Wpływ serwowentylacji na regulację CO2 i zmienność rytmu serca

Zespół obturacyjnego bezdechu sennego i spłycenia (OSAHS) to stan charakteryzujący się okresową częściową zapaścią i zamknięciem górnych dróg oddechowych (UA). Prowadzi to do fragmentacji snu, desaturacji, hiperkarbii i aktywacji współczulnego układu nerwowego. OSAHS jest również związany z nadmierną sennością w ciągu dnia, a także innymi dysfunkcjami behawioralnymi, funkcjonalnymi, sercowo-naczyniowymi i poznawczymi.

Ciągłe dodatnie ciśnienie w drogach oddechowych (CPAP) jest najskuteczniejszym sposobem leczenia OSAHS. CPAP stabilizuje drogi oddechowe i zapobiega niestabilności i zapaści. Przy stabilnych drogach oddechowych oddychanie przebiega normalnie, następuje poprawa wymiany gazowej i nie dochodzi do zakłóceń snu związanych z zaburzeniami oddychania.

CPAP stosuje się do górnych dróg oddechowych za pomocą maski, która zakrywa nos lub nos i usta i zmniejsza/eliminuje zaburzenia oddychania podczas snu. Okres największej podatności na zapadnięcie się dróg oddechowych występuje pod koniec wydechu i podczas wczesnego wdechu. Podczas wdechu w drogach oddechowych powstaje podciśnienie w wyniku normalnego procesu wentylacji (zwiększenie objętości klatki piersiowej i zmniejszenie ciśnienia wewnątrz klatki piersiowej). Stałe ciśnienie CPAP wspomaga drogi oddechowe przez cały cykl wentylacji.

W laboratorium snu przeprowadza się miareczkowanie dodatniego ciśnienia w drogach oddechowych w celu określenia skutecznych ciśnień CPAP. Podczas zabiegu pacjent jest przygotowywany do pełnej polisomnografii (PSG). W ciągu nocy stosuje się terapię i koryguje ciśnienie, aby ustabilizować górne drogi oddechowe i wzorzec oddychania. W przypadku konwencjonalnego CPAP do dróg oddechowych przykładany jest jeden poziom ciśnienia. Chociaż jest to odpowiednie dla większości pacjentów z obturacyjnym bezdechem sennym, ta statyczna recepta będzie stanowić wyzwanie dla niektórych pacjentów i warunków.

Inne formy dodatniego ciśnienia w drogach oddechowych, które są zatwierdzone do leczenia OSAHS, obejmują automatyczną regulację CPAP (Auto CPAP), dwupoziomowe dodatnie ciśnienie w drogach oddechowych (BiPAP) i automatyczną regulację BiPAP. Auto CPAP ocenia wzorzec przepływu powietrza i dostosowuje ciśnienie, aby zoptymalizować przepływ powietrza. Auto CPAP jest przeznaczony dla pacjentów z bardzo zmiennymi wymaganiami dotyczącymi ciśnienia (np. faza snu lub bezdech senny zależny od pozycji ciała). Automatyczna regulacja może być stosowana u pacjentów, u których miareczkowanie terapii w laboratorium jest opóźnione lub niemożliwe.

Algorytm REMStar Auto jest proaktywny i oparty na przepływie. Ocenia przepływ wdechowy i określa zbliżające się lub rzeczywiste ograniczenie przepływu. Dzieje się to w połączeniu z programem regulacji ciśnienia zaprojektowanym w celu oceny ciśnienia, przy którym drogi oddechowe są podatne na zapadnięcie się i utrzymuje ciśnienie nieco powyżej ciśnienia krytycznego. Pacjent jest chroniony przed „przełomowymi” zdarzeniami dzięki pełnemu zestawowi inteligentnych odpowiedzi na zdarzenia związane z przepływem powietrza i chrapaniem.

Inną alternatywą jest terapia BiPAP. Podczas terapii BiPAP monitorowany jest wzorzec oddychania pacjenta w celu identyfikacji faz wdechu i wydechu. Ciśnienie wzrasta podczas wdechu i zmniejsza się podczas wydechu. Ciśnienie wydechowe (EPAP) jest dostosowywane, aby zapobiec zapadnięciu się dróg oddechowych, a ciśnienie wdechowe (IPAP) jest dostosowywane, aby zapobiegać ograniczeniu przepływu powietrza, spłyceniu oddechu, chrapaniu lub desaturacji tętniczej niezwiązanej z całkowitą niedrożnością dróg oddechowych. Terapia BiPAP różni się od terapii CPAP tym, że oprócz stabilizacji dróg oddechowych, wysiłek wdechowy jest wspomagany różnicą między ciśnieniem wdechowym a wydechowym.

