4.2 影像学方法在上气道研究中的应用
近年来，OSAHS的发病率越来越高，对人体健康的危害性越来越严重，引起了医学界和OSAHS患者的高度重视。国内外学者一直在尝试利用各种手段对OSAHS进行研究，包括影像学方法、纤维鼻咽喉镜法、上气道压力测定法、声反射技术等，采用较多的是影像学方法。影像学方法中较多利用X线头影测量研究上气道和颅颌面软硬组织的形态结构及利用CT、MRI测量无鼾人群和OSAHS患者上气道各平面的矢状径和截面积。
4.2.1 X线头影测量在上气道研究中的应用
X线头影测量是口腔正畸学领域中一种传统测量手段，被广泛应用于颅面部软硬组织的测量分析，自1983年以来，此项技术被引入应用于OSAHS患者上气道和颅面软硬组织形态结构的研究[25]，探讨疾病的病因，帮助选择治疗措施等。我国学者刘月华等较早开始采用X线头影测量对无鼾人群及OSAHS患者进行研究，得到了一系列有价值的研究结果。刘月华等通过对正常人群上气道结构的X线头影测量研究发现，男性各气道间隙虽大于女性，但代表口咽部气道大小的软腭后上气道间隙（PNS-UPW）、软腭中后气道间隙（SPP-SPPW）以及舌根后气道间隙即生命间隙（PAS）男女间无显著性差异。然而，软腭、舌的长度、厚度、截面积以及倾斜度男性均明显大于女性；男性会厌骨的位置较靠后下方，而舌骨位置较女性偏下前方。再者，牙颌颅面各硬组织单位结构线距测量值男性明显大于女性。因此可以认为，无鼾症正常
中国人群中男性上气道较女性相对狭窄，此可能是男性鼾症或OSAS发病率明显高于女性的潜在形态学背景之一[23]。刘月华等通过对OSAHS患者舌骨位置的X线头影测量研究发现，患者牙颌颅面结构表现出AngleⅡ类高角型错
特征，与国外的研究结果一致[26]。多数头影测量研究发现OSAHS患者存在明显的颅颌面形态异常，包括前颅底短、颅底角减小[27]、上下颌长度短[27-29]、下颌位置后缩[27，30]、Ⅱ类骨骼型、下颌平面陡、下面高增大、下颌向后下旋转、颏后缩[30]。这些研究充分说明在OSAHS的发病原因中，解剖结构是非常重要的致病因素。X线头影测量作为二维的测量手段有许多局限性，例如：它所得到的图像是二维的静态图像，所得到的信息不能简单外推至颅颌面和上气道的三维解剖结构；X线头影测量至今只能用于研究清醒个体，而且多数头颅侧位片均采取直立站位或坐位[28，31]，因此不能完全真实地反映睡眠中上气道的情况和潜在的阻塞部位。
4.2.2 CT及MRI检查在上气道研究中的应用(https://www.daowen.com)
由于采用X线头影测量研究上气道存在很多局限性，因此近年来对上气道的研究更多采用CT和MRI检查。CT断层影像可全面准确地再现比较细微或复杂的结构，且表现的形态、结构完整，数据精确，因此被越来越多的学者用来研究上气道。用于研究上气道的CT机要求为多层螺旋CT机（multi-slice spiral computed tomography，MSCT）或超快速CT机，以进行吸、呼气相的扫描。扫描时需调整机架的角度使扫描线与上气道的长轴垂直或平行于颈1～2和颈2～3椎间隙，以减少测量的误差。CT是目前国内外广泛应用的医学检查设备，其操作方便，功能完善，采用卧位检查，接近睡眠时的体位，用于上气道的研究能够较真实地反映睡眠中上气道的情况和潜在的阻塞部位，其软组织成像清楚且无重叠干扰。CT可以精确地测量上呼吸道各平面的横截面积、冠状径和咽壁软组织厚度等资料，测量结果数字化[32]。其上气道仿真内窥镜三维成像的方法，可真实还原图像的三维结构[33]。与MRI相比，CT费用低，费时少。同时，骨组织显像清楚，可以观察颅颌面骨畸形引起的上气道狭窄[34]。对OSAHS的研究采用CT检查方法相对简单易行，无创无痛，可反映OSAHS患者上气道生理及病理状态下的阻塞情况，除了可反映患者上气道解剖结构狭窄异常外，还可测量上气道的顺应性大小。检测结果对OSAHS患者治疗方案的选择、手术疗效的预估具有重要意义。国内外许多学者对CT在OSAHS研究中的作用和结果进行了研究[33，35]。李树华等对所研究的正常人上呼吸道CT测量做了统计，计算出了正常参考值以供临床参考，见相关文献[32]。