上气道及食管持续测压技术
(一)概念及原理
应用上气道-食管测压(airway pressuremeasurements)测量OSAHS患者睡眠状态下咽各部位的压力变化,可准确判定OSAHS患者的阻塞平面。原理为:吸气时,胸腔内负压应传导经整个呼吸道至气道入口,当气道某一平面发生阻塞时,将限制负压向阻塞平面上方传导;假设在气道各平面的压力传感器可敏感地测知这一压力阻塞点,从而判定阻塞平面。同时食管内的传感器的压力波动情况反映了胸腔内压即呼吸驱动力,是判断呼吸事件性质的“金标准”。
(二)检查方法
1.设备
上气道压力持续测定系统,包括测压管及控制器两个部分,测压管内的传感器是置入气道、食管内的压力感受部分,目前的测压导管单可容纳2~5个超微固态传感器,直径在2mm左右。每一传感器均有单独导线与控制器(control unit)连接。控制器对测试信号进行滤波及前期放大后,信号由多导睡眠仪观察、记录、分析,可成为多导睡眠监测指标的一部分。
2.方法
使用前将各传感器在生理盐水中调零及校正,根据设备情况设定实际探测压力和输出电压的输出关系。以1%丁卡因行鼻腔黏膜表面麻醉后,将测压管经鼻腔插入上气道及食管。由于上气道主要阻塞源于软腭后气道或舌咽后气道,故传感器常置于软腭游离缘(腭咽平面)上下方及舌根,由于大多数咽腔阻塞来源探测较为经济,为多数文献采用。本文以5个微型固态压力传感器的测压管为例(外径为1.9mm),传感器分别距管道末端3 cm、18 cm、21 cm、24 cm、28 cm。其中4个传感器位于上气道内(鼻腔后部,软腭平面上方,软腭平面下方,舌根平面下方),一个传感器位于食管中部,应用纤维鼻咽喉镜检查确定传感器位置正确后,将测压管固定于面部,于睡眠体位时,重复检查传感器的位置,并调整固定之。
(三)结果分析及意义
1.患者上气道阻塞平面判定
观察每一次阻塞性或混合性呼吸暂停及低通气的阻塞平面。出现阻塞性睡眠呼吸暂停或低通气时,阻塞平面上方传感器显示压力波动消失或波幅降低50%以上,而阻塞平面下方传感器显示压力波动幅度持续增加,根据压力波动消失的传感器的位置,判定阻塞平面:阻塞位于传感器N与P之间为鼻咽阻塞,出现在P与O之间为软腭平面阻塞,出现在O与H之间为舌根平面阻塞,H与E之间为喉咽平面阻塞,如每次呼吸暂停时出现的阻塞平面不同,则记录各平面阻塞出现的频率,并计算占总阻塞性睡眠呼吸暂停和低通气次数的百分率。在呼吸通畅时,5个传感器均显示与呼吸气流波形一致的正弦波。而在中枢性暂停时,可观察到全部传感器压力波动均消失。呼吸暂停时,一般可观察以下三种阻塞模式:
(1)单纯软腭平面阻塞型:部分患者在全夜睡眠中出现阻塞性呼吸暂停时,上气道测压记录到同一种图形,即在呼吸暂停时,N、P两个传感器不显示压力波动,而其下方的O、H、E三个传感器压力波动幅度增加,呼吸气流恢复时全部传感器显示与呼吸波一致的压力波动。(https://www.daowen.com)
(2)软腭平面与舌根平面联合阻塞型:某些患者在睡眠不同时期,呼吸暂停时出现不同的阻塞模式,多数为在睡眠初期表现为腭咽平面阻塞,随着睡眠程度加深,则出现舌根平面阻塞,继而又可转为腭平面阻塞,暂停末则为舌根平面阻塞。舌根平面阻塞模式表现为在呼吸暂停时N、P、O三个传感器显示压力波动消失,其下方的H、E两个传感器压力波动幅度增加,呼吸气流恢复时全部传感器均显示与呼吸波一致的压力波动。
(3)鼻咽、软腭及舌根平面联合阻塞型:此型患者在睡眠中交替出现鼻咽、软腭及舌根平面阻塞三种模式,鼻咽阻塞特点是呼吸暂停时仅N传感器压力波动消失,其余传感器波幅均增加,气流恢复时5个传感器均出现与气流一致的压力波。
2.呼吸驱动力的检测和呼吸暂停性质的划分
以食管内测压记录到的波动幅度≥1 mmHg为存在呼吸驱动力的标准(陈学军,2002);以呼吸驱动力的出现与否及时间为标准划分呼吸暂停的性质为阻塞性、混合性和中枢性。参考标准如下:阻塞性呼吸暂停,口鼻无气流10秒钟以上,但呼吸驱动力仍存在;中枢性呼吸暂停,口鼻无气流且无呼吸驱动力10秒以上;混合性呼吸暂停,口鼻无气流10秒以上,开始表现为中枢性呼吸暂停,继之表现为阻塞性呼吸暂停,无呼吸驱动力的时间超过前一次呼吸时间的1.5倍。
(四)影响测量准确性的因素
