR group and NC group （ P < 0.05）, and the rCBV of right parahippocampal gyrus in PDR group was higher than that in NDR group and NC group （ P < 0.05）. The mean transit time （MTT） of left inferior temporal gyrus, left cerebellar hemisphere and bilateral middle frontal gyrus in PDR group was higher than that in NDR group and NC group （ P < 0.05）. The mean transit time of left parahippocampal gyrus and right pons in PDR group was lower than that in NDR group and NC group （ P < 0.05）. Time to peak （TTP） of left cerebellar hemisphere, bilateral middle frontal gyrus, left inferior temporal gyrus and right cingulate gyrus in PDR group was higher than that in NDR group and NC group （ P < 0.05）, and TTP of right pontine and right parahippocampal gyrus in PDR group was lower than that in NDR and NC group （ P < 0.05）. The difference of △ P0 2 in bilateral temporal, nasal and optic disc of eyeballs between PDR group, NDR group and NC group was statistically significant （P < 0.05）. rCBF of left inferior temporal gyrus and bilateral cingulate gyrus in PDR group and NDR group were correlated with △P0 2 of bilateral temporal, nasal and optic disc （P < 0.05）. Conclusions There was significant association between cerebral blood flow perfusion and the diabetic retinopathy （DR） severity in type 2 diabetes mellitus. MRI retinal oxygenation response can be used as an imaging marker of diabetic cerebral capillary disease. -
大学生由于生理和心理尚未完全发育成熟。不少学生远离家乡，离开了原来熟悉的饮食、生活、气候、语言等环境，需要适应大学的集体生活，这些因素的变化，都可能会影响学生的口腔健康，而且其口腔保健意识、行为和习惯也将对周围人及后代产生深远影响[1]。
云南省63.6%的大专院校位于昆明市区[2]。目前对于昆明市大学生龋病状况的情况，仅见于1988年的一篇文献报道。该研究只抽查了昆明市一所大学，数据已不能反应当代昆明市大学生的口腔健康状况[3]。因此，为了解当前昆明市大学生的口腔健康状况，并分析影响龋病状况的危险因素，本课题组开展了此次调查。
1. 资料与方法
1.1 研究对象
2016年2月至7月在昆明市就读的大学生，知情同意后自愿参加本研究，本研究经昆明医科大学大学伦理委员会批准。
1.2 抽样方法
本研究采用多阶段抽样的方法，从昆明市的所有大学（老年大学除外）所在的10个行政区中随机抽取5个区/县（即呈贡区，五华区，安宁县，嵩明县，晋宁县）[4]，每个区/县随机抽取1～2所学校，对签署了知情同意书的大学生进行口腔检查和问卷调查。
1.2.1 口腔检查
由经过培训的4名检查者，调查前经过统一培训，标准一致性检验kappa值均大于0.8，参照世界卫生组织的第五版《口腔健康调查基本方法》的标准进行检查[5]。检查项目包括：（1）龋病状况（DMFT指数、患龋率）；（2）牙龈出血指数；（3）牙周袋指数。
1.2.2 问卷调查
在前期调查的的问卷基础上，加入了学生背景资料的相关问题（包括每月生活费、是否是独生子女等）[6]，问卷内容包括：（1）社会经济状况；（2）口腔卫生习惯；（3）口腔健康知识。问卷在检查当日统一发放、学生填写完毕后当场回收。
1.3 统计学处理
