体位性睡眠呼吸暂停综合征患者睡眠呼吸紊乱及心率变异性的特点

冯 晶, 吴惠涓, 陈 坤, 赵忠新

(第二军医大学长征医院 神经内科, 上海, 200003)

论著

体位性睡眠呼吸暂停综合征患者睡眠呼吸紊乱及心率变异性的特点

冯 晶, 吴惠涓, 陈 坤, 赵忠新

(第二军医大学长征医院 神经内科, 上海, 200003)

目的探讨体位性睡眠呼吸暂停综合征(POSAS)患者不同体位下HRV参数的特点及呼吸暂停低通气指数(AHI)、最低血氧饱和度(LSaO2)与HRV各参数的关系。方法采用病例对照方法比较POSAS患者仰卧位和侧卧位的心率变异性的特点。结果与侧卧位相比, POSAS组患者仰卧位时的心率变异性指标显著增加(P<0.05)。Pearson相关分析结果显示, AHI与SDNN、SDANN、ULF、LF/HF参数呈正相关(P<0.05或P<0.01), 其中AHI与LF/HF相关性最强(r=0.437,P<0.01), 而与HF呈负相关(r=-0.306,P<0.05); LSaO2与LF/HF呈负相关(r=-0.388,P<0.01)。结论POSAS患者仰卧位睡眠呼吸紊乱显著重于侧卧位。

体位性睡眠呼吸暂停综合征; 心率变异性; 呼吸暂停低通气指数

阻塞性睡眠呼吸暂停综合征(OSAS)患者与心血管疾病的发病机制密切相关，罹患心源性猝死的风险显著增高[1]。流行病学调查[2]显示, OSAS患者常常并发高血压、左室功能异常及心力衰竭、心律失常等疾病，其中部分OSAS患者存在体位相关性，故称之为体位性OSAS患者(POSAS)。心率变异性(HRV)[3-4]是指两个相邻心动周期之间的心率变化，是常用于评估自主神经功能的方法。本研究探讨体位性OSAS患者不同体位下睡眠呼吸紊乱程度与HRV是否存在差异，并分析呼吸暂停低通气指数(AHI)与HRV各参数的相关性，现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

在2014年1月—2016年12月第二军医大学附属第二医院长征医院行整夜多导睡眠呼吸监测及心率变异性检查的患者中，按照仰卧位AHI为侧卧位AHI的2倍及2倍以上的标准，选取POSAS患者92例，其中男68例，女24例，年龄23～65岁，平均年龄(49.7±11.9)岁，平均体质量指数(BMI)为(26.3±4.1) kg/m2; 平均身高(171.2±19.7) cm。

纳入标准: ① 年龄25～65岁; ② 符合POSAS的诊断标准: 有些OSAS患者的睡眠呼吸紊乱程度可与体位有关，而且平卧时症状会明显加重，此类患者称之为体位性OSAS(POSAS)，具体是指AHI≥5且仰卧位AHI为侧卧位AHI的2倍及以上的OSAS患者; ③ 完成HRV监测，且监测时间至少7 h; ④ 动态心电图基线稳定，基本心律为窦性心律; ⑤ 自愿参加本研究且患者本人均对各项检查知情同意，签署知情同意书; ⑥ 未服用影响睡眠及自主神经系统的药物。

排除标准: ① 年龄小于25岁或大于65岁; ② 中枢性及混合性睡眠呼吸暂停低通气综合征; ③ 睡眠总时间小于5 h和/或睡眠效率低于80%; ④ 睡眠监测过程电极或指脉氧脱落影响PSG判读; ⑤ 已行CPAP、外科手术等治疗; ⑥ 监测当天曾服用对睡眠有影响的药物、食物等; ⑦ 患有慢性阻塞性肺病、肺炎、肺动脉高压等肺部疾病; ⑧ 患有严重的心脑血管疾病、肝肾疾病、精神疾病等; ⑨ 未经控制的上呼吸道感染、鼻炎等; ⑩ 大量吸烟酗酒、长期服用镇静类药物等; 昼夜节律紊乱; 数据收集不全。

