Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 11
1.1 Общие сведения 11
1.2 Факторы и механизмы развития СОАС 13
1.3 Ожирение и СОАС 17
1.4 Методы диагностики СОАС 21
1.4.1 Рентгеновская цефалометрия и СОАС 21
1.4.2 Компьютерная томография и СОАС 25
1.4.3 Магнитно-резонансная томография и СОАС 26
1.5 Заключение 30
Глава 2. Материалы и методы исследования 31
2.1 Материал исследования 31
2.2 Методы обследования 32
2.2.1 Общеклинические методы 32
2.2.2 Оценка степени тяжести дыхательных расстройств во время сна 33
2.2.3 Магнитно-резонансная томография 37
2.2.3.1 Нормальная анатомия структур верхних дыхательных путей 37
2.2.3.2 Алгоритм измерения показателей МРТ верхних дыхательных путей 39
2.3 Статистическая обработка полученных результатов 48
Глава 3. Результаты собственных исследований 49
3.1 Результаты общеклинического обследования больных 49
3.2 Результаты магнитно-резонансного исследования 52
3.3 Возможности магнитно-резонансной томографии в оценке взаимосвязи между состоянием мягких структур вокруг ВДП и степенью тяжести СОАС 55
3.3.1 Объм мягкого нба 55
3.3.2 Объм языка 57
3.3.3 Объм латеральных стенок глотки на уровне РФО 59
3.3.4 Объм латеральных стенок глотки на уровне РГО 61
3.3.5 Сумма объмов латеральных стенок глотки на уровне РФО и РГО 63
3.3.6 Сумма мягких тканей на уровне РФО 65
3.3.7 Сумма мягких тканей на уровне РГО 67
3.3.8 Сумма объмов мягких тканей вокруг верхних дыхательных путей 69
3.3.9 Объм жировых включений в языке 72
3.3.10 Процентное содержание жировых включений в языке 74
3.3.11 Минимальная площадь просвета верхних дыхательных путей на уровне РФО 76
3.3.12 Минимальная площадь просвета верхних дыхательных путей на уровне РГО 79
3.4 Оценка антропометрических показателей 82
3.4.1 Окружность шеи 82
3.4.2 Окружность талии 84
3.4.3 Окружность бедер 86
3.5 Выявление взаимосвязей между показателями МРТ верхних дыхательных путей и антропометрическими параметрами 88
3.6 Определение наиболее информативных показателей для выявления пациентов с высокой вероятностью наличия у них СОАС тяжелой степени 91
3.7 Анализ МР - показателей верхних дыхательных путей, ассоциированных с индексом апноэ-гипопноэ 93
3.7.1 Характеристика показателя индекса апноэ-гипопноэ 93
3.7.2 Многофакторный анализ по показателю «индекс апноэ-гипопноэ» 96
Глава 4. Обсуждение полученных результатов 99
Выводы 110
Практические рекомендации 111
Список литературы 112
- Ожирение и СОАС
- Алгоритм измерения показателей МРТ верхних дыхательных путей
- Сумма объмов мягких тканей вокруг верхних дыхательных путей
- Многофакторный анализ по показателю «индекс апноэ-гипопноэ»
Введение к работе
Актуальность исследования. Актуальность проблемы определяется весьма широкой распространенностью синдрома обструктивного апноэ сна (СОАС) в популяции, снижением качества жизни и влиянием на риск развития сердечно-сосудистых заболеваний [Schwartz R.N. и соав. 2015; Peker Y. и соавт 2006]. Синдром обструктивного апноэ сна (СОАС) – это состояние, характеризующееся наличием храпа, периодическим спадением верхних дыхательных путей на уровне глотки и прекращением легочной вентиляции при сохраняющихся дыхательных усилиях, снижением уровня кислорода крови, грубой фрагментацией сна и избыточной дневной сонливостью [Guilleminaut C. и соав. 1973]. Нарушение дыхания во время сна приводит к чрезмерной сонливости в дневное время, снижению памяти, умственной работоспособности 2008, Balachandran J.S. и соав. 2014; Povitz M. и соав.2014]. Пациенты часто не знают о наличии у них остановок дыхания во время сна. Основные жалобы пациентов – громкий храп, пробуждения во время сна, чрезмерная сонливость в течение дня. Раннее выявление и соответствующее лечение таких нарушений сна улучшают качество жизни, благоприятно влияют на сердечно-сосудистую систему [Marin J.M. и соав. 2005].
