文摘
睡眠apnoea-hypopnoea综合征的特点是反复上呼吸道的障碍,导致睡眠紊乱和动脉氧饱和度下降。无创性评估睡眠时呼吸力学有助于促进睡眠apnoea-hypopnoea综合症患者的诊断和治疗。本系列文章总结了目前动物不同的工具评估呼吸力学在睡眠呼吸障碍。这些技术进行分类主要根据变量监控:通风、呼吸努力或气道阻塞。改变病人通风评估通过记录体积流或信号通过pneumotachographs,热敏电阻或热电偶,鼻尖头叉子或thoraco-abdominal乐队。常用工具无创评估呼吸努力thoraco-abdominal乐队和脉冲渡越时间的技术。上呼吸道梗阻是无创的特点是其上游阻力和临界压力或通过强迫振荡技术。考虑到技术和实用的每种技术的局限性,结合不同的工具提高病人在睡眠中评估的可靠性和鲁棒性。
这项工作的部分支持由Ministerio de Ciencia y Tecnologia (saf2002 - 03616和saf2003 - 01334)和Ministerio de Sanidad y Consumo (RedRespira-ISCiii-RTIC-03/11),西班牙。
系列“呼吸监测:回顾古典生理原则与新工具”
编辑M.I. Polkey, r . Farre A.T. Dinh-Xuan
在本系列第二
研究睡眠apnoea-hypopnoea综合征(sah)在过去的十年里取得了相当大的进步。尽管细节引起睡眠障碍的基本机制仍不清楚,近年来研究允许的描述不同睡眠sah患者所经历的事件。这是可能的,在某种程度上,由于非侵入式传感器和技术的发展和改进评估睡眠结构,通风,血氧饱和度,气道开放和吸气努力。
睡在sah患者的特点是睡眠中断,部分日嗜睡的原因,重复的低氧血的事件,这可能导致长期的心血管后果。睡眠结构的破坏和气道阻塞引起的反复发作的低氧血是由于增加上呼吸道折叠没有清醒1。考虑到气道阻塞过程中扮演着重要的角色在sah患者的睡眠障碍,非侵入性的方法评估睡眠时呼吸力学在常规多导睡眠图是有用的。在本系列中,当前的作者关注的无创性评估三种类型的变量大多数参与呼吸的机制:通风、吸气努力和上呼吸道阻塞。
无创性评估通风
不正常的通风在sah的睡眠是一个明显的表现。事实上,通风通常是减少由于部分或全部阻塞引起的上呼吸道增加折叠。阻塞性通气的事件中发现的sah患者分为三大类:呼吸暂停,hypopnoeas和流量限制3。首先,呼吸暂停是一个停止流造成完整的上呼吸道阻塞。其次,hypopnoeas通常发生在上呼吸道的部分遮挡的情况下,呼吸周期和减少通风。因此,评估hypopnoeas需要量化的测量系统允许通风,例如,通过体积变化由呼吸流量信号的积分计算。然而,应该注意的是,评估呼吸流信号的振幅的变化只是一种间接评估通风,因为变化的潜在影响,在频率和吸气呼气比不考虑。第三,流动限制事件的特点是一个扁平的形象产生的吸气流波形崩散性上呼吸道的墙。因此,气流是一种生理变量,可以很容易地检测呼吸暂停,hypopnoeas和流量限制。
的标准装置测量流pneumotachograph。然而,在睡眠时使用pneumotachograph需要病人穿鼻或面罩。尽管pneumotachographs经常睡眠研究中使用的设置,他们不适合常规诊断睡眠研究的病人不戴上面具。因此,移动设备的传感器来检测呼吸流动特别适合这个应用程序。两种类型的小和简单的设备,放置接近气道开放,用于提供代理流信号:热敏电阻/热电偶和鼻尖头叉子。通风扰动引起的阻塞性睡眠事件也进行间接估计肺体积通过thoraco-abdominal乐队。
热敏电阻和热电偶
