與醒覺條件下能發(fā)生的精確而有效的呼吸調控不同的是，睡眠狀態(tài)本身即可誘發(fā)出病態(tài)和不穩(wěn)定的呼吸，這種異常通常只需在進入睡眠后數(shù)個呼吸周期或幾分鐘后被誘發(fā)。睡眠可引起呼吸調控系統(tǒng)的精確度和效率明顯降低，表現(xiàn)在以下幾個方面：①在30～60歲的人中有4%的女性和9%的男性可發(fā)生呼吸暫?；驎簳r性的低通氣每小時超過5次，每次均伴有睡眠期的血氧飽和度顯著降低。②幾乎所有的正常人表現(xiàn)出明顯的肺泡低通氣和呼吸性酸中毒。整個睡眠期PaCO2可升高2～8mmHg。③許多成年人睡眠中上氣道阻力明顯增高，常常增至清醒時的3～4倍。在清醒期向睡眠期轉化時可發(fā)生通氣降低，?？梢娪谂c氣道阻力增加相關的低通氣和化學感受器受刺激，而出現(xiàn)膈肌和輔助呼吸肌的肌電活動顯著增加。④正常的快動眼睡眠可使呼吸頻率和潮氣量發(fā)生較大變異，且常常變化無規(guī)律性。⑤某些因素如高原缺氧、年老或慢性心力衰竭常引起非常不穩(wěn)定的周期性呼吸，這種不穩(wěn)定現(xiàn)象主要發(fā)生在睡眠時。

一、睡眠對呼吸調控系統(tǒng)的基本影響

（一）醒覺本身對上氣道的傳入刺激消除

NERM睡眠和REM睡眠均可引起維持骨骼肌張力的傳入沖動減少，而這種張力對于咽氣道的順應性和通暢具有重要的作用。已發(fā)現(xiàn)睡眠時腭肌的肌電活動降低，該現(xiàn)象可緣于某些延髓神經(jīng)元的張力性和時相性沖動減少，尤其在與呼吸無密切關系的神經(jīng)元中更明顯。這種上氣道肌肉活動張力降低的機械效應表現(xiàn)為吸氣阻抗增高，有時呼氣阻抗也增高，但其程度在睡眠的健康人中差異較大。大多數(shù)的成人在睡眠時中增高的阻抗可被檢測出，鼾癥者在睡眠時上氣道阻抗可增高至清醒時的10倍以上。在許多患者中增高的上氣道阻抗成了睡眠誘導低通氣和呼吸泵肌活動代償增強的原因，這種上氣道阻抗增高的最重要特征就是睡眠期呼吸的極不穩(wěn)定。

（二）醒覺本身對呼吸泵肌肉的傳入刺激消除

已發(fā)現(xiàn)在貓中NREM睡眠也能導致延髓吸氣神經(jīng)元的活動減少。研究者還發(fā)現(xiàn)醒覺喪失可引起延髓上方對延髓呼吸類型產(chǎn)生中樞的傳入沖動減少，從而使呼吸中樞運動神經(jīng)元的傳出沖動減少，這可能是發(fā)生睡眠誘導的低通氣和正常情況下NREM睡眠期CO2潴留的原因。該發(fā)現(xiàn)也可以解釋為許多氣管造瘺的患者在睡眠中盡管上氣道阻力未增高，卻仍可發(fā)生低通氣。REM睡眠對呼吸運動神經(jīng)元的影響則較復雜和有爭議。

（三）呼吸保護反射

睡眠中的呼吸保護反射是協(xié)調的過程。在清醒期對呼吸負荷增加的反應是吸氣運動神經(jīng)元傳出的沖動立即增加，但在NREM睡眠期，這種對呼吸阻力和彈力負荷增加的即刻反應消失。因此，睡眠期氣道阻力增加時，潮氣量也一度減少直至對化學感受器的刺激不斷增加而使輔助呼吸肌激活，呼吸恢復為止。這種對呼吸負荷增加的即刻代償反應喪失可解釋為睡眠中發(fā)生許多一過性低通氣。

