三维斑点追踪成像评估睡眠呼吸暂停综合征患者心室整体心肌应变

周广琴 董珊珊 王子静 刘奎灿 芦桂林

石河子大学医学院第一附属医院功能科(石河子 832008)

阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征(obstructive sleep apnea syndrome, OSAS)是指患者睡眠时因上气道部分或完全塌陷阻塞引起呼吸暂停，从而导致通气不足和间歇性血氧饱和度下降，伴有打鼾、睡眠结构紊乱及白天嗜睡等病症。OSAS具有潜在的危险性，是能引起心血管疾病发生发展的独立危险因素[1]，甚至可以引起多个脏器功能和结构的损害。因此早期发现心脏功能异常显得尤为重要。

三维斑点追踪成像(three dimensional speckle tracking imaging, 3D-STI)通过连续追踪不同帧频间三维立体空间内感兴趣的稳定的心肌回声斑点的运动轨迹[2]，从而客观定量评价心肌机械形变及收缩能力。有关3D-STI应用于OSAS的研究主要集中在左心室，针对右心室者较少，本研究旨在应用斑点追踪技术同时评估OSAS患者左、右心室的整体收缩功能。

1 资料与方法

1.1 一般资料

病例组均选自2017年6月—2018年10月因鼾症疑为OSAS在我院神经内科行呼吸睡眠监测的患者，年龄18～70岁，根据中华医学会2012年OSAS的疾病诊断标准：睡眠7 h呼吸暂停次数≥30次或呼吸暂停指数(apnea hypopnea index, AHI)≥5次/h，共有60例患者入选，并且按照AHI将OSAS患者分为3组，其中轻度OSAS组，AHI 5～15次/h；中度OSAS组，AHI 16～30次/h；重度OSAS组，AHI>30次/h，每组20例。同期从门诊或体检检查者中选取年龄、性别、体质量匹配的20例健康人作为对照组。排除标准：慢性阻塞性肺疾病、高血压、糖尿病、冠状动脉粥样硬化性心脏病、心房颤动、主动脉疾病、心力衰竭、心脏超声提示中度以上瓣膜反流或狭窄及平均肺动脉压≥25 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)、肾衰竭、系统性红斑狼疮、体质指数(BMI)>35 kg/m2以及图像质量太差不能分析者。本研究均获得患者的知情同意。

1.2 仪器与方法

应用GE Vivid E9彩色超声诊断仪，配有三维探头4V，二维探头M5S，帧频25～40帧/s，频率1.7～3.3 MHz，仪器配有相应的分析软件Echo PAC工作站。行经胸超声显像，使用二维常规超声心动图检查：嘱受检者取左侧卧位，平静呼吸，同步连接心电图，采用M5S探头经胸扫查，应用Simpson法测量右室面积变化分数(right ventricular fractional area change, RVFAC)及左心室射血分数(left ventricular ejection fraction, LVEF)。将M5S切换成4V探头，进入“4D”全容积成像模式，将心动周期设置为3个，获取标准的心尖四腔心切面同时将右心室置于图像中央，并且保证右心室心内膜完整的被包进去，适当调节扇角、深度等条件调节帧频至患者心率的40%左右，嘱患者呼气末屏气，待显示清晰、完整的右心室图像时，按下“acquire”获取合适的3个心动周期右心室全容积动态图像并存储到仪器上，然后再次于心尖四腔心切面将左心室置于图像中央，采集条件同右心室，连续采集并储存3个心动周期的右室标准清晰的全容积动态图像。启动GE Echo PAC软件并选择四维自动左室心功能分析“4D Auto LVQ”模式，软件会结合并自动识别心电图上R波顶点和T波终末，从而自动选定舒张期及选定收缩期，准确描记右心室收缩期及舒张期心内膜边界，软件自动计算出右室整体纵向应变(right ventricle global longitudinal strain, RVGLS)、右室整体圆周应变(right ventricle global circular strain, RVGCS)、右室整体径向应变(right ventricle global radial strain, RVGRS)三维应变参数值。以同样的方法分析左心室，软件自动将计算出左室整体纵向应变(left ventricle global longitudinal strain, LVGLS)、左心室整体圆周应变(left ventricle global circular strain, LVGCS)、左心室整体径向应变(left ventricle global radial strain, LVGRS)、左心室整体面积应变(left ventricle global aera strain, LVGAS)三维应变参数值，见图1。

图1 各组左心室整体纵向应变牛眼图及应变-时间曲线

1.3 统计学方法

2 结 果

2.1 本研究共收集OSAS患者69例，排除图像质量较差患者9例，最终入选60例，其中男46例(77%)，女14例( 33%)。患者基本临床资料比较 AHI随着睡眠呼吸暂停程度的增加而逐渐加重，各组AHI两两比较，差异有统计学意义(P<0.05)。四组间年龄、性别构成比、心率、收缩压、舒张压、BMI、RVFAC、LVEF等参数比较，差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 4组受检者临床资料及常规超声参数比较

2.2 与轻度OSAS组比较，中度OSAS组LVGAS及LVGLS降低，差异有统计学意义(P<0.05)；重度OSAS组与轻度、中度OSAS组相比较，LVGLS、LVGAS、LVGCS、LVGRS均降低，差异有统计学意义(P<0.05)。见表2。