Одним из факторов риска для СОАС является избыточная масса тела, которая присутствует более чем у 60% пациентов с СОАС [Strohl K.P. и соав. 1996]. Висконсинское исследование сна (Wisconsin Sleep Cohort Study) показало, что изменение веса является важным фактором в прогрессировании симптомов СОАС 2008]. Избыточное отложение жировой ткани на уровне мягких тканей вокруг верхних дыхательных путей, а именно в области мягкого нёба, языка и латеральных стенок глотки, приводит к изменению геометрии глотки и сужению ее просвета [Isono S. и соав. 2009].
«Золотым стандартом» исследования сна является полисомнография (ПСГ), позволяющая на основании регистрации функциональной активности различных органов и систем организма изучить структуру сна, оценить выраженность дыхательных нарушений, выявить и классифицировать нарушения сна, оценить состояние сердечно-сосудистой системы во время сна [Qaseem A. И соав. 20014, Myers K.A. и соав.2013, Zancanella E. И соав. 2014]. Однако этот метод не предусматривает оценку состояния мягких тканей и просвета верхних дыхательных путей.
Магнитно-резонансная томография (МРТ) – неинвазивный метод исследования с высокой дифференцировкой мягких тканей (мышц, соединительной ткани, жировой ткани и др.) и отсутствием лучевой нагрузки [Gurani S.F. и соав. 2016]. МРТ является методом, который точно оценивает просвет и мягкие ткани вокруг верхних дыхательных путей. МРТ верхних дыхательных путей может быть важным инструментом для идентификации больных с клинически значимым СОАС.
Цель исследования: выявить особенности состояния мягких структур вокруг верхних дыхательных путей у больных с ожирением (ИМТ>29,9 кг/м2) и синдромом обструктивного апноэ сна легкой и тяжелой степени с помощью магнитно-резонансной томографии.
Задачи исследования:
-
Разработать метод расчета объёмов мягких тканей вокруг верхних дыхательных путей на МР-изображениях;
-
Определить и сопоставить объёмы латеральных стенок глотки, мягкого нёба, языка, объём жировых включений и их процентное содержание в языке, площади просвета верхних дыхательных путей на уровне мягкого нёба и языка у больных с СОАС тяжелой и легкой степени и ожирением при сопоставимых индексах массы тела между группами;
-
Оценить возможности применения магнитно-резонансной томографии у больных с ожирением в качестве дополнительного метода диагностики степени тяжести СОАС;
-
Определить взаимосвязь между состоянием мягких структур вокруг ВДП и степенью тяжести СОАС у больных с ожирением.
Научная новизна. В настоящей работе впервые в рамках единого исследования проведена комплексная оценка просвета и мягких структур вокруг верхних дыхательных путей, жировых включений в языке у больных с ожирением и СОАС легкой и тяжелой степени при сопоставимых ИМТ между группами.
В результате данной работы были выявлены пороговые значения показателей МРТ верхних дыхательных путей (объём мягкого нёба, языка, латеральных стенок глотки, жировых включений, процентное содержание жировых включений в языке, минимальной площади просвета верхних
дыхательных путей) у больных с ожирением, которые разграничивали больных на СОАС легкой и тяжелой степени.
В настоящем исследовании определены показатели МРТ (объём жировых включений в языке и объём латеральных стенок глотки на уровне ретроглоссальной области), которые независимо ассоциированы с СОАС тяжелой степени.
Практическая значимость. В ходе работы показан метод расчета объёмов мягких тканей вокруг верхних дыхательных путей (мягкого нёба, языка, латеральных стенок глотки, жировых включений в языке) и минимальных площадей просвета ВДП на уровне мягкого нёба и языка.
Для полноценного анализа структур верхних дыхательных путей на уровне глотки в протокол МРТ исследования необходимо включать Т1-взвешенные изображения (в аксиальной и сагиттальной плоскости) и специализированную программу оценки содержания жировой ткани в языке.
Данные магнитно-резонансной томографии позволяют заподозрить наличие клинически значимого СОАС у больных с ожирением.
Внедрение в практику. Результаты исследования внедрены в практическую и научную работу отделов томографии и лаборатории апноэ сна отдела гипертонии ФГБУ «НМИЦ кардиологии» Минздрава России.
Апробация работы состоялась 7 марта 2018 года на межотделенческой конференции НИИ клинической кардиологии им. А.Л. Мясникова ФГБУ «НМИЦ кардиологии» Минздрава России (протокол №2). Диссертация рекомендована к защите.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных научных работ, из них 4 в научных журналах, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки Российской Федерации.
