三維斑點(diǎn)追蹤成像評(píng)估睡眠呼吸暫停綜合征患者心室整體心肌應(yīng)變

周廣琴 董珊珊 王子靜 劉奎燦 蘆桂林

石河子大學(xué)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院功能科(石河子 832008)

阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征(obstructive sleep apnea syndrome, OSAS)是指患者睡眠時(shí)因上氣道部分或完全塌陷阻塞引起呼吸暫停，從而導(dǎo)致通氣不足和間歇性血氧飽和度下降，伴有打鼾、睡眠結(jié)構(gòu)紊亂及白天嗜睡等病癥。OSAS具有潛在的危險(xiǎn)性，是能引起心血管疾病發(fā)生發(fā)展的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[1]，甚至可以引起多個(gè)臟器功能和結(jié)構(gòu)的損害。因此早期發(fā)現(xiàn)心臟功能異常顯得尤為重要。

三維斑點(diǎn)追蹤成像(three dimensional speckle tracking imaging, 3D-STI)通過(guò)連續(xù)追蹤不同幀頻間三維立體空間內(nèi)感興趣的穩(wěn)定的心肌回聲斑點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡[2]，從而客觀定量評(píng)價(jià)心肌機(jī)械形變及收縮能力。有關(guān)3D-STI應(yīng)用于OSAS的研究主要集中在左心室，針對(duì)右心室者較少，本研究旨在應(yīng)用斑點(diǎn)追蹤技術(shù)同時(shí)評(píng)估OSAS患者左、右心室的整體收縮功能。

1 資料與方法

1.1 一般資料

病例組均選自2017年6月—2018年10月因鼾癥疑為OSAS在我院神經(jīng)內(nèi)科行呼吸睡眠監(jiān)測(cè)的患者，年齡18～70歲，根據(jù)中華醫(yī)學(xué)會(huì)2012年OSAS的疾病診斷標(biāo)準(zhǔn)：睡眠7 h呼吸暫停次數(shù)≥30次或呼吸暫停指數(shù)(apnea hypopnea index, AHI)≥5次/h，共有60例患者入選，并且按照AHI將OSAS患者分為3組，其中輕度OSAS組，AHI 5～15次/h；中度OSAS組，AHI 16～30次/h；重度OSAS組，AHI>30次/h，每組20例。同期從門診或體檢檢查者中選取年齡、性別、體質(zhì)量匹配的20例健康人作為對(duì)照組。排除標(biāo)準(zhǔn)：慢性阻塞性肺疾病、高血壓、糖尿病、冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病、心房顫動(dòng)、主動(dòng)脈疾病、心力衰竭、心臟超聲提示中度以上瓣膜反流或狹窄及平均肺動(dòng)脈壓≥25 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)、腎衰竭、系統(tǒng)性紅斑狼瘡、體質(zhì)指數(shù)(BMI)>35 kg/m2以及圖像質(zhì)量太差不能分析者。本研究均獲得患者的知情同意。

1.2 儀器與方法

應(yīng)用GE Vivid E9彩色超聲診斷儀，配有三維探頭4V，二維探頭M5S，幀頻25～40幀/s，頻率1.7～3.3 MHz，儀器配有相應(yīng)的分析軟件Echo PAC工作站。行經(jīng)胸超聲顯像，使用二維常規(guī)超聲心動(dòng)圖檢查：囑受檢者取左側(cè)臥位，平靜呼吸，同步連接心電圖，采用M5S探頭經(jīng)胸掃查，應(yīng)用Simpson法測(cè)量右室面積變化分?jǐn)?shù)(right ventricular fractional area change, RVFAC)及左心室射血分?jǐn)?shù)(left ventricular ejection fraction, LVEF)。將M5S切換成4V探頭，進(jìn)入“4D”全容積成像模式，將心動(dòng)周期設(shè)置為3個(gè)，獲取標(biāo)準(zhǔn)的心尖四腔心切面同時(shí)將右心室置于圖像中央，并且保證右心室心內(nèi)膜完整的被包進(jìn)去，適當(dāng)調(diào)節(jié)扇角、深度等條件調(diào)節(jié)幀頻至患者心率的40%左右，囑患者呼氣末屏氣，待顯示清晰、完整的右心室圖像時(shí)，按下“acquire”獲取合適的3個(gè)心動(dòng)周期右心室全容積動(dòng)態(tài)圖像并存儲(chǔ)到儀器上，然后再次于心尖四腔心切面將左心室置于圖像中央，采集條件同右心室，連續(xù)采集并儲(chǔ)存3個(gè)心動(dòng)周期的右室標(biāo)準(zhǔn)清晰的全容積動(dòng)態(tài)圖像。啟動(dòng)GE Echo PAC軟件并選擇四維自動(dòng)左室心功能分析“4D Auto LVQ”模式，軟件會(huì)結(jié)合并自動(dòng)識(shí)別心電圖上R波頂點(diǎn)和T波終末，從而自動(dòng)選定舒張期及選定收縮期，準(zhǔn)確描記右心室收縮期及舒張期心內(nèi)膜邊界，軟件自動(dòng)計(jì)算出右室整體縱向應(yīng)變(right ventricle global longitudinal strain, RVGLS)、右室整體圓周應(yīng)變(right ventricle global circular strain, RVGCS)、右室整體徑向應(yīng)變(right ventricle global radial strain, RVGRS)三維應(yīng)變參數(shù)值。以同樣的方法分析左心室，軟件自動(dòng)將計(jì)算出左室整體縱向應(yīng)變(left ventricle global longitudinal strain, LVGLS)、左心室整體圓周應(yīng)變(left ventricle global circular strain, LVGCS)、左心室整體徑向應(yīng)變(left ventricle global radial strain, LVGRS)、左心室整體面積應(yīng)變(left ventricle global aera strain, LVGAS)三維應(yīng)變參數(shù)值，見(jiàn)圖1。

