克劳宗综合征（Crouzon syndrome）和阿佩尔特综合征（Apert syndrome）对上呼吸道形态的不同影响：对阻塞性睡眠呼吸暂停的启示

《Journal of Cranio-Maxillofacial Surgery》：Differential impact of Crouzon and Apert syndromes on upper airways morphology: implications for Obstructive Sleep Apnoea

本研究通过几何形态学分析比较了37名Crouzon和Apert综合征患者与53名健康儿童的上呼吸道形态差异，考虑年龄、口部开合及头颈姿势等因素。结果显示，综合征患者上呼吸道形态与健康儿童及不同综合征间存在显著差异（鼻咽部狭窄、咽腭部形态改变），但形态差异与OSA无直接关联。研究强调了标准化成像和更大样本量的重要性。

　　儿童患有综合征性颅缝早闭时，面临较高的阻塞性睡眠呼吸暂停（OSA）风险，但其背后的机制仍然不明确。本研究旨在探讨Crouzon综合征和Apert综合征如何影响气道形态，并进一步了解这些变化如何导致OSA。研究同时考虑了年龄和体位对气道形态的影响，并探讨了上呼吸道与颅面区域（包括骨骼和软组织）之间的协变关系。我们分析了37名患有综合征性颅缝早闭的儿童以及53名未患此病的对照组儿童，年龄从0到49个月不等。研究中我们收集了52个关键点，用于构建上呼吸道的三维模型，并在条件允许的情况下记录了呼吸暂停-低通气指数（AHI）。通过几何形态学分析，我们发现年龄、口腔张开程度和颅颈体位显著影响了气道的形状，强调了标准化影像的重要性。在控制了这些因素之后，我们观察到Crouzon综合征患者在口腔咽部的形态变化，而Apert综合征则改变了鼻咽部的形态。研究未发现气道形态与OSA之间存在直接联系。此外，我们发现上呼吸道的生长及其与颅面区域的形态协变并不受综合征性颅缝早闭诊断的影响。最终，这些发现突显了不同综合征之间的气道差异，以及FGFR突变对骨骼和周围软组织的影响。本研究为更精确的呼吸诊断和个性化的治疗计划提供了有价值的见解。

阻塞性睡眠呼吸暂停（OSA）是一种由于上呼吸道解剖结构狭窄导致的呼吸障碍，它会减少或阻断气流（分别称为呼吸暂停和低通气）。OSA与血氧饱和度下降、睡眠碎片化以及各种症状有关，如行为和认知问题、呼吸和心脏并发症，以及生长发育障碍。在儿科患者中，上呼吸道阻塞与特定的颅面特征有关，包括下颌发育不足、狭窄且呈拱形的硬腭、鼻腔缩小、面部高度增加以及相对的舌体增大或舌位后移（即舌咽部障碍）。通常，OSA是通过多导睡眠监测（PSG）进行诊断和特征描述的，这种检测可以计算出呼吸暂停/低通气指数（AHI）。AHI衡量的是每小时记录睡眠时间中发现的呼吸暂停和低通气事件数量，并构成诊断OSA及其严重程度的主要参数。

尽管OSA在一般儿科人群中患病率范围在1.2%至5.8%之间，但综合征性颅缝早闭患者中约有50%受到影响。颅缝早闭是指一个或多个颅骨缝过早闭合，这与头骨生长异常有关。它影响大约每2100至2500个活产婴儿，其中40%的病例是综合征性的。超过150种综合征与颅缝早闭有关，其中大多数综合征性颅缝早闭病例是由于FGFR基因的增益功能突变引起的，这些基因在骨骼发育中起重要作用。在FGFR相关的颅缝早闭中，Apert综合征和Crouzon综合征的患病率分别约为1:100,000和1:25,000。Crouzon综合征与超过50种突变相关，而Apert综合征则与Ser252Trp、Ser252Phe和Pro253Arg三种突变有关。大多数Apert和Crouzon综合征患者表现出冠状缝过早闭合和头骨在前后方向上的生长受限，但通过增加颞部宽度来适应大脑生长（表现为头颅短头畸形）。颅面异常包括眼球突出、眼距增大、唇裂或腭裂，以及中面部发育不足，其中额部、颧骨和上颌下颌区域的形态差异最为明显。尽管这些特征被广泛报道，但这些综合征的表型表达高度变化，多个组织和器官受影响，表明FGFR突变具有多效性。

