阻塞性睡眠呼吸暂停患者持续正压通气治疗前后自主神经系统功能的研究

中华结核和呼吸感染 1998年第8期第21卷 论　　著

作者：郭兮恒　黄席珍　赵时虹　吴彩香

单位：100036 北京，水利部北京总医院睡眠呼吸疾病诊疗中心(郭兮恒、赵时虹、吴彩香)；北京协和医院(黄席珍)

　　关键词： 睡眠呼吸暂停综合征；自主神经系统；呼吸，人工

　　【摘要】　目的　研究阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)患者夜间睡眠时自主神经功能的状态，以及有效的持续正压通气治疗对自主神经张力的影响。方法　对56例重度OSA患者持续正压通气(CPAP)治疗前和治疗中进行夜间7小时多导睡眠图(PSG)及动态心电图监测，另择30名正常受试者作为对照。采用心率功率谱分析法(HRPSA)定量分析OSA患者治疗前后夜间自主神经功能的变化。结果　OSA组夜间睡眠时伴随着反复的呼吸暂停和低氧血症，低频(LF)及高频(HF)值逐渐增高，与对照组比较差异有显著性(LF为1 383±305∶125±64，P＜0.001；HF为662±190∶163±78，P＜0.001)，表明交感神经和副交感神经张力均明显增高。夜间平均LF/HF比率在较高水平(2.11±1.01)，与对照组(0.87±0.64)比较差异有显著性(P＜0.05)，说明以交感神经张力增加更为显著。经过有效的CPAP治疗，OSA患者LF(221±81)、HF(221±108)明显降低(P＜0.001)。结论　OSA患者夜间有自主神经功能紊乱。针对OSA的有效治疗可以改善自主神经的异常活动。

Autonomic nervous activities in patients with obstructive sleep apnea before and during continuous positive airway pressure treatment

Guo Xiheng, Huang Xizhen, Zhao Shihong, et al. Sleep Disorders Center, Beijing Shuili Hospital, Beijing 100036

　　【Abstract】　Objective　Heart rate power spectral analysis (HRPSA) can provide information of sympath-etic and vagus activities. The aim of the study was to investigate nocturnal variations of autonomic nervous system (ANS) before and during continuous positive airway pressure (CPAP) treatment in patients with OSA.Method　56 subjects with severe OSA were recruited to undergo 7-hour nocturnal polysomnography and ECG monitoring in sleep lab before and during CPAP treatment. 30 subjects without OSA were included as controls. Subjects were excluded if they were receiving medications known to influence ANS activities. ANS was evaluated by HRPSA.Result　In addition to repeated sleep apneas and oxygen desaturations, mean areas of LF (1 383±305) and HF (662±190) in OSA subjects were significantly higher than those in the controls (LF 125±64, P＜0.001; HF 163±78, P＜0.001). With effective CPAP treatment, LF (221±81) and HF (221±108) decreased remarkably (P＜0.001, separately) and reached the levels of controls (P＞0.05, separately).Conclusion　The results suggested that nocturnal ANS activities are abnormal in patients with OSA, especially the enhancement of sympathetic nervous activity. Fluctuation of ANS induced by apnea and oxygen desaturation may explain the association between OSA and cardiovascular diseases. CPAP treatment is effective in improving ANS activities by way of eliminating apnea and reversing hypoxemia.

　　【Key words】　Sleep apnea syndromes　　Autonomic nervous system　　Respiration, artificial

　　评价阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)患者夜间自主神经系统功能活动对深入研究OSA与心血管疾病的关联非常重要。我们采用心率功率谱分析法(HRPSA)观察重度OSA患者夜间睡眠时自主神经系统的活动状态以及有效的持续正压通气(CPAP)疗法对其影响。国内外尚未见到类似的报告。

　　对象与方法

　　1.病例选择：本院1996年7月～1997年12月门诊和住院的56例重度OSA患者，其中男49例，女7例，年龄37～65岁，呼吸暂停指数均在40以上为OSA组。另择30名正常受试者，经X线胸片、心电图等检查未发现心血管疾病，其中男25例，女5例，年龄35～63岁为对照组。两组在年龄，身高，体重等方面差异无显著性。检查前1周停用血管紧张素转化酶抑制剂和胆碱能受体阻滞剂等，检查前3天停用洋地黄、奎尼丁、α、β受体激动剂或阻滞剂等可能影响心率的药物。

　　2.实验方法：OSA组和对照组在睡眠呼吸实验室接受夜间多导睡眠图(PSG)和动态心电图监测，OSA组在第1次检查后3天内接受CPAP(Respironics Inc.,S/T-D IPAP=EPAP，USA)治疗，并同时接受第2次PSG和动态心电图监测。

