Ademhalingsaandrijving op obstructieve apneu

Tijdens het wakker zijn zorgen faryngeale dilatatorspieren (dilatatoren) voor de nodige kracht om een ​​adequate doorstroming bij alle proefpersonen mogelijk te maken, ongeacht hoe inklapbaar hun passieve keelholte is. Deze dilatatoractiviteit gaat substantieel verloren bij het begin van de slaap. Proefpersonen bij wie de passieve keelholte geen adequate ventilatie mogelijk maakt, moeten dilatatoren rekruteren door middel van reflexmechanismen als ze in slaap willen blijven. Dilatatoren kunnen reflexmatig worden aangeworven via veranderingen in de bloedgasspanningen en in de afferente activiteit van faryngeale mechanoreceptoren.

Patiënten met obstructieve slaapapneu (OSA) ontwikkelen zich herhalende obstructieve gebeurtenissen waarbij de luchtstroom aanzienlijk afneemt (hypopneu) of helemaal stopt (apneu). Deze duren 10 tot >60 seconden, waarna er een substantiële toename van de ventilatie is (hyperventilatiefase) die meerdere ademhalingen aanhoudt. De cyclus herhaalt zich dan. Ontwaken uit de slaap vindt plaats op een bepaald moment tijdens de hyperventilatiefase bij de overgrote meerderheid van obstructieve ademhalingsgebeurtenissen. Het is echter aangetoond dat bij de meeste OSA-patiënten de reflexmechanismen competent zijn en de obstructie aankunnen zonder opwinding. De ademhalingsaandrijving moet een eindige hoeveelheid toenemen voordat de spieren van de bovenste luchtwegen beginnen te reageren op de toenemende ademhalingsaandrijving, en vaak wordt de patiënt eerst wakker. Dus wanneer een persoon met een vernauwde of soepelere keelholte in slaap valt en zijn/haar luchtweg blokkeert, moeten de bloedgasspanningen een drempelwaarde verslechteren voordat de keelholtedilatatoren beginnen te reageren. Zodra deze drempel is bereikt, reageren de dilatatoren snel op verdere veranderingen in de bloedgasspanning en openen ze de luchtweg. Deze drempel werd de Effective Recruitment Threshold (TER) genoemd.

De basis voor dit onderzoeksproject is dat als de ademhalingsaandrijving op of nabij de drempel kan worden gehandhaafd, de dilatatoren onmiddellijk zouden reageren op elke obstructie en dat er weinig verdere toename van de ademhalingsaandrijving zou zijn tijdens de obstructie. We schatten dat de vereiste toename van de aandrijving kan worden bereikt door simpelweg de kooldioxidedruk (PCO2) met 2-3 mmHg te verhogen, een zeer aanvaardbare toename. We zijn van plan om de ademhaling continu te vergroten, beginnend voor het slapengaan door de deelnemers te vragen om te ademen door een regulier CPAP-masker (Continuous Positive Airway Pressure) met extra dode ruimte.

Om de dode ruimte te vergroten, zullen we commerciële rebreathing-zakken die worden gebruikt voor zuurstoftherapie aanpassen, zodat de hoeveelheid rebreathing kan worden aangepast. Dit zou de arteriële kooldioxidedruk (PaCO2) een paar millimeter kwik (mmHg) moeten verhogen in de stabiele toestand. Tijdens de slaap zou de ademhalingsaandrijving bij bijna de helft van de patiënten op of boven TER zijn. Mocht de luchtweg worden geblokkeerd, dan zouden de dilatatorspieren snel kunnen reageren, waardoor een acute verdere stijging van de ademhalingsdrang wordt voorkomen. Dit zal de frequentie van obstructieve respiratoire gebeurtenissen met >50% verminderen bij ten minste de helft van de patiënten, en de slaapkwaliteit en nachtelijke zuurstofverzadiging verbeteren.