三维斑点追踪技术评价睡眠呼吸暂停综合征患者心脏功能

周广琴，黄 磊，董珊珊，秦文娟，闫晓君，田 凤，芦桂林 (石河子大学医学院第一附属医院超声诊断科，新疆 石河子 83008；石河子大学医学院第一附属医院神经内科，新疆 石河子 83008)

阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征(obstructive sleep apnea syndrome, OSAS)是一种发病率较高的睡眠障碍性疾病，患者主要表现为夜间打鼾、白天困乏倦怠,其主要的并发症即心血管疾病，心血管疾病的发生发展与其关系密不可分[1]。

超声心动图技术作为评估心血管疾病首选影像学方法，随着超声技术的迅猛发展,其诊断效能也随之提高，而三维斑点追踪成像技术(three dimensional speckle tracking imaging, 3D-STI)可以获取心脏在复杂三维立体空间的运动信息，从而为客观的定量评价心肌局部及整体收缩功能提供一种全新的方法[2-3]。以往斑点显像技术对OSAS的研究和临床应用局限于评估左心室的收缩及舒张功能，国内外鲜见此技术对OSAS患者右心室功能影响的报道。本研究旨在探讨斑点追踪技术在评估OSAS患者右心室功能中的应用价值。

1 资料与方法

1.1研究对象：病例组的研究对象均选自2017年11月～2018年5月在我院神经内科行呼吸睡眠监测的患者，年龄18～70岁，根据中华医学2012年OSAS疾病诊断标准,选取60例诊断为OSAS的患者，按照睡眠呼吸暂停低通气指数(apnea hypopnea index, AHI)的高低将 OSAS 患者分为轻度、中度、重度三个亚组，每组20例。其中轻度OSAS组，AHI 5～15/h，中度OSAS组，AHI 16～30/h;重度OSAS组，AHI>30/h。同期从门诊或体检检查者中选取年龄、性别、体重匹配的20例正常健康人作为对照组。所有受检者中除外：高血压病、糖尿病、左心室射血分数﹤50%、冠心病、房颤、心肌病及肺心病，心脏超声提示中度以上瓣膜反流或狭窄及平均肺动脉压≥25 mm Hg(1 mm Hg=0.133 3 kPa)、慢性肾病、系统性红斑狼疮等疾病，体重指数(body mass index, BMI)>35 kg/m2。本研究均获得患者的知情同意。

1.2仪器与方法：应用GE Vivid E9彩色超声诊断仪， 配有二维探头M5S，三维探头4 V，频率1.7～3.3 MHz，帧频25～40帧/s，仪器配有相应的分析软件Echo PAC工作站。行经胸超声显像，使用二维常规及三维超声心动图检查:嘱受检者取左侧卧位，平静呼吸，采用M5S探头经胸扫查，同步连接心电图，使用M型超声在心尖四腔心切面测量三尖瓣环收缩期峰值位移( tricuspid annular plane systolic excusion, TASPE) ，应用组织多普勒技术测量右心室Tei指数，应用Simpson法测量右室面积变化分数( RVFAC)及左心室射血分数(LVEF)。切换成4 V探头，将心动周期预先设置为3个，获取标准心尖四腔心切面后进入“4D” 全容积成像模式，将右心室置于图像中央，调节帧频与患者心率的40%相接近，并且保证右心室完整的被包进去，在Multi-Beat模式下，嘱患者屏住呼吸后保持图像的稳定，选取图像质量清晰又标准的心动周期按下“acquire”获取合适的3个心动周期右心室全容积动态图像并存储到仪器上。启动GE Echo PAC软件并进入四维自动左室心功能分析“4D Auto LVQ” 模式，软件自动识别心电图上R波顶点选定舒张期及T波终末选定收缩期，准确描计右心室收缩期及舒张期心内膜边界，软件自动将计算出右心室整体纵向应变(RVGLS)、右心室整体圆周应变(RVGCS)、右心室整体径向应变(RVGRS)三维应变参数值。

图A:正常对照组左心室;图B:轻度OSAS组患者左心室;图C:中度OSAS组患者左心室;图D:重度OSAS组患者左心室

2 结果

本研究共收集OSAS患者65例(按照PSG检测结果分为轻、中、重度三组) ，排除图像质量较差患者5例，最终入选60例，健康对照组20例，其中男46例，女14例。四组的基本资料差异无统计学意义，包括性别构成比、年龄、心率、收缩压、舒张压(χ2=1.7，F=0.1，0.1，0.5，0.3，P>0.05)。

2.1一般情况各项指标比较：AHI随疾病严重程度增加而升高，差异有统计学意义(F=157.59,P<0.05) ，各组AHI两两比较，差异有统计学意义(P<0.05)。见表1。

