kennis van normale beademingscontrolemechanismen is belangrijk voor het begrijpen van de pathofysiologie van centrale slaapapneu. Normale ventilatie is strak geregeld om de niveaus van arteriële zuurstof (PaO2) en koolstofdioxide (PaCO2) binnen smal bereik te houden. Dit wordt bereikt door terugkoppelingslussen die perifere en centrale chemoreceptoren, intrapulmonale vagale receptoren, de respiratoire controlecentra in de hersenstam, en de ademhalingsspieren betrekken.,
tijdens het waken beïnvloeden signalen uit corticale gebieden van de hersenen de ademhaling, een mechanisme dat gedragscontrole wordt genoemd. Veel niet-chemische stimuli, waaronder pulmonale mechanoreceptoren en gedrags-of wakkere stimulatie, zijn bekend om dit fenomeen te moduleren. Tijdens de slaap gaat gedragscontrole verloren en chemische controle is het belangrijkste mechanisme dat de ventilatie regelt, PaCO2 is de belangrijkste stimulans voor ventilatie., Centrale slaapapneu wordt het vaakst gezien tijdens Niet-snelle oogbeweging (NREM) slaap, wanneer gedragsinvloed het minst is, gevolgd door snelle oogbeweging (REM) slaap, terwijl een volledig wakker persoon is het minst waarschijnlijk te manifesteren. Ondanks deze veranderingen blijft de beademingscontrole tijdens de slaap vergelijkbaar met die tijdens het waken.
slaap wordt gekenmerkt door een verhoging van de arteriële kooldioxidespanning (PaCO2) en een hogere PaCO2-apneusdrempel, de PaCO2 waaronder apneu optreedt. Vermindering van PaCO2 slechts een paar mm Hg onder de PaCO2 set point kan leiden tot apneus., Centrale apnees treedt vaak op tijdens de overgang tussen wake en sleep, een periode waarin het PaCO2-instelpunt zich aanpast.
twee soorten pathofysiologische verschijnselen kunnen centrale slaapapneu-syndromen veroorzaken: 1) ventilatoire instabiliteit of 2) depressie van de ademhalingscentra of chemoreceptoren van de hersenstam.
ventilatoire instabiliteit is het mechanisme achter CSB-CSA, periodieke ademhaling op grote hoogte en waarschijnlijk primaire centrale slaapapneu. Zoals met elk systeem dat wordt geregeld door feedback loops, de luchtwegen is kwetsbaar voor instabiliteit., Het optreden en de bestendiging van ventilatoire instabiliteit in de pathogenese van centrale slaapapneu kan worden gevisualiseerd in de context van loop gain, een technische term die de totale winst van een systeem wordt gecontroleerd door feedback loops beschrijft.
een systeem met een hoge lusversterking reageert snel en intens op een trigger, terwijl een systeem met een lage lusversterking geleidelijk en zwakker reageert. Lus gain wordt beïnvloed door controller gain en plant gain. De regelaarversterking geeft de mate van respons op een bepaalde verstoring weer, terwijl de plantversterking de efficiëntie van de respons weergeeft., In het ademhalingssysteem manifesteert de controleversterking zich als chemoresponsiviteit, terwijl plantenversterking de effectiviteit is van een bepaalde minuut ventilatie om kooldioxide te elimineren.
het concept van lusversterking kan worden geïllustreerd aan de hand van de manier waarop een airconditioner met thermostaatregeling de kamertemperatuur binnen een smal bereik houdt. Kleine temperatuurveranderingen leiden tot een gevoelige thermostaat om de airconditioner in of uit te schakelen. De mate waarin een thermostaat reageert op een verandering in kamertemperatuur vertegenwoordigt een regelaarversterking., Plant gain vertegenwoordigt het effect van de reactie op het systeem, de temperatuurverandering in de ruimte als gevolg van het koeleffect van de airconditioner. Een systeem met hoge plantengroei kan een sterkere airconditioner hebben of een kleinere ruimte om af te koelen, wat resulteert in een snellere respons en een grotere kans op overschrijding van de limieten.
lusversterking wordt gedefinieerd als de respons op een verstoring zelf., In een thermostaatgestuurd airconditionersysteem met hoge lusversterking resulteert een kleine verhoging van de kamertemperatuur snel in koeling die het bereik waarvoor de thermostaat is ingesteld kan overschrijden, waardoor de airconditioner al snel wordt uitgeschakeld. Een dergelijk systeem zou relatief onstabiel zijn, met de airconditioner vaak wordt ingeschakeld en uitgeschakeld, en de kamer ervaren schommelingen in temperatuur.
