Genomförbarhet och förutsägande noggrannhet hos en datorstyrd underkäkspositionerare i hemmet för att identifiera gynnsamma kandidater för oral apparatterapi

I. BAKGRUND OCH BETYDNING

Obstruktiv sömnapné (OSA) är en vanlig sjukdom som medför betydande risker för hjärt-kärlsjukdomar, dödlighet och ekonomiska kostnader. För nästan trettio år sedan fann initiala befolkningsstudier att förekomsten av OSA var fem till nio procent av den vuxna befolkningen. Överdriven kroppsvikt är en riskfaktor för utvecklingen av OSA, och den senaste tidens ökning av förekomsten av fetma har lett till reviderade uppskattningar av OSA-prevalensen, nu på sjutton procent av den vuxna befolkningen. OSA är dåligt erkänt kliniskt; för närvarande förblir 85 % av apneikerna odiagnostiserade och obehandlade.

OSA härrör i grunden från strukturella abnormiteter i svalget som orsakar svalgets förträngning eller stängning under sömnen och producerar återkommande apnéer och hypopnéer. Under vakenhet skyddar kompensatoriska neuromuskulära reflexer svalget från kollaps. Dessa reflexer går förlorade under sömnen, vilket gör det hopfällbara mänskliga svalget mottagligt för förträngning eller stängning. Nasalt kontinuerligt positivt luftvägstryck (CPAP), som består av en luftgenerator och näsmask, är standardterapin för OSA. CPAP levererar positivt tryck till svalgets lumen, vilket vidgar den och eliminerar obstruktion. Även om denna terapi är mycket effektiv, är den besvärlig och dess effektivitet äventyras av en relativt låg vidhäftningsgrad. Adherensen beror på de metoder som används för att initiera behandlingen och på svårighetsgraden av OSA, som är högre hos patienter med svårare hypoxemi och överdriven sömnighet under dagtid. I nuvarande praxis verkar CPAP-efterlevnadsgraden vara ungefär femtio procent.

Det enda tillgängliga alternativet till CPAP för närvarande är oral apparatbehandling (OA). Orala apparater bibehåller öppenhet i luftvägarna under sömnen genom att stabilisera och skjuta ut underkäken och/eller tungan. Den vanligaste typen av OA är en skräddarsydd mandibular repositioner (MR) som sticker ut underkäken. Underkäksutsprång hos förlamade personer vidgar både velofarynx och orofarynx. I klinisk praxis tillverkar en specialisttandläkare en specialanpassad apparat som täcker övre och nedre tänder. Apparaten justeras sedan empiriskt för att progressivt sticka ut underkäken tills en terapeutisk slutpunkt nås. OA-terapi accepteras bättre av OSA-patienten än nasal CPAP, och självrapporterade följsamhetsfrekvenser är höga. Tyvärr är OA-terapi inte enhetligt effektiv vid OSA. Rapporterad effektivitet varierar från 50 till 70 procent, och vår senaste studie fann en framgångsfrekvens på 58 procent. Kort sagt, två terapier finns för närvarande tillgängliga för behandling av OSA, och var och en har sina egna brister: 1) CPAP är effektivt men tolereras inte enhetligt av försökspersoner; och 2) OAT är inte särskilt effektivt men tolereras bättre än CPAP.

II. SÄKERHETENS AKTUELLA STATUS

På grund av osäkerheten kring användningen av OA-terapi för behandling av OSA, fokuserar nuvarande praxis i Nordamerika främst på användningen av nasal CPAP. Praktiskt taget alla försökspersoner som upptäcks ha OSA får en prövning av nasal CPAP. Om de visar sig inte följa denna terapi kan de då erbjudas OA-behandling. American Academy of Sleep Medicine rekommenderar OA-behandling som ett CPAP-alternativ till patienter med OSA av mild till måttlig svårighetsgrad. Men eftersom det saknas ett giltigt test för att kliniskt selektera patienter med OSA som kommer att ha ett gynnsamt svar på OA-behandling, ges ersättning för OA-terapi vanligtvis endast för apneiker som misslyckas med CPAP.