2.3 各组右心室三维应变参数的比较

轻度OSAS组RVGLS较对照组明显降低，差异有统计学意义(P<0.05)；中度OSAS患者的RVGLS明显低于轻度OSAS组，差异有统计学意义(P<0.05)；重度OSAS组与轻、中度OSAS组相比较，RVGLS、RVGCS、RVGRS均减低，差异有统计学意义(P<0.05)。见表2。

表2 4组受检者三维应变参数比较

3 讨 论

OSAS发病率较高，然后由于大多OSAS患者缺乏典型的临床表现，导致大多数OSAS患者未能得到及时有效的临床诊断与治疗[3]。由于临床很难获取OSAS心肌微血管病变的病理证据，因此早期识别睡眠呼吸暂停综合征患者的心功能异常是关键。

在3D-STI出现之前，部分学者已经使用二维斑点追踪成像(two-dimensional speckle tracking imaging, 2D-STI)研究OSAS对睡眠呼吸暂停综合征患者左、右心室功能的影响，发现2D-STI可以检测睡眠呼吸暂停对心室功能早期损害[4-6]，但对OSAS患者的应变改变还存在一些分歧，王雷[6]等运用2D-STI技术对OSAS患者左心室的应变研究发现，OSAS组的纵向、径向、圆周应变参数与对照组相比均减低，而陈雪[4]等人却发现轻度组OSAS患者的GRS明显高于对照组，其原因可能是受二维观察平面的制约，易发生斑点粒子飞出平面[7]，导致测量结果产生偏差。然而3D-STI不受运动方向的限制，并且采集储存及分析加工时间均明显缩短，在评价有早期局部轻微收缩功能障碍的心肌的方面较2D-STI具有明显优势[8]。

本研究结果显示各组间LVEF随着睡眠呼吸暂停程度加重而逐渐减低，但各组间比较均差异无统计学意义，LVEF反映的是左心室腔内径变化，不能直接反映心肌细胞的收缩特性，故无法发现早期心功能的损害；应用3D-STI技术测量，与对照组相比，OSAS组三维应变参数降低，说明3D-STI可敏感的发现早期的心功能损害。

本研究与孙虹等[9]研究结果一致，OSAS患者夜间反复出现呼吸道阻塞与低氧血症使得心肌细胞缺血缺氧，导致三维应变参数较正常对照组明显减低。心内膜下层是所有冠状动脉分支的终末供血区域，由于其特殊解剖的位置，在发生心肌缺血时，无法形成侧支循环来缓解缺血的压力，其次缺血好发于左心室游离壁，此处的心肌纤维主要是纵行纤维，那么导致纵向纤维在发生心肌缺血等病理改变时首先受累，这与Lacalzada J等[10]研究结果一致。纵行纤维主要位于内层及外层，中层是环形纤维，环形纤维与径向及圆周运动相关，心肌缺血进一步加重，才会累及中层的环形纤维，从而引起径向及圆周运动障碍。除了LVGLS的降低发生的比较早，还有另一个新发展的应变参数LVGAS，是长轴应变与圆周应变的结合体，是从三维立体空间观察左心室的心肌收缩情况，较其他单一方向应变参数而言，能客观准确的评价左心室整体收缩功能[11-12]。在OSAS早期，左心室心肌代偿性向心性重构，尚可维持心肌收缩力的正常，所以轻度组OSAS左心室三维应变参数与正常对照组相比无明显差异。中、重度组OSAS患者随着睡眠呼吸暂停和缺氧的逐渐加重，动脉管壁弹性逐渐降低，左心室负荷增加，心室顺应性减低，心肌缺血缺氧逐渐累及中层环形心肌纤维，圆周运动及径向运动减弱。

3D-STI评估OSAS对右室功能影响的研究在国内外鲜有报道，鉴于右心室复杂的解剖结构及形态，使得运用常规影像学方法评价其功能具有相当大的难度。

右心室纵向心肌纤维在长轴方向上的运动产生的搏出量占右心室总搏出量的80%[13]，并且右心室收缩射血时心底靠近心尖，射血过程中以纵向运动最为重要，纵向心肌运动首先受损，并且三维应变数据也发现RVGLS变化最早，所以RVGLS对评价睡眠呼吸暂停引起的早期右心功能不全最敏感。有学者[14]发现GLS与磁共振成像所测的右心室射血分数有较高的一致性，对于右心功能障碍的诊断效能也明显优于传统超声心动图。本研究右心室部分参数的改变要先于左心室，其原因可能是右心室室壁较左心室而言，相对较薄，且室壁中层的环形纤维较少，其代偿能力以及对缺血缺氧的耐受力较左心室差。左右心室同处于一个心包腔内，在解剖位置上紧密相关，右心室收缩功能的减低会促进OSAS患者心血管疾病的发生与发展[15]，甚至导致死亡。因此早期诊断、干预及治疗显得尤为重要。

本研究的局限性：由于三维斑点追踪技术不可同时兼顾时间分辨力及空间分辨力，提高帧频的同时会降低图像的质量及清晰度，并且OSAS患者大多数体型肥胖，想要获取标准又清晰的图像具有一定的难度，导致斑点追踪的结果可能出现偏倚。其次本研究的样本量较小，尚未排除由于地理、人种等其他混杂因素的影响，其可靠性及准确性需扩大样本量深入研究。

总之，虽然OSAS 患者LVEF表现正常，但其左室、右室整体三维峰值应变参数仍较正常人减低。3D-STI技术能准确评价OSAS患者的左室、右室整体收缩功能，为临床早期诊断、评估疗效、预防和控制心脏并发症提供更为详细可靠的临床指导依据。