电特性的热敏电阻和热电偶是小型传感器(电阻和电压分别)取决于他们的温度。评估呼吸流、设备放置接近气道开放,即。鼻子和嘴。流检测监控通过测量传感器的电性质的变化,因为这是暴露在温度变化流动的气道开放(均温度在灵感和≈37°C期间过期)。
考虑到复杂的物理控制气流测量热敏电阻和热电偶,这些设备提供了一种半定量的信号5。这些热设备的主要局限性是其动态响应差(反应迟缓),而他们的电信号和气流之间的关系是非线性的,很大程度上取决于气道开放的确切位置。因此,热敏电阻和热电偶并不适合准确量化流的大小5。相比之下,这些热传感器是一个优秀的设备检测呼吸暂停。如图1所示⇓从板凳上的一项研究,显示数据,热敏电阻信号不能准确地重现呼吸气流的大小和波形。事实上,图表明,热敏电阻信号几乎是一样的,不管变化的振幅和波形记录流。尽管有这些限制,半定量的热设备广泛用于临床常规由于他们的简单使用,体积小,病人耐受性。
鼻翘起
评估呼吸流量在睡眠中也由记录压力的鼻孔6。为此,传统鼻尖头叉子,旨在提供长期氧疗法,是连接到一个压力传感器。方法的基本原理是,鼻孔的气流动荡引起的压力与流量的大小直接相关。设置非常简单,并具有良好的动态响应。然而,这个设备的一个限制是,nasal-prongs压力和气流之间的关系不是线性的7,如图2所示⇓。鉴于鼻尖头叉子的二次压力关系,这个设备可能会导致高估的流级(对比图2⇓和b)。然而,nasal-prongs信号可以使直线化8获得一个优秀的代理的信号流(对比图2⇓和c)。
鉴于其快速响应,鼻尖头叉子适合探测流量限制,因为装置能够跟踪的细节吸气波形轮廓,特别是信号使直线化。然而,校准系数显示了一个相当大的intra-subject可变性,因为它取决于在鼻孔翘起的确切位置。因此,该设备不能用于定量估计流整个晚上。在给定的睡眠呼吸模式的变化检测事件应该与信号在前面的正常周期。鼻尖头叉子在实践中有两个潜在缺陷。显然首先,设备无法检测口呼吸,结果流信号完全失去当病人呼吸通过口腔,或部分失去当病人激发通过鼻子和到期10。其次,它已经表明,在一些病人,鼻不足的尖头叉子的大小可以诱导气道阻力的增加11。尽管他们潜在的文物,这个简单的设备被证明是特别有用在sah监测呼吸睡眠障碍12- - - - - -14。事实上,最初用于研究以来,它已经逐步替代或补充热敏电阻和热电偶在临床常规。一个说明性的障碍记录比较热敏电阻的性能和鼻尖头叉子如图3所示⇓:鼻尖头叉子提供更详细的评估流在睡眠呼吸事件的变化。
电感体积描记法
肺通气可以无创监测评估的横截面的变化区域胸和腹部隔间,假设两舱制胸廓的模型15。的方法,不影响患者的睡眠,是基于使用两个乐队,一个放置在胸腔和另一个放置在腹部。每个乐队都包含一个电感线圈的电磁特性取决于乐队包围的区域,因此,胸或腹部的一节车厢,分别。这种方法,称为呼吸感应体积描记法,允许通风的准确评估,提供校准的胸和腹部乐队通过参考卷设备(pneumotachograph或肺活量计)16。电感体积描记法已成功地应用于研究受控条件下17- - - - - -20.。图4⇓显示了一个示例流的记录来自归纳与实际相比体积描记法鼻流在sah患者流动限制事件。电感体积描记法的一个实际问题是校准收益取决于乐队在胸腔和腹部的位置。因此,无人值守的应用电感体积描记法在夜间运行的风险提供不准确的体积值、位移引起的乐队在睡眠中由于病人运动。电感体积描记法准确地评估hypopnoeas的大小,提供信号观察到在一个给定的阻塞性事件相比之前的正常周期。
无创性评估吸气努力
由于上呼吸道阻塞,阻塞性sah患者产生增加吸气努力试图保持通风。因此,监测吸气肌肉活动是有用的估计气道阻塞。然而,标准信号定量评估开发的吸气压力吸气肌肉,即。胸腔的压力,要求使用侵入性食管球囊或导管。这种技术并不适用于日常,间接的非侵入性的方法来估计吸气努力已经发展为临床应用。
