Haalbaarheid en voorspellende nauwkeurigheid van een in-home computergestuurde mandibulaire positioner bij het identificeren van gunstige kandidaten voor therapie met orale apparaten

I. ACHTERGROND EN BETEKENIS

Obstructieve slaapapneu (OSA) is een veel voorkomende ziekte die aanzienlijke risico's met zich meebrengt voor hart- en vaatziekten, sterfte en economische kosten. Bijna dertig jaar geleden bleek uit eerste bevolkingsonderzoeken dat OSA bij vijf tot negen procent van de volwassen bevolking voorkomt. Overgewicht is een risicofactor voor de ontwikkeling van OSA, en de recente stijging van de prevalentie van obesitas heeft geleid tot herziene schattingen van OSA-prevalentie, nu op zeventien procent van de volwassen bevolking. OSA wordt klinisch slecht herkend; momenteel blijft 85% van de apneus niet gediagnosticeerd en onbehandeld.

OSA is in wezen het gevolg van structurele afwijkingen van de keelholte die vernauwing of sluiting van de keelholte tijdens de slaap veroorzaken en terugkerende apneus en hypopneus veroorzaken. Tijdens waken beschermen compenserende neuromusculaire reflexen de keelholte tegen instorting. Deze reflexen gaan verloren tijdens de slaap, waardoor de inklapbare menselijke keelholte vatbaar wordt voor vernauwing of sluiting. Nasale continue positieve luchtwegdruk (CPAP), bestaande uit een luchtgenerator en neusmasker, is de standaardtherapie voor OSA. CPAP levert positieve druk aan het faryngeale lumen, waardoor het wordt verwijd en obstructie wordt geëlimineerd. Hoewel deze therapie zeer effectief is, is ze omslachtig en wordt de effectiviteit aangetast door een relatief lage therapietrouw. De therapietrouw hangt af van de methoden die worden gebruikt om de therapie te starten en van de ernst van OSA, en is hoger bij personen met ernstigere hypoxemie en overmatige slaperigheid overdag. In de huidige praktijk blijkt het therapietrouwpercentage van CPAP rond de vijftig procent te liggen.

Het enige momenteel beschikbare alternatief voor CPAP is orale apparaattherapie (OA). Orale apparaten houden de luchtweg tijdens de slaap vrij door de onderkaak en/of de tong te stabiliseren en uit te steken. Het meest gebruikte type artrose is een op maat gemaakte mandibulaire repositioner (MR) die uit de onderkaak steekt. Mandibulaire protrusie bij verlamde personen verwijdt zowel de velopharynx als de orofarynx. In de klinische praktijk vervaardigt een gespecialiseerde tandarts een op maat gemaakt apparaat dat de boven- en ondertanden bedekt. Het apparaat wordt dan empirisch aangepast om de onderkaak progressief uit te steken totdat een therapeutisch eindpunt is bereikt. OA-therapie wordt beter geaccepteerd door de OSA-patiënt dan nasale CPAP, en de zelfgerapporteerde therapietrouw is hoog. Helaas is OA-therapie niet overal even effectief bij OSA. De gerapporteerde effectiviteit varieert van 50 tot 70 procent, en onze recente studie vond een slagingspercentage van 58 procent. Kortom, er zijn momenteel twee therapieën beschikbaar voor de behandeling van OSA, en elk heeft zijn eigen tekortkomingen: 1) CPAP is doeltreffend, maar wordt niet gelijkmatig verdragen door proefpersonen; en 2) OAT is niet erg effectief, maar wordt beter verdragen dan CPAP.

II. HUIDIGE STATUS VAN DE MEDISCHE PRAKTIJK

Vanwege de onzekerheden met betrekking tot het gebruik van OA-therapie voor de behandeling van OSA, richten de huidige praktijken in Noord-Amerika zich voornamelijk op het gebruik van nasale CPAP. Vrijwel alle proefpersonen met OSA krijgen een proef met nasale CPAP. Als ze niet-adherent blijken te zijn met deze therapie, kan hen OA-therapie worden aangeboden. De American Academy of Sleep Medicine beveelt OA-therapie aan als CPAP-alternatief bij patiënten met OSA van milde tot matige ernst. Bij gebrek aan een geldige test voor het klinisch selecteren van patiënten met OSA die gunstig zullen reageren op OA-therapie, wordt OA-therapie meestal alleen vergoed voor apneupatiënten bij wie CPAP niet aanslaat.

