三維斑點追蹤技術評價睡眠呼吸暫停綜合征患者心臟功能

周廣琴，黃 磊，董珊珊，秦文娟，閆曉君，田 鳳，蘆桂林 (石河子大學醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院超聲診斷科，新疆 石河子 83008；石河子大學醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院神經內科，新疆 石河子 83008)

阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征(obstructive sleep apnea syndrome, OSAS)是一種發(fā)病率較高的睡眠障礙性疾病，患者主要表現為夜間打鼾、白天困乏倦怠,其主要的并發(fā)癥即心血管疾病，心血管疾病的發(fā)生發(fā)展與其關系密不可分[1]。

超聲心動圖技術作為評估心血管疾病首選影像學方法，隨著超聲技術的迅猛發(fā)展,其診斷效能也隨之提高，而三維斑點追蹤成像技術(three dimensional speckle tracking imaging, 3D-STI)可以獲取心臟在復雜三維立體空間的運動信息，從而為客觀的定量評價心肌局部及整體收縮功能提供一種全新的方法[2-3]。以往斑點顯像技術對OSAS的研究和臨床應用局限于評估左心室的收縮及舒張功能，國內外鮮見此技術對OSAS患者右心室功能影響的報道。本研究旨在探討斑點追蹤技術在評估OSAS患者右心室功能中的應用價值。

1 資料與方法

1.1研究對象：病例組的研究對象均選自2017年11月～2018年5月在我院神經內科行呼吸睡眠監(jiān)測的患者，年齡18～70歲，根據中華醫(yī)學2012年OSAS疾病診斷標準,選取60例診斷為OSAS的患者，按照睡眠呼吸暫停低通氣指數(apnea hypopnea index, AHI)的高低將 OSAS 患者分為輕度、中度、重度三個亞組，每組20例。其中輕度OSAS組，AHI 5～15/h，中度OSAS組，AHI 16～30/h;重度OSAS組，AHI>30/h。同期從門診或體檢檢查者中選取年齡、性別、體重匹配的20例正常健康人作為對照組。所有受檢者中除外：高血壓病、糖尿病、左心室射血分數﹤50%、冠心病、房顫、心肌病及肺心病，心臟超聲提示中度以上瓣膜反流或狹窄及平均肺動脈壓≥25 mm Hg(1 mm Hg=0.133 3 kPa)、慢性腎病、系統(tǒng)性紅斑狼瘡等疾病，體重指數(body mass index, BMI)>35 kg/m2。本研究均獲得患者的知情同意。

1.2儀器與方法：應用GE Vivid E9彩色超聲診斷儀， 配有二維探頭M5S，三維探頭4 V，頻率1.7～3.3 MHz，幀頻25～40幀/s，儀器配有相應的分析軟件Echo PAC工作站。行經胸超聲顯像，使用二維常規(guī)及三維超聲心動圖檢查:囑受檢者取左側臥位，平靜呼吸，采用M5S探頭經胸掃查，同步連接心電圖，使用M型超聲在心尖四腔心切面測量三尖瓣環(huán)收縮期峰值位移( tricuspid annular plane systolic excusion, TASPE) ，應用組織多普勒技術測量右心室Tei指數，應用Simpson法測量右室面積變化分數( RVFAC)及左心室射血分數(LVEF)。切換成4 V探頭，將心動周期預先設置為3個，獲取標準心尖四腔心切面后進入“4D” 全容積成像模式，將右心室置于圖像中央，調節(jié)幀頻與患者心率的40%相接近，并且保證右心室完整的被包進去，在Multi-Beat模式下，囑患者屏住呼吸后保持圖像的穩(wěn)定，選取圖像質量清晰又標準的心動周期按下“acquire”獲取合適的3個心動周期右心室全容積動態(tài)圖像并存儲到儀器上。啟動GE Echo PAC軟件并進入四維自動左室心功能分析“4D Auto LVQ” 模式，軟件自動識別心電圖上R波頂點選定舒張期及T波終末選定收縮期，準確描計右心室收縮期及舒張期心內膜邊界，軟件自動將計算出右心室整體縱向應變(RVGLS)、右心室整體圓周應變(RVGCS)、右心室整體徑向應變(RVGRS)三維應變參數值。

圖A:正常對照組左心室;圖B:輕度OSAS組患者左心室;圖C:中度OSAS組患者左心室;圖D:重度OSAS組患者左心室

2 結果

本研究共收集OSAS患者65例(按照PSG檢測結果分為輕、中、重度三組) ，排除圖像質量較差患者5例，最終入選60例，健康對照組20例，其中男46例，女14例。四組的基本資料差異無統(tǒng)計學意義，包括性別構成比、年齡、心率、收縮壓、舒張壓(χ2=1.7，F=0.1，0.1，0.5，0.3，P>0.05)。

2.1一般情況各項指標比較：AHI隨疾病嚴重程度增加而升高，差異有統(tǒng)計學意義(F=157.59,P<0.05) ，各組AHI兩兩比較，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。見表1。