（四）其他睡眠誘導的呼吸調控減弱

除了上述睡眠期神經(jīng)生理的基本變化外，其他因素也可使呼吸障礙加重。睡眠期處于水平位意味著功能殘氣量會降低，而使得同樣長度的呼吸暫停事件中氧飽和度下降和PaCO2增高更為顯著。功能殘氣量降低也意味著來自胸部對氣管的牽拉作用減弱，并可使上氣道阻力增高和不穩(wěn)定。睡眠期氣道容積的減少和PaCO2的增高意味著此時較小的氣道容積變化即可使相應的血PaCO2變化更加明顯。此外，睡眠期尤其是REM睡眠時，腦血流量趨向增加，這就使在同樣水平的血PaCO2下，腦血流PaCO2及其對延髓化學感受器的刺激均降低了。

二、通氣過強或過弱的生理因素

產(chǎn)生睡眠期呼吸調節(jié)系統(tǒng)不穩(wěn)定的原因和表現(xiàn)形式可以有多種。呼吸不穩(wěn)定通常被分為兩種，一種是因為上氣道阻力發(fā)生一過性變化引起的，另一種是由于調節(jié)呼吸運動神經(jīng)元發(fā)放傳出沖動的神經(jīng)反饋機制過強或過弱引起的。此外，化學感受器對產(chǎn)生通氣不穩(wěn)定的影響也是重要的因素。

（一）氣道阻力在呼吸與呼吸之間的變化

在睡眠期氣道阻力輕、中度增高的人中，由于睡眠狀況以及呼吸驅動上氣道和胸壁的協(xié)調過程在不斷地變化，或因為姿勢體位、頸部彎度的變化，或由于隨呼氣末肺容積的變化對氣管的牽拉作用的不斷變化，上氣道阻力也會發(fā)生較大的變化。這種氣道阻力的變化常見于淺而多變的睡眠期間或見于清醒狀態(tài)下就已有氣道狹窄的人中。由于睡眠期即刻負荷代償喪失，在呼吸與呼吸之間的短暫且通常是周期性的氣道阻力變化，是造成低通氣和呼吸暫停的基本原因，低通氣和呼吸暫停最終還可引起微覺醒和呼吸停頓，此情況甚至可見于未就診的人群中。睡眠誘導的上氣道阻力增加在健康人中也相當常見，然而發(fā)生低通氣的前提是之前必然是先有明顯的氣流阻力負荷產(chǎn)生。

（二）通氣過度的原因

睡眠期神經(jīng)介導的呼吸暫停和低通氣通常出現(xiàn)在一過性的過度通氣后。睡眠期發(fā)生短時的過度通氣或通氣增強是由于睡眠狀態(tài)和氣道阻力的不穩(wěn)定而引起的化學性刺激和通氣反應所致。

如在睡眠呼吸紊亂過程中，發(fā)生PaCO2的增高和PaO2的降低，引起吸氣和呼氣做功增加以對抗狹窄甚至閉合的上氣道，這種增強的呼吸努力通常隨著發(fā)生短暫的微覺醒而終止。發(fā)生微覺醒時由于消除了睡眠的影響，通?？墒股蠚獾赖淖枇ν蝗唤档?，呼吸的中樞驅動增強，從而產(chǎn)生一過性的呼吸增強或過度通氣。在NREM睡眠期，如果只是由單純的聲音刺激而引起的僅有短暫腦電圖變化的微覺醒現(xiàn)象對呼吸幾乎沒有什么影響。然而，如果發(fā)生呼吸暫停時予以某種單純的聲音刺激，卻可引起明顯而比較進行性的短暫呼吸增強現(xiàn)象。短暫的微覺醒無論發(fā)生在低通氣或呼吸暫停事件的末期或結束后的即刻，對于啟動呼吸加強均十分重要。