Thoraco-abdominal乐队
除了他们的应用程序来估计改变通风,thoraco-abdominal乐队主要用于半定量的评估在sah吸气努力的大小21- - - - - -24。的基本原理是基于分析的摇摆运动的振幅胸theabdominal隔间,和比较这两个动作之间的同步。中央呼吸暂停,胸和腹部间移动,结果信号从乐队和他们的总和是零。相比之下,在阻塞性呼吸暂停,有减少和一个异步的胸和腹部运动,导致振幅下降两支乐队的信号之和。因此,中部和阻塞性呼吸暂停可以区分检查每个频带的信号和添加。这是图5所示⇓,它显示了一个混合在sah病人呼吸暂停。这呼吸暂停是中央的第一部分(没有胸和腹部运动)和它的最后一部分是阻塞性(不同相的胸和腹部运动)。在这两个部分的呼吸暂停,胸和腹部运动的总和几乎是零。
考虑到这个应用程序的thoraco-abdominal乐队是半定量的,与电感体积描记法更简单的技术通常用来检测力和变形的乐队,如下:应变仪、压电换能器或气动乐队25- - - - - -28。最后,使用其他半定量的方法,虽然次数少,检测在睡眠中呼吸运动,如下:胸阻抗、呼吸肌肉的肌电图或气垫系统29日- - - - - -33。
渡越时间脉冲技术
脉冲传输时间(PTT)技术是一个创新的方法来评估睡眠障碍。除了检测自主微觉醒的能力34PTT工具,可用于无创监测呼吸努力35- - - - - -38。技术是基于测量动脉脉搏波旅行所需的时间两点之间在动脉树中,具体地说,从脉冲的时刻离开主动脉瓣,发现心电图R波,当它到达船只的手指,发现脉冲波脉氧仪传感器检测到的。因此,该方法只需要使用常规心电图线索,脉搏血氧计和一个计算单元。检测的基本原理从PTT吸气努力是脉搏波速度取决于血管僵硬,这反过来,由血压。在气道阻塞,增加胸内压波动调节血压,因此,诱发PTT平行变化,如图6所示⇓。虽然个人PTT值不与胸膜压力的绝对值,其振荡估计胸腔压力的波动发生在阻塞性呼吸具有高敏感性和特异性39。到目前为止,这项技术没有广泛应用于日常生活。
无创性评估气道阻塞
虽然流和自主吸气努力干扰sah,最明显的表现,因此,在多导睡眠图监测最广泛,干扰是由于增加上呼吸道阻塞。除了评估二次信号,如流和努力,直接测量气道阻塞的无创性治疗方式有助于描述长官。
气道阻力的传统概念的应用在sah却并非易事。实际上,流阻与刚性墙管道沿管道压降之间的商和相关的气流。然而,上呼吸道sah患者高度折叠及其明显依赖于整个气道壁透壁的压力。因此,通过气道不仅取决于流动压力降(鼻压力-气管压力),还有两个鼻压力的绝对值(大于零如果持续气道正压(CPAP)应用)和气管压力(这取决于吸气努力)。这使得它特别困难的描述可折叠上呼吸道阻塞的程度。这个困难是增加在非侵入式测量的常规临床实践是强制性的。
鉴于记录咽和食管压力(P海洋能)是排除在临床常规,从测量鼻气道阻塞应该估计压力和气流。这是通过两种不同的方法来实现。上呼吸道力学过程是描述其上游阻力及其临界压力,根据燕八哥电阻模型40。其他过程是评估气道阻力通过强迫振荡技术(FOT)41。这两种技术要求流量的精确测量,即。使用pneumotachograph,鼻罩是必需的。这使得评估气道阻塞更麻烦的病人比使用热敏电阻或热电偶,或thoraco-abdominal乐队。然而,这两个技术直接描述气道阻塞病人不需要增加仪表的常规设置CPAP滴定。
上游阻力和上呼吸道的临界压力
