作者：陈媛媛 彭茂桓 董霄松 赵瑞 孙铭泽 顾家慧 张雪丽 赵龙 周兵 伍斓博 王韦涵 韩芳

第一作者单位：北京大学医学部医学技术研究院

通信作者：董霄松，北京大学人民医院呼吸睡眠医学科

引用本文: 陈媛媛, 彭茂桓, 董霄松, 等. 便携式脉搏血氧仪在成人阻塞性睡眠呼吸暂停患者中的应用价值 [J] . 中华结核和呼吸杂志, 2024, 47(6) : 529-534. DOI: 10.3760/cma.j.cn112147-20231113-00306.

摘要

目的

评价便携式脉搏血氧仪（CS-WOxi）在成人阻塞性睡眠呼吸暂停（OSA）中的应用价值。

方法

本研究前瞻性纳入2022年7月至2023年7月因打鼾就诊于北京大学人民医院呼吸睡眠医学科进行多导睡眠监测（PSG）的成人患者，在PSG监测时同步使用CS-WOxi持续监测经皮动脉血氧饱和度（SpO2）。利用差异性检验、Pearson相关系数及Bland-Altman法评估CS-WOxi测得的3%氧减指数（CS-ODI3）与PSG测得的3%氧减指数（PSG-ODI3）之间的一致性，并以受试者工作特征（ROC）曲线确定其诊断OSA的最佳界值。

结果

共纳入184例受试者，其中男性121例（65.8%），女性63例（34.2%），年龄为46.0（34.3，59.0）岁，体重指数（BMI）为26.0（23.3，29.6）kg/m²，呼吸暂停低通气指数（AHI）为18.2（5.8，40.8）次/h。CS-ODI3与PSG-ODI3之间差异有统计学意义［17.1（6.2，42.7）次/h比14.0（2.9，32.6）次/h，P<0.001］，两者相关系数为0.93（P<0.001）。CS-ODI3与PSG测得的AHI（PSG-AHI）之间相关性较好（r=0.92，P<0.001），Bland-Altman一致性检验显示两者平均差值为0.7次/h，95%一致性界限为（-17.9，19.3次/h）。当使用CS-ODI3≥5次/h来识别OSA时，敏感度为94.4%，特异度为80.0%，准确率为91.3%。以PSG作为金标准时，CS-ODI3诊断OSA（PSG-AHI≥5次/h）的ROC曲线下面积（AUC）为0.933。

结论

便携式脉搏血氧仪对于OSA高风险患者SpO2指标监测较准确，识别OSA有较好的敏感度和特异度，是可用于筛查的可靠工具。

阻塞性睡眠呼吸暂停（obstructive sleep apnea，OSA）是一组因上气道完全或部分塌陷，导致睡眠过程中反复出现呼吸暂停或者低通气，并因此引起一系列病理生理改变的临床综合征；以夜间低氧和睡眠片段化为特征，是最常见的睡眠呼吸障碍［1］。未经治疗的OSA患者发生心血管疾病［2］、代谢性疾病［3］和认知障碍［4］的风险显著增加。此外，OSA导致的日间嗜睡和疲劳对患者的家庭、工作也会造成不良影响，并增加发生交通事故的风险［5］。有研究估计，全球约有9.36亿30~69岁OSA患者，我国OSA患者数量已达1.76亿［6］。由于大多数OSA患者未得到及时诊断，OSA仍处于诊断不足和治疗不足的情况，这会造成巨大的社会经济负担［1］。目前，OSA诊断的金标准仍是整夜多导睡眠监测（polysomnography，PSG），但PSG耗时费力、对设备及人员要求高，睡眠环境的改变及安装多种传感器也会影响患者睡眠，难以完全还原患者平日的睡眠情况［7］。因此迫切需要更加便携、家庭化的技术对OSA进行监测及初步筛查。美国睡眠医学会（American Academy of Sleep Medicine，AASM）于2015年首次提出应用远程医疗对睡眠障碍进行诊断和治疗的建议［8］。随着新型冠状病毒感染的全球流行及疫情防控常态化，远程医疗模式的应用在睡眠医学领域中得到了快速发展［9］。脉搏血氧仪是一种相对简单、便宜、舒适的仪器，用于多种临床场景，也是检测OSA常用的Ⅳ型睡眠呼吸监测仪，已在成人和儿童患者中得到广泛应用［10, 11, 12］。但目前临床应用脉搏血氧仪依赖于从国外进口，价格昂贵且面临维修困境。CS-WOxi（型号：MD300W628）是一款国产脉搏血氧仪，属于可穿戴医疗级设备，将传统经皮动脉血氧饱和度（percutaneous arterial oxygen saturation，SpO2）监测与蓝牙无线通信技术相结合，实现整夜监测、记录和远程传输，本研究拟评估CS-WOxi测量SpO2的准确性及其在OSA患者中的应用价值。

