山东大学耳鼻喉眼学报  2018, Vol. 32 Issue (2): 30-33  DOI: 10.6040/j.issn.1673-3770.0.2017.535
0

引用本文 

钟建文, 刘大波, 罗向前, 黄振云, 仇书要, 程超, 杨李强, 易新华, 曾锦鸿. 可穿戴设备在儿童阻塞性睡眠呼吸暂停诊断中的应用[J]. 山东大学耳鼻喉眼学报, 2018, 32(2): 30-33.DOI: 10.6040/j.issn.1673-3770.0.2017.535.
ZHONG Jianwen, LIU Dabo, LUO Xiangqian, HUANG Zhenyun, QIU Shuyao, CHENG Chao, YANG Liqiang, YI Xinhua, ZENG Jinhong. The application of wearable devices in the diagnosis of children obstructive sleep apnea[J]. Journal of Otolaryngology and Ophthalmology of Shandong University, 2018, 32(2): 30-33. DOI: 10.6040/j.issn.1673-3770.0.2017.535.

第一作者

钟建文。E-mail:doctorzhong@126.com

通讯作者

刘大波。E-mail:daboliu@126.com

文章历史

收稿日期:2017-12-21
修回日期:2018-01-28
可穿戴设备在儿童阻塞性睡眠呼吸暂停诊断中的应用
钟建文1, 刘大波1, 罗向前1, 黄振云2, 仇书要1, 程超1, 杨李强1, 易新华2, 曾锦鸿1     
1. 南方医科大学深圳医院儿童耳鼻咽喉科,广东 深圳 518100;
2. 广州市妇女儿童医疗中心耳鼻喉科,广东 广州 510120
收稿日期:2017-12-21;修回日期:2018-01-28
第一作者:钟建文。E-mail:doctorzhong@126.com.
通讯作者:刘大波。E-mail:daboliu@126.com
摘要目的 探讨和评估可穿戴设备应用于儿童阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)诊断的可行性。方法 随机抽查48例患儿,同步进行可穿戴设备和多导睡眠监测(PSG),其中46例数据有效,分析和比较两者得出的有关OSA诊断的数据。结果 可穿戴设备与PSG监测结果相比较,两者的氧减指数(ODI)中位数分别为3.55(2.12,10.04)次/h和3.23(1.12,8.89)次/h,平均血氧分别为(95.93±1.67)%、(95.52±1.27)%,最低血氧饱和度分别为(83.80±7.47)%、(85.63±6.41)%,差异无统计学意义(P>0.05),可穿戴设备诊断OSA的敏感度为88.89%,特异度为60%,准确度为82.61%,KAPPA值为0.49;可穿戴设备操作耗时及费用均少于PSG。结论 可穿戴设备能够准确得出血氧饱和度和氧减指数,判断OSA具有较高的准确度,且操作简便,费用较低,可用于OSA的筛查以及手术前后病情变化的评估。
关键词睡眠呼吸暂停, 阻塞性    儿童    诊断    可穿戴设备    
The application of wearable devices in the diagnosis of children obstructive sleep apnea
ZHONG Jianwen1, LIU Dabo1, LUO Xiangqian1, HUANG Zhenyun2, QIU Shuyao1, CHENG Chao1, YANG Liqiang1, YI Xinhua2, ZENG Jinhong1     
1. Department of Pediatric Otolaryngology, Shenzhen Hospital, Southern Medical University, Shenzhen 518100, Guangdong, China;
2. Department of Otolaryngology, Guangzhou Women and Children's Medical Center, Guangzhou 510120, Guangdong, China
Abstract: Objective This study aimed to evaluate the feasibility of using wearable devices for the diagnosis of obstructive sleep apnea (OSA) in children. Methods This study included 48 children diagnosed with obstructive sleep apnea; all underwent both, use of wearable devices and full polysomnography (PSG). Data from 46 cases were valid and were analyzed. Results There was no significant difference between wearable devices and PSG in the oxyhemoglobin desaturation index, (median 3.55 [2.12, 10.04] vs 3.23 [1.12, 8.89], P>0.05), mean oxygen saturation (95.93±1.67 vs 95.52±1.27, P>0.05), or lowest arterial oxygen saturation (83.80±7.47 vs 85.63±6.41, P>0.05). In addition, the sensitivity, specificity, accuracy, and KAPPA of wearable devices for the diagnosis of OSA were 88.89%, 60%, 82.61%, and 0.49, respectively. Wearable devices were associated with less surgical time and lower cost than PSG. Conclusion Wearable equipment are characterized by high accuracy, easy operation, and are cost-effective; furthermore, they can be used for screening and evaluation of OSA pre-and post-operatively.
Key words: Sleep apnea, Obstructive    Children    Diagnosis    Wearable devices    

