Wirkung der Servo-Ventilation auf die CO2-Regulierung und die Herzfrequenzvariabilität

Das obstruktive Schlafapnoe-Hypopnoe-Syndrom (OSAHS) ist ein Zustand, der durch intermittierenden teilweisen Kollaps und Verschluss der oberen Atemwege (UA) gekennzeichnet ist. Dies führt zu Schlaffragmentierung, Sauerstoffentsättigung, Hyperkarbie und Aktivierung des sympathischen Nervensystems. OSAHS wird auch mit übermäßiger Tagesmüdigkeit sowie anderen Verhaltens-, funktionellen, kardiovaskulären und kognitiven Dysfunktionen in Verbindung gebracht.

Kontinuierlicher positiver Atemwegsdruck (CPAP) ist die effektivste Behandlung für das OSAHS. CPAP stabilisiert die Atemwege und verhindert Instabilität und Kollaps. Bei stabilen Atemwegen geht die Atmung normal weiter, der Gasaustausch wird verbessert und es gibt keine Schlafunterbrechung im Zusammenhang mit einer gestörten Atmung.

CPAP wird über eine Maske, die die Nase oder Nase und Mund bedeckt, auf die oberen Atemwege angewendet und reduziert/beseitigt schlafbezogene Atmungsstörungen. Der Zeitraum der maximalen Anfälligkeit für einen Atemwegskollaps liegt am Ende der Ausatmung und während der frühen Einatmung. Während der Inhalation werden durch den normalen Beatmungsprozess (Zunahme des Thoraxvolumens und Reduktion des intrathorakalen Drucks) Unterdrücke in den Atemwegen erzeugt. Der konstante Druck von CPAP unterstützt die Atemwege während des gesamten Beatmungszyklus.

Im Schlaflabor wird eine Titration des positiven Atemwegsdrucks durchgeführt, um effektive CPAP-Drücke zu bestimmen. Während des Eingriffs wird der Patient für eine vollständige Polysomnographie (PSG) instrumentiert. Im Laufe der Nacht wird eine Therapie angelegt und der Druck angepasst, um die oberen Atemwege und das Atemmuster zu stabilisieren. Beim konventionellen CPAP wird der Atemweg mit einem einzigen Druckniveau beaufschlagt. Diese statische Verordnung ist zwar für die Mehrheit der Patienten mit obstruktiver Schlafapnoe ausreichend, stellt jedoch bei bestimmten Patienten und Erkrankungen eine Herausforderung dar.

Andere Formen des positiven Atemwegsdrucks, die für die Behandlung von OSAHS zugelassen sind, umfassen die automatische Anpassung von CPAP (Auto CPAP), Bi-Level Positive Airway Pressure (BiPAP) und die automatische Anpassung von BiPAP. Auto CPAP wertet das Luftstrommuster aus und passt den Druck an, um den Luftstrom zu optimieren. Auto-CPAP eignet sich für Patienten mit sehr unterschiedlichen Druckanforderungen (z. B. Schlafphasen- oder körperpositionsabhängige Schlafapnoe). Die automatische Anpassung kann bei Patienten verwendet werden, bei denen eine laborinterne Therapietitration entweder verzögert oder unmöglich ist.

Der REMStar Auto-Algorithmus ist proaktiv und durchflussbasiert. Es wertet den inspiratorischen Flow aus und ermittelt eine drohende oder tatsächliche Flowbegrenzung. Dies geschieht in Verbindung mit einem Programm von Druckanpassungen, das dazu bestimmt ist, den Druck zu bewerten, bei dem die Atemwege für einen Kollaps anfällig sind, und hält Drücke leicht über dem kritischen Druck. Der Patient wird vor „Durchbruch“-Ereignissen durch eine vollständige Palette intelligenter Reaktionen auf Luftströmungsereignisse und Schnarchen geschützt.

Eine weitere Alternative ist die BiPAP-Therapie. Bei der BiPAP-Therapie wird das Atemmuster des Patienten überwacht, um die Inspirations- und Exspirationsphase zu identifizieren. Der Druck wird beim Einatmen erhöht und beim Ausatmen verringert. Der Exspirationsdruck (EPAP) wird angepasst, um ein Kollabieren der Atemwege zu verhindern, und der Inspirationsdruck (IPAP) wird angepasst, um eine Einschränkung des Luftstroms, Hypopnoe, Schnarchen oder arterielle Entsättigung zu verhindern, die nicht mit einer vollständigen Obstruktion der Atemwege einhergeht. Die BiPAP-Therapie unterscheidet sich von der CPAP-Therapie dadurch, dass zusätzlich zur Stabilisierung der Atemwege die Inspirationsanstrengung durch die Differenz zwischen Inspirations- und Exspirationsdruck unterstützt wird.