2.2常規(guī)超聲及三維應變參數測量結果比較：右室的三維應變參數較健康對照組有所降低，RVGLS從輕度組開始已經降低，相比之下RVGCS、RVGRS參數的減小從中度組開始，差異均具有統(tǒng)計學意義(P<0.05) 。與對照組相比，OSAS組右心室Tei指數明顯增大，TAPSE明顯減低，均從中度組開始降低，差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。重度OSAS組與輕、中度OSAS組相比較，GLS、GCS、GRS、右心室Tei指數、三尖瓣環(huán)收縮期峰值位移(TAPSE)差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。OSAS患者與對照組比較，RVFAC及LVEF常規(guī)參數差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表1、表2及圖1。

表1 四組受檢者臨床資料比較

變量對照組輕度OSAS組中度OSAS組重度OSAS組例數20202020年齡(x±s,歲)47.10±12.0346.70±11.1547.80±9.9648.54±9.26性別比(男/女,例)16/415/517/318/2心率(x±s,次/min)75.15±4.8775.20±5.7375.85±5.0075.65±5.36BMI(x±s,kg/m2)27.79±3.4027.74±2.9628.60±3.2127.92±2.72收縮壓(x±s,mm Hg)111.80±5.76111.60±6.76113.20±5.71111.88±5.80舒張壓(x±s,mm Hg)73.30±4.9173.70±4.7874.60±4.4074.10±4.12AHI(x±s,次/h)-10.72±3.1519.76±4.53①50.10±13.63①②

注:與輕度組比較,①P<0.05;與中度OSA組比較,②P<0.05;OSAS：阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征;BMI:體重指數;AHI:睡眠呼吸暫停指數

3 討論

OSAS可導致心、腦、肺血管等多種等并發(fā)癥，嚴重則可以引起猝死及多器官損害，給患者的生存質量和壽命帶了巨大的影響。OSAS由于其臨床表現不一，病理生理變化復雜多樣，給早期臨床診斷及治療帶來一定的困難，因此早期診斷治療、延緩進展及預防其心血管并發(fā)癥具有重要的臨床意義。超聲心動圖技術作為評估心血管疾病首選影像學方法。

隨著科技的不斷進步，斑點追蹤成像技術成為心臟超聲研究的熱點，在3D-STI出現之前，部分學者已經使用二維斑點追蹤成像(two dimensional speckle tracking image,2D-STI)技術監(jiān)測睡眠呼吸暫停引起的心肌運動改變，發(fā)現2D-STI能夠早期發(fā)現心肌運動異常。但是2D-STI局限在二維固定平面的觀察，對圖像分析受主觀及檢測者影響，由于角度和方向的制約，容易發(fā)生心肌聲學斑點的失追蹤[4]，且計算各節(jié)段應變所用時間較三維斑點追蹤技術顯明顯增多[5]。三維斑點追蹤成像技術是通過實時的追蹤感興趣區(qū)內的心肌反射回來的微小斑點狀強回聲，從而獲取其在三維立體空間的運動和變形信息,更好地進行定量辨別正常及異常心肌，尤其是敏感地識別早期的輕微局部室壁運動異常[6-7]。

變量對照組輕度OSAS組中度OSAS組重度OSAS組F值P值TAPSE23.85±2.8322.05±3.0320.80±2.39①18.75±1.74①②③14.1430.000右心室Tei指數0.32±0.020.33±0.030.46±0.02①②0.53±0.03①②③230.8020.000RVFAC(%)47.70±3.3247.30±3.3246.10±2.9845.45±3.332.0660.112RVGLS-28.60±2.26-26.50±2.87①-24.45±2.68①②-21.15±2.39①②③28.4900.000RVGCS-17.45±2.37-16.45±1.95-15.30±2.71①-13.35±2.05①②③11.7510.000RVGRS73.35±6.3770.00±6.2767.10±7.23①62.85±5.80①②③9.5610.000LVEF(%)64.10±3.65 62.80±4.0262.15±2.4361.80±3.271.7810.158

注:與對照組比較,①P<0.05;與輕度OSA組比較,②P<0.05;與中度OSA組比較,③P<0.05；TAPSE:三尖瓣環(huán)位移;右心室Tei指數:右心室做功指數;RVFAC:右心室面積變化分數;RVGLS:右心室縱向應變;RVGCS:右心室環(huán)向應變;RVGRS:右心室徑向應變;LVEF;左心室射血分數

雖然國內外鮮見應用3D-STI評估睡眠呼吸暫停綜合征對右室功能影響的報道，但已有研究證實化療使用葸環(huán)類藥物的乳腺癌患者[8]、慢性腎功能衰竭尿毒癥期腹膜透析[9]以及患有肺動脈高壓的患者[10-11]都會出現早期的右心室心肌毒性或功能異常，并且發(fā)現使用3D-STI可準確、敏感地檢測到右心室早期的亞臨床功能不全。

