斑點追蹤和實時三維超聲心動圖聯(lián)合評估阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征患者左房容積和功能的效果

萬 泉， 邢雨蒙， 李善群， 潘翠珍

復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院心臟超聲科，上海 200032

睡眠呼吸暫停綜合征(sleep apnea syndrome，SAS)是一種常見的睡眠呼吸調(diào)節(jié)障礙性疾病，發(fā)生率占睡眠疾病的1/3～1/2，其中以阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征(obstructive sleep apnea syndrome，OSAS)最為常見。OSAS 是睡眠期間上呼吸道部分或全部塌陷導(dǎo)致的反復(fù)呼吸暫?；蚝粑蛔愣鸬囊环N常見慢性病，是導(dǎo)致致命性心腦血管事件發(fā)生和發(fā)展的獨立危險因素[1]。OSAS可導(dǎo)致心肌梗死、心力衰竭、心源性猝死、心律不齊(尤其是房顫)和卒中等。約24%的成年男性和9%的成年女性受到OSAS影響[2]。

多種病理因素可誘發(fā)OSAS患者的左房結(jié)構(gòu)改變和功能障礙，包括容量超負(fù)荷、內(nèi)皮功能障礙、缺氧、高碳酸血癥、交感神經(jīng)活動增強及炎癥系統(tǒng)啟動等[3-4]。多項研究[5-8]表明，OSAS會對左室造成慢性影響，如左室肥厚(left ventricular hypertrophy，LVH)和左室舒張功能障礙，繼而增加房顫的發(fā)生，并導(dǎo)致嚴(yán)重并發(fā)癥[9-10]。

本研究旨在將斑點追蹤(speckle tracking imaging，STI)技術(shù)和實時三維超聲心動圖(real-time three-dimensional echocardiography，RT-3DE)結(jié)合以評估OSAS患者早期的左房結(jié)構(gòu)和相位功能的亞臨床改變。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇2016年4月至2018年9月在我院呼吸內(nèi)科進(jìn)行多導(dǎo)睡眠監(jiān)測(PSG)的OSAS患者92例，根據(jù)左室質(zhì)量指數(shù)分為LVH組(女性4例，男性26例)和非LVH組(女性10例，男性52例)。選擇50例年齡和性別匹配的健康志愿者作為對照組(女性13例，男性37例)。本研究獲醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)(2020-343)。所有入選者均知情同意。

1.2 診斷標(biāo)準(zhǔn)與排除標(biāo)準(zhǔn) OSAS診斷標(biāo)準(zhǔn)參考2003年中華醫(yī)學(xué)會呼吸病學(xué)分會睡眠呼吸疾病學(xué)組制定的《阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征診治指南(草案)》。OSAS是指每晚7 h睡眠中，呼吸暫停及低通氣反復(fù)發(fā)作>30次或睡眠呼吸暫停低通氣指數(shù)(AHI，即平均每小時睡眠中呼吸暫停及低通氣次數(shù))≥ 5次，其中5次/h≤AHI<15次/h為輕度，15次/h≤AHI≤30次/h為中度，AHI>30次/h為重度[2,11]。選擇中度至重度OSAS (AHI≥15次/h)患者作為研究對象。排除標(biāo)準(zhǔn)：冠狀動脈疾病、左室收縮功能不全[左室射血分?jǐn)?shù)(LVEF)<55%]、先天性心臟病、心臟瓣膜病、房顫、心肌病、腫瘤、甲狀腺功能亢進(jìn)、甲狀腺功能減退、高血壓、糖尿病、肝腎功能不全和超聲圖像質(zhì)量不佳者。

1.3 觀察指標(biāo)及檢測方法

1.3.1 睡眠呼吸檢測 使用Alice-4睡眠系統(tǒng)進(jìn)行整夜PSG，包括腦電圖(EEG)、眼電圖(EOG)和肌電圖(EMG)。通過血氧儀手指探針測量氧飽和度，使用胸帶和腹帶記錄呼吸運動，用鼻壓力傳感器和口鼻熱敏電阻監(jiān)測呼吸氣流，使用脛骨前外側(cè)電極記錄腿部動作，同時記錄心電圖(ECG)。

1.3.2 常規(guī)經(jīng)胸超聲心動圖 采用Philips iE33超聲儀，S5-1探頭，頻率1～5 MHz。受試者取左側(cè)臥位，常規(guī)行經(jīng)胸二維、M型、頻譜及彩色多普勒超聲心動圖檢查。測量左室舒張末期內(nèi)徑(LVEDD)、左室收縮末期內(nèi)徑(LVESD)、舒張期室間隔厚度(IVST)、左室后壁厚度、左房內(nèi)徑和左室質(zhì)量[12]，使用Simpson法測量LVEF。通過脈沖多普勒超聲獲得二尖瓣的峰值流速(E)、A值以及E波減速時間(DT)，通過組織多普勒獲得二尖瓣環(huán)運動速度(e’)、S值，計算E/e’和E/A比。

