阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征氣道解剖功能異常的研究進展

吳慕坤 孫建軍

(中國人民解放軍總醫(yī)院第六醫(yī)學(xué)中心耳鼻咽喉頭頸外科 北京 100048)

阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征(obstructive sleep apnea hypopnea syndrome,OSAHS)是睡眠呼吸障礙中發(fā)病率高、危害性大的常見慢性病之一[1]。隨著對本病研究的不斷深入,人們逐漸認(rèn)識到OSAHS發(fā)生、發(fā)展的主要機制與氣道坍塌導(dǎo)致的咽腔內(nèi)空氣動力學(xué)異常相關(guān)。以通氣不足和呼吸暫停為典型的臨床表現(xiàn),伴隨高碳酸血癥與間斷缺氧,長期發(fā)展可導(dǎo)致高血壓、冠心病、糖尿病等多系統(tǒng)器官功能受損[2-3]。OSAHS的病因是多元性的,主要與遺傳、肥胖、上氣道異常結(jié)構(gòu)、肌肉控制異常、覺醒機制異常等因素有關(guān)[4]。本文主要從氣道解剖改變后的功能異常等方面綜述OSAHS的病理生理學(xué)研究進展。

1 解剖學(xué)異常

上氣道的解剖結(jié)構(gòu)異常(單一或多個平面)是引起氣道阻塞、塌陷和通氣功能異常的重要因素之一。

1)鼻腔位于上氣道之首，鼻腔狹窄是上氣道阻塞的重要組成部分，鼻腔生理異常是OSAHS病理機制之一[5-6]。鼻腔結(jié)構(gòu)的病理性改變，如鼻腔各部位的發(fā)育異常，炎癥性疾病，鼻-鼻竇內(nèi)良、惡性腫瘤等，是臨床上最常見的源頭性阻塞因素。主要機制包括：阻塞引起鼻腔有效通氣面積減少，通氣阻力升高使呼吸努力度增加，胸腔負(fù)壓加大；鼻-咽部神經(jīng)反射作用減弱,咽部擴張肌(腭帆張肌、頦舌肌、腭垂肌)作用減弱，加重了軟組織塌陷，成為打鼾的來源之一。

鼻氣流異常與下游的咽腔氣流改變存在某些聯(lián)系[7]。OSAHS患者鼻腔阻力的升高加大了腭咽腔的負(fù)壓梯度，使軟腭游離緣向后移位，降低了腭咽腔平面的橫截面積。兩者的氣流動力學(xué)相互影響并呈正相關(guān)。因此關(guān)注鼻咽腔氣道的整體氣道治療也是OSAHS發(fā)生機制的重要研究方向[5-7]。

2)咽腔是上氣道特殊的肌性部分，缺乏骨性支撐。咽腔內(nèi)肌群的擴張力與塌陷力相互平衡，共同影響氣道管徑的變化。清醒狀態(tài)在咽部擴張肌作用下可動態(tài)維持咽腔開放，保持良好通氣。睡眠狀態(tài)時其鄰近組織疏松坍塌，可部分甚至完全阻塞呼吸道[8]。目前認(rèn)為，約70% OSAHS患者的阻塞平面位于口咽區(qū),尤其在軟腭后氣道更為顯著；20%的患者阻塞發(fā)生在舌根部。有學(xué)者[9-10]通過影像學(xué)方法測量證實：OSAHS患者的氣道明顯小于正常值，舌體和咽側(cè)壁的體積增加是導(dǎo)致氣道狹窄的主要解剖因素。

阻塞是一個動態(tài)過程,伴隨呼吸運動咽腔面積也發(fā)生動態(tài)變化。清醒的患者和正常人在吸氣早期咽腔輕微增大,上氣道擴張肌與腔內(nèi)負(fù)壓平衡,而在呼氣末期氣道缺乏正壓支持和擴張肌作用時,體積明顯下降,更易發(fā)生坍塌。過度肥胖患者軟腭較正常成人明顯增厚,不僅減小了咽腔的矢狀徑，軟腭后區(qū)咽腔截面積也明顯縮小，軟腭與舌根重疊,舌根后氣道橫截面積明顯縮小。睡眠時長期張口呼吸使下頜骨往后下移,咽部前后徑縮短,舌后氣道直徑變小。肥胖或顱面異常均可能增加咽部周圍組織壓力，導(dǎo)致被動性氣道關(guān)閉壓力增加，也決定了咽腔閉合的不同類型[11]。

不同性別間咽氣道大小也存在差異。Malhotra等[12]研究發(fā)現(xiàn)，正常男性的氣道長度明顯大于女性,而氣道的左右徑、前后徑以及截面積、最小截面積卻存在一定程度的可比性。正常女性的氣道肌功能代償能力優(yōu)于男性。在低張力狀態(tài)下的氣道順應(yīng)性也是反映咽氣道機械性能的重要標(biāo)志。Rowley[13]認(rèn)為男、女性之間腭咽氣道順應(yīng)性的不同可能更取決于頸圍的不同，而頸圍是OSAHS患者AHI的顯著相關(guān)指標(biāo)之一[14]。上述這些可能是男性O(shè)SAHS發(fā)病率高的原因之一。

