上氣道形態評估與阻塞性睡眠呼吸暫停關系的研究進展

張子奇, 王舒澤, 張 斌, 張 霞, 白曉峰

(中國醫科大學口腔醫學院/中國醫科大學附屬口腔醫院, 1. 遼寧省口腔疾病重點實驗室,2. 口腔頜面外科學教研室, 3. 舒適化口腔治療中心, 遼寧 沈陽, 110002)

作為顱頜面的解剖結構，上氣道是以肌肉為主的軟性管道，呈不規則的管腔狀結構，與軟腭、舌及舌骨等組織相連，影響著面部形態和咬合的發育[1-2]。上氣道解剖形態與阻塞性睡眠呼吸暫停(OSA)密切相關，睡眠期間上氣道部分或完全阻塞，減少或中斷了空氣流動，導致氧飽和度下降[3]。OSA表現為嗜睡、打鼾、因喘息或窒息而導致的呼吸中斷或覺醒，每小時睡眠中發生5次以上的阻塞性呼吸事件[4]。成年男性群體中OSA的患病率為3%～7%, 成年女性為2%～5%[5]。研究[6]表明，與健康人群相比, OSA患者患高血壓病、糖尿病甚至死亡的風險更高，需及早積極治療。OSA病因中，較為常見的是上氣道解剖性狹窄，即上氣道周圍骨骼結構異常(下頜后縮、小頜畸形)或軟組織(舌頭、軟腭、扁桃體或咽側壁)堆積引起的咽腔狹窄[7-8]。上氣道形態與阻塞性睡眠呼吸暫停密切相關，本文從上氣道的解剖學分區、評估工具與方法、測量與評估內容、上氣道形態影響因素等4個方面對二者關系展開綜述。

1 上氣道解剖學分區

上氣道是自顱底至環狀軟骨，由硬組織與軟組織圍成的空腔結構。文獻中有關上氣道形態的測量標準不統一，最顯著差異是解剖學邊界的制定和對上氣道的分區。這些研究[9-11]中制定的上界多為硬腭、軟腭、咽上端、后鼻棘和第一頸椎，下界多為舌骨、會厭、第三和第四頸椎、胸骨、聲帶和喉部。這些邊界或通過某一點平行于眶耳平面，或為某兩點連線。上氣道分區的名稱、數量和邊界也各不相同。PARK S B等[12]將上氣道分為鼻咽、口咽和喉咽三段，但是區域劃分分別為第一頸椎平面和后鼻棘點-梨骨翼平面之間、第一頸椎平面和第二頸椎平面之間、第二頸椎平面和第四頸椎平面之間。目前，上氣道體積還沒有嚴格的規范，這可能是因為上氣道體積變化大，取決于頭部姿勢、骨骼模式、呼吸階段和所使用的體積區域。

此外，在軟件中重建上氣道的閾值也并未統一。PANOU E等[13]研究中采用的閾值范圍是-1 024～-526, 而YANG H J等[14]的研究采用的范圍是-1 024～-600。若將以上提到的評估內容制定一個國際通用的標準，就可以橫向比較每個人的上氣道形態。比較不同地區，不同國家，甚至不同人種的上氣道形態將變得更加容易。

2 評估工具與方法

2.1 X線頭影測量

X線頭影測量技術是一種簡單、低成本、無創的方法，輻射劑量低，廣泛應用于口腔醫學各專業形態學測量[15]。該方法通過顯示顱頜面部軟硬組織的影像來評估顱面和咽部解剖結構，并已被證明是可重復并且可靠的[16]。雖然現有的頭影測量技術較清晰，但其拍攝結果為二維圖像，僅能顯示側面影像，而且有影像重疊等不利因素干擾測量，進一步的診斷需要與三維圖像分析結果結合討論[17]。FROHBERG U 等[18]用此方法對比了骨性Ⅲ類錯頜畸形患者正頜手術前后的上氣道形態，發現了術后上氣道小于術前，甚至可能導致OSA。

2.2 計算機斷層掃描(CT)與錐形束計算機斷層掃描(CBCT)

CT 對軟組織及空腔成像清晰并進行三維重建，測量任意截面的距離、橫截面積及體積。但CT存在輻射大、掃描時間長、會產生金屬偽影等局限性，不適合在口腔科大規模使用。有學者[19]證明螺旋CT測量與游標卡尺測量結果之間無顯著差異。CT技術已被廣泛應用于檢測OSA患者清醒時的咽部狹窄。不僅如此, CT還與便攜式多導睡眠圖(PSG)結合使用。CHOUSANGSUNTORN K等[20]研究表明，在呼吸暫停發作時使用CT(結合便攜式PSG)掃描OSA患者的上氣道，相較清醒狀態下能得到更好的與病理相關的解剖和OSA圖像。