圖1 各組左心室整體縱向應(yīng)變牛眼圖及應(yīng)變-時(shí)間曲線

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié) 果

2.1 本研究共收集OSAS患者69例，排除圖像質(zhì)量較差患者9例，最終入選60例，其中男46例(77%)，女14例( 33%)?；颊呋九R床資料比較 AHI隨著睡眠呼吸暫停程度的增加而逐漸加重，各組AHI兩兩比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。四組間年齡、性別構(gòu)成比、心率、收縮壓、舒張壓、BMI、RVFAC、LVEF等參數(shù)比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見(jiàn)表1。

表1 4組受檢者臨床資料及常規(guī)超聲參數(shù)比較

2.2 與輕度OSAS組比較，中度OSAS組LVGAS及LVGLS降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；重度OSAS組與輕度、中度OSAS組相比較，LVGLS、LVGAS、LVGCS、LVGRS均降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見(jiàn)表2。

2.3 各組右心室三維應(yīng)變參數(shù)的比較

輕度OSAS組RVGLS較對(duì)照組明顯降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；中度OSAS患者的RVGLS明顯低于輕度OSAS組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；重度OSAS組與輕、中度OSAS組相比較，RVGLS、RVGCS、RVGRS均減低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見(jiàn)表2。

表2 4組受檢者三維應(yīng)變參數(shù)比較

3 討 論

OSAS發(fā)病率較高，然后由于大多OSAS患者缺乏典型的臨床表現(xiàn)，導(dǎo)致大多數(shù)OSAS患者未能得到及時(shí)有效的臨床診斷與治療[3]。由于臨床很難獲取OSAS心肌微血管病變的病理證據(jù)，因此早期識(shí)別睡眠呼吸暫停綜合征患者的心功能異常是關(guān)鍵。

在3D-STI出現(xiàn)之前，部分學(xué)者已經(jīng)使用二維斑點(diǎn)追蹤成像(two-dimensional speckle tracking imaging, 2D-STI)研究OSAS對(duì)睡眠呼吸暫停綜合征患者左、右心室功能的影響，發(fā)現(xiàn)2D-STI可以檢測(cè)睡眠呼吸暫停對(duì)心室功能早期損害[4-6]，但對(duì)OSAS患者的應(yīng)變改變還存在一些分歧，王雷[6]等運(yùn)用2D-STI技術(shù)對(duì)OSAS患者左心室的應(yīng)變研究發(fā)現(xiàn)，OSAS組的縱向、徑向、圓周應(yīng)變參數(shù)與對(duì)照組相比均減低，而陳雪[4]等人卻發(fā)現(xiàn)輕度組OSAS患者的GRS明顯高于對(duì)照組，其原因可能是受二維觀察平面的制約，易發(fā)生斑點(diǎn)粒子飛出平面[7]，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生偏差。然而3D-STI不受運(yùn)動(dòng)方向的限制，并且采集儲(chǔ)存及分析加工時(shí)間均明顯縮短，在評(píng)價(jià)有早期局部輕微收縮功能障礙的心肌的方面較2D-STI具有明顯優(yōu)勢(shì)[8]。

本研究結(jié)果顯示各組間LVEF隨著睡眠呼吸暫停程度加重而逐漸減低，但各組間比較均差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，LVEF反映的是左心室腔內(nèi)徑變化，不能直接反映心肌細(xì)胞的收縮特性，故無(wú)法發(fā)現(xiàn)早期心功能的損害；應(yīng)用3D-STI技術(shù)測(cè)量，與對(duì)照組相比，OSAS組三維應(yīng)變參數(shù)降低，說(shuō)明3D-STI可敏感的發(fā)現(xiàn)早期的心功能損害。