本研究應用常規(guī)二維超聲測量的指標RVFAC在各組間無明顯統(tǒng)計學差異，表明RVFAC作為評價右心室功能變化其中的參數之一，其敏感性和參考價值較低。本研究結果顯示中重度組OSAS右室三維應變參數均較對照組顯著降低，且RVGLS在輕度組已經出現差異，可能由于縱行纖維在心肌纖維構成比例中所占比例高達70%，剩余30%是環(huán)形纖維，二者共同維持心肌正常運動，縱行心肌纖維的高比例成就了縱向心肌舒縮活動的主導和優(yōu)勢地位[12]。縱向應變反映的是順時針斜形排列的縱行纖維心底到心尖方向縱向心肌收縮運動，而縱向心肌功能異常多出現在病變早期，因此當心內膜下心肌纖維發(fā)生缺血時，首先受累的便是縱行纖維，故長軸縱向應變參數的改變尤為突出。徑向應變?yōu)樾募≡诙梯S方向上的收縮運動，圓周應變反映的是短軸方向的環(huán)形運動，環(huán)形運動主要由環(huán)形心肌纖維收縮引起，而30%的環(huán)形心肌纖維主要分布在室壁中層，心內膜下心肌纖維缺血時中層環(huán)向心肌受損相對較晚。證明了三維斑點追蹤顯像技術能夠敏感的監(jiān)測心肌早期心肌局部的收縮功能異常,以RVGLS的敏感性最高。

心臟磁共振作為一種昂貴的評價右心室功能的金標準的影像學檢查方法，可預測早期右心室功能不全，然而可重復性較低，而相關研究表明RVGLS評價右室功能參數的可信度與臨床價值與心臟磁共振相似，因此也可以作為獨立預測右室亞功能不全的危險因子[13]。右心室缺乏能評價其收縮功能的量化參考值，而且有研究表明右心室功能不全的出現會加劇左心功能不全患者的病情的惡化[14]，嚴重影響患者的生存質量及預后，并且右心室功能不全作為一種獨立的危險因素，可以敏感的預測OSAS患者早期病死率[15]，所以早期診斷及治療刻不容緩，從而根據右心功能不全的程度對OSAS進行風險及療效評估，判斷預后。

鑒于右心室復雜的幾何形態(tài)以及特殊的解剖位置，使得運用現有的影像技術準確評估其功能具有一定的難度。心導管檢查作為能準確定量評估心臟收縮與舒張功能的有創(chuàng)檢查，其高風險及嚴重并發(fā)癥限制了此技術在臨床上應用與推廣，在1995年日本學者Tei C發(fā)現了一種通過超聲無創(chuàng)技術獲取的新參數-Tei 指數[16]，研究證明此參數與心導管檢查參數相比有較高的一致性，并且測量計算方法簡便，還可多次重復測量，不受患者血壓及心率影響，能更好地準確反映心臟功能狀況，已被證明是一個有臨床指導意義的參考指標。該研究中TAPSE隨著病情嚴重程度逐漸降低，且在重度OSAS組最低，右心室Tei指數隨著睡眠呼吸暫停加重程度逐漸升高，且在重度OSAS組最高，但在對照組和輕度組OSAS無明顯差異，出現上述結果的原因可能與睡眠呼吸暫停引起的低氧血癥和通氣不足引起的高碳酸血癥相關，在疾病早期，右心室室壁向心性肥厚，尚可代償性增加心肌收縮力，隨著缺血缺氧的加重，從而引起肺血管收縮，血管收縮引起肺動脈壓升高，右心室后負荷增加，右室代償性增大導致右心室舒張功能受損，與此同時胸內負壓增加導致靜脈回心血流量增加，右心室的前負荷增加，此外缺血缺氧可直接損害心肌收縮及舒張功能，并且長期缺氧打破了交感神經和副交感神經的平衡，交感神經過度激活，副交感神經受到抑制，出現心率變異及心肌細胞過度生長，最終心肌細胞損傷和纖維化，上述因素最終均可導致右心室功能障礙，且心肌的收縮舒張功能往往密不可分，相互影響，因此心肌運動受損時，會影響心室射血及心室充盈，其等容時間間隔將會延長，故TAPSE逐漸降低，右心室Tei指數逐漸升高。

本研究的局限性：①目前3D-STI的時間及空間分辨力一定的局限性,此項技術要求較高的幀頻，在提高幀頻的同時會降低圖像的清晰度，并且OSAS 患者大多體型較肥胖，受透聲條件的限制,圖像質量不佳從而影響斑點追蹤結果以及數據分析的準確性；②此項技術需要手動描計追蹤心內膜邊界，因此對操作者的經驗要求較高③同時由于本研究樣本量較小，尚未排除地域性等相關因素的干擾，研究結果的可靠性和準確性需擴大樣本量去進一步去驗證。

綜上所述應用常規(guī)超聲心動圖檢查，OSAS 患者的心功能可表現為與正常對照組無明顯差異，從而延誤治療時機；然而應用三維斑點追蹤技術檢查，可敏感在沒有引起右心衰竭和肺動脈高壓之前發(fā)現右心室早期心肌損害及心肌應變參數異常，測量所得應變參數信息對疾病早期診斷、治療的綜合選擇、療效及預后的評估都有至關重要的臨床意義。