强直性脊柱炎全脊柱后凸角对心肺功能的影响

杨云飞,夏庆福,黄立军,赵国峰,夏纪元,田新奇,刘 畅

强直性脊柱炎(ankylosing spondylitis, AS)是累及机体中轴骨骼的慢性病,属风湿病范畴,表现为骶髂关节、髋关节等大关节慢性炎症性改变,而脊柱关节炎属于其中的一种亚型,患病率为2%[1],其病理改变为韧带附着处病变,导致韧带骨化、关节纤维或骨质强直、椎体骨质疏松、肌肉僵硬萎缩及脊柱后凸畸形[2],严重影响骨骼结构并导致生活质量下降。在脊柱后凸畸形不断加重的情况下会导致背部肌肉疲劳、直立站立时脊柱肌肉持续紧张导致的活动相关疼痛、无法直视前方、腹腔内并发症和呼吸功能受损[3-6]。胸壁运动受限和肺实质异常是导致肺功能障碍的主要因素[7]。AS不仅脊柱后凸畸形减少胸腔容积,还可因胸腰椎后凸畸形引起肋骨压迫腹腔进一步导致胸腔容积减少,从而影响肺功能。此外,AS疾病本身的炎症反应还可引起胸廓各关节骨化、强制性脊柱炎从而降低胸廓顺应性,进一步损害肺功能[8]。但是AS合并胸腰椎后凸畸形,全脊柱后凸角(global kyphosis,GK)是否会影响患者心脏功能尚无进一步定论。在排除胸廓畸形、性别的影响后,本研究通过回顾本院收治的AS患者的心肺功能参数特点,探讨GK角对心肺功能的影响。

1 对象与方法

1.1 对象 回顾性分析2021-10至2022-10北京大望路急诊抢救医院收治患者46例,根据全脊柱后凸角不同,分为重度组(GK角≥95°)23例,中度组(80°≤GK角<95°)23例。纳入标准:(1)确诊AS患者;(2)以脊柱后凸畸形为主,且GK角≥80°;(3)临床资料检查完整。排除标准:(1)存在胸廓畸形;(2)患有先天性或后天形成性心脏病;(3)既往心胸、脊柱外科手术史;(4)既往患有支气管哮喘、扩张等肺部疾病或近期有肺部感染。本研究开始之前已经受试者知情同意,并通过北京大望路急诊抢救医院伦理委员会批准(伦理号2022052301)。

1.2 方法

1.2.1 一般资料 收集患者年龄、身高、体重、臂长等资料,对患者进行全脊柱X线检查(站立位),并通过软件于脊柱X线片上测量GK角。

1.2.2 测量心脏相关参数 (1)心脏结构参数:左房内径(left atrial diameter, LAD)、舒张末期左室内径(left ventricular diameterinend diastole, LVDD)、收缩末期左室内径(left ventricular diameter in endsystole,LVSD)、右房内径(right atrial diameter,RAD)、右室内径(right ventricular diameter, RVD)、主动脉内径(aortic diameter, AO)、主肺动脉内径(main pulmonary arterydiameter, MPA)、室间隔厚度(inter ventricular septumthickness, IVS)、左室后壁厚度(left ventricular posterior wallthickness, LVPW)。(2)左室收缩功能参数:射血分数(Ejection Fraction,EF)。(3)左室舒张功能参数:舒张早期最大峰值速度(E)与舒张晚期最大峰值速度(A)比值(E/A)、二尖瓣间隔瓣环舒张早期速度与舒张晚期速度比值(e’/a’)、舒张早期最大峰值速度与二尖瓣间隔瓣环舒张早期速度比值(E/e’)。

