Gennemførlighed og forudsigelig nøjagtighed af en hjemmecomputerstyret mandibular positioner til at identificere gunstige kandidater til oral apparatterapi

I. BAGGRUND OG BETYDNING

Obstruktiv søvnapnø (OSA) er en almindelig sygdom, der medfører betydelige risici for hjerte-kar-sygdomme, dødelighed og økonomiske omkostninger. For næsten tredive år siden fandt indledende befolkningsundersøgelser, at prævalensen af ​​OSA var fem til ni procent af den voksne befolkning. Overskydende kropsvægt er en risikofaktor for udviklingen af ​​OSA, og den seneste stigning i forekomsten af ​​fedme har ført til reviderede estimater af OSA-prævalensen, nu på sytten procent af den voksne befolkning. OSA er dårligt anerkendt klinisk; i øjeblikket forbliver 85 % af apneika udiagnosticerede og ubehandlede.

OSA stammer grundlæggende fra strukturelle abnormiteter i svælget, der forårsager svælgforsnævring eller lukning under søvn og producerer tilbagevendende apnøer og hypopnøer. Under vågenhed beskytter kompensatoriske neuromuskulære reflekser svælget mod kollaps. Disse reflekser går tabt under søvn, hvilket efterlader det sammenklappelige menneskelige svælg modtageligt for indsnævring eller lukning. Nasal kontinuerligt positivt luftvejstryk (CPAP), bestående af en luftgenerator og næsemaske, er standardbehandlingen for OSA. CPAP leverer positivt tryk til pharyngeal lumen og udvider det derved og eliminerer obstruktion. Selvom denne terapi er yderst effektiv, er den besværlig, og dens effektivitet kompromitteres af en relativt lav overholdelsesrate. Adhærens afhænger af de metoder, der anvendes til at påbegynde behandlingen, og af sværhedsgraden af ​​OSA, idet den er højere hos personer med mere alvorlig hypoxæmi og overdreven søvnighed i dagtimerne. I den nuværende praksis ser CPAP-overholdelsesraten ud til at være cirka halvtreds procent.

Det eneste tilgængelige alternativ til CPAP i øjeblikket er oral apparatbehandling (OA). Orale apparater opretholder åbenhed i luftvejene under søvn ved at stabilisere og rage underkæben og/eller tungen ud. Den mest almindeligt anvendte type OA er en specialfremstillet mandibular repositioner (MR), som stikker ud under mandiblen. Mandibulært fremspring hos lammede forsøgspersoner udvider både velopharynx og oropharynx. I klinisk praksis fremstiller en specialtandlæge et specialtilpasset apparat, der dækker over- og undertænder. Apparatet justeres derefter empirisk til progressivt at rage underkæben ud, indtil et terapeutisk slutpunkt er nået. OA-terapi er bedre accepteret af OSA-patienten end nasal CPAP, og selvrapporterede overholdelsesrater er høje. Desværre er OA-terapi ikke ensartet effektiv ved OSA. Rapporteret effektivitet varierer fra 50 til 70 procent, og vores seneste undersøgelse fandt en succesrate på 58 procent. Kort sagt, to terapier er i øjeblikket tilgængelige til behandling af OSA, og hver har sine egne mangler: 1) CPAP er effektiv, men tolereres ikke ensartet af forsøgspersoner; og 2) OAT er ikke særlig effektiv, men tolereres bedre end CPAP.

II. NUVÆRENDE STATUS FOR LÆGEPRAKSIS

På grund af usikkerheden vedrørende brugen af ​​OA-terapi til behandling af OSA, fokuserer den nuværende praksis i Nordamerika primært på brugen af ​​nasal CPAP. Stort set alle forsøgspersoner, der konstateres at have OSA, får et forsøg med nasal CPAP. Hvis de viser sig ikke at følge denne terapi, kan de blive tilbudt OA-behandling. American Academy of Sleep Medicine anbefaler OA-behandling som et CPAP-alternativ til personer med OSA af mild til moderat sværhedsgrad. Men i mangel af en gyldig test til klinisk udvælgelse af forsøgspersoner med OSA, som vil have et gunstigt respons på OA-behandling, ydes der normalt kun godtgørelse for OA-terapi til apneikere, der ikke CPAP.

