文摘
潮式呼吸(CSR)的前奏有害心脏衰竭患者的结果。目前,治疗干预的大小不受病人的病理生理学基础。理论上,干预需要解决企业社会责任,作为一个控制系统不稳定(环路增益> 1),可以预测知道基线环路增益和下降多少钱治疗。
12心力衰竭患者,我们管理一个吸入二氧化碳的1 - 3%在CSR干预(n = 95)作为一种手段来减少环路增益。我们估计治疗(LG的环路增益治疗),使用基线环路增益(使用呼吸增强长度/周期长度)及其预期减少二氧化碳(18% / 1%的灵感),LG和测试特定的假设治疗预计CSR的持久性(LG治疗> 1)与分辨率(LG治疗< 1)。
正如预测的那样,当LG治疗> 1.0,CSR持续23的25(92%)在治疗试验。一个边缘环路增益区(0.8 < LG治疗< 1)产生不可预知的结果,而LG治疗< 0.8持续了CSR的决议(37 37试验)。LG的阈值治疗= 0.9确定的结果在76年的95(80%)试验。
我们建立概念验证,控制理论提供了预测洞察CSR决议在心力衰竭。因此,我们现在有一个方法来计算规模的干预需要改善CSR对症下药。
文摘
控制理论预测治疗需要解决的大小潮式呼吸http://ow.ly/Vpuj301PRUq
介绍
潮式呼吸(CSR)的特点是反复crescendo-decrescendo模式换气过度其次是没有呼吸的努力,在心力衰竭患者中是很常见的和预测的结果(1,2]。目前还没有证明治疗CSR。适应性servo-ventilation,动态的上下两层的气道正压模式,最近被发现增加心血管死亡率(3]。剩余的治疗方法在临床研究,包括持续气道正压(CPAP),补充氧气和呼吸兴奋剂,如乙酰唑胺和启发二氧化碳(有限公司2),是有效解决企业社会责任在一些病人而不是其他人2,4- - - - - -6]。因此,一个个性化的方法管理企业社会责任已经推荐(7,8]。
在CSR决议治疗出现不可预测的,我们的中心假设是流行的控制理论可以用来计算剂量的治疗恢复连续呼吸。根据控制理论,CSR决议将发生在通气的环路增益控制系统移动充分低于临界点为不稳定(环路增益疗法(LG治疗)< 1.0),但不5,9,10)(见方法和在线补充图S1)。我们建议,如果控制不稳定导致企业社会责任,然后估计LG治疗,基于知识的基线环路增益和多少治疗降低环路增益,将使企业社会责任的明确的预测分辨率。这个理论框架还有待验证的预测价值。
这里我们提供概念,定量预测控制理论提供了洞察CSR决议在心力衰竭患者。在CSR,我们采用了有限公司2,一个强有力的呼吸兴奋剂,存在剂量依赖的相关性实验降低环路增益和敏锐地稳定呼吸。对于每个干预,LG治疗计算(见部分)的方法和用于测试的特定假设LG吗治疗预测的持久性(LG治疗> 1)与分辨率(LG治疗< 1)的企业社会责任与每个干预。准确预测作为新颖的证据支持的适用性控制理论来解释CSR的成因和解决心脏衰竭。
方法
理论
环路增益定义为通气通气化学反射反应的大小如呼吸暂停或hypopnoea干扰。当大于前扰动的响应,即。环路增益超过1时,一个小振荡会产生CSR (9,10(在线补充材料)。随着环路增益上升逐步超越1,从理论上讲,需要更强的治疗剂量稳定呼吸(5]。
方法论的方法
首先,我们测量一个参数(米= 18)描述预期的减少环路增益比例每上升1%灵感有限公司2。这个参数是衡量使用减少肺泡和激励公司的区别2水平(P有限公司2(肺泡有限公司2紧张(P华2)−有限公司2紧张(P图标2与提高启发有限公司)2。从理论上讲,启发有限公司2减少环路增益通过比例下降P华2−P图标2(9- - - - - -11),不太可能影响其他影响因素(化学敏感性,循环延迟和肺容积;看到网上辅料方程S1)。参数米分开是评估在觉醒,CSR干预措施,使控制理论进行测试的预测价值。
第二,企业社会责任的时代中睡眠,我们测量基线环路增益计算预期的LG治疗对于每一个公司2干预,来预测企业社会责任是否会持续或解决。例如,如果基线环路增益为1.4,那么1%的股份有限公司2将减少18%的环路增益并不能解决CSR (LG吗治疗=基线环路增益×(1−米×F图标2)= 1.15),而2%的公司2将减少36%的环路增益和应该解决CSR (LG吗治疗= 0.896)。