CBCT被認為是目前最有效、快速、低輻射劑量的方法，這種攝影技術可以發現在二維圖像中很難看到的狹窄區域[21]。CBCT空間分辨率高，軟組織與空腔對比充分，與CT相比輻射劑量較低，在相同質量要求下, CBCT的輻射劑量僅為CT的五分之一。KUMAR V等[22]通過對比X線與CBCT的測量結果發現, CBCT對角度(除下頜平面角外)的測量和對距離的測量均與X線結果無顯著差異，可見CBCT可以替代X線頭影測量進行輔助檢查。

2.3 磁共振成像(MRI)

MRI是利用磁共振現象獲得的電磁信號來重建人體信息的一種技術。MRI已被用于評估患者在清醒和睡眠時的咽部組織異常。雖然MRI可以提供高分辨率的氣道軟組織圖像，但速度慢且成本高，骨組織成像較差[20]。MRI可以用于分析體積指標, OSA的解剖特征，實時動態顯示上氣道塌陷，評估治療效果[23]。GAMALELDIN O等[24]通過MRI觀測了15例OSA患者的上氣道，觀測到塌陷14例(93.33%), 其中7例發生在舌后，另外7例合并腭后和舌后塌陷。

2.4 內窺鏡檢查法

內窺鏡檢查可以觀察人體某個體腔內的組織或器官，直觀地看到上氣道內壁的大小和氣道組織的變化，區分正常組織和異常組織，但不能測量和分析觀察到的組織且刺激上氣道[25]。OHATA K等[26]對4 980例計劃接受上氣道內窺鏡檢查的受試者進行上氣道內鏡檢查, 289例被發現有喉咽部塌陷。

2.5 鼻腔測壓法與聲反射法

鼻腔測壓法常用于評價鼻通氣功能，通過測量鼻腔內氣體壓力和流速，計算鼻阻力。該方法可直接觀察氣道情況，干擾小，操作簡單，但不能測量上氣道間隙和組織厚度，并且對受試者上氣道刺激顯著[27]。

聲反射法可用于測量鼻腔的形態、橫截面積和體積，具有簡單、安全、無創、疼痛少等優點，但易受呼吸和體位的影響[28]。

2.6 計算機流體動力學(CFD)技術

CFD技術通過模擬流體或空氣流經特定的管道的方式，分析上氣道的氣流場特征。CFD不僅可以模擬OSA患者上氣道的氣流，還可以顯示氣流特性，如空氣速度、壓力和壁面剪切應力，直觀地定性氣流如何通過上氣道[29]。有研究[30]利用有限元分析法對鼻腔的呼吸過程進行數值模擬，發現當實際的吸氣速度< 25 m/s 時，計算機流體動力學的計算結果與實體的實驗結果相同。

3 測量和評估內容

3.1 上氣道體積

通過對上氣道的三維重建可以更直觀、準確地還原上氣道形態。MONTGOMERY W M等[31]首次應用CT 對上氣道進行研究，三維重建可以在任意一個截面進行面積測量。DULTRA F K A A等[32]和BUTTERFIELD K J等[33]等研究顯示，與對照組相比, OSA患者的上氣道體積更小。此外，對上氣道體積的研究還體現在正畸或正頜治療后上氣道體積的變化方面。

3.2 氣道最窄處

目前多數文獻對上氣道形態的評估都是基于對氣道最窄處的測量，包括氣道最小橫截面積(Min-CSA)以及其矢狀徑(Min-CSA-AP)和水平徑 (Min-CSA-TV)。有研究[34]認為Min-CSA在咽部氣道研究中比體積分析更重要，收縮程度是氣流阻力的最重要因素。根據SCHENDEL S A等[35]的研究, Min-CSA與OSA的發生有關聯，因為最小面積越小，呼吸暫停的可能性越大。另有研究[36]通過對比OSA組與非OSA組的Min-CSA, 發現OSA組氣道Min-CSA顯著小于非OSA組。

3.3 舌骨位置

舌骨作為舌肌的中心固定點，決定了舌體位置。舌骨較低可能是反映了咽部組織所承受的較高壓力。另一方面，舌骨的位置可能影響氣道通暢，即把舌背和軟腭從咽后壁拉出來，以減輕阻塞狀況。MOUHANNA-FATTAL C等[37]研究發現, OSA組與非OSA組的舌骨距離下頜平面有顯著差異。TSAI H H等[38]指出，與軟腭和舌背相比，舌骨可能成為區分OSA和對照組的更好指標，因為在X片上硬組織更容易被識別，軟腭和舌背有時無法清楚顯示。

除以上3個方面外，對上氣道測量的內容還有很多，如上氣道的空間長度、軟組織厚度等。在DULTRA F K A A等[32]的研究中，上氣道的空間長度無顯著差異。FINKELSTEIN Y等[39]利用頭測成像技術分析了OSA患者與正常人的腭咽解剖結構，發現OSA患者由于咽后壁和咽部黏膜較厚，咽腔變窄，長度增加，寬度減小。

4 上氣道形態影響因素

4.1 年齡

SCHENDEL S A等[35]統計并評估了1 300例影像資料，發現上氣道的大小和長度從6～20歲持續增加，40歲后迅速減少，可見上氣道形態與年齡存在一定相關性。因而在進行上氣道的相關研究時，為減小年齡帶來的誤差，應選擇 20～40 歲上氣道形態相對穩定期。