2.2常规超声及三维应变参数测量结果比较：右室的三维应变参数较健康对照组有所降低，RVGLS从轻度组开始已经降低，相比之下RVGCS、RVGRS参数的减小从中度组开始，差异均具有统计学意义(P<0.05) 。与对照组相比，OSAS组右心室Tei指数明显增大，TAPSE明显减低，均从中度组开始降低，差异均有统计学意义(P<0.05)，差异有统计学意义(P<0.05)。重度OSAS组与轻、中度OSAS组相比较，GLS、GCS、GRS、右心室Tei指数、三尖瓣环收缩期峰值位移(TAPSE)差异均有统计学意义(P<0.05)。OSAS患者与对照组比较，RVFAC及LVEF常规参数差异无统计学意义(P>0.05)。见表1、表2及图1。

表1 四组受检者临床资料比较

变量对照组轻度OSAS组中度OSAS组重度OSAS组例数20202020年龄(x±s,岁)47.10±12.0346.70±11.1547.80±9.9648.54±9.26性别比(男/女,例)16/415/517/318/2心率(x±s,次/min)75.15±4.8775.20±5.7375.85±5.0075.65±5.36BMI(x±s,kg/m2)27.79±3.4027.74±2.9628.60±3.2127.92±2.72收缩压(x±s,mm Hg)111.80±5.76111.60±6.76113.20±5.71111.88±5.80舒张压(x±s,mm Hg)73.30±4.9173.70±4.7874.60±4.4074.10±4.12AHI(x±s,次/h)-10.72±3.1519.76±4.53①50.10±13.63①②

注:与轻度组比较,①P<0.05;与中度OSA组比较,②P<0.05;OSAS：阻塞性睡眠呼吸暂停综合征;BMI:体重指数;AHI:睡眠呼吸暂停指数

3 讨论

OSAS可导致心、脑、肺血管等多种等并发症，严重则可以引起猝死及多器官损害，给患者的生存质量和寿命带了巨大的影响。OSAS由于其临床表现不一，病理生理变化复杂多样，给早期临床诊断及治疗带来一定的困难，因此早期诊断治疗、延缓进展及预防其心血管并发症具有重要的临床意义。超声心动图技术作为评估心血管疾病首选影像学方法。

随着科技的不断进步，斑点追踪成像技术成为心脏超声研究的热点，在3D-STI出现之前，部分学者已经使用二维斑点追踪成像(two dimensional speckle tracking image,2D-STI)技术监测睡眠呼吸暂停引起的心肌运动改变，发现2D-STI能够早期发现心肌运动异常。但是2D-STI局限在二维固定平面的观察，对图像分析受主观及检测者影响，由于角度和方向的制约，容易发生心肌声学斑点的失追踪[4]，且计算各节段应变所用时间较三维斑点追踪技术显明显增多[5]。三维斑点追踪成像技术是通过实时的追踪感兴趣区内的心肌反射回来的微小斑点状强回声，从而获取其在三维立体空间的运动和变形信息,更好地进行定量辨别正常及异常心肌，尤其是敏感地识别早期的轻微局部室壁运动异常[6-7]。

变量对照组轻度OSAS组中度OSAS组重度OSAS组F值P值TAPSE23.85±2.8322.05±3.0320.80±2.39①18.75±1.74①②③14.1430.000右心室Tei指数0.32±0.020.33±0.030.46±0.02①②0.53±0.03①②③230.8020.000RVFAC(%)47.70±3.3247.30±3.3246.10±2.9845.45±3.332.0660.112RVGLS-28.60±2.26-26.50±2.87①-24.45±2.68①②-21.15±2.39①②③28.4900.000RVGCS-17.45±2.37-16.45±1.95-15.30±2.71①-13.35±2.05①②③11.7510.000RVGRS73.35±6.3770.00±6.2767.10±7.23①62.85±5.80①②③9.5610.000LVEF(%)64.10±3.65 62.80±4.0262.15±2.4361.80±3.271.7810.158

注:与对照组比较,①P<0.05;与轻度OSA组比较,②P<0.05;与中度OSA组比较,③P<0.05；TAPSE:三尖瓣环位移;右心室Tei指数:右心室做功指数;RVFAC:右心室面积变化分数;RVGLS:右心室纵向应变;RVGCS:右心室环向应变;RVGRS:右心室径向应变;LVEF;左心室射血分数

虽然国内外鲜见应用3D-STI评估睡眠呼吸暂停综合征对右室功能影响的报道，但已有研究证实化疗使用葸环类药物的乳腺癌患者[8]、慢性肾功能衰竭尿毒症期腹膜透析[9]以及患有肺动脉高压的患者[10-11]都会出现早期的右心室心肌毒性或功能异常，并且发现使用3D-STI可准确、敏感地检测到右心室早期的亚临床功能不全。