虽然已知FGFR的过度激活会导致不同组织、器官和系统出现异常，包括颅面区域，但这种突变与上呼吸道形态的直接联系尚未明确。关于综合征性颅缝早闭儿童上呼吸道解剖基础的研究较少，大多数研究仅关注尺寸差异。一些作者报告称，患有综合征性颅缝早闭和OSA的年轻患者上呼吸道长度增加、后气道空间减少以及最小的咽部横截面积减小。然而，这些颅面结构变化与呼吸阻塞之间的机制关系仍不明确。

本研究的目标是评估Crouzon和Apert综合征患者上呼吸道的形态差异及其与OSA的关系。考虑到FGFR突变的多效性和特异性，我们假设上呼吸道的形态会在未受影响儿童和综合征性颅缝早闭患者之间，以及在Crouzon和Apert综合征患者之间显著不同。此外，考虑到上呼吸道与周围颅面软硬组织的解剖联系，我们预期儿童在医学影像采集时的体位可能影响上呼吸道形态的变化。因此，我们旨在确定这些体位相关差异是否应在研究上呼吸道形态变化时被考虑。同样的假设也适用于患者的年龄和性别。最后，我们评估了上呼吸道形态在诊断为OSA的患者中的变化情况，并分析了上呼吸道与颅面区域之间的形态协变情况，测试这种协变是否因考虑的解剖区域或综合征而有所不同。理解这些相互作用应有助于改善OSA的预测并指导受影响儿童更个性化的治疗策略。

本研究共纳入了37名患有Apert或Crouzon综合征的儿童，他们接受了术前的计算机断层扫描（CT扫描）。仅纳入在影像采集时未接受任何治疗（如上呼吸道手术、气管切开术、颌面手术、神经外科手术或持续气道正压通气（CPAP））的患者。同时，我们还收集了53名年龄匹配的未受影响儿童的CT扫描作为对照，这些儿童来自H?pital Necker-Enfants Malades（巴黎，法国）以及另外四家法国医疗机构（CHU de Caen Normandie、CHU de Montpellier、Hospices Civils de Lyon和Assistance Publique-H?pitaux de Marseille）。这些对照儿童是在经历轻微创伤或感染后接受CT扫描，这些情况不会影响他们的颅面解剖结构。所有这些影像数据均获得了H?pital Necker-Enfants Malades的伦理审查委员会和Aix-Marseille大学伦理审查委员会的批准。

对于每个个体，我们记录了遗传诊断（如可获得）以及性别和检查时的年龄。为了考虑到出生后的前几年中观察到的快速生长率，这在逐渐减缓（Lo et al., 2022; Tutkuviene et al., 2016），我们定义了五个任意年龄组：<3个月、3–6个月、6–12个月、12–24个月和>24个月。这些参数在每组样本中的分布总结在表1中。

表1展示了Crouzon综合征、Apert综合征和未受影响儿童样本的特征。这些样本的大小分别为26、11和53。性别分布方面，Crouzon患者中有13名女孩和13名男孩，Apert患者中有6名女孩和5名男孩，未受影响儿童中有22名女孩和31名男孩。年龄范围方面，Crouzon患者的年龄从0到48.9个月，Apert患者的年龄从1.4到11.0个月，未受影响儿童的年龄从0.1到47.5个月。平均年龄（±标准差）分别为12.3±12.1个月、6.4±3.1个月和11.3±11.4个月。AHI（呼吸暂停-低通气指数）方面，Crouzon患者中有21名（81%）有数据，平均值为11.9±21.0，Apert患者中有6名（54%），平均值为2.9±1.8，而未受影响儿童中无相关数据。在27名患者中，我们记录了OSA的有无及其严重程度，其中无OSA的患者有5名（19%），轻度OSA的患者有6名（23%），中度OSA的患者有3名（11%），重度OSA的患者有7名（27%）。此外，我们还记录了患者的口腔姿势，包括张开、稍微张开或闭合，以及通过计算开口角度来评估，该角度测量右鼻孔、同侧下颌角和下颌头之间的角度。此外，我们还记录了儿童口中是否有物体（如拇指或奶嘴），并排除了接受鼻腔或口腔插管的患者。