2 上氣道擴張肌的代償功能降低

1)睡眠中的OSAHS患者上氣道坍塌性與頦舌肌肌電(genioglossus electromyography,GGEMG)的活性密切相關(guān)，與正常人群存在較大差異，上氣道肌群的收縮能抵抗氣道塌陷,維持上氣道的開放。OSAHS患者氣道坍塌性高，吸氣狀態(tài)時上氣道在增加的負(fù)壓作用下極易誘發(fā)。目前研究[15-16]認(rèn)為，頦舌肌是擴張和維持上氣道的關(guān)鍵因素。上氣道擴張肌的功能異常包括神經(jīng)調(diào)節(jié)、組織結(jié)構(gòu)特征改變、能量代謝異常等，咽部擴張肌群的活動減少是導(dǎo)致上氣道坍塌的重要因素之一，在OSAHS發(fā)病過程中起著重要的作用。

頦舌肌受舌下神經(jīng)支配，擴張肌的收縮先于膈肌運動，吸氣時氣道內(nèi)負(fù)壓使頦舌肌活動增強。隨著睡眠的開始，興奮性減弱,由舌下神經(jīng)控制核介導(dǎo)的去甲腎上腺素及5-羥色胺等神經(jīng)遞質(zhì)的興奮性降低,頦舌肌的調(diào)節(jié)變化表現(xiàn)為其活動性下降。有證據(jù)[17]表明，正常人非快速動眼期頦舌肌的負(fù)壓反應(yīng)比在清醒時有所降低，而快速動眼期的頦舌肌活性卻鮮有數(shù)據(jù)證實。頦舌肌對CO2的反應(yīng)性研究表明，在非快速動眼期,頦舌肌的整體驅(qū)動力均有所降低[18-19]。因此頦舌肌的運動在睡眠中降低,OSAHS患者比正常人群下降更多。頦舌肌仍然對睡眠中的刺激有快速反應(yīng),甚至高于清醒時的水平。因此OSAHS患者在頦舌肌活動時也可以表現(xiàn)出低通氣或者呼吸暫停。

2)目前上氣道擴張肌代償功能降低的機制還不完全清楚,可能與肺容積、其他下頜肌群、位置變化相關(guān)。個體間不同的上呼吸道存在差異,上氣道在極大負(fù)壓下塌陷,氣道迅速關(guān)閉,直到清醒時再重新開放,而氣道在類似情況下也會產(chǎn)生快速肌肉反應(yīng)保護氣道。因此臨床上發(fā)現(xiàn)，某些氣道解剖結(jié)構(gòu)不良者也能保持開放氣道,而一些解剖問題不嚴(yán)重的患者反而容易在睡眠時關(guān)閉氣道。目前認(rèn)為，解剖學(xué)異常和咽部結(jié)締組織的反應(yīng)性是OSAHS發(fā)生的2個既彼此獨立又相互關(guān)聯(lián)的病理生理學(xué)特征。

上氣道阻塞常伴隨咽部擴張肌群神經(jīng)活動性的減弱,大量證據(jù)表明氣道內(nèi)負(fù)壓可以導(dǎo)致GGEMG活動增強，這是咽部擴張肌群在負(fù)壓中的一種自我保護機制[20-21]。當(dāng)患者處于低氧時,呼吸動力增強,頦舌肌活動增加；清醒時各種神經(jīng)興奮性遞質(zhì)如去甲腎上腺素等,穩(wěn)定激活舌下神經(jīng)元,也能提高頦舌肌的興奮性。然而,GGEMG多單元記錄并不能完全體現(xiàn)出頦舌肌的復(fù)雜運動。單個運動單位記錄測試提示,在呼吸過程中至少有6種不同形式的頦舌肌激發(fā)模式控制舌體的位置、形態(tài)[22-23]。頦舌肌的功能遠(yuǎn)不止控制氣道開放,在清醒狀態(tài)下,氣道擴張肌彌補了解剖學(xué)上的異常。也有觀點認(rèn)為頦舌肌活性的升高是某些肌肉病變的結(jié)果。多數(shù)學(xué)者[24]認(rèn)為，OSAHS患者存在解剖條件不良時,GGEMG的活性增高確實在一定程度上彌補了氣道結(jié)構(gòu)上的異常。

3 肺容積變化

從上、下氣道整體性的觀點看，肺容積的大小也對上氣道腔徑大小以及呼吸阻力的形成產(chǎn)生影響[25]。上氣道截面積隨肺容積變化而變化,肺容積增加時提高了氣道的縱向牽引力,肺阻力與縱隔壓力下降，在氣管牽引力的作用下降低上氣道的折疊性，使得氣道不易坍塌。另外，肺容積的升高也可以增加肺內(nèi)O2和CO2的功能儲蓄量,對血氧改變有一定的緩沖[16]。肥胖及非快速動眼睡眠期的患者功能殘氣量降低,也影響呼吸控制的穩(wěn)定性，進而影響正常氣體交換，增加罹患OSAHS的風(fēng)險[26]。

綜上所述，氣道解剖結(jié)構(gòu)異常是OSAHS致病的重要原因之一，個體的病理生理特征與成因不能一概而論。相關(guān)因素還包括遺傳、肥胖、覺醒機制異常等。僅從氣道解剖異常的角度并不能完全解釋疾病的嚴(yán)重程度差異。大多數(shù)情況下，解剖學(xué)異常和神經(jīng)肌肉病變等因素會共同導(dǎo)致OSAHS。充分認(rèn)識上述機制，對于臨床個體化治療策略的制訂有著重要意義。