Effekt av servoventilation på CO2-reglering och hjärtfrekvensvariabilitet

Obstruktivt sömnapné-hypopnésyndrom (OSAHS) är ett tillstånd som kännetecknas av intermittent partiell kollaps och stängning av de övre luftvägarna (UA). Detta leder till sömnfragmentering, syremättnad, hyperkarbi och aktivering av det sympatiska nervsystemet. OSAHS är också förknippat med överdriven sömnighet under dagtid, såväl som andra beteendemässiga, funktionella, kardiovaskulära och kognitiva dysfunktioner.

Continuous Positive Airway Pressure (CPAP) är den mest effektiva behandlingen för OSAHS. CPAP stabiliserar luftvägarna och förhindrar instabilitet och kollaps. Med en stabil luftväg fortsätter andningen på ett normalt sätt, gasutbytet förbättras och det finns inga sömnavbrott i samband med andningsstörning.

CPAP appliceras på de övre luftvägarna via en mask som täcker näsan eller näsan och munnen och minskar/eliminerar sömnstörd andning. Perioden med maximal känslighet för luftvägskollaps är i slutet av utandningen och under tidig inandning. Under inandning genereras undertryck i luftvägarna genom den normala ventilationsprocessen (ökning av bröstvolymen och minskning av det intrathoraxa trycket). Det konstanta trycket av CPAP stödjer luftvägarna under hela andningscykeln.

I sömnlaboratoriet utförs titrering av positivt luftvägstryck för att bestämma effektiva CPAP-tryck. Under proceduren instrumenteras patienten för full polysomnografi (PSG). Terapi appliceras och trycket justeras under nattens lopp för att stabilisera de övre luftvägarna och andningsmönstret. Med konventionell CPAP appliceras en enda trycknivå på luftvägarna. Även om det är tillräckligt för en majoritet av patienter med obstruktiv sömnapné, kommer detta statiska recept att innebära utmaningar för vissa patienter och tillstånd.

Andra former av positivt luftvägstryck som är godkända för behandling av OSAHS inkluderar automatisk justering av CPAP (Auto CPAP), Bi-level Positive Airway Pressure (BiPAP) och automatisk justering av BiPAP. Auto CPAP utvärderar luftflödesmönstret och justerar trycket för att optimera luftflödet. Auto CPAP tar emot patienter med mycket varierande tryckkrav (t.ex. sömnapné beroende av sömnstadiet eller kroppsposition). Den automatiska justeringen kan användas på patienter för vilka titrering av laboratorieterapi antingen är försenad eller omöjlig.

REMStar Auto-algoritmen är proaktiv och flödesbaserad. Den utvärderar inandningsflödet och bestämmer förestående eller faktisk flödesbegränsning. Detta sker i samverkan med ett program med tryckjusteringar utformat för att utvärdera trycket vid vilket luftvägen är känslig för att kollapsa och håller trycket något över det kritiska trycket. Patienten är skyddad från "genombrottshändelser" med ett komplett komplement av intelligenta svar på luftflödeshändelser och snarkning.

BiPAP-terapi är ett annat alternativ. Med BiPAP-terapi övervakas patientens andningsmönster för att identifiera inandnings- och utandningsfasen. Trycket ökar under inandning och minskar under utandning. Exspirationstrycket (EPAP) justeras för att förhindra luftvägskollaps och inandningstrycket (IPAP) justeras för att förhindra luftflödesbegränsning, hypopné, snarkning eller arteriell desaturation som inte är förknippad med fullständig luftvägsobstruktion. BiPAP-terapi skiljer sig från CPAP-terapi, genom att förutom att stabilisera luftvägarna, assisteras inandningsansträngningen av skillnaden mellan inandnings- och utandningstrycket.

Patienter med OSAHS kan ordineras BiPAP-behandling om CPAP-terapi inte tolereras. BiPAP-terapi kan också förskrivas till patienter med andra andningsstörningar eller för patienter med både sömn och andningsrelaterad dysfunktion.

Patienter som upplever minskad ventilation på grund av lungsjukdom, neuromuskulära störningar eller problem med kontrollen av andningen kan uppleva nattlig hypoventilation som är värre under sömnen än när den är vaken. Dessa patienter är vanligtvis mer komplexa och kräver mer omfattande utvärdering och uppföljning än patienter som endast lider av OSAHS. Patienter kan också vara mer sårbara för förlust eller avbrott i behandlingen och kräver ofta mer avancerade lägen och funktioner som larm och tidsinställda reservandning.

OSAHS-patienter kan svara på ökningar av CPAP- eller BiPAP-behandling genom att visa en förändring i apnéens natur från obstruktiv till central. I dessa fall kan det hända att patienter inte får adekvat behandling med CPAP eftersom lägre trycknivåer inte hanterar instabiliteten i luftvägarna och lämnar kvarvarande luftvägsobstruktion, medan högre trycknivåer är förknippade med CPAP-uppträdande händelser. Detta tillstånd kallas CPAP Emergent Complex Apnea.