De effectiviteit van OA-therapie kan worden verbeterd door OSA-patiënten te screenen en prospectief degenen te identificeren die geschikt zijn voor deze therapie. Helaas ontbreekt op dit moment een methode voor het selecteren van geschikte kandidaten voor OA-therapie. Bovendien, zelfs als bekend zou zijn dat een patiënt een gunstige kandidaat is, heeft de tandarts momenteel geen manier om de beoogde therapeutische uitsteekselpositie te bepalen. Studies van de passieve keelholte geven aan dat de reactie van de keelholte op uitsteeksel van de onderkaak 'dosisafhankelijk' is; incrementeel uitsteeksel van de onderkaak produceert overeenkomstige faryngeale vergroting. Klinische ervaring leert echter dat overmatig uitsteken van de onderkaak ongewenst is en bijwerkingen veroorzaakt, zoals pijn en tandbewegingen die leiden tot stopzetting van de therapie. In sommige gevallen kan overmatig uitsteeksel OSA verergeren. De huidige praktijk is dat de tandarts de onderkaak geleidelijk naar voren steekt totdat een symptomatische reactie optreedt, en vervolgens de patiënt opnieuw beoordeelt om te bepalen of OSA is verdwenen. Aldus zou prospectieve identificatie van geschikte kandidaten en van een uitstekende positie van het doelwit de behandeling van OSA met artrose aanzienlijk vergemakkelijken.

Grotendeels vanwege de associatie met overgewicht, is obstructieve slaapapneu (OSA) misschien wel de meest voorkomende chronische niet-overdraagbare ziekte in geïndustrialiseerde samenlevingen geworden, ervan uitgaande dat obesitas niet als een ziekte is geclassificeerd. OSA tast niet alleen de kwaliteit van leven aan, maar brengt ook een verhoogd risico op hart- en vaatziekten en verkeersongevallen met zich mee. Ten slotte blijft de meerderheid van de apneu's niet gediagnosticeerd en onbehandeld. OSA heeft dus alle kenmerken van een groot probleem voor de volksgezondheid, dat alle leeftijdsgroepen treft en epidemische proporties aanneemt. Helaas lijken de huidige medische praktijken niet geschikt om de uitdagingen van OSA aan te gaan.

Misschien heeft het meest verontrustende aspect van de huidige medische praktijken betrekking op de omslachtige, onaantrekkelijke en dure methoden die momenteel worden gebruikt om de ziekte te diagnosticeren en te behandelen. Uit algemene klinische ervaring blijkt dat individuen zich vaak verzetten tegen het ondergaan van de standaard diagnostische test, een nachtelijk polysomnogram in het ziekenhuis, vanwege de uitgebreide hechtingen aan het lichaamsoppervlak en omdat, als OSA aanwezig is, continue positieve luchtwegdruk (CPAP) zal worden toegediend tijdens de tweede helft van de nacht. Met andere woorden, naarmate het publieke bewustzijn van slaapapneu is toegenomen, neemt ook de negatieve indruk van de huidige tests en behandelingen toe. Elke effectieve oplossing voor de uitdagingen voor de volksgezondheid als gevolg van slaapapneu zal rekening moeten houden met de behoefte aan minder omslachtige en onaangename klinische methoden. Met andere woorden, de huidige benadering van OSA, d.w.z. 's nachts polysomnogram plus CPAP, lost het probleem gewoon niet op.