为了捕捉上呼吸道的复杂形态，我们首先在上呼吸道的长度上定义了20个切片，这些切片与冠状面或轴向参考面平行。关于鼻腔部分，我们定位了7个切片，分别代表两侧鼻腔，共计14个切片，这些切片位于由椎体棘突和顶点定义的冠状面以及亚丁（subspinale）、鼻根（nasion）、前鼻脊（anterior nasal spine）、翼状突（alare）、筛骨垂直板（crista galli）以及前（anterior）和后（posterior）筛骨上颌突（clinoid process）的水平。此外，我们还在通过上颌牙槽突（interincisor point）和上颌突（maxillary tuberosities）定义的轴向平面中放置了额外的切片，分别在鼻腔分叉（choanal bifurcation）、后鼻脊（posterior nasal spine）、蝶骨底部（inferior border of the sphenoid）、声带（epiglottis）和第3颈椎体（body of the 3rd cervical vertebra）的水平。在这些20个切片上，我们放置了标志点，分别位于其前部、后部和外侧，共计80个标志点。然而，由于骨性偏移或黏膜体积增加，某些患者的鼻腔和鼻咽部区域的气道无法重建，导致部分标志点缺失。因此，我们最终分析了52个标志点，并记录了上呼吸道重建过程中是否出现中断。结果显示，Crouzon综合征患者中有8%出现上呼吸道重建中断，Apert综合征患者中有27%，未受影响儿童中有4%。

为了全面描述颅面区域（包括硬组织和软组织）的形态，我们定义了71个标志点（见补充材料数据S1）。对于软组织（如舌头、声带和软腭）的描述，我们提取了中矢状切片，该切片通过鼻根（nasion，即额骨与两侧鼻骨的交界点）、顶点（vertex，即从侧面观察时颅骨最高点，位于矢状缝）和lambda（lambda，即枕骨缝与矢状缝的交界点）定义。通过这些方法，我们能够对上呼吸道和颅面结构进行详细的形态分析。

在数据分析部分，我们使用R软件（版本4.2.3）进行了所有统计和几何形态学分析，并将显著性阈值设定为5%。为了评估观察者在标志点放置上的可靠性，我们使用了Lin的协方差相关系数（LCC），通过R包epiR（版本2.0.61）中的epi.ccc函数进行计算。根据文献，重复性被定义为“差”（LCC <|0.50|）、“中等”（|0.50|≤ LCC <|0.70|）、“显著”（|0.70|≤ LCC <|0.85|）或“高”（LCC ≥ |0.85|）（Lin, 1989; Stevenson et al., 2013）。我们发现所有解剖区域（上呼吸道、颅骨、下颌和软组织）的Lin系数均超过0.60，其中96%的标志点的系数超过0.95，表明观察者在标志点放置上的可靠性很高。

我们还评估了上呼吸道形态与综合征性颅缝早闭、OSA、年龄和性别的关系。我们使用了R包geomorph中的procD.lm函数进行了多变量协方差分析（MANCOVA），并使用procdist函数（来自shapes包，版本1.2.7）计算了Procrustes距离。结果表明，年龄、口腔张开程度和颅颈体位显著影响上呼吸道的形态变化，而性别和口中是否有物体则没有影响。此外，我们发现上呼吸道的形态变化与年龄、AHI、口腔张开角度以及颅颈倾斜角度有关。

在排除了显著的混杂因素后，我们评估了上呼吸道形态是否因诊断不同而发生变化。我们首先使用procD.lm函数计算了形态与相关变量的残差，然后在这些残差基础上进行了主成分分析（PCA），并使用了与这些PCA相关的置换检验来评估各组间Procrustes距离的显著性。通过这些分析，我们发现上呼吸道的形态在综合征性颅缝早闭患者和未受影响儿童之间存在显著差异，且在Apert和Crouzon综合征患者之间也存在差异。然而，上呼吸道的形态与OSA的存在与否及其严重程度之间未发现显著关联。这可能表明，尽管存在形态变化，但这些变化并不直接导致OSA的发生。