Материалы диссертации представлены на II Российской научно-практической конференция «Клиническая сомнология» 2016г., Москва, Россия и Всероссийской научно-практической конференции с международным участием (56 ежегодная сессия РКНПК) «Кардиология 2016: итоги и перспективы» (Москва, 2016).
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 123 страницах машинописного текста, состоит из введения, 4 глав (обзора литературы, материала и методов, результатов исследования и их обсуждения), выводов, практических рекомендаций и списка литературы, включающего 107 работ отечественных и зарубежных авторов. Работа содержит 26 таблиц, 45 рисунков.
Ожирение и СОАС
Ожирение является на сегодняшний день наиболее распространенным фактором риска для развития СОАС [41, 42]. Не только увеличение массы тела, но и тип ожирения (абдоминальный или ягодично-бедренный) играет важную роль в формировании СОАС. Увеличение жировой ткани в брюшной полости и верхней части тела более тесно связано с СОАС, чем избыточное количество жировой ткани в подкожной клетчатке бедер [43, 44]. Исследование Sleep Heart Health Study показало, что окружность шеи является независимым предиктором СОАС в сравнении с возрастом, полом, ИМТ [45]. В исследование Yildirim Y и соав. [46] были включены мужчины с окружностью шеи более 43 см (12 человек) и женщины с окружностью шеи более 38 см (11 человек), все пациенты были с ожирением (ИМТ 30 кг/м2). После исследования сна пациенты были разделены на две группы с СОАС и без. В результате в группе с СОАС окружность шеи и талии были больше, чем в группе без СОАС, при сопоставимом ИМТ между группами. Корреляционный анализ показал положительную связь между ИАГ и окружностью шеи (r=0,477, p 0,001). Ученые сделали вывод, что окружность шеи является фактором риска для СОАС, вне зависимости от ожирения. Отложение жировой ткани в области шеи, особенно в парафарингеальной области, приводит к развитию СОАС за счет сужения просвета верхних дыхательных путей [47, 48]. В работе Schafer H.и соавт. [49] с помощью МРТ было проанализировано региональное распределение жировой ткани в организме. Корреляционный анализ показал достоверную связь между ИАГ и висцеральным жиром (r=0,29, p=0,025). Корреляции ИАГ с подкожным жиром (p=0,077), ИАГ с подкожным жиром в области шеи (p=0,12) и ИАГ с парафарингеальными жировыми отложениями (p=0,73) были недостоверны. В исследовании Grunstein K. и соав. [50] было выявлено, что абдоминальный тип ожирения ассоциируется с СОАС, а также окружность талии является лучшим предиктором развития нарушения дыхания обструктивного характера, чем окружность шеи и ИМТ. Данные исследования Fan J.F. и соавт. [51] показали, что больные ожирением и СОАС имеют больший объм висцерального жира, чем больные с ожирением и без СОАС (p 0,01).
У пациентов мужского пола избыточное количество жира чаще определяется в области шеи, верхнего плечевого пояса и брюшной полости. Уменьшение веса у мужчин с ожирением приводит к ослаблению выраженности СОАС, при этом увеличивается просвет верхних дыхательных путей [52]. По сравнению с мужчинами женщины, страдающие ожирением, менее подвержены развитию СОАС из-за меньшего отложения жира в области шеи [53]. Welch KC и соавт. [54] в своем исследовании рассматривали верхние дыхательные пути у 12 женщин с ожирением до и после потери веса с помощью магнитно-резонансной томографии. У пациентов после снижения веса ( на 17 %) объм просвета верхних дыхательных путей увеличился за счет уменьшения объма латеральных стенок, объмов языка и мягкого нба.
Наиболее простым и точным параметром, коррелирующим с общим содержанием жира в организме, является индекс массы тела (ИМТ), выражаемый формулой Кетле [55]:
ИМТ = масса тела в кг / рост в м2.
В настоящее время общепризнанной является классификация ожирения в зависимости от ИМТ:
норма - 18,5-24,9 кг/м2;
избыточная масса тела - 25,0-29,9 кг/м2;
ожирение I степени - 30,0-34,9 кг/м2;
ожирение IIстепени - 35,0-39,9 кг/м2;
ожирение III степени 40 кг/м2.
Показатель индекса массы тела является достаточно четким предиктором СОАС [56-59]. У пациентов с индексом массы тела (ИМТ) превышающим 29,9 кг/м2 (ожирение I степени и выше) вероятность наличия СОАС в 8-12 раз выше, чем у пациентов без ожирения. У пациентов с ожирением III степени (ИМТ 40 кг/м2) тяжелая форма СОАС отмечается более чем в 80% случаев [60].