Auto SV (Auto Servo Ventilation) är ett sätt för positivt luftvägstryck som används för att behandla obstruktiv och komplex central sömnapné. Dess huvudsakliga funktioner inkluderar:

• Normalisering av ventilationen genom att automatiskt justera IPAP-trycket för att uppnå målventilation.
• Tillhandahållande av tidsinställda, back-up andetag under centrala apnéer. Den optimala backuphastigheten bestäms automatiskt av enheten baserat på patientens andning.
• Automatisk kontroll av EPAP-trycket för att behandla obstruktiva händelser.

Flera tillverkare tillverkar dessa typer av enheter. Algoritmerna som används för att bestämma IPAP, EPAP och lägsta andningsfrekvens är olika. Det största antalet av dessa enheter som för närvarande används är BiPAP AutoSV Advanced System One (Philips Respironics, Murrysville PA), Dreamstation BiPAP AutoSV och VPAP (variabelt positivt luftvägstryck) Adapt S7 (ResMed Corp., San Diego CA).

Adaptiv servoventilation (ASV) är ett sätt för positivt luftvägstryck som används för att behandla central sömnapné och komplex sömnapné. Huvudfunktionerna i Auto SV-läget inkluderar; normalisering av ventilation genom att automatiskt justera IPAP för att uppnå och stabilisera en målventilation; tillhandahållande av tidsinställda backupandningar under centrala apnéer, varvid den optimala backupfrekvensen automatiskt bestäms av anordningen baserat på patientens andning; och automatisk kontroll av EPAP för att behandla obstruktiva händelser.

Den äldre versionen av VPAP Adapt (S7) visade sig leda till ökad risk för dödlighet av alla orsaker jämfört med kontrollgruppen som involverade medicinsk behandling av patienter med hjärtsvikt med minskad ejektionsfraktion och övervägande central sömnapné i en nyligen genomförd studie ( SERVE-HF). En medföljande ledare av Magalang och Pack antydde att enhetens algoritmer kan ha spelat en roll - specifikt högre nivåer av tryckhjälp och tillhörande ökning av minutventilation. Detta stöddes av mätningarna av minutventilation som levererades av S7-enheten i försöket som visade sig vara större än andra servoventilationsenheter. Sådana ökade nivåer av ventilation kan potentiellt orsaka respiratorisk alkalos, vilket i sin tur kan leda till QT-intervallförlängning och hjärtarytmier. Utredarna genomförde nyligen en studie av patient-ventilator-interaktion hos patienter med komplex sömnapné och bevarad hjärtkontraktilitet (vänsterkammars ejektionsfraktion > 45%) för att fastställa prestanda hos olika ASV-enheter på andningsparametrar - såsom minutventilation och apné -hypopnéindex. För att underlätta genomförbarheten och främja säkerheten undvek utredarna att utföra studien i målpopulationen för SERVE-HF-studien, nämligen patienter med dominerande central sömnapné och hjärtsvikt med reducerad ejektionsfraktion (HFreF). Utredarna utförde studien endast på patienter med bevarad ejektionsfraktion (LVEF > 45%). I det aktuella förslaget föreslår utredarna att studien ska utföras på patienter med övervägande obstruktiv sömnapné och HFreF som behöver ASV-terapi på grund av PAP-framkallande centrala apnéer.

I den tidigare studien, för att undvika intolerans mot enhetsterapi, föredrog utredarna studiepatienter som redan var anslutna till att använda servoventilationsterapi hemma. Utredarna kommer att göra samma sak i den nu föreslagna studien. I den tidigare studien fann forskarna att S7-enheten ledde till större minutventilation än andra enheter och att sådana högre nivåer av minutventilation berodde på en större tidalvolym, högre andningsfrekvens och större tryckassistans. Intressant nog fanns det förlängning av QTc-intervallet och en tendens till större prematura ventrikulära sammandragningar hos samma patienter under de nätter som de exponerades för S7-enheten. Även om den mekanistiska grunden för detta fynd potentiellt kan tillskrivas överdriven ventilation och relaterade proarytmiska effekter av hypokapni, hade utredarna inte utfört mätningar av partialtrycket av CO2 (PaCO2) i denna tidigare studie. Specifikt är det oklart om terapi med S7-enheten leder till lägre PaCO2-nivåer än andra enheter och om sådana effekter förstärks hos individer med hög loopförstärkning (komplex sömnapné i inställningen HFreF).

Ökad minutventilation (Ve) under vakenhet orsakar hypokapni (respiratorisk alkalos), som i sin tur kan orsaka hypokalemi. Hypokalemi på grund av nattliga intracellulära förändringar i kaliumjoner kan förlänga QT-intervallet. Tänkbart kan nattalkalos på grund av överdriven ventilation leda till hypokalemi under dagtid och QTc-förlängning genom njurförlust av kalium på natten med åtföljande effekter på QTc-förlängning under dagtid. Den observerade QTc-förlängningen under S7-behandling var liten i storleken (~ 20 msek), men sådana effekter kan förstärkas hos patienter med hjärtsvikt som utvecklar metabol alkalos på grund av loopdiuretika. Utredarna mätte dock inte serumkaliumnivåerna som var en studiebegränsning. I det nuvarande förslaget kommer utredarna att fastställa effekterna av nattlig ASV-terapi på serumkaliumnivåer. Slutligen kommer utredarna att utforska den interindividuella variationen i känslighet i uppmätta Ve- eller QTc-intervall.