多导睡眠监测(polysomnography,PSG)作为公认的诊断阻塞性睡眠呼吸暂停(obstructive sleep apnea,OSA)的金标准,对医务人员及环境的要求较高,导联多,操作复杂,耗时费力,儿童患者不容易接受。所以,相关学者也一直在寻找更为简单有效、可以判别或排除OSA的方法。为此我们采用可穿戴设备(舒气通手环)与PSG同步监测患儿,进行相关研究分析,汇报如下。

1 资料与方法 1.1 一般资料

2016年4月至2017年4月,在南方医科大学深圳医院儿童耳鼻咽喉科、广州市妇女儿童医疗中心耳鼻咽喉科因为睡眠打鼾、张口呼吸、睡眠憋气等症状行睡眠监测的患儿中,选择使用可穿戴设备与PSG同步监测得到有效数据的共46例,男37例,女9例; 年龄,男(4.91±2.41)岁,女(4.11±2.52)岁; 平均BMI指数,男(16.70±4.92),女(14.87±2.39);两者性别差异无统计学意义。

纳入标准:PSG和舒气通手环数据完整,受试者确保无心脏病及先天性低氧血症等异常。

排除标准:PSG数据或者手环数据不完整者排除。

1.2 方法

所有患儿均行64导PSG监测(康迪,澳大利亚),并同步配戴可穿戴式设备(舒气通血氧监测手环,中国四川),所得数据由两名医生分别进行判断和分析,然后汇总。

1.3 判断标准

PSG对OSA的诊断,根据儿童阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征(obstructive sleep apnea hypopnea syndrome, OSAHS)诊疗指南乌鲁木齐草案作出诊断[1],以AHI≥5或者两者的氧减指数(oxyhemoglobin desaturation index, ODI)≥1且最低血氧 < 92%为阳性,反之则为阴性; 可穿戴使用舒气通血氧监测手环以McGill血氧评分和最低血氧为依据[2-3],1分:指血氧饱和度(SpO2)基线>95%,且少于3个氧减饱和度下降事件; 2分:指至少出现3个血氧饱和度下降事件,介于90%~85%之间; 3分:是指至少3个或以上SpO2下降到85%~80%;4分:是指至少超过3个SpO2下降到低于80%。以血氧评分≥2为阳性,< 2为阴性。

1.4 统计学处理

使用SPSS 24.0软件。偏态分布计量资料ODI以M(P25, P75)表示,平均血氧饱和度、最低血氧饱和度以及平均耗时等符合正态分布的计量资料以x±s表示,两者监测结果一致性检验使用KAPPA系数检验。所有假设均采用双侧检验,检验水准α=0.05。

2 结果

48例患儿使用康迪PSG和可穿戴设备(舒气通手环)同步监测,其中46例数据符合入选标准,对两组数据进行对比分析,结果如下。

2.1 ODI、SpO2监测指数对比

可穿戴设备与PSG的ODI中位数分别为3.55(2.12,10.04)和3.23(1.12,8.89),使用Wilcoxon符号秩检验,结果提示两者差异无统计学意义(Z=1.53,P>0.05);表 1中平均血氧饱和度及最低血氧采用配对t检验,两组数据差异无统计学意义(P>0.05)。

表 1 可穿戴设备与PSG平均SpO2和最低SpO2比较 Table 1 Comparison the average oxygen saturation and minimum oxygen saturation between wearable devices and PSG
2.2 诊断结果的一致性

