斑點追蹤和實時三維超聲心動圖聯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

復旦大學附屬中山醫院心臟超聲科，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節障礙性疾病，發生率占睡眠疾病的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致的反復呼吸暫停或呼吸不足而引起的一種常見慢性病，是導致致命性心腦血管事件發生和發展的獨立危險因素[1]。OSAS可導致心肌梗死、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OSAS患者的左房結構改變和功能障礙，包括容量超負荷、內皮功能障礙、缺氧、高碳酸血癥、交感神經活動增強及炎癥系統啟動等[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，繼而增加房顫的發生，并導致嚴重并發癥[9-10]。

本研究旨在將斑點追蹤(speckle tracking imaging，STI)技術和實時三維超聲心動圖(real-time three-dimensional echocardiography，RT-3DE)結合以評估OSAS患者早期的左房結構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月在我院呼吸內科進行多導睡眠監測(PSG)的OSAS患者92例，根據左室質量指數分為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)。本研究獲醫院倫理委員會批準(2020-343)。所有入選者均知情同意。

1.2 診斷標準與排除標準 OSAS診斷標準參考2003年中華醫學會呼吸病學分會睡眠呼吸疾病學組制定的《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發作>30次或睡眠呼吸暫停低通氣指數(AHI，即平均每小時睡眠中呼吸暫停及低通氣次數)≥ 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。排除標準：冠狀動脈疾病、左室收縮功能不全[左室射血分數(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、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量不佳者。

1.3 觀察指標及檢測方法

1.3.1 睡眠呼吸檢測 使用Alice-4睡眠系統進行整夜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測呼吸氣流，使用脛骨前外側電極記錄腿部動作，同時記錄心電圖(ECG)。

1.3.2 常規經胸超聲心動圖 采用Philips iE33超聲儀，S5-1探頭，頻率1～5 MHz。受試者取左側臥位，常規行經胸二維、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徑(LVEDD)、左室收縮末期內徑(LVESD)、舒張期室間隔厚度(IVST)、左室后壁厚度、左房內徑和左室質量[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個連續心動周期的圖像，然后使用QLAB 10.4軟件進行脫機分析。手動調節感興趣區，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段應變曲線。在二尖瓣打開之前獲得左房收縮期應變(systolic strain，S-S)，在ECG上P波開始時獲得左房舒張末期應變(late diastolic strain，S-A)，用LA S-S減去LA S-A得到左房舒張早期應變(early diastolic strain，S-E)。所有參數均以絕對值表示，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。

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[13-14]。(1)左房儲器功能：左房總排空容積指數(LATEVI)=(LAVmax-LAVmin)/BSA、左房總排空分數(LATEF)=(LAVmax-LAVmin)/LAVmax、左房膨脹指數=(LAVmax-LAVmin)/LAVmin;(2)左房管道功能：左房被動排空容積指數(LAPEVI)=(LAVmax-LAVpreA)/BSA、左房被動排空分數(LAPEF)=(LAVmax-LAVpreA)/LAVmax；(3)左房泵功能：左房主動排空容積指數(LAAEVI)=(LAVpreA-LAVmin)/BSA、左房主動排空分數(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 重復性 隨機選擇20例患者以評估觀察者內和觀察者間測量的變異性。同一位醫師間隔2周重復測量STI和RT-3DE的數據，進行觀察者內重復性檢驗；再由另一位醫師重復測量上述指標，以進行觀察者之間的重復性檢驗。

2 結 果

2.1 臨床特征和常規超聲心動圖特點 研究人群的基本臨床特征和常規超聲心動圖數據見表1。與對照組相比，OSAS組的體質量指數(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’和左室質量指數(LVMI)均更高(P<0.05)。非LVH組與對照組LVEF、DT、E/A差異無統計學意義。

2.2 STI和RT-3DE參數

2.2.1 STI 結果(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差異無統計學意義；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 結果(表2)顯示：關于RT-3DE參數，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及左房硬度指數差異無統計學意義。

2.3 超聲心動圖參數與AHI的關系 結果(表3)顯示：Pearson相關性分析中，校正BMI后，AHI與LAVImax、LAVIpreA、LAVImin、LATEVI和LAAEVI值正相關，與LA S-S、LA S-E負相關(P<0.05)。AHI與LA S-A、LATEF、LAAEF、LAPEVI、LAPEF和左房硬度指數之間無相關性。

表1 3組受檢者基本情況和常規超聲結果的比較

表2 3組受檢者左房功能和容積結果的比較

表3 左房時相功能與AHI的關系

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，本研究聯合應用STI和RT-3DE定量評估中度至重度OSAS患者的左房結構及相位功能。

常規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。與傳統方法相比，STI為半自動、無須幾何假設、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不再基于幾何假設且具有足夠的時空分辨率，可對左房容積和相函數進行全面、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和左房硬度指數方面差異無統計學意義，這與左房舒張功能的保護有關，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，使左室充盈達到相對高的水平。左房的這些變化早于左室形態的變化。

OSAS與LVH和心肌舒張功能異常顯著相關[23]。低氧血癥是OSAS導致心血管系統并發癥的始動因素。低氧可激活交感神經，外周血管收縮引起患者血壓持續升高，心肌代償性肥厚，并導致心肌舒張功能不全發生。反復缺氧還可導致腎素-血管緊張素-醛固酮系統(RAAS)激活，兒茶酚胺、群體反應性抗體(PRA)、血管生成素2(ANG2)等分泌增多，并與相應受體結合，促進細胞生長、蛋白質合成、心肌成纖維細胞合成膠原，同時減少膠原的降解，進而導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，導致左房慢性負荷增加和左房過度伸展。左房結構變化可能影響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，提示相關功能惡化。

值得注意的是，本研究發現AHI與STI和RT-3DE參數之間有相關性。AHI越大，左房容積越大、功能障礙越嚴重。左房功能障礙與左房擴大是多種疾病預后不良的預測因素，代表缺氧水平的AHI可能在OSAS患者的房顫發生中起作用。因此，應鼓勵對OSAS患者(尤其是AHI較大的患者)進行長期隨訪，積極預防心臟不良事件的發生和延緩進程。

本研究局限性：(1)樣本量較小，未來需納入不同程度OSAS及不同程度左室構型的患者，并增加樣本量，進一步研究左房形態和功能的變化；(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未通過其他成像技術(如MRI或計算機斷層掃描)進行評估；(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、順應性降低、儲器功能和管道功能減弱、泵功能增強。隨著OSAS的進展，AHI增大，LVH進一步加重，左房的功能障礙也將更加嚴重。