Effektiviteten af ​​OA-terapi kan forbedres ved at screene OSA-personer og prospektivt identificere dem, der er egnede til denne terapi. Desværre mangler der på nuværende tidspunkt en metode til at udvælge gunstige kandidater til OA-terapi. Desuden, selv hvis en person var kendt for at være en gunstig kandidat, har tandlægen i øjeblikket ingen måde at bestemme den terapeutiske fremspringende målposition. Undersøgelser af den passive svælg viser, at svælgets respons på underkæbefremspring er 'dosisafhængig'; inkrementelt mandibular fremspring producerer tilsvarende svælgforstørrelse. Imidlertid viser klinisk erfaring, at overdreven underkæbefremspring er uønsket, hvilket giver bivirkninger, såsom smerter og tandbevægelser, der fører til afbrydelse af behandlingen. I nogle tilfælde kan over-fremspring forværre OSA. Nuværende praksis er, at tandlægen gradvist stikker underkæben ud, indtil der opstår en symptomatisk reaktion, og derefter revurderer emnet for at afgøre, om OSA er løst. Fremadrettet identifikation af egnede kandidater og en fremspringende målposition ville således i høj grad lette behandlingen af ​​OSA med OA.

Hovedsageligt på grund af dets forbindelse med overskydende kropsvægt, er obstruktiv søvnapnø (OSA) blevet uden tvivl den mest udbredte kroniske ikke-smitsomme sygdom i industrialiserede samfund, forudsat at fedme ikke er klassificeret som en sygdom. Ud over at forringe livskvaliteten medfører OSA en øget risiko for hjerte-kar-sygdomme og køretøjsulykker. Endelig forbliver størstedelen af ​​apneika udiagnosticerede og ubehandlede. OSA har således alle kendetegnene for et stort folkesundhedsproblem, der påvirker alle aldersgrupper og stiger i epidemiske proportioner. Desværre virker den nuværende lægepraksis dårligt egnet til at håndtere de udfordringer, som OSA udgør.

Det måske mest foruroligende aspekt af nuværende medicinske praksis vedrører de besværlige, uindbydende og dyre metoder, der i øjeblikket bruges til at diagnosticere og behandle sygdommen. Almindelig klinisk erfaring indikerer, at individer ofte modstår at gennemgå den standarddiagnostiske test, et polysomnogram på hospitalet natten over, på grund af den omfattende tilknytning til kropsoverfladen, og fordi, hvis OSA er til stede, vil der blive administreret kontinuerligt positivt luftvejstryk (CPAP) under sidste halvdel af natten. Med andre ord, efterhånden som offentlighedens bevidsthed om søvnapnø er steget, har det negative indtryk af den nuværende test og behandling også fået. Enhver effektiv løsning på de folkesundhedsudfordringer, som søvnapnø udgør, bliver nødt til at overveje behovet for mindre besværlige og afskrækkende kliniske metoder. Med andre ord vil den nuværende tilgang til OSA, dvs. natten over polysomnogram plus CPAP, simpelthen ikke løse problemet.

Mens enklere, billigere hjemmeovervågning ser ud til at vinde accept af søvnlæger, er CPAP fortsat stort set den eneste behandling, der tilbydes til de fleste patienter, på trods af den lave vurdering af efterlevelse, der er dokumenteret i adskillige undersøgelser. Det dominerende alternativ, på nuværende tidspunkt, er mandibular repositioner (MR) terapi, ved hjælp af et specialtilpasset tandlægeapparat, der stikker underkæben ud under søvn. På trods af overvældende patientpræference for OA frem for CPAP, modtager kun 5 % af patienter diagnosticeret med OSA denne terapi. Den sandsynlige årsag til lægens bias til fordel for CPAP-terapi er, at den er godartet og yderst effektiv. OA-terapi, selv om den er tilsvarende godartet, er effektiv i kun 50-70 % af ikke-selekterede tilfælde. Klinikeren foretrækker således at ordinere den mere pålidelige terapi, idet han har mindre bekymring for den lave overholdelsesrate. For at opsummere, lægger den nuværende praksis for diagnose og behandling af OSA i Nordamerika vægt på dyre undersøgelser på hospitalet og påbegyndelse af en terapi, som er vanskelig for mange patienter at acceptere og bruge regelmæssigt.

III. NYE TEKNOLOGIER

Den foreslåede forskning evaluerer ny teknologi, der kunne bidrage til at afhjælpe de ovenfor skitserede vanskeligheder ved at tillade nøjagtig udvælgelse af patienter til OA-behandling ved hjælp af en test, der udføres i hjemmet. Denne hjemmeteknologi er til gengæld afledt af en enhed, som Zephyr Sleep Technologies har opfundet, udviklet og nu har bragt på markedet, kaldet remotely controlled mandibular positioner (RCMP).

