中重度阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征患儿二氧化碳的监测与分析

郑莉，吴云肖，许志飞

(国家儿童医学中心 首都医科大学附属北京儿童医院 1.耳鼻咽喉头颈外科； 2.儿童耳鼻咽喉头颈外科疾病北京市重点实验室； 3.呼吸科，北京 100045)

儿童阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征(obstructive sleep apnea hypopnea syndrome，OSAHS)是严重危害儿童身体健康的一种疾病。以睡眠时反复发生严重打鼾、呼吸暂停、低通气为主要临床特征，往往伴有夜间不同程度的低氧血症和高碳酸血症[1]，导致增加心肺功能的损害，而中重度OSAHS对患儿的影响更为显著。OSAHS患儿清醒时通气和换气正常，入睡后逐渐出现间断呼吸暂停或低通气，引起慢性间歇低O2和CO2潴留，虽然醒后短时间内就会逆转，但仍有部分重度患儿可出现日间高碳酸血症，甚至引起慢性呼吸衰竭[2]。睡眠呼吸障碍合并急性呼吸衰竭及围手术期的风险发生均与CO2潴留相关[3-4]。目前CO2监测除了用于睡眠呼吸障碍的诊断和鉴别诊断外，还可用于睡眠相关肺泡低通气疾病、压力滴定及呼吸衰竭防控和治疗评估等。

经皮二氧化碳分压(transcutaneous partial pressure of carbon dioxide，TcpCO2)监测技术是一种无创、动态、连续的检测方式，在生理状态下与动脉血二氧化碳分压(arterial partial pressure of carbon dioxide，PaCO2)有很好的相关性，被美国睡眠医学会认为可以替代PaCO2进行夜间CO2的监测[5]，近年来已经被广泛应用于临床。我们通过对中重度OSAHS患儿进行整夜多导睡眠监测(polysomnogrphy，PSG)和TcpCO2的同步监测，初步探讨OSAHS患儿睡眠期CO2波动趋势特点，分析其变化与PSG监测指标的相关性。

1 资料与方法

1.1 研究对象

收集2019年7月—2019年12月就诊于北京儿童医院睡眠中心的OSA儿童和来自北京地区学校或社区的健康儿童，于北京儿童医院睡眠中心完成PSG和TcpCO2的同步监测，根据《中国儿童阻塞性睡眠呼吸暂停诊断与治疗指南(2020)》[6]的诊断标准，分别纳入OSAHS组和对照组。 OSAHS组21例，男15例，女6例；年龄4.5～16.5岁，平均年龄(10.1±2.9) 岁。对照组25例，男16例，女9例；年龄5.2～14.6岁，平均年龄(8.7±3.0)岁，两组患儿年龄、性别差异均无统计学意义。OSAHS组患儿体重指数(body mass index,BMI)高于对照组，两组间比较差异具有统计学意义(P<0.05)，见表1。

表1 两组儿童一般资料比较 (例，

1.2 纳入标准

①OSAHS组：行PSG确诊的OSAHS儿童，满足OAHI>5 次/h，符合中重度的诊断标准；②对照组：同时期根据年龄和性别匹配原则随机从本市招募无打鼾的健康儿童作为对照组，行PSG除外OSAHS的儿童。本研究已经医院伦理学委员会批准，研究对象监护人均知情同意。

1.3 排除标准

①2周内有上呼吸道感染病史；②曾有腺样体、扁桃体、喉、气管、肺部，胸廓、心脏手术史；③颅面发育异常：如唐氏综合征、Crouzon综合征、下颌骨颜面发育不全等；④睡眠监测时间<7 h，睡眠有效率<60%；⑤与进行TcpCO2监测相关体表位置的皮肤疾病及血管疾患。

1.2 方法

1.2.1 PSG监测 所有患儿均做标准的整夜PSG，采用澳大利亚Compumedics公司E-Series、Grael型号睡眠监测仪或美国飞利浦伟康公司Alice5、Alice6型号睡眠监测仪。患儿在自然状态下入睡，入睡前禁用咖啡、茶、可乐及镇静催眠剂，有效监测时间超过7 h。脑电电极安装按照国际10-20标准。睡眠监测导联包括脑电(6导，分别为额区、中央区和枕区导联各2导)、眼电、下颌肌电、鼾声、鼻气流(使用热敏、压力传感器)、胸部运动、腹部运动(使用RIP胸腹传感器)、腿动、血氧饱和度等。依据美国睡眠医学会(American academy of sleep medicine，AASM)睡眠监测指南2.4版本的标准，由2名睡眠技师对PSG结果进行人工分析及校对。

1.2.2 OSAHS诊断标准 依据《中国儿童阻塞性睡眠呼吸暂停诊断与治疗指南(2020)》诊断儿童OSAHS。每夜睡眠过程中，阻塞型呼吸暂停低通气指数(obstructive apnea hypopnea index,OAHI)>1次/h可以诊断OSAHS。轻度：1次/h10次/h。

1.2.3 TcpCO2监测仪 采用丹麦雷度TCM4型号监测仪。监测前先将仪器进行气体校正，然后将信号传输系统通过拓展通道整合到PSG系统，信号及数据可实现同步记录。以患儿手臂中下1/3处为体表采集点，进行皮肤消毒后安置电极，温度设定在43 ℃。