对象与方法

一、研究对象前瞻性纳入2022年7月至2023年7月因打鼾就诊于北京大学人民医院呼吸睡眠医学科进行PSG的成人受试者，在行PSG监测时同步使用CS-WOxi持续监测SpO2。该研究得到了北京大学人民医院伦理委员会的批准（批号：2022PHB359-001），并取得患者知情同意。纳入标准：（1）以夜间打鼾、呼吸暂停等睡眠障碍为主诉；（2）年龄>18岁；（3）同意参与该研究。排除标准：（1）精神心理疾病，不能配合检查者；（2）手指残缺无法佩戴脉氧指套传感器者；（3）诊断过睡眠呼吸暂停正在接受无创正压通气者；（4）患有其他睡眠呼吸疾病或睡眠疾病，包括中枢性睡眠呼吸暂停、睡眠相关低通气、发作性睡病、异态睡眠等；（5）临床情况不稳定，如1个月内曾有急性心肌梗死、急性心力衰竭、支气管哮喘急性发作、慢性阻塞性肺疾病急性加重等。二、研究方法收集每位受试者的年龄、性别、身高、体重等。试验流程如下。1. PSG监测及结果判读：所有受试者均进行整夜PSG（E系列，澳大利亚康迪公司，配备SpO2检测仪属美国Nonin Medical公司，型号：3102；Alice 6，美国飞利浦公司，配备SpO2检测仪属美国Masimo公司，型号：PS-10153D 0299），根据AASM推荐方法［13］，记录信号包括脑电图（F3M2、F4M1、C3M2、C4M1、O1M2、O2M1）、双侧眼电图、下颌肌电图、心电图、下肢肌电图、口鼻热敏信号、鼻压力气流、胸腹运动、SpO2、鼾声、体位。PSG结果由专业睡眠技师根据AASM 2020年制定的《睡眠及相关事件判读手册2.6》进行人工判读：呼吸暂停定义为口鼻气流消失，或较基线下降≥90%，持续时间≥10 s；低通气定义为鼻气流水平较基线下降≥30%，且伴SpO2降低≥3%或伴觉醒，持续时间≥10 s。计算患者呼吸暂停低通气指数（apnea hypopnea index，AHI），并对患者进行诊断及严重程度分级：AHI≥5次/h诊断为OSA，其中5次/h≤AHI<15次/h为轻度，15次/h≤AHI<30次/h为中度，AHI≥30次/h为重度。2. 便携式脉搏血氧仪（MD300W628，北京超思电子技术有限责任公司，简称CS-WOxi）测量：测量SpO2和脉率，并进行数据存储和传输，可连续监测并存储72 h的参数测量值，其检测SpO2的采样频率为120 Hz，记录间隔时间为 1 s。患者在行PSG检查前，由睡眠技术人员为患者佩戴并固定CS-WOxi。整晚监测数据通过蓝牙连接上传到“超思健康”APP中，记录过程中的探头脱落部分由研究者在分析软件中截取删除，截取时间不计入软件分析氧减指数（oxygen desaturation index，ODI）时间，通过软件分析并生成SpO2报告。3. 同步记录：在开始PSG监测时，开始CS-WOxi同步记录。次日PSG监测结束时，结束CS-WOxi监测并检查数据记录情况。三、统计学分析使用SPSS 26.0统计软件进行数据分析。符合正态分布的计量资料以x¯±sx¯±s表示，不符合正态分布的计量资料以［M（Q1，Q3）］表示，计数资料以例数（%）表示。对同一受试者CS-WOxi监测获得的SpO2相关参数，包括平均SpO2（MSpO2）、ODI、SpO2<90%的累计时间（cumulative time at SpO2<90%，CT90）、SpO2<90%的累计时间百分比（cumulative percentage of time spent with SpO2<90%，CT90%=CT90/TST）与PSG相关参数进行差异检验，以及线性相关分析和Bland-Altman一致性检验（MedCalc 20）。以PSG为金标准，分别计算CS-WOxi测得的3%ODI（CS-ODI3）诊断OSA、中重度OSA、重度OSA的敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值，并利用受试者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲线确定诊断OSA及中重度OSA的最佳CS-ODI3界值。以P<0.05为差异有统计学意义。

