Kunnskap om normal ventilatory kontroll mekanismer som er viktige for å forstå pathophysiology av sentral søvnapné. Normal ventilasjon er strengt regulert for å opprettholde nivåene av arterielle oksygen (PaO2) og karbondioksid (PaCO2) i trange områder. Dette er oppnådd ved å feedback-looper som involverer perifere og sentrale chemoreceptors, intrapulmonary vagal reseptorer i luftveiene kontroll sentre i hjernen, og pustemuskulaturen.,
Under våkenhet, signaler fra kortikale områder av hjernen som påvirker respirasjon, en mekanisme som kalles atferdsmessig kontroll. Mange nonchemical stimuli, som inkluderer pulmonal mechanoreceptors og atferdsmessige eller våken stimulering, er kjent for å modulere dette fenomenet. Under søvn, atferdsmessige kontroll er tapt og kjemiske kontroll er den viktigste mekanismen for regulering av ventilasjon, PaCO2 å være den viktigste stimulus til ventilasjonen., Sentral søvnapné er oftest sett under non–rapid eye movement (NREM) søvn, når atferdsmessige innflytelse er minst, etterfulgt av rapid eye movement (REM) søvn, mens en fullt våken person er minst sannsynlig å manifestere det. Til tross for disse endringene, ventilatory kontroll under søvn forblir omtrent som under våkenhet.
Hvilemodus er preget av heving av arteriell karbondioksid spenning (PaCO2) og en høyere PaCO2 apneic terskel, PaCO2 nedenfor som apnea oppstår. Reduksjon av PaCO2 bare et par mm Hg under PaCO2 settpunktet kan resultere i apneas., Sentrale apneic hendelser som vanligvis oppstår i overgangen mellom våkne og sove, en periode der PaCO2 punkt justerer.
To typer pathophysiologic fenomener kan føre til sentral søvnapné syndromer: 1) ventilatory ustabilitet eller 2) depresjon av hjernestammen luftveier sentre eller chemoreceptors.
Ventilatory ustabilitet er mekanismen bak CSB-CSA, høytliggende periodisk å puste, og sannsynligvis primær sentral søvnapné. Som med ethvert system som er regulert av feedback-looper, luftveiene er utsatt for ustabilitet., Forekomst og opprettholdelse av ventilatory ustabilitet i patogenesen av sentral søvnapné kan bli visualisert i sammenheng med loop gain, en teknisk term som beskriver den totale gevinst av et system kontrollert av feedback-looper.
Et system med høy loop gain reagerer raskt og intenst for å utløse en, mens en lav loop få systemet reagerer mer gradvis og mykt. Loop gain er påvirket av kontrolleren få og anlegg gevinst. Kontrolleren gevinst representerer graden av respons på en gitt forstyrrelse, mens plante få gjenspeiler effektiviteten av responsen., I luftveiene, controller få er manifestert som chemoresponsiveness, mens anlegget er få effekten av en gitt liten ventilasjon for å fjerne karbondioksid.
begrepet loop gain kan illustreres ved måten en termostat-styrt air conditioner opprettholder romtemperatur innenfor et smalt område. Små temperaturendringer utløse en følsom termostat for å slå av klimaanlegget på eller av. I hvilken grad en termostat svarer til en endring i romtemperatur representerer en controller få., Anlegget gevinst representerer effekten av svar på systemet, temperaturer i rommet som et resultat av den avkjølende effekten av klimaanlegget. Et system med høy plante få kan ha en sterkere air conditioner eller et mindre rom for å kjøle, noe som resulterer i en raskere respons og en større sannsynlighet for overshooting grensene.
Loop gain er definert som respons til en forstyrrelse/forstyrrelse i seg selv., I en termostat-styrt air conditioner systemet med høy loop gain, en liten økning i romtemperatur raskt resultater i kjøling som kan gå over området som termostaten er innstilt, snart forårsaker klimaanlegget slås av. Et slikt system ville være relativt ustabil, med air condition ofte blir slått av og på, og rommet opplever svingninger i temperaturen.