以PSG监测结果为参照,可穿戴设备监测诊断OSA的灵敏度、特异度及准确率分别为88.89%(32/36),60%(6/10),82.61%(38/46)。采用McNemar检验比较两者的差异性,结果提示两种方法的诊断结果差异无统计学意义(P>0.999),采用KAPPA系数检验评价待评价的可穿戴设备监测诊断与金标准的一致性,K=0.49(P=0.001),可认为两种方法的诊断结果一致性较好(中度一致性K=0.4~0.75)。

2.3 性价比对照

两种监测设备操作均需要人工进行连接,可穿戴设备为手环式设备,连接简单,平均(0.85±0.21)min可以完成设备的配戴及开始记录数据,而PSG从给患儿连接导联开始至开始记录数据为止平均需要(25.70±3.41)min来完成,经配对t检验,t=48.98,P<0.01,两者的操作耗时差异有统计学意义。根据广东省卫生收费标准,可穿戴设备为睡眠呼吸初筛试验收费为300元/人次,而PSG为睡眠呼吸监测试验收费标准是500元/人次,PSG的监测费用多于可穿戴设备的监测费用。由此而见,可穿戴设备平均操作耗时及监测费用均少于PSG。

3 讨论

OSA表现为睡眠过程中反复发生部分上呼吸道阻塞和(或)间歇性完全阻塞,其主要症状有夜间打鼾、张口呼吸、憋气、活动过度、遗尿、多汗、惊醒,以及白天烦躁、易激惹,注意缺陷、记忆力下降,鼻塞、流涕,闭合性鼻音,进食慢等[4]。我们曾做过这方面的流行病学调查,发现广州市儿童打鼾的发生率高达4.65%[5]。检查可见呼吸困难,鼻翼煽动,肋间和锁骨上凹陷,吸气时胸腹矛盾运动,夜间出汗,汗多局限于颈背部,尤多见于婴幼儿。由此造成的并发症主要有生长发育落后、腺样体面容、传导性耳聋、漏斗胸、心脏扩大、心电图异常、高血压、肺心病,甚至婴儿猝死综合征。国外大量流行病学研究评估,儿童睡眠打鼾的发病率为1.2%~5.0%[6]。我们知道,打鼾只是一个OSA的危险信号[7],也就是说并非所有打鼾的患儿都符合OSA,故流行病学的普查数据并不能完全反映OSA的患病率。PSG检查作为诊断OSA的金标准,由于场地、设备等原因无法大规模使用。这就需要一种简便的有同样筛查效果的方法来对可疑的OSA患儿进行预判,国外有相关研究,使用指脉氧设备在家进行两晚的血氧监测,结果显示两晚的氧减指数具有良好的一致性,提示家庭指脉氧监测对儿童OSA评估具有预测意义[3]

腺样体和(或)扁桃体肥大是儿童OSA的主要致病原因[8],发病可见于各年龄阶段,但以学龄前期最为多见,目前主要采取以外科手术切除肥大的腺样体和/或扁桃体为主的综合治疗方法[7, 9-10]。从循证医学的角度来看,对于扁桃体和腺样体肥大的患儿来说,什么情况下需要手术,这就涉及到一个围手术期诊断评估的问题。