结果

一、一般情况共纳入184例受试者，其中男性121例（65.8%），女性63例（34.2%）；年龄46.0（34.3，59.0）岁，体重指数（BMI）为26.0（23.3，29.6）kg/m2，AHI 18.2（5.8，40.8）次/h。其中AHI<5次/h的单纯鼾症40例（21.7%），轻度OSA 40例（21.7%），中度OSA 42例（22.8%），重度OSA 62例（33.7%）。所有受试者均完成同步PSG和CS-WOxi监测，数据采集正常。二、呼吸及SpO2相关参数比较CS-WOxi与PSG的呼吸参数及SpO2相关参数比较见表1。配对t检验显示，CS-WOxi的总记录时间（CS-TRT）平均较PSG的总记录时间（PSG-TRT）长0.5 min，差异无统计学意义；CS-TRT平均较PSG-TST长64.3 min，CS-ODI3与PSG测得的3%ODI（PSG-ODI3）差异有统计学意义。配对Wilcoxon符号秩检验显示，CS-WOxi检测到的ODI3较PSG-ODI3高，差异有统计学意义（P<0.001），但CS-ODI3与PSG-AHI之间的差异无统计学意义（P=0.529）；两种方法检测的MSpO2差异无统计学意义，CS-WOxi的CT90和CT90%均高于PSG，差异存在统计学意义。三、相关性和一致性检验

对CS-WOxi测得的ODI3和PSG测得的ODI3、AHI依次进行Pearson相关性检验和Bland-Altman一致性检验。结果如图1所示，CS-ODI3较PSG-ODI3平均高3.7次/h（95%CI：-14.1次/h，21.6次/h），相关系数r=0.93，P<0.001，但CS-ODI3与PSG-AHI的平均差异仅为0.7次/h（95%CI：-17.9次/h，19.3次/h），相关系数r=0.92，P<0.001（图2）。

图1 CS-WOxi的ODI3与PSG-ODI3的散点图和Bland-Altman分析（n=184）

图2 CS-WOxi的ODI3与PSG-AHI的散点图和Bland-Altman分析（n=184）

四、诊断试验

在分别以CS-ODI3≥5次/h，CS-ODI3≥15次/h，CS-ODI3≥30次/h作为cut-off值去识别OSA（PSG-AHI≥5次/h），中重度OSA（PSG-AHI≥15次/h），重度OSA（PSG-AHI≥30次/h）时，CS-WOxi的ODI3的诊断敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值、准确率结果如表2所示。图3所示为CS-ODI3诊断OSA（PSG-AHI≥5次/h）、中重度OSA（PSG-AHI≥15次/h），以及重度OSA（PSG-AHI≥30次/h）时的 ROC曲线，其曲线下面积（AUC）分别为 0.933、0.915及 0.964（均 P<0.001）；根据绘制ROC曲线，在约登指数（Youden index，YI）最大时，确定诊断OSA及中重度OSA的最佳ODI3界值分别为4.9次/h（YI=0.74，敏感度94.4%，特异度80.0%，）和12.7次/h（YI=0.72，敏感度90.4%，特异度81.3%）。

