Effect van servoventilatie op CO2-regulering en hartslagvariabiliteit

Obstructief slaapapneu-hypopneusyndroom (OSAHS) is een aandoening die wordt gekenmerkt door intermitterende gedeeltelijke collaps en afsluiting van de bovenste luchtwegen (UA). Dit leidt tot slaapfragmentatie, zuurstofdesaturatie, hypercarbia en activering van het sympathische zenuwstelsel. OSAHS wordt ook geassocieerd met overmatige slaperigheid overdag, evenals andere gedrags-, functionele, cardiovasculaire en cognitieve stoornissen.

Continue positieve luchtwegdruk (CPAP) is de meest effectieve behandeling voor de OSAHS. CPAP stabiliseert de luchtweg en voorkomt instabiliteit en collaps. Met een stabiele luchtweg gaat de ademhaling op een normale manier door, wordt de gasuitwisseling verbeterd en is er geen verstoring van de slaap die verband houdt met een verstoorde ademhaling.

CPAP wordt op de bovenste luchtwegen aangebracht via een masker dat de neus of de neus en mond bedekt en slaapstoornissen bij het ademen vermindert/elimineert. De periode van maximale gevoeligheid voor instorting van de luchtwegen is aan het einde van de uitademing en tijdens de vroege inademing. Tijdens het inademen wordt een negatieve druk in de luchtwegen gegenereerd door het normale ventilatieproces (toename van het thoracale volume en verlaging van de intra-thoracale druk). De constante druk van CPAP ondersteunt de luchtweg gedurende de hele beademingscyclus.

In het slaaplaboratorium wordt de positieve luchtwegdruk getitreerd om de effectieve CPAP-druk te bepalen. Tijdens de procedure wordt de patiënt geïnstrumenteerd voor volledige polysomnografie (PSG). In de loop van de nacht wordt therapie toegepast en de druk aangepast om de bovenste luchtwegen en het ademhalingspatroon te stabiliseren. Bij conventionele CPAP wordt een enkel drukniveau op de luchtweg toegepast. Hoewel dit statische recept geschikt is voor de meeste patiënten met obstructieve slaapapneu, zal het bij bepaalde patiënten en aandoeningen een uitdaging vormen.

Andere vormen van positieve luchtwegdruk die zijn goedgekeurd voor de behandeling van OSAHS zijn onder meer het automatisch aanpassen van CPAP (Auto CPAP), Bi-level Positive Airway Pressure (BiPAP) en het automatisch aanpassen van BiPAP. Auto CPAP evalueert het luchtstroompatroon en past de druk aan om de luchtstroom te optimaliseren. Auto CPAP is geschikt voor patiënten met zeer variabele drukvereisten (bijv. slaapfase- of lichaamspositie-afhankelijke slaapapneu). De automatische aanpassing kan worden gebruikt bij patiënten bij wie de titratie van de therapie in het laboratorium vertraagd of onmogelijk is.

Het REMStar Auto-algoritme is proactief en op flow gebaseerd. Het evalueert de inspiratoire flow en bepaalt de dreigende of daadwerkelijke flowbeperking. Dit gebeurt in combinatie met een programma van drukaanpassingen dat is ontworpen om de druk te evalueren waarbij de luchtweg vatbaar is voor collaps en om de druk iets boven de kritische druk te houden. De patiënt wordt beschermd tegen "doorbraak"-gebeurtenissen met een volledige aanvulling van intelligente reacties op luchtstroomgebeurtenissen en snurken.

BiPAP-therapie is een ander alternatief. Bij BiPAP-therapie wordt het ademhalingspatroon van de patiënt gecontroleerd om de inspiratoire en expiratoire fase te identificeren. De druk wordt verhoogd tijdens het inademen en verlaagd tijdens het uitademen. De expiratoire druk (EPAP) wordt aangepast om luchtwegcollaps te voorkomen en de inspiratiedruk (IPAP) wordt aangepast om luchtstroombeperking, hypopneu, snurken of arteriële desaturatie die niet geassocieerd is met volledige luchtwegobstructie te voorkomen. BiPAP-therapie verschilt van CPAP-therapie doordat naast het stabiliseren van de luchtweg, de inspiratoire inspanning wordt ondersteund door het verschil tussen de inspiratoire en expiratoire druk.