Terwijl eenvoudigere, goedkopere thuismonitoring steeds meer geaccepteerd lijkt te worden door slaapartsen, blijft CPAP vrijwel de enige therapie die aan de meeste patiënten wordt aangeboden, ondanks de lage therapietrouw die in talrijke onderzoeken is gedocumenteerd. Het dominante alternatief op dit moment is mandibular repositioner (MR)-therapie, waarbij een op maat gemaakt tandheelkundig hulpmiddel wordt gebruikt dat tijdens de slaap uit de onderkaak steekt. Ondanks de overweldigende voorkeur van patiënten voor OA boven CPAP, krijgt slechts 5% van de patiënten met de diagnose OSA deze therapie. De waarschijnlijke reden voor de voorkeur van de arts voor CPAP-therapie is dat het goedaardig en zeer effectief is. OA-therapie, hoewel eveneens goedaardig, is effectief in slechts 50-70% van de niet-geselecteerde gevallen. De clinicus geeft er dus de voorkeur aan om de betrouwbaardere therapie voor te schrijven, omdat hij zich minder zorgen maakt over de lage therapietrouw. Samenvattend legt de huidige praktijk van diagnose en behandeling van OSA in Noord-Amerika de nadruk op dure ziekenhuistesten en het starten van een therapie die voor veel patiënten moeilijk te accepteren en regelmatig te gebruiken is.

III. NIEUWE TECHNOLOGIE

Het voorgestelde onderzoek evalueert nieuwe technologie die zou kunnen bijdragen aan het verbeteren van de hierboven geschetste problemen door een nauwkeurige selectie van patiënten voor OA-therapie mogelijk te maken met behulp van een test die thuis wordt uitgevoerd. Deze thuistechnologie is op haar beurt afgeleid van een apparaat dat Zephyr Sleep Technologies heeft uitgevonden, ontwikkeld en nu op de markt heeft gebracht, genaamd op afstand bestuurbare mandibulaire positioner (RCMP).

Om een ​​gemakkelijkere en goedkopere methode te hebben voor het selecteren van gunstige kandidaten voor OA-therapie, heeft Zephyr Sleep Technologies een begeleidende technologie ontwikkeld voor gebruik thuis. Net als bij de RCMP slaapt de patiënt met de gemotoriseerde onderkaakstandsteller op zijn plaats. De positie van het onderkaakuitsteeksel wordt echter bestuurd door een computer in plaats van door een slaaptechnicus, waardoor het een computergestuurde onderkaakpositioneerder (CCMP) wordt. Net als in de RCMP-studie worden de ademhalingsluchtstroom en zuurstofverzadiging geregistreerd en detecteert de CCMP nauwkeurig apneus en hypopneus in realtime. Bio-elektrische signalen die nodig zijn voor slaapstadiëring worden echter niet geregistreerd. De CCMP steekt uit de onderkaak wanneer apneus of hypopneus worden gedetecteerd. Daarnaast voert het proactief testen uit, beweegt het de onderkaak en evalueert het effect op de luchtstroom. Met behulp van beide soorten informatie beslist de controller of de onderkaak al dan niet wordt verplaatst, in welke richting en met hoeveel. Ten slotte heeft Zephyr Sleep Technologies een analytisch algoritme ontwikkeld dat de respons onderzoekt van de bewegende apneu-hypopneu-index (AHI, de som van apneus en hypopneus per tijdseenheid) op mandibulaire protrusie en een voorspelling doet van therapeutisch succes bij artrose.

De CCMP gebruikt hetzelfde gemotoriseerde mandibulaire uitsteeksel dat wordt gebruikt voor het MATRx-product. De motor is ingesloten in een behuizing die aan de bovenste en onderste apparaten is bevestigd. De beweging van de lineaire actuator oefent een kracht uit op de onderkaak om deze uit te steken of terug te trekken. Er is een reeks tandheelkundige trays voor de boven- en ondertanden vervaardigd. Hierdoor kan de lepel goed aansluiten op de tanden van de proefpersoon, zodat een minimale hoeveelheid lepelmateriaal het binnenoppervlak van de tanden inneemt. Een zeer flexibele, dunne draad verbindt de motor in het mandibulaire uitsteeksel met een controller op een nachtkastje die op zijn beurt is verbonden met een laptopcomputer. Daarnaast is een ingangssignaalbox op het nachtkastje aangesloten op twee neuskatheters die in de neus van de patiënt worden geplaatst en een in de handel verkrijgbare vingeroximeter. Het invoersignaalkastje is verbonden met de laptop en deze twee signalen (zuurstofverzadiging en luchtstroom) worden door de computeralgoritmen gebruikt om te beslissen hoe de onderkaak moet worden verplaatst. De MATRx-controller ontvangt commando's van de computer die ervoor zorgen dat deze in kleine, gedefinieerde stappen de onderkaak uitsteekt of terugtrekt. De controller heeft ook een bedrade uitgangsverbinding met het invoervak ​​van de computer, waardoor de computer continu informatie krijgt over de positie van de onderkaak. De uitwijkingslimieten van de actuator worden door de technicus in de software ingesteld, volgens de waarden voor volledige retrusie en volledige uitsteeksel die door de tandarts zijn genoteerd. De computer kan de onderkaak dus alleen tussen vooraf gedefinieerde limieten bewegen tijdens het CCMP-onderzoek. Het signaalkastje ontvangt ook inputsignalen van een microfoon en een positiesensor die op de mandibulaire positioner is gemonteerd, evenals een input van een krachtopnemer in de positioner.