1.2 仪器设备

采用日本光电公司生产的标准36导联多导睡眠图监测仪(型号TRACKIT24/0), 分析软件为polysmith32导联睡眠呼吸监测系统(型号EEG-9200K, 产地美国); 使受试者在安静、遮光、舒适的独立房间内进行睡眠监测，至少连续监测7 h, 监测结束后通过计算机进行自动采集、数据处理分析，由2名受过专业培训的PSG技师或医师审核校正并生成各项睡眠参数。采用南京丰生永康软件科技有限责任公司生产的便携式仪器来监测心率变异性，型号为AECG-100A, 应用心肺耦合(CPC)睡眠质量评估系统对所采集到的心电信号进行分析。仪器自动采集分析后由2名受过专业培训的PSG技师或医师审核校正并生成各项心率变异性参数。

1.3 研究方法

1.2.1 多导睡眠检测: 对长征医院就诊的疑似OSAS患者，嘱其行多导睡眠监测当日避免剧烈运动，忌饮酒，忌服用咖啡、浓茶等刺激性饮料、忌服用影响睡眠的药物。受试者于睡眠监测当日下午到达睡眠中心，嘱其洗漱完毕后着宽松衣裤在睡眠监测的独立房间内休息，进一步熟悉睡眠中心的环境以尽量避免“首夜效应”; 20: 00分左右开始安装监测电极，先用磨砂膏清洁皮肤、去除油脂，再用酒精清洁皮肤表面，电极的位置按照美国睡眠医学会(AASM)制订的标准安装，并用胶带固定。

睡眠监测电极包括: 脑电、双侧眼电、下颌肌电、口鼻气流、心电、胫骨前肌电、胸腹带和指脉氧。口鼻气流和胸腹带在诊断OSAS及分型上起着重要的作用，前者通过热敏电阻传感器监测呼出与吸入气体的温差变化，得到鼻气流的强度，通过鼻气流强弱程度或有无口鼻气流，判断患者是否发生了睡眠呼吸暂停; 结合二者的记录波形并且通过胸腹带中的传感器监测胸腹部运动的存在或消失，以区分阻塞性和中枢性(混合性)睡眠呼吸暂停，口鼻无气流而胸腹波形仍有变化者为阻塞性睡眠呼吸暂停。

受试者在安静、遮光、舒适、温湿度合适的独立房间内进行睡眠监测，生物定标之后关灯开始记录，至少连续睡眠监测7 h，记录开始后不再进行任何影响入睡的活动，一般从21: 30～22: 30分开始记录，到次日6: 00～7: 00分结束。通过计算机进行自动采集、数据处理分析，参照美国睡眠协会(AASM) 2007年版的指南标准，由2名受过专业培训的PSG技师或医师审核校正并生成各项睡眠参数。PSG睡眠参数包括睡眠效率(SE)、非快速眼动睡眠(NREM)1期潜伏期、呼吸暂停次数、低通气次数、AHI、最低血氧饱和度(LSaO2)、觉醒次数、微觉醒指数、腿动指数和PLMS指数。重点选取与睡眠呼吸紊乱相关的参数，即AHI和LSaO2。

1.2.2 心率变异性分析: 受试者行PSG的同时将便携式CPC仪器固定于受试者左胸心脏位置进行监测，次日监测完成后关闭电源，仪器会自动停止记录，将数据提取、上传后经计算机软件自动分析并生成报告。

传统心率变异性分析的方法主要分为时域分析和频域分析，时域分析的参数来自于QRS波群间正常R-R间期的直接测量，而频域分析的原理是应用傅里叶转换技术将心率信号的变化转换为不同的频率成分然后进行计算分析，HRV谱包括3个主带: 极低频(VLF)带: 0.003～0.04 Hz; 低频(LF)带: 0.04～0.15 Hz; 高频(HF)带: 0.15～0.4 Hz。时域、频域参数包括N-N间期的标准差(SDNN)、N-N间期标准差的平均值(SDNNI)、均值标准差(SDANN)、差值均方根(RMSSD)、相邻RR间期之差大于50 ms的百分比(PNN50)、超低频带(ULF)、极低频带(VLF)、低频(LF)、高频(HF)、LF/HF比值(LF/HF)。

1.4 统计学分析

将所得数据汇总后，经复核、整理、录入Excel表格，采用SPSS 22.0软件包进行统计学描述和分析，经正态性检验各项参数均符合正态分布，计数资料用例数和百分比表示，计量资料以均数±标准差表示，两组之间的计量资料采用t检验。P<0.05为差异有统计学意义。变量间相关分析采用Pearson相关分析，将AHI、LSaO2分别与HRV参数进行双变量相关分析，P<0.05为差异有统计学意义。通过两个有关联变量的数据做出散点图，并利用散点图直接认识两个变量之间的相关关系。