本研究应用常规二维超声测量的指标RVFAC在各组间无明显统计学差异，表明RVFAC作为评价右心室功能变化其中的参数之一，其敏感性和参考价值较低。本研究结果显示中重度组OSAS右室三维应变参数均较对照组显著降低，且RVGLS在轻度组已经出现差异，可能由于纵行纤维在心肌纤维构成比例中所占比例高达70%，剩余30%是环形纤维，二者共同维持心肌正常运动，纵行心肌纤维的高比例成就了纵向心肌舒缩活动的主导和优势地位[12]。纵向应变反映的是顺时针斜形排列的纵行纤维心底到心尖方向纵向心肌收缩运动，而纵向心肌功能异常多出现在病变早期，因此当心内膜下心肌纤维发生缺血时，首先受累的便是纵行纤维，故长轴纵向应变参数的改变尤为突出。径向应变为心肌在短轴方向上的收缩运动，圆周应变反映的是短轴方向的环形运动，环形运动主要由环形心肌纤维收缩引起，而30%的环形心肌纤维主要分布在室壁中层，心内膜下心肌纤维缺血时中层环向心肌受损相对较晚。证明了三维斑点追踪显像技术能够敏感的监测心肌早期心肌局部的收缩功能异常,以RVGLS的敏感性最高。

心脏磁共振作为一种昂贵的评价右心室功能的金标准的影像学检查方法，可预测早期右心室功能不全，然而可重复性较低，而相关研究表明RVGLS评价右室功能参数的可信度与临床价值与心脏磁共振相似，因此也可以作为独立预测右室亚功能不全的危险因子[13]。右心室缺乏能评价其收缩功能的量化参考值，而且有研究表明右心室功能不全的出现会加剧左心功能不全患者的病情的恶化[14]，严重影响患者的生存质量及预后，并且右心室功能不全作为一种独立的危险因素，可以敏感的预测OSAS患者早期病死率[15]，所以早期诊断及治疗刻不容缓，从而根据右心功能不全的程度对OSAS进行风险及疗效评估，判断预后。

鉴于右心室复杂的几何形态以及特殊的解剖位置，使得运用现有的影像技术准确评估其功能具有一定的难度。心导管检查作为能准确定量评估心脏收缩与舒张功能的有创检查，其高风险及严重并发症限制了此技术在临床上应用与推广，在1995年日本学者Tei C发现了一种通过超声无创技术获取的新参数-Tei 指数[16]，研究证明此参数与心导管检查参数相比有较高的一致性，并且测量计算方法简便，还可多次重复测量，不受患者血压及心率影响，能更好地准确反映心脏功能状况，已被证明是一个有临床指导意义的参考指标。该研究中TAPSE随着病情严重程度逐渐降低，且在重度OSAS组最低，右心室Tei指数随着睡眠呼吸暂停加重程度逐渐升高，且在重度OSAS组最高，但在对照组和轻度组OSAS无明显差异，出现上述结果的原因可能与睡眠呼吸暂停引起的低氧血症和通气不足引起的高碳酸血症相关，在疾病早期，右心室室壁向心性肥厚，尚可代偿性增加心肌收缩力，随着缺血缺氧的加重，从而引起肺血管收缩，血管收缩引起肺动脉压升高，右心室后负荷增加，右室代偿性增大导致右心室舒张功能受损，与此同时胸内负压增加导致静脉回心血流量增加，右心室的前负荷增加，此外缺血缺氧可直接损害心肌收缩及舒张功能，并且长期缺氧打破了交感神经和副交感神经的平衡，交感神经过度激活，副交感神经受到抑制，出现心率变异及心肌细胞过度生长，最终心肌细胞损伤和纤维化，上述因素最终均可导致右心室功能障碍，且心肌的收缩舒张功能往往密不可分，相互影响，因此心肌运动受损时，会影响心室射血及心室充盈，其等容时间间隔将会延长，故TAPSE逐渐降低，右心室Tei指数逐渐升高。

本研究的局限性：①目前3D-STI的时间及空间分辨力一定的局限性,此项技术要求较高的帧频，在提高帧频的同时会降低图像的清晰度，并且OSAS 患者大多体型较肥胖，受透声条件的限制,图像质量不佳从而影响斑点追踪结果以及数据分析的准确性；②此项技术需要手动描计追踪心内膜边界，因此对操作者的经验要求较高③同时由于本研究样本量较小，尚未排除地域性等相关因素的干扰，研究结果的可靠性和准确性需扩大样本量去进一步去验证。

综上所述应用常规超声心动图检查，OSAS 患者的心功能可表现为与正常对照组无明显差异，从而延误治疗时机；然而应用三维斑点追踪技术检查，可敏感在没有引起右心衰竭和肺动脉高压之前发现右心室早期心肌损害及心肌应变参数异常，测量所得应变参数信息对疾病早期诊断、治疗的综合选择、疗效及预后的评估都有至关重要的临床意义。