二维斑点追踪成像评估阻塞性睡眠呼吸暂停综合征左心室整体及分层心肌应变

陈 雪

刘燕娜 LIU Yanna

郭良云 GUO Liangyun

盛旅德 SHENG Lvde

丁勇民 DING Yongmin

阻塞性睡眠呼吸暂停综合征（obstructive sleep apnea syndrome，OSAS）是指睡眠时反复上气道塌陷阻塞，引起呼吸暂停和通气不足，伴有打鼾、白天嗜睡等症状。既往研究表明，OSAS与左心室结构改变具有一定的相关性，可导致左心室收缩功能障碍[1-2]。二维斑点追踪成像无角度依赖性，能准确反映心肌的收缩功能。本研究应用二维斑点追踪成像探讨左心室整体及分层心肌应变，评估OSAS患者左心室收缩功能。

1 资料与方法

1.1 研究对象 收集2015年6月－2016年1月南昌大学第二附属医院因打鼾就诊，经多导睡眠监测仪（polysomnography，PSG）监测呼吸暂停低通气指数（apnea hypopnea index，AHI）≥5次 /h，诊断为 OSAS的患者60例。排除标准：左心室射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）＜50%、高血压病（包括服用抗高血压药物）、平均肺动脉压力＞25 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）、冠心病、房颤、先天性心脏病、中-重度瓣膜狭窄、心包疾病、心肌病、肺心病、外周血管疾病、糖尿病、甲状腺疾病、肝肾功能不全等患者。根据中华医学会2011年OSAS疾病诊断标准[3]，按AHI将OSAS分为轻度OSAS组16例（AHI：5～14次/h ），中度OSAS组18例（AHI：15～30次/h），重度OSAS组26例（AHI：＞30次/h）。随机选择同期性别、年龄与OSAS组匹配的健康者20例为对照组，夜间无打鼾、白天无嗜睡，心电图、超声心动图等检查无异常，无重要器质性疾病，PSG监测AHI＜5次/h。所有受检者的年龄、身高、收缩压（SBP）、舒张压（DBP）、心率差异均无统计学意义（P＞0.05）；OSAS组的平均血氧饱和度（SaO2）较对照组减低，差异有统计学意义（P＜0.05）；AHI、最低SaO2在4组间差异均有统计学意义（P＜0.05）。见表1。

表1 对照组与OSAS组一般资料比较（±s）

表1 对照组与OSAS组一般资料比较（±s）

注：与对照组比较，*P＜0.05；与轻度OSAS组比较，#P＜0.05；与中度OSAS组比较，△P＜0.05

1.2 仪器与方法 采用GE Vivid E9超声诊断仪，M5S探头，频率1.5～5.0 MHz。受检者取左侧卧位，平静呼吸，连接心电图，常规二维超声心动图于标准胸骨旁左心室长轴切面测量左心室舒张末期内径（left ventricular end-diastolic diamenter，LVEDd）、左心室收缩末期内径（left ventricular end-systolic diamenter，LVESd）、舒张末期室间隔厚度（interventricular septal thickness，IVS）及左心室后壁厚度（left ventricular posterior wall，LVPW），双平面辛普森法测量LVEF。图像清晰稳定后，记录并存储左心室长轴、短轴切面二维灰阶动态图（60～70帧/s）各3个心动周期，图像脱机分析。应用Echo PAC工作站分析得出左心室应变参数：整体纵向应变（global longitudinal strain，GLS）、整体径向应变（global radial strain，GRS）、整体圆 周应变（global circumferential strain，GCS）及左心室长轴切面的心内膜层、心肌中层、心外膜层纵向应变（Endo-LS、Mid-LS、Epi-LS）和左心室短轴切面的心内膜层、心肌中层、心外膜层圆周应变（Endo-CS、Mid-CS、Epi-CS）。

