上气道形态学参数联合临床特征列线图模型诊断儿童阻塞性睡眠呼吸暂停

师炎敏，张 鹏，王 欢，王逸飞，李 晨，杨瑞云，肖新广

(郑州大学附属郑州中心医院放射科，河南 郑州 450007)

儿童阻塞性睡眠呼吸暂停(obstructive sleep apnea, OSA)是以长时间上呼吸道部分和/或间歇性完全阻塞为主要特征的睡眠障碍，发病率为2%～5%，主要症状包括习惯性打鼾、张口呼吸、睡眠中惊醒和白天嗜睡等；如长期未获有效治疗，可致儿童发育不良、遗尿、注意力缺陷和心肺疾病等[1-2]。早诊断、早治疗对改善OSA患儿预后具有重要意义。本研究基于上气道形态学参数联合临床特征建立列线图模型，并观察诊断儿童OSA的效能。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2019年2月—2022年4月 355例于郑州大学附属郑州中心医院接受睡眠监测及鼻咽部CT检查的≤10岁儿童的影像学及临床资料，男210例、女145例，年龄1～10岁、平均(5.4±2.2)岁；其中237例确诊OSA，118例非OSA；261例慢性鼻窦炎，75例分泌性中耳炎，2例具有腺样体面容。纳入标准：①临床及影像学资料完整；②鼻咽部CT图像质量满足诊断要求。排除标准：①鼻咽部出血；②免疫缺陷；③既往有鼻甲切除或腺样体切除史；④鼻咽部或颈部肿物或占位性病变累及上呼吸道；⑤颅底骨折或颅面畸形；⑥软骨发育不全、甲状腺功能减退、肢端肥大症；⑦神经肌肉疾病。本研究经院伦理委员会批准(批准号：201978)，监护人均对研究内容知情同意。

1.2 仪器与方法 采用Siemens SOMATOM Definition Flash CT扫描仪，以低剂量(低于国际推荐标准)扫描方案采集鼻咽腔顶至会厌水平图像，参数：管电压100 kV，自动管电流技术和迭代重建算法，层厚1.0 mm，层间距0.6 mm，扫描时间3～4 s。

由2名放射科主管技师以双盲法测量上气道形态学指标，取其平均值作为结果。具体测量指标及方法[3]：以多平面重建(multi-planar reconstruction, MPR)将原始轴位图像重建为冠状位和矢状位图像，测量鼻咽腔宽度(蝶枕软骨交界处下缘至软硬腭交界上缘连线距离，即N线)、腺样体厚度(A线)(图1A)、鼻后间隙(图1B)、上气道最狭窄处面积(图1C)及上下径、左右径(图1D)；采用容积重建(volume reconstruction, VR)获得上气道容积(图1E)。

图1 于鼻咽部CT重建图像中测量上气道形态学指标示意图 A.矢状位MPR图，沿枕骨下缘做延长线(L)，经腺样体最凸点做延长线的垂线(即腺样体厚度A线)，蝶枕软骨交界处下缘(O点)至软硬腭交界上缘(H点)连线距离即鼻咽腔宽度(N线)；B.矢状位MPR图右鼻后间隙(绿线)； C、D.冠状位MPR图示上气道最狭窄处面积(绿，C)及上下径(短绿线，D)、左右径(长绿线，D)； E.VR图示上气道容积(绿)

根据腺样体形状及矢状位最厚处凸出位置将其形态分为逗号形、镰刀形、弥漫形及其他(图2)。

图2 鼻咽部矢状位CT MPR图示腺样体形态 A.逗号形腺样体，局部饱满、下凸，类似逗点样突出； B.镰刀形腺样体，厚度较薄，下缘凹陷或近乎平直，未见下凸； C.弥漫形腺样体，形态饱满，各向均增厚

2 结果

训练集248例，男143例、女105例，平均年龄(5.36±2.16)岁；其中182例慢性鼻窦炎、50例分泌性中耳炎、1例具有腺样体面容；171例OSA、77例非OSA。验证集107例，男67例、女40例，平均年龄(5.63±2.31)岁；其中79例慢性鼻窦炎、25例分泌性中耳炎、1例具有腺样体面容；66例OSA、41非OSA。患儿年龄(t=1.03，P=0.30)、性别(χ2=0.76，P=0.38)、OSA占比(χ2=1.78，P=0.18)、慢性鼻窦炎占比(χ2=0.01，P=0.93)及分泌性中耳炎占比(χ2=0.53，P=0.47)组间差异均无统计学意义。

2.1 筛选列线图模型变量 以训练集中的OSA为因变量，腺样体形态、睡眠打鼾和睡眠张口呼吸为无序分类自变量进行虚拟变量化，并分别以镰刀形腺样体、无睡眠打鼾及无睡眠张口呼吸为参照类别行单因素logistic分析，结果显示训练集OSA与非OSA患儿年龄、A线、鼻后间隙、上气道最狭窄处上下径及左右径、腺样体形态、睡眠打鼾和睡眠张口呼吸病程差异均有统计学意义(P均<0.05)，见表1。

