1 咽部气道的维持机制 1.1 咽部肌肉的作用

咽部肌肉可分为咽舒张肌和咽收缩肌。从口咽部气道水平上来说(位于软腭下缘至会厌根部，即所谓的舌后区气道)，呼吸时颏舌肌扩张气道，但其扇形状放射的肌纤维可引起舌的复杂运动。目前颏舌肌的研究最多，其活性降低与上气道阻力增加的相关性已经明确。在咽下部气道(位于声带和会厌上缘之间)，舌骨上肌群和舌骨下肌群的净向量和，决定了舌骨的位置以及咽下部扩张时舌骨的作用。舌骨的位置和肌纤维的方向很大程度上影响了这些肌肉的净向量和。在腭咽部气道(位于软腭和鼻中隔后区)，每块肌肉的功能取决于呼吸的路径的选择。腭舌肌和腭咽肌收缩可以开放腭咽部气道来进行鼻呼吸。因此，这些肌肉被认为是鼻呼吸时的舒张肌；腭帆张肌和腭帆提肌能提升软腭，被认为是口呼吸时的舒张肌^[1-2]。

咽舒张肌和咽收缩肌这两组拮抗肌的净向量和决定了静止状态下咽部气道口径。Feroah等^[3]证明了山羊觉醒时，舒张肌茎突咽肌和咽下部收缩肌之间的平衡调节着离体的咽部气道口径的大小。除了调节咽部气道口径，从咽收缩肌的肌电图得到的最新证据表明咽部肌肉还有另外一个重要的功能。Kuna等^[4]观察到咽收缩肌吸气阶段激活，常常与OSAS患者觉醒时气道重新开放有关。对此可能的一种解释是：咽收缩肌的收缩导致咽部气道壁的强直度增加，有助于觉醒状态下颏舌肌激活所引发的气道塑型。在机械负荷和化学刺激下，咽舒张肌的强直性肌活动增加，这也可能使得咽部气道壁的强直度增加。咽部肌肉不仅在调节咽部气道内径的过程中充当着咽舒张肌或咽收缩肌，还在调节咽部气道顺应性的过程中充当着硬化物的作用。

从电刺激咽部肌肉获得的最新证据，很大程度上支持咽部肌肉充当硬化物的功能这一观点。在麻醉状态下狗的离体的上气道，Hida等^[5]记录到了电刺激舌下神经分支时，上气道静态的压力-流量曲线。他们证明了压力-流量曲线斜率所代表的上气道顺应性随着咽舒张肌的收缩而降低。Fuller等^[6]证实了Hida的观察报告，并进一步证明了伸舌肌和缩舌肌的共同激活将引起大鼠的咽部气道壁的强直度增加。双边电刺激麻醉状态下睡眠呼吸障碍(SDB)患者的舌肌肉组织，包括伸舌肌和缩舌肌，会使口咽部气道静态的压力-流量曲线的斜率降低。因此，咽部肌肉在维持平稳呼吸中起两个重要作用：一是控制咽部气道内径；二是调节咽部气道顺应性。后者可能在气道狭小的儿童中尤为重要。

1.2 平稳呼吸时咽部肌肉的作用

平稳呼吸时，吸气泵肌肉(如横隔和肋间外肌)的收缩作用会削弱咽部肌肉的收缩作用，从而产生气道负压，使得咽部气道狭窄。基于Remmers提出的上气道的内径大小是由两种拮抗力之间的平衡所决定的，以及神经控制机制调节咽部肌肉和吸气肌的主要活动的事实，人们提出了一个“神经平衡模型”^[7]。在这个模型中，意识水平、条件反射和化学刺激相互作用调节着中央驱动器的最终输出信号。此外，咽气道壁的结构特性导致了咽部气道口径大小的可变性(解剖机制)。因此，咽部气道的口径是由神经机制和解剖机制相互作用所决定的。