Patienten mit OSAHS kann eine BiPAP-Therapie verschrieben werden, wenn die CPAP-Therapie nicht vertragen wird. Die BiPAP-Therapie kann auch Patienten mit anderen Atemwegserkrankungen oder Patienten mit schlaf- und atembedingten Funktionsstörungen verschrieben werden.

Bei Patienten mit eingeschränkter Ventilation aufgrund von Lungenerkrankungen, neuromuskulären Störungen oder Problemen mit der Atemkontrolle kann es zu einer nächtlichen Hypoventilation kommen, die im Schlaf schlimmer ist als im Wachzustand. Diese Patienten sind in der Regel komplexer und erfordern eine umfassendere Untersuchung und Nachsorge als Patienten, die nur an OSAHS leiden. Patienten sind möglicherweise auch anfälliger für Behandlungsverluste oder -unterbrechungen und benötigen häufig erweiterte Modi und Funktionen wie Alarme und zeitgesteuerte Backup-Atemzüge.

OSAHS-Patienten können auf eine Steigerung der CPAP- oder BiPAP-Therapie ansprechen, indem sie eine Verschiebung der Art der Apnoe von obstruktiv zu zentral zeigen. In diesen Fällen erhalten die Patienten möglicherweise keine angemessene Behandlung mit CPAP, da niedrigere Druckniveaus die Instabilität der Atemwege nicht bewältigen und eine Restobstruktion der Atemwege hinterlassen, während höhere Druckniveaus mit CPAP-Ereignissen verbunden sind. Dieser Zustand wird als CPAP Emergent Complex Apnoe bezeichnet.

Auto SV (Auto Servo Ventilation) ist ein Modus mit positivem Atemwegsdruck zur Behandlung von obstruktiver und komplexer zentraler Schlafapnoe. Zu seinen Hauptmerkmalen gehören:

• Normalisierung der Beatmung durch automatische Anpassung des IPAP-Drucks, um eine Zielbeatmung zu erreichen.
• Bereitstellung von zeitgesteuerten Backup-Atemzügen während zentraler Apnoen. Die optimale Backup-Frequenz wird vom Gerät anhand der Atmung des Patienten automatisch ermittelt.
• Automatische Kontrolle des EPAP-Drucks zur Behandlung obstruktiver Ereignisse.

Mehrere Hersteller produzieren diese Art von Geräten. Die Algorithmen zur Bestimmung von IPAP, EPAP und minimaler Atemfrequenz sind unterschiedlich. Die größte Anzahl dieser derzeit verwendeten Geräte sind das BiPAP AutoSV Advanced System One (Philips Respironics, Murrysville PA), Dreamstation BiPAP AutoSV und das VPAP (Variable Positive Airway Pressure) Adapt S7 (ResMed Corp., San Diego CA).

Adaptive Servo Ventilation (ASV) ist ein Modus mit positivem Atemwegsdruck zur Behandlung von zentraler Schlafapnoe und komplexer Schlafapnoe. Zu den Hauptfunktionen des Auto-SV-Modus gehören: Normalisierung der Beatmung durch automatische Anpassung des IPAP, um eine Zielbeatmung zu erreichen und zu stabilisieren; Bereitstellung zeitlich abgestimmter Backup-Atemzüge während zentraler Apnoen, wobei die optimale Backup-Frequenz automatisch von der Vorrichtung basierend auf der Atmung des Patienten bestimmt wird; und automatische Steuerung von EPAP zur Behandlung obstruktiver Ereignisse.