参与者
12男性患者心力衰竭和CSR (apnoea-hypopnoea·h指数> 30事件−1和中央企业社会责任的事件特征的存在)招募了阿尔弗雷德和莫纳什大学医学中心(澳大利亚墨尔本)睡眠实验室(表1)。患者提供书面知情同意和批准授予了人类研究伦理委员会的莫纳什大学,莫纳什大学健康和阿尔弗雷德。方法论的细节在网上提供的补充材料。
多导睡眠描记术
病人接受了完整的临床多导睡眠图对睡眠呼吸暂停的严重程度进行评估。睡眠呼吸事件和微觉醒是根据标准标准得分(hypopnoeas要求≥3%稀释或兴奋)。呼吸暂停被定义为中心,而非阻塞性,如果有一个没有呼吸努力的减少(≥90%)(胸部和腹部远足)。Hypopnoeas被定义为中央在缺乏证据的气流阻塞(吸气压扁/挖流跟踪,吸气时间,增加打鼾或胸腹的悖论)。
随后,病人接受了一夜的研究与其他生理多导睡眠图测量,包括一个密封的正面的面具,以方便测量通风和end-tidal有限公司2(尼克;美国瓦林福德Novametrix, CT)。一个non-rebreathing阀(2600系列;美国汉斯•鲁道夫肖尼使命,KS)启用切换的灵感启发公司从空气中各种气体浓度2(剩余21%的氧气,氮气)从道格拉斯袋位于相邻的接待室。End-tidal气体被用来估计肺泡的水平。
预计减少环路增益与启发P有限公司2
计算的影响启发有限公司2在P华2−P图标2(参数米),我们测量的下降P华2−P图标2与启发2睡觉之前(n = 8;图1)。3%的灵感有限公司2是申请2分钟。平均值(米= 18)是用于预测在CSR。
激发了公司2政府在潮式呼吸
建立企业社会责任中non-rapid眼球运动(NREM),激发气体从室内空气转向1%,2%或3%灵感有限公司210分钟在一夜之间反复。每个干预是归类为解决或持久;持久的企业社会责任定义为正在进行的呼吸暂停/ hypopnoeas > 25%的时间(相当于∼15事件·h−1),允许时间振荡抑制。
确认的稳定机制启发有限公司2
在二级分析,我们证实,启发有限公司2行为减少环路增益通过减少P华2−P图标2而不是其他因素(化学敏感性或循环延迟)。降低P华2−P图标2理论上可以减少的大小P华2波动的相对波动通风(植物获得)。因此,我们测量植物获得化学敏感性和循环延迟5分钟之前和之后的每一个干预。植物获得被拟合测量单舱气体交换模式9],将通气波动转换成一个连续的P华2(最佳适合end-tidal信号P有限公司2)。同样,化学敏感性和循环延迟计算使用延迟单舱模型转换P华2到一个通风的信号(最佳通风数据而通风> 0)。连续模型P华2启用评估更改的意思P华2−P图标2在企业社会责任。
统计数据
基线差异之间的环路增益干预导致持久与解决企业社会责任评估使用t。逻辑回归评估是否环路增益预测反应有限公司2刺激后占个人的潜在影响的学科。重复测量方差分析评估与干预(包括多个变量的差异P华2−P图标2)。p < 0.05被认为是具有统计学意义。
结果
研究小组表现出严重,主要是中央睡眠呼吸暂停与大量的换气过度和低碳酸血(表1)。
预计减少环路增益与启发P有限公司2
在觉醒,3%灵感有限公司2产生了一种均值±扫描电镜54减少±3%P华2−P图标2(图1),相当于一个环路增益每减少18%的百分比增加灵感有限公司2(米= 18)。
预测持续的潮式呼吸与解决
图2展示了一个例子启发效果有限公司2非快速眼动睡眠期间CSR(阶段1)睡觉。1.4基于基线的环路增益,1%的股份有限公司2预计收益率持续CSR (LG治疗> 1),而2%的公司2预计收益率解决CSR (LG治疗< 1),观察实验。
总的来说,意味着±sd8±6干预了企业社会责任在每个病人(95)。组数据表明,基线环路增益时代之前持续的CSR高于时代1%和2%的解决企业社会责任有限公司2;3%的公司2解决企业社会责任在所有情况下(图3一)。预测的干预,环路增益,LG治疗,在持续明显更大与解决企业社会责任(图3 b)。一个环路增益(LG治疗)阈值0.9正确预测成功/失败干预76(80±4%)95年干预措施。37的LG的干预措施治疗< 0.8,企业社会责任是解决所有37次。当LG治疗23日> 1.0,CSR持续25次。会计对个体病人使用逻辑回归并没有改变这些发现(在线补充材料)。