1.3 神经机制的状态依赖性

在觉醒状态下，通过对30多对咽部肌肉的控制和协调，高级中枢神经系统持续监测保证了咽部气道的开放与神经和化学传入信息的一致性。麻醉状态下正常人上气道抵抗和睡眠呼吸障碍增加，因而负压反射的传入通路包括位于上气道黏膜的机械感受器和喉上神经^[8]。Mezzanotte等^[9]证明了与正常人相比，成年的OSAS患者觉醒时颏舌肌的活性显著地增加。这不意味着OSAHS患者的神经机制异常增强。Fogel等^[10]发现在一个给定的气道负压下，有或者没有OSAS的受试者觉醒时颏舌肌的活性水平没有差异，表明OSAS患者颏舌肌活性很大程度上是由结构性咽部狭窄引起的。

睡眠抑制高级中枢神经系统，并降低咽部肌肉活性。正如其他大多数骨骼肌一样，在REM睡眠期间咽部肌肉的抑制程度比NREM睡眠期间更为显著。负压反射有助于增强已降低的咽部肌肉活性和维持咽部气道开放。这种反射作用会根据参与的肌肉、睡眠时相和OSAS的存在与否而发生变化^[11]。虽然负压反射损伤是OSAS发病机制的一个有吸引力的假设，但没有确切的研究证明OSAS患者和正常受试者的肌电图反应有差异。

在睡眠期间，化学刺激似乎对咽部肌肉活性的影响很小。Parisi等人报道：睡眠期山羊的颏舌肌对低氧和高二氧化碳反应性比觉醒时低(觉醒期>NREM期>REM期)。他们观察到颏舌肌对低氧的反应模式与膈肌显著不同：表现在颏舌肌仅在低于氧饱和度临界值时被激活，而膈肌活性仅在急性逐步缺氧时增强。因此，正如Remmers^[12]证明，咽部扩张力和吸气时塌陷力之间的不平衡导致了睡眠时咽部气道狭窄。

睡眠期平稳呼吸时，咽部肌肉收缩的必要性取决于咽部气道的结构稳定性。Remmers^[12]的研究表明，咽部解剖结构异常的OSAS患者需要咽部肌肉的活动来维持气道开放，从而稳定呼吸。

1.4 上气道的解剖平衡

大量先前的报告证明了上气道存在结构异常，例如OSAS患者存在小下颌、腺样体肥大、扁桃体肥大、巨舌和肥胖。Isono^[13]证明了异常解剖机制有助于增加咽部气道可塌陷性。咽部气道是由舌和软腭等软组织所围成，而后者又由上颌骨、下颌骨、椎骨等骨性结构所支撑。因此，咽部气道的简易机械模型可以是一个被软材料包被的软管放置在一个硬盒子里。在这个模型中，管道的内径大小取决于管道的力学性质和跨壁压，管道内径和跨壁压的关系可以用“管道法则”来表示。跨壁压即管腔内外的压力差。给定一个腔内压，组织压增加会导致跨壁压降低，管腔随之变窄。通过改变咽部气道的管道法则，咽部肌肉的收缩能起到解剖平衡支点的作用。因此，解剖平衡和神经机制之间的相互作用决定了咽部气道最终的开放。最近，Isono^[13]测量了在全麻状态诱发的阻塞性呼吸暂停过程中舌背部和软腭之间的压力，认为其可以反映组织压。并且发现所有OSAS患者呼气末，组织压均低于大气压。Kairaitis等^[14]测量了麻醉兔子自主呼吸状态下仰卧位时上气道组织压，却得到了正值。仅包括咽部气道周围的软组织和骨外壳的大小这两个重要的解剖特点，解剖平衡模型的限制性确实存在。基于咽部气道维持的发生机制知识更新，解剖平衡模型的正确性有待于未来的评估和提高。

2 咽部气道开放的机械作用 2.1 头和下颌骨位置

在人体, 下颌骨外围尺寸随着头和下颌骨位置变化而变化, 这使得上气道解剖平衡也发生变化。解剖平衡模型表明颈伸和下颌前伸能增加下颌骨外围尺寸，有助于咽部气道的维持; 而颈屈和牙合张开能减小下颌骨外围尺寸，使得咽部气道狭窄。因此，当神经机制被抑制时，尤其是在睡眠期，咽部气道开放随着头和下颌骨位置的变化而变化。尽管大量的先前研究表明咽部气道开放随着头和下颌骨位置的变化而变化，但是关于咽部气道维持中解剖机制的机械作用以及检验结构改变能引起神经反应的研究几乎没有，尤其是在睡眠期。

