Effect of nasal resistance on delivered continuous positive airway pressure in the treatment of sleep apnea-hypopnea syndrome

Abstract

Els pacients amb la síndrome d’apnees-hipopnees del son (SAHS) refereixen dificultat per exhalar contra la pressió positiva i això, pot influir en l’adherència al tractament amb pressió positiva contínua a via aèria superior (CPAP). Durant el tractament amb CPAP, el nas és el principal determinant de la resistència a la via aèria superior, i determinarà l’augment de la pressió supraglòtica respecte a la pressió a la màscara. La CPAP flexible (C-Flex) ha estat dissenyada per millorar el confort dels pacients reduint la pressió a la màscara durant l’expiració de forma proporcional al flux expiratori (3 nivells amb incremental canvi de pressió). Hem avaluat la utilitat de mesures no invasives de resistència nasal en vigília com a factor predictiu de la resistència a la via aèria superior durant el son en la SAHS. S’ha hipotetitzat que pacients amb una resistència nasal elevada presentarien majors fluctuacions de la pressió expiratòria supraglòtica, les quals podrien ser mitigades amb C-Flex. Metodologia- Reclutats 17 pacients amb sospita clínica de SAHS (roncs, excessiva somnolència diürna). L’avaluació diürna incloïa la valoració clínica, qüestionaris de símptomes nasals i mesura de la resistència nasal amb rinometria acústica (AR) i rinomanometria anterior (RM) asseguts i en decúbit supí. L’avaluació nocturna constava d’una polisomnografia amb CPAP òptima amb determinació de la pressió supraglòtica. Es va dissenyar un model mecànic de la via aèria superior amb aplicació de CPAP (sense segment col·lapsable) per testar les observacions obtingudes amb els pacients. El model consistia en un tub rígid amb resistència variable modificant el grau d’obertura d’una vàlvula interna. Intervencions- Es va mesurar la resistència nasal en vigília amb AR i RM i la resistència a la via aèria superior durant el son es determinava a partir de les mesures de la pressió supraglòtica. L’estudi de comparacions s’ha fet entre la resistència nasal en vigília obtinguda amb cadascuna de les tècniques, així com amb la resistència nasal per AR i RM i la resistència a la via aèria superior durant el son. Als pacients amb SAHS i CPAP fixa es va aplicar el diferents nivells de C-Flex. Al model mecànic es van avaluar dos patrons ventilatoris i dos nivells de resistència. Les variables mesurades eren flux aeri, pressió expiratòria a màscara i a supraglotis, amb CPAP i C-Flex. Es van calcular i comprar les fluctuacions de la pressió supraglòtica expiratòria amb CPAP i amb C-Flex. Resultats- Els valors de resistència nasal en vigília mesurats amb AR i RM no correlacionen entre ells en posició asseguda, però s’ha detectat una correlació lleu entre aquests valors en decúbit supí. La resistència a la via aèria superior durant el son i tractament amb CPAP no va mostrar cap correlació significativa amb els valors de resistència nasal en vigília. Durant tractament amb CPAP, elevada resistència nasal va produir major fluctuació de la pressió supraglòtica durant l’expiració tant als pacient com al model mecànic. C-Flex 3 va reduir la pressió expiratòria a la màscara, però només al model mecànic amb un patró ventilatori sinusoïdal va mitigar l’augment de pressió expiratòria a supraglotis. Conclusió: Els valors de resistència nasal en vigília no són predictius de la resistència a la via aèria superior durant el son en pacients amb SAHS i tractament amb CPAP. Els canvis en la pressió expiratòria a la màscara induïts per C-Flex no es transmeten de forma uniforme a la supraglotis ni en els pacients amb SAHS ni en el model mecànic de la via aèria superior. Les dades obtingudes suggereixen que la no reducció de la pressió expiratòria a la supraglotis pot estar relacionada amb la dinàmica de l’algoritme de C-Flex.

Patients with obstructive sleep apnea/hypopnea syndrome (SAHS) may have difficulty exhaling against positive pressure, hence limiting their acceptance of continuous positive airway pressure (CPAP). When patients use CPAP, the nose is the primary determinant of upper airway resistance, and in this situation nasal resistance determines how much higher supraglottic pressure is than mask pressure. Flexible- CPAP (C-Flex) is designed to improve comfort by reducing pressure in the mask during expiration proportionally to expiratory airflow (3 settings correspond to increasing pressure changes). We assess utility of noninvasive measures of nasal resistance during wakefulness as a predictor of directly assessed upper airway resistance on CPAP during sleep in patients with SAHS. We hypothesized that increased nasal resistance results in increased expiratory supraglottic pressure swings that could be mitigated by the effects of C-Flex on mask pressure. Methodology- Patients (17) with complaints of snoring and excessive daytime sleepiness were recruited. Subjects underwent daytime evaluations including clinical assessment, subjective questionnaires to assess nasal symptoms and evaluation of nasal resistance with acoustic rhinometry (AR) and active anterior rhinomanometry (RM) in the sitting and supine positions and nocturnal polysomnography on optimal CPAP with measurements of supraglottic pressure to evaluate upper airway resistance. To create a bench test for some of our observations in patients, we designed a mechanical model of the upper airway in patients on CPAP (ie, without a collapsible airway). This model consisted of a rigid resistive tube, the resistance of which could be varied by changing the aperture size. Interventions- We evaluated nasal resistance during wakefulness with AR and RM. Comparisons were made between nasal resistance using AR and RM during wakefulness, and between AR and RM awake and upper airway resistance during sleep. In patients on fixed CPAP, CPAP with different C-Flex levels was applied multiple times during the night. In the model, 2 different respiratory patterns and resistances were tested. Airflow, expiratory mask, and supraglottic pressures were measured on CPAP and on C-Flex. Swings in pressure during expiration were determined. Comparisons were made between expiratory pressure swings on CPAP and on C-Flex. Results- Our study shows that measures of awake nasal resistance using AR and RM had little or no correlation to each other in the sitting position, whereas there was significant but weak correlation in the supine position. Upper airway resistance measured while on CPAP during sleep did not show significant relationships to any of the awake measures of nasal resistance (AR or RM). On CPAP, higher nasal resistance produced greater expiratory pressure swings in the supraglottis in the patients and in the model, as expected. C-Flex 3 produced expiratory drops in mask pressure (range -.03 to -2.49 cm H2O) but mitigated the expiratory pressure rise in the supraglottis only during a sinusoidal respiratory pattern in the model. Conclusion: Awake measurements of nasal resistance do not seem to be predictive of upper airway resistance during sleep on CPAP. Expiratory changes in mask pressure induced by C-Flex did not uniformly transmit to the supraglottis in either patients with obstructive sleep apnea on CPAP or in a mechanical model of the upper airway with fixed resistance. Data suggest that the observed lack of expiratory drop in supraglottic pressure swings is related to dynamics of the C-Flex algorithm.