Effekt af servo-ventilation på CO2-regulering og hjertefrekvensvariabilitet

Obstruktiv søvnapnø-hypopnøsyndrom (OSAHS) er en tilstand karakteriseret ved intermitterende delvis kollaps og lukning af de øvre luftveje (UA). Dette fører til fragmentering af søvn, iltdesaturation, hypercarbia og aktivering af det sympatiske nervesystem. OSAHS er også forbundet med overdreven søvnighed i dagtimerne, såvel som andre adfærdsmæssige, funktionelle, kardiovaskulære og kognitive dysfunktioner.

Continuous Positive Airway Pressure (CPAP) er den mest effektive behandling for OSAHS. CPAP stabiliserer luftvejene og forhindrer ustabilitet og kollaps. Med en stabil luftvej fortsætter vejrtrækningen på normal vis, gasudvekslingen forbedres, og der er ingen forstyrrelse af søvnen i forbindelse med vejrtrækningsforstyrrelser.

CPAP påføres de øvre luftveje via en maske, der dækker næse eller næse og mund og reducerer/eliminerer søvnforstyrret vejrtrækning. Perioden med maksimal modtagelighed for luftvejskollaps er i slutningen af ​​udåndingen og under tidlig indånding. Under inhalation genereres undertryk i luftvejene ved den normale ventilationsproces (øgning af thoraxvolumen og reduktion af intrathoraxtryk). Det konstante tryk af CPAP understøtter luftvejene gennem hele den respiratoriske cyklus.

I søvnlaboratoriet udføres titrering af positivt luftvejstryk for at bestemme effektive CPAP-tryk. Under proceduren instrumenteres patienten til fuld polysomnografi (PSG). Der påføres terapi og trykket justeres i løbet af natten for at stabilisere de øvre luftveje og vejrtrækningsmønsteret. Med konventionel CPAP påføres et enkelt trykniveau på luftvejen. Selvom den er tilstrækkelig til et flertal af patienter med obstruktiv søvnapnø, vil denne statiske recept give udfordringer i visse patienter og tilstande.

Andre former for positivt luftvejstryk, der er godkendt til behandling af OSAHS, omfatter automatisk justering af CPAP (Auto CPAP), Bi-level Positive Airway Pressure (BiPAP) og automatisk justering af BiPAP. Auto CPAP evaluerer luftstrømsmønsteret og justerer trykket for at optimere luftstrømmen. Auto CPAP imødekommer patienter med meget varierende trykkrav (f.eks. søvnapnø afhængig af søvnstadiet eller kropsposition). Den automatiske justering kan bruges til patienter, for hvem titrering i laboratorieterapi enten er forsinket eller umuligt.

REMStar Auto-algoritmen er proaktiv og flow-baseret. Den evaluerer det inspiratoriske flow og bestemmer forestående eller faktisk flowbegrænsning. Dette sker i samspil med et program med trykjusteringer designet til at evaluere det tryk, hvorved luftvejen er modtagelig for at kollapse og holder trykket lidt over det kritiske tryk. Patienten er beskyttet mod "gennembrud"-hændelser med et komplet supplement af intelligente reaktioner på luftstrømshændelser og snorken.

BiPAP-terapi er et andet alternativ. Med BiPAP-terapi overvåges patientens vejrtrækningsmønster for at identificere de inspiratoriske og ekspiratoriske faser. Trykket øges under indånding og falder under udånding. Det ekspiratoriske tryk (EPAP) justeres for at forhindre luftvejskollaps, og det inspiratoriske tryk (IPAP) justeres for at forhindre luftstrømsbegrænsning, hypopnø, snorken eller arteriel desaturation, der ikke er forbundet med fuldstændig luftvejsobstruktion. BiPAP-terapi adskiller sig fra CPAP-terapi, ved at udover at stabilisere luftvejen, assisteres inspiratorisk indsats af forskellen mellem inspiratorisk og ekspiratorisk tryk.

Patienter med OSAHS kan få ordineret BiPAP-behandling, hvis CPAP-terapi ikke tolereres. BiPAP-terapi kan også ordineres til patienter med andre luftvejslidelser eller til patienter med både søvn og respiratorisk-relateret dysfunktion.

Patienter, der oplever nedsat ventilation på grund af lungesygdomme, neuromuskulære lidelser eller problemer med at kontrollere vejrtrækningen, kan opleve natlig hypoventilation, der er værre under søvn, end den er under vågenhed. Disse patienter er typisk mere komplekse og kræver mere omfattende evaluering og opfølgning end patienter, der kun lider af OSAHS. Patienter kan også være mere sårbare over for tab eller afbrydelser i behandlingen og kræver ofte mere avancerede tilstande og funktioner såsom alarmer og tidsindstillede backup-åndedræt.

OSAHS-patienter kan reagere på stigninger i CPAP- eller BiPAP-behandling ved at påvise et skift i apnøens natur fra obstruktiv til central. I disse tilfælde får patienterne muligvis ikke tilstrækkelig behandling med CPAP, da lavere trykniveauer ikke håndterer luftvejens ustabilitet, hvilket efterlader resterende luftvejsobstruktion, mens højere trykniveauer er forbundet med CPAP-opståede hændelser. Denne tilstand omtales som CPAP Emergent Complex Apnea.