1.3 统计学方法 采用SPSS 17.0软件。计量资料以±s表示，多组间比较采用单因素方差分析，如差异有统计学意义，则进一步应用LSD法进行组间两两比较。P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 常规超声参数比较 OSAS组的IVS、LVEPW较对照组增加，差异有统计学意义（P＜0.05），但在OSAS组间差异无统计学意义（P＞0.05）；4组LVEDd、LVESd、LVEF差异均无统计学意义（P＞0.05）。见表2。

表2 对照组与OSAS组常规超声参数比较（±s）

表2 对照组与OSAS组常规超声参数比较（±s）

注：与对照组比较，*P＜0.05

2.2 左心室整体应变参数比较 轻度OSAS组GLS、GCS较对照组无明显变化（P＞0.05），GRS较对照组增加（P＜0.05）；中度OSAS组GLS、GRS、GCS较对照组减低（P＜0.05）；重度OSAS组GLS较对照组、轻度及中度OSAS组减低，GRS、GCS较对照组、轻度OSAS组减低，差异均有统计学意义（P＜0.05）。见表3。

表3 对照组与OSAS组左心室整体应变参数比较（±s，%）

表3 对照组与OSAS组左心室整体应变参数比较（±s，%）

注：与对照组比较，*P＜0.05；与轻度OSAS组比较，#P＜0.05；与中度OSAS组比较，△P＜0.05

分组 例数 GLS GRS GCS对照组 20 －22.98±2.30 39.16±9.68 －17.87±2.61轻度OSAS组 16 －22.41±1.63 45.72±11.56* －16.35±2.39中度OSAS组 18 －21.13±2.25* 33.25±8.55*# －15.70±3.19*重度OSAS组 26 －19.73±2.34*#△ 30.66±10.21*# －15.07±2.26*#

2.3 左心室长轴切面分层纵向应变参数比较 OSAS组均表现为Endo-LS减低，且随OSAS疾病严重程度加重，Endo-LS减低的切面数增加。轻度OSAS组表现为心尖长轴切面的Endo-LS减低（P＜0.05），中度OSAS组表现为心尖长轴切面、心尖两腔切面的Endo-LS减低（P＜0.05），重度OSAS组表现为心尖长轴切面、心尖两腔切面、心尖四腔切面的Endo-LS减低（P＜0.05），且重度OSAS组左心室长轴各切面Endo-LS较轻度OSAS组减低，差异均有统计学意义（P＜0.05）。OSAS组左心室长轴各切面的 Mid-LS、Epi-LS与对照组差异无统计学意义（P＞0.05）。见表4、图1。

表4 对照组与OSAS组左心室长轴切面分层纵向应变比较（±s，%）

表4 对照组与OSAS组左心室长轴切面分层纵向应变比较（±s，%）

注：与对照组比较，*P＜0.05；与轻度OSAS组比较，#P＜0.05

左心室节段 对照组（n=20） 轻度OSAS组（n=16） 中度OSAS组（n=18） 重度OSAS组（n=26）心尖长轴切面Endo-LS－26.93±2.93－25.79±2.12* －24.28±2.88* －22.60±3.79*#Mid-LS－23.77±2.62 －22.84±1.68 －22.55±2.43 －22.13±3.33 Epi-LS－21.03±2.48 －20.85±1.47 －20.74±2.22 －20.62±3.02心尖两腔切面Endo-LS－26.12±3.46 －24.94±2.13 －23.27±3.20* －21.28±3.36*#Mid-LS－23.54±3.21 －22.53±1.87 －21.75±5.25 －20.96±3.06 Epi-LS－21.28±3.04 －21.01±1.76 －20.95±2.59 －20.33±2.96心尖四腔切面Endo-LS－25.01±2.92 －24.63±3.55 －23.48±3.59 －22.28±2.73*#Mid-LS－22.05±2.64 －21.97±2.85 －21.62±2.96 －20.78±2.56 Epi-LS－19.50±2.57 －19.28±2.39 －18.98±2.49 －18.61±2.52

图1 左心室长轴切面心内膜层纵向应变。重度OSAS组的心尖长轴切面（A）、心尖四腔切面（B）、心尖两腔切面（C）的心内膜层纵向应变较对照组心尖各切面（D、E、F）降低

