znajomość prawidłowych mechanizmów kontroli wentylacji jest ważna dla zrozumienia patofizjologii centralnego bezdechu sennego. Normalna wentylacja jest ściśle regulowana, aby utrzymać poziom tlenu w tętnicach (PaO2) i dwutlenku węgla (PaCO2)w wąskich zakresach. Osiąga się to za pomocą pętli sprzężenia zwrotnego, które obejmują obwodowe i centralne chemoreceptory, receptory wewnątrzmaciczne, Ośrodki Kontroli oddechowej w pniu mózgu i mięśnie oddechowe.,
podczas czuwania sygnały z korowych obszarów mózgu wpływają na oddychanie, mechanizm zwany kontrolą behawioralną. Wiele bodźców niechemicznych, które obejmują mechanoreceptory płucne i stymulację behawioralną lub obudzoną, są znane z modulacji tego zjawiska. Podczas snu traci się kontrolę behawioralną, a kontrola chemiczna jest głównym mechanizmem regulującym wentylację, PaCO2 jest głównym bodźcem dla wentylacji., Centralny bezdech senny jest najczęściej postrzegane podczas non-rapid Eye movement (NREM) snu, gdy wpływ behawioralny jest najmniej, a następnie szybki ruch oczu (REM) snu, podczas gdy osoba w pełni obudzony jest najmniej prawdopodobne, aby manifestować go. Pomimo tych zmian Kontrola wentylacji podczas snu pozostaje podobna do kontroli podczas czuwania.
Sen charakteryzuje się podwyższeniem tętniczego napięcia dwutlenku węgla (PaCO2) i wyższym progiem Apneicznym PaCO2, poniżej którego występuje bezdech. Redukcja PaCO2 o kilka mm Hg poniżej wartości zadanej PaCO2 może spowodować apneas., Centralne zdarzenia apneic często występują podczas przejścia między przebudzeniem i snem, w okresie, w którym punkt zadany PaCO2 dostosowuje się.
dwa rodzaje zjawisk patofizjologicznych mogą powodować zespoły centralnego bezdechu sennego: 1) niestabilność wentylacyjna lub 2) depresja ośrodków oddechowych pnia mózgu lub chemoreceptorów.
niestabilność wentylacyjna jest mechanizmem CSB-CSA, okresowego oddychania na dużej wysokości i prawdopodobnie głównego centralnego bezdechu sennego. Podobnie jak w przypadku każdego układu, który jest regulowany przez pętle sprzężenia zwrotnego, układ oddechowy jest podatny na niestabilność., Występowanie i utrwalanie niestabilności wentylacyjnej w patogenezie centralnego bezdechu sennego można wizualizować w kontekście wzmocnienia pętli, terminu inżynieryjnego, który opisuje ogólny zysk systemu kontrolowanego przez pętle sprzężenia zwrotnego.
system o wysokim wzmocnieniu pętli reaguje szybko i intensywnie na WYZWALACZ, podczas gdy system o niskim wzmocnieniu pętli reaguje bardziej stopniowo i słabiej. Na wzmocnienie pętli wpływa wzmocnienie kontrolera i wzmocnienie rośliny. Wzmocnienie regulatora reprezentuje stopień reakcji na dane zakłócenie, podczas gdy wzmocnienie instalacji odzwierciedla efektywność odpowiedzi., W układzie oddechowym zysk kontrolera przejawia się jako chemoreaktywność, natomiast zysk roślinny to skuteczność danej minuty wentylacji w celu wyeliminowania dwutlenku węgla.
koncepcja wzmocnienia pętli może być zilustrowana sposobem, w jaki Klimatyzator sterowany termostatem utrzymuje temperaturę w pomieszczeniu w wąskim zakresie. Niewielkie zmiany temperatury uruchamiają czuły termostat, aby włączyć lub wyłączyć klimatyzator. Stopień, w jakim termostat reaguje na zmianę temperatury w pomieszczeniu, stanowi wzmocnienie regulatora., Wzrost roślin reprezentuje wpływ reakcji na system, zmiany temperatury w pomieszczeniu w wyniku efektu chłodzenia klimatyzatora. System o wysokim przyroście roślin może mieć mocniejszy klimatyzator lub mniejsze pomieszczenie do chłodzenia, co powoduje szybszą reakcję i większe prawdopodobieństwo przekroczenia limitów.
wzmocnienie pętli jest zdefiniowane jako odpowiedź na zakłócenie / zakłócenie., W systemie klimatyzatora sterowanego termostatem z wysokim wzmocnieniem pętli, niewielki wzrost temperatury w pomieszczeniu szybko powoduje chłodzenie, które może przekroczyć zakres, dla którego ustawiony jest termostat, wkrótce powodując wyłączenie klimatyzatora. Taki system byłby stosunkowo niestabilny, z klimatyzatorem często włączanym i wyłączanym, a pomieszczenie doświadczało wahań temperatury.