Pacjentom z OSAHS można przepisać terapię BiPAP, jeśli terapia CPAP nie jest tolerowana. Terapię BiPAP można również przepisać pacjentom z innymi zaburzeniami układu oddechowego lub pacjentom z dysfunkcjami związanymi zarówno ze snem, jak i oddychaniem.

Pacjenci doświadczający zmniejszonej wentylacji z powodu chorób płuc, zaburzeń nerwowo-mięśniowych lub problemów z kontrolą oddychania mogą doświadczać nocnej hipowentylacji, która jest gorsza podczas snu niż podczas czuwania. Tacy pacjenci są zazwyczaj bardziej złożeni i wymagają dokładniejszej oceny i obserwacji niż pacjenci cierpiący tylko na OSAHS. Pacjenci mogą być również bardziej narażeni na straty lub przerwy w leczeniu i często wymagają bardziej zaawansowanych trybów i funkcji, takich jak alarmy i czasowe oddechy zapasowe.

Pacjenci z OSAHS mogą reagować na zwiększenie terapii CPAP lub BiPAP, wykazując zmianę charakteru bezdechu z obturacyjnego na centralny. W takich przypadkach pacjenci mogą nie otrzymać odpowiedniego leczenia za pomocą CPAP, ponieważ niższe poziomy ciśnienia nie radzą sobie z niestabilnością dróg oddechowych, pozostawiając resztkową niedrożność dróg oddechowych, podczas gdy wyższe poziomy ciśnienia są związane z pojawiającymi się zdarzeniami CPAP. Ten stan jest określany jako nagły złożony bezdech CPAP.

Auto SV (Auto Servo Ventilation) to tryb dodatniego ciśnienia w drogach oddechowych stosowany w leczeniu obturacyjnego i złożonego ośrodkowego bezdechu sennego. Jego główne cechy to:

• Normalizacja wentylacji poprzez automatyczną regulację ciśnienia IPAP w celu osiągnięcia wentylacji docelowej.
• Zapewnienie czasowych, zapasowych oddechów podczas centralnych bezdechów. Optymalna częstość awaryjna jest automatycznie określana przez urządzenie na podstawie oddechu pacjenta.
• Automatyczna kontrola ciśnienia EPAP w celu leczenia zdarzeń obturacyjnych.

Kilku producentów produkuje tego typu urządzenia. Algorytmy stosowane do określenia IPAP, EPAP i minimalnej częstości oddechów są różne. Największa liczba obecnie używanych urządzeń to BiPAP AutoSV Advanced System One (Philips Respironics, Murrysville PA), Dreamstation BiPAP AutoSV i VPAP (zmienne dodatnie ciśnienie w drogach oddechowych) Adapt S7 (ResMed Corp., San Diego CA).

Adaptive Servo Ventilation (ASV) to tryb dodatniego ciśnienia w drogach oddechowych stosowany w leczeniu centralnego bezdechu sennego i złożonego bezdechu sennego. Główne cechy trybu Auto SV obejmują; normalizacja wentylacji poprzez automatyczną regulację IPAP w celu osiągnięcia i ustabilizowania wentylacji docelowej; dostarczanie czasowych oddechów zapasowych podczas bezdechów centralnych, przy czym optymalna częstość oddechów rezerwowych jest automatycznie określana przez urządzenie na podstawie oddechu pacjenta; oraz automatyczna kontrola EPAP w celu leczenia zdarzeń obturacyjnych.

