家用计算机控制的下颌定位器在确定口腔矫治器治疗的有利候选人方面的可行性和预测准确性

一、背景与意义

阻塞性睡眠呼吸暂停 (OSA) 是一种常见疾病，对心血管疾病、死亡率和经济成本具有重大风险。 大约三十年前，最初的人口研究发现 OSA 的患病率占成年人口的 5% 到 9%。 超重是 OSA 发展的一个危险因素，最近肥胖患病率的上升导致对 OSA 患病率的修订估计，目前占成年人口的 17%。 OSA 在临床上认识不足；目前，85% 的呼吸暂停症仍未得到诊断和治疗。

OSA 从根本上源于咽部的结构异常，导致睡眠期间咽部变窄或闭合，并产生反复的呼吸暂停和呼吸不足。 在清醒期间，代偿性神经肌肉反射保护咽部免于塌陷。 这些反射在睡眠中消失，使可塌陷的人类咽部容易变窄或闭合。 由空气发生器和鼻罩组成的经鼻持续气道正压通气 (CPAP) 是 OSA 的标准疗法。 CPAP 向咽腔提供正压，从而扩张它并消除阻塞。 虽然这种疗法非常有效，但它很麻烦，而且其有效性因相对较低的依从率而受到影响。 依从性取决于开始治疗所用的方法和 OSA 的严重程度，在低氧血症更严重和白天过度嗜睡的受试者中依从性更高。 在目前的实践中，CPAP 依从率似乎约为百分之五十。

目前唯一可用的 CPAP 替代方法是口腔矫治器 (OA) 疗法。 口腔矫治器通过稳定和突出下颌骨和/或舌头，在睡眠期间保持气道通畅。 最常用的 OA 类型是定制的下颌骨复位器 (MR)，它突出下颌骨。 瘫痪受试者的下颌突出会扩张腭咽和口咽。 在临床实践中，专科牙医会制作覆盖上下牙齿的定制矫治器。 然后根据经验调整器具以逐渐突出下颌骨，直到达到治疗终点。 OA 治疗比经鼻 CPAP 更容易被 OSA 受试者接受，并且自我报告的依从率很高。 不幸的是，OA 疗法对 OSA 的疗效并不一致。 报告的有效性范围为 50% 到 70%，我们最近的研究发现成功率为 58%。 简而言之，目前有两种疗法可用于治疗 OSA，每种疗法都有其自身的缺点： 1）CPAP 是有效的，但受试者无法统一耐受； 2) OAT 不是很有效，但比 CPAP 耐受性更好。

二。医疗实践的现状

由于使用 OA 疗法治疗 OSA 的不确定性，北美目前的实践主要集中在经鼻 CPAP 的使用上。 几乎所有被发现患有 OSA 的受试者都接受了经鼻 CPAP 试验。 如果他们证明不坚持这种疗法，则可能会向他们提供 OA 疗法。 美国睡眠医学会建议将 OA 疗法作为 CPAP 替代方案用于患有轻度至中度严重程度 OSA 的受试者。 然而，由于缺乏临床选择对 OA 治疗有良好反应的 OSA 受试者的有效测试，OA 治疗的报销通常仅提供给 CPAP 失败的呼吸暂停患者。

通过筛选 OSA 受试者并前瞻性地确定适合该疗法的受试者，可以提高 OA 治疗的有效性。 不幸的是，目前还缺乏一种选择 OA 治疗的有利候选者的方法。 此外，即使已知对象是有利的候选者，牙医目前也没有办法确定目标治疗突出位置。 对被动咽部的研究表明，咽部对下颌前突的反应是“剂量依赖性的”；增量下颌前伸产生相应的咽扩大。 然而，临床经验表明，过度的下颌前突是不可取的，会产生副作用，例如导致治疗中断的疼痛和牙齿移动。 在某些情况下，过度突出会使 OSA 恶化。 目前的做法是牙医逐渐突出下颌骨，直到出现症状反应，然后重新评估受试者以确定 OSA 是否已经解决。 因此，前瞻性地确定合适的候选者和目标突出位置将极大地促进 OA 合并 OSA 的治疗。

阻塞性睡眠呼吸暂停 (OSA) 主要由于其与超重有关，因此可以说已成为工业化社会中最普遍的慢性非传染性疾病，前提是肥胖不属于疾病。 除了损害生活质量外，OSA 还会增加心血管疾病和交通事故的风险。 最后，大多数呼吸暂停症仍未得到诊断和治疗。 因此，OSA 具有重大公共卫生问题的所有特征，影响所有年龄组且流行比例增加。 不幸的是，目前的医疗实践似乎不适合应对 OSA 带来的挑战。

