亚洲和欧洲阻塞性睡眠呼吸暂停患者的三维上呼吸道解剖结构的差异

阻塞性睡眠呼吸暂停（OSA）是一种常见的睡眠障碍，其特征是在睡眠过程中反复发作的气道塌陷。肥胖、上气道软组织加大、颅面异常及其相互作用在OSA的解剖风险中起着关键作用。本研究比较了中国和冰岛的年龄、性别、OSA严重程度类似的患者的上呼吸道解剖差异。结果阐明了两个种族的OSA患者之间不同的解剖因素，并为进一步了解可能的种族特异性发病机制和治疗提供了依据。

研究对象

对来自中国和冰岛的国家睡眠中心的患者进行分析，并获得年龄、性别、BMI和氧减指数（ODI）的数据。参与研究的患者需ODI≥10次/h以及可用的表型数据，所有参与者均签署了书面的知情同意书。

睡眠研究

本研究共分两组，一组来自冰岛的患者使用便携式睡眠监测仪进行测试。另外一组的中国患者，进行多导睡眠监测（PSG）。ODI定义为每小时中至少4%的氧饱和度降低的次数。监测均在关灯后30 min开始，开灯前5 min结束。

磁共振成像

对两个样本分别进行了三维上呼吸道MRI检查，MRI分析以量化上呼吸道、软组织体积和颅面。

 结果

01 患者特征

165名OSA患者（108例冰岛人，57名中国人）被纳入年龄、性别和ODI分析。根据年龄（p = 0.941）、性别（p = 0.989）和ODI（p=0.684）判断参与者大多为中年中重度OSA的男性。根据BMI（p < 0.0001）、颈围（p = 0.011）、身高更高（p < 0.0001）、体重更重（p< 0.0001），判断冰岛患者比中国患者更肥胖。

02 上气道口径

冰岛和中国患者上呼吸道口径的比较见表2。匹配年龄、ODI和身高后，中国患者总气道容积（p = 0.008）和横截面积（p = 0.012），腭后气道（RP）较小。舌后气道（RG）的大小没有差异（表2）。匹配BMI而不是身高后，中国患者的总气道尺寸显著较小（所有p < 0.0001），所有测量的RP气道尺寸较小（所有p < 0.002），RG气道体积较小（p = 0.0004）。因此，数据显示，气道大小存在显著差异，中国人的腭后气道和总气道容积较小（图1）。

03 上气道软组织

中国和冰岛患者软组织体积的比较分析见表3。匹配年龄、ODI和身高后，冰岛患者有较大的联合软组织（p < 0.0001）、舌头（全部p < 0.0001）、脂肪垫（p < 0.0001）和翼状肌（p = 0.0003）体积。中国患者的软腭体积较大（p = 0.0001）。两组患者间的侧壁体积无显著性差异。

04 颅面尺寸

两组患者之间颅面尺寸的对比见表4。包括：颅面角，下颌骨测量，上颌骨测量，舌骨距离，颅面高度，颅面体积和面积。

（1）颅面角

中国患者的下颌骨较上颌骨向后倾斜，而冰岛患者的上颌骨与下颌骨的前后关系正常。

（2）下颌骨测量

中国患者和冰岛患者的下颌骨形状不同（图3和表5）。中国患者与冰岛患者相比，下颌深度相当、下颌支和总长度更大，下颌宽度更大，但下颌体长度更小。

（3）上颌骨测量

同样，我们观察到中国和冰岛患者之间有不同形状的上颌骨。匹配年龄、ODI、身高或BMI（表6）后，中国人显示上颌骨较宽（均p < 0.0001），上颌单位深度较浅（p≤0.0001），上颌差异较大（p≤0.011）。

（4）舌骨距离

匹配年龄、ODI和身高后，中国人的舌骨到c3的距离（p =0.006）和舌骨到蝶鞍的距离（p < 0.0001）明显更长，颏前点到c3的距离更短 （p < 0.0001）。调整BMI而不是身高，只有颏前点到c3 距离的差异仍然显著（p = 0.008）。因此，研究结果表明，舌骨相关测量中的差异可能是由两组患者的肥胖差异引起的。