Hudgel^[15]观察到颈屈使得上气道阻塞，阻塞发生时紧张性和相位性颏舌肌活动随着吸气驱动的增强而增强。颏舌肌活动爆发后气道立即开放，呼吸立即恢复。Banora等认为反射机制根据头和下颌骨位置的变化而调节上气道肌肉。他们发现自主呼吸的猫觉醒期颏舌肌活动随着颈屈和颈伸而瞬间增加和减弱。当通过气管造口术呼吸时，反射会减弱但不会消失；当切断双侧喉上神经时，反射也不会消失。这表明上气道感受器对反射几乎没有作用，可能是前庭感受器和关节感受器参与了反射。受试者睡眠期头和下颌骨位置的多样性可能对呼吸模式的多样性起一定作用。

据报道，成年的OSAS患者睡眠期牙合张开(69%±23％)比非OSAS患者睡眠期牙合张开(11%±12％)高5 mm，且需要更长的时间。Isono等^[16]认为麻醉和瘫痪的OSAS患者牙合张开1.5 mm, P′close就增大3 mmH₂O，这说明使得牙合张开会导致上气道的解剖不平衡。牙合张开肌(翼外肌)和牙合关闭肌(咬肌)的肌电活动在呼吸暂停发作前都逐渐减弱，在呼吸暂停终止时都增强，这与咽舒张肌活性相似。有趣的是，Hollowell和Suratt在呼吸暂停前后观察到吸气性牙合张开。尽管呼气性牙合张开可能是咬肌舒张造成的，但吸气性牙合张开可能主要是由增大负的PAW使舌肌肉组织收缩和下颌骨旋转引起的。牙合张开能够通过改变咽舒张肌(颏舌肌和颏舌骨肌)的矢量力方向而增强机电解耦联。尽管牙合张开能诱导鼻呼吸向口呼吸的转换，但其本身对咽部气道维持并没有益处^[17]。

下颌前移的口腔矫正器是OSAS患者的一种治疗选择。尽管口腔矫正器被证实仅对成年OSAS患者有益，但仍有很少研究报道了这种设备对OSAS儿童的临床有效性。Kato等^[18]报道了在麻醉和瘫痪的成年OSAS患者，下颌前移以剂量依赖的方式降低了腭咽和口咽的负的闭合压。有趣的是，在麻醉的肥胖成人中尽管口咽的P′close明显降低了，但并没有观察到腭咽的闭合压随下颌前移而得到改善。在成年OSAS患者，颏舌肌活性随着下颌前移而降低^[19]。下颌前移而得到改善的解剖平衡可能会降低神经代偿机制的必要性。

2.2 体位

人们已经知道侧卧位和坐位能减少OSAS患者呼吸暂停事件发生，咽部气道周围软组织的重力影响着咽部气道的维持。由于骨外壳内软组织分布不均匀，仰卧位时重力对气道的影响可能最大，而侧卧位和坐位时降低。据报道侧卧位能降低OSAS患者被动咽的P′close。俯卧位时似乎重力对气道的影响最小，使得咽部气道开放得到改善。然而，麻醉和瘫痪婴儿的最新研究并不支持这一推测。Ishikawa等人发现，事实上即使正常婴儿俯卧位也能使被动的咽部气道狭窄，并且增大被动咽的P′close，甚至超过大气压^[20]。因为正常婴儿俯卧位时呼吸暂停频率和仰卧位时没差异，所以即使睡眠期神经机制应起作用来维持气道开放。然而，还没有任何肌电研究来支持这一推测。值得注意的是，死于俯卧位的婴儿猝死综合征受害者通过死后CT扫描确诊为咽部完全阻塞。俯卧位咽阻塞可能是因为神经机制(觉醒反应)缺陷造成的。

睡眠期上气道肌肉与结构变化及其相互关系失调在OSAS的发病机制中具有重要的地位。认识和研究咽部气道的维持机制和咽部气道开放的机械作用，对于深化理解OSAS的病理生理和进一步开展相应的治疗措施，去除OSAS所致的全身性病理损害，有着十分重大的临床意义和前景。