本研究與孫虹等[9]研究結(jié)果一致，OSAS患者夜間反復(fù)出現(xiàn)呼吸道阻塞與低氧血癥使得心肌細(xì)胞缺血缺氧，導(dǎo)致三維應(yīng)變參數(shù)較正常對(duì)照組明顯減低。心內(nèi)膜下層是所有冠狀動(dòng)脈分支的終末供血區(qū)域，由于其特殊解剖的位置，在發(fā)生心肌缺血時(shí)，無(wú)法形成側(cè)支循環(huán)來(lái)緩解缺血的壓力，其次缺血好發(fā)于左心室游離壁，此處的心肌纖維主要是縱行纖維，那么導(dǎo)致縱向纖維在發(fā)生心肌缺血等病理改變時(shí)首先受累，這與Lacalzada J等[10]研究結(jié)果一致。縱行纖維主要位于內(nèi)層及外層，中層是環(huán)形纖維，環(huán)形纖維與徑向及圓周運(yùn)動(dòng)相關(guān)，心肌缺血進(jìn)一步加重，才會(huì)累及中層的環(huán)形纖維，從而引起徑向及圓周運(yùn)動(dòng)障礙。除了LVGLS的降低發(fā)生的比較早，還有另一個(gè)新發(fā)展的應(yīng)變參數(shù)LVGAS，是長(zhǎng)軸應(yīng)變與圓周應(yīng)變的結(jié)合體，是從三維立體空間觀察左心室的心肌收縮情況，較其他單一方向應(yīng)變參數(shù)而言，能客觀準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)左心室整體收縮功能[11-12]。在OSAS早期，左心室心肌代償性向心性重構(gòu)，尚可維持心肌收縮力的正常，所以輕度組OSAS左心室三維應(yīng)變參數(shù)與正常對(duì)照組相比無(wú)明顯差異。中、重度組OSAS患者隨著睡眠呼吸暫停和缺氧的逐漸加重，動(dòng)脈管壁彈性逐漸降低，左心室負(fù)荷增加，心室順應(yīng)性減低，心肌缺血缺氧逐漸累及中層環(huán)形心肌纖維，圓周運(yùn)動(dòng)及徑向運(yùn)動(dòng)減弱。

3D-STI評(píng)估OSAS對(duì)右室功能影響的研究在國(guó)內(nèi)外鮮有報(bào)道，鑒于右心室復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)及形態(tài)，使得運(yùn)用常規(guī)影像學(xué)方法評(píng)價(jià)其功能具有相當(dāng)大的難度。

右心室縱向心肌纖維在長(zhǎng)軸方向上的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的搏出量占右心室總搏出量的80%[13]，并且右心室收縮射血時(shí)心底靠近心尖，射血過(guò)程中以縱向運(yùn)動(dòng)最為重要，縱向心肌運(yùn)動(dòng)首先受損，并且三維應(yīng)變數(shù)據(jù)也發(fā)現(xiàn)RVGLS變化最早，所以RVGLS對(duì)評(píng)價(jià)睡眠呼吸暫停引起的早期右心功能不全最敏感。有學(xué)者[14]發(fā)現(xiàn)GLS與磁共振成像所測(cè)的右心室射血分?jǐn)?shù)有較高的一致性，對(duì)于右心功能障礙的診斷效能也明顯優(yōu)于傳統(tǒng)超聲心動(dòng)圖。本研究右心室部分參數(shù)的改變要先于左心室，其原因可能是右心室室壁較左心室而言，相對(duì)較薄，且室壁中層的環(huán)形纖維較少，其代償能力以及對(duì)缺血缺氧的耐受力較左心室差。左右心室同處于一個(gè)心包腔內(nèi)，在解剖位置上緊密相關(guān)，右心室收縮功能的減低會(huì)促進(jìn)OSAS患者心血管疾病的發(fā)生與發(fā)展[15]，甚至導(dǎo)致死亡。因此早期診斷、干預(yù)及治療顯得尤為重要。

本研究的局限性：由于三維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)不可同時(shí)兼顧時(shí)間分辨力及空間分辨力，提高幀頻的同時(shí)會(huì)降低圖像的質(zhì)量及清晰度，并且OSAS患者大多數(shù)體型肥胖，想要獲取標(biāo)準(zhǔn)又清晰的圖像具有一定的難度，導(dǎo)致斑點(diǎn)追蹤的結(jié)果可能出現(xiàn)偏倚。其次本研究的樣本量較小，尚未排除由于地理、人種等其他混雜因素的影響，其可靠性及準(zhǔn)確性需擴(kuò)大樣本量深入研究。

總之，雖然OSAS 患者LVEF表現(xiàn)正常，但其左室、右室整體三維峰值應(yīng)變參數(shù)仍較正常人減低。3D-STI技術(shù)能準(zhǔn)確評(píng)價(jià)OSAS患者的左室、右室整體收縮功能，為臨床早期診斷、評(píng)估療效、預(yù)防和控制心臟并發(fā)癥提供更為詳細(xì)可靠的臨床指導(dǎo)依據(jù)。