w systemie regulacji wentylacyjnej wzmocnienie regulatora jest stopniem odpowiedzi wentylacyjnej na daną zmianę hiperkapnii lub niedotlenienia i odbywa się za pośrednictwem chemoreceptorów., Wzrost roślin jest reprezentowany przez wpływ reakcji wentylacyjnej na napięcie tlenu i dwutlenku węgla w tętnicach. Jeśli pacjent ma niską martwą przestrzeń, niski poziom metabolizmu, niską funkcjonalną pojemność resztkową lub wysoki PaCO2, efekt zmian wentylacyjnych jest bardziej wyraźny, co powoduje większy przyrost roślin.
dla systemu wentylacyjnego wzmocnienie pętli można zdefiniować, jak pokazano na poniższym obrazku.
rola wzmocnienia pętli w określaniu niestabilności układu oddechowego., A) gdy przyrost pętli jest mniejszy niż 1, tendencja do przekroczenia odpowiedzi korekcyjnej na bezdech lub hipopnea jest zmniejszona, a wentylacja powraca do stałego wzorca. B) gdy wzmocnienie pętli jest większe lub równe 1, energiczne odpowiedzi na zaburzenia oddechowe powodują ciągłe oscylacje między zdarzeniami a korektami, powodując niestabilny okresowy wzór oddychania. Przystosowany do patogenezy białego DP obturacyjnego i centralnego bezdechu sennego. Am J Respir Crit Care Med. Dec 1 2005;172(11):1363-70., wzmocnienie pętli = hyperpnea (odpowiedź na zaburzenia)/bezdech lub hipopnea (zaburzenia)
Jeśli wzmocnienie pętli jest mniejsze niż 1, odpowiedzi na apneas lub hipopneas są bardziej stopniowe i mniejsze, umożliwiając powrót wentylacji do stałego wzorca. Jeśli wzmocnienie pętli jest większe niż 1, duże odpowiedzi na apneas i hipopneas powodują wahania hiperwentylacji i bezdechu / hipowentylacji, powodując stan niestabilności określany okresowym oddychaniem., Podczas czuwania Kontrola behawioralna może zastąpić okresowe wzorce oddychania, tak że wpływ wysokiego wzmocnienia pętli na układ wentylacyjny jest najbardziej widoczny podczas snu.
oprócz wysokiego wzmocnienia pętli, musi wystąpić opóźnienie między wykryciem zakłócenia a uruchomieniem odpowiedzi, aby system stał się niestabilny. Stan ten istnieje dla układu oddechowego ze względu na opóźnienie między zmianą PaCO2 w układzie żylnym płucnym a wykryciem zmiany w ciałach szyjnych i pniu mózgu., Wydłużony czas krążenia u niektórych pacjentów z zastoinową niewydolnością serca może akcentować opóźnienie, predysponując je do niestabilnego stanu wentylacyjnego, CSB-CSA.
system wentylacyjny jest szczególnie narażony na niestabilność, gdy spoczynkowy PaCO2 zbliża się do progu Apneic PaCO2. W sytuacji wysokiego przyrostu kontrolera lub wysokiego przyrostu roślin w związku z niskim początkowym PaCO2 blisko progu apneic, niewielkie zakłócenia w systemie mogą spowodować cykliczne pojawienie się apneas centralnych i hiperpneas., Pacjenci z hipokapnią i niewydolnością serca oraz osoby wznoszące się na dużych wysokościach często rozwijają te warunki, predysponując je do okresowego wzorca oddychania. Wiarygodność tej koncepcji potwierdzają obserwacje, że zwiększenie martwej przestrzeni, zwiększenie stężenia wdychanego PaCO2 lub zapewnienie zwiększonej wentylacji wyjściowej przez acetazolamid są w pewnych okolicznościach ochronne przed okresowym oddychaniem.,
u pacjentów z niewydolnością serca i centralnym bezdechem sennym wykazano zwiększoną odpowiedź wentylacyjną na zmianę w PaCO2 w porównaniu z pacjentami z niewydolnością serca i obturacyjnym bezdechem sennym. Niedotlenienie zwiększa odpowiedź wentylacyjną na zmiany w PaCO2 (zwiększa nachylenie odpowiedzi) i predysponuje do niestabilności w wentylacji. Zmiana PaCO2 może być ważniejsza niż niski PaCO2, ponieważ pacjenci z przewlekłą chorobą wątroby również mają niski PaCO2, ale nie rozwijają centralnego bezdechu sennego., U pacjentów z niewydolnością serca i centralnym bezdechem sennym donoszono o zwiększonej odpowiedzi wentylacyjnej na wysiłek fizyczny, która była proporcjonalna do ciężkości niewydolności CSB-CSA, co sugeruje zwiększoną odpowiedź na chemoreceptory obwodowe i ośrodkowe.