李树华等[36]还对34例患者进行了睡眠期的CT扫描及纤维内窥镜检查，结果显示，在OSAHS发作期，有24例患者表现为单纯一个位点的阻塞，其中23例患者表现为软腭后区的阻塞，1例患者表现为舌后区的阻塞；另外11例表现为多部位的阻塞，其中软腭后区与舌后区联合阻塞3例，舌后区与会厌后区联合阻塞5例，上气道弥漫阻塞3例。蒋奕等[37]对57例OSAHS患者进行了清醒状态下上气道螺旋CT扫描，其中3例解剖结构正常，单纯软腭后区狭窄26例，单纯舌后区狭窄9例，单纯会厌后区狭窄3例，软腭后区与舌后区联合狭窄5例，舌后区与会厌后区联合狭窄4例，上气道弥漫狭窄5例，4个层面均显示狭窄2例。以上研究结果显示，上气道无论是在清醒状态下的狭窄，还是在睡眠状态下的阻塞，最易发生阻塞的部位是软腭后区，其次是舌后区和会厌后区。正常人在Mueller动作时上气道由于咽侧壁的增厚而变小，可模拟呼吸暂停的发生，模拟上气道阻塞时的气道壁塌陷情况，利用CT可以直观地显示Mueller动作时上气道容易塌陷、阻塞的位置，进行阻塞定位检查[34，38]。近年来随着科学技术的发展，螺旋CT及其智能化的工作站为图像处理及数据传输提供了极为方便的强大功能，使得CT在OSAHS的研究中显示了它的独特优势。MRI以其无辐射损害、软组织分辨率高、能够多层面多方位成像的优势，在上气道检查中的应用也日趋广泛。测量指标包括咽腔的最小截面积、前后和左右径；咽侧壁和咽后壁软组织厚度，并可测量软腭中部平面咽旁脂肪间隙的截面积、软腭厚度和长度、软腭截面积[39]。但由于MRI对骨组织显影不如CT清晰，而且扫描时间较长，因此它的应用不及CT普遍，但作为一种研究手段，MRI对软组织的显影具有其他影像学检查所不具备的优势，相信在今后的研究中可以与CT相结合发挥更大的作用。
4.2.3 以CT扫描技术为基础的三维有限元研究法在上气道研究中的应用
将CT扫描技术与图像处理软件、有限元分析软件相结合的三维有限元方法用于上气道的研究，建立上气道的三维有限元模型，国内外至今还很少报道。2005年哈佛大学医学院学者Yaqi Huang等建立正常人上气道有限元模型来研究解剖因素对咽部塌陷的影响，所建模型是二维结构的模型，难以反映真实的上气道结构，所得结果对OSAHS的研究参考意义不大，但对有限元方法用于OSAHS的研究进行了尝试和探索。2005年国内学者孙秀珍等进行的人体上呼吸道三维有限元重建与流场数值模拟的研究，采用表面重建的方法对5名健康志愿者（上呼吸道常规体检均未见明显异常，均无打鼾史）的上呼吸道进行了三维重建和相应的有限元剖面，得到的有限元模型在形态上能较真实地反映出上呼吸道的解剖结构特征；应用此模型对上呼吸道的流场进行了数值模拟，模拟的结果能够较好地符合实际资料，证实了重建上呼吸道结构和数值模拟方法的可行性。它的特点是可以排除物模试验中各种不确定的干扰因素，捕捉到通过实验很难观测到的现象，进而可以为OSAHS的研究提供一种高效的分析方法。但他们建立的模型只包含了上气道及周围的黏膜和软组织，没有把与上气道有关的骨组织纳入研究范围，不能构成系统，只能从气流的角度进行研究。2009年北京大学工学院生物医学工程系的荣起国、赵雪岩等学者进行的OSAHS的生物力学研究，利用CT扫描数据，将所获得的DICOM影像学数据以CT无损压缩的方式导入Mimics 10.0软件和Ansys软件，建立了一个从硬腭水平位置至气管约第2、3软骨下端的人体上气道三维有限元模型，采用OSAS事件发作期间上气道内典型压力曲线和最大压力曲线，分别对模型上气道表面施加动态载荷，分析解剖结构和生理过程之间的关系。荣起国、赵雪岩等所建立的健康成人上气道的三维有限元模型是将头颈部所有的软组织与骨组织都纳入建模范围，加载的方式也是以气流作为动态载荷，模拟OSAHS发生过程中上气道出现阻塞的部位。而我们所建立的健康成人上气道及周围结构的三维有限元模型将下颌骨、舌骨、气道及周围的软组织作为一个完整的系统建模，剔除了其他对上气道形态影响不太大的组织结构，为后期的力学加载奠定了良好的基础，虽突出了与上气道形态关系密切的组织结构，简化了后期的计算及分析过程，但对结果不会产生太大的影响。