Ⅳ型便攜式睡眠監(jiān)測設備在心內科的應用

黃楷壯，王玲，黃志華，陳紀言

阻塞性睡眠呼吸暫停（obstructive sleep apnea，OSA）是一種常見的睡眠障礙性疾病，在普通人群中患病率為5%～15%[1-2]。OSA 是高血壓、心力衰竭、心律失常和腦卒中等眾多疾病的重要危險因素[3-6]，通過治療OSA 能夠降低該人群患高血壓等心血管疾病的風險[7]。一直以來大部分潛在OSA 患者沒有得到臨床醫(yī)師充分的識別，導致其得不到及時的診治。造成這種現狀的一個重要原因是睡眠監(jiān)測設備的限制，目前多導睡眠監(jiān)測（polysomnography,PSG）仍是診斷OSA 的金標準，但是心血管疾病患者的健康狀況較難耐受整夜睡眠監(jiān)測，而且多導睡眠監(jiān)測費用高昂，過程繁瑣，加大了OSA 診斷的需求和設備可用性之間的矛盾。

除了Ⅰ型睡眠監(jiān)測設備外，許多便攜式睡眠監(jiān)測設備（portable monitoring,PM）逐漸被開發(fā)設計出來[8]，包括Ⅱ型、Ⅲ型和Ⅳ型PM。Ⅳ型PM 更加輕便，對于心內科高危人群的OSA 篩查不失為一個好的選擇，但是目前為止，關于其在OSA 診斷準確度等方面的證據尚不充足。本研究將通過與Ⅲ型PM 相比較，評估Ⅳ型PM 設備在心內科受試者中識別OSA的應用價值。

2018 年Azarbarzin 等[9]發(fā)表在《歐洲心臟雜志》的文章指出，睡眠呼吸暫停-低通氣指數（apneahypopnea index,AHI）或者呼吸事件指數（respiratory events index，REI）作為頻率指標，可能無法充分反映OSA 患者的疾病負擔。研究者定義了“低氧負擔”來量化OSA 的嚴重程度，并發(fā)現低氧負擔是預測心血管死亡率的一個良好指標，在本研究中，除了比較兩種設備所測得的常規(guī)睡眠呼吸參數，我們還將比較兩種設備測得的低氧負擔值。

1 資料與方法

1.1 研究對象

入選2016 年3 月到2018 年7 月于廣東省人民醫(yī)院心內科住院的患者共293 例，在同一個晚上按儀器標準操作流程同時佩戴Ⅲ型PM（飛利浦AlicePDx，美國偉康公司）和Ⅳ型PM（莫費時Ox，北京德海爾醫(yī)療技術有限公司）進行睡眠監(jiān)測。納入標準包括：年齡≥18 歲，同意同時佩戴這兩項睡眠監(jiān)測設備。排除標準包括：具有嚴重呼吸系統(tǒng)疾病、嚴重神經精神疾病和任何該睡眠監(jiān)測設備的禁忌癥。所有患者均簽署知情同意書。

1.2 Ⅲ型PM

飛利浦AlicePDx 是一款Ⅲ型PM，它包括以下導聯信號：血氧飽和度（oxygen saturation,SpO2）、脈搏、氣流（通過熱敏電阻以及鼻導管檢測氣流壓力和鼾聲）、胸腹部運動努力（電感容積描記法）以及體位，監(jiān)測時間至少4 h 以上。完成監(jiān)測后，根據美國睡眠醫(yī)學會（AASM）發(fā)布的睡眠及其相關事件判讀規(guī)則2.1 版本[10]，在配套軟件上進行監(jiān)測數據的判讀。采用REI 來評估受監(jiān)測患者的病情嚴重程度，呼吸事件包括呼吸暫停和低通氣，睡眠期間持續(xù)≥10 s 的熱敏氣流傳感器信號消失則定義為睡眠呼吸暫停；睡眠中持續(xù)≥10 s 的氣流壓力信號降低>30%、并伴有SpO2降低≥4%，則定義為低通氣；平均每小時的睡眠呼吸暫停和低通氣的次數即為REI。對于臨床的使用，OSA 的嚴重程度定義如下：“輕度”為5 次/h ≤ REI<15 次/h，“中度”為15 次/h ≤ REI<30 次/h，“重度”為REI ≥30 次/h。獲取的其他睡眠參數有：最低SpO2、平均SpO2、總監(jiān)測時長。同時我們根據設備捕捉到的呼吸暫停相關氧降事件計算低氧負擔。