采用SPSS 22.0软件进行分析，计算患病率和龋均。患病率之间的比较采用卡方检验，两组龋均之间的比较采用独立样本的t检验，多组龋均之间的比较采用单因素方差分析。以是否患龋为因变量，可能影响口腔健康状况的社会背景因素、口腔卫生及就医习惯、口腔健康知识设为自变量，具体包括（性别、独生子女状况、父母的文化程度、每月生活费、民族、每天刷牙频率、过去一年内就医情况、口腔健康知识得分）。口腔健康知识包括4个问题，即引起蛀牙的原因、蛀牙的预防措施、引起牙周病的原因和牙周病的预防措施，每题最多选3项，回答正确得1分，错误不得分，满分12分。在双变量分析中P < 0.10的自变量被认为是潜在危险因素放入回归模型。利用Binary Logistic逐步后退的回归分析方法获得龋病危险因素的最终模型，显著性水平设为0.05。
2. 结果
2.1 调查对象基本情况
本研究共调查9所学校，616名大学生参加，男生215人，女生401人，平均年龄为（19.4±0.8）岁，其中161名为独生子女，439名为汉族，177名为少数民族；65%的学生的父亲文化程度为初中及以下，35%的学生的父亲文化程度为高中及以上，而76%的学生的母亲文化程度，为24%为高中及以上；且53%的学生每个月的生活费为800元及以上；每天刷牙频率为2次及以上的学生占85%，而66%的学生在过去一 a未看过牙医，只有34%的学生进行过口腔就诊。
2.2 龋病状况
此次调查有效问卷616份。患龋率为52%，龋均为1.5±2.0（表1），女生龋均为1.6±2.2显著高于男生1.1±1.7，差异有统计学意义（F = 26.416，P = 0.001）。37%的学生有未治疗的龋齿。
表 1 昆明市大学生龋病状况[n（%），$\bar x \pm s$ ]Table 1. Dental caries status of the university students in Kunming City [n（%），$\bar x \pm s$ ]龋病状况 患病率 龋均 龋失补牙数（DMFT） 320（52） 1.5 ± 2.0 龋坏且未充填的牙数（DT） 227（37） 0.8 ± 1.4 因龋丧失的牙数（MT） 18（3） < 0.1 ± 0.2 因龋已充填的牙数（FT） 123（20） 0.6 ± 1.6 2.3 问卷调查结果
2.3.1 社会经济状况
是否为独生子女、父母的文化水平及大学生每月生活费的高低与大学生的患龋率差异无统计学意义（P > 0.05），但少数民族大学生的患龋率显著高于汉族学生，差异有统计学意义（P = 0.038），见表2。
表 2 龋病状况的单因素分析（n（%）/χ2/P值）Table 2. Single factor analysis of the prevalence of dental caries变量 患病率（n（%） χ2 P值 性别 男 312（48） 2.059 0.175 女 352（54） 独生子女 1.597 0.206 是 344（56） 否 308（50） 父亲的文化程度 2.085 0.149 初中及以下 308（50） 高中及以上 344（56） 母亲的文化程度 0.022 0.883 初中及以下 320（52） 高中及以上 314（51） 每月生活费 1.988 0.159 < 800元 283（46） ≥800元 326（53） 民族 4.291 0.038 汉族 301（49） 少数民族 357（58） 刷牙频率 1.018 0.313 < 2次/d 289（47） ≥2次/d 326（53） 过去一年内是否看过牙医 20.368 < 0.001* 无 283（46） 有 412（67） *P < 0.05。 2.3.2 口腔健康行为
每天不同的刷牙次数与学生患龋率的差异无统计学意义（P = 0.313）。但过去1 a内看过牙医的大学生患龋率显著高于一年内无牙科就诊经历的学生，差异有统计学意义（P < 0.01），见表2。
2.3.3 口腔健康知识
大学生口腔健康知识平均得分为10.0±2.0。大学生是否患龋与其口腔健康知识得分无关，差异无统计学意义（F = 5.791，P = 0.076）。
2.4 龋病相关因素的Binary Logistic回归分析
Binary Logistic最终模型（表3）显示，患龋率与大学生是否是少数民族有关（优势比（Odds Ratio） = 1.463，P = 0.039）。过去一年内看过牙医的大学生，其患龋病的优势比是未看过牙医的大学生的2.461倍。口腔知识得分与龋病的患病率相关（Odds Ratio = 0.924，P = 0.037）。
表 3 龋病影响因素的Binary Logistic回归分析Table 3. Binary logistic analysis of the related factors of caries prevalence自变量 优势比 95%可信区间 P值 民族 少数民族 1.463 1.020～2.098 0.039 汉族* 过去一年是否看过牙医 是 2.461 1.682～3.601 < 0.001 否* 口腔健康知识得分 0.924 0.858～0.995 0.037 常数项 1.667 0.193 *参考组。 2.5 牙周状况
66%的学生有牙龈出血，不同牙位牙龈出血率见图1。牙龈出血最常见的是下颌切牙，其次是上颌第一磨牙，上颌切牙牙龈出血率最低。14%的学生有牙周袋，但99%的牙周袋为浅牙周袋（袋深4～5 mm），平均每人有牙周袋的牙数是0.3±1.2。
3. 讨论