1.2.3 测量肺功能参数 (1)限制性通气功能参数:用力肺活量(forced vital capacity, FVC)、FVC实测值/预计值、最大肺活量(maximum vital capacity,VC-max)、VC-max实测值/预计值、肺总量(total lung capacity,TLC)、TLC实测值/预计值。(2)通气功能严重程度参数:第1秒用力呼气量(forced expiratory volume in the first second,FEV1)、FEV1实测值/预计值。(3)小气道功能参数:MEF75(maximal mid EF)、MEF75实测值/预计值、MEF50、MEF50实测值/预计值、MEF25、MEF25实测值/预计值;(4)换气功能参数:一氧化碳弥散量(diffusing capacity of carbon monoxide, DLCO)、DLCO实测值/预计值。(5)阻塞性通气功能参数:第1秒用力呼气量/用力肺活量(FEV1/FVC)、FEV1/FVC实测值/预计值。

2 结 果

2.1 一般资料 两组比较,重度组较中度组部分参数显著降低,如身高[(144.28±13.54)vs.(159.55±7.26) cm]、臂长[(162.84±8.56)vs.(169.19±7.30) cm]、体重[(54.43±5.54)vs.(66.04±12.83) kg]及BMI[(66.04±12.83)vs.(23.00±3.77) kg/m2],差异有统计学意义(P<0.05),重度组GK角(105.96±8.20) °较中度组(85.83±4.69) °具有统计学差异(P<0.05)。两组年龄[(41.57±8.84)vs.(36.43±7.18)]也具有统计学意义(P<0.05)。

2.2 心脏参数比较 心脏结构、功能参数均处于正常范围内,见表1。随着GK角增大,房室腔内径(LAD、LVDD、LVSD、RAD、RVD)逐渐变小,组间比较差异有统计学意义(P<0.05);左室舒张功能参数(E/A、e’/a’)逐渐下降,重度组显著小于中度组(P<0.05);但是E/e’随着GK增大不断增大,两组比较差异有统计学意义(P<0.05)。两组间血管内径(AO、MPA)、收缩功能参数(EF)、室壁厚度(IVS、LVPW),差异无统计学意义(P>0.05)。

表1 两组AS患者心脏结构及功能参数比较

2.3 肺功能参数比较 两组肺功能检测结果均存在不同程度受损。随着GK角增大,限制性通气功能参数(FVC、VCmax、TLC、TLC实测/预计值)逐渐减小,重度组低于中度组(P<0.05),FEV1、FEV1实测/预计值明显降低(P<0.05);小气道功能参数(MEF75、MEF50、MEF25、MEF25实测/预计值)显著低于中度组(P<0.05);换气功能指标(DLCO、DLCO实测/预计值)逐渐减小,重度组均显著低于中度组(P<0.05)。随着GK角的变化,阻塞性通气功能参数(FEV1/FVC、FEV1/FVC实测值/预计值),组间比较无统计学差异(P>0.05)。见表2。

表2 两组AS患者肺功能参数比较

2.4 GK角、年龄与心脏结构及功能的相关性 随着AS患者脊柱后凸畸形加重,GK角逐渐增加,左房室腔大小(LVDD、LVSD)逐渐减小,与其呈显著负相关性(P<0.05);舒张功能参数(E/e’)逐渐增加,与GK角呈显著正相关(P<0.05)。GK角与其他心脏参数无明显相关性(P>0.05)。随着AS患者年龄增大,左房室腔大小(LAD、LVDD、LVSD)、右室内径(RVD)及e’/a’结果参数逐渐减小,呈显著负相关(P<0.05),与其余数据无相关性(P>0.05)。见表3。

表3 两组AS患者GK角、年龄与心脏结构及功能的相关性

2.5 GK角、年龄与肺功能的相关性 随着GK角逐渐增大,限制性通气功能参数(FVC、FVC实测/预计值、VCmax、VCmax实测/预计值、TLC、TLC实测/预计值)逐渐减小,与其呈显著负相关性(P<0.05);通气功能参数(FEV1实测值、FEV1实测值/预计值)、换气功能数据(DLCO实测值、DLCO实测值/预计值)也呈现显著减小,差异有统计学意义(P<0.05);阻塞性通气功能参数(FEV1/FVC、FEV1/FVC实测/预计值)显示逐渐增加的趋势,呈显著正相关性(P<0.05)。GK角与其他参数无明显相关性(P>0.05)。相关性结果显示,年龄增加的同时,限制性通气功能参数(FVC、VCmax实测值)、通气功能严重程度参数(FEV1)、小气道功能参数(MEF75、MEF50、MEF25)、换气功能指标(DLCO)呈逐渐减小趋势,呈现显著负相关性(P<0.05)。见表4。