（5）颅面高度

匹配年龄、ODI和身高（表8）后，中国人的上（p = 0.001）和前（p = 0.001）颅面一般大于冰岛患者。当调整BMI而不是身高时，所有的差异均不显著，这可能与肥胖有关。

（6）颅面体积和面积

在匹配年龄、ODI和身高（表9）时，中国人的口咽面积大于冰岛患者（p = 0.006）。匹配了BMI后仅在在鼻咽面积存在微小的差异（p = 0.014）。虽然观察到两组患者的下颌骨形状不同，但在调整了年龄、ODI、身高（p =0.225）或BMI（p = 0.065）后，中国和冰岛患者的整体下颌内体积并没有显著差异。

05 性别不同引起的群体差异

匹配年龄、ODI和身高后，RP较小前后距离（AP）（p=0.020）、软腭体积（p = 0.006）、下颌体长度（p = 0.046）和下颌支长度（p = 0.014）、磨牙的宽度（p = 0.071）、下颌骨发散度（p = 0.098）和舌骨到蝶鞍的距离（p = 0.019）存在性别种族差异。

当调整BMI而不是身高时，结果相似：性别对舌骨到蝶鞍距离的影响变得不显著。男女下颌骨长度和宽度的种族差异显著；男性在长度上的差异较大，而女性在宽度上的差异较大。

讨论

这是头一次使用三维MRI来探索OSA严重程度类似的来自中国的亚洲患者和来自冰岛的欧洲患者的气道大小、软组织体积和颅面结构的差异。结果证明OSA患者的上呼吸道解剖结构之间存在种族差异。中国患者的气道较窄，尤其是腭后区。冰岛患者有较大的舌部、咽旁脂肪垫、翼状体和联合软组织体积。然而，中国男性患者的软腭体积较大。中国患者表现出的骨特征，包括ANB角较大，下颌骨长度较短，上颌骨深度较短。此外，中国和冰岛患者的下颌骨和上颌骨的形状也不同。了解OSA相关解剖结构中的种族特异性差异，可以在改善这些人群的疾病识别和治疗方面发挥重要作用。

01 解剖结构

（1）气道尺寸

虽然OSA患者的气道阻塞在睡眠时发生在多个水平，但研究表明腭后气道尤为重要。先前的研究表明，OSA患者的较小腭后气道面积明显小于正常受试者。利用动态睡眠MRI，OSA患者在睡眠期间出现腭后气道塌陷。在正常受试者中，腭后气道较舌后气道较小，所以腭后更有塌陷的倾向。中国患者的腭后区明显小于冰岛患者。考虑到较小的腭后气道与OSA之间的关系，这提示腭后气道的大小可能在中国患者的OSA病因学中更为重要。在中国男性患者中观察到的较大的软腭和较小的下颌骨差异可能与在男性患者中观察到的较小的RP气道较小AP距离有关。

（2）软组织体积

研究表明，OSA患者的上气道软组织加大。在我们之前的研究中，舌、咽侧壁和软组织体积增加是OSA的重要危险因素。

在本研究中，在匹配年龄、性别、ODI并控制身高或BMI后，冰岛患者的舌头、咽旁脂肪垫、翼状体和联合软组织体积都比中国患者大。中国男性患者的软腭体积大于冰岛患者。类似的AHI中，白种人患者的舌头体积更大。本研究中，我们新发现在中国男性患者中存在较大的软腭。虽然这一结果似乎与之前的研究结果形成了对比，即白种人比中国患者的软腭更长，但之前的研究不能测量体积，体现了这里使用的MRI方法的新颖性。结果表明，这里研究的软组织体积在两个种族之间存在差异。考虑到冰岛患者中可见较大的软组织，而软组织体积的增加已被证明是OSA的一个危险因素，我们的数据表明，软组织在白种人的OSA病因学中可能更重要。 

上呼吸道软组织的差异可能来自于冰岛和中国患者之间不同的脂肪分布。在相似的BMI条件下，中国成年人的脂肪比例比白种人的更高，尤其是在躯干区域。此外，研究表明，上气道软组织的大小部分是由基因决定的。因此，未来的研究应探讨上呼吸道结构中脂肪的分布和遗传因素的作用。中国男性患者的软腭中可能沉积了更多的脂肪，或者决定软组织大小的遗传因素存在种族差异。