I systemet av ventilatory regulering, kontroll gevinst er den grad av ventilatory respons på en gitt endring i hypercapnia eller hypoksi og er mediert av chemoreceptors., Anlegget gevinst er representert av effekten av en ventilatory svar på arteriell oksygen og karbondioksid spenninger. Hvis en pasient har lave dead space, lavt stoffskifte, lav funksjonell residual kapasitet, eller en høy PaCO2, effekten av ventilatory endringer er mer markert, noe som resulterer i en høyere plante få.
For ventilatory system, loop gain kan defineres som vist i bildet nedenfor.
rollen loop gevinst i å bestemme luftveier ustabilitet., A) Når loop gain er mindre enn 1, er det tendens til en overshoot av korrigerende tilsvar til en apné eller hypopnea er redusert, og ventilasjon tilbake til et stabilt mønster. B) Når loop gain er større enn eller lik 1, energisk svar til respiratoriske forstyrrelser som kan resultere i kontinuerlig pendling mellom hendelser og endringer, noe som resulterer i en ustabil periodisk pustemønster. Tilpasset fra Hvit DP Patogenesen ved obstruktiv og sentral søvnapné. Am J Respir Crit Care Med. Dec 1 2005;172(11):1363-70., Loop gain = hyperpnea (respons på forstyrrelse)/apné eller hypopnea (forstyrrelse)
Hvis loop gain er mindre enn 1, svar på apneas eller hypopneas er mer gradvis og mindre, slik at ventilasjon for å gå tilbake til en jevn mønster. Hvis loop gain er større enn 1, er det store tiltak for å apneas og hypopneas resultere i svinger av hyperventilering og apné/hypoventilation, forårsaker en tilstand av ustabilitet betegnet som periodiske puste., Under våkne, atferdsmessig kontroll, kan overstyre periodisk puste mønstre, slik at effekten av høy loop forsterkningen på ventilatory-systemet er mest tydelig i løpet sove.
I tillegg til høy loop gain, en forsinkelse må skje mellom påvisning av en forstyrrelse og utløsing av respons for et system til å bli ustabil. Denne tilstanden finnes i luftveiene på grunn av forsinkelsen mellom endring i PaCO2 i pulmonal arteriell system og påvisning av endring i carotis organer og hjernestammen., Lengre behandlingstid hos noen pasienter med congestive heart failure kan fremheve forsinkelse, predisponerende dem til en ustabil ventilatory tilstand, CSB-CSA.
ventilatory systemet er i særlig risiko for ustabilitet når den hviler PaCO2 nærmer PaCO2 apneic terskel. I den situasjonen av enten høy kontrolleren gevinst eller høy plante få i forbindelse med en lav baseline PaCO2 nær apneic terskel, en mindre forstyrrelser i systemet, kan gi opphav til en syklisk utseende av sentrale apneas og hyperpneas., Pasienter med hypocapnia og hjertesvikt og de stigende til store høyder ofte utvikle disse forholdene, predisponerende dem til en periodisk pustemønster. Troverdigheten til denne forestillingen er støttet av observasjoner på at økt dead space, øke innånding konsentrasjon av PaCO2, eller til å gi økt baseline ventilasjon av acetazolamide er, under noen omstendigheter, beskyttelse mot periodisk å puste.,
Pasienter med hjertesvikt og sentral søvnapné har vist seg å ha en utvidet ventilatory respons på endring i PaCO2 sammenlignet med pasienter med hjertesvikt og obstruktiv søvnapné. Hypoxia forsterker ventilatory respons til endringer i PaCO2 (øker skråningen på respons) og predisposes til ustabilitet i ventilasjon. En endring i PaCO2 kan være mer viktig enn den lave PaCO2 fordi pasienter med kronisk leversykdom også har lave PaCO2 men ikke utvikler sentral søvnapné., Hos pasienter med hjertesvikt og sentral søvnapné, økt ventilatory respons til trening har blitt rapportert som var proporsjonal til alvorlighetsgraden av CSB-CSA svikt, noe som tyder på utvidet perifere og sentrale chemoreceptor respons.