4.2 性別

上氣道形態與性別的關系存在爭議，但目前大部分研究認為上氣道形態存在性別差異。上氣道的性別差異主要體現在咽氣道間隙、舌體大小、軟腭大小、舌骨大小及位置等方面。舌骨相對于下頜骨和第三椎骨的位置，男性大于女性(在前方或下方)。盡管與對照組相比, OSA組女性和男性的舌骨位置均較低，但當OSA嚴重時，舌骨位置的變化在男性和女性之間也存在差異。隨著OSA病情的加重，男性患者的舌骨位置變得更低，而女性患者舌骨的位置變得更靠前[40]。

雖然研究普遍認為男性在氣道清除率方面比女性高，但男性OSA的發生率也比女性高，可能是因為男性頸部特別是在氣道周圍的脂肪沉積更多，且氣道周圍肌肉的代償能力更差，導致男性睡眠時氣道更容易塌陷[41]。研究[42]發現，患有OSA的女性比男性更容易出現疲勞和精力不足的癥狀，這可能是因為男性對生理嗜睡的感知不太準確。

4.3 種族

對于相同年齡、性別和體質量指數(BMI), 亞洲人的OSA疾病嚴重程度高于歐洲人，目前考慮的原因是亞洲人和歐洲人顱面特征的差異[43]。XU L Y等[44]研究了相同年齡、性別和OSA嚴重程度上，亞洲中國OSA患者與歐洲冰島OSA患者上氣道解剖的差異，發現中國患者的腭部氣道和周圍軟組織體積較小，但軟腭體積較大。

4.4 肥胖和頸圍

研究[45]認為，肥胖可能導致上氣道軟組織過多，是OSA最危險因素。有研究[46]認為肥胖患者的OSA患病率是不肥胖患者的6倍。較大的BMI和頸圍，尤其是男性，是與OSA嚴重程度相關的危險因素[40]。

4.5 軟組織因素

影響上氣道的軟組織因素包括腺樣體、扁桃體、軟腭等，軟組織的生理或病理性改變都可能影響上氣道形態。研究[47]表明, OSA患者上氣道尺寸的變化與腭后間隙的縮小有關，此研究中腭后間隙定義為從軟腭到咽后壁的距離，說明上氣道尺寸與軟腭的尺寸有密切關系。SPRENGER R等[48]實驗印證了此結論，認為患者上氣道尺寸的最大改變發生在口咽處。

4.6 骨性結構

上氣道包括很多骨性結構，這些硬組織的差異性形成不同的顱面部形態。上頜骨和下頜骨發育不全是導致OSA嚴重性的一個因素。這些解剖學上的差異使整個面部綜合體更靠近頸椎，從而導致OSA受試者的氣道空間減小。骨性結構的微小差異也會導致上氣道形態的不同, OSA患者的后鼻棘和第二頸椎之間的距離也更長。MUTO T等[49]研究發現，下頜隆突能通過影響舌體位置影響上氣道大小。在非肥胖人群中，有下頜隆突的患者較沒有下頜隆突的患者OSA更嚴重。另一項研究[50]發現，下頜隆突組患者低通氣指數和呼吸紊亂指數平均值顯著高于對照組。

4.7 頭位體位

研究認為上氣道形態會跟隨頭位的變化而變化。MUTO T等[49]研究了頭位與上氣道大小的關系，得出矯正頭位對上氣道影響的方法。但有研究分析了OSA患者上氣道尺寸和頭位的差異，沒有發現頭位和上氣道體積之間的關聯[51]。

體位不同，上氣道形態也不同。在仰臥位和直立位之間，上氣道的形態和舌骨等骨結構位置存在差異，可能會影響氣道空間[52]。有研究表明上氣道Min-CSA隨著體位的改變而改變，側臥位舌后間隙的Min-CSA大于仰臥位，但仰臥位和側臥位的腭后間隙無顯著差異[36]。睡眠時從仰臥位到側臥位的體位轉換可減輕呼吸。這可能由于解剖學上仰臥位時舌和下頜骨被重力拉向后方，使上氣道管腔減小，而在側位時重力的作用減弱[53]。

4.8 骨面型

Ⅱ類1級錯頜畸形可能與阻塞和口呼吸有關，有研究對不同骨面型對象的上氣道空間進行評估，研究骨面型與上氣道空間的關系。LOPATIENK等[54]發現，下頜骨位置越后縮，上氣道空間就越小。IWASAKI T等[55]通過比較45例兒童上氣道形態，指出骨性Ⅲ類患者的下咽寬度顯著大于骨性Ⅰ類。

綜上所述，口頜面軟硬組織作為統一的整體，硬組織改變會不同程度影響上氣道形態。正畸醫生及口腔頜面外科醫生制訂治療計劃時，要充分考慮治療方案對患者功能可能造成的障礙或隱患。未來研究應重視制訂統一標準，應用醫學大數據手段，建立上氣道形態數據庫，利用人工智能分析氣道形態[56]。