表4 两组AS患者GK角、年龄与肺功能的相关性

3 讨 论

3.1 GK角对肺功能的影响 AS患者随着GK角增大,会出现一定肺功能损害,其发生机制比较复杂,可能机制是AS合并胸腰椎后凸畸形导致胸腹腔容积减小,从而损伤肺通气功能[8]。在本研究中,纳入AS患者中均合并有后凸畸形,以及肺功能受损。相关研究显示AS患者的肺功能障碍与膈肌矢状面旋转之间有一定的相关性[9]。基础研究显示,AS患者病理改变主要表现在脊柱和全身关节,同时也会影响到肺功能,这与核因子-κB片断p65-诱导型一氧化氮合酶-一氧化氮信号通路(NF-κB-iNOS-NO)等呈现明显相关性[10]。并且在AS发病过程存在胸膜直接受累,影响呼吸功能[11]。Berdal等[12]发现AS患者脊柱活动度越低,FVC%、FEV1%损害越显著,提示AS脊柱强直同样可通过降低胸廓顺应性损害患者肺功能。本研究中,在排除其他胸廓及脊柱畸形的情况下,评估GK角对肺功能的影响。结果显示,随着AS患者GK角逐渐增大,相应的胸廓压力增大,肺功能结果出现显著下降趋势,并且限制性通气功能指标受损最为显著(相关性系数-0.453、-0.303),与既往研究结果一致[13,14],同时结果显示GK角对肺部小气道功能及肺泡弥散功能也会产生影响。

3.2 GK角对心功能的影响 临床数据统计显示,在AS患者中10%～30%患者存在心血管受累[15],主要表现为心脏传导阻滞、心脏瓣膜病变等。同时AS患者血液中炎症指标较高,导致体内血脂代谢异常,增加心血管患病风险[16-19]。GK角在AS患者病程发展过程当中是否会作为影响心脏结构、功能的因素尚无明确研究,故本研究在严格排除标准后进一步研究GK角对心脏参数的影响。所有纳入标准患者当中,心功能参数均在正常范围,但GK增大的同时房室腔内径逐渐减小,两组比较具有显著统计学差异。同时GK角对LVDD、LVSD呈显著负相关性(相关系数-0.304、-0.341),表明GK角可对心脏结构产生一定的影响,与既往研究结果一致[20,21]。随着GK角增大,随之胸腹腔容积也会改变,导致纵膈上下活动范围减小,胸腹腔内脏器正常浮动范围变小,从而影响脏器功能。在本研究左室收缩功能参数(EF值)结果显示均处于正常范围,并显示GK角与EF值无明显相关性,表明GK角与左室收缩功能无特殊影响,且随着GK角逐渐增大EF值出现下降趋势。同时,GK角也会影响左室舒张功能,结果显示重度组E/A、e’/a’比值明显小于中度组,而E/e’明显增高,具有统计学差异。GK角与E/e’呈正相关性,与既往的研究结果一致[22,23]。综上,AS患者GK角与心功能处于显著负相关性,主要考虑患者胸腹腔容积的减小,导致心脏活动范围减小,最终导致舒张功能受损。

综上所述,在排除胸廓畸形及原发性心肺疾病的影响后,AS脊柱后凸畸形中GK角仍然是心肺功能受损的重要影响因素。随着GK角增大,AS患者肺功能表现出限制性通气、小气道以及肺泡弥散功能逐渐下降;同时,也会影响心脏功能、结构,如房室腔内径逐渐变小,左室舒张功能逐渐减弱等。本研究中纳入病例较少,数据存在不精确现象,下一步研究应继续完善数据,增加说服力。