也许当前医疗实践中最令人不安的方面与目前用于诊断和治疗该疾病的繁琐、不受欢迎且昂贵的方法有关。 常见的临床经验表明，个体通常会拒绝接受标准的诊断测试，即在医院过夜的多导睡眠图，因为身体表面有广泛的附着物，而且如果存在 OSA，将在测试期间进行持续气道正压通气 (CPAP)后半夜。 换句话说，随着公众对睡眠呼吸暂停的认识提高，对当前检测和治疗的负面印象也随之增加。 任何解决睡眠呼吸暂停带来的公共卫生挑战的有效方法都必须考虑对不那么繁琐和令人反感的临床方法的需求。 换句话说，目前的 OSA 方法，即夜间多导睡眠图加 CPAP，根本无法解决这个问题。

虽然更简单、更便宜的家庭监测似乎正在获得睡眠医生的接受，但 CPAP 实际上仍然是大多数患者的唯一治疗方法，尽管许多研究记录的依从性较低。 目前，占主导地位的替代方案是下颌骨复位器 (MR) 疗法，使用定制的牙科矫治器，在睡眠期间使下颌骨突出。 尽管绝大多数患者更喜欢 OA 而不是 CPAP，但只有 5% 的诊断为 OSA 的患者接受了这种治疗。 医生偏爱 CPAP 治疗的可能原因是它是良性的且非常有效。 OA 疗法虽然同样良性，但仅对 50-70% 的未选择病例有效。 因此，临床医生更愿意开出更可靠的疗法，而不太担心低依从率。 总而言之，北美目前的 OSA 诊断和治疗实践强调昂贵的住院测试和开始治疗，这对许多患者来说很难接受和定期使用。

三、新技术

拟议的研究评估了新技术，这些新技术可以通过在家中进行的测试准确选择 OA 治疗患者，从而有助于改善上述困难。 反过来，这种家庭技术源自 Zephyr Sleep Technologies 发明、开发并现已推向市场的设备，称为远程控制下颌骨定位器 (RCMP)。

为了有一种更方便、更便宜的方法来选择 OA 治疗的有利候选者，Zephyr Sleep Technologies 开发了一种在家中使用的配套技术。 与 RCMP 一样，患者睡觉时使用电动下颌定位器。 然而，下颌突出的位置是由计算机控制的，而不是由睡眠技术人员控制的，使其成为计算机控制的下颌定位器（CCMP）。 与 RCMP 的研究一样，记录呼吸气流和氧饱和度，CCMP 实时准确检测呼吸暂停和呼吸不足。 但是，没有记录睡眠分期所需的生物电信号。 当检测到呼吸暂停或呼吸不足时，CCMP 会突出下颌骨。 此外，它还进行主动测试，移动下颌骨并评估对气流的影响。 使用这两种类型的信息，控制器决定是否移动下颌骨、朝哪个方向移动以及移动多少。 最后，Zephyr Sleep Technologies 开发了一种分析算法，用于检查运动呼吸暂停低通气指数（AHI，每单位时间呼吸暂停和呼吸不足的总和）对下颌前突的反应，并预测 OA 治疗成功与否。

CCMP 使用与 MATRx 产品相同的电动下颌突出器。 电机封装在一个外壳中，该外壳连接到上部和下部设备。 线性致动器的运动在下颚上施加力以使其突出或缩回。 已经制造了一系列用于上牙和下牙的牙托。 这允许托盘紧密贴合受试者的牙齿，使得最少量的托盘材料占据牙齿的内表面。 一根高度灵活的细线将下颌突出器中的电机连接到床头柜上的控制器，而控制器又连接到笔记本电脑。 同样，床头柜上的输入信号盒连接到位于患者鼻子中的两个鼻孔导管和市售的手指血氧计。 输入信号盒连接到笔记本电脑，计算机算法使用这两个信号（氧饱和度和气流）来决定如何移动下颌骨。 MATRx 控制器接收来自计算机的命令，使其以小的、定义的步骤突出或后缩下颌骨。 该控制器还具有与计算机输入盒的有线输出连接，持续向计算机提供有关下颌骨位置的信息。 致动器的偏移限制由技术人员根据牙医记录的完全后缩和完全前伸值在软件中设置。 因此，在 CCMP 研究期间，计算机只能在预定义的限制之间移动下颌骨。 信号盒还接收来自安装在下颌定位器上的麦克风和位置传感器的输入信号以及来自定位器内部的力传感器的输入。