（三）后刺激（短期電位）的穩(wěn)定效應

對幾乎所有類型的急性興奮性感覺傳入沖動，如果它們傳至延髓呼吸模式發(fā)生中樞的沖動一旦中止，會緊接著產(chǎn)生一種由中樞介導的持續(xù)興奮性記憶效應。在血PaCO2相等但有低氧血癥的人體中也發(fā)現(xiàn)，在NREM睡眠中如果將低氧的刺激中止，短期電位機制就會接著被啟動。正常人睡眠中由化學感受器所驅動的過度通氣期間或其中止后的即刻，上氣道的阻力是降低的，這提示傳出到上氣道肌肉的時相性和張力性沖動可能參與了短期電位機制中的整合部分。在這種強烈的中樞介導的短期電位影響下，呼吸運動傳出沖動不易發(fā)生，即不容易產(chǎn)生呼吸暫?；虻屯饣蛏蠚獾雷枇υ黾印＿@種重要的保護機制的確可以解釋為大多數(shù)健康人睡眠期中盡管存在著可能發(fā)生通氣不穩(wěn)定的諸多因素，如在氣道的機械上或在意識狀態(tài)上的變化伴有功能殘氣量降低和PaCO2升高等。另一方面在實驗中也發(fā)現(xiàn)如誘導人或犬于睡眠中發(fā)生氣道阻塞，可導致通氣增強和繼發(fā)的中樞性呼吸暫停和低通氣。由低氧或機械通氣引起的短期過度通氣也常可接著發(fā)生一過性的呼氣延長或潮氣量減少，實際上在睡眠期間也常見在發(fā)生短暫的過度通氣后會自發(fā)地產(chǎn)生通氣減弱，這些現(xiàn)象均意味著還存在著一種敏感的抑制性機制，與短期電位的持續(xù)興奮性作用相拮抗。

（四）碳酸血癥的抑制作用

通氣過強所致的高碳酸血癥可顯著抑制睡眠期呼吸運動傳出沖動，輔助控制模式的機械通氣已用于研究高碳酸血癥對睡眠中人體的影響，結果發(fā)現(xiàn)隨著潮氣量的增長和呼氣末PaCO2的逐漸降低，呼吸運動傳出沖動于第2和第3個呼吸周期后即減弱，于第6個呼吸周期（或機械通氣30s時）起呼氣時間延長；呼吸暫停和呼吸波形的不穩(wěn)定在造成高碳酸血癥的輔助控制機械通氣40s后即發(fā)生。在高碳酸血癥的通氣抑制效應過程中，相關的化學感受器似乎也起到?jīng)Q定性的作用，對延髓表面pH的觀察顯示，可能不是延髓化學感受器，而是頸動脈體化學感受器感受大多數(shù)的高碳酸血癥。高碳酸血癥作用于頸動脈體化學感受器，是否引起呼吸暫停和低通氣與高碳酸血癥的時間長度關系較密切。大量證據(jù)表明在NREM期低碳酸血癥對通氣的抑制作用是明顯的。也許高碳酸血癥就是現(xiàn)實生活中呼吸暫停和低通氣的主要原因，不論這些呼吸暫?；虻屯馐菃为毎l(fā)生還是周期性的。

（五）肺機械受體抑制的影響

在一過性過度通氣中因肺牽張而產(chǎn)生的抑制性影響也可具有持續(xù)的或類同記憶樣的影響，在過度通氣或刺激中止時仍引起呼吸暫停和低通氣。有動物實驗顯示在NREM睡眠期氣道阻塞緩解之后潮氣量可一度增加，接著是否發(fā)生中樞性呼吸暫停與之前潮氣量增加的幅度大小相關性更為密切，而與PaCO2降低之間的相關性要弱些。在迷走神經(jīng)阻滯的狗中，隨氣道阻塞去除而發(fā)生反應性過度通氣后仍可產(chǎn)生明顯的中樞性呼吸暫停，但其發(fā)生的時限縮短。另外，也發(fā)現(xiàn)切除麻醉中狗的迷走神經(jīng)對低氧誘導的周期性呼吸沒有什么影響。

盡管如此，高碳酸血癥仍被明確地認為是中樞性睡眠呼吸暫停和低通氣的主要原因。由于潮氣量增加所致的神經(jīng)機械抑制在降低呼吸的動度上可能起重要的作用，肺擴張自身或一過性的PaCO2降低也許是其的機制。