centralny bezdech senny-zespoły hipowentylacji, takie jak te związane ze stosowaniem narkotyków lub uszkodzenia pnia mózgu są spowodowane zaburzeniami Centralnego Ośrodka układu oddechowego wzór lub obwodowych chemoreceptorów lub obu, które mogą stać się bardziej widoczne podczas snu z powodu tłumienia czuwania lub zachowania napęd.,
centrum kontroli układu oddechowego obejmuje kilka obszarów rdzenia. Podczas snu NREM oddychanie jest kontrolowane przez automatyczny system, który jest głównie pod wpływem bodźców chemicznych. W czasie snu REM zarówno hamujące, jak i pobudzające wpływy wywierane są na neurony układu oddechowego rdzenia, które objawiają się nieregularnym oddychaniem i sporadycznymi” fizjologicznymi ” bezdechami centralnymi.,
podstawowe zaburzenia ośrodkowego układu nerwowego, takie jak zapalenie opon mózgowych lub krwotok, guzy lub udary związane z pniem mózgu mogą powodować ataksyczny wzorzec oddychania, zwany oddychaniem Biot. Wzorzec Biot może być nieregularny bez jakiejkolwiek periodyczności lub może składać się z przebiegów oddechów o podobnej wielkości na przemian z apneasami centralnymi, jak pokazano na poniższym obrazku.
ten polisomnogram pokazuje centralny bezdech senny i oddychanie biotopowe u pacjenta otrzymującego długotrwałą morfinę z powodu przewlekłego bólu., Biotop może być nieregularny bez jakiejkolwiek periodyczności, lub może składać się z przebiegów oddechów o podobnej wielkości na przemian z apneasami centralnymi. leki takie jak heroina, morfina i metadon powodują depresję oddechową poprzez stymulację opioidowych receptorów Mu na neuronach zlokalizowanych w rdzeniastym kompleksie oddechowym., Chociaż tolerancja na działanie opioidów na ośrodkowy układ nerwowy rozwija się, badania wykazały nieprawidłowe reakcje hiperkapniczne i niedotlenienie wentylacyjne u osób przewlekle stosujących narkotyki, a kilka doniesień wykazało, że centralny bezdech senny występuje często u osób długotrwale przyjmujących opioidy. Zasugerowano możliwość, że hamowanie receptora Mu w ciałach szyjnych i innych obwodowych chemoreceptorach odgrywa rolę w wywoływaniu bardziej subtelnej formy depresji oddechowej w długotrwałym stosowaniu środków odurzających.,
mechanizmy odpowiedzialne za centralny bezdech senny i obturacyjny bezdech senny nakładają się na siebie, a pacjenci z centralnymi bezdechami często mają zdarzenia obturacyjne. Badania wykazały, że niedoczynność gardła może być znacznie zwężona podczas centralnego zdarzenia bezdechowego. Podczas normalnego natchnienia następuje wyładowanie neuronalne do przepony i górnych mięśni dróg oddechowych, które usztywnia i rozszerza gardło, aby utrzymać je otwarte. Jeśli spadek aktywności występuje zarówno w przeponie i górnych rozszerzaczy dróg oddechowych, wynik może być centralny lub obturacyjny bezdech., Jeśli pomimo braku aktywacji mięśni gardła, górne drogi oddechowe pozostaną otwarte, wydarzeniem będzie centralny bezdech. Jeśli górne drogi oddechowe jest zamknięty podczas bezdechu centralnego i membrany aktywność wznawia się przed gardła rozszerzenie napięcia mięśniowego jest przywrócony, mieszane wyniki bezdechu.
tak więc podatność na zapaść górnych dróg oddechowych może określać, czy apneas centralny lub obturacyjny występuje z rowerem z powodu niestabilności wentylacyjnej., Przykładem tego zjawiska jest zamiana obturacyjnych bezdechów na wzorzec oddychania Cheyne ' a-Stokesa z wprowadzeniem ciągłego dodatniego ciśnienia w drogach oddechowych (CPAP). Zobacz zdjęcia poniżej.
obturacyjny bezdech senny (OSA): ten polisomnogram pokazuje typowe niedoczynności występujące w OSA przed ciągłym dodatnim miareczkowaniem dróg oddechowych. W OSA przepływ powietrza jest nieobecny lub zmniejszony, ale wysiłek wentylacyjny utrzymuje się., 
Cheyne Stokes: ten polisomnogram reprezentuje oddychanie Cheyne Stokes i wystąpił po ciągłym dodatnim miareczkowaniu ciśnienia w drogach oddechowych dla OSA u tego samego pacjenta w poprzednim pliku medialnym. Oddychanie Cheyne Stokes ma klasyczny wzór oddychania crescendo-decrescendo. 