For at have en mere bekvem og billigere metode til at udvælge gunstige kandidater til OA-terapi, har Zephyr Sleep Technologies udviklet en ledsagende teknologi til brug i hjemmet. Ligesom RCMP sover patienten med den motoriserede mandibular positioner på plads. Positionen af ​​underkæbefremspringet styres dog af en computer i stedet for en søvntekniker, hvilket gør den til en computerstyret mandibularpositioner (CCMP). Som i RCMP-undersøgelsen registreres respiratorisk luftstrøm og iltmætning, og CCMP registrerer nøjagtigt apnøer og hypopnøer i realtid. Bioelektriske signaler, der er nødvendige for søvnstadie, registreres dog ikke. CCMP stikker underkæben ud, når der detekteres apnøer eller hypopnøer. Derudover udfører den proaktive tests, flytter mandiblen og evaluerer effekten på luftstrømmen. Ved hjælp af begge typer information beslutter controlleren, om man skal flytte mandiblen, i hvilken retning og med hvor meget. Endelig har Zephyr Sleep Technologies udviklet en analytisk algoritme, der undersøger responsen af ​​det bevægelige apnø-hypopnø-indeks (AHI, summen af ​​apnøer og hypopnøer pr. tidsenhed) på underkæbefremspring og giver en forudsigelse af terapeutisk succes med OA.

CCMP bruger den samme motoriserede underkæbefremspring, som bruges til MATRx-produktet. Motoren er indesluttet i et hus, som er fastgjort til det øverste og nederste apparat. Bevægelsen af ​​den lineære aktuator udøver en kraft på underkæben for enten at rage frem eller tilbage. Der er fremstillet en række tandbakker til over- og undertænder. Dette muliggør en tæt tilpasning af bakken til emnets tænder, således at en minimal mængde bakkemateriale optager den indvendige overflade af tænderne. En meget fleksibel, tynd ledning forbinder motoren i underkæbefremspringet til en controller på et natbord, som igen er forbundet til en bærbar computer. Desuden er en input-signalboks på sengebordet forbundet til to naris-katetre, der er placeret i patientens næse, og et kommercielt tilgængeligt fingeroximeter. Indgangssignalboksen er forbundet til den bærbare computer, og disse to signaler (iltmætning og luftstrøm) bruges af computeralgoritmerne til at bestemme, hvordan man skal flytte mandiblen. MATRx-controlleren modtager kommandoer fra computeren, der får den til at rage ud eller trække underkæben tilbage i små, definerede trin. Controlleren har også en kablet udgangsforbindelse til computerens inputboks, som løbende giver computeren information om underkæbens position. Grænserne for aktuatorens udsving er fastsat af teknikeren i softwaren i henhold til værdierne for fuld tilbagetrækning og fuld fremspring noteret af tandlægen. Computeren kan således kun flytte mandiblen mellem foruddefinerede grænser under CCMP-undersøgelsen. Signalboksen modtager også inputsignaler fra en mikrofon og en positionssensor monteret på mandibular positioner samt et input fra en krafttransducer inde i positioneren.

IV. STUDIEPROCEDURER

Deltagerne vil modtage en to nætters hjerte- og lungeevaluering i hjemmet under søvn ved hjælp af Snore Sat Recorder. Resultaterne vil give basisdata. Forud for CCMP-studiet i hjemmet vil emnet blive vurderet af den tandlæge-co-investigator for at sikre egnethed til afprøvning og brug af enheden. De vil derefter blive forsynet med en øvre og en nedre tandbakke af dental co-investigator. Tandlægen fylder hver bakke med et silikoneaftryksmateriale og påfører dem på de øvre og nedre tænder. Den relative position af øvre og nedre bakker dokumenteres af den numeriske aflæsning fra en lineær skala, som er præget på den nedre bakkes glidende stiver. Forsøgspersonen flytter mandiblen til hvilepositionen, den mest fremskudte position og den mest fremskudte position. Skalaen aflæses af tandlægen ved hver position. De indsamlede data leveres til forskningskoordinatoren og vil blive indlæst i enheden for at kontrollere rækkevidden af ​​fremspring testet af enheden.

Den kliniske koordinator vil besøge forsøgspersonen i hjemmet i løbet af dagen for den første nattest og opsætte computerudstyret og mandibular positioner. For at fastgøre forsøgspersonens tandlægebakker fastgøres de øvre og nedre bakker til aktuatorhuset med aktuatorstemplet helt tilbagetrukket. Den maksimalt tilladte fremspringsposition som bestemt af tandlægen vil blive indtastet i computeren for at forhindre overdreven fremspring af underkæben. Computeren styrer bevægelsen af ​​den lineære aktuator i fremspringende eller tilbagegående retninger i trin på 0,2 mm gennem tastaturet på computeren. Aktuatorens position er forbundet som input til computeren. Lige inden undersøgelsen påbegyndes, vil forsøgspersonen ligge på ryggen i sengen og føre tandlægebakkerne ind i munden med bakkerne i hvileposition.