in het systeem voor beademingsregulatie is de GAIN-regelaar de mate van beademingsreactie op een bepaalde verandering in hypercapnie of hypoxie en wordt gemedieerd door chemoreceptoren., Plantenaanwinst wordt vertegenwoordigd door het effect van een ventilatoire respons op arteriële zuurstof-en kooldioxidespanningen. Als een patiënt een lage dode ruimte, een lage stofwisseling, een lage functionele restcapaciteit of een hoge PaCO2 heeft, is het effect van ventilatoire veranderingen meer uitgesproken, wat resulteert in een hogere plantaanwinst.
voor het ventilatiesysteem kan lusversterking worden gedefinieerd zoals in onderstaande afbeelding wordt aangetoond.
de rol van loopwinst bij het bepalen van respiratoire instabiliteit., A) wanneer lus winst is minder dan 1, de neiging voor een overschrijding van de corrigerende reactie op een apneu of hypopneu wordt verminderd, en ventilatie keert terug naar een stabiel patroon. B) wanneer de luswinst groter is dan of gelijk is aan 1, resulteren de krachtige reacties op ademhalingsstoornissen in continue oscillatie tussen de gebeurtenissen en de correcties, resulterend in een onstabiel periodiek ademhalingspatroon. Aangepast van witte DP pathogenese van obstructieve en centrale slaapapneu. Am J Respir Crit Care Med. Dec 1 2005;172(11):1363-70., lusversterking = hyperpneu (respons op verstoring)/apneu of hypopneu (verstoring)
als lusversterking minder is dan 1, zijn de reacties op apneu ’s of hypopneu’ s geleidelijker en kleiner, waardoor de ventilatie kan terugkeren naar een stabiel patroon. Als lus winst groter is dan 1, de grote reacties op apneus en hypopneus resulteren in schommelingen van hyperventilatie en apneu / hypoventilatie, waardoor een staat van instabiliteit genoemd periodieke ademhaling., Tijdens het ontwaken kan gedragscontrole periodieke ademhalingspatronen overschrijven, zodat het effect van hoge lusaanwinst op het ventilatiesysteem het duidelijkst is tijdens de slaap.
naast een hoge lusversterking moet er een vertraging optreden tussen de detectie van een storing en de activering van de respons, wil een systeem onstabiel worden. Deze aandoening bestaat voor het ademhalingssysteem als gevolg van de vertraging tussen verandering in PaCO2 in het pulmonale veneuze systeem en detectie van de verandering in de halsslagader lichamen en hersenstam., Bij sommige patiënten met congestief hartfalen kan de verlengde bloedsomlooptijd de vertraging accentueren, waardoor ze predisponeren voor een instabiele ventilatieaandoening, CSB-CSA.
het ventilatiesysteem loopt een bijzonder risico op instabiliteit wanneer de PaCO2 in rust de PaCO2-apneusdrempel nadert. In de situatie van ofwel hoge controller winst of hoge plant winst in combinatie met een lage baseline PaCO2 dicht bij de apneus drempel, een kleine verstoring in het systeem kan leiden tot een cyclische verschijning van centrale apneu ’s en hyperpneu’ s., Patiënten met hypocapnie en hartfalen en die stijgen tot grote hoogten ontwikkelen deze aandoeningen vaak, waardoor ze predisponeren voor een periodiek ademhalingspatroon. De geloofwaardigheid van dit concept wordt ondersteund door de waarnemingen dat het verhogen van de dode ruimte, het verhogen van de geïnhaleerde concentratie van PaCO2, of het verstrekken van verhoogde baseline ventilatie door acetazolamide zijn, onder sommige omstandigheden, beschermend tegen periodieke ademhaling.,
patiënten met hartfalen en centrale slaapapneu hebben een verhoogde beademingsreactie op verandering in PaCO2 vergeleken met patiënten met hartfalen en obstructieve slaapapneu. Hypoxie versterkt de beademingsreactie op veranderingen in PaCO2 (verhoogt de helling van de respons) en maakt instabiliteit in de beademing mogelijk. Een verandering in PaCO2 kan belangrijker zijn dan de lage PaCO2 omdat patiënten met chronische leverziekte ook een lage PaCO2 hebben, maar geen centrale slaapapneu ontwikkelen., Bij patiënten met hartfalen en centrale slaapapneu is een verhoogde beademingsreactie op inspanning gemeld die evenredig was met de ernst van CSB-Csa-falen, wat wijst op een verhoogde perifere en centrale chemoreceptorrespons.