2.4 左心室短轴切面分层圆周应变参数比较 与对照组相比，轻度OSAS组圆周应变无明显变化（P＞0.05）；从中度OSAS组开始，心肌圆周应变开始减低，表现为Endo-CS、Mid-CS减低。中度OSAS组左心室短轴切面的乳头肌水平、心尖水平的Endo-CS、Mid-CS减低（P＜0.05），重度OSAS组左心室短轴切面的二尖瓣口水平、乳头肌水平、心尖水平Endo-CS、Mid-CS减低（P＜0.05）；OSAS组间的左心室短轴切面分层圆周应变比较差异无统计学意义（P＞0.05）。见表5。

表5 对照组与OSAS组左心室短轴切面分层圆周应变比较（±s，%）

表5 对照组与OSAS组左心室短轴切面分层圆周应变比较（±s，%）

注：与对照组比较，*P＜0.05

左心室节段 对照组（n=20） 轻度OSAS组（n=16） 中度OSAS组（n=18） 重度OSAS组（n=26）二尖瓣口水平Endo-CS－23.13±3.50－21.98±2.92 －21.87±5.27－19.68±5.55*Mid-CS－16.46±3.08－15.42±3.53 －14.90±4.68－13.98±3.66*Epi-CS －10.58±2.74 －10.09±3.20 －9.26±4.11 －9.11±3.57乳头肌水平Endo-CS－26.47±3.63－24.21±3.41 －21.95±5.48*－21.88±5.63*Mid-CS－17.25±2.80－15.52±2.78 －15.29±4.61*－14.20±3.55*Epi-CS －11.40±3.40 －11.26±4.93 －11.00±4.81 －10.84±3.32心尖水平Endo-CS－29.96±7.99－29.69±8.47 －26.28±7.23*－26.23±6.53*Mid-CS－20.47±5.92－19.03±5.06 －17.69±5.73*－16.93±5.67*Epi-CS－14.16±4.70－13.70±5.36 －12.48±5.73－11.78±4.71

3 讨论

OSAS是发病率高、潜在危害大的慢性疾病，主要表现为睡眠打鼾并伴有呼吸暂停和低通气，夜间反复出现低氧血症、高碳酸血症和睡眠结构紊乱，导致白天嗜睡，心、脑血管并发症乃至多器官损害，OSAS成年人患病率较高，它是多种慢性疾病发生、发展的独立危险因素，严重危害患者的生存质量和寿命。二维斑点追踪成像无角度依赖性，在斑点位移追踪基础上定量评价整体心肌运动，还可将左心室心肌分为心内膜层心肌、中层心肌、心外膜层心肌3层，获得左心室长轴、短轴系列切面的分层心肌应变，更为准确、全面、客观地评估左心室收缩功能[4-5]。目前国内应用二维斑点追踪成像研究OSAS患者左心室分层应变鲜有报道。

本研究中OSAS组的IVS、LVPW较对照组增厚（P＜0.05），与既往研究结果[1-2]基本一致，可见OSAS可导致左心室重构，其机制可能：①夜间反复出现上气道阻塞致低氧血症、高碳酸血症，异常激活交感及副交感神经系统致神经系统紊乱可使儿茶酚胺等化学物质释放增多，外周血管收缩，以及睡眠期间微觉醒发作使自主神经功能紊乱[6]；②OSAS患者为改善机体低氧状态努力呼吸，使胸腔内负压增加，左心室跨壁压差增加，左心室后负荷增加[6]；③也有研究表明，睡眠过程中，反复出现呼吸暂停导致低氧状态使糖胺聚糖和胶原数量减少，主动脉僵硬度增加，主动脉弹性缓冲作用减弱[7]。