Patiënten met OSAHS kunnen BiPAP-therapie voorgeschreven krijgen als CPAP-therapie niet wordt verdragen. BiPAP-therapie kan ook worden voorgeschreven voor patiënten met andere ademhalingsstoornissen of voor patiënten met zowel slaap- als ademhalingsgerelateerde disfunctie.

Patiënten die verminderde ventilatie ervaren door longaandoeningen, neuromusculaire aandoeningen of problemen met de controle van de ademhaling, kunnen nachtelijke hypoventilatie ervaren die erger is tijdens de slaap dan tijdens het waken. Deze patiënten zijn doorgaans complexer en vereisen een uitgebreidere evaluatie en follow-up dan patiënten die alleen aan OSAHS lijden. Patiënten kunnen ook kwetsbaarder zijn voor verlies of onderbrekingen in de behandeling en hebben vaak geavanceerdere modi en functies nodig, zoals alarmen en getimede back-upbeademingen.

OSAHS-patiënten kunnen reageren op toenames in CPAP- of BiPAP-therapie door een verschuiving in de aard van de apneu aan te tonen van obstructief naar centraal. In deze gevallen krijgen patiënten mogelijk geen adequate behandeling met CPAP, aangezien lagere drukniveaus de instabiliteit van de luchtweg niet beheersen, waardoor een resterende luchtwegobstructie ontstaat, terwijl hogere drukniveaus geassocieerd zijn met CPAP-opkomende gebeurtenissen. Deze aandoening wordt CPAP Emergent Complex Apnea genoemd.

Auto SV (Auto Servo Ventilation) is een modus van positieve luchtwegdruk die wordt gebruikt om obstructieve en complexe centrale slaapapneu te behandelen. De belangrijkste kenmerken zijn onder meer:

• Normalisatie van de ventilatie door automatisch de IPAP-druk aan te passen om een ​​doelventilatie te bereiken.
• Verstrekking van getimede back-upademhalingen tijdens centrale apneu's. De optimale back-upsnelheid wordt automatisch door het apparaat bepaald op basis van de ademhaling van de patiënt.
• Automatische controle van EPAP-druk om obstructieve gebeurtenissen te behandelen.

Verschillende fabrikanten produceren dit soort apparaten. De algoritmen die worden gebruikt om de IPAP, EPAP en minimale ademhalingsfrequentie te bepalen, zijn verschillend. Het grootste aantal van deze apparaten die momenteel in gebruik zijn, zijn de BiPAP AutoSV Advanced System One (Philips Respironics, Murrysville PA), Dreamstation BiPAP AutoSV en de VPAP (variabele positieve luchtwegdruk) Adapt S7 (ResMed Corp., San Diego CA).

Adaptive Servo Ventilation (ASV) is een vorm van positieve luchtwegdruk die wordt gebruikt om centrale slaapapneu en complexe slaapapneu te behandelen. De belangrijkste kenmerken van de Auto SV-modus zijn onder meer; normalisatie van ventilatie door IPAP automatisch aan te passen om een ​​doelventilatie te bereiken en te stabiliseren; voorziening van getimede back-upademhalingen tijdens centrale apneu's waarbij de optimale back-upsnelheid automatisch wordt bepaald door het apparaat op basis van de ademhaling van de patiënt; en automatische controle van EPAP om obstructieve gebeurtenissen te behandelen.