centrale slaapapneu-hypoventilatiesyndromen, zoals die geassocieerd met narcotisch gebruik of hersenletsel, zijn het gevolg van stoornissen in het centrale respiratoire patrooncentrum of perifere chemoreceptoren of beide, die tijdens de slaap duidelijker kunnen worden vanwege de onderdrukking van waakzaamheid of gedragsdrift.,
het ademhalingscontrolecentrum omvat verschillende delen van het medulla. Tijdens de nremslaap wordt de ademhaling gecontroleerd door een Automatisch systeem dat voornamelijk wordt beïnvloed door chemische stimuli. In REM-slaap worden zowel remmende als prikkelende invloeden uitgeoefend op de medullaire ademhalingsneuronen die zich manifesteren door onregelmatige ademhaling en occasionele “fysiologische” centrale apneus.,
primaire aandoeningen van het centrale zenuwstelsel, zoals meningitis of bloeding en tumoren of beroertes waarbij de hersenstam betrokken is, kunnen resulteren in een ataxisch ademhalingspatroon, ook wel Biot-ademhaling genoemd. Het Biot patroon kan onregelmatig zijn zonder enige vorm van periodiciteit of het kan bestaan uit runs van vergelijkbare grootte adem afwisselend met centrale apneus, zoals aangetoond in de afbeelding hieronder.
dit polysomnogram toont centrale slaapapneu en biote ademhaling bij een patiënt die langdurig morfine krijgt voor chronische pijn., Het Biot patroon kan onregelmatig zijn zonder enige vorm van periodiciteit, of het kan bestaan uit runs van vergelijkbare grootte adem afwisselend met centrale apneus. Narcotica zoals heroïne, morfine en methadon veroorzaken ademhalingsdepressie via stimulatie van de opioïde Mu-receptoren op neuronen in het medullaire ademhalingscomplex., Hoewel tolerantie zich ontwikkelt voor vele centrale zenuwstelsel effecten van opioïden, studies hebben aangetoond abnormale hypercapnische en hypoxische beademingsreacties bij chronische narcotische gebruikers, en verschillende rapporten hebben aangetoond dat centrale slaapapneu is gebruikelijk bij individuen op lange termijn opioïden. De mogelijkheid dat mu-receptor remming van de halsslagader lichamen en andere perifere chemoreceptoren een rol speelt bij het veroorzaken van een meer subtiele vorm van ademhalingsdepressie bij langdurig verdovend gebruik is gesuggereerd.,
de mechanismen die verantwoordelijk zijn voor centrale slaapapneu en obstructieve slaapapneu overlappen elkaar, en patiënten met centrale apneu hebben vaak obstructieve voorvallen. Studies hebben aangetoond dat de hypopharynx aanzienlijk kan worden versmald tijdens een centrale apneic gebeurtenis. Tijdens normale inspiratie vindt een neuronale ontlading plaats naar het middenrif en de bovenste luchtwegspieren die de keelholte verstijft en verwijdt om deze open te houden. Als een afname van de activiteit optreedt in zowel het middenrif en bovenste luchtweg dilators, kan het resultaat een centrale of obstructieve apneu., Als, ondanks een gebrek aan activering van de faryngeale spieren, de bovenste luchtweg open blijft, zal het evenement een centrale apneu zijn. Als de bovenste luchtweg wordt gesloten tijdens centrale apneu en diafragmatische activiteit hervat voordat faryngeale dilator spierspanning wordt hersteld, een gemengde apneu resultaten.
de gevoeligheid voor collaps van de bovenste luchtwegen kan dus bepalen of centrale of obstructieve apneu ‘ s optreden tijdens cycli als gevolg van ventilatoire instabiliteit., De conversie van obstructieve apneus naar een Cheyne-Stokes ademhalingspatroon met de introductie van continue positieve luchtwegdruk (CPAP) is een voorbeeld van dit fenomeen. Zie onderstaande afbeeldingen.
obstructieve slaapapneu (OSA): dit polysomnogram toont typische hypopneus die optreedt in OSA voorafgaand aan continue positieve titratie van de luchtwegdruk. Bij OSA is de luchtstroom afwezig of verminderd, maar de ventilatoire inspanning blijft bestaan., 
Cheyne Stokes: dit polysomnogram geeft Cheyne Stokes ademhaling weer en trad op na continue positieve titratie van de luchtwegdruk voor OSA bij dezelfde patiënt in het vorige mediabestand. Cheyne Stokes breathing heeft een klassiek crescendo-decrescendo breathing patroon. 