Sentral søvnapné-hypoventilation syndromer som for eksempel de som er forbundet med bruk av narkotiske eller hjernestammen lesjoner som skyldes forstyrrelser i sentrale luftveier mønster center eller perifer chemoreceptors eller begge deler som kan bli mer tydelig i løpet sove på grunn av undertrykkelse av våkenhet eller atferd stasjonen.,
luftveiene «kontrollsenter» innebærer flere områder av medulla. Under NREM søvn, pust er kontrollert av et automatisk system som primært er påvirket av kjemiske stimuli. I REM-søvn, både hemmende og excitatory innflytelse som utøves på medullary luftveier nevroner som er manifestert av uregelmessig pusting og sporadiske «fysiologisk» sentral apneas.,
Primære forstyrrelser i det sentrale nervesystemet som for eksempel hjernehinnebetennelse eller blødning og svulster eller slag som involverer hjernestammen kan resultere i en ataxic pustemønster, referert til som Biot åndedrett. Den Biot mønster kan være uregelmessig, uten noen form for periodisitet, eller det kan bestå av kjøringer av lignende størrelse åndedrag som alternerer med sentrale apneas, som vist i bildet nedenfor.
Dette polysomnogram demonstrerer sentral søvnapné og Biot åndedrett hos en pasient mottar langsiktig morfin for kroniske smerter., Den Biot mønster kan være uregelmessig, uten noen form for periodisitet, eller det kan bestå av kjøringer av lignende størrelse åndedrag som alternerer med sentrale apneas. Narkotika som heroin, morfin og metadon forårsake respirasjonsdepresjon via stimulering av Mu-opioid reseptorer i nervecellene ligger i medullary luftveier komplekse., Selv om toleranse utvikler for mange sentrale nervesystemet effektene av opioider, studier har vist unormale hypercapnic og hypoksisk ventilatory svar i kronisk narkotiske brukere, og flere rapporter har vist at sentral søvnapné er vanlig hos personer på lang sikt opioider. Muligheten for at Mu-reseptor hemming av carotis-organer og andre perifere chemoreceptors spiller en rolle i å forårsake en mer subtil form for respirasjonsdepresjon i langsiktig bruk av narkotiske har blitt foreslått.,
mekanismene som er ansvarlig for sentral søvnapné og obstruktiv søvnapné overlapper hverandre, og pasienter med sentrale apneas ofte har obstruktiv hendelser. Studier har vist at hypopharynx kan bli betydelig redusert under en sentral apneic event. Under normal inspirasjon, en neuronal utslipp oppstår til membranen, og til de øvre luftveiene muskler som stiffens og utvider svelget for å holde den åpen. Hvis en nedgang i aktivitet oppstår både i mellomgulvet og øvre luftveier dilators, og resultatet kan bli en sentral eller obstruktiv apnea., Hvis, til tross for en manglende aktivering av svelget muskler, øvre luftveier, er fortsatt åpen, arrangementet vil være en sentral apnea. Hvis den øvre luftveier er lukket under sentral apnea og diaphragmatic aktivitet gjenopptas før svelget dilator muskel tone er restaurert, en mixed apnea resultater.
Derfor, mottakelighet for øvre luftveier kollaps kan avgjøre om sentral eller obstruktiv apneas oppstår med sykling på grunn av ventilatory ustabilitet., Konvertering av obstruktiv apneas å Cheyne-Stokes pustemønster med innføring av continuous positive airway pressure (CPAP) er et eksempel på dette fenomenet. Se bilder nedenfor.
Obstruktiv søvnapné (OSA): Dette polysomnogram viser typiske hypopneas forekommende i OSA før continuous positive airway pressure titrering. I OSA, luftstrømmen er fraværende eller redusert, men ventilatory innsats fortsetter., 
Cheyne Stokes: Dette polysomnogram representerer Cheyne Stokes puste og oppstod etter continuous positive airway pressure titrering for OSA i den samme pasienten i forrige mediefil. Cheyne Stokes puste har en klassisk crescendo-decrescendo pustemønster. 