1.3 统计学分析

2 结果

2.1 PSG和TcpCO2数据比较

OSAHS组患儿呼吸暂停低通气指数(apnea hypopnea index, AHI)、阻塞型呼吸暂停指数(obstructive apnea index, OAI)、OAHI、氧减指数(oxygen desaturation index, ODI)、TcpCO2平均值及最高值、非快速眼动(non-rapid eye movement, NREM)TcpCO2、快速眼动(rapid eye movement, REM)TcpCO2均高于对照组。OSAHS组患儿平均SaO2、最低SaO2均低于对照组。两组间AHI、OAI、OAHI、ODI、平均SaO2、最低SaO2、TcpCO2平均值及最高值、NREM TcpCO2、REM TcpCO2比较，差异具有统计学意义(P均<0.05)， 见表2。

表2 两组儿童PSG和TcpCO2数据比较

2.2 TcpCO2平均值和最高值与各变量的相关性分析

避免共线性，选取在PSG指标中，对OSAHS儿童具有直接诊断意义的关键指标OAHI作为变量进行相关性分析。两组间TcpCO2平均值和最高值均与BMI、OAHI、ODI无相关性，见表3、4。

表3 TcpCO2平均值相关因素回归分析

表4 TcpCO2最高值相关因素回归分析

3 讨论

呼吸系统的主要功能在于为机体提供O2、排出CO2，并参与酸碱平衡调节。机体主要通过以下途径实现呼吸调控：一是大脑皮层参与的行为调节系统，与睡眠-觉醒相关的醒觉刺激即属于此系统；二是与低O2、高CO2等化学性刺激有关的代谢性调节系统[7]。进入睡眠状态后，随着醒觉刺激的减弱或消失，呼吸调节功能发生重要变化，不同睡眠时相对呼吸调节功能影响不一[8]。正常人在NREM睡眠，行为调节功能几乎丧失，中枢及外周化学感受器对低O2及高CO2敏感性降低，对呼吸阻力负荷增加的代偿能力下降。潮气量及呼吸频率均下降，通气量减少。进入REM睡眠，通气量进一步减低，呼吸节律极不规则，呼吸频率、潮气量波动较大，偶有短暂中枢性呼吸暂停。在此期内，大脑皮层活动活跃，行为性调节可发挥一定作用，但代谢性调节系统的敏感性及中枢对呼吸负荷增加的代偿能力进一步下降[9]。

呼吸调控稳定性是决定OSAHS严重程度的重要因素。清醒与睡眠是两个截然不同的生理状态，健康儿童在入睡后，每分钟通气量减低，对低O2、高CO2的反应能力较清醒时减低，即在健康儿童可以有轻度的CO2潴留和O2下降。而OSAHS患儿，上气道肌肉的控制与睡眠状态密切相关[10-12]。入睡后其全身肌肉松弛、上气道阻力增加，加之体位等因素，在睡眠时通气更加不足，则低O2和CO2潴留进一步加重[13]。本研究结果显示，OSAHS患儿睡眠期TcpCO2平均值、最高值均高于对照组。另外，重度OSAHS患儿夜间呼吸暂停持续时间长，期间所蓄积的CO2不足以被较短的呼吸周期清除[14]。

OSAHS组不仅平均和最高TcpCO2高于对照组，而且REM睡眠TcpCO2水平较NREM睡眠亦有升高趋势，这与REM睡眠呼吸驱动进一步减弱，上气道扩张肌进一步松弛[10]，导致阻塞型呼吸事件发生频繁，低O2及高CO2表现更为明显。CO2升高往往同时伴有低氧的发生，本研究显示OSAHS组患儿平均和最低SaO2低于对照组，提示OSAHS患儿夜间存在严重的低氧状态。虽然OSAHS组OAHI、ODI、BMI要高于对照组，但与平均和最高TcpCO2并无相关性，表明OAHI、ODI可以反映呼吸事件的发生频率及缺氧程度，而不能由此判断夜间CO2变化水平。重度OSAHS患儿由于夜间长期慢性间歇低O2和高CO2相互作用使得呼吸中枢的化学感受器敏感性下降，反应阈值适应性升高，出现了呼吸调节钝化现象[14]。觉醒阈值升高，导致单次呼吸事件持续时间延长，而反应呼吸事件指数的OAHI并不升高。

TcpCO2监测有效避免了重复采血造成的睡眠片段化，可以持续监测夜间CO2水平，反映整夜CO2的变化趋势。TcpCO2通过经皮监测仪的特殊电极(Clark电极)加热皮下毛细血管，使血流量增加，皮肤透过率增加，毛细血管内的CO2通过皮肤弥散，使被安放于皮肤表面的电极监测到[15]。探头安放部位多为耳垂、右胸第2肋间与锁骨中线交界处，及手臂中下1/3处。要避开浅表大静脉、皮肤破损、水肿及毛发旺盛处，以保证监测数值准确。由于皮肤发热可导致代谢增高，增加局部皮肤CO2的生成，因此TcpCO2较PaCO2增高4～5 mmHg[16]。有文献报道称,婴幼儿加热电极保持温度为42.5℃时,可获得灵敏度和特异度较高的测量值,且不会损害皮肤[17-18]。为避免长时间监测导致婴幼儿皮肤烫伤，可在不同部位贴2～3个固定环，每间隔1～2 h更换部位。监测结束后，不必立即撕掉固定环，等数小时后皮脂分泌，可轻松撕掉。

综上所述，TcpCO2对分析各睡眠期的CO2动态变化有一定临床参考意义，但不能依据OAHI、ODI指数来判断CO2的水平。由于TcpCO2监测值通常较PaCO2监测变化滞后2min或更长，因此主要用于分析CO2动态趋势。