（3）颅面结构

某些颅面特征与OSA有关。之前的二维头影测量研究发现与AHI相似的白种人相比，中国患者的SNA和ANB角更大，颅底、中脸长度、上颌骨和下颌骨更短。

我们的研究证实并扩展了先前的研究结果。与冰岛患者相比，中国OSA患者的颅面骨限制更多，包括ANB角更大，下颌体长度更短，上颌骨深度更短。利用三维MRI，我们发现中国和冰岛患者的下颌骨和上颌骨形状的不同。中国人的下颌体长度较短，但下颌支和总长度都较长。在之前的一项研究中，下颌骨深度也被证明是OSA的独立危险因素，但在两个种族之间差异并不显著。如前所述，我们观察到性别因素对下颌骨测量的影响。男性的下颌长度差异更大，而女性的宽度差异更大。中国人的上颌骨形状也不同，与冰岛患者相比深度更短，宽度更宽。下颌和上颌形状的差异对OSA生理和气道塌陷的潜在作用仍有待确定。

02 研究局限性

首先，患者OSA的初诊在中国使用的是PSG，但在冰岛使用的是便携式监测设备。为了减少监测方法不同引起的影响，我们重新计算了中国患者PSG的ODI，使其与冰岛便携式监测的ODI相当。两个样本的ODI计算均为为每小时氧饱和度降低≥4%的次数，总记录时间为研究开始后30 min开始和研究结束前5 min停止。

其次，研究入组的中国和冰岛患者至少为中度阻塞性睡眠呼吸暂停（ODI≥10事件/h）；没有招募健康对照组和轻度阻塞性睡眠呼吸暂停患者。因此，研究结果仅适用于中重度疾病患者。未来的研究应包括对照组和本研究的种族群体中的轻度OSA患者，以及上呼吸道分析，以确认种族与OSA风险和严重程度的特异性相关性。

此外，本文对冰岛患者进行了一项大型、多中心前瞻性研究的二次分析，并结合了近期从中国一个临床睡眠中心招募的中国患者样本。在这里发现的上气道解剖结构的差异可能部分是由于冰岛和我们在中国的单一中心之间的临床转诊模式的差异。未来的研究需要包括来自中国多个中心的患者，以在更全国性的范围内了解差异。同样，我们的分析仅来自中国和冰岛的患者，因此可能不适用于所有亚洲或欧洲的OSA患者。大部分患者为男性，反映了OSA的预期性别分布；虽然我们做了交叉分析，评估了性别对种族差异的影响，但未来的研究应招募更多的女性，以强有力地评估性别差异。

03 研究优势

本研究的优势包括成熟的分析方法和来自两个种族的相对较大的患者样本。此外，我们使用了先进的三维MRI技术来量化上呼吸道大小、软组织体积和颅面结构。

结论

我们使用三维MRI检查了来自亚洲中国和来自欧洲冰岛患者的上气道大小、软组织体积和颅面尺寸，这些患者的年龄、性别和OSA严重程度相似的。中国患者的气道尺寸较小，主要发生在腭后区。冰岛患者的软组织联合体积更大，中国男性患者的软腭体积更大。我们发现两个种族之间的下颌骨和上颌骨的整体形状存在差异，中国患者表现出更多的骨限制。上呼吸道解剖结构的差异应该为不同治疗方法和未来研究提供有利依据（如：气道正压vs口腔矫治器）。我们的研究结果进一步了解了OSA患者的种族特异性解剖特征，这可以为这些人群中OSA的潜在个性化治疗提供有利信息。

参考文献：

Xu L, Keenan BT, Wiemken AS, Chi L, Staley B, Wang Z, Wang J, Benedikstdottir B, Juliusson S, Pack AI, Gislason T, Schwab RJ. Differences in three-dimensional upper airway anatomy between Asian European patients with obstructive sleep apnea. Sleep. 2020 May 12;43(5):zsz273. doi: 10.1093/sleep/zsz273. PMID: 31735957; PMCID: PMC7215269.

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