斑点追踪和实时三维超声心动图联合评估阻塞性睡眠呼吸暂停综合征患者左房容积和功能的效果

万 泉， 邢雨蒙， 李善群， 潘翠珍

复旦大学附属中山医院心脏超声科，上海 200032

睡眠呼吸暂停综合征(sleep apnea syndrome，SAS)是一种常见的睡眠呼吸调节障碍性疾病，发生率占睡眠疾病的1/3～1/2，其中以阻塞性睡眠呼吸暂停综合征(obstructive sleep apnea syndrome，OSAS)最为常见。OSAS 是睡眠期间上呼吸道部分或全部塌陷导致的反复呼吸暂停或呼吸不足而引起的一种常见慢性病，是导致致命性心脑血管事件发生和发展的独立危险因素[1]。OSAS可导致心肌梗死、心力衰竭、心源性猝死、心律不齐(尤其是房颤)和卒中等。约24%的成年男性和9%的成年女性受到OSAS影响[2]。

多种病理因素可诱发OSAS患者的左房结构改变和功能障碍，包括容量超负荷、内皮功能障碍、缺氧、高碳酸血症、交感神经活动增强及炎症系统启动等[3-4]。多项研究[5-8]表明，OSAS会对左室造成慢性影响，如左室肥厚(left ventricular hypertrophy，LVH)和左室舒张功能障碍，继而增加房颤的发生，并导致严重并发症[9-10]。

本研究旨在将斑点追踪(speckle tracking imaging，STI)技术和实时三维超声心动图(real-time three-dimensional echocardiography，RT-3DE)结合以评估OSAS患者早期的左房结构和相位功能的亚临床改变。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选择2016年4月至2018年9月在我院呼吸内科进行多导睡眠监测(PSG)的OSAS患者92例，根据左室质量指数分为LVH组(女性4例，男性26例)和非LVH组(女性10例，男性52例)。选择50例年龄和性别匹配的健康志愿者作为对照组(女性13例，男性37例)。本研究获医院伦理委员会批准(2020-343)。所有入选者均知情同意。

1.2 诊断标准与排除标准 OSAS诊断标准参考2003年中华医学会呼吸病学分会睡眠呼吸疾病学组制定的《阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征诊治指南(草案)》。OSAS是指每晚7 h睡眠中，呼吸暂停及低通气反复发作>30次或睡眠呼吸暂停低通气指数(AHI，即平均每小时睡眠中呼吸暂停及低通气次数)≥ 5次，其中5次/h≤AHI<15次/h为轻度，15次/h≤AHI≤30次/h为中度，AHI>30次/h为重度[2,11]。选择中度至重度OSAS (AHI≥15次/h)患者作为研究对象。排除标准：冠状动脉疾病、左室收缩功能不全[左室射血分数(LVEF)<55%]、先天性心脏病、心脏瓣膜病、房颤、心肌病、肿瘤、甲状腺功能亢进、甲状腺功能减退、高血压、糖尿病、肝肾功能不全和超声图像质量不佳者。

1.3 观察指标及检测方法

1.3.1 睡眠呼吸检测 使用Alice-4睡眠系统进行整夜PSG，包括脑电图(EEG)、眼电图(EOG)和肌电图(EMG)。通过血氧仪手指探针测量氧饱和度，使用胸带和腹带记录呼吸运动，用鼻压力传感器和口鼻热敏电阻监测呼吸气流，使用胫骨前外侧电极记录腿部动作，同时记录心电图(ECG)。

1.3.2 常规经胸超声心动图 采用Philips iE33超声仪，S5-1探头，频率1～5 MHz。受试者取左侧卧位，常规行经胸二维、M型、频谱及彩色多普勒超声心动图检查。测量左室舒张末期内径(LVEDD)、左室收缩末期内径(LVESD)、舒张期室间隔厚度(IVST)、左室后壁厚度、左房内径和左室质量[12]，使用Simpson法测量LVEF。通过脉冲多普勒超声获得二尖瓣的峰值流速(E)、A值以及E波减速时间(DT)，通过组织多普勒获得二尖瓣环运动速度(e’)、S值，计算E/e’和E/A比。

