摘要
强迫振荡技术(FOT)是一种无创方法,可用于评估气道阻塞和滴定持续气道正压(CPAP)患者的睡眠呼吸暂停。目的是评估基于记录CPAP装置水平上的压力和流量的简化FOT设置的常规适用性,即。无需将换能器连接到鼻罩上。
对油管和排气口进行了校正。在常规CPAP滴定过程中,对9例中度或重度睡眠呼吸暂停患者进行了简化的FOT评估。用简化的FOT测量患者阻抗(|Z|)与实际患者阻抗(|)比较Zrs|),在记录鼻罩压力和流量的基础上,用参考FOT同时测量。
|之间有极好的一致性Z|和|Zrs|在广泛的气道阻塞探查范围内(4.8-72.1 cmH2O·s·L−1): |Z| = |Zrs|而言不啻×0.86 + 1.32O·s·L−1(r = 0.99)。此外,简化的FOT和传统的FOT设置检测到相同的睡眠呼吸事件。
这些结果表明,这种简化的FOT适用于在睡眠呼吸暂停患者的常规睡眠研究中测量气道阻塞。
这项工作部分得到了科学技术委员会(CICYT, SAF99-0001)和科学高级调查总局(DGESIC, PM98-0027)的支持。
睡眠呼吸暂停/低通气综合征(SAHS)的特征是由于上呼吸道完全或部分塌陷而导致气流阻塞反复升高。强制振荡技术(FOT)是一种无创方法,特别适用于鼻持续气道正压(CPAP)应用期间评估气道阻抗。1特别是,在睡眠期间患有Sahs患者的Apnoeas和低钾尿期间2,3..最近的研究表明,FOT可能是一种有用的工具诊断SAHS4以及CPAP水平的滴定来治疗病人5- - - - - -7.
通过简化先前研究中使用的传统的FOT设置,将促进这种技术在临床竞技场中的广泛常规应用。一种可能简化该方法,可以提高患者的舒适性和临床适用性,包括在连接CPAP装置和鼻掩模的管道入口处的记录压力和流动。该程序将避免肺骨膜仪和压力传感器连接到鼻掩模,这是传统设置1- - - - - -6.利用这种简化的FOT,实际测量的阻抗不是实际患者阻抗,而是患者阻抗与管道的阻抗和非线性排气口的有效阻抗的组合。然而,通过校正管道和排气口诱导的伪造物的测量阻抗,可以充分估计气道阻塞,如机械类似物的校准研究所示8.目前工作的目的是确定这种简化的FOT方法是否易于适用和可靠地测量常规睡眠研究中的气道阻塞。为此,当在睡眠期间常规应用于九个患者的患者时,评估了简化的FOT。将通过这种简化的FOT方法获得的结果与基于记录压力和鼻掩模的记录压力和流量同时获得的那些。
方法
患者
这项研究对9名经多导睡眠描记术确诊为中度或重度SAHS的患者进行了研究。既往未行CPAP治疗的患者(女性4例,男性5例,年龄60±10岁,体重指数34±4 kg·m)−2,呼吸暂停/低呼吸指数=45±26 /h, Epworth=12±5;平均数±标准差)。该方案由提交人所在医院的人类伦理委员会批准,并获得了所有患者的知情书面同意。
FOT设置
图1⇓是用于评估简化FOT在常规睡眠研究中的临床应用的图。强制振荡压力(5 Hz,±1 cmH2o)通过扬声器箱(JBL-800GTI,8-IN低音炮,600 W; JBL,Vitoria,Spain)产生(JBL-800GTI,600 W; JBL,Spain)产生(CP90-Taema,Airlase,Antony Cedex,法国)。扬声器的后部封闭在2μl腔室中,以允许扬声器锥体承受CPAP装置产生的正压。