Алгоритм измерения показателей МРТ верхних дыхательных путей
С помощью программы AlgoMViewer были рассчитаны:
объм мягкого нба (ОМН);
объм языка (ОЯ);
объм латеральных стенок глотки (ОЛСГ) на уровне РФО (ретрофарингеальной области);
объм латеральных стенок глотки (ОЛСГ) на уровне РГО (ретроглоссальной области);
сумма объмов латеральных стенок глотки на уровне РФО и РГО;
сумма объмов мягких тканей вокруг верхних дыхательных путей (СОМТВВДП);
минимальная площадь просвета верхних дыхательных путей (МППВДП) на уровне РФО;
минимальная площадь просвета верхних дыхательных путей (МППВДП) на уровне РГО;
объм жировых включений в структуре языка;
процентное содержание жировых включений в языке.
Объём мягкого нёба
Объм мягкого нба (ОМН) рассчитывался как сумма площадей контуров мягкого нба, измеренных на сагиттальных изображениях верхних дыхательных путей в мм2, умноженное на сумму толщины среза и расстояния между срезами (мм) (рисунок 6).
Объм мягкого нба (ОМН) = (306,7 мм2+ 326,8 мм2 + 274,4 мм2 + 167,9 мм2) х 5 (4 мм (толщина среза) + 1 мм (расстояние между срезами)) = 5379 мм3 Объём языка
Объм языка (ОЯ) рассчитывался как сумма площадей контуров языка (от тела языка до корня), измеренных на аксиальных изображениях верхних дыхательных путей в мм2, умноженное на сумму толщины среза и расстояние между срезами (мм). При обведении контуров языка подбородочно-подъязычная и подбородочно-язычная мышцы не включались (рисунок 7).
Объм языка (ОЯ) = (623,5 мм2 + 999,9 мм2 + 1604,7 мм2 + 860,9 мм2 + 706,5 мм2 + 624,1 мм2 + 551,3 мм2 + 535,8 мм2 + 635,9 мм2 + 654,2 мм2 + 442,3 мм2) х 5 (4 мм (толщина среза) + 1 мм (расстояние между срезами)) = 41195 мм3 Объм латеральных стенок глотки на уровне РФО
Объём латеральных стенок глотки (ОЛСГ) на уровне РФО рассчитывался как сумма площадей контуров латеральных стенок (от твёрдого нёба до нижнего края мягкого нёба), измеренных на аксиальных изображениях верхних дыхательных путей в мм2, умноженное на сумму толщины среза и расстояние между срезами (мм) (рисунок 8).
Объм латеральных стенок глотки на уровне РФО = (139,2 мм2 + 100,1 мм2 + 87,4 мм2 + 83,3 мм2 + 95,0 мм2 + 104,1 мм2 + 178,2 мм2 + 106,8 мм2 + 185,3 мм2 + 126,5 мм2) х 5 (4 мм (толщина среза) + 1 мм (расстояние между срезами))= 6030 мм3. Объм латеральных стенок глотки на уровне РГО
Объм латеральных стенок глотки (ОЛСГ) на уровне РГО рассчитывался как сумма площадей латеральных стенок (от нижнего края мягкого нба до основания надгортанника), измеренных на аксиальных изображениях верхних дыхательных путей в мм2, умноженное на сумму толщины среза и расстояние между срезами (мм) (рисунок 9).
Объм латеральных стенок глотки на уровне РГО = (192,1 мм2 + 184,4 мм2 + 227,4 мм2 + 166,9 мм2 + 109,2 мм2 + 131,6 мм2 + 136,6 мм2 + 115,8 мм2 + 191,7 мм2 + 280,1 мм2) х 5 (4 мм(толщина среза) + 1 (расстояние между срезами)) = 8679 мм3. Минимальная площадь просвета верхних дыхательных путей (МППВДП) на уровне РФО и РГО
На уровне РФО от твердого нба до нижнего края мягкого нба на каждом аксиальном срезе была измерена площадь просвета верхних дыхательных путей (мм) и выбрано минимальное значение площади просвета ВДП. Аналогичные измерения были произведены на уровне РГО (рисунок 10 и 11).
С помощью программы для оценки жировой ткани (программа «Диксон») были получены МР-изображения по жиру. На полученных изображениях объм жировых включений определялся как сумма площадей контуров жировых включений (мм2), умноженная на сумму толщины среза и расстояние между срезами (мм). При обведении контуров жировые включения подбородочно-подъязычной и подбородочно-язычной мышцы не включались (рисунок 12).