2 结 果

2.1 POSAS患者不同体位下AHI、LSaO2、HRV的比较

选取时域参数SDNN、SDANN、SDNNI、RMSSD、PNN50和频域参数ULF、VLF、LF、HF、LF/HF作为心率变异性的分析参数。比较POSAS组患者在仰卧位与侧卧位时的HRV参数和AHI、LSaO2, 结果显示POSAS组患者仰卧位与侧卧位相比，时域指标中SDNN、SDNNI、SDANN, 频域指标中ULF、VLF、LF、LF/HF以及AHI、LSaO2均有显著差异(P<0.05或P<0.01)。见表1。

2.2 AHI与HRV各项参数的相关性分析结果

对92例POSAS患者进行Pearson 相关分析结果显示, AHI与HRV中的多项参数包括SDNN、SDANN、ULF、LF/HF均存在正相关性，与HF存在负相关性。见表2。通过散点图直观显示AHI与LF/HF存在直线相关，AHI与LF/HF的相关系数为0.437。见图1。

表1 POSAS患者不同体位下HRV参数的比较

与仰卧位比较, *P<0.05, **P<0.01。

表2 AHI与HRV参数的Pearson相关分析

图1 AHI与LF/HF的相关性

2.3 LSaO2与HRV各项参数的相关性分析结果

对92例POSAS患者进行Pearson相关分析结果显示, LSaO2与HRV中的VLF存在正相关性，与LF/HF存在负相关性。见表3。通过散点图直观显示LSaO2与LF/HF存在直线相关，其相关系数为-0.388。见图2。

表3 LSaO2与HRV参数的Pearson相关分析

图2 LSaO2与LF/HF的相关性

3 讨 论

心率变异性本质上反映了窦房结与神经体液因素相互作用的平衡关系，二者相互协调才能够维持正常的心脏活动及心功能的稳定，一旦这种协调作用失衡，将导致心血管系统功能紊乱，以至发生严重的心律失常事件。荷兰科学家Algra等[5]在1993年就通过研究证实了HRV降低是预测心肌梗死后心源性猝死增加的一个独立因素。La Rovere等[6]在1991—2000年分析了400余例慢性心衰患者的HRV指标后证明，低频功率(LF)的降低是心力衰竭患者猝死的强烈独立预测因子。WSCS研究[7]对1 552例患者进行了18年随访，发现患有重度睡眠呼吸疾病者的全因死亡率显著高于一般人群。OSAS患者的日间思睡、炎症状态、内分泌紊乱以及反复缺氧等因素均增加了心肌梗死、冠心病、乃至猝死的风险[8-9]。OSAS是高血压、冠心病、心肌梗死的独立危险因素，而HRV作为评估自主神经功能的方法，对指导临床治疗及干预POSAS患者有重要意义[10-13]。

体位变化可以通过影响上呼吸道的结构和(或)重力对气道结构的作用方向进而影响OSAS患者气道阻力及塌陷性[14-17]。有些OSAS患者的睡眠呼吸紊乱程度可与体位有关，而且仰卧时症状会明显加重。有关OSAS发病机制的研究中，均强调了仰卧位呼吸事件的重要性。Douglas NJ等[18-19]认为低通气与觉醒或呼吸暂停相互作用会导致睡眠结构紊乱，微觉醒对OSAS患者来说具有两面性，它既能终止呼吸暂停又会频繁打乱睡眠结构，又能引起睡眠质量下降。对于POSAS患者来讲，仰卧位睡眠时间睡眠时频繁的发生呼吸暂停和低通气使其很难进入深睡眠期，当在气流受限时调整体位，由仰卧位转为侧卧位后呼吸暂停的现象随之好转。本研究也发现了相似的结果, POSAS患者侧卧位的AHI较仰卧位有明显的下降，而LSaO2有明显的升高，二者均说明随着体位由仰卧位到侧卧位的改变，POSAS患者的缺氧程度得到了改善。