1.3.3 STI與RT-3DE 采用Philips iE33超聲儀器，X5-1探頭，頻率1～5 MHz，在心尖四腔心切面以“全容積”形式采集至少4個連續(xù)心動周期的圖像，然后使用QLAB 10.4軟件進(jìn)行脫機分析。手動調(diào)節(jié)感興趣區(qū)，軟件可自動生成左房容積的3D模型(圖1)，并得到左房整體和各節(jié)段應(yīng)變曲線。在二尖瓣打開之前獲得左房收縮期應(yīng)變(systolic strain，S-S)，在ECG上P波開始時獲得左房舒張末期應(yīng)變(late diastolic strain，S-A)，用LA S-S減去LA S-A得到左房舒張早期應(yīng)變(early diastolic strain，S-E)。所有參數(shù)均以絕對值表示，取3個心動周期和2個不同切面的平均值。計算舒張早期E/e’與S-S的比值，獲得左房硬度指數(shù)。

測量3個時相的左房容積(圖2)：收縮末期的左房最大容積(LAVmax)、舒張末期的左房最小容積(LAVmin)、左房收縮前容積(LAVpreA)。將體表面積(BSA)校正后得到以下指標(biāo)[13-14]。(1)左房儲器功能：左房總排空容積指數(shù)(LATEVI)=(LAVmax-LAVmin)/BSA、左房總排空分?jǐn)?shù)(LATEF)=(LAVmax-LAVmin)/LAVmax、左房膨脹指數(shù)=(LAVmax-LAVmin)/LAVmin;(2)左房管道功能：左房被動排空容積指數(shù)(LAPEVI)=(LAVmax-LAVpreA)/BSA、左房被動排空分?jǐn)?shù)(LAPEF)=(LAVmax-LAVpreA)/LAVmax；(3)左房泵功能：左房主動排空容積指數(shù)(LAAEVI)=(LAVpreA-LAVmin)/BSA、左房主動排空分?jǐn)?shù)(LAAEF)=(LAVpreA-LAVmin)/LAVpreA。

圖1 實時三維超聲心動圖測量左房容積的3D模型

圖2 時間-容積曲線顯示3個時相的左房容積

1.3.4 重復(fù)性 隨機選擇20例患者以評估觀察者內(nèi)和觀察者間測量的變異性。同一位醫(yī)師間隔2周重復(fù)測量STI和RT-3DE的數(shù)據(jù)，進(jìn)行觀察者內(nèi)重復(fù)性檢驗；再由另一位醫(yī)師重復(fù)測量上述指標(biāo)，以進(jìn)行觀察者之間的重復(fù)性檢驗。

2 結(jié) 果

2.1 臨床特征和常規(guī)超聲心動圖特點 研究人群的基本臨床特征和常規(guī)超聲心動圖數(shù)據(jù)見表1。與對照組相比，OSAS組的體質(zhì)量指數(shù)(BMI)更高，平均血氧飽和度(SpO2)和最低SpO2均較低(P<0.05)。與非LVH組和對照組相比，LVH組LVEDD、LVESD、IVST、左室后壁舒張末期厚度(PWT)、E/e’和左室質(zhì)量指數(shù)(LVMI)均更高(P<0.05)。非LVH組與對照組LVEF、DT、E/A差異無統(tǒng)計學(xué)意義。

2.2 STI和RT-3DE參數(shù)

2.2.1 STI 結(jié)果(表2)顯示：非LVH組和LVH組的LA S-S和LA S-E均低于對照組，LVH組LA S-A高于對照組(P<0.05)；非LVH組與對照組LA S-A差異無統(tǒng)計學(xué)意義；與非LVH組相比，LVH組的LA S-S和LA S-E降低更為明顯(P<0.05)。

2.2.2 RT-3DE 結(jié)果(表2)顯示：關(guān)于RT-3DE參數(shù)，與對照組相比，OSAS組LAVIpreA、LAVImin、LAAEF、LATEVI均增加，而LATEF、LAPEF、LAPEVI則減小。與非LVH組相比，LVH組的LAVIpreA、LAVImin、LAAEVI均增加，而LAPEF減小。LVH組和非LVH組LAVImax、LATEF、LATEVI、LAAEF、LAPEVI及左房硬度指數(shù)差異無統(tǒng)計學(xué)意義。

2.3 超聲心動圖參數(shù)與AHI的關(guān)系 結(jié)果(表3)顯示：Pearson相關(guān)性分析中，校正BMI后，AHI與LAVImax、LAVIpreA、LAVImin、LATEVI和LAAEVI值正相關(guān)，與LA S-S、LA S-E負(fù)相關(guān)(P<0.05)。AHI與LA S-A、LATEF、LAAEF、LAPEVI、LAPEF和左房硬度指數(shù)之間無相關(guān)性。