1.3 Ⅳ型PM

莫費時Ox 是一款Ⅳ型PM，該設備利用一種簡單的非侵入性、基于光電容積描記法（PPG）方法，通過套于手指的脈搏血氧儀進行數據的收集，采用REI來評估受監(jiān)測患者的病情嚴重程度。受試者監(jiān)測完畢后，利用專用軟件，將收集的參數結合起來產生呼吸波形，再通過信號處理應用進一步分析與SpO2下降有關的呼吸波形振幅變化，以檢測臨床呼吸暫停和低通氣事件，該軟件使用血氧飽和度至少降低4%來定義1 次呼吸紊亂相關氧降；同時，軟件會將每個參數或特征采用高斯混合模型的算法進行建模，進而區(qū)分睡眠和清醒時間，在清醒期間發(fā)生的呼吸事件被排除在外，其余的呼吸事件將在整個睡眠時間中平均以生成REI 值。因此，該軟件平臺可以檢測和測量得到受試者的REI、入睡時間、清醒時間和總監(jiān)測時長、最低SpO2、平均SpO2等信息。同樣，我們根據其呼吸暫停相關氧降事件計算低氧負擔。

1.4 低氧負擔

低氧負擔計算方法如圖1 所示，對于一位OSA患者的每一個獨立的呼吸暫停或低通氣事件，SpO2基線定義為事件結束前100 s 內的最大SpO2，將所有事件的低于該基線值以下的SpO2區(qū)域以事件結束點為零點重疊之后，計算每一個時間點的SpO2均值，根據零點兩側的SpO2均值的峰值確定該患者獨立的“氧降事件檢索窗”，再使用“氧降事件檢索窗”去得出每個事件標準化后的時間范圍，計算標準化時間內OSA 患者呼吸暫停相關氧降事件期間的SpO2下降曲線與基線之間的面積，這些面積相加后除以整夜睡眠時間，即該OSA 患者的低氧負擔，單位為（%·min）/h。例如，20（%·min）/h 的低氧負擔相當于每小時有2 min 10%氧降，或者每小時有5 min 4%氧降[9]。

圖1 低氧負擔的計算說明圖

1.5 統(tǒng)計學方法

采用SPSS 20.0 統(tǒng)計學軟件進行分析。定量數據若符合正態(tài)分布則以均值±標準差表示，若符合非正態(tài)分布則用中位數（P25，P75）表示。分類數據以計數（百分比）表示。對Ⅳ型PM 檢測OSA 的性能進行評估，方法是將Ⅲ型PM 測得的REI（Ⅲ型PM-REI）、低氧負擔與Ⅳ型PM 測得的REI（Ⅳ型PM-REI）、低氧負擔進行Pearson（正態(tài)分布數據）或Spearman（非正態(tài)分布數據）相關性分析，計算其相關系數。繪制Bland-Altman 圖反映兩種PM設備得到的REI 之間、低氧負擔之間的一致性。以Ⅲ型PM-REI 的臨床診斷閾值（“輕度”為5 次/h ≤ REI<15 次/h，“中度”為15 次/h ≤ REI<30 次/h，“重度”為REI ≥30 次/h）作為評估OSA 嚴重程度的不同對照標準,計算Ⅳ型PM-REI 的符合率、Kappa 值，制作ROC 曲線并計算 AUC。由于低氧負擔呈偏態(tài)分布，為將其轉換成正態(tài)分布，我們對其進行l(wèi)g轉換，標記為“l(fā)g 低氧負擔”。P<0.05 為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 275 例患者臨床基線資料

最初選擇了293 例患者，排除18 例Ⅲ型PM 或Ⅳ型PM 佩戴時間不足4 h 的受試者，最終納入分析的有275 例患者，其中男性206 例（74.9%），女性69 例（25.1%），平均年齡為（57.5±11.4）歲，體重指數（26.6±3.6）kg/m2。Ⅲ型PM-REI 為10.0（4.5，25.2）次/h，其中24.7%的患者沒有OSA，31.6%患者為輕度OSA，中度和重度的OSA 患者分別為22.9%和20.7%（表1）。

表1 275 例患者臨床基線資料

2.2 REI、最低SpO2、平均SpO2 的比較

Ⅲ型PM 記錄總監(jiān)測時長為（8.4±1.1）h，Ⅲ型PM-REI 為10.0（4.5,25.2）次/h；Ⅳ型PM 記錄總監(jiān)測時長為（8.9±1.3）h，Ⅳ型PM-REI 為14.7（7.1,30.2）次/h。

Ⅲ型PM-REI 和Ⅳ型PM-REI 的Pearson 相關系數為0.913，P<0.001，呈強相關關系（圖2A）；二者的Bland-Altman 散點圖提示，兩種監(jiān)測設備測得的指數值具有良好的一致性，大部分估計值落在1.96 倍均值的標準差之間（圖3）。Pearson 相關性檢驗同樣提示Ⅲ型PM 與Ⅳ型PM 測得的平均SpO2（圖2B）和最低SpO2（圖2C）有相關性，其中，兩種設備的最低SpO2呈強相關（r=0.895，P<0.001）。