图3 CS-ODI3诊断OSA、中重度OSA、重度OSA的ROC曲线

讨论

本研究结果显示，CS-WOxi监测所得的SpO2相关参数，MSpO2与PSG的MSpO2之间差异无统计学意义。呼吸事件的发生大部分伴随着氧减事件，氧减事件与呼吸暂停事件之间有高度相关性［14, 15, 16］，可以用氧减指数（应用最广泛的指标是ODI3）来筛查OSA。在本研究中，CS-WOxi监测所得的参数CS-ODI3与PSG-AHI之间差异无统计学意义（P=0.529），准确率较高，且两者之间相关性较好（r=0.92，P<0.001）。Bland-Altman一致性检验显示，CS-ODI3与PSG-AHI、PSG-ODI3一致性均较好。以CS-ODI3≥5次/h作为cut-off值，对OSA（即PSG-AHI≥5次/h）诊断的敏感度为94.4%，特异度为80.0%。在184例受试者中，仅有8例OSA患者没有被识别出来，而通过CS-ODI3能将131例（71%）的受试者进行准确地分类（包括是否患病及其严重程度）。本研究结果表明，用SpO2相关参数筛查OSA具有较好的敏感度和特异度，和其他研究的发现一致［10, 11, 12，15，17, 18］，说明了其在检测OSA呼吸事件中的可靠性。与进口脉搏血氧仪Pulsox-300i［16］及一款国产指环式脉搏血氧仪［15］相比，CS-WOxi诊断OSA的敏感度和特异度稍高，但这种微小差异可能是由研究人群、样本量不同等因素导致。鉴于OSA在一般人群中的患病率很高，其中很大一部分仍未被诊断，因此根据临床实践及临床需求，应选择敏感度更高的cut-off值以减少对高危人群的漏诊，建议以CS-ODI3≥5次/h作为cut-off值筛查OSA患者。同时，对临床上无共患疾病的中重度OSA患者也应予以治疗，以避免间歇低氧和睡眠片段化带来的不良影响，CS-WOxi在识别中重度OSA患者方面也有着很高的应用价值（敏感度85.6%，特异度85.0%），这对于辅助临床医生早期识别中重度OSA患者并尽快开始治疗有重要意义。如表1所示，在CS-WOxi与PSG监测TRT差异无统计学意义的情况下，CS-WOxi的TRT较PSG分析的TST平均长64.3 min。该设备不能评估患者的睡眠情况，这导致通过该脉搏血氧仪监测得到的相应SpO2相关参数不能反映患者在睡眠状况下最真实的氧降情况，这也是大多数便携式睡眠监测设备共同存在的问题［15, 16，19, 20］。理论上来说，在不能评估睡眠状态的情况下，用TRT代替TST会导致低估患者氧减指数。一项探讨Ⅲ型和Ⅳ型便携式睡眠监测设备在曾患脊髓灰质炎人群中检测OSA应用价值的研究中，PSG测得的ODI3与脉搏血氧仪（Pulsox-300i）测得的ODI3仅相差0.44次/h，但差异有统计学意义［16］。另一款国产指环式脉搏血氧仪检测的ODI3与PSG之间的差异更大［（22.2±24.5）次/h比（25.3±24.5）次/h，P<0.001］［15］。但在本研究中，发现了相反的情况，CS-WOxi的ODI3较PSG的ODI3高。回顾两者ODI3相差较大的受试者PSG原始数据，发现这部分受试者夜间体动较多，据此我们推测CS-WOxi可能错误地将运动导致的伪迹识别为氧减事件，在抗运动伪迹方面性能有待提高。CS-WOxi所获得的其他参数中，CT90、CT90%与PSG所得结果差异均有统计学意义（P<0.001），同样存在高估低氧时间的情况。但CS-WOxi的MSpO2与PSG的睡眠MSpO2之间差异无统计学意义（P=0.253），可作为患者夜间睡眠状况下整体SpO2情况的参考。Cagle等［21］的荟萃分析显示，便携式睡眠研究设备与PSG测得的ODI之间有较好的相关性（n=241，r=0.94，P<0.001），这与我们的研究发现一致。再次验证了便携式设备SpO2相关参数用于OSA事件判断的可靠性。呼吸事件引起的SpO2下降取决于呼吸暂停/低通气的持续时间、呼吸事件的类型、功能残气量和个体基础动脉血氧饱和度水平［22, 23］。在PSG中，呼吸暂停通过气流信号（呼吸暂停10 s或更长时间）来判读，而不需要SpO2下降。没有明显并发症的年轻人群和低BMI人群，在发生呼吸暂停事件时有可能不伴有超过3%的SpO2降低［15］。此外，脉搏血氧仪缺乏脑电信号，没有觉醒的检测，会导致脉搏血氧仪漏掉有觉醒但无SpO2降低、或SpO2降低不足3%的低通气事件，因此ODI3可能低估了AHI。其次，ODI3的准确性还取决于信号采集的质量，当存在运动伪迹时，脉搏血氧仪的自动算法可能会错误地丢弃这些信号，因此可能会错过与运动相关的潜在呼吸事件。本研究是对怀疑有OSA的患者进行的一项队列研究，存在一定的局限性。第一，研究人群仅从一家睡眠中心招募，该研究受试者为有打鼾、嗜睡等症状，高度怀疑OSA的人群，在研究人群选择上有一定偏倚，因此该脉搏血氧仪在社区人群中的临床应用需要进一步评估；第二，本研究在睡眠中心进行，由睡眠技术人员完成仪器的佩戴与监测过程，未评估其用于家庭监测时的可靠性和成功率；第三，本研究仅与PSG设备上的脉搏血氧仪参数进行了比较，而未与其他进口便携式脉搏血氧初筛仪进行比较，无法比较其与进口相似设备的优劣。脉搏血氧仪具有便携、易操作，舒适等特点，本研究证实了CS-WOxi监测SpO2的准确性，与PSG测得的SpO2一致性较好，CS-ODI3对成人OSA患者（AHI≥5次/h）敏感度较高（94.4%），能有效识别OSA患者。但需注意，在临床应用中，该设备不具备PSG的诊断作用，只能在OSA筛查中为临床医生提供重要参考依据，这有助于合理分配医疗资源，缩短PSG等待队列。