CPAP和FOT通过传统的柔性管(175厘米的长度和2cm内径为2cm),是耳语旋转排气口(Respironics Inc,Murrysville,Pa,USA)和鼻面罩的垂直柔性管(175厘米)施用于患者。压力(P)和流(V')被放置在管道入口处的传感器记录(图1⇓).P用压力传感器(MP-45,Validyne,Northridge,Ca,USA)测量了测量V使用Fleisch-II型气速记录仪(Sibel, Barcelona, Spain)和差压传感器(MP‐45,Validyne, Northridge, CA, USA)进行测量。两个信号都是低通滤波(巴特沃斯,8极,32 Hz),在100hz采样(CODAS, DATAQ Instruments Inc, Akron, OH, USA)并存储在微型计算机中。
校准
根据先前的校准研究8,从记录的记录确定计算患者阻抗的设置参数P和V(图。1⇑).一、管材的顺应性(CT),封闭两侧,注入少量空气(ΔV=5毫升),并测量由此产生的压力增加ΔP(CT=δ.V/ΔP= 0.59毫升·CMH2O−1).CT包括封闭空气的顺应性和非刚性墙的顺应性。其次,对排气口的阻力特性进行了非线性描述P V应承担的'关系(P= K.1V' + K2V”2),通过测量来确定P和V(图。1⇑), CPAP分别为5和15 cmH2O.从这两点校准值K1= 7.0而言不啻2O·s·L−1和K2= 83.7而言不啻2O·S.−2·L2导出的特征排气端口使用。
估计鼻流量和通过排气口的流量
校准常数占排气口的有效电阻(k1和K2)用来估计鼻子的实际呼吸流量V'用放置在管道入口处的肺气孔计测量(简化的FOT设置(图1⇑).该程序基于实际鼻流是测量流程之间的差异的事实V’和通过排气口的气流,这可以从K估计1和K2以及排气口的压力值。首先,根据测量值估算排气口的压力P减去由于测量流量而产生的小压力降V的低阻力(0.5 cmH2O·s·L−1)的油管。考虑到呼吸信号的低频带,没有应用校正CT当估计通过排气口的几乎恒定流量(由于由于)的分流阻抗CT呼吸频率为0.25Hz是~1,000 cmh2O·s·L−1).其次,通过求解描述排气口压力-流量关系的非线性方程(P=K)来估计通过排气口的流量1·V' + K2·V”2).最后,根据测量结果估计鼻流量V'减去排气口的流量。
阻抗计算
估计患者阻抗的时间过程(Z)通过记录的频率分析确定P和V”2并通过随后的油管和排气口的纠正8.简单地说,应用移动平均滤波器(0.2 s中心窗口)P和V分离5hz FOT分量和由CPAP和自主呼吸引起的低频信号分量。5 Hz FOT分量是由原始信号减去滤波信号得到的。阻抗每0.01秒通过对压力和流量振荡分量的逐周期(0.2秒)傅立叶分析计算,并使用移动平均滤波器进行平滑(中心窗口0.4秒,包括40个阻抗估计)。计算阻抗首先纠正了依从的油管,随后为有效阻力的排气端口。为此,装置的校正参数(CTK1K2)的使用方法已详细描述8.最后,振幅(|Z|)估计阻抗Z是计算。
与实际患者阻抗的比较
用简化的FOT估计患者阻抗(Z)与实际患者阻抗(Zrs)通过参考FOT同时测量,该参考FOT是基于记录口罩上的实际鼻压和流量1.为此,在面罩的入口连接了一个与简化FOT设置类似的气速仪和压力传感器。计算…的振幅Zrs(|Zrs在鼻罩处记录的压力和流量信号与计算|时相同的采样和处理Z|从P和V’,除了油管和排气口的校正。
协议