Объм жировых включений в языке = (86,3 мм2 + 260,6 мм2 + 265,6 мм2 + 345,1 мм2 + 446,8 мм2 + 133,3 мм2 + 164,2 мм2 + 133,9 мм2 + 170,4 мм2 + 103,0 мм2 + 121,2 мм2 + 86,0 мм2 + 136,7 мм2 + 145,0 мм2 + 138,5 мм2 + 150,0 мм2 + 157,7 мм2 + 136,4 мм2 + 116,9 мм2 + 123,4 мм2 + 94,3 мм2 + 97,1 мм2) х 4(3 мм (толщина среза) + 1 мм (расстояние между срезами)) = 14449 мм3 Процентное содержание жировых включений в языке
Процентное содержание жировых включений в языке рассчитывалось, как процентное отношении жировых включений в языке к общему объму языка на данном срезе. Процентное содержание жировых включений в языке определялось, как среднее арифметическое процентного содержания жировых включений в языке, деленное на количество срезов (%) (рисунок 13).
Процентное содержание жировых включений в языке = (14,4 % + 18,8 % + 19,8 % + 16,2 % + 16,3 % + 15,1 % + 15,9 % + 18,3 %): 8 = 18,6%
Сумма объмов мягких тканей вокруг верхних дыхательных путей
Сумма объмов мягких тканей вокруг верхних дыхательных путей у больных с СОАС (n=74) составила 98481,5[79324,0; 116703,0] мм3. СОМТВВДП у больных с лгкой степенью СОАС (п=32) составила 77067,5[70147,0; 92985,0] мм3, что в сравнении с больными с тяжелой степенью СОАС (n=42) – 114096,5[101219,0; 124272,0] мм3 оказался значимо меньше, р=0,0001.
При проведении ROC-анализа показателя СОМТВВДП – площадь под ROC-кривой составила 0,9211 (95% ДИ 0,83-0,969) (рисунок 28).
Пороговое значение суммы объмов мягких тканей вокруг верхних дыхательных путей, при котором выявляется тяжелая степень СОАС, составило 96934,0 мм3. Отношение шансов для классификатора тяжести СОАС, основанного на пороговом значении СОМТВВДП = 96934,0 мм3, составило 29,8 (95% ДИ 8,1 – 109,2) (рисунок 29). Рисунок 29. График предсказанной вероятности тяжелой степени СОАС в зависимости от суммы объмов мягких тканей вокруг верхних дыхательных путей более 96934 мм3.
Как видно из рисунка 29, при СОМТВВДП более 96934,0 мм3 сопровождается большей вероятностью тяжелой степени.
Результаты применения указанного выше порогового значения для классификации степени тяжести СОАС на основании СОМТВВДП приведены в таблице 13.
На основании вышеуказанных результатов получены следующие характеристики теста:
Чувствительность теста - 81,0 %
Специфичность теста - 87,5 %
Прогностическая ценность положительного результата (ПЦПР) - 89,5 %
Прогностическая ценность отрицательного результата (ПЦОР) - 77,8 %
Правильно классифицировано - 83,8 % больных
Многофакторный анализ по показателю «индекс апноэ-гипопноэ»
Для выявления факторов, независимо ассоциированных с тяжестью СОАС по показателю «индекс апноэ-гипопноэ» построена множественная линейная регрессионная модель. Данная модель имеет коэффициент детерминации R2 = 0,5207, то есть объясняет около 53% изменчивости ИАГ (F-статистика (3, 70) = 27,43) и имеет высокий уровень статистической значимости р 0,00005. Результаты моделирования представлены в таблице 25.
Ниже представлены все выявленные взаимосвязи (рисунки 43-45). На всех графиках по вертикальной оси представлена предсказанная в модели величина индекса апноэ-гипопноэ.
Из рисунка 43 видно, что увеличение окружности шеи сопровождается увеличением предсказанного моделью значения ИАГ.
Из рисунка 44 видно, что увеличение объма жировых включений в языке ассоциировано с увеличением предсказанного моделью значения ИАГ.
На рисунке 45 показано, что увеличение объма латеральных стенок глотки сопровождается увеличением предсказанного моделью значения ИАГ.
Был проведен анализ по вкладу в модель каждого из независимо ассоциированного факторов. Результаты представлены в таблице 26.
По результатам многофакторного анализа показатель объма жировых включений в языке с высокой достоверностью (p 0,0005) является фактором ассоциированным с тяжелой степенью СОАС у больных с ожирением в сравнении с объмом латеральных стенок глотки на уровне ретроглоссальной области и окружностью шеи.
Объм жировых включений в языке является фактором, наиболее значимо объясняющим повышение ИАГ, и вносит в модель около 73,6%.