测压信号准确性受多种因素影响:①首先为测压管的位置,这对于各传感器所显示信号,是否代表相应的阻塞平面十分重要。因此在置入测压管后需要应用纤维喉镜检查各传感器的位置是否正确,由于头位的伸仰角度,也会影响传感器的位置,因此在病人取睡眠体位后须再次检查传感器的位置,并给予适当的调整。在OSAHS患者定位诊断时,确定患者主要阻塞平面是在软腭水平还是在舌根水平对治疗措施的选择尤为重要。因此在固定传感器的位置时一般以第三传感器(O)为中心,可以用纤维喉镜及张口压舌的方式检查确定O传感器的位置。②伪差信号。当测压管固定在适当位置后,传感器表面如被某些解剖结构挤压或有分泌物黏附时,均会出现伪差信号,这时可适当转动测压管,使传感器面朝向管腔,克服上述干扰。③局麻的影响。有实验证明少量局麻对上气道阻力测定无明显影响,而且局麻的作用多在用药后半小时左右消失,故对测试结果不造成影响。
(五)优缺点及应用价值评估
上气道-食管测压系统在OSAHS研究中的应用领域主要包括:①定位呼吸事件的阻塞部位。OSAHS患者阻塞平面及阻塞来源的判定是选择治疗手段及提高疗效的关键,上气道持续测压系统可准确判定阻塞平面,并可观察患者整夜真实睡眠状态下阻塞平面的动态变化,可定量各个平面来源的阻塞频率和比例,并可与多导睡眠图分析(PSG)同步完成,同时分析睡眠结构、呼吸障碍、血氧饱和度及阻塞部位,是目前被认为准确地定位诊断方法。需要强调的是,由于上气道分区的定义、传感器的数量、位置以及阻塞部位的定义标准的差异都将影响定位结果,不同研究者之间的比较需要统一上述指标后再进行。②呼吸驱动力的定量测量。呼吸驱动力的出现时间和大小与气流阻力及咽腔壁肌扩张力的协调关系是影响呼吸暂停发生的重要因素,但探测能力和探测原理不同的监测手段在暂停性质的判断上存在各种分歧。以食管内的传感器的压力波动作为判断呼吸事件性质的“金标准”,具有良好的灵敏度和稳定性,可用于对其他监测手段准确性的考察和儿童及某些病例的确诊,并且可以进行定量分析。③OSAHS和上气道阻力综合征的诊断,国内林忠辉(2002)等曾有报道。④气道生理及病理生理功能研究,如上气道压力-气流曲线的描记,气道闭合压力的研究等。⑤预测OSAHS患者上气道重建手术的疗效,选择手术适应证,可获得令人满意的符合率。
上气道持续测压所观测指标仍具有一定的局限性,其一,测压能准确定位每次呼吸暂停的咽腔最低阻塞平面及同一呼吸事件中气道塌陷段向下方平面延展的情况,但测压系统所显示的阻塞平面仅为最低阻塞平面,如该平面的狭窄或阻塞向上方平面延展则由于无气流通过而无法查及范围。但是气道压对多数阻塞模式的判断是准确的,该方法检出某平面阻塞的概率,虽然受到下方平面的阻塞影响而有偏差,仍是某平面气道实际塌陷性大小的体现。其二、测压系统虽可准确测知阻塞平面,但对造成阻塞的解剖结构却无法测知,因此测压系统与纤维喉镜检查联合判定阻塞平面及其来源意义重大。
另外,关于上气道置入测压管是否影响患者睡眠,对有无上气道测压状态下的PSG检查结果的比较显示睡眠潜伏期、有效率或睡眠结构差异均无统计学意义,故目前普遍应用的直径为2mm以下硅胶测压管对睡眠的影响可忽略,并且在家中和医院分别监测的结果具有良好的可重复性。
(六)上气道内压测定
Hudgel(1986)、Chabin(1987)等先后应用上气道内压通气测定研究OSAHS上气道阻塞部位取得初步成果。该技术为在睡眠前将一根测压管经过鼻腔置入食道上部或气道下部,当睡眠中气道发生阻塞时,则渐向外牵拉该食道。正常情况下,用力吸气时,压力改变应传导至整个呼吸道,然而,气道的阻塞部位则可阻止负压向阻塞平面上方传导,该压力阻塞点则为阻塞的最低部位。1992年,Woodson设计一种多探头分别置于鼻腔、咽腔(软腭上平面、舌根上平面、咽喉部),一根置入食道,该装置的应用可同时测定同一时相咽腔不同平面压力水平食管内压。测量中食管内、喉咽部、舌根上平面、软腭上平面探头均显示负压波。鼻腔无压力改变时,说明阻塞存在于鼻咽部;如鼻腔软腭上平面均无压力显示负压,而舌根上平面、喉咽部及食管内均显示负压,则阻塞位于软腭平面;舌根上平面以上均无压力改变;喉咽、食道为负压时,阻塞位于舌根平面;喉咽、喉腔平面出现阻塞时仅食道内出现负压。
上气道内压测定为有创性检查方法,受许多因素干扰如局麻的影响、睡眠在不同时期的影响等。该方法只能确定上气道平面的阻塞,对其相应解剖结构异常不能观察,也不能进行气道各平面面积测量。