IV. STUDIEPROCEDURES

Deelnemers krijgen tijdens hun slaap een cardio-pulmonale evaluatie van twee nachten thuis met behulp van de Snore Sat Recorder. De resultaten zullen basisgegevens opleveren. Voorafgaand aan het CCMP-onderzoek thuis zal de proefpersoon worden beoordeeld door de tandheelkundig mede-onderzoeker om te controleren of hij geschikt is voor het testen en gebruiken van het hulpmiddel. Vervolgens worden ze door de tandheelkundig medeonderzoeker voorzien van een boven- en een ondertandenbak. De tandarts vult elk bakje met siliconen afdrukmateriaal en brengt dit aan op de boven- en ondertanden. De relatieve positie van de bovenste en onderste dienbladen wordt gedocumenteerd door de numerieke aflezing van een lineaire schaal die op de schuifbalk van de onderste dienblad is gedrukt. De proefpersoon beweegt de onderkaak naar de rustpositie, de meest naar achteren geplaatste positie en de meest naar voren uitstekende positie. De schaal wordt op elke positie door de tandarts afgelezen. De verzamelde gegevens worden aan de onderzoekscoördinator verstrekt en zullen in het apparaat worden ingevoerd om het door het apparaat geteste uitsteekselbereik te controleren.

De klinische coördinator bezoekt de proefpersoon thuis op de dag van de eerste nachttest en stelt de computerapparatuur en de mandibulair positioner in. Om de dentale trays van de proefpersoon te bevestigen, worden de bovenste en onderste trays aan de actuatorbehuizing geklikt met de actuatorzuiger volledig ingetrokken. De maximaal toegestane vooruitstekende positie zoals bepaald door de tandarts wordt in de computer ingevoerd om overmatig uitsteken van de onderkaak te voorkomen. De computer regelt de beweging van de lineaire actuator in vooruitstekende of terugtrekkende richtingen in stappen van 0,2 mm via het toetsenbord op de computer. De positie van de actuator wordt als invoer op de computer aangesloten. Net voordat het onderzoek begint, gaat de proefpersoon op zijn rug in bed liggen en brengt de tandheelkundige lepels in de mond met de lepels in de rustpositie.

De klinische coördinator zal de proefpersoon ook volledige instructies geven over het gebruik van het apparaat tijdens het onderzoek. De proefpersoon krijgt instructies om de trays, die zijn aangesloten op de mandibulair positioner, op de juiste manier in de mond te plaatsen. De proefpersoon leert ook de vingeroximetersonde en de neuscanule aan te brengen. De proefpersoon wordt geleerd hoe de CCMP-test te starten, te pauzeren en te beëindigen aan het einde van de studie. Voor het naar bed gaan brengt de proefpersoon de neuscanule en de sonde aan, plaatst het bakje in de mond en start het CCMP-onderzoek met de juiste opdracht op de laptop. De proefpersoon valt dan in slaap, en als er apneus en/of hypopneus optreden, zal de computer de onderkaak in stappen van 0,2 mm uit de rustpositie steken. Zodra alle ademhalingsstoornissen zijn geëlimineerd (afwezigheid van apneus, hypopneus), wordt proactief getest waarbij de onderkaak 0,6 mm naar voren of naar achteren wordt geschoven. Als de laatste een afname van de maximale inademingsluchtstroom veroorzaakt of als de eerste een toename van deze variabele veroorzaakt, steekt de onderkaak 0,6 mm uit, enzovoort. De volgende ochtend wordt de proefpersoon wakker en verwijdert hij het orale apparaat, beëindigt het CCMP-programma en verzendt de nachtgegevens naar de server door met de muis op een verzendknop te klikken. De proefpersoon vult elke ochtend een vragenlijst over de tevredenheid van het apparaat in.

