Ikke-invasiv måling af respiratorisk indsats

Søvnapnø er den mest almindelige lidelse observeret i praksis med søvnmedicin og er ansvarlig for mere sygelighed og dødelighed end nogen anden søvnforstyrrelse.(1) Selvom det var karakteriseret for over 40 år siden, har søvnapnø først for nylig vundet anerkendelse som en af ​​verdens mest udbredte udiagnosticerede lidelser. På grund af associeret sygelighed og dødelighed er søvnapnø blevet identificeret som et stort folkesundhedsproblem. I øjeblikket diagnosticeres søvnapnø ved at udføre en søvnundersøgelse. Dette kræver, at en patient overnatter i et søvnlaboratorium, mens den overvåges, hvilket ofte er ubelejligt for patienterne og er relativt dyrt at udføre. Udviklingen af ​​en enhed, der giver mulighed for simpel hjemmeovervågning af patienter, når de vurderer for søvnapnø, ville være en væsentlig udvikling inden for søvnmedicin.

Differentieringen af ​​obstruktiv søvnapnø (OSA) fra central søvnapnø er et vigtigt aspekt ved diagnosticering og behandling af OSA. Ved centrale apnøer/hyponeas skyldes den manglende luftstrøm manglende respirationsanstrengelse. I OSA fortsætter indsatsen for at trække vejret, men luftstrømmen forhindres af en tilstoppet luftvej. På det seneste er subtile obstruktive hændelser uden en defineret desaturation, karakteriseret ved øget respiratorisk indsats mod en delvist lukket luftvej og afsluttet af en ophidselse, blevet beskrevet som Upper Airway Resistance Syndrome (UARS). UARS kan føre til somnolens i dagtimerne på grund af disse hyppige ophidselser. Selvom nasalt tryksignal er blevet brugt som et surrogat, kræver det per definition at skelne UARS fra OSA brug af esophageal manometri. Dette syndrom er karakteriseret ved øget øvre luftvejsmodstand (IUAR), der blev defineret af et stigende negativt inspiratorisk esophageal tryk. (2) For bedre at forstå den kliniske betydning af esophageal manometri, lad os kort gennemgå nogle grundlæggende fysiologi. At trække vejret kræver, at de inspiratoriske muskler genererer tilstrækkelig kraft til at overvinde det elastiske tilbageslag i brystvæggen og lungerne, friktionsmodstanden i lunge- og brystvæggen og friktionsmodstanden fra luftstrømmen gennem luftvejene. Ved slutningen af ​​inspirationen er den potentielle energi, der er lagret i vævene i lungerne og brystvæggen, tilgængelig for at tillade hurtig passiv udånding, når de inspiratoriske muskler holder op med at trække sig sammen, og den udspilende kraft forsvinder. Alle intrathoracale strukturer udsættes for det tryk, der genereres ved vejrtrækning. Spiserøret er et tyndvægget muskelrør, der set fra lungefysiologers syn er ideelt placeret i thoraxhulen mellem lungeoverfladen og brystvæggen. Måling af differenstrykændringer i lumen af ​​spiserøret afspejler nøjagtigt ændringer i intrathorax tryk. Disse ændringer i det intrathoraxale tryk afspejler igen inspiratorisk indsats og er blevet guldstandarden for detektering og kvantificering af inspiratorisk indsats.

Desværre kræver måling af esophageal manometri placering af et esophageal kateter via næse eller mund. Denne procedure er invasiv, tidskrævende og kræver specialiseret træning. Af denne grund udføres esophageal manometri ikke rutinemæssigt under søvnundersøgelser, selvom det udføres hos patienter på WRAMC søvnlaboratoriet, som er mistænkt for at have UARS. I stedet for esophageal manometri er den mest anvendte metode til overvågning af respiratorisk indsats at registrere thoraxburets ekspansion. I denne procedure placeres bånd omkring brystkassen og maven. Ændringen i omkredsen af ​​disse to rum med vejrtrækning måles. Denne procedure giver en kvalitativ ændring i inspiratorisk volumen, og paradoksal bevægelse af brystkassen eller maven kan indikere anstrengelse mod en lukket eller delvist kollapset luftvej. Denne enhed er upraktisk til selvpåføring af patienter. I betragtning af begrænsningerne af sidstnævnte procedure og den invasive karakter af esophageal manometri, ville en ikke-invasiv kvantitativ metode til måling af respiratorisk indsats være et betydeligt fremskridt inden for søvnmedicin.

I løbet af de sidste fem år har efterforskere fra Advanced Brain Monitoring, Inc. udviklet og valideret Apnea Risk Evaluation System (ARES). Denne enhed blev oprindeligt udviklet til at give en meget nøjagtig metode til hjemmediagnosticering af OSA, der maksimerede patientkomfort og brugervenlighed. ARES Unicorder blev designet som et enkelt sted (pande) system til at opnå iltmætning, pulsfrekvens, snorken, luftstrøm (næsetryk) og hovedposition/bevægelse. For nylig fastslog efterforskere, at en række signaler, der blev opnået med Unicorder, kunne bruges til at måle vejrtrækning.(1) Pulsationer observeret i de røde og infrarøde optiske signaler, der bruges til at beregne iltmætning og pandesensorens tryksignal, ser ud til at afspejle ændringer i det centrale venetryk. Disse data er blevet betegnet som forehead Venous Pressure/Respiratory Movement (FVP/RM) mål. Hvis FVP/RM-data viser sig at korrelere med esophageal manometridata, ville den længe efterspurgte ikke-invasive kvantitative måling af intrathorax tryk og respiratorisk indsats være tilgængelig. Dette ville repræsentere et betydeligt fremskridt i den diagnostiske evaluering af søvnforstyrret vejrtrækning.

For bedre at illustrere, hvordan pandens venetryk kunne afspejle intrathorax tryk, lad os igen gennemgå noget fysiologi. Under inspiration falder det centrale venetryk (CVP), hvilket hjælper med at returnere blod til hjertet. Ændringer i pleura- og intrathoraxtryk som følge af respiration afspejles af og kan times til ændringer i centralt venetryk. Når de ligger tilbage, er de indre og ydre halsvener åbne og giver den primære cerebrale og overfladiske pandevenøse tilbagevenden. Kommunikationen mellem den øvre vena cava og hovedets vener tillader intrathorax trykændringer at blive afspejlet af de overfladiske vener i hovedet. På en måde tilbyder pandevenerne et direkte væskefyldt kateter ind i thoraxhulen, og når den korrekte trykkraft påføres mod kraniet, kan åndedrætsanstrengelser forbundne venøse trykændringer måles nøjagtigt.

Sammenfattende kræver den nuværende evaluering af UARS esophageal manometri test, en invasiv og tidskrævende procedure for nøjagtig diagnose. I øjeblikket findes der ingen ikke-invasive kvantitative metoder til at måle intrathorax trykændringer forbundet med respiratorisk indsats. Denne undersøgelse er et pilotforsøg med en ny ikke-invasiv metode til bestemmelse af intrathorax tryk. Hvis intrathoraxtrykdata fra denne enhed viser sig at korrelere med esophgeal manometridata, kan dette have betydelige konsekvenser for den måde, hvorpå UARS diagnosticeres. Denne teknologi har også potentialet til at udvikle et ikke-invasivt middel til måling af CVP.