Неинвазивное измерение респираторного усилия

Апноэ во сне является наиболее распространенным расстройством, наблюдаемым в практике медицины сна, и является причиной большей заболеваемости и смертности, чем любое другое расстройство сна. (1) Хотя апноэ во сне было описано более 40 лет назад, оно только недавно получило признание как одно из самых распространенных недиагностированных расстройств в мире. Из-за связанной с этим заболеваемости и смертности апноэ во сне было определено как серьезная проблема общественного здравоохранения. В настоящее время апноэ во сне диагностируется путем проведения исследования сна. Это требует, чтобы пациент оставался на ночь в лаборатории сна под наблюдением, что часто неудобно для пациентов и относительно дорого для выполнения. Разработка устройства, позволяющего проводить простой домашний мониторинг пациентов при оценке апноэ во сне, станет значительным достижением в области медицины сна.

Дифференциация обструктивного апноэ сна (СОАС) от центрального апноэ сна является важным аспектом диагностики и лечения СОАС. При центральном апноэ/гипонеа отсутствие воздушного потока связано с отсутствием дыхательных усилий. При СОАС попытки дышать продолжаются, но потоку воздуха препятствует закупорка дыхательных путей. Совсем недавно малозаметные обструктивные явления без определенной десатурации, характеризующиеся усилением дыхательных усилий при частично закрытых дыхательных путях и заканчивающиеся возбуждением, были описаны как синдром резистентности верхних дыхательных путей (UARS). UARS может привести к дневной сонливости из-за этих частых пробуждений. Хотя сигнал назального давления использовался в качестве суррогата, по определению, чтобы отличить UARS от OSA, необходимо использовать пищеводную манометрию. Этот синдром характеризуется повышенным сопротивлением верхних дыхательных путей (IUAR), которое определялось нарастающим отрицательным инспираторным пищеводным давлением. (2) Чтобы лучше понять клиническое значение манометрии пищевода, давайте кратко рассмотрим некоторые основы физиологии. При вдохе необходимо, чтобы инспираторные мышцы генерировали достаточную силу для преодоления эластической отдачи грудной клетки и легких, сопротивления трения легких и тканей грудной клетки и сопротивления трения воздушному потоку через дыхательные пути. В конце вдоха потенциальная энергия, запасенная в тканях легких и стенке грудной клетки, становится доступной для быстрого пассивного выдоха, когда инспираторные мышцы перестают сокращаться и сила растяжения исчезает. Все внутригрудные структуры подвергаются давлению, создаваемому дыханием. Пищевод представляет собой тонкостенную мышечную трубку, которая, с точки зрения пульмонологов, идеально расположена в грудной полости между поверхностью легкого и грудной стенкой. Измерение изменений дифференциального давления в просвете пищевода точно отражает изменения внутригрудного давления. Эти изменения внутригрудного давления, в свою очередь, отражают усилие вдоха и стали золотым стандартом для обнаружения и количественной оценки усилия вдоха.

К сожалению, измерение пищеводной манометрии требует установки пищеводного катетера через нос или рот. Эта процедура является инвазивной, трудоемкой и требует специальной подготовки. По этой причине манометрия пищевода обычно не выполняется во время исследований сна, хотя она проводится у пациентов в лаборатории сна WRAMC, у которых подозревается UARS. Вместо эзофагеальной манометрии наиболее часто используемым методом мониторинга дыхательных усилий является регистрация расширения грудной клетки. При этой процедуре ленты накладываются на грудную клетку и живот. Измеряют изменение окружности этих двух отделов при дыхании. Эта процедура приводит к качественному изменению объема вдоха, а парадоксальное движение грудной клетки или живота может указывать на усилие, направленное против закрытых или частично спавшихся дыхательных путей. Данное устройство нецелесообразно для самостоятельного применения больными. Учитывая ограничения последней процедуры и инвазивный характер манометрии пищевода, неинвазивный количественный метод измерения дыхательных усилий был бы значительным достижением в медицине сна.

За последние пять лет исследователи из Advanced Brain Monitoring, Inc. разработали и утвердили систему оценки риска апноэ (ARES). Первоначально это устройство было разработано для обеспечения высокоточного метода диагностики СОАС в домашних условиях, который максимально удобен для пациента и прост в использовании. ARES Unicorder был разработан как одноместная (лобная) система для измерения насыщения кислородом, частоты пульса, храпа, воздушного потока (назального давления) и положения/движения головы. Недавно исследователи определили, что ряд сигналов, полученных с помощью Unicorder, можно использовать для измерения дыхания.(1) Пульсации, наблюдаемые в красных и инфракрасных оптических сигналах, используемых для расчета насыщения кислородом, и сигнал давления датчика лба, по-видимому, отражают изменения центрального венозного давления. Эти данные были названы измерением венозного давления/дыхательного движения на лбу (FVP/RM). Если окажется, что данные FVP/RM коррелируют с данными эзофагеальной манометрии, станет доступным долгожданное неинвазивное количественное измерение внутригрудного давления и респираторного усилия. Это будет означать значительный прогресс в диагностической оценке нарушений дыхания во сне.

Чтобы лучше проиллюстрировать, как лобное венозное давление может отражать внутригрудное давление, давайте еще раз обратимся к физиологии. Во время вдоха центральное венозное давление (ЦВД) снижается, что способствует возврату крови к сердцу. Изменения плеврального и внутригрудного давления из-за дыхания отражаются и могут быть синхронизированы с изменениями центрального венозного давления. В положении лежа внутренняя и наружная яремные вены открыты и обеспечивают первичный церебральный и поверхностный лобный венозный отток. Сообщение между верхней полой веной и венами головы позволяет отражать изменения внутригрудного давления поверхностными венами головы. В некотором смысле лобные вены представляют собой прямой катетер, заполненный жидкостью, в грудную полость, и когда к черепу прикладывается правильное сжимающее усилие, можно точно измерить изменения венозного давления, связанные с дыхательным усилием.

Таким образом, текущая оценка UARS требует тестирования манометрии пищевода, инвазивной и трудоемкой процедуры для точного диагноза. В настоящее время не существует неинвазивных количественных средств измерения изменений внутригрудного давления, связанных с усилием дыхания. Это исследование является пилотным испытанием нового неинвазивного метода определения внутригрудного давления. Если будет обнаружено, что данные внутригрудного давления с этого устройства коррелируют с данными манометрии пищевода, это может существенно повлиять на способ диагностики UARS. У этой технологии также есть потенциал для разработки неинвазивных средств измерения ЦВД.