　　PSG及心电记录和分析采用PARADISE P&D9600型(美国)多导睡眠呼吸监测分析系统。同步监测项目包括：脑电图(EEG：C₃A₂，C₄A₁)、眼动图(EOG)、肌电图(EMG)、口鼻呼吸、胸式呼吸、腹式呼吸、鼾声、经皮血氧饱和度、心电图(V₁、V₅导联)、动态血压(收缩压、舒张压和平均压)。记录频率范围0.08 Hz～75 Hz。

　　心率功率谱分析法^［1］：是用计算机技术记录心率R-R间期变异的速度和幅度，经模拟/数字转换器转换成数字信号，再进行快速佛列埃变换得到心率功率谱(HRPSA)。横坐标代表时间，纵坐标代表频率(Hz)，在0～0.5 Hz范围，功率谱密度，单位为平方毫秒(ms²)。低频波(LF，0.08～0.14 Hz)受交感神经和副交感神经双重影响，但以交感神经占主导。LF面积增加，提示交感神经的张力增强，在静脉注射β-受体阻滞剂后波幅明显减低或消失；高频波(HF，0.15～0.4 Hz)反映副交感神经的活动，特异性强。HF面积增加，表明副交感神经的张力增高，在静脉注射阿托品后波幅降低或消失。LF/HF比率反映交感神经和副交感神经之间的平衡状态。本组研究以10分钟为1个时间单位作心率功率谱图，通过分析LF和HF及LF/HF比率的变化趋势，评价夜间自主神经功能的活动。选用呼吸暂停发作频率达到40次以上/每小时睡眠的重度OSA是为了使多数时段的HRPSA分析都存在呼吸暂停和缺氧的影响。

　　3.诊断标准：睡眠呼吸暂停综合征诊断标准：睡眠中呼吸停止时间超过10秒为1次呼吸暂停，在7小时睡眠中发生呼吸暂停30次以上，或平均每小时睡眠中发生5次以上呼吸暂停，即为睡眠呼吸暂停综合征。如果呼吸暂停同时伴有持续的胸腹式呼吸运动即为阻塞性呼吸暂停，如果呼吸暂停同时没有胸腹式呼吸运动即为中枢性呼吸暂停，如果呼吸暂停开始没有胸腹式呼吸运动，呼吸暂停结束前又出现阻塞性呼吸暂停者为混合性呼吸暂停。

　　4.统计方法：结果值以均数±标准差表示，采取t检验法判断组间差异的显著性。

　　 结果

　　一、多导睡眠图监测分析

　　治疗前和治疗中夜间PSG监测结果见附表。

　　二、夜间10分钟HRPSA趋势分析

　　OSA患者组CPAP治疗前后和对照组夜间10分钟HRPSA测值见附图。在7小时动态心电监测中，每例受试者取得43个时段的HRPSA，56例OSA患者共取得2 408个时段数据。30例对照组共取得1 290个时段数据。

附图　OSA患者组CPAP治疗前后及对照组夜间HRPSA测值比较

　　患者入睡前HRPSA测值与对照组比较差异无显著性(LF 302±239∶76±55，P＞0.05；HF 132±48∶125±31，P＞0.05)。入睡后，伴随着反复的呼吸暂停和血氧饱和度降低，LF及HF值逐渐增高，反映出交感神经张力和副交感神经张力均增加，特别是23∶00～凌晨4∶30期间在较高水平波动。与对照组比较差异具有显著性(LF1 383±305∶125±64，P＜0.001；HF 662±190∶163±78，P＜0.001)；早晨4∶30时以后LF及HF均有不同程度减低；夜间平均LF/HF比率在较高水平(2.11±1.01)，与对照组(0.87±0.64)比较差异有显著性(P＜0.05)，说明LF增高更为显著，交感神经活动受到影响更为严重。经过有效的CPAP治疗，OSA患者LF(221±81)、HF(221±108)及LF/HF(1.01±0.69)比率较治疗前明显降低(分别为P＜0.001,P＜0.001和P＜0.05)，接近对照组水平(P＞0.05)，交感神经与副交感神经的活动得到明显改善并恢复到合理的平衡状态。

附表　56例OSA患者CPAP治疗前后及30名对照者多导睡眠图监测结果比较(±s)

　　注：睡眠效率：总睡眠时间占监测记录时间的百分比值；REM：快动眼期；NREM:非快动眼期；TST：总睡眠时间；呼吸暂停指数(AI)：平均每小时睡眠发生呼吸暂停次数;OSA患者CPAP治疗前与治疗后和对照组比较^*P＜0.05，^**P＜0.001　　三、OSA组并发症情况

