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Titel: Atemarbeit bei druckentlastendem PAP im Vergleich zur konventionellen CPAP-Therapie
Autor: Wilhelm, Susanne
Weitere Beteiligte: Becker, Heinrich (Prof. Dr. med.)
Erscheinungsjahr: 2016
URI: https://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2016/0171
URN: urn:nbn:de:hebis:04-z2016-01716
DOI: https://doi.org/10.17192/z2016.0171
DDC: 610 Medizin, Gesundheit
Titel(trans.): Work of Breathing in pressure relief PAP in comparison to conventional CPAP therapy

Dokument

Schlagwörter:
druckentlastender PAP, Atemarbeit, CPAP therapy, CPAP, Work of Breathing, CPAP-Therapie, pressure relief PAP

Zusammenfassung:
Im Rahmen der konventionellen CPAP-Therapie, die weiterhin der Goldstandard der Therapie der obstruktiven Schlafapnoe ist, kommt es häufig aufgrund des erhöhten Exspirationsdruckes zu relevanten Compliance- Problemen (Hill, 2000). Vor diesem Hintergrund hat die Firma Philips- Respironics (Murriville, USA) eine druckentlastende PAP-Therapie entwickelt, die während der Exspiration den Druck atemflussgesteuert in drei Druckentlastungsstufen (C-Flex 1-3) automatisch absenkt. Bereits in einer Arbeit von Canisius et al. (Canisius et al., 2009), deren Daten für diese Posthoc- Analyse verwendet wurden, ist die Auswirkung einer druckentlastenden CPAP-Therapie hinsichtlich inspiratorischer Flusslimitationen untersucht worden. Hier zeigten sich keine relevanten Unterschiede im Auftreten von Flusslimitationen zwischen CPAP und C-Flex. Allerdings konnte eine signifikante Zunahme des Inspirationszeit-/Exspirationszeit-Verhältnisses (Ti/Te) und des inspiratorischen Atemzyklus (Ti/Ttot) festgestellt werden sowie eine in C-Flex 2 und C-Flex 3 (REM-Schlaf) signifikant zunehmende Atemfrequenz. Aufgrund der Veränderungen der Atmungsparameter, insbesondere der Verlängerung der Inspirationszeit bei konsekutiver Verkürzung der Exspirationszeit, stellte sich die Frage, inwieweit sich die Atemarbeit unter der druckentlastenden PAP-Therapie verändert wird. Untersuchungen von Schneider et al. (Schneider et al., 2009) legten die Vermutung nahe, dass die C-Flex-Therapie bedingt durch Erhöhung der Inspirationszeit und einer Veränderung des Inspirationszeit- /Exspirationszeitverhältnisses zugunsten der Inspiration zum Erreichen des Tidalvolumens eine Erhöhung der Atemarbeit verursacht. Aufgrund der Daten von Canisius et al (Canisius et al., 2009) war aber eine Gegenthese denkbar, nämlich dass eine Verlängerung der Inspirationszeit mit konsekutiver Verkürzung der Exspirationszeit unter C-Flex zu einer Verminderung der Ausatemarbeit führen könnte. Eine genaue Analyse der Atemarbeit unter C-Flex war jedoch bisher technisch nicht möglich. Dies sollte nun in der hier vorliegenden post-hoc Analyse geklärt werden. 49 Grundlage der Analyse waren die Signalkurven der 24 Patienten aus der Arbeit von Canisius et al. (Canisius et al., 2009). Der Großteil der Patienten war bereits suffizient mit einer CPAP-Therapie versorgt, die restlichen Patienten wurden neu eingeleitet. 22 Patienten durchliefen dabei sowohl im NREM- als auch im REM-Schlaf alle Beatmungsmodi (CPAP und C-Flex 1-3) für jeweils 15 Minuten. Nur bei zwei Patienten konnten die Modi nicht in allen Schlafstadien gemessen werden. Mit Hilfe einer computergestützten automatisierten Atemarbeitsanalyse konnte die Atemarbeit pro einzelnen Atemzug bestimmt werden. Es erfolgte eine visuelle Nachkontrolle und Korrektur. Die Ergebnisse dieser Analyse konnten keinen Anstieg der Atemarbeit unter CFlex im Vergleich zu CPAP nachweisen. Stattdessen zeigte sich eine lineare Abnahme der Atemarbeit zwischen CPAP und C-Flex 3 im Mittel von 1,22 Joule. Allerdings waren diese Unterschiede am ehesten auf Grund der großen Streuung der Werte und nicht ausreichend hoher Patientenzahlen statistisch nicht signifikant. Dies galt sowohl für REM- als auch NREM-Phasen. Ein signifikanter Unterschied der Atemarbeit konnte jedoch in einer Korrelation zwischen BMI und Atemarbeit unter C-Flex nachgewiesen werden. So zeigte sich bei abnehmendem BMI eine signifikante Reduktion der Atemarbeit unter CFlex- 3. Zur Verifizierung der bisherigen Vermutung sind weitere Studien mit höheren Fallzahlen notwendig. Sollte hier eine Reduktion der Atemarbeit nachweisbar sein, so könnte die Therapie mit C-Flex ihren Einsatz bei Erkrankungen finden, welche mit einer erhöhten Atemanstrengung einhergehen, beispielsweise bei einer amyotrophen Lateralsklerose oder einer chronisch obstruktiven Lungenerkrankung finden.