圖2 兩種設備的REI（2A）、平均SpO2（2B）、最低SpO2（2C）、lg 低氧負擔（2D）的相關性

圖3 兩種設備測得的REI 的Bland-Altman 散點圖

當Ⅲ型PM-REI 采取三種不同閾值為診斷陽性的標準（REI ≥5 次/h，REI ≥15 次/h 和REI ≥30次/h）時，根據Ⅳ型PM-REI 與Ⅲ型PM-REI 比較得出的靈敏度/（100-特異度）繪制的ROC 曲線。三者的AUC 均≥0.936，P<0.001，Ⅳ型PM 在區(qū)分不同嚴重程度的OSA 時，與Ⅲ型PM 相比具有較好的準確度（圖4、表2）。

表2 Ⅲ型PM-REI 取不同閾值時Ⅳ型PM 的診斷表現情況

圖4 Ⅲ型PM-REI 取不同閾值（4A:REI ≥5 次/h；4B:REI ≥15 次/h；4C:REI ≥30 次/h）時，根據Ⅳ型PM-REI 繪制的 ROC 曲線

表2 總結了在Ⅲ型PM-REI 采取不同閾值為診斷陽性的標準時，Ⅳ型PM-REI 的診斷表現情況。當Ⅲ型PM-REI ≥5 次/h 為參照標準時，Ⅳ型PM-REI 診斷的符合率為84.0%，Kappa 值為0.520，P<0.001；當Ⅲ型PM-REI ≥15 次/h 為參照標準時，Ⅳ型PM-REI 診斷的符合率為87.3%，Kappa值為0.744，P<0.001；當Ⅲ型PM-REI ≥30 次/h 為參照標準時，Ⅳ型PM-REI 診斷的符合率為90.9%，Kappa 值為0.742，P<0.001。Ⅳ型PM 在區(qū)分中度和重度OSA 患者時，與Ⅲ型PM 具有高度一致性。

2.3 低氧負擔的比較

Ⅲ型PM 測得的低氧負擔為6.9（1.6,23.1）（%·min）/h，經lg 轉換后的值（Ⅲ型PM-lg 低氧負擔）為0.87±0.76；Ⅳ型PM測得的低氧負擔為25.0（13.5,48.8）（%·min）/h，經lg 轉換后的值（Ⅳ型PM-lg 低氧負擔）為1.41±0.40。

Ⅲ型PM-lg 低氧負擔和Ⅳ型PM-lg 低氧負擔的Pearson 相關系數為0.821，P<0.001，呈強相關關系（圖2D）。二者的Bland-Altman 散點圖提示，兩種監(jiān)測設備的lg 低氧負擔具有良好的一致性，大部分估計值落在1.96 倍均值的標準差之間（圖5）。

圖5 兩種設備測得的lg 低氧負擔的Bland-Altman 散點圖

3 討論

在本研究中，我們評估了一種單通道、雙信號（SpO2和PPG）的Ⅳ型PM（莫費時Ox）在心內科患者中評估OSA 病情的有效性。Ⅳ型PM 測得的REI與廣泛使用的Ⅲ型PM 測得的REI 相比，有良好的相關性和一致性；而且，以Ⅲ型PM 測得的REI 的不同閾值為診斷陽性參照標準時，其測得的結果的符合率、Kappa 值和AUC 都是可接受的。另外，如果采用OSA 病情評估的一個新指標——低氧負擔，兩種設備所測得的低氧負擔也具有較好的一致性。

像莫費時Ox 這樣的Ⅳ型PM 設備對于心內科等普通臨床病房是很有吸引力的，原因有以下幾點。第一，它腕表式的設計及最少步驟的設置，保證了其簡便性，便于臨床醫(yī)師在普通科室開展OSA 篩查。第二，與傳統(tǒng)的監(jiān)測診斷方法相比，它不會因導聯過多令受試者焦慮和不舒適，其友好性和簡便性可以為受試者創(chuàng)造更多的正常睡眠，保證監(jiān)測的質量。第三，該設備的相對較低的成本可以促進其更廣泛的使用，必要時可以進行重復監(jiān)測，有助于提高OSA 的檢出率和準確度，也可以更及時的復查評估。