患者研究是在至少2小时稳定睡眠的午睡中进行的。采用常规方法进行完整的多导睡眠描记,连续记录脑电图(O4/A1、C3/A2、Z1/A2)、颏肌电图和电图。用手指探针脉搏血氧仪(504,Critical Care Systems Inc, Waukesha, WI, USA)测量氧饱和度。通过放置在胸腔和腹部的带子监测胸腔和腹部的运动。所有这些信号都被记录在测谎仪上(sleepab 1000P, Aequitron, Minneapolis, MN, USA)。研究开始时,CPAP调整至基线4 cmH2O,允许病人以她/他喜欢的姿势睡觉。在获得稳定的非快速眼动睡眠后,睡眠实验室的技术人员开始逐步增加CPAP(每步1 cmH)2O每5分钟)从基线水平到最佳CPAP。这一数值是根据呼吸暂停消失、低呼吸、血流限制期和睡眠碎片等常用标准确定的。|Zrs|和|Z在整个睡眠研究中同时测量|。
阻抗数据分析
对简化FOT在常规应用中的性能评估分两步进行。第一个是用来比较|值的Z|通过简化的FOT测量实际患者阻抗的参考值|Zrs|在鼻膜上测量。要在最宽的阻抗范围内执行此分析,最低和最高值|Zrs观察每例患者的最小和最大气道阻塞|,并选择CPAP值。对比|Zrs|和对应的|值Z|采用线性相关分析。数据分析的第二步是评估简化FOT在检测呼吸暂停、低呼吸和表征SAHS的流量限制期方面的表现。为此,为每个患者选择一段记录(约20分钟),包括显著数量(>15)的呼吸事件。从FOT的观点来看,在持续>10秒时,如果阻抗持续或间歇增加,则为阻塞性呼吸事件评分5.首先,使用|信号在盲模式下对呼吸事件进行独立评分Z|和|Zrs|。第二,三个信号V”,|Z|和|Zrs|同时显示以评估简化和参考FOT设置的一致性和性能,以便以事件为基础检测呼吸事件。
结果
通过简化的FOT检测的气道阻塞程度(|Z|)与实际气道阻塞(|)非常接近Zrs|),如呼吸事件的三个例子所示(图2-5⇓⇓⇓⇓).图2⇓显示|的增加Z|和|Zrs两次阻塞性呼吸暂停时|。图3⇓说明梗阻性低尿症(恢复增长吸气)Z|和|Zrs|),然后因觉醒而正常呼吸(正常低|Z|和|Zrs|)。图4⇓显示到期期呼气量增加Z|和|Zrs|在一个口腔呼气的例子中观察到(通过正向吸气和呼气流量为零),然后是鼻呼气。
图5⇑显示了比较|时得到的结果Z|和|Zrs|在所有患者气道梗阻的最低和最高程度及CPAP值。简化的FOT稍微低估了实际阻抗:|Z| = |Zrs|而言不啻×0.86 + 1.32O·s·L−1.在探索各种气道阻塞的这两个变量之间的线性相关系数(4.8-72.1 CMH2O·s·L−1)很棒:r = 0.99。评估|之间的协议Z|和|Zrs|,图5显示了这两个值之间的差值作为实际阻抗的函数。估计阻抗和实际阻抗之间的差值与实际阻抗(|)呈显著负相关关系Z| |应承担的Zrs| = 1.3 cmH2O·s·L−1-0.16×Zrs;r = 0.92)。然而,这种差异的大小在临床应用中可以忽略:阻抗值的平均差异为−1.4 cmH2O·s·L−1一致性界限(定义为差异的均值±2sd)分别为3.4和−6.2 cmH2O·s·L−1.
比较了|的性能Z|和|Zrs|提示在所有患者中,简化FOT和参考FOT检测的事件与血流信号相同。|评分无假阳性或阴性事件Z|与|相比Zrs|。此外,两个|Z|和|Zrs|检测到由流量信号观察到的口腔呼气事件(图4⇑).