表1 训练集中OSA影响因素的单因素logistic回归分析结果(n=248)

以逐步回归法对上述8个变量行多因素logistic回归分析，经共线性诊断，各变量的容忍度均>0.1，方差膨胀因子均<10，认为各变量间不存在多重共线性问题；多因素logistic分析结果显示，上气道最狭窄处左右径、腺样体形态和睡眠打鼾病程是OSA的独立影响因素(P均<0.05)，见表2。

表2 训练集中OSA影响因素的多因素logistic回归分析结果(n=248)

2.2 构建列线图模型 以2.1中筛选出的上气道最狭窄处左右径、腺样体形态和睡眠打鼾病程3个变量构建的OSA列线图模型如图3。ROC曲线显示，该模型诊断OSA的AUC为0.93[95%CI(0.89,0.96)]，临界值取0.75时，约登指数为0.70，敏感度73.70%，特异度96.10%。见图4。

图3 OSA发生风险的列线图，“左右径”指上气道最狭窄处测值

图4 列线图模型诊断训练集OSA的ROC曲线

2.3 列线图模型的内部验证、外部验证及临床获益 以Bootstrap验证法行内部验证，对训练集数据进行重复抽样1 000次后绘制校准曲线(图5A)，其平均绝对误差为0.01，与45°参考线基本重合，表明该模型对训练集OSA的诊断概率与实际发生概率具有较好的一致性。

以验证集对模型进行外部验证，结果显示其诊断OSA的AUC为0.85[95%CI(0.78,0.93)]，校准曲线的平均绝对误差为0.02(图5B)，即模型效能良好。

图5 列线图模型诊断OSA的校准曲线 A.以Bootstrap验证法行内部验证； B.于验证集中行外部验证

列线图模型在训练集和验证集的净收益率均高于无效线，提示其临床获益较高(图6)。

图6 列线图模型的临床DCA A.训练集； B.验证集

3 讨论

多导睡眠监测(polysomnography, PSG)是诊断OSA的金标准，但对儿童患者实施困难[4]。美国儿童OSA诊疗指南[5]建议对儿童进行打鼾筛查，对于打鼾合并其他OSA症状的儿童应实施PSG，如无法实施PSG则需实行其他方式的替代诊断测试，或转诊睡眠专家进行评估。目前临床缺乏令人满意的儿童OSA筛查工具和客观评估标准，诊断OSA具有较高主观因素依赖性，仅据症状、体征或二者联合等均不能有效诊断OSA，多需结合其他诊断工具进行综合判断[4-5]。既往多项研究[6-8]以夜间经皮血氧饱和度(percutaneous oxygen saturation of pulse， SpO2)联合临床症状及体征建立诊断OSA模型，但因纳入观察对象年龄范围跨度过大或过小，监测夜间SpO2耗时且影响因素较多，使得所获模型的诊断效能相对不足。

OSA发病机制复杂，目前认为是解剖性上呼吸道口径减小和上呼吸道舒张肌调节能力降低的结果，其病理生理改变为上呼吸道塌陷和/或解剖性狭窄[1]；2～8岁及青春期为OSA发病高峰，分别与腺样体和/或扁桃体肥大、体质量增加有关。腺样体肥大是引起OSA患儿上气道解剖性狭窄的最常见原因[1]。NARANG等[9]通过分析53名8～18岁肥胖青少年(肥大)扁桃体和颈高/身高建立的诊断OSA模型的效能较高，其C指数为0.84。对以腺样体肥大联合颈高/身高建立诊断儿童OSA模型的效能有待进一步探讨。鼻咽部CT容积扫描不仅能提供上气道形态学数据，还可排除头颈部占位等引起气道结构异常病变及共患疾病。本研究基于鼻咽部CT容积扫描所获上气道形态学数据，联合临床症状、体征建立的儿童OSA风险诊断列线图模型能够充分体现各预测因子对结局指标的贡献程度，准确评价不同因素对疾病发生的影响；内部和外部验证结果均表明该模型具有较高的效能和较好的拟合度，能较真实地反映疾病的发生概率，且其净收益率高于无效线，满足DCA判定为优质模型的条件[10]，提示该模型可带来较高的临床获益。

多国儿童分泌性中耳炎诊疗指南均推荐采用腺样体切除术加以治疗，特别是对伴夜间睡眠打鼾和鼻咽部感染患儿，但在年龄界定和伴发疾病方面有所差异[11]。气道阻塞、耳部疾病或慢性鼻窦炎所致儿童睡眠障碍属于腺样体切除术适应证[12]。制定治疗方案前应准确判断主要病因、病情及应对策略。

综上所述， 基于CT容积扫描所获上气道形态学参数联合临床特征建立的列线图模型对儿童OSA具有较高诊断价值。但本研究建模数据均来源于单中心，有待多中心、更大样本量研究结果加以进一步验证。