（六）上氣道機械受體的反射和中樞性呼吸暫停

咽部和喉部的氣道含有在調節(jié)呼吸的動度、時間以及氣道張力、順應性和內徑方面起重要作用的受體。在正常人中，經(jīng)口對完整的上氣道造成負壓時，可引起頦舌肌肌電活動的興奮，這種激活作用在NERM睡眠期是明顯減弱的。目前已明確能引發(fā)中樞性呼吸暫停的負壓閾值為－5～－8cmH2O，該值正巧等同于咽氣道的閉合壓，而且隨著負壓的進一步增長，引起氣道越來越變形時，呼吸暫停時間也延長了。氣道閉合和變形對中樞性呼吸暫停的影響并不會由于局部麻醉完全阻斷咽氣道反射而改變。將低壓、高頻壓力震蕩作用于上氣道的呼氣相時，可類同于人類打鼾，引發(fā)出雙相反射，即頦舌肌肌電興奮和呼氣時間延長，但作用于吸氣相時，頦舌肌肌電興奮程度降低。與負壓方波和負壓脈沖波作用不同，高頻震蕩只需要較小的、尚未導致氣道閉合的負壓，就可以引起上述的雙相反射，該反射可被氣道黏膜的局部麻醉所阻斷，這種雙相反射對于鼾癥者在出現(xiàn)明顯胸腔負壓時防止上氣道完全閉合是十分重要的。

（七）壓力感受器的刺激

壓力感受器受刺激伴有血壓增高時常出現(xiàn)多種效應，包括呼吸抑制和上氣道肌張力明顯降低，甚至可有微覺醒。所有這些均可產(chǎn)生類似高碳酸血癥和肺牽張的效應，使睡眠呼吸紊亂事件不斷發(fā)生。該學說通過對睡眠犬游離的頸動脈竇區(qū)域進行體外灌注和收縮管腔的實驗而得到了驗證。突然增加頸動脈竇的壓力，可發(fā)現(xiàn)潮氣量立刻降低，其降低程度與頸動脈竇區(qū)壓力增加程度成比例。然而，當壓力增加值超過25mmHg后，潮氣量卻不再繼續(xù)降低。對入睡中人體注射去氧腎上腺素后引起一過性收縮壓增高時也出現(xiàn)類似的效應，即發(fā)生一過性低通氣而氣道阻力沒什么變化，即使在氣道阻力高的鼾癥者也是如此。但預計血壓的短陣增高對發(fā)生的長期呼吸不穩(wěn)定并不是一個重要的因素。而且這種血壓增高的抑制效應實際上可防止過度通氣的發(fā)生，有助于穩(wěn)定呼吸模式。另一方面，近來對鼠及人的觀察發(fā)現(xiàn)收縮壓的慢性增高可以以正反饋的方式促進睡眠呼吸紊亂的發(fā)生。人體研究顯示對睡眠呼吸暫?；颊呤褂每垢哐獕褐委熞部蓽p輕他們睡眠呼吸紊亂的嚴重程度。

（八）與呼吸調控系統(tǒng)惰性有關的呼吸暫停延長

當發(fā)生與PaCO2相關的中樞性呼吸暫停時，通常在PaCO2的回升超過了呼吸暫停的閾值時，呼吸暫停仍未消失。為什么會有這種呼吸暫停延長現(xiàn)象呢？這種延緩也許僅僅是在一過性過度通氣后腦脊液PaCO2回升較慢造成低碳酸腦脊液對延髓化學感受器的較長時間抑制，盡管血PaCO2已較早地恢復到呼吸暫停的閾值之上。此外，肯定還存在造成較長時間呼吸暫停的其他非化學因素，因為呼吸暫停在不存在高碳酸血癥時仍可能發(fā)生。如在NREM睡眠期長時間使用機械通氣時，盡管血PaCO2仍在正常范圍，停機械通氣時仍有20s±2s的時間不發(fā)生呼吸動作。

發(fā)生持續(xù)性的吸氣抑制說明呼吸調控可能存在著惰性現(xiàn)象，也就是說，無論呼吸暫停的原因是什么，呼吸中樞的呼吸節(jié)律發(fā)生器一旦關閉，則再次啟動會有難度。這種對吸氣驅動產(chǎn)生持續(xù)性抑制的原因目前尚不清楚。