POSAS患者整夜睡眠过程中反复发生的呼吸暂停，刺激体内化学感受器使副交感神经兴奋; 当呼吸恢复时，组织缺氧仍未改善，交感神经张力明显增强，这种夜间睡眠中反复的以副交感神经张力为主转为交感神经张力为主的过程是OSAS患者特有的异常植物神经功能状态表现，也造成了心率变异性比较明显的变化。本研究结果显示, POSAS患者在心率变异性众多的时域、频域指标中均有显著差异，可能是因为POSAS患者仰卧位时间更长，呼吸紊乱程度加重，所以心率变异性增大; 侧卧位时呼吸事件得以恢复，心率又开始上升。仰卧位时POSAS组SDNN的统计均值均明显高于对照组，可能说明POSAS患者自主神经受损相对较重，同样RMSSD比侧卧位时高，提示副交感神经受损。一般认为HRV频谱的低频成分主要反映交感神经活动的情况，而高频成分是副交感神经活动的生理基础。侧卧位时LF降低而HF没有明显变化，可能由于POSAS患者仰卧位时交感神经活性更强。

本研究在睡眠监测的同时可同步记录发生在各种呼吸事件中的心律失常，可以较为准确地反映心律失常与呼吸事件的相关性，作者尝试寻找在POSAS患者病情严重程度和HRV参数的关系, LF/HF与POSAS患者的心率变异性显著相关，且比HRV的其他参数具有更加明显的相关性，原因可能是因为高频代表了呼吸的不稳定状态，主要由副交感神经调控[20], 而低频与高频的比值(LF/HF)则反映了交感-副交感神经系统的均衡性。因此，作者认为LF/HF可能是一个评估POSAS严重程度较好的指标，也可以作为临床上筛选具有呼吸暂停、低通气症状患者的辅助参数之一[21-24]。

综上所述, POSAS患者病情越重，HRV参数上升，则代表交感神经越兴奋，而当POSAS患者侧卧位时, AHI、LSaO2的及HRV参数均有所改善，说明虽然POSAS患者的自主神经功能降低、心血管靶向损害严重，甚至可能引起猝死等不良的预后结局，但是侧卧位相对于仰卧位来说，呼吸紊乱程度较轻，心脏易损性较小，考虑体位因素可能在其中起到了一定的保护作用。

[1] Somers V K, White D P, Amin R, et al. Sleep apnea and cardiovascular disease[J]. Circulation, 2008, 118(10): 1080-1111.

[2] Pearce S, Saunders P. Obstructive sleep apnoea can directly cause death[J]. Thorax, 2003, 58(4): 369-375.

[3] 陈灏珠. 心率变异性的测定及其临床意义[J]. 临床心电学杂志, 1994, 4: 168-172.

[4] 胡大一, 郭成军, 李瑞杰. 心率变异性一测量标准, 生理释义与临床应用(续一): 心率变异性的生理研究[J]. 中国医疗器械, 1998, 4(1): 29-32.

[5] 于亚杰, 王雁. 心率变异性改变在肝硬化者中的改变[J]. 实用心电学杂志, 2010, 19(6): 415-416.

[6] La Rovere M T, Pinna G D, Maestri R, et al. Shortterm heart rate variability strongly predicts sudden cardiac death in chronic heart failure patients[J]. Circulation, 2003, 107(4): 565-570.

[7] Mcardle N, Deverevx G, Heidarnejad H, et al. Long-term use of CPAP therapy for sleep apnea/hypopnea syndrome[J]. Am J Respir Crit Care Med, 1999, 153: 1108-1114.

[8] Robert J T, Joseph E, Chung-kang P, et al. Differentiating Obstructive from Central and Complex Sleep Apnea Using an Automated Electrocardiogram-Based Method[J]. Sleep, 2007, 30(12): 1756-1769.

[9] Shahar E, Whitney Cw, Redline S, et al. Sleep-disordered breathing and cardiovascular disease: cross-sectional results of the Sleep Heart Health Study[J]. Am J respir Crit Care Med, 2001, 163: 19-24.

[10] Gallicchio L, Kalesan B, Huang H Y, et al. Genetic polym orphisms of peroxisome prolife rator-activated receptors and the risk of cardiovascular morbidity and mortality in a community-based cohort in washington county manyland[J]. PPAR Res, 2008, 2008: 276-281.

[11] Algra A, Tijssen J G P, Roelandt J R T C, et al. Heart rate variability from 24-hour electrocardiography and the 2-year risk for sudden death[J]. Circulation, 1993, 88: 180-185.

