阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征气道解剖功能异常的研究进展

吴慕坤 孙建军

(中国人民解放军总医院第六医学中心耳鼻咽喉头颈外科 北京 100048)

阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征(obstructive sleep apnea hypopnea syndrome,OSAHS)是睡眠呼吸障碍中发病率高、危害性大的常见慢性病之一[1]。随着对本病研究的不断深入,人们逐渐认识到OSAHS发生、发展的主要机制与气道坍塌导致的咽腔内空气动力学异常相关。以通气不足和呼吸暂停为典型的临床表现,伴随高碳酸血症与间断缺氧,长期发展可导致高血压、冠心病、糖尿病等多系统器官功能受损[2-3]。OSAHS的病因是多元性的,主要与遗传、肥胖、上气道异常结构、肌肉控制异常、觉醒机制异常等因素有关[4]。本文主要从气道解剖改变后的功能异常等方面综述OSAHS的病理生理学研究进展。

1 解剖学异常

上气道的解剖结构异常(单一或多个平面)是引起气道阻塞、塌陷和通气功能异常的重要因素之一。

1)鼻腔位于上气道之首，鼻腔狭窄是上气道阻塞的重要组成部分，鼻腔生理异常是OSAHS病理机制之一[5-6]。鼻腔结构的病理性改变，如鼻腔各部位的发育异常，炎症性疾病，鼻-鼻窦内良、恶性肿瘤等，是临床上最常见的源头性阻塞因素。主要机制包括：阻塞引起鼻腔有效通气面积减少，通气阻力升高使呼吸努力度增加，胸腔负压加大；鼻-咽部神经反射作用减弱,咽部扩张肌(腭帆张肌、颏舌肌、腭垂肌)作用减弱，加重了软组织塌陷，成为打鼾的来源之一。

鼻气流异常与下游的咽腔气流改变存在某些联系[7]。OSAHS患者鼻腔阻力的升高加大了腭咽腔的负压梯度，使软腭游离缘向后移位，降低了腭咽腔平面的横截面积。两者的气流动力学相互影响并呈正相关。因此关注鼻咽腔气道的整体气道治疗也是OSAHS发生机制的重要研究方向[5-7]。

2)咽腔是上气道特殊的肌性部分，缺乏骨性支撑。咽腔内肌群的扩张力与塌陷力相互平衡，共同影响气道管径的变化。清醒状态在咽部扩张肌作用下可动态维持咽腔开放，保持良好通气。睡眠状态时其邻近组织疏松坍塌，可部分甚至完全阻塞呼吸道[8]。目前认为，约70% OSAHS患者的阻塞平面位于口咽区,尤其在软腭后气道更为显著；20%的患者阻塞发生在舌根部。有学者[9-10]通过影像学方法测量证实：OSAHS患者的气道明显小于正常值，舌体和咽侧壁的体积增加是导致气道狭窄的主要解剖因素。

阻塞是一个动态过程,伴随呼吸运动咽腔面积也发生动态变化。清醒的患者和正常人在吸气早期咽腔轻微增大,上气道扩张肌与腔内负压平衡,而在呼气末期气道缺乏正压支持和扩张肌作用时,体积明显下降,更易发生坍塌。过度肥胖患者软腭较正常成人明显增厚,不仅减小了咽腔的矢状径，软腭后区咽腔截面积也明显缩小，软腭与舌根重叠,舌根后气道横截面积明显缩小。睡眠时长期张口呼吸使下颌骨往后下移,咽部前后径缩短,舌后气道直径变小。肥胖或颅面异常均可能增加咽部周围组织压力，导致被动性气道关闭压力增加，也决定了咽腔闭合的不同类型[11]。

不同性别间咽气道大小也存在差异。Malhotra等[12]研究发现，正常男性的气道长度明显大于女性,而气道的左右径、前后径以及截面积、最小截面积却存在一定程度的可比性。正常女性的气道肌功能代偿能力优于男性。在低张力状态下的气道顺应性也是反映咽气道机械性能的重要标志。Rowley[13]认为男、女性之间腭咽气道顺应性的不同可能更取决于颈围的不同，而颈围是OSAHS患者AHI的显著相关指标之一[14]。上述这些可能是男性OSAHS发病率高的原因之一。