图6⇓举例说明鼻流量是由测量得来的V详细重现了病人的呼吸模式。采用图6所示的30秒内的所有流数据,可以发现实际(V' n)和估计(V”n,est)鼻流(V”n,est= a×V”N+b): a=1.02, b=0.03 (r=0.999)。当这个程序估计鼻流量时V’对所有患者及CPAP值进行比较,发现a=1.06±0.03,b=0.03±0.03 L·s,平均值(±sd)−1,线性相关系数r=0.99。
讨论
这项患者研究的结果表明,在SAHS患者的常规睡眠研究中,简化的FOT程序与参考FOT同样适用于监测气道阻塞。事实上,在患者阻抗中发现了轻微的错误估计(图5)⇑),这归因于修正过程中的简化假设8,在睡眠期间没有影响检测呼吸事件的能力。因此,这种简化的FOT可以是用于促进在旨在表征SAHS的临床协议中使用该技术的合适工具4或滴定CPAP5.
就其常规适用性而言,这种简化的FOT的主要优点是无需将换能器连接到鼻罩上。由于设备/患者接口与传统的CPAP设置完全相同(只有带有排气端口和导管的鼻罩),这种简化的FOT的应用对患者和睡眠技术人员都非常容易。除了增加患者的舒适度外,将传感器从鼻罩中移开还可以避免传感器断开的可能性,以及由分泌物和空气凝结引起的问题,尤其是在气速记录仪中。从实际角度来看,简化后的FOT的标定过程也很容易进行。唯一的校准参数需要估计患者的气道阻塞的测量P和V'(CTK1和K2)可以确定一旦FOT设置实施。这种校准将保持不变,因为它只取决于类型的油管和排气端口使用。然而,需要指出的是,校准程序只基于三个参数CTK1和K2有效条件是,所用的管道和排气口由模型很好地描述8.
适用于管道和排气口的效果的数据校正过程是充分评估气道阻抗的必要条件。管道中的压缩以及通过排气口的泄漏诱导相当大的人工制品。实际上,由于的分流阻抗CT在5赫兹(54 cmH2O·s·L−1)和通过排气口的机展艇(40-60cmh)引起的分流阻抗2O·s·L−1,取决于CPAP值)在梗阻性事件中具有与患者阻抗相似甚至低于患者阻抗的值(图)。2 - 4)。因此,如果不采取矫正措施,气道阻塞将被大大低估。在以SAHS为特征的高阻抗梗阻性事件中,这种伪影是相当大的。特别是阻抗|的范围Z测量中的|将从5.2-61.9 cmH降低2O·s·L−1(图5⇑)至5.0-21.8 cmH2O·s·L−1.从正常呼吸到完全气道阻塞的阻抗范围的减少与18 cmH的最大值保持一致2O·s·L−1报告在完全气道阻塞时,在管道入口测量流量,没有校正应用9.
类似地,在另一个FOT设置,没有使用气速仪7,10,简化的FOT方法避免了在鼻掩模处放置肺炎仪的实际缺点。然而,这种方法的一个优点是它提供了对鼻流的准确估计(图6⇑),这可能有助于从流量轮廓曲线简化SAHS患者不同呼吸事件的表征11,13.如前所述,在FOT测量期间使用流量信号有助于避免阻抗数据的潜在误解。分析流量信号允许通过鼻掩模检测和定量空气泄漏,从而避免由于相关灵敏度的损失而导致的误差5.此外,流量信号有助于正确解释由于觉醒或呼气引起的阻抗变化。后一种情况在SAHS患者中并不少见5,导致呼气阻抗阶段性增加(图4)⇑).这种阻抗变化可能被错误地归因于阻塞性低钠(图3⇑)如果未分析流量信号。
总之,在该患者研究中获得的结果证明了睡眠呼吸暂停综合征患者睡眠期间气道阻塞常规评估简化强制振荡技术的适用性和可靠性。随着所使用的所有仪器,从患者移除(图1⇑),该方法可以在紧凑强制振荡技术装置中实现。为了进一步促进其在睡眠实验室和家中的常规适用性,可以通过采用同时产生连续的正气道压力和振荡的独特设备来优化整个设置14.此外,还实现了一个信号处理系统15对于事件分类,可以特别适用于连续自动调节最佳的连续正气道压力。
- 收到了2000年6月15日。
- 接受2000年10月10日。
- ©ers Journals Ltd