1.3.3 STI与RT-3DE 采用Philips iE33超声仪器，X5-1探头，频率1～5 MHz，在心尖四腔心切面以“全容积”形式采集至少4个连续心动周期的图像，然后使用QLAB 10.4软件进行脱机分析。手动调节感兴趣区，软件可自动生成左房容积的3D模型(图1)，并得到左房整体和各节段应变曲线。在二尖瓣打开之前获得左房收缩期应变(systolic strain，S-S)，在ECG上P波开始时获得左房舒张末期应变(late diastolic strain，S-A)，用LA S-S减去LA S-A得到左房舒张早期应变(early diastolic strain，S-E)。所有参数均以绝对值表示，取3个心动周期和2个不同切面的平均值。计算舒张早期E/e’与S-S的比值，获得左房硬度指数。

测量3个时相的左房容积(图2)：收缩末期的左房最大容积(LAVmax)、舒张末期的左房最小容积(LAVmin)、左房收缩前容积(LAVpreA)。将体表面积(BSA)校正后得到以下指标[13-14]。(1)左房储器功能：左房总排空容积指数(LATEVI)=(LAVmax-LAVmin)/BSA、左房总排空分数(LATEF)=(LAVmax-LAVmin)/LAVmax、左房膨胀指数=(LAVmax-LAVmin)/LAVmin;(2)左房管道功能：左房被动排空容积指数(LAPEVI)=(LAVmax-LAVpreA)/BSA、左房被动排空分数(LAPEF)=(LAVmax-LAVpreA)/LAVmax；(3)左房泵功能：左房主动排空容积指数(LAAEVI)=(LAVpreA-LAVmin)/BSA、左房主动排空分数(LAAEF)=(LAVpreA-LAVmin)/LAVpreA。

图1 实时三维超声心动图测量左房容积的3D模型

图2 时间-容积曲线显示3个时相的左房容积

1.3.4 重复性 随机选择20例患者以评估观察者内和观察者间测量的变异性。同一位医师间隔2周重复测量STI和RT-3DE的数据，进行观察者内重复性检验；再由另一位医师重复测量上述指标，以进行观察者之间的重复性检验。

2 结 果

2.1 临床特征和常规超声心动图特点 研究人群的基本临床特征和常规超声心动图数据见表1。与对照组相比，OSAS组的体质量指数(BMI)更高，平均血氧饱和度(SpO2)和最低SpO2均较低(P<0.05)。与非LVH组和对照组相比，LVH组LVEDD、LVESD、IVST、左室后壁舒张末期厚度(PWT)、E/e’和左室质量指数(LVMI)均更高(P<0.05)。非LVH组与对照组LVEF、DT、E/A差异无统计学意义。

2.2 STI和RT-3DE参数

2.2.1 STI 结果(表2)显示：非LVH组和LVH组的LA S-S和LA S-E均低于对照组，LVH组LA S-A高于对照组(P<0.05)；非LVH组与对照组LA S-A差异无统计学意义；与非LVH组相比，LVH组的LA S-S和LA S-E降低更为明显(P<0.05)。

2.2.2 RT-3DE 结果(表2)显示：关于RT-3DE参数，与对照组相比，OSAS组LAVIpreA、LAVImin、LAAEF、LATEVI均增加，而LATEF、LAPEF、LAPEVI则减小。与非LVH组相比，LVH组的LAVIpreA、LAVImin、LAAEVI均增加，而LAPEF减小。LVH组和非LVH组LAVImax、LATEF、LATEVI、LAAEF、LAPEVI及左房硬度指数差异无统计学意义。

2.3 超声心动图参数与AHI的关系 结果(表3)显示：Pearson相关性分析中，校正BMI后，AHI与LAVImax、LAVIpreA、LAVImin、LATEVI和LAAEVI值正相关，与LA S-S、LA S-E负相关(P<0.05)。AHI与LA S-A、LATEF、LAAEF、LAPEVI、LAPEF和左房硬度指数之间无相关性。