讨论
我们的研究表明,稳定的大小干预(减少环路增益)有必要将企业社会责任转化为连续呼吸心脏衰竭患者使用控制理论在数学上可预测。使用了有限公司2降低环路增益,我们发现一个更强大的和可量化的剂量才能达到稳定的呼吸情况下更高的基线环路增益。通过这样一个演示中,我们的研究提供了新的证据表明,控制理论解释了企业社会责任的起源和解决在心力衰竭。采用这种定量方法CSR治疗可能最终使提供治疗和适当的改善企业社会责任的范围在一个个性化的基础上。
预测持续的潮式呼吸与解决
我们的研究表明一个更严重的通气不稳定(高基线环路增益)需要更大,但可预测治疗剂量减少环路增益足够解决企业社会责任。符合这一发现,我们之前报道,环路增益在心脏衰竭患者更高的企业社会责任存在CPAP滴定与那些解决CSR (5]。此外,CPAP环路增益较高,患者没有心力衰竭,随着时间的推移预测CSR持久性继续CPAP治疗(13]。
控制理论作为企业社会责任的通用框架发病机理和治疗
我们的工作提供了定量的证据支持这一概念,企业社会责任体现由于不稳定化学反射反馈控制的通风5,9,10,14- - - - - -16]。我们这里显示控制理论解释了企业社会责任的模式变化的增加P图标2。基于控制理论,启发有限公司2它的主要影响通过减少P华2−P图标2因此植物获得:企业社会责任的根本原因解决现在是通气的波动明显改变P华2。减少工厂获得启发的作用P有限公司2之前一直建议,基于理论原则(11,17),但这个强大的规模效应没有被实验证明在人类患者。周期性呼吸我们以前的绵羊的模型表明减少肺泡启发梯度降低环路增益成正比(5]。同样,通过直接测量在心力衰竭患者,我们首次展示,降低P华2−P图标2降低植物获得成正比,和CSR消退当足够的剂量管理相对于基线环路增益。
其他三个主要变量,确定环路增益(在线补充方程S1)不太可能受到启发有限公司2刺激。肺气体积不大可能受到影响,虽然小的增加可能伴随增加通风;然而,任何大幅增加肺部气体体积应该表现为more-than-unity减少植物增益之间的关系和P华2−P图标2(图4 e)。我们没有观察生理状态减少化学敏感性(图4 f)(虽然是一个无足轻重的5%下降2%有限公司2有限公司<下降10%和3%2)。此外,循环延迟(图4 g)并没有下降,这意味着没有明显的稳定效果通过心输出量增加。因此,它是植物获得的变化,通过P华2−P图标2独自一人,有能力解释了有限公司2有这样的力量减少环路增益,改善通气控制系统稳定。这一观点提供了一个统一的机制呼吸兴奋剂,如乙酰唑胺和茶碱,通过增加通风,降低P华2,采取行动降低环路增益并提高企业社会责任12,18,19]。
作为企业社会责任的另一种解释,调查人员提出,企业的社会责任表现为eupnoeic动脉的结果P有限公司2躺在靠近P有限公司2阈值呼吸暂停(18,20.- - - - - -33]。原则上,近距离接近apnoeic阈值必须增加呼吸暂停发生的可能性随之自然下降P有限公司2或增加通风。然而,这种建立概念已经推断解释企业社会责任的起源(18,20.- - - - - -33]。同样,CSR抑制通过激发了公司2、药理代理人,CPAP,补充氧气归因于这些疗法促进减少接近apnoeic阈值(18,23- - - - - -25,27,29日,33]。这一理论的主要弱点作为一个独立的企业社会责任机制是它依赖于外部循环通气扰动源(如。由于睡眠过渡)开车P有限公司2上方和下方apnoeic阈值(32]。相比之下,控制理论解释了通气振荡的来源及其进步的衰变和激励公司最终消失2(见在线无花果S2-S4额外补充数据分析)。因此,控制理论提供了一个更完整的框架,CSR发病机制及其与干预的决议。
关键环路增益阈值稳定