国外的相关研究表明,没有OSA症状的儿童极少出现:①夜间SpO2<95%;②超过一次夜间SpO2降低<90%和超过两次氧减事件; ③在≤10岁的儿童群体中,ODI3>2次/h或10岁以上儿童群体中,ODI3>0.5次/h。根据SpO2制定治疗方案,对于有腺样体伴扁桃体肥大症状的OSA患儿,无其他并发症,McGill血氧评分为2或以上建议腺样体扁桃体切除,可不做PSG检查; 对于McGill血氧评分为1,≥3岁,无并发症,行腺样体扁桃体切除后呼吸系统并发症风险低; 术前ODI越高,行腺样体扁桃体切除后越可能得到改善; 如果ODI作为评估OSA干预治疗的效果,那么90%~95%行腺样体扁桃体切除的患儿均有临床显著效果[3, 11-12],可见ODI对于OSA的预判是一个重要的指标,尤其是对重度OSA的判断更有意义[13]。PSG作为诊断OSA的金标准,需要专用场地,不方便进行家庭监测,需要非常专业的技师进行人工判读,监测费用相对较高,具有一定的局限性,此外,部分患儿对于陌生环境存在不适应,容易出现首夜效应。为了能够找到一种费用相对较低、操作简便、准确度较高的方法, 我们参考目前越来越多用于临床的便携式和可穿戴设备[14-16],使用了可穿戴设备舒气通血氧监测手环与PSG进行同步监测,记录SpO2和ODI以及连接仪器所需时间、费用等,并对相关数据进行了分析。我们曾使用PSG对不同性别的OSA患儿监测,结果表明不同性别的患儿其睡眠结构、呼吸暂停指数、最低血氧等差异无统计学意义[17]。本组患儿中男性37例,女性9例,两者平均年龄与BMI指数之间的差异无统计学意义。故本研究中把不同性别的患儿作为一个群体进行自身对照研究。结果显示该款可穿戴设备与PSG比较,两者的氧减饱和度指数、平均血氧及最低血氧差异无统计学意义(P>0.05),提示可穿戴设备对于血氧变化、氧减指数判断等,与PSG相比具有较高的一致性,可穿戴设备数据是可信的。对于OSA的诊断,采用McNemar检验比较可穿戴设备与PSG诊断结果的差异性,结果提示两种方法的诊断结果差异无统计学意义(P>0.999),一致性检验KAPPA值为0.49,提示可穿戴设备与PSG对OSA诊断结果具有中度一致性,说明可穿戴设备可用于儿童OSA的判断。相对于PSG而言, 可穿戴设备的敏感度达88.89%,特异度为60%,准确度高达82.61%,准确度高,也反映了可穿戴设备具有诊断的意义,但其存在一定的误诊率和漏诊率,两者一致性差异有统计学意义,表明可穿戴设备尚不能完全替代PSG检查。

尽管可穿戴设备仅有ODI指数、血氧等少数指标,存在一定的误诊率和漏诊率,但相对于PSG而言,其监测费用较少、操作简便、耗时短,容易为患儿所接受,同时鉴于其便携性强,无需依赖本地计算机储存、分析数据等优势,更适合用于家庭监测,故推荐可穿戴设备用于OSA患儿的筛查。此外,可穿戴设备可以较准确的判断出SpO2和ODI等,该指标对于OSA患儿围手术期的评估至关重要,不仅仅是术前,也包括术后的评估[12, 18-19]除应用于围手术期病情的初步评估,由于其可提供一定的客观评估数据,故对于长期使用持续正压通气治疗患儿的评估以及远期疗效的评估也具有一定的意义。