表1 3组受检者基本情况和常规超声结果的比较

表2 3组受检者左房功能和容积结果的比较

表3 左房时相功能与AHI的关系

3 讨 论

OSAS是一种常见疾病，在老年人及肥胖等代谢综合征患者中尤为多见。随着社会老年化程度加深及生活方式的改变，OSAS人群将越来越多，社会压力亦将日趋明显。并且，OSAS可引起机体器官功能障碍，进一步加重其危害性。心肌是OSAS主要受累靶器官之一，研究OSAS患者早期心脏功能损害具有一定临床意义。因此，本研究联合应用STI和RT-3DE定量评估中度至重度OSAS患者的左房结构及相位功能。

常规超声心动图是评估心脏功能最常用的工具，但因左房几何形状特殊及左房聚焦视图的要求改变，常规超声心动图对早期检测心肌功能障碍的敏感性不够。与传统方法相比，STI为半自动、无须几何假设、可逐帧跟踪，不受角度、呼吸作用等影响，逐渐被用于早期左房功能评估[15-18]。而RT-3DE不再基于几何假设且具有足够的时空分辨率，可对左房容积和相函数进行全面、定量评估[19-20]。

以往研究[21-22]中，OSAS患者存在左房容积和功能障碍，LVH和左室舒张功能减退。本研究证实，OSAS组的LA S-S、LA S-E、LAPEF和LATEF减小，而LA S-A、LAVImax、LAVIpreA、LAVImin和LAAEF增加，说明OSAS患者左房容积增大，储器功能和管道功能降低。非LVH组和对照组在LA S-A、LAVImax、LATEVI和左房硬度指数方面差异无统计学意义，这与左房舒张功能的保护有关，左房的储器功能可代偿性增加左房容积和左房壁张力。在OSAS早期，左房管道功能可通过激活泵功能和储器功能来补偿，使左室充盈达到相对高的水平。左房的这些变化早于左室形态的变化。

OSAS与LVH和心肌舒张功能异常显著相关[23]。低氧血症是OSAS导致心血管系统并发症的始动因素。低氧可激活交感神经，外周血管收缩引起患者血压持续升高，心肌代偿性肥厚，并导致心肌舒张功能不全发生。反复缺氧还可导致肾素-血管紧张素-醛固酮系统(RAAS)激活，儿茶酚胺、群体反应性抗体(PRA)、血管生成素2(ANG2)等分泌增多，并与相应受体结合，促进细胞生长、蛋白质合成、心肌成纤维细胞合成胶原，同时减少胶原的降解，进而导致心肌纤维化和室壁增厚[3-4]。此外，E/e’值增加表明左室充盈压升高，导致左房慢性负荷增加和左房过度伸展。左房结构变化可能影响OSAS LVH患者的管道功能和储器功能。本研究中，与非LVH组相比，LVH组的LA S-S、LA S-E和LAPEF降低，提示相关功能恶化。

值得注意的是，本研究发现AHI与STI和RT-3DE参数之间有相关性。AHI越大，左房容积越大、功能障碍越严重。左房功能障碍与左房扩大是多种疾病预后不良的预测因素，代表缺氧水平的AHI可能在OSAS患者的房颤发生中起作用。因此，应鼓励对OSAS患者(尤其是AHI较大的患者)进行长期随访，积极预防心脏不良事件的发生和延缓进程。

本研究局限性：(1)样本量较小，未来需纳入不同程度OSAS及不同程度左室构型的患者，并增加样本量，进一步研究左房形态和功能的变化；(2)左房附属物在左房储器功能中起重要作用，但本研究并未将其纳入；(3)通过RT-3DE获得的左房容积参数未通过其他成像技术(如MRI或计算机断层扫描)进行评估；(4)缺乏BMI相似但无OSAS的肥胖患者对照组。

综上所述，无论有无LVH， OSAS患者均存在左房容积增加、顺应性降低、储器功能和管道功能减弱、泵功能增强。随着OSAS的进展，AHI增大，LVH进一步加重，左房的功能障碍也将更加严重。