　　56例重度OSA患者中有32例(57%)合并有从半年至4年不等高血压病史。其中17例(30%)明确主诉经过多年打鼾，憋气病史后逐渐发现高血压。32例高血压患者平均LF(1 871±231)较非高血压患者(1243±374)明显增高(P＜0.05)，而HF(684±210∶635±178)没有明显差异(P＞0.05)。19例(34%)临床确诊为缺血性心脏病，14例(25%)夜间出现偶发或频发房性早搏和(或)室性早搏。2例(4%)夜间出现短暂室性心动过速。CPAP治疗后，41例(73%)血压均在正常水平范围，5例(9%)出现偶发房性早搏和(或)室性早搏。表明CPAP治疗能有效改善因自主神经功能障碍引起的临床症状和并发症。

　　 讨论

　　自主神经系统在调节人体生理机能活动中起非常重要的作用。由于技术手段的局限，过去评价自主神经张力的方法易受各种因素影响，可靠性和稳定性较差。近年来研究发现^［1］：心率这一生理信号蕴藏着关于自主神经调节活动的大量信息，采用HRPSA法，分析不同频带波群的面积可较为客观地反映交感神经和副交感神经的张力，评估自主神经系统状态。

　　正常人自主神经活动呈现明显的昼夜节律性变化，白天清醒时交感神经活动较强；夜间睡眠后迷走神经活动占优势。

　　虽然对OSA患者自主神经的活动规律还不甚了解，但是临床上OSA患者常合并与自主神经功能异常密切相关的疾病^［2］如：高血压、心律失常、缺血性心脏病甚至夜间猝死。因此，研究OSA患者夜间自主神经功能的活动对理解OSA与心血管系统疾病的关系非常重要。

　　OSA以睡眠时反复发生呼吸停止和低氧血症为特征，直接和间接地影响自主神经张力^［3～7］，表现为：

　　1.夜间血压和心率的波动性变化与睡眠呼吸暂停和低氧血症相对应，血含氧量的低谷和动脉血压的高峰相重叠；

　　2.夜间血中和尿中儿茶酚胺含量增加；

　　3.去交感神经的患者如Shy-Drager综合征患者对呼吸暂停不出现升压反应；

　　4.夜间有较高的心律失常、高血压发生率；

　　5.针对OSA的有效治疗对改善其并发的心血管疾病同样有效。

　　我们在夜间多导睡眠图监测观察到：多数OSA患者，发生呼吸暂停时心率减慢，可以持续到呼吸暂停的结束。用阿托品可减轻或中止这种效应，说明呼吸暂停和低氧血症减慢心率的作用是迷走神经张力占主导的结果。少数严重低氧的患者，在呼吸暂停结束前就可能开始心率增加，血压上升。在开始恢复通气时，组织缺氧最严重，心率明显加快、血压升高。主要是通过刺激主动脉弓和颈动脉体的化学感受器，影响脑干心血管中枢^［3，8］，使交感神经张力明显增加。呼吸暂停结束后出现的心率加快是交感神经张力增加和迷走神经张力降低的综合效果。所以这种以副交感神经张力为主转为交感神经张力为主的过程是OSA对自主神经影响的典型特征。

　　睡眠时这些表现短期和长期的存在都会影响自主神经系统的自身稳定性^［8］，对患有冠状动脉硬化、高血压、脑血管疾病和心律失常等疾病的患者会产生严重影响，增加心血管疾病的发病率和病死率。有资料表明未经治疗的OSA患者心肌梗塞，中风的危险和死亡率明显增加^［2］。

　　CPAP是治疗OSA高效安全的措施。它通过有效地消除呼吸暂停、缺氧等因素，缓解交感神经和副交感神经的异常张力，纠正心率和血压的异常变化^［6，9］。

　　自主神经对呼吸暂停和缺氧的这种反应也可看作是人体的一种保护机制^［10］。副交感神经张力降低的患者心室颤动的阈值明显降低，患者容易出现血压升高、心律失常，发生心脏性猝死的比例增高，心肌梗塞后死亡率也明显增高。个别老年人在呼吸暂停时出现低血压，提示可能存在交感反射受损。OSA对自主神经活动长期影响的不良后果还远未被人们认知。

　　总之，OSA患者夜间睡眠时，交感神经张力和副交感神经张力均增加；尤以交感神经更为明显。自主神经的异常活动是OSA的一个重要病理生理改变。有效的CPAP治疗可以明显改善交感神经和副交感神经的活动，改善因自主神经功能异常引起的临床表现，并有助于降低OSA患者心血管疾病的发病率和死亡率。深入研究OSA患者自主神经功能活动对于探讨OSA患者的发病机理、治疗和预后都具有重要临床意义。

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(收稿：1998-04-24　　修回：1998-05-18)