Respiration hos OSA, KOL, OHS
+ lidt om søvn
Ole Hilberg
Lungemedicinsk afdl. Aarhus Universitets Hospital
Respirationsmønstrer
• Eupnea
– Normal
– 12-20 / min
• Tachypnea
– h rate
– Pneumonia, lungeødem, smerter
• Bradypnea
– i rate
– h farmaka. Intrakranielt tryk
Respirationsmønster
Dybde
• Hyperpnea
– h dybde
• Hyperventilation
– hdybde, frekvens
• Hypoventilation
– i dybde, frekvens
Lungevolumina & -kapaciteter
TLC
RV
Respiration og CNS kontrol
Struktur og funktion af
respirationssystemet
Ventilation
Bevægelse af brystkassen
Perfusion
Gasudveksling
• Ventilation
• Diffusion (alveolærkapillær membran)
• Perfusion
• Diffusion (kapillærcellulær)
Diffusion
væv-kapillære
Diffusion
Alveolær-kapillær membran
V/Q Matching
Den ‘svage’ alveole (shunt
eller V/Q mismatch)
Den ‘stærke’ alveole
pO2 = 50 mm Hg
pO2 = 130 mm Hg
SaO2 = 80%
SaO2 = 75%
pO2 = 40 mm Hg
SaO2 = 75%
pO2 = 50 mm Hg
pO2 = 40 mm Hg
Kan den ‘stærke’ kompensere for den ‘svage’ alveole?
Ikke for ilt.
SaO2 mix af svag og stærk alveole = 89%
SaO2 = 98%
pO2 = 130 mm Hg
Lav V/Q alveoli øger den A-a gradient, ligesom en shunt
Normal
http://www.lib.mcg.edu/edu/eshuphysio/program/section4/4ch5/s4ch5_11.htm
svag
stærk
KOL:
Kronisk Bronchitis vs. Emfysem
KOL
Patofysiologi
• Luftvejsobstruktion medfører
airtrapping i distale alveoler og
medfører hyperinflation &
overdistension
• Plugging, membranændringer og
↓overflade areal - V/Q mismatch
KOL
Blue Bloater versus Pink Puffer
Hyperinflation/air trapping
He3 MR visende tiltagende ventilationsdefekter ved
stigende obstruktion hos astma patienter
Intrapulmonal
shunt hos fede:
Når FRC er under
’closing kapaciteten’,
optræder perfusion
af non-ventilerede
alveoler
Søvn og respirationsmuskel aktivitet
Søvn nedsætter aktiviteten mere i øvre luftveje end diaphragma
Vågen
Non-REM
Genioglossus
+++
Intercostals
+++
Diaphragm
+++
Konsekvenser:
Klinisk relevans:
REM
++
+
+
++
++
++
 Ventilationen under søvn nedsættes pga.
 Øvre modstand (væsentligste faktor) og
 muskel pumpe aktiviteten
Forsnævringer under søvn
(potentiale for hypopnøer og obstruktioner)
EFFEKTER AF SØVN PÅ
RESPIRATION
søvn
Cortical Respiratory Chemoreceptor &
Respiratory Lung mechanics:
Inputs
Center
Mechanoreceptor
Muscle
Airflow resistance
sensitivity
sensitivity
contractility FRC
V/Q relationships
Hypoventilation
Hypoxemi
Hyperkapni
PATOGENESE I FORHOLD TIL RESPIRATIONSSVIGT
SØVN
Natlig hypoventilation
Po2 pCo2
Forhøjet pCo2
Hyppig opvågning
Søvn forstyrrelse
Dårlig søvnkvalitet
Dagtid
Hypersomnolence
Bicarbonate retention
fra nyrerne
Normalisering af pH
Søvnmangel
Episoder af micro
& macro søvn
Nedsat
respiratorisk drive
Nedsat ventilatorisk
drive af Co2
Hypoventilation
Generelle mekanismer som leder til hypoventilation under søvn
Hos normale under søvn
Øget øvre luftvejsmodstand
Chemosensitivitet er reduceret og respirationen er svækket I forhold til vågen
tilstand medførende svækket ventilation
Wake
Stage 3-4
REM sleep
PaCO2
mmHg
Functional residual capacity falder (liggende krops position)
Obesity hypoventilation syndrome
Definition
• Svær fedme BMI > 30 kg/m2 (35) og dagtids PaCO2 > 43 mmHg(45)
• Fravær af anden grund til hypoventilation
Olson et al Am J Med 2005
Obesity hypoventilation syndrome
Mekanismer
Hvorfor hypoventilere nogle fede i dagtid og under søvn?
Øget vejrtræknings arbejde
Øvre luftvejskollaps
Respirations kontrol
HYPOVENTILATIONS MEKANISMER
NIV action
OHS
Mechanical load
Work breathing
Leptin resistance
CPAP action
Breathing sleep disorders
REM hypoventilation
Sleep apnoea
Threshold arousal
Muscle deficiency
Sleep hypercapnia
Chemoreceptor blunting
Dagtids hyperkapni
Serum bicarbonate
JF Masa. Restrictive Lung Disorders. In: M Kryger. Principles and
practice in sleep medicine 2011
Obesity hypoventilation syndrom
Specifikt apnea mønster om natten forklarer dagtids hyperkapni
Berger KI
JAP 2002; 93:917-24
Ayappa I
AJRCCM 2002; 166:1112-5
http://www.youtube.com/watch?feature=player_detailpage&v=drvKVbBOYpQ
LUNGEVOLUMEN, RESPIRATIONSMEKANIK OG VENTILATORISK RESPONS
HOS FEDE MED ELLER UDEN HYPOVENTILATIONS SYNDROM
BMI
Kg/m2
FRC
%pr
TLC
%pr
WOB
J/L
V’E/
PCO2
1.2
0.43
3.1
Crs
Rrs
ml/
cmH2O
cmH2O.
L-1.s
111
l/min/
mmHg
N
24
OB
45
85
95
50
4.0
0.74
2.1
OH
46
83
83
60
7.8
1.64
0.9
Rochester DF et al. 1985
Konklusion
• Respirationen påvirkes under søvn ved
– Øget øvre luftvejsmodstand
– Nedsat respons af respirationscentret
• KOL patienter har ændret respirationsfysiologi
– Obstruktion, ændret V/Q, øget risiko for søvnforst.
• Fede har øget respirationsarbejde
– Svækket stimulation af respirationen, shuntning
• OHS har
– Respirationsinsuff døgnet rundt
– Centrale og perifere apnøer/ hypoventilation