Den kliniske koordinator vil også give forsøgspersonen fuld instruktion om, hvordan man bruger enheden under undersøgelsen. Forsøgspersonen vil blive instrueret i at indsætte bakkerne, der er forbundet til mandibular positioner, korrekt i munden. Forsøgspersonen vil også lære at anvende fingeroximetersonden og nariskanylen. Emnet vil blive undervist i, hvordan man starter CCMP-testen, sætter den på pause og afslutter den ved afslutningen af ​​undersøgelsen. Ved sengetid vil forsøgspersonen påføre nariskanylen og sonden, indsætte bakken i munden og påbegynde CCMP-undersøgelsen med den relevante kommando på den bærbare computer. Forsøgspersonen falder derefter i søvn, og efterhånden som apnøer og/eller hypopnøer opstår, vil computeren stikke underkæben ud fra hvileposition i trin på 0,2 mm. Når alle åndedrætsforstyrrelser er elimineret (fravær af apnøer, hypopnøer), udføres proaktiv test, hvor underkæben stikker ud eller trækkes 0,6 mm tilbage. Hvis sidstnævnte forårsager et fald i maksimal inspiratorisk luftstrøm, eller hvis førstnævnte forårsager en stigning i denne variabel, stikker underkæben 0,6 mm frem, og så videre. Den følgende morgen vil forsøgspersonen vække og fjerne det orale apparat, afslutte CCMP-programmet og sende nattens data til serveren ved et museklik på en send-knap. Emnet vil udfylde et spørgeskema om enhedstilfredshed hver morgen.

Dataene fra den første nats titrering vil blive hentet og automatisk analyseret for at bedømme effektiviteten af ​​mandibular-fremspringet til at eliminere svælgobstruktion og for at identificere den effektive fremspringende målposition, som vil være nødvendig for en vellykket terapi. Hvis det forudsagte succeskriterium ikke er opfyldt, forudsiges forsøgspersonen foreløbigt at være en terapeutisk fiasko, og et mål på 90 % af fuld fremspring vælges. Efter at analysen er afsluttet, vil den kliniske koordinator vende tilbage til forsøgspersonens hjem og indstille målpositionen for den anden nats CCMP-undersøgelse.

Under hjemmebesøget forud for undersøgelsen for anden nat, vil den kliniske koordinator diskutere med forsøgspersonen hans/hendes oplevelse i løbet af den første nat, og vil omhyggeligt spørge om eventuelle ubehag eller problemer, forsøgspersonen måtte have oplevet. Koordinatoren indstiller CCMP for forfinings- og verifikationsprogrammet og indtaster den passende målafstand. Ved sengetid forbereder forsøgspersonen sig til undersøgelsen som den første nat.

CCMP-algoritmen flytter mandiblen til målpositionen og holder den der hele natten, hvis den bevægelige AHI (dvs. AHI i tiden efter målet er nået, initialt målt over mindst 2 timer) forbliver under 10 timer-1, ±0,6 mm. Ellers vil computeren stikke underkæben ud i trin på 0,2 mm og gentage testen på et højere fremspringende niveau. Den følgende morgen vil forsøgspersonen vække og fjerne det orale apparat, afslutte CCMP-programmet og sende nattens data til Zephyr-serveren med et museklik på en send-knap. Emnet vil udfylde Enhedstilfredshedsspørgeskemaet.

Computeren beregner en AHI for hele natten. Resultaterne fra den første og anden nats titreringsundersøgelse vil blive givet til en søvnlæge, som vil gennemgå resultaterne og forfine forudsigelsen for at nå frem til en endelig forudsigelse af terapeutisk resultat og målfremspringende indstilling.

Den fremspringende målposition, der er bestemt ud fra analysen af ​​de kombinerede titreringsundersøgelser, vil derefter blive sendt til tandlægen. For patienter, der forudsiges at være en succes, vil den mindste effektive position blive givet. For patienter, der forudsiges at være en fiasko, vil skalaaflæsningen ved 70 procent af maksimalt fremspring tjene som en falsk målværdi. Tandlægen vil blive blindet for, om CCMP-testresultaterne var "positive" eller "negative". Forsøgspersonen vil blive henvist til dental co-investigator og udstyret med et specialtilpasset oralt apparat uden omkostninger, mens det er blindt for resultaterne af CCMP-undersøgelserne.

Opfølgende bærbar cardio-pulmonal monitorering vil blive udført to på hinanden følgende nætter med det orale apparat på målets fremspringsafstand. Hvis AHI er større end 10 timer-1, vil forsøgspersonen blive henvist til dental co-investigator for yderligere mandibulær fremspring. Denne justering vil blive udført i en periode på minimum 3 uger. Forsøgspersonen vil blive testet igen, og behandlingen bedømmes som vellykket i henhold til kriterierne skitseret ovenfor. Hvis AHI er større end 10 timer-1, vil OA-behandlingen blive betragtet som en fiasko, når den maksimale kliniske fremspring af mandiblen er opnået.