表1 3組受檢者基本情況和常規(guī)超聲結(jié)果的比較

表2 3組受檢者左房功能和容積結(jié)果的比較

表3 左房時相功能與AHI的關(guān)系

3 討 論

OSAS是一種常見疾病，在老年人及肥胖等代謝綜合征患者中尤為多見。隨著社會老年化程度加深及生活方式的改變，OSAS人群將越來越多，社會壓力亦將日趨明顯。并且，OSAS可引起機體器官功能障礙，進(jìn)一步加重其危害性。心肌是OSAS主要受累靶器官之一，研究OSAS患者早期心臟功能損害具有一定臨床意義。因此，本研究聯(lián)合應(yīng)用STI和RT-3DE定量評估中度至重度OSAS患者的左房結(jié)構(gòu)及相位功能。

常規(guī)超聲心動圖是評估心臟功能最常用的工具，但因左房幾何形狀特殊及左房聚焦視圖的要求改變，常規(guī)超聲心動圖對早期檢測心肌功能障礙的敏感性不夠。與傳統(tǒng)方法相比，STI為半自動、無須幾何假設(shè)、可逐幀跟蹤，不受角度、呼吸作用等影響，逐漸被用于早期左房功能評估[15-18]。而RT-3DE不再基于幾何假設(shè)且具有足夠的時空分辨率，可對左房容積和相函數(shù)進(jìn)行全面、定量評估[19-20]。

以往研究[21-22]中，OSAS患者存在左房容積和功能障礙，LVH和左室舒張功能減退。本研究證實，OSAS組的LA S-S、LA S-E、LAPEF和LATEF減小，而LA S-A、LAVImax、LAVIpreA、LAVImin和LAAEF增加，說明OSAS患者左房容積增大，儲器功能和管道功能降低。非LVH組和對照組在LA S-A、LAVImax、LATEVI和左房硬度指數(shù)方面差異無統(tǒng)計學(xué)意義，這與左房舒張功能的保護(hù)有關(guān)，左房的儲器功能可代償性增加左房容積和左房壁張力。在OSAS早期，左房管道功能可通過激活泵功能和儲器功能來補償，使左室充盈達(dá)到相對高的水平。左房的這些變化早于左室形態(tài)的變化。

OSAS與LVH和心肌舒張功能異常顯著相關(guān)[23]。低氧血癥是OSAS導(dǎo)致心血管系統(tǒng)并發(fā)癥的始動因素。低氧可激活交感神經(jīng)，外周血管收縮引起患者血壓持續(xù)升高，心肌代償性肥厚，并導(dǎo)致心肌舒張功能不全發(fā)生。反復(fù)缺氧還可導(dǎo)致腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)(RAAS)激活，兒茶酚胺、群體反應(yīng)性抗體(PRA)、血管生成素2(ANG2)等分泌增多，并與相應(yīng)受體結(jié)合，促進(jìn)細(xì)胞生長、蛋白質(zhì)合成、心肌成纖維細(xì)胞合成膠原，同時減少膠原的降解，進(jìn)而導(dǎo)致心肌纖維化和室壁增厚[3-4]。此外，E/e’值增加表明左室充盈壓升高，導(dǎo)致左房慢性負(fù)荷增加和左房過度伸展。左房結(jié)構(gòu)變化可能影響OSAS LVH患者的管道功能和儲器功能。本研究中，與非LVH組相比，LVH組的LA S-S、LA S-E和LAPEF降低，提示相關(guān)功能惡化。

值得注意的是，本研究發(fā)現(xiàn)AHI與STI和RT-3DE參數(shù)之間有相關(guān)性。AHI越大，左房容積越大、功能障礙越嚴(yán)重。左房功能障礙與左房擴大是多種疾病預(yù)后不良的預(yù)測因素，代表缺氧水平的AHI可能在OSAS患者的房顫發(fā)生中起作用。因此，應(yīng)鼓勵對OSAS患者(尤其是AHI較大的患者)進(jìn)行長期隨訪，積極預(yù)防心臟不良事件的發(fā)生和延緩進(jìn)程。

本研究局限性：(1)樣本量較小，未來需納入不同程度OSAS及不同程度左室構(gòu)型的患者，并增加樣本量，進(jìn)一步研究左房形態(tài)和功能的變化；(2)左房附屬物在左房儲器功能中起重要作用，但本研究并未將其納入；(3)通過RT-3DE獲得的左房容積參數(shù)未通過其他成像技術(shù)(如MRI或計算機斷層掃描)進(jìn)行評估；(4)缺乏BMI相似但無OSAS的肥胖患者對照組。

綜上所述，無論有無LVH， OSAS患者均存在左房容積增加、順應(yīng)性降低、儲器功能和管道功能減弱、泵功能增強。隨著OSAS的進(jìn)展，AHI增大，LVH進(jìn)一步加重，左房的功能障礙也將更加嚴(yán)重。