心肌缺血是心肌供氧与需氧不平衡所致。OSAS患者气道阻塞，胸腔内负压增加，心室跨壁压差及心脏后负荷增加，使呼吸暂停期间心肌需氧量增加，而气道阻塞氧供应减少，两者共同作用易导致心肌缺血[8]。心内膜下心肌处于冠状动脉各支最远端的供血区域，缺乏侧支循环，易受收缩期心肌组织的压迫，对心肌缺血最为敏感，故OSAS患者左心室纵向应变最容易受损，心肌缺血进展到一定程度，才会影响左心室径向及圆周运动。本研究通过比较左心室长轴切面的分层纵向应变参数发现OSAS组左心室纵向应变减低主要表现为Endo-LS减低，证实心肌纵向运动主要由心内膜层心肌决定，且随着OSAS疾病严重程度的加重，Endo-LS受累切面数增多，受损越重。纵向应变受损严重程度可能与OSAS患者反复间歇性低氧状态引起心肌代谢紊乱、血液黏稠度高及冠状动脉供血不足有关，且气道阻塞使SaO2下降、交感神经兴奋等增加心脏需氧量，加重心肌缺血等有关[8]。轻度OSAS组的GLS与对照组差异无统计学意义（P＞0.05），与王雷等[9]的研究结果一致，但是心尖长轴切面Endo-LS已减低（P＜0.05），可见左心室分层心肌应变能较左心室整体心肌应变更早发现左心室心肌受损情况。与径向运动和圆周运动有关的环形心肌纤维主要分布在心肌中层，心肌缺血发展到一定程度才会影响径向及圆周运动。从中度OSAS组开始，左心室径向应变及圆周应变开始减低，圆周应变减低表现为心内膜层、心肌中层圆周应变减低，因此从中度OSAS组开始，心肌缺血开始影响中层心肌，OSAS导致心内膜层及心肌中层的圆周应变减低（P＜0.05），由于左心室心尖水平由冠状动脉最远端供血，侧支循环少，故心尖水平对心肌缺血最为敏感，因此OSAS心肌圆周应变减低首先影响心尖水平，其次为乳头肌水平、二尖瓣口水平。

本研究的局限性：①心肌分层应变分析对图像质量要求较高，OSAS患者一般较肥胖，病例采集时尽量保持图像清晰；②本研究样本量少，需增加样本量进一步验证。

总之，应用二维斑点追踪成像了解左心室整体及分层心肌应变可早期发现OSAS患者的左心室收缩功能障碍，为临床提供更多有价值的信息，指导临床对OSAS患者进行早期干预。

[1]Vitarelli A, D'orazio S, Caranci F, et al. Left ventricular torsion abnormalities in patients with obstructive sleep apnea syndrome: an early sign of subclinical dysfunction. Int J Cardiol, 2013, 165(3): 512-518.

[2]张婷, 董文娟, 王健, 等. 二维斑点追踪技术评价睡眠呼吸暂停患者左心室收缩功能及其影响因素. 中华超声影像学杂志, 2013, 22(6): 470-474.

[3]中华医学会呼吸病学分会睡眠呼吸障碍学组. 阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征诊治指南(2011年修订版). 中华结核和呼吸杂志, 2012, 35(1): 9-12.

[4]张晶, 肖杨杰, 刘爽, 等. 斑点追踪成像评价心脏淀粉样变性患者左心室心肌分层应变. 中国医学影像学杂志, 2013,21(4): 268-272.

[5]Shi J, Pan C, Kong D, et al. Left ventricular longitudinal and circumferential layer-specific myocardial strains and their determinants in healthy subjects. Echocardiography, 2016,33(4): 510-518.

[6]Parati G, Ochoa JE, Bilo G, et al. Obstructive sleep apnea syndrome as a cause of resistant hypertension. Hypertens Res,2014, 37(7): 601-613.

[7]Suzuki T, Nakano H, Maekawa J, et al. Obstructive sleep apnea and carotid-artery intima-media thickness. Sleep, 2004, 27(1):129-133.

[8]Bradley TD, Floras JS. Obstructive sleep apnoea and its cardiovascular consequences. Lancet, 2009, 373(9657): 82-93.

[9]王雷, 王志斌, 王吴刚, 等. 斑点追踪成像评价阻塞性睡眠呼吸暂停综合征患者左心室功能. 中国医学影像学杂志,2015, 23(12): 913-916, 921.