我们还评估了上呼吸道与颅面区域之间的形态协变关系。为此，我们使用了R包geomorph中的两块偏最小二乘法（PLS）分析，以比较上呼吸道和颅面结构（包括颅骨、下颌和软组织）的形态。我们发现，上呼吸道与颅面区域之间存在显著且强烈的形态协变关系。然而，在Apert综合征患者中，这种形态整合关系不再显著，这可能与该样本的规模较小有关。此外，我们还观察到上呼吸道与鼻腔之间的形态协变关系在Apert综合征患者中未显著，这可能是由于样本数量有限。

本研究的结果表明，尽管在影像采集过程中，儿童的体位和口腔张开程度可能对上呼吸道形态产生影响，但这些因素在排除后，上呼吸道的形态仍然存在显著差异。这些差异可能与上呼吸道在不同综合征中的特定变化有关。例如，Crouzon综合征患者可能在口腔咽部表现出更明显的形态变化，而Apert综合征患者则可能在鼻咽部表现出不同的变化。此外，上呼吸道的形态变化可能与OSA的发生风险有关，但并未发现形态与OSA之间的直接关联。

本研究还探讨了年龄、性别、口腔张开程度和颅颈体位对上呼吸道形态变化的影响。结果表明，这些因素在排除后仍然显著影响上呼吸道的形态。因此，在进行上呼吸道形态分析时，必须考虑这些变量。此外，我们发现上呼吸道的生长轨迹及其与颅面区域的形态协变关系并不受综合征性颅缝早闭的影响。这种关系在所有样本中均保持稳定，表明上呼吸道的形态变化可能与年龄和整体生长模式有关。

尽管本研究在一定程度上揭示了综合征性颅缝早闭与上呼吸道形态变化之间的关系，但其局限性也值得关注。首先，样本量相对较小，特别是对于亚组分析（如Apert与Crouzon综合征的比较或OSA严重程度的分层）。这种样本量限制可能影响对微妙但具有临床意义的形态差异的检测。其次，由于本研究为回顾性研究，患者的呼吸状况信息并未系统收集，只有26名患者进行了多导睡眠监测（PG）。此外，大多数患者的PG和CT扫描之间存在延迟（中位数为4个月），这可能影响结果的准确性。考虑到这些因素，我们建议未来的前瞻性研究可以更好地控制这些变量，以提高研究的准确性和实用性。

本研究的成果表明，上呼吸道的形态变化可能与特定的遗传突变和综合征特征有关。FGFR突变不仅影响颅面结构的骨骼发育，还可能影响围绕上呼吸道的软组织，这支持了这些基因的多效性。然而，要区分上呼吸道变形是否是由于颅面结构异常的次级影响，还是直接由遗传突变引起的，仍需进一步研究。因此，未来的临床研究需要更深入地探讨这些遗传突变与上呼吸道形态变化之间的关系，以及这些变化如何影响OSA的发生和发展。

此外，本研究强调了在进行上呼吸道形态分析时，必须考虑年龄、口腔张开程度和颅颈体位的影响。由于这些因素可能影响气道的形态，因此在分析时应进行标准化处理。然而，这种标准化可能会减少样本量，因为患有综合征性颅缝早闭的儿童比例较低。因此，未来的研究需要在保证样本量的同时，尽可能减少这些混杂因素对分析结果的影响。这可以通过使用更先进的影像技术（如锥形束CT）或通过更全面的临床评估来实现。同时，由于PSG和AHI测量是诊断OSA的金标准，但它们对儿童来说成本高、耗时且可能带来不适，因此需要探索其他更便捷的评估方法，如问卷调查，以评估打鼾、睡眠质量和呼吸方式（鼻腔或口腔）等。

综上所述，本研究通过几何形态学分析揭示了综合征性颅缝早闭儿童上呼吸道形态的差异，这些差异可能与OSA的发生风险相关。然而，由于样本量有限，研究结果仍需进一步验证。未来的研究应更加关注上呼吸道形态变化的机制，并探索如何利用这些变化来改进OSA的诊断和治疗策略。此外，研究还强调了标准化影像的重要性，以确保分析结果的准确性和可比性。这些发现为理解综合征性颅缝早闭如何影响上呼吸道形态以及如何进一步研究这些变化与OSA之间的关系提供了重要的理论基础和实践指导。