本实验随机抽取调查的人群中，男生数量显著高于女生，这与2013年至2016年全国教育部发布的云南省高等教育本、专科人数的男女比例基本一致[7-10]。其次，昆明市大学本科院校所在区县都随机抽取了1～2所大学本科院校，是一种简便、有效、科学的抽样方式，样本具有一定的代表性。
本次调查结果显示：昆明市大学生患龋率为52%。由于第3次和第4次全国口腔健康调查，未纳入青年组，无法进行结果比较。但本次调查结果与1995年第2次全国口腔流行病学调查18岁人群的龋病患龋率结果相近（55%），与2009年至2019期间年浙江、甘肃、山西等地报导的大学生患龋率结果也相差不大（37%～55%）[11-17]，与2007年Lu H X等[18]报道的香港18岁青年人的龋病状况相比，两地青年人的患龋水平相当（59%）.此外，值得注意的是本研究中龋均为非正态分布资料，但为了与已发表的国内外研究进行比较，龋均仍然沿用正态数据的相关分析方法。2007年香港青年人的龋均主要由“已充填无龋”构成，而本次调查的龋均以“龋坏且未充填”为主（DMFT：1.4，FT：1.1）[18]。
进行口腔检查是获得牙科保健的一项措施，定期看牙医可以提供口腔健康教育和专业预防护理，并评估患者龋齿风险，早期治疗龋齿。Binary Logistic回归分析显示，过去看过牙医的大学生患龋的可能性越大。这可能是因为大学生牙科就诊的主要目的是治疗，而不是定期检查和保健，这种“问题接受口腔卫生”的就医类型，严重阻碍了口腔疾病的早期干预和治疗[19]。其次，有龋病的学生，其口腔健康知识也较高，这可能是因为在就诊时获得了相关的口腔健康知识，也不排除其为了改善自身病情，主动搜寻和口腔健康相关的知识。另外，本次调查发现，少数民族的大学生龋病状况较汉族差。民族因素在龋病发生发展中的影响目前仍不清楚，主要的原因可能与民族地区相对较差的社会经济状况有关，但也可能是民族自身的文化差异，采用的不用的口腔保健行为所造成[20]。
调查的大学生牙龈出血集中于下前牙及上颌第1磨牙。下前牙舌侧及上颌第1磨牙颊侧有唾液腺导管的开口，而唾液腺持续分泌唾液，为口腔生物膜细菌提供了潜在营养物质来源，从而更容易堆积牙菌斑[21]，引起牙龈出血等炎症。此外，本研究采用世界卫生组织第五版口腔健康调查的基本方法，对全口的牙齿的牙龈出血和牙周袋状况进行了检查，并未采用社区牙周指数，检查方法较新，缺乏相同检查标准的文章进行结果比较。
总之，昆明市大学生患龋状况普遍，大部分学生牙周健康状况不佳，其患龋风险与民族、口腔健康知识及看牙医的习惯有关。因此，应加强高校学生的整体口腔保健意识，积极进行爱牙宣传活动或开设口腔保健选修课，使之牢固树立“早发现、早预防、早治疗”的观念，转变大学生的口腔卫生服务利用的类型，减少口腔疾病的发生。另外，也可以将口腔检查纳入到大学生定期体检中的项目，让大学生的口腔健康在一定程度上得到保障。
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图 2 PDR组、NDR组及NC组30min双眼鼻侧、颞侧、视盘MR △P02柱状图
Figure 2. The bar graph showed difference of MR △P02 of nasal，temporal and optic disc of both eyes in PDR group，NDR group and NC group
表 1 3组临床资料及血糖指标比较（ $ \bar x \pm s $）
Table 1. The clinical characteristics of the control and the T2DM groups （ $ \bar x \pm s $）
项目 PDR组（n = 10） NDR组（n = 24） NC组（n = 21） F/t值 P值 性别（男/女） 7/3 8/16 5/16 --- 0.49 年龄（岁） 49.87 ± 9.16 59.73 ± 8.69 46.55 ± 14.40 2.31 0.12 病程（a） 15.50 ± 4.67 7.90 ± 3.58 --- 0.51 0.62 FPG（mmol/L） 10.67 ± 4.02 9.03 ± 4.64 4.79 ± 0.60 1.26 0.75 HbAlc（%） 10.09 ± 2.12 7.29 ± 1.80 5.63 ± 0.34 1.45 0.49 动脉收缩压（mm/Hg） 124.44 ± 6.27 125.61 ± 4.46 122.59 ± 5.92 0.64 0.54 动脉舒张压（mm/Hg） 84.74 ± 4.99 89.42 ± 4.25 83.53 ± 5.42 0.18 0.84 FPG：空腹血糖，HbA1c：糖化血红蛋白。 
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表 2 3组全脑各差异性脑区PWI参数比较（ $ \bar x \pm s $）
Table 2. Comparison of PWI parameters in different brain regions of the control and the T2DM groups （ $ \bar x \pm s $）
PWI参数 差异脑区 PDR组（n = 10） NDR组（n = 24） NC组（n = 21） F值 P值 rCBV
rCBF左侧枕叶
右侧颞下回
左侧扣带回