W niedawnym badaniu stwierdzono, że starsza wersja VPAP Adapt (S7) prowadzi do zwiększonego ryzyka zgonu z jakiejkolwiek przyczyny w porównaniu z grupą kontrolną, która obejmowała postępowanie medyczne u pacjentów z niewydolnością serca ze zmniejszoną frakcją wyrzutową i głównie centralnym bezdechem sennym ( SERWIS-HF). Towarzyszący artykuł redakcyjny Magalang i Pack sugerował, że algorytmy urządzenia mogły odegrać pewną rolę - w szczególności wyższy poziom wspomagania ciśnieniowego i związany z tym wzrost wentylacji minutowej. Zostało to poparte pomiarami wentylacji minutowej zapewnianej przez urządzenie S7 w badaniu, które okazały się większe niż w przypadku innych urządzeń wspomagających wentylację. Takie zwiększone poziomy wentylacji mogą potencjalnie powodować alkalozę oddechową, która z kolei może prowadzić do wydłużenia odstępu QT i zaburzeń rytmu serca. Badacze przeprowadzili niedawno badanie interakcji pacjent-respirator u pacjentów ze złożonym bezdechem sennym i zachowaną kurczliwością serca (frakcja wyrzutowa lewej komory > 45%) w celu określenia działania różnych urządzeń ASV na parametry oddechowe – takie jak wentylacja minutowa i bezdech -wskaźnik spłycenia. Aby ułatwić wykonalność i promować bezpieczeństwo, badacze unikali przeprowadzania badania w populacji docelowej badania SERVE-HF, a mianowicie u pacjentów z dominującym centralnym bezdechem sennym i niewydolnością serca ze zmniejszoną frakcją wyrzutową (HFreF). Badacze przeprowadzili badanie wyłącznie u pacjentów z zachowaną frakcją wyrzutową (LVEF > 45%). W obecnej propozycji badacze proponują przeprowadzenie badania na pacjentach z przewagą obturacyjnego bezdechu sennego i HFreF, którzy wymagają terapii ASV z powodu bezdechów ośrodkowych pojawiających się w przebiegu PAP.

We wcześniejszym badaniu, aby uniknąć nietolerancji terapii z użyciem urządzeń, badacze preferowali pacjentów, którzy już stosowali się do stosowania terapii serwowentylacją w domu. Badacze zrobią to samo w obecnie proponowanym badaniu. We wcześniejszym badaniu badacze stwierdzili, że urządzenie S7 prowadziło do większej wentylacji minutowej niż inne urządzenia i że taki wyższy poziom wentylacji minutowej można było przypisać większej objętości oddechowej, wyższej częstości oddechów i większemu wspomaganiu ciśnieniowemu. Co ciekawe, zaobserwowano wydłużenie odstępu QTc i tendencję do większych przedwczesnych skurczów komorowych u tych samych pacjentów podczas nocy, w których byli narażeni na działanie urządzenia S7. Chociaż mechanistyczna podstawa tego odkrycia jest potencjalnie związana z nadmierną wentylacją i związanymi z nią proarytmicznymi skutkami hipokapnii, badacze nie wykonywali pomiarów ciśnienia parcjalnego CO2 (PaCO2) w tym poprzednim badaniu. W szczególności nie jest jasne, czy terapia za pomocą urządzenia S7 prowadzi do niższych poziomów PaCO2 niż inne urządzenia i czy takie efekty są nasilone u osób z dużym wzmocnieniem pętli (złożony bezdech senny przy ustawieniu HFreF).

Wzrost wentylacji minutowej (Ve) podczas czuwania powoduje hipokapnię (zasadowicę oddechową), co z kolei może powodować hipokaliemię. Hipokaliemia spowodowana nocnymi wewnątrzkomórkowymi przesunięciami jonów potasu może wydłużyć odstęp QT. Niewykluczone, że zasadowica nocna spowodowana nadmierną wentylacją może prowadzić do hipokaliemii w ciągu dnia i wydłużenia odstępu QTc poprzez nocną utratę potasu przez nerki, co w konsekwencji wpływa na wydłużenie odstępu QTc w ciągu dnia. Obserwowane wydłużenie odstępu QTc podczas leczenia S7 było niewielkie (~ 20 ms), ale efekty te mogą być nasilone u pacjentów z niewydolnością serca, u których rozwinęła się zasadowica metaboliczna spowodowana diuretykami pętlowymi. Badacze nie mierzyli jednak stężenia potasu w surowicy, które było ograniczenie nauki. W obecnej propozycji badacze ustalą wpływ nocnej terapii ASV na poziom potasu w surowicy. Na koniec badacze zbadają międzyosobniczą zmienność podatności w zmierzonym odstępie Ve lub QTc.