Effektiviteten av OA-terapi kan förbättras genom att screena patienter med OSA och prospektivt identifiera de som är lämpliga för denna terapi. Tyvärr saknas för närvarande en metod för att välja gynnsamma kandidater för OA-terapi. Dessutom, även om en patient var känd för att vara en gynnsam kandidat, har tandläkaren för närvarande inget sätt att bestämma den målterapeutiska utskjutande positionen. Studier av den passiva svalget indikerar att svalgets svar på underkäksutsprång är "dosberoende"; inkrementell mandibulär utsprång producerar motsvarande svalgförstoring. Klinisk erfarenhet visar dock att överdriven underkäksutskjutning är oönskad, vilket ger biverkningar, såsom smärta och tandrörelser som leder till att behandlingen avbryts. I vissa fall kan överutskjutning förvärra OSA. Nuvarande praxis är att tandläkaren successivt sticker ut underkäken tills ett symtomatiskt svar inträffar, och sedan omvärderar patienten för att avgöra om OSA har löst sig. Sålunda skulle potentiell identifiering av lämpliga kandidater och av en utskjutande målposition avsevärt underlätta behandlingen av OSA med OA.

Till stor del på grund av dess samband med övervikt, har obstruktiv sömnapné (OSA) blivit utan tvekan den vanligaste kroniska icke-smittsamma sjukdomen i industrialiserade samhällen, förutsatt att fetma inte klassificeras som en sjukdom. Förutom att försämra livskvaliteten förmedlar OSA en ökad risk för hjärt- och kärlsjukdomar och fordonsolyckor. Slutligen förblir majoriteten av apneiker odiagnostiserade och obehandlade. OSA har alltså alla kännetecken för ett stort folkhälsoproblem, som påverkar alla åldersgrupper och ökar i epidemiska proportioner. Tyvärr verkar nuvarande medicinsk praxis illa lämpad för att hantera de utmaningar som OSA utgör.

Den kanske mest oroande aspekten av nuvarande medicinsk praxis hänför sig till de besvärliga, föga inbjudande och dyra metoder som för närvarande används för att diagnostisera och behandla sjukdomen. Gemensam klinisk erfarenhet tyder på att individer ofta motsätter sig att genomgå det standarddiagnostiska testet, ett polysomnogram på sjukhus över natten, på grund av de omfattande fästena till kroppsytan och eftersom, om OSA är närvarande, kommer kontinuerligt positivt luftvägstryck (CPAP) att administreras under senare hälften av natten. Med andra ord, i takt med att allmänhetens medvetenhet om sömnapné har ökat så har också det negativa intrycket av nuvarande testning och behandling. Varje effektiv lösning på folkhälsoutmaningarna som sömnapné innebär måste överväga behovet av mindre krångliga och avskräckande kliniska metoder. Med andra ord, det nuvarande tillvägagångssättet för OSA, d.v.s. polysomnogram över natten plus CPAP, kommer helt enkelt inte att ta itu med problemet.

Även om enklare, billigare hemövervakning verkar vinna acceptans av sömnläkare, fortsätter CPAP att vara praktiskt taget den enda terapin som erbjuds de flesta patienter, trots den låga följsamheten som dokumenterats i många studier. Det dominerande alternativet för närvarande är mandibular repositioner (MR) terapi, med hjälp av en specialanpassad tandvårdsapparat som sticker ut under sömnen. Trots överväldigande patientpreferens för artrose framför CPAP, får endast 5 % av patienterna med diagnosen OSA denna behandling. Den troliga orsaken till läkarens partiskhet för CPAP-terapi är att den är godartad och mycket effektiv. OA-terapi, även om den är lika benign, är effektiv i endast 50-70 % av de oselekterade fallen. Sålunda föredrar läkaren att förskriva den mer tillförlitliga behandlingen, med mindre oro över den låga följsamhetsgraden. För att sammanfatta, nuvarande praxis för diagnos och behandling av OSA i Nordamerika betonar dyra tester på sjukhus och initiering av en terapi som är svår för många patienter att acceptera och använda regelbundet.

III. NY TEKNIK

Den föreslagna forskningen utvärderar ny teknologi som skulle kunna bidra till att lindra de ovan beskrivna svårigheterna genom att tillåta noggrant urval av patienter för OA-terapi med hjälp av ett test som utförs i hemmet. Denna hemteknologi är i sin tur härledd från en enhet som Zephyr Sleep Technologies har uppfunnit, utvecklat och nu har lanserat på marknaden, kallad fjärrstyrd mandibulär positionerare (RCMP).