[12] Joosten S A, Hamza K, Sands S, et al. Phenotypes of patients with mild to moderate obstructive sleep apnoea as confirmed by cluster analysis[J]. Respirology, 2012, 17: 99-107.

[13] Camacho M, Capasso R, Schendel S. Airway changes in obstruceive sleep apnoea patients associated with a supine versus an upright position examined using cone beam computed tomography[J]. J Laryngol Otol, 2014, 128: 824-830.

[14] 马彦, 孙书臣, Chung-Kang Peng. 心肺耦合分析: 基于心电的睡眠分析方法[J]. 世界睡眠医学杂志, 2015, 2(4): 200-204.

[15] Thomas R J, Mietus J E, Peng C K, et al. An electrocardiogram-based technique to asscess cardiopulmonary coupling during sleep[J]. Sleep, 2005, 28(9): 1151-1161.

[16] Yaffe K, Kanaya A M, Lindquist K, et al. PPARY pro12A la genotype and risk of cognitive decline in elders[J]. Neurobiol Aging, 2008, 29(10): 78-83.

[17] Lemmer B, Scholtze J, Schmitt J. Circadian rhythms in blood pressure, heart rate, hormones, and on polysomnographic parameters in severe obstructive sleep apnea syndrome patients: effect of continuous positive airway pressure[J]. Blood Press Monit, 2016, 21(3): 136-143.

[18] Douglas N J, Pollo O. Pathogenesis of obstructive sleep apnea/hyperpnoea syndrome[J]. Lancet, 1994, 344: 653-655.

[19] RaphaelH, H elene G, Anne D, et al. Slow Wave Activity in Sleep Apnea Patients Before and After Continuous Positive Airway Pressure Treatment[J]. Chest, 2001, 119(6): 1807-1813.

[20] Weaver T E, Grunstein R R. Adherence to continuous positive airway pressure therapy: the challenge to effective treatment[J]. Proc Am Thorac Soc, 2008, 5: 173-178.

[21] 许娟, 嵇友林, 姜永前. 持续气道正压通气对严重阻塞性睡眠呼吸暂停综合征患者心血管疾病风险的影响[J]. 实用临床医药杂志, 2014, 18(24): 25-29.

[22] 羊文娟. 阻塞性睡眠呼吸暂停综合征对老年COPD患者糖脂代谢的影响[J]. 中华全科医学, 2017, 15(5): 796-798.

[23] 袁海波, 张征骄, 张艳秋, 等. 肥胖青少年阻塞性睡眠呼吸暂停综合征患者上气道临界压的变化及其临床意义[J]. 吉林大学学报: 医学版, 2015(5): 990-993.

[24] 陈丹丹, 邹威凤. 大鼠阻塞性睡眠呼吸暂停综合征海马组织细胞凋亡参与作用研究[J]. 海南医学院学报, 2015, 21(5): 597-599.

Characteristicsofsleep-disorderedbreathingandheartratevariabilityinpatientswithpositionalobstructivesleepapneasyndrome

FENGJing,WUHuijuan,CHENKun,ZHAOZhongxin

(DepartmentofNeurology,ChangzhengHospitalofSecondMilitaryMedicalUniversity,Shanghai, 200433)

ObjectiveTo investigate the characteristics of HRV parameters in different posture of patients with positional obstructive sleep apnea syndrome (POSAS) and the relationship between apnea hypopnea index (AHI), minimum oxygen saturation (LSaO2) and HRV parameters.MethodsA case-control study was conducted to compare the characteristics of heart rate variability between supine and lateral positions in POSAS patients.ResultsCompared with lateral position, POSAS group showed higher levels of heart rate variability indexes (P<0.05). Pearson correlation analysis indicated that AHI was positively correlated with SDNN、SDANN、ULF、LF/HF (P<0.05 orP<0.01). Remarkably, the correlation between AHI and LF/HF was excellent (r=0.437,P<0.01), and negatively correlated with HF(r=-0.306,P<0.05).Similarly, LSaO2was negatively correlated with LF/HF.ConclusionThe sleep-disordered breathing in supine position of POSAS patients is significantly heavier than that in lateral decubitus position.

positional obstructive sleep apnea syndrome; heart rate variability; apnea hypopnea index

R 441.8

A

1672-2353(2017)21-001-05

10.7619/jcmp.201721001

2017-06-22

科技部重大专项课题; 国家自然科学基金资助项目(81171252)

赵忠新, E-mail: zhaozx@medmail.com.cn