De gegevens van de titratie van de eerste nacht worden opgehaald en automatisch geanalyseerd om te beoordelen of het uitsteeksel van de onderkaak effectief is bij het elimineren van faryngeale obstructie en om de effectieve doeluitsteekselpositie te identificeren die nodig is voor een succesvolle therapie. Als niet aan het voorspelde succescriterium wordt voldaan, wordt voorlopig voorspeld dat de patiënt therapeutisch faalt en wordt een doel van 90% volledige protrusie geselecteerd. Nadat de analyse is voltooid, keert de klinische coördinator terug naar het huis van de proefpersoon en stelt de doelpositie in voor de CCMP-studie van de tweede nacht.

Tijdens het huisbezoek voorafgaand aan het tweede nachtonderzoek bespreekt de klinische coördinator met de proefpersoon zijn/haar ervaring tijdens de eerste nacht en zal hij zorgvuldig informeren naar eventuele ongemakken of problemen die de proefpersoon mogelijk heeft ervaren. De coördinator stelt de CCMP in voor het Refinement and Verification-programma en voert de juiste doelafstand in. Voor het slapengaan bereidt de proefpersoon zich voor op de studie zoals op de eerste nacht.

Het CCMP-algoritme verplaatst de onderkaak naar de doelpositie en houdt deze daar de hele nacht vast, als de bewegende AHI (d.w.z. AHI voor de tijd nadat het doel is bereikt, aanvankelijk gemeten over ten minste 2 uur) blijft onder 10 uur-1, ±0,6 mm. Anders steekt de computer de onderkaak uit in stappen van 0,2 mm en herhaalt de test op een hoger niveau. De volgende ochtend wordt de proefpersoon wakker en verwijdert hij het orale apparaat, beëindigt het CCMP-programma en verzendt de nachtgegevens naar de Zephyr-server door met de muis op een verzendknop te klikken. De proefpersoon vult de Device Satisfaction Questionnaire in.

De computer berekent een AHI voor de hele nacht. De resultaten van de titratiestudies voor de eerste en de tweede nacht zullen worden verstrekt aan een slaaparts die de resultaten zal beoordelen en de voorspelling zal verfijnen om te komen tot een definitieve voorspelling van het therapeutische resultaat en de beoogde uitsteekselsetting.

De beoogde uitstekende positie bepaald op basis van de analyse van de gecombineerde titratiestudies wordt vervolgens naar de tandarts gestuurd. Voor patiënten waarvan wordt voorspeld dat ze een succes zullen zijn, wordt de minimale effectieve positie verstrekt. Voor patiënten waarvan wordt voorspeld dat ze falen, zal de schaalaflezing bij 70 procent van de maximale uitstulping dienen als een schijndoelwaarde. De tandarts zal blind zijn voor de vraag of de CCMP-testresultaten "positief" of "negatief" waren. De proefpersoon zal worden doorverwezen naar de tandheelkundige mede-onderzoeker en kosteloos worden voorzien van een op maat gemaakt oraal apparaat, terwijl hij blind is voor de resultaten van de CCMP-onderzoeken.

Follow-up draagbare cardio-pulmonale monitoring zal worden uitgevoerd op twee opeenvolgende nachten met het orale apparaat op de beoogde uitstekende afstand. Als de AHI groter is dan 10 uur-1, wordt de proefpersoon doorverwezen naar de tandheelkundige co-onderzoeker voor verder uitsteeksel van de onderkaak. Deze aanpassing wordt uitgevoerd in een periode van minimaal 3 weken. De proefpersoon wordt opnieuw getest en de therapie wordt als succesvol beoordeeld volgens de hierboven beschreven criteria. Als de AHI groter is dan 10 uur-1, zal de OA-therapie, zodra de maximale klinische protrusie van de onderkaak is bereikt, als mislukt worden beschouwd.