Die ältere Version des VPAP Adapt (S7) führte in einer kürzlich durchgeführten Studie ( AUFSCHLAG-HF). Ein begleitender Leitartikel von Magalang und Pack deutete an, dass die Gerätealgorithmen eine Rolle gespielt haben könnten – insbesondere eine höhere Druckunterstützung und die damit verbundene Erhöhung der Atemminutenvolumen. Dies wurde durch die Messungen des Atemminutenvolumens unterstützt, die das S7-Gerät in der Studie lieferte und die sich als größer als bei anderen Servo-Beatmungsgeräten herausstellte. Eine solche erhöhte Beatmung könnte möglicherweise eine respiratorische Alkalose verursachen, die wiederum zu einer Verlängerung des QT-Intervalls und Herzrhythmusstörungen führen könnte. Die Forscher führten kürzlich eine Studie zur Interaktion zwischen Patient und Beatmungsgerät bei Patienten mit komplexer Schlafapnoe und erhaltener kardialer Kontraktilität (linksventrikuläre Ejektionsfraktion > 45 %) durch, um die Leistung verschiedener ASV-Geräte bei Atmungsparametern wie Atemminutenvolumen und Apnoe zu bestimmen -Hypopnoe-Index. Um die Durchführbarkeit zu erleichtern und die Sicherheit zu fördern, vermieden die Forscher die Durchführung der Studie in der Zielpopulation der SERVE-HF-Studie, nämlich Patienten mit vorherrschender zentraler Schlafapnoe und Herzinsuffizienz mit reduzierter Ejektionsfraktion (HFreF). Die Prüfärzte führten die Studie nur an Patienten mit erhaltener Ejektionsfraktion (LVEF > 45 %) durch. Im aktuellen Vorschlag schlagen die Prüfärzte vor, die Studie an Patienten mit überwiegend obstruktiver Schlafapnoe und HFreF durchzuführen, die aufgrund von PAP-bedingten zentralen Apnoen eine ASV-Therapie benötigen.

Um eine Unverträglichkeit der Gerätetherapie zu vermeiden, bevorzugten die Prüfärzte in der vorangegangenen Studie Studienpatienten, die bereits an der Anwendung der Servobeatmungstherapie zu Hause festhielten. Die Ermittler werden in der derzeit vorgeschlagenen Studie dasselbe tun. In der vorherigen Studie stellten die Forscher fest, dass das S7-Gerät zu einem stärkeren Atemminutenvolumen als andere Geräte führte und dass solch ein stärkeres Atemminutenvolumen auf ein größeres Atemzugvolumen, eine höhere Atemfrequenz und eine stärkere Druckunterstützung zurückzuführen war. Interessanterweise gab es bei denselben Patienten in den Nächten, in denen sie dem S7-Gerät ausgesetzt waren, eine Verlängerung des QTc-Intervalls und eine Tendenz zu stärkeren vorzeitigen ventrikulären Kontraktionen. Obwohl die mechanistische Grundlage für dieses Ergebnis möglicherweise auf übermäßige Ventilation und damit verbundene proarrhythmische Wirkungen von Hypokapnie zurückzuführen ist, hatten die Forscher in dieser früheren Studie keine Messungen des CO2-Partialdrucks (PaCO2) durchgeführt. Insbesondere ist unklar, ob die Therapie mit dem S7-Gerät zu niedrigeren PaCO2-Werten als mit anderen Geräten führt und ob solche Effekte bei Personen mit hoher Schleifenverstärkung (komplexe Schlafapnoe in der Einstellung von HFreF) verstärkt werden.

Anstiege des Atemminutenvolumens (Ve) im Wachzustand verursachen Hypokapnie (respiratorische Alkalose), die wiederum Hypokaliämie verursachen kann. Hypokaliämie aufgrund nächtlicher intrazellulärer Verschiebungen von Kaliumionen kann das QT-Intervall verlängern. Es ist denkbar, dass eine nächtliche Alkalose aufgrund übermäßiger Belüftung zu einer Tageshypokaliämie und QTc-Verlängerung durch renalen Kaliumverlust in der Nacht mit entsprechenden Auswirkungen auf die QTc-Verlängerung während des Tages führen kann. Die beobachtete QTc-Verlängerung während der S7-Therapie war gering (~ 20 ms), aber solche Effekte können bei Patienten mit Herzinsuffizienz, die aufgrund von Schleifendiuretika eine metabolische Alkalose entwickeln, verstärkt werden eine Studienbeschränkung. Im aktuellen Vorschlag werden die Forscher die Wirkungen der nächtlichen ASV-Therapie auf die Serumkaliumspiegel ermitteln. Schließlich werden die Forscher die interindividuelle Variabilität der Empfindlichkeit im gemessenen Ve- oder QTc-Intervall untersuchen.