参考文献
[1] 中华耳鼻咽喉头颈外科杂志编委会, 中华医学会耳鼻咽喉科学分会. 儿童阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征诊疗指南草案(乌鲁木齐). 中华耳鼻咽喉头颈外科杂志, 2007, 42(2): 83-84.
Editorial Board of Chinese Journal of Otorhinolary. Chinese Otorhinolaryngology of Chinese Medical Ass. Draft of guidelines for the diagnosis and treatment of pediatric sleep apnea hypopnea syndrome (Urumqi)[J]. Chin J Otorhinolaryngolo Head Neck Surg, 2007, 42(2): 83-84.
[2] Nixon GM, Kermack AS, Davis GM, et al. Planning adenotonsillectomy in children with obstructive sleep apnea: therole of overnight oximetry[J]. Pediatrics, 2004, 113(1): 19–25. DOI:10.1542/peds.113.1.e19
[3] Pavone M, Cutrera R, Verrillo E, et al. Night-to-night consistency of at-home nocturnal pulse oximetry testing for obstructive sleep apnea in children[J]. Pediatr Pulmonol, 2013, 48(8): 754–760. DOI:10.1002/ppul.22685
[4] O'Brien LM, Mervis CB, Holbrook CR, et al. Neurobehavioral implications of habitual snoring in children[J]. Pediatrics, 2004, 114(1): 44–49. DOI:10.1542/peds.114.1.44
[5] 刘大波, 钟建文, 邓力, 等. 广州地区2~14岁儿童睡眠呼吸疾病和睡眠时间流行病学调查[J]. 实用医学杂志, 2006, 22(24): 2918–2920. DOI:10.3969/j.issn.1006-5725.2006.24.045
[6] Lumeng JC, Chervin RD. Epidemiology of pediatric obstructive sleep apnea[J]. Proc Am Thorac Soc, 2008, 5(2): 242–252. DOI:10.1513/pats.200708-135MG
[7] Ishman SL, Tawfik KO, Smith DF, et al. Screening for Pediatric obstructive sleep apnea before ambulatory surgery[J]. J Clin Sleep Med, 2015, 11(7): 751–755.
[8] Schwengel DA, Sterni LM, Tunkel DE, et al. Perioperative management of children with obstructive sleep apnea[J]. Anesth Analg, 2009, 109(1): 60–75. DOI:10.1213/ane.0b013e3181a19e21
[9] Jain A, Sahni JK. Polysomnographic studies in children undergoing adenoidectomy and/or tonsillectomy[J]. J Laryngol Otol, 2002, 116(9): 711–715.
[10] 刘大波. 儿童阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征治疗新策略[J]. 中华实用儿科临床杂志, 2014, 29(4): 249–251.
LIU Dabo. New therapeutic strategies of obstructive sleep apnea-hypopnea syndrome in children[J]. J Applied Clin Pediatrics, 2014, 29(4): 249–251.
[11] Pavone M, Ullmann N, Verrillo E, et al. At-home pulse oximetry in children undergoing adenotonsillectomy for obstructive sleep apnea[J]. Eur J Pediatr, 2017, 176(4): 493–499. DOI:10.1007/s00431-017-2868-1
[12] Saito H, Araki K, Ozawa H, et al. Pulse-oximetery is useful in determining the indications for adeno-tonsillectomy in pediatric sleep-disordered breathing[J]. Int J Pediatr Otorhinolaryngol, 2007, 71(1): 1–6. DOI:10.1016/j.ijporl.2006.08.009
[13] Hang LW, Wang HL, Chen JH, et al. Validation of overnight oximetry to diagnose patients with moderate to severe obstructive sleep apnea[J]. BMC Pulm Med, 2015, 15: 24. DOI:10.1186/s12890-015-0017-z
[14] Yoon H, Hwang SH, Choi JW, et al. REM sleep estimation based on autonomic dynamics using R-R intervals[J]. Physiol Meas, 2017, 38(4): 631–651. DOI:10.1088/1361-6579/aa63c9
[15] Le TQ, Bukkapatnam ST. Nonlinear dynamics forecasting of obstructive sleep apnea onsets[J]. PLoS One, 2016, 11(11): 0164406.
[16] 章榕, 王洪洪, 余蕾蕾, 等. 多导睡眠监测与便携式睡眠监测的临床应用比较[J]. 山东大学耳鼻喉眼学报, 2016, 30(5): 65–67.
ZHANG Rong, WANG Hong-hong, YU Leilei, et al. Clinical comparison of polysomnography with portable sleep monitoring device[J]. J Otolaryngol Ophthalmol Shandong Univ, 2016, 30(5): 65–67. DOI:10.6040/j.issn.1673-3770.0.2016.247
[17] 钟建文, 刘大波, 周丽枫, 等. 儿童阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征的性别对比研究[J]. 现代临床医学生物工程学杂志, 2005(5): 416–418.
ZHONG Jianwen, LIU Dabo, ZHOU Lifeng, et al. Comparison of clinical characteristics of different sexual children with obstructive sleep apnea-hypopnea syndrome[J]. J Mod Clin Med Bioen, 2005(5): 416–418.
[18] Miyamoto Y, Kinouchi K, Sano M, et al. Pulse oximetric thresholds for tonsillectomy and adenotomy in children: significance of 1-2% decline in oxyhemoglobin saturation[J]. Paediatr Anaesth, 2009, 19(5): 470–476. DOI:10.1111/j.1460-9592.2009.02961.x
[19] Horwood L, Brouillette RT, McGregor CD, et al. Testing for pediatric obstructive sleep apnea when health care resources are rationed[J]. JAMA Otolaryngol Head Neck Surg, 2014, 140(7): 616–623. DOI:10.1001/jamaoto.2014.778