右侧海马旁回
左侧颞下回1.54 ± 1.50
1.26 ± 0.82
1.10 ± 0.65
2.92 ± 1.13
44.99 ± 9.952.04 ± 1.40
2.00 ± 1.99
2.02 ± 1.03
2.11 ± 1.29
58.82 ± 23.892.35 ± 1.26
4.16 ± 2.51
4.15 ± 1.31
1.15 ± 0.48
58.36 ± 24.000.71
3.82
14.31
4.62
5.400.048*
0.039*
0.000*
0.022*
0.013*
MTT
TTP
左侧扣带回
右侧扣带回
左侧小脑半球
左侧颞下回
左侧额中回
右侧额中回
左侧海马旁回
桥脑右侧
左侧小脑半球
左侧额中回
右侧额中回
右侧扣带回
左侧颞下回
桥脑右侧
右侧海马旁回54.43 ± 8.92
67.26 ± 18.56
13.04 ± 3.98
12.93 ± 3.67
11.30 ± 3.09
10.27 ± 2.24
8.46 ± 1.84
11.74 ± 3.27
29.89 ± 7.29
28.39 ± 7.35
28.73 ± 7.34
28.14 ± 7.64
27.78 ± 8.06
18.77 ± 8.34
18.18 ± 5.2856.64 ± 8.73
60.03 ± 10.81
11.58 ± 2.80
11.70 ± 3.58
8.47 ± 2.22
8.71 ± 2.54
10.37 ± 3.38
10.80 ± 3.12
15.55 ± 3.81
15.89 ± 4.36
25.71 ± 7.88
17.36 ± 8.59
24.18 ± 8.94
27.57 ± 7.51
27.15 ± 7.6663.91 ± 11.13
68.94 ± 10.78
6.81 ± 1.05
8.32 ± 2.23
6.84 ± 1.68
5.91 ± 0.57
11.73 ± 4.65
9.63 ± 4.23
22.75 ± 6.19
18.40 ± 8.47
27.53 ± 6.16
25.26 ± 7.94
18.00 ± 8.87
30.69 ± 8.11
28.04 ± 6.153.56
0.85
5.13
5.17
5.51
3.82
7.09
4.51
9.07
8.03
3.88
4.66
4.794
3.718
4.4650.048*
0.443*
0.017*
0.011*
0.012*
0.038*
0.004*
0.023*
0.001*
0.003*
0.037*
0.021*
0.019*
0.041*
0.024*rCBV：相对脑血流量，rCBF：相对脑血流容积，MTT：平均通过时间，TTP：达峰时间，*P < 0.05，（单位：mL/100 g/min）。
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表 3 PDR组左侧颞下回、双侧扣带回CBF和眼各部位MR氧张量相关性分析（r，P）
Table 3. The correlation analysis between CBF value of left inferior temporal gyrus，bilateral cingulate gyrus and retinal oxygenation response in PDR group （r，P）
部位 左鼻侧 左颞侧 左视盘 右鼻侧 右颞侧 右视盘 左颞下回
左扣带回
右扣带回0.724，0.002
0.701，0.004
0.748，0.001−0.826,0.0001
−0.844,0.0001
−0.806,0.00030.558，0.031
0.530，0.042
0.586，0.0220.100，0.725
0.132，0.639
0.065，0.819−0.287，0.300
−0.255，0.359
−0.320，0.245−0.071，0.801
−0.039，0.891
−0.106，0.707
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表 4 NDR组左侧颞下回、双侧扣带回CBF和眼各部位MR氧张量相关性分析（r，P）
Table 4. The correlation analysis between CBF value of left inferior temporal gyrus，bilateral cingulate gyrus and retinal oxygenation response in NDR group （r，P）
部位 左鼻侧 左颞侧 左视盘 右鼻侧 右颞侧 右视盘 左颞下回
左扣带回
右扣带回0.661，0.0001
0.774，0.0001
0.840，0.00010.215，0.0001
0.564，0.002
0.311，0.1070.762，0.0001
0.561，0.002
0.736，0.00010.855，0.0001
0.950，0.0001
0.959，0.00010.263，0.176
0.455，0.015
0.295，0.1280.626，0.0004
0.581，0.001
0.463，0.013
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