先前也有研究者進行過類似的研究[11-13]。Amir等[11]在74 例受試者中評估了一款同樣基于PPG 的監(jiān)測設備的使用，其中60 例在醫(yī)院心內科，14 例在睡眠實驗室接受監(jiān)測；結果顯示，PPG 設備測得的睡眠紊亂呼吸和陳式呼吸參數與金標準多導睡眠監(jiān)測相比有很好的相關性；研究者認為與多導睡眠監(jiān)測相比，這款自動化設備能對睡眠和（或）與心臟相關的呼吸疾病進行可接受的分析，考慮到其應用的方便性和簡便性，該設備可作為心血管疾病患者睡眠呼吸紊亂的家庭和動態(tài)篩查和診斷的合適工具。Romem 等[13]則采用與本研究相同的Ⅳ型PM 在65 例患者中進行與多導睡眠監(jiān)測相比較的診斷性試驗，其中有19 例有心肺合并癥。結果顯示，無論有無心肺合并癥，當多導睡眠監(jiān)測所得AHI>5 次/h時，Ⅳ型PM 測得的REI 敏感性為80%，特異性為86%，陽性預測值93%，陰性預測值68%，陽性似然比5.9；當多導睡眠監(jiān)測所得AHI>15 次/h 時,Ⅳ型PM 測得的REI 敏感性為70%，特異性為91%，陽性預測值為80%，陰性預測值為85%，陽性似然比為7.83。受試者AUC 分別達到0.91 和0.90。所以，有和無心肺合并癥的患者中，Ⅳ型PM 獲得的數據與同期實驗室多導睡眠監(jiān)測的數據對診斷可疑OSA 有很好的可比性。此外，已有隨機對照研究[14]證實Ⅲ型PM 與同步多導睡眠監(jiān)測的高水平的診斷一致性，并且Ⅲ型PM 可以可靠地在睡眠實驗室之外的地方進行使用。本研究結果證實了Ⅳ型PM 與Ⅲ型PM 同樣具有很好的一致性，所以，在心內科病房，是可以采用Ⅳ型PM 進行可疑OSA 患者的診斷和OSA 患者的病情復查的。而且對于更容易發(fā)生OSA 的心血管疾病的住院患者，很大一部分由于病情的限制而無法耐受多導睡眠監(jiān)測，通過自動化的PM 設備以更方便的方式進行可靠的睡眠測試可能是唯一合適的方法。除了比較REI 等參數之外，因為近期一項大型隊列研究提出的關于OSA 病情評估指標的新觀點[9]，我們還對比了兩種設備所取得的“低氧負擔”。結果顯示，兩種設備的“低氧負擔”同樣具有高度的相關性和一致性。所以，如果在將來，大家普遍接受和廣泛采納了“低氧負擔”這一指標，Ⅳ型PM 這一設備同樣是適用于臨床的。

本研究中兩種設備測得的結果存在一定的差異，分析原因可能包括以下五個方面：（1）Ⅲ型PM導聯較多，存在一定的導聯脫落和數據缺失，如氣流和胸腹帶脫落、汗液偽跡等影響監(jiān)測結果的判讀；而Ⅳ型PM 是基于PPG 的脈搏血氧儀的監(jiān)測，信號采集良好、數據獲取相對完整。（2）Ⅲ型PM 為人工判讀呼吸事件[10]，Ⅳ型PM 則依靠軟件自動分析和出具報告。不同判讀分析員之間可能存在系統(tǒng)性誤差[15]，因此造成監(jiān)測結果有所差別。（3）住院心血管疾病患者睡眠有效率下降，Ⅲ型PM 的不輕便對這部分患者睡眠干擾大，進一步降低睡眠效率和質量[16]；Ⅳ型PM 更便攜和易于接受，對睡眠干擾少，使受試者接近正常的睡眠狀態(tài)，增加睡眠時間。本研究中Ⅲ型PM 記錄總監(jiān)測時長為（8.4±1.1）h，Ⅳ型PM 記錄總監(jiān)測時長為（8.9±1.3）h，可能正是這一點的體現。（4）Ⅲ型PM 具有指脈氧導聯，Ⅳ型PM 則根據脈氧和PPG 技術來判別OSA，脈搏血氧儀的佩戴規(guī)范是獲取血氧飽和度及準確的PPG 信號的前提，佩戴不規(guī)范可導致血脈氧飽和度信號異常，及影響最終OSA 嚴重程度的分析。其他影響血氧飽和度監(jiān)測的因素還包括嚴重貧血、強光、周圍血管問題、脈搏強弱和其他設備的干擾[17]。

本研究尚存在一定的局限性，第一，目前多導睡眠監(jiān)測仍是OSA 診斷的金標準，我們將進一步篩選合適的受試者進行Ⅳ級PM 和多導睡眠監(jiān)測的比較，以進一步驗證Ⅳ級PM 的診斷價值。第二，本研究沒有根據不同的心血管疾病進行分組，下一步我們可以進行更深入的亞組分析，以更精準地確定該設備最適用的心內科病種類型。第三，未來可以應用更大樣本的隨機對照研究挖掘這種便攜式設備的價值。

基于脈搏血氧儀和PPG 的Ⅳ型PM 在心內科可疑OSA 患者的診斷方面有較好的應用價值，與Ⅲ型PM 具有良好的一致性。鑒于Ⅳ型PM 的方便性和有效性，未來可以將其作為篩查和診斷患有心血管疾病的OSA 患者的一個工具。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突