我们的预期先天的降低环路增益低于1足以稳定呼吸。然而,我们观察到一个回路增益阈值0.9提供了一种改进的预测价值与1.0相比,和定位更为保守的环路增益阈值(0.8)坚持解决CSR 37例(37)。我们建议以下解释该地区的不确定性(0.8 < LG治疗< 1.0,图3):在稳定系统(环路增益< 1)可能不会产生自激振荡,他们仍然可以深刻地增加扰动通风(如。随机hypopnoeas)扰乱反馈回路,类似于共振的概念(34- - - - - -39]。例如,如果环路增益为0.9,那么外部扰动将被放大10倍(1 /(1−回路增益))产生通气的振荡频率的CSR (34- - - - - -39]。此外,我们认为大约线性的简化假设环路增益底层CSR不得持有正是所有情况下(如。那些没有一个典型的crescendo-decrescendo模式);新方法将非线性响应可以提高当前方法的预测价值。
临床意义
尽管最佳药物治疗心力衰竭,CSR的患病率居高不下(1]。因为每个治疗的范围在环路增益变化很大,了解治疗采取行动降低环路增益,什么大小,为个性化的临床管理提供必要的知识基础。呼吸兴奋剂,提高通风和降低P华2−P图标2,保持主要感兴趣的临床调查18,23,40,41]。乙酰唑胺和茶碱也出现在解决企业社会责任承诺(18,19,40,42];乙酰唑胺的定量,高剂量减少P华2,因此P华2−P图标2∼20% (12),应证明有效的患者的环路增益< 1.1。CPAP 10而言不啻2增加肺活量啊∼20 - 30%,这一水平符合患者预防CSR在环路增益< 1.2 (5]。补充氧气降低环路增益∼40%的病人没有心力衰竭(激励水平为40%),因此可以有效的环路增益高达1.5 [43]。在有更高的环路增益的情况下,激发了公司2或同等水平的死腔能有效解决企业社会责任,虽然含量> 2%可以有负面影响睡眠23- - - - - -25]。
很明显从我们的工作不足的治疗力量来解决企业社会责任可以不过减少环路增益。接下去的组合疗法可以用于环路增益较低,这种方法可以避免不良与每个治疗相关副作用,比如过度积极的气道压力对心脏前负荷和后负荷的影响,不良肾的影响乙酰唑胺或睡眠的副作用有限公司2。联合多种疗法对环路增益的影响可能会是根据每个因素的交互影响环路增益(在线补充方程S1)。例如,结合10而言不啻2O CPAP(环路增益减少∼25%),500毫克的乙酰唑胺(10%减少环路增益)和150毫升死腔(∼1%股份有限公司2;环路增益减少18%)可能不足以解决企业社会责任与环路增益高达1.6,这超过了几乎所有患者的环路增益CSR (5]。更激进的心脏治疗(利尿剂治疗和心脏同步模式)也可能降低环路增益足够使CPAP或乙酰唑胺生效。我们的工作展示了CSR的定量方法干预措施的可行性,虽然长期影响的考虑治疗方法值得进一步临床研究。
结论
CSR治疗是出了名的挑战,当前经验治疗方法忽略了病人病理生理学:治疗方法都试过了,不知道他们是否会工作,或者为什么他们失败。我们提供概念验证支持实用程序控制理论预测和解释CSR决议用有限公司2刺激。我们表明,应用治疗剂量,叶子环路增益> 1是徒劳的,但容易预测,环路增益减半普遍稳定。我们设想,运用控制理论原则可能最终使临床医师选择治疗方法的稳定效能最佳匹配一个人的潜在的不稳定性。这种方法有望恢复呼吸和睡眠的连续性为那些条件目前出现棘手。
确认
我们感激的技术援助帕梅拉DeYoung n(布莱根妇女医院,波士顿,MA,美国)和临床工作人员的专长阿尔弗雷德和莫纳什大学健康睡眠诊所(澳大利亚墨尔本)。
脚注
可以从本文的补充材料www.qdcxjkg.com
支持声明:这项工作得到了澳大利亚国家健康与医学研究理事会(NHMRC)项目资助(606686)和开发格兰特(1038402)。S.A.金沙NHMRC支持的早期职业奖学金和R.G.孟席斯奖学金(1053201),美国心脏协会(11 post7360012 15 sdg25890059),美国胸科学会基金会,共同的赠款NHMRC(1064163)和国家卫生研究所(P01 HL095491, R01 HL128658)。文学士学位支持爱德华兹NHMRC早期职业生涯奖学金(1035115)。P.J.伯杰接到费舍尔和Paykel医疗资金。9汉密尔顿收到Resmed设备来支持研究和飞利浦Respironics。资金信息,本文已沉积的资助者打开注册表。
利益冲突:披露可以找到与这篇文章www.qdcxjkg.com
- 收到了2016年1月27日。
- 接受2016年6月19日。
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