2 上气道扩张肌的代偿功能降低

1)睡眠中的OSAHS患者上气道坍塌性与颏舌肌肌电(genioglossus electromyography,GGEMG)的活性密切相关，与正常人群存在较大差异，上气道肌群的收缩能抵抗气道塌陷,维持上气道的开放。OSAHS患者气道坍塌性高，吸气状态时上气道在增加的负压作用下极易诱发。目前研究[15-16]认为，颏舌肌是扩张和维持上气道的关键因素。上气道扩张肌的功能异常包括神经调节、组织结构特征改变、能量代谢异常等，咽部扩张肌群的活动减少是导致上气道坍塌的重要因素之一，在OSAHS发病过程中起着重要的作用。

颏舌肌受舌下神经支配，扩张肌的收缩先于膈肌运动，吸气时气道内负压使颏舌肌活动增强。随着睡眠的开始，兴奋性减弱,由舌下神经控制核介导的去甲肾上腺素及5-羟色胺等神经递质的兴奋性降低,颏舌肌的调节变化表现为其活动性下降。有证据[17]表明，正常人非快速动眼期颏舌肌的负压反应比在清醒时有所降低，而快速动眼期的颏舌肌活性却鲜有数据证实。颏舌肌对CO2的反应性研究表明，在非快速动眼期,颏舌肌的整体驱动力均有所降低[18-19]。因此颏舌肌的运动在睡眠中降低,OSAHS患者比正常人群下降更多。颏舌肌仍然对睡眠中的刺激有快速反应,甚至高于清醒时的水平。因此OSAHS患者在颏舌肌活动时也可以表现出低通气或者呼吸暂停。

2)目前上气道扩张肌代偿功能降低的机制还不完全清楚,可能与肺容积、其他下颌肌群、位置变化相关。个体间不同的上呼吸道存在差异,上气道在极大负压下塌陷,气道迅速关闭,直到清醒时再重新开放,而气道在类似情况下也会产生快速肌肉反应保护气道。因此临床上发现，某些气道解剖结构不良者也能保持开放气道,而一些解剖问题不严重的患者反而容易在睡眠时关闭气道。目前认为，解剖学异常和咽部结缔组织的反应性是OSAHS发生的2个既彼此独立又相互关联的病理生理学特征。

上气道阻塞常伴随咽部扩张肌群神经活动性的减弱,大量证据表明气道内负压可以导致GGEMG活动增强，这是咽部扩张肌群在负压中的一种自我保护机制[20-21]。当患者处于低氧时,呼吸动力增强,颏舌肌活动增加；清醒时各种神经兴奋性递质如去甲肾上腺素等,稳定激活舌下神经元,也能提高颏舌肌的兴奋性。然而,GGEMG多单元记录并不能完全体现出颏舌肌的复杂运动。单个运动单位记录测试提示,在呼吸过程中至少有6种不同形式的颏舌肌激发模式控制舌体的位置、形态[22-23]。颏舌肌的功能远不止控制气道开放,在清醒状态下,气道扩张肌弥补了解剖学上的异常。也有观点认为颏舌肌活性的升高是某些肌肉病变的结果。多数学者[24]认为，OSAHS患者存在解剖条件不良时,GGEMG的活性增高确实在一定程度上弥补了气道结构上的异常。

3 肺容积变化

从上、下气道整体性的观点看，肺容积的大小也对上气道腔径大小以及呼吸阻力的形成产生影响[25]。上气道截面积随肺容积变化而变化,肺容积增加时提高了气道的纵向牵引力,肺阻力与纵隔压力下降，在气管牵引力的作用下降低上气道的折叠性，使得气道不易坍塌。另外，肺容积的升高也可以增加肺内O2和CO2的功能储蓄量,对血氧改变有一定的缓冲[16]。肥胖及非快速动眼睡眠期的患者功能残气量降低,也影响呼吸控制的稳定性，进而影响正常气体交换，增加罹患OSAHS的风险[26]。

综上所述，气道解剖结构异常是OSAHS致病的重要原因之一，个体的病理生理特征与成因不能一概而论。相关因素还包括遗传、肥胖、觉醒机制异常等。仅从气道解剖异常的角度并不能完全解释疾病的严重程度差异。大多数情况下，解剖学异常和神经肌肉病变等因素会共同导致OSAHS。充分认识上述机制，对于临床个体化治疗策略的制订有着重要意义。