För att ha en mer bekväm och billigare metod för att välja gynnsamma kandidater för OA-terapi har Zephyr Sleep Technologies utvecklat en följeslagningsteknik för användning i hemmet. Liksom RCMP sover patienten med den motoriserade mandibulära positioneraren på plats. Däremot styrs underkäksutskjutarens position av en dator, snarare än en sömntekniker, vilket gör den till en datorstyrd underkäkspositionerare (CCMP). Liksom i RCMP-studien registreras andningsluftflödet och syremättnad, och CCMP detekterar noggrant apnéer och hypopnéer i realtid. Däremot registreras inte bioelektriska signaler som är nödvändiga för sömnstaging. CCMP skjuter ut underkäken när apnéer eller hypopnéer detekteras. Dessutom genomför den proaktiva tester, flyttar underkäken och utvärderar effekten på luftflödet. Med hjälp av båda typerna av information bestämmer styrenheten om underkäken ska flyttas eller inte, i vilken riktning och med hur mycket. Slutligen har Zephyr Sleep Technologies utvecklat en analytisk algoritm som undersöker svaret av det rörliga apné-hypopnéindexet (AHI, summan av apnéer och hypopnéer per tidsenhet) på underkäksutsprång och gör en förutsägelse av terapeutisk framgång med OA.

CCMP använder samma motoriserade underkäksutskjutare som används för MATRx-produkten. Motorn är innesluten i ett hölje som är fäst vid den övre och nedre apparaten. Rörelsen av det linjära manöverdonet utövar en kraft på underkäken för att antingen sticka ut eller tillbaka. En serie tandbrickor för övre och nedre tänder har tillverkats. Detta tillåter en nära passning av brickan till motivets tänder så att en minimal mängd brickmaterial upptar den inre ytan av tänderna. En mycket flexibel, tunn tråd förbinder motorn i underkäksutsprånget till en kontroller på ett nattduksbord som i sin tur är ansluten till en bärbar dator. Dessutom är en ingångssignallåda på sängbordet ansluten till två naris-katetrar som är placerade i patientens näsa och en kommersiellt tillgänglig fingeroximeter. Ingångssignalboxen är ansluten till den bärbara datorn och dessa två signaler (syremättnad och luftflöde) används av datoralgoritmerna för att bestämma hur man ska flytta underkäken. MATRx-styrenheten tar emot kommandon från datorn som gör att den sticker ut eller skjuter tillbaka underkäken i små, definierade steg. Styrenheten har också en trådbunden utgångsanslutning till datorns ingångsbox, vilket kontinuerligt förser datorn med information om underkäkens position. Gränserna för ställdonets utskjutning ställs in av teknikern i programvaran, i enlighet med värdena för full återgång och full utskjutning som noterats av tandläkaren. Således kan datorn endast flytta underkäken mellan fördefinierade gränser under CCMP-studien. Signallådan tar även emot insignaler från en mikrofon och en positionssensor monterad på underkäkslägesställaren samt en ingång från en kraftgivare inuti lägesställaren.

IV. STUDIEPROCEDURER

Deltagarna kommer att få en hjärt- och lungutvärdering i hemmet två nätter under sömnen med hjälp av Snore Sat Recorder. Resultaten kommer att ge baslinjedata. Före CCMP-studien i hemmet kommer försökspersonen att bedömas av den dentala medutredaren för att säkerställa lämplighet för prövning och användning av enheten. De kommer sedan att förses med en övre och en nedre tandbricka av tandläkaren. Tandläkaren fyller varje bricka med ett silikonavtrycksmaterial och applicerar dem på de övre och nedre tänderna. Den relativa positionen för övre och nedre brickor dokumenteras av den numeriska avläsningen från en linjär skala tryckt på det nedre brickans glidstag. Försökspersonen flyttar underkäken till vilopositionen, den mest utskjutna positionen och den mest utskjutna positionen. Skalan läses av tandläkaren vid varje position. De insamlade uppgifterna tillhandahålls forskningssamordnaren och kommer att matas in i enheten för att kontrollera utsprångsområdet som testas av enheten.

Den kliniska koordinatorn kommer att besöka försökspersonen i hemmet under dagen för det första natttestet och ställa in datorutrustningen och mandibulär positionerare. För att fästa försökspersonens tandbrickor, fästs de övre och nedre brickorna på ställdonshöljet med ställdonets kolv helt indragen. Den maximalt tillåtna utskjutande positionen som fastställts av tandläkaren kommer att anges i datorn för att förhindra överdriven utskjutning av underkäken. Datorn styr rörelsen av det linjära ställdonet i utskjutande eller tillbakadragande riktningar i steg om 0,2 mm genom tangentbordet på datorn. Ställdonets position ansluts som en ingång till datorn. Strax innan studien påbörjas kommer försökspersonen att ligga liggande i sängen och föra in tandläkarbrickorna i munnen med brickorna i viloläge.