这种技术在应用程序执行的不同级别的气道正压。它包括测量最大吸气流鼻相应压力,如图7所示⇓。鼻腔压力低,上呼吸道倒塌,没有流。CPAP是增加超出了上呼吸道临界压力(P暴击),它被定义为最小管腔内的压力保持气道开放,灵感是可能的,但流量限制40。根据燕八哥电阻模型,鼻腔压力之间存在线性关系(Pn),峰值吸气流(V”马克斯),P暴击: 在哪里R向上上游抵抗折叠上呼吸道的流量限制。因此,从Pn和V”马克斯数据记录在应用程序不同的CPAP值,可以描述上呼吸道的力学性能计算P暴击和R向上(图8⇓)。
评估的过程P暴击和R向上,最初是应用在全CPAP滴定过程中,最近的评估优化允许上呼吸道力学简化协议42。上呼吸道的描述属性的P暴击和R向上可以量化的静态和动态障碍物所扮演的角色,分别。静态阻塞是由气道壁和周围组织的属性,而R向上都取决于气道壁和气体动力学属性43。这种技术的应用表明,上呼吸道折叠减少病人体重,之后uvulopalatopharyngoplastia或镇静44- - - - - -46。此外,P暴击被测量区分主动和被动机制确定呼吸暂停47。
强迫振荡技术
FOT基于应用低幅度的高频振荡气道开放(即。鼻罩)和记录压力和流量。应用振动在自主呼吸通过外部发电机连接到面具。压力振荡的振幅之间的关系和相应的振荡流指数气道阻抗。避免transpulmonary压力的测量的基本原理是,吸气肌肉不能帮忙生成高FOT频率的振荡流(在睡眠研究5 - 20 Hz)。在开放气道,FOT措施总呼吸阻抗,而在气道关闭的情况下,FOT措施的有效阻抗导气管段从面具网站崩溃。这项技术允许一个连续、自动和实时监测气道阻抗48不影响患者的睡眠50。
图9⇓是信号的一个例子时记录FOT用于评估在CPAP sah患者气道阻塞。5-Hz振荡压力可观测到的压力和流量信号。商之间的电阻计算振荡压力和振荡流展示低价值在过期(上呼吸道开放)和高值在灵感(流量限制)。图10⇓演示了如何使用FOT来确定最优CPAP sah患者。在低CPAP(4而言不啻2O),病人经历了阻塞性apnoeic事件(没有流,高食管压力波动)的特点是高电阻。当一个次优的CPAP(8而言不啻2hypopnoeas O)应用,病人经验。电阻信号显示复发吸气增加因为上呼吸道开放期间到期,在灵感阻塞。一个最佳的CPAP 12而言不啻2O完全逆转气道阻塞;呼吸流,P海洋能和阻力达到正常的价值观。
在任何其他测量记录掩码流,FOT空气泄漏敏感不足造成的面具和病人的皮肤之间的密封。对于一个漏气,FOT低估了实际病人的阻抗。潜在文物可以被丢弃,因为空气泄漏很容易检测和量化CPAP应用之间的关系和恒流组件pneumotachograph信号。除了用在研究更好地描述上呼吸道的机制51- - - - - -55,FOT纳入一些自动CPAP设备调节鼻腔压力,取决于气道阻塞的程度。
结论
近年来,开发的研究水平已为临床医生提供了改进工具无创评估睡眠时呼吸力学的常规设置。易于应用是至关重要的,大多数这些技术很简单。因此,他们允许生理变量的半定量的评估。鉴于这些技术集中监测睡眠呼吸障碍的不同方面(气流、努力或阻塞),考虑到每个技术由文物可能受到影响,建议多个技术的结合。这将提供冗余和一致性的检测睡眠呼吸事件,在医院多导睡眠图和家庭监控设置中。未来的技术发展和优化监测睡眠呼吸力学将导致改进工具睡眠apnoea-hypopnoea综合症患者的诊断和治疗。
脚注
↵本系列之前的文章:1号:男人WD-C, Moxham J, Polkey MI。磁刺激呼吸道和骨骼肌的测量功能。欧元和J2004;24:846 - 860。
- 收到了2004年6月16日。
- 接受8月2日,2004年。
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