Auto SV (Auto Servo Ventilation) er en tilstand af positivt luftvejstryk, der bruges til at behandle obstruktiv og kompleks central søvnapnø. Dens vigtigste funktioner omfatter:

• Normalisering af ventilation ved automatisk at justere IPAP-trykket for at opnå en målventilation.
• Tilvejebringelse af tidsindstillede back-up vejrtrækninger under centrale apnøer. Den optimale backuphastighed bestemmes automatisk af enheden baseret på patientens vejrtrækning.
• Automatisk kontrol af EPAP-tryk til behandling af obstruktive hændelser.

Flere producenter producerer denne type enheder. Algoritmerne, der bruges til at bestemme IPAP, EPAP og minimum respirationsfrekvens, er forskellige. Det største antal af disse enheder, der i øjeblikket er i brug, er BiPAP AutoSV Advanced System One (Philips Respironics, Murrysville PA), Dreamstation BiPAP AutoSV og VPAP (variabelt positivt luftvejstryk) Adapt S7 (ResMed Corp., San Diego CA).

Adaptive Servo Ventilation (ASV) er en tilstand af positivt luftvejstryk, der bruges til at behandle central søvnapnø og kompleks søvnapnø. Hovedfunktionerne i Auto SV-tilstanden inkluderer; normalisering af ventilation ved automatisk justering af IPAP for at opnå og stabilisere en målventilation; tilvejebringelse af tidsindstillede backup-åndedræt under centrale apnøer, hvor den optimale backup-hastighed automatisk bestemmes af indretningen baseret på patientens vejrtrækning; og automatisk kontrol af EPAP til behandling af obstruktive hændelser.

Den ældre version af VPAP Adapt (S7) viste sig at føre til øget risiko for dødelighed af alle årsager sammenlignet med kontrolgruppen, der involverede medicinsk behandling hos patienter med hjertesvigt med reduceret ejektionsfraktion og overvejende central søvnapnø i en nylig undersøgelse ( SERVE-HF). En medfølgende redaktion af Magalang og Pack antydede, at enhedsalgoritmerne kan have spillet en rolle - specifikt højere niveauer af trykassistance og tilhørende stigning i minutventilation. Dette blev understøttet af målingerne af minutventilation leveret af S7-enheden i forsøget, som viste sig at være større end andre servoventilationsenheder. Sådanne øgede niveauer af ventilation kan potentielt forårsage respiratorisk alkalose, som igen kan føre til forlængelse af QT-intervallet og hjertearytmier. Forskerne udførte for nylig en undersøgelse af patient-ventilator-interaktion hos patienter med kompleks søvnapnø og bevaret hjertekontraktilitet (venstre ventrikulær ejektionsfraktion > 45%) for at bestemme ydeevnen af ​​forskellige ASV-enheder på respiratoriske parametre - såsom minutventilation og apnø. -hypopnø-indeks. For at lette gennemførligheden og fremme sikkerheden undgik efterforskerne at udføre undersøgelsen i målpopulationen af ​​SERVE-HF-studiet, nemlig patienter med overvejende central søvnapnø og hjertesvigt med reduceret ejektionsfraktion (HFreF). Forskerne udførte kun undersøgelsen på patienter med bevaret ejektionsfraktion (LVEF > 45%). I det nuværende forslag foreslår efterforskerne at udføre undersøgelsen på patienter med overvejende obstruktiv søvnapnø og HFreF, som har behov for ASV-terapi på grund af PAP-fremkaldte centrale apnøer.

I den tidligere undersøgelse, for at undgå intolerance over for enhedsterapi, foretrak investigatorerne undersøgelsespatienter, som allerede var adhærente til at bruge servoventilationsterapi derhjemme. Efterforskerne vil gøre det samme i den aktuelt foreslåede undersøgelse. I den tidligere undersøgelse fandt efterforskerne, at S7-enhed førte til større minutventilation end andre enheder, og at sådanne højere niveauer af minutventilation kunne tilskrives et større tidalvolumen, højere respirationsfrekvens og større trykassistance. Interessant nok var der forlængelse af QTc-intervallet og en tendens til større for tidlige ventrikulære sammentrækninger hos de samme patienter i løbet af de nætter, hvor de blev udsat for S7-enheden. Selvom det mekanistiske grundlag for dette fund potentielt kan tilskrives overdreven ventilation og relaterede pro-arytmiske effekter af hypokapni, havde efterforskerne ikke udført målinger af partialtryk af CO2 (PaCO2) i denne tidligere undersøgelse. Specifikt er det uklart, om terapi med S7-enheden fører til lavere PaCO2-niveauer end andre enheder, og om sådanne effekter forstærkes hos personer med høj loop gain (kompleks søvnapnø i indstillingen af ​​HFreF).

Forøgelse af minutventilation (Ve) under vågenhed forårsager hypokapni (respiratorisk alkalose), som igen kan forårsage hypokaliæmi. Hypokaliæmi på grund af natlige intracellulære skift i kaliumioner kan forlænge QT-intervallet. Det kan tænkes, at natalkalose på grund af overdreven ventilation kan føre til hypokaliæmi i dagtimerne og forlængelse af QTc gennem nyretab af kalium om natten med deraf følgende virkninger på QTc-forlængelse i dagtimerne. Den observerede QTc-forlængelse under S7-behandling var lille i størrelsesordenen (~ 20 msek), men sådanne effekter kan forstærkes hos patienter med hjertesvigt, som udvikler metabolisk alkalose på grund af loop-diuretika. Forskerne målte dog ikke serumkaliumniveauer, som var en studiebegrænsning. I det nuværende forslag vil efterforskerne fastslå virkningerne af natlig ASV-terapi på serumkaliumniveauer. Til sidst vil efterforskerne undersøge den inter-individuelle variabilitet i modtagelighed i målt Ve- eller QTc-interval.