三、睡眠誘導的呼吸不穩(wěn)定類型

常見的呼吸不穩(wěn)定類型包括睡眠誘導的周期性呼吸，與慢性心力衰竭相關的潮式呼吸、低氧狀態(tài)下睡眠的通氣不穩(wěn)定和聯(lián)系中樞性和阻塞性呼吸暫停的睡眠呼吸紊亂。以下特別介紹聯(lián)系中樞性和阻塞性呼吸暫停的睡眠呼吸紊亂。

已有不少研究證明在中樞性和阻塞性呼吸暫停之間以及中樞性和上氣道高阻力低通氣之間存在著明顯的相關關系，包括以下的現(xiàn)象：

1．呼吸暫停通常為混合性的。

2．在呼吸運動傳出沖動減少時仍可產(chǎn)生明顯的上氣道阻力增加，甚至完全陷閉。

3．經(jīng)鼻持續(xù)氣道正壓（nCPAP）治療能減少原發(fā)性中樞性睡眠呼吸暫停綜合征患者的中樞性呼吸暫停事件，并能使混合性呼吸暫停的中樞性部分得到去除。

4．在一些阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征的患者中，nCPAP治療能使阻塞性睡眠呼吸暫停減輕，但中樞性呼吸暫停的周期性呼吸模式仍然持續(xù)存在。

睡眠狀態(tài)的變化和化學感受器接受刺激的變化均可作用于上氣道和胸部產(chǎn)生呼吸運動的肌肉，促進發(fā)生的中樞性睡眠呼吸暫停向阻塞性睡眠呼吸暫停轉化。使用支氣管鏡顯像技術，發(fā)現(xiàn)在NREM睡眠期無論是自然發(fā)生的還是機械通氣過度誘發(fā)的中樞性呼吸暫停中，腭咽部均有氣道變窄或閉合現(xiàn)象，該現(xiàn)象常在中樞性呼吸暫停的早期、呼吸努力出現(xiàn)之前發(fā)生。由于中樞性呼吸暫停時并無胸腔負壓，此時發(fā)生的上氣道閉合可能是由于咽部張力性收縮肌肉的活動所引起，這正如在中樞性呼吸暫停起始時胸部呼氣肌和咽內收肌群被張力性激活那樣。

促使阻塞性或上氣道高阻力性呼吸暫停轉為中樞性呼吸暫停有兩種方式。首先，在NREM睡眠期，氣道阻力增高或阻塞可引起低通氣和窒息以及吸氣努力進行性加強。因此在這些高氣道阻力事件中止時，呼吸運動傳出沖動增強，尤其是伴有短暫微覺醒時，可出現(xiàn)過度通氣。但當微覺醒結束回到NREM睡眠時，只要過度通氣造成的低碳酸血癥達到或接近呼吸暫停的閾值時，中樞性呼吸暫停或低通氣即可產(chǎn)生。其次，在氣道阻塞（或狹窄）與中樞性呼吸暫停（或呼吸周期延時）之間還存在著更加直接的聯(lián)系，該聯(lián)系可通過氣道阻塞或扭曲的反射性抑制效應而反映出來。在犬睡眠實驗中已發(fā)現(xiàn)這種聯(lián)系，即由上氣道負壓誘導出的上氣道阻塞可繼發(fā)出進行性的中樞性呼吸暫停，而且如果整個呼吸周期中上氣道均為負壓的話，則吸氣和呼氣時間均會明顯延長。此外，高頻壓力震蕩（如打鼾的刺激）也對睡眠中的呼吸時間有明顯的影響。以上資料均說明上氣道的受體反射在調控呼吸時間上具有重要的作用。

如果在對上氣道肌群和胸壁呼吸肌兩者的調控之間存在著以上的聯(lián)系，可以預料以nCPAP改善氣道的塌陷性時，也能通過以下途徑減少中樞性呼吸暫停：①防止了氣道阻塞后的通氣過度；②防止了因上氣道閉合或扭曲而造成吸氣努力被抑制。反過來說，對上氣道高阻力和明顯的混合性呼吸暫停患者，增強他們的呼吸驅動具有明顯的益處，尤其在防止出現(xiàn)長久的呼吸模式不穩(wěn)定上更是如此。