四、研究程序

参与者将使用 Snore Sat Recorder 在睡眠期间接受两晚的家庭心肺评估。 结果将提供基线数据。 在家庭 CCMP 研究之前，受试者将由牙科联合研究者进行评估，以确保适合试验和使用该设备。 然后牙科合作调查员会为他们安装上牙托和下牙托。 牙医用硅胶印模材料填充每个牙托，并将它们涂在上下牙齿上。 上下托盘的相对位置由印在下托盘滑动支柱上的线性刻度的数字读数记录。 受试者将下颌骨移动到静止位置、最后缩位置和最突出位置。 牙医在每个位置读取刻度。 收集的数据提供给研究协调员，并将输入到设备中，以控制设备测试的突出范围。

临床协调员将在第一个夜间测试的白天访问受试者家中，并设置计算机设备和下颌定位器。 为了连接受试者的牙科托盘，上下托盘被夹在致动器外壳上，致动器活塞完全缩回。 由牙医决定的最大允许前突位置会被输入电脑，以防止下颌骨过度前突。 计算机通过计算机上的键盘以 0.2 mm 的增量控制线性致动器在突出或后退方向上的移动。 致动器的位置作为输入连接到计算机。 就在开始研究之前，受试者将仰卧在床上，将牙托插入嘴中，牙托处于静止位置。

临床协调员还将向受试者提供有关如何在研究期间使用该设备的完整说明。 将指示受试者将连接到下颌定位器的托盘正确插入口中。 受试者还将学习使用手指血氧仪探头和鼻孔插管。 受试者将被教导如何开始 CCMP 测试，暂停它并在研究结束时终止它。 在就寝时间，受试者将应用鼻孔插管和探头，将托盘插入口中，并通过笔记本电脑上的适当命令启动 CCMP 研究。 然后受试者睡着了，当出现呼吸暂停和/或呼吸不足时，计算机将以 0.2 毫米的步长将下颌骨从静止位置突出。 一旦消除了所有呼吸障碍（没有呼吸暂停、呼吸不足），就会进行主动测试，其中下颌骨突出或后缩 0.6 毫米。 如果后者导致峰值吸气气流减少，或者如果前者导致该变量增加，则下颌骨突出 0.6 mm，依此类推。 第二天早上，对象将醒来并取下口腔矫治器，终止 CCMP 程序并通过鼠标单击发送按钮将夜间数据传输到服务器。 受试者将每天早上完成一份设备满意度调查问卷。

第一个夜间滴定的数据将被检索并自动分析，以判断下颌前突在消除咽部阻塞方面的有效性，并确定成功治疗所需的有效目标前突位置。 如果未满足预测的成功标准，则暂时预测受试者治疗失败，并选择 90% 的完全突出目标。 分析完成后，临床协调员将返回受试者家中并为第二晚 CCMP 研究设定目标位置。

在第二晚研究之前的家访期间，临床协调员将与受试者讨论他/她在第一晚的经历，并将仔细询问受试者可能遇到的任何不适或问题。 协调员为改进和验证程序设置 CCMP，并输入适当的目标距离。 在就寝时间，受试者像第一晚一样为研究做准备。

如果移动的 AHI（即 达到目标后的时间的 AHI，最初在至少 2 小时内测量）保持在 10 hr-1 以下，±0.6 毫米。 否则，计算机将以 0.2 毫米的步长突出下颌骨，并以更高的突出水平重复测试。 第二天早上，受试者将醒来并取下口腔矫治器，终止 CCMP 程序并通过鼠标点击发送按钮将夜间数据传输到 Zephyr 服务器。 受试者将完成设备满意度调查问卷。

计算机计算整晚的 AHI。 第一和第二晚滴定研究的结果将提供给睡眠医生，他将审查结果并改进预测，以得出治疗结果和目标突出设置的最终预测。

然后，根据综合滴定研究的分析确定的目标突出位置将发送给牙医。 对于预计成功的患者，将提供最低有效位置。 对于预测失败的患者，最大突出量的 70% 处的刻度读数将作为假目标值。 牙医不知道 CCMP 测试结果是“阳性”还是“阴性”。 受试者将被转介给牙科合作研究者，并在对 CCMP 研究结果不知情的情况下免费安装定制口腔矫治器。

后续便携式心肺监测将在连续两个晚上进行，口腔矫治器处于目标突出距离。 如果 AHI 大于 10 hr-1，受试者将被转介给牙科联合研究者以进一步检查下颌前突。 此调整将在最短 3 周内完成。 将对受试者进行重新测试，并根据上述标准判断治疗是否成功。 如果 AHI 大于 10hr-1，一旦达到下颌骨的最大临床前伸量，OA 治疗将被视为失败。