Den kliniska koordinatorn kommer också att ge försökspersonen fullständiga instruktioner om hur man använder enheten under studien. Försökspersonen kommer att instrueras att sätta in brickorna, anslutna till mandibulär positionerare, korrekt i munnen. Försökspersonen kommer också att lära sig att applicera fingeroximetersonden och nariskanylen. Ämnet kommer att läras ut hur man startar CCMP-testet, pausar det och avslutar det i slutet av studien. Vid läggdags kommer försökspersonen att applicera nariskanylen och sonden, föra in brickan i munnen och initiera CCMP-studien med lämpligt kommando på den bärbara datorn. Försöket somnar sedan och när apnéer och/eller hypopnéer uppstår kommer datorn att sticka ut underkäken från viloläget i steg om 0,2 mm. När alla andningsrubbningar är eliminerade (avsaknad av apnéer, hypopnéer) utförs proaktiv testning där underkäken skjuts ut eller tillbaka 0,6 mm. Om det senare orsakar en minskning av maximalt inandningsluftflöde eller om det förra orsakar en ökning av denna variabel, skjuter underkäken ut 0,6 mm, och så vidare. Följande morgon kommer försökspersonen att vakna och ta bort den orala apparaten, avsluta CCMP-programmet och överföra nattens data till servern genom ett musklick på en skicka-knapp. Ämnet kommer att fylla i en enkät om tillfredsställelse av enheter varje morgon.

Data från den första nattens titrering kommer att hämtas och automatiskt analyseras för att bedöma effektiviteten hos underkäksutsprånget för att eliminera farynxobstruktion och för att identifiera den effektiva målpositionen som kommer att krävas för framgångsrik terapi. Om det förutsagda framgångskriteriet inte uppfylls, förutsägs försökspersonen preliminärt vara ett terapeutiskt misslyckande, och ett mål på 90 % av fullt utsprång väljs. Efter att analysen har slutförts kommer den kliniska koordinatorn att återvända till försökspersonens hem och ställa in målpositionen för den andra natten CCMP-studien.

Under hembesöket före den andra natten studien kommer den kliniska koordinatorn att diskutera med försökspersonen hans/hennes upplevelse under den första natten, och kommer noggrant att fråga om eventuella obehag eller problem som försökspersonen kan ha upplevt. Koordinatorn ställer in CCMP för förfinings- och verifieringsprogrammet och anger lämpligt målavstånd. Vid läggdags förbereder försökspersonen sig för studien som den första natten.

CCMP-algoritmen flyttar underkäken till målpositionen och håller den där hela natten, om den rörliga AHI (dvs. AHI för tiden efter att målet uppnåtts, initialt mätt under minst 2 timmar) förblir under 10 timmar-1, ±0,6 mm. Annars kommer datorn att sticka ut underkäken i steg om 0,2 mm och upprepa testet på en högre utskjutande nivå. Följande morgon kommer försökspersonen att vakna och ta bort den orala apparaten, avsluta CCMP-programmet och överföra nattens data till Zephyr-servern genom ett musklick på en skicka-knapp. Ämnet kommer att fylla i enkäten om tillfredsställelse av enheter.

Datorn beräknar en AHI för hela natten. Resultaten från de första och andra nattens titreringsstudier kommer att ges till en sömnläkare som kommer att granska resultaten och förfina förutsägelsen för att komma fram till en slutgiltig förutsägelse av terapeutiskt resultat och målinställning.

Målpositionen som fastställts från analysen av de kombinerade titreringsstudierna kommer sedan att skickas till tandläkaren. För patienter som förutspås bli en framgång kommer den lägsta effektiva positionen att tillhandahållas. För patienter som förutspås vara ett misslyckande kommer skalavläsningen vid 70 procent av maximalt utsprång att fungera som ett skenmålvärde. Tandläkaren kommer att bli blind för huruvida CCMP-testresultaten var "positiva" eller "negativa". Ämnet kommer att hänvisas till dentala medutredaren och förses med en anpassad oral apparat utan kostnad medan den är blind för resultaten av CCMP-studierna.

Uppföljning av bärbar kardio-pulmonell övervakning kommer att utföras två på varandra följande nätter med den orala apparaten på målets utskjutande avstånd. Om AHI är större än 10 h-1, kommer patienten att hänvisas till dentala medutredaren för ytterligare underkäksutsprång. Denna justering kommer att utföras inom en period av minst 3 veckor. Ämnet kommer att testas om och behandlingen bedöms framgångsrik enligt kriterierna ovan. Om AHI är större än 10 timmar-1, när maximal klinisk utskjutning av underkäken har uppnåtts, kommer OA-behandlingen att betraktas som ett misslyckande.