Summary:
Within the conventional CPAP-therapy, which continues to be the gold-standard therapy for treatment of obstructive sleep apnea, relevant compliance problems caused by an increased expiration pressure frequently occur (Hill, 2000). Against this background, Philips-Respironics (Murriville, USA) has developed a pressure-relieving CPAP-therapy, which automatically reduces pressure during expiration via controlling respiratory flow in three pressure-relief phases (C-Flex 1-3). The effect of a pressure-relieving CPAP-therapy with respect to inspiratory flow limitations was examined, as previously studied by Canisius et al. (Canisius et al., 2009), whose data was used for this post-hoc analysis. Here, no relevant discrepancies were observed in the appearance of flow limitations between CPAP and C-Flex. However a significant increase in the inspiration time ratio/expiration time ratio (Ti7Te) and the inspiratory breath cycle (Ti/Ttot), as well as a significantly increased respiratory rate in C-Flex2 and C-Flex 3 (REM sleep) could be observed. Taking into account changes in the breathing parameters, particularly the extension of the inspiratory time and the simultaneous consecutive reduction of the expiration time, the question arose as to what extent the breathing effort changes under the pressure relieving PAP therapy. Scientific studies from Schneider et al. (Schneider et al., 2009) have led to the presumption that the C-Flex therapy increases the respiratory effort due to the increase of the inspiration time and the change of the inspiration/expiration time ratio in favour of the inspiration to reach the tidal volume. On the basis of the data from Canisius et al. (Canisius et al., 2009), an alternative theory was put forward, i.e. that an extension of the inspiratory time together with a consecutive reduction of the expiration time under C-Flex could lead to the decrease of the exhalation effort. A precise analysis of the respiratory effort under C-Flex has to date not been possible due to technical limitations. This should now be clarified in the presented post-hoc analysis. 51 The bases of the analysis were the waveforms of 24 patients from Canisius et al. (Canisius et al., 2009). The majority of the patients were already treated sufficiently with the CPAP-therapy, the rest were newly treated. 22 patients passed through all ventilation modes (CPAP and C-Flex 1-3) during NREM- a REM-sleep for 15 minutes each. In only two patients could the modi not be measured in all sleep stages. With the help of computer assisted automated respiratory effort analysis, the respiratory effort of a single breath could be determined. The result of this analysis could not demonstrate any increase of the respiratory work under C-Flex in comparison to CPAP. Instead an average linear decrease of the respiratory effort between CPAP and C-Flex of 1.22 joule was shown. These differences occurred because of the large variation of values as well as the insufficient numbers of patients and are therefore not statistically significant. This applies for REM- as well as NREM-stages. A significant difference in the respiratory effort could be detected by correlation between the respiratory effort under C-Flex and BMI. A significant reduction of the respiratory effort under CFlex- 3 and a decreasing BMI could be shown. To verify the existing hypothesis, further studies with higher case numbers are necessary. Should a reduction of the breathing effort be traceable, the C-Flex therapy could be applied to disorders, which are accompanied by an enhanced respiratory effort such as amyotrophic lateral sclerosis or chronic obstructive lung disease.


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