De oudere versie van de VPAP Adapt (S7) bleek in een recent onderzoek te leiden tot een verhoogd risico op mortaliteit door alle oorzaken in vergelijking met de controlegroep die medisch behandeld werd bij patiënten met hartfalen met een verminderde ejectiefractie en overwegend centrale slaapapneu ( DIENST-HF). Een begeleidend redactioneel commentaar van Magalang en Pack suggereerde dat de algoritmen van het apparaat mogelijk een rol hebben gespeeld, met name grotere niveaus van drukondersteuning en bijbehorende toename van minuutventilatie. Dit werd ondersteund door de metingen van minuutventilatie geleverd door het S7-apparaat in de proef, die groter bleek te zijn dan andere servoventilatieapparaten. Dergelijke verhoogde niveaus van ventilatie kunnen mogelijk respiratoire alkalose veroorzaken, wat op zijn beurt kan leiden tot verlenging van het QT-interval en hartritmestoornissen. De onderzoekers hebben onlangs een onderzoek uitgevoerd naar de interactie tussen patiënt en beademingsapparaat bij patiënten met complexe slaapapneu en behouden cardiale contractiliteit (linkerventrikelejectiefractie> 45%) om de prestaties van verschillende ASV-apparaten op ademhalingsparameters te bepalen - zoals minuutventilatie en apneu - hypopneu-index. Om de haalbaarheid te vergemakkelijken en de veiligheid te bevorderen, vermeden de onderzoekers het onderzoek uit te voeren in de doelpopulatie van de SERVE-HF-studie, namelijk patiënten met overheersende centrale slaapapneu en hartfalen met verminderde ejectiefractie (HFreF). De onderzoekers voerden het onderzoek alleen uit bij patiënten met behouden ejectiefractie (LVEF > 45%). In het huidige voorstel stellen de onderzoekers voor om de studie uit te voeren bij patiënten met overwegend obstructieve slaapapneu en HFreF die ASV-therapie nodig hebben vanwege PAP-opkomende centrale apneus.

Om intolerantie voor apparaattherapie te voorkomen, gaven de onderzoekers in de eerdere studie de voorkeur aan studiepatiënten die al therapietrouw waren in het gebruik van servoventilatietherapie thuis. De onderzoekers zullen hetzelfde doen in de momenteel voorgestelde studie. In de eerdere studie ontdekten de onderzoekers dat het S7-apparaat leidde tot een grotere minuutventilatie dan andere apparaten en dat dergelijke hogere niveaus van minuutventilatie toe te schrijven waren aan een groter teugvolume, hogere ademhalingsfrequentie en grotere drukondersteuning. Interessant genoeg was er een verlenging van het QTc-interval en een neiging tot grotere voortijdige ventriculaire contracties bij dezelfde patiënten tijdens de nachten dat ze werden blootgesteld aan het S7-apparaat. Hoewel de mechanistische basis voor deze bevinding mogelijk is toe te schrijven aan overmatige ventilatie en gerelateerde pro-aritmische effecten van hypocapnie, hadden de onderzoekers in dit eerdere onderzoek geen metingen van partiële CO2-druk (PaCO2) uitgevoerd. Het is met name onduidelijk of therapie met het S7-apparaat leidt tot lagere PaCO2-waarden dan andere apparaten en of dergelijke effecten worden versterkt bij personen met een hoge lusversterking (complexe slaapapneu in de setting van HFreF).

Toename van de minuutventilatie (Ve) tijdens waakzaamheid veroorzaakt hypocapnie (respiratoire alkalose), wat op zijn beurt hypokaliëmie kan veroorzaken. Hypokaliëmie als gevolg van nachtelijke intracellulaire verschuivingen in kaliumionen kan het QT-interval verlengen. Het is denkbaar dat nachtelijke alkalose als gevolg van overmatige ventilatie kan leiden tot hypokaliëmie overdag en QTc-verlenging door nierverlies van kalium 's nachts met als gevolg effecten op de QTc-verlenging overdag. De waargenomen QTc-verlenging tijdens S7-therapie was klein van omvang (~ 20 msec), maar dergelijke effecten kunnen groter zijn bij patiënten met hartfalen die metabole alkalose ontwikkelen als gevolg van lisdiuretica. een studiebeperking. In het huidige voorstel zullen de onderzoekers de effecten van nachtelijke ASV-therapie op serumkaliumspiegels nagaan. Ten slotte zullen de onderzoekers de interindividuele variabiliteit in gevoeligheid in gemeten Ve- of QTc-interval onderzoeken.