Enregistrements respiratoires et cardio-vasculaires au ... · Capnographie : principe de la mesure

Enregistrements respiratoires et cardio-vasculaires au cours du sommeil

DIU10 Novembre 2006

N. MeslierCHU - Angers

DIU Sommeil 2006-2007 – Meslier N.

Syndrome d’apnées et hypopnées obstructives du sommeil (SAHOS)2 Syndromes avec anomalies respiratoires cycliques non obstructives

Syndrome d’apnées et hypopnées centrales du sommeilRespiration de Cheyne-Stokes

Syndrome d’hypoventilation pendant le sommeil

Le champ de la pathologie


Les évènements respiratoires à identifier

Syndrome d’apnées et hypopnées obstructives du sommeil (SAHOS)− Occlusion complète des VAS : Apnées− Obstruction partielle des VAS :

• Hypopnées• Ronflements intenses• Augmentation de résistance sans ronflement

− Épisodes prolongés de limitation de débit > 90 sec



Syndromes avec des anomalies respiratoires cycliques non obstructives− Apnées centrales− Hypopnées centrales− Ventilation périodique



ApnéesHypopnéesEpisodes de haute résistanceRonflement


Définition des évènementsApnées

Arrêt complet des débits aériens naso-buccaux pendant au moins 10 secondesA. Obstructive A. Centrale

A. Mixte


Définition des évènementsHypopnées : état des lieux en 1999

Pas de définition unanime : définition dépendante des outils de mesure et des critères de diminution d’amplitudeEvènements associés :

Désaturation ? Quelle amplitude (> 3%, > 4%)Micro-éveil ?

Durée ≥ 10 sec


Définition des évènementsHypopnées

Critères de définitions des hypopnées dans 44 laboratoires.Capteur utilisé = thermistances


Définition des évènementsHypopnées

Proposition de la Task Force(American Academy of Sleep Medicine)

Diminution d’au moins 50% d’un signal de débit validé

ou

Diminution significative du signal de débit associée soit à une désaturation > 3% soit à un micro-éveil.


Proposition de la Task Force(ASDA, ATS, ERS, ASA)

Les apnées mixtes font partie du syndrome d’apnées et hypopnées obstructives du sommeil

En pratique clinique, il n’est pas nécessaire de distinguer les apnées et les hypopnées

Définition des évènements


Syndrome de haute résistanceDescription initiale

(Guilleminault, 1993)

Plainte clinique de somnolence diurneIAH < 5 Episodes de crescendo de la dépression œsophagienne responsables de micro-éveils Index de µ-éveils liés à des efforts respiratoires > 10

Définition des évènementsµ-éveils liés à des efforts respiratoires


Proposition de la Task Force

Le syndrome de résistance des VAS (UARS) n’est pas une entité distincte mais fait partie du syndrome d’apnée-hypopnées du sommeil.

Les évènements caractéristiques de l’UARS sont appelés des RERA (Respiratory Effort Related Arousals)



Proposition de la Task Force

RERA: épisode de dépression œsophagienne progressivement croissante, terminé par un retour brusque à une Pœsmoins négative associé à micro-éveil



SAHS =Présence des critères A et/ou B + critère CA.Somnolence diurne excessive non expliquée par d’autres facteurs

B. Deux au moins des critères suivants:Ronflement sévèreArrêts respiratoires nocturnesEveils nocturnes répétésSommeil non réparateurFatigue diurneAltération de la concentration

Définition des syndromesProposition de la Task Force


Critère C = Critère polysomnographique

Apnées + Hypopnées + RERA ≥ 5 par heure de sommeil

RERA = micro-éveils liés à des efforts respiratoires

Définition des syndromesProposition de la Task Force


Les signaux cardiorespiratoiresSaO2 (oxymétre de pouls)Débit aérien nasobuccal (température, pression ou débit)Mouvements thoraciques et abdominaux(jauges de contraintes, capteurs piezzo, pléthysmographie d’inductance)Pression oesophagienne, pression sus-sternaleBruits respiratoiresCO2, fin d’expiration ou transcutanéAutres : PTT, pression artérielle, PPC


Outils de mesure

Analyse de la ventilation− pneumotachographe− thermistances− lunettes nasales− pléthysmographie d’inductance− capnographie


Mesure de la ventilation

Pneumotachographe : gold standard

– Seule mesure quantitative– Inconvénients :

• port d’un masque naso-buccal• inconfort• perturbe la qualité du sommeil• diminue les ronflements



Thermistances : principe de la mesure– Basées sur la différence de température

entre l’air expiré et l’air inspiré– Détectent l’expiration – Sensibilité réduite si la température

ambiante est élevée– Ne fonctionnent pas si le capteur touche la

peau.


Mesure de la ventilationComparaison thermistances et pléthysmographie d’inductance

(MA Sackner, BP Krieger)

Absence de relation entre le signal de thermistance et le débit Absence de relation entre le signal de thermistance et le débit aérienaérien


Mesure de la ventilationComparaison thermistances et pneumotachographe

(D. Rapoport)

Absence de relation entre le signal de thermistance et le débit Absence de relation entre le signal de thermistance et le débit aérienaérien


Mesure de la ventilationComparaison thermistances et pneumotachographe

(Farré, Eur Respir J 1998;11:179-182)

Pas d’analyse de forme du signal possiblePas d’analyse de forme du signal possible


Mesure de la ventilationComparaison lunettes nasales et thermistances

(Ballester, Eur Respir J 1998;11:880-3)

Lunettes nasales

Thermistances



Sensibilité des thermistances– pour la reconnaissance des apnées:

bonne– pour la reconnaissance des hypopnées:

mauvaise– pour la reconnaissance évènements plus

subtils: nulle

Conclusion : les thermistances doivent être abandonnées



Capnographie : principe de la mesure– Basée sur la différence de CO2 entre l’air

expiré et l’air inspiré– Détecte l’expiration (id. thermistances)– Seule méthode permettant de confirmer

l’hypoventilation– Identification des apnées centrales par

oscillations cardiogéniques


Mesure de la ventilationCapnographie: Défaut de sensibilité de la méthode



Pléthysmographie d’inductance– mesure du volume courant par somme des

mouvements thoraciques et abdominaux après étalonnage

– stabilité de l’étalonnage au cours de la nuit: difficile

– méthode semi-quantitative acceptable


Mesure de la ventilation Lunettes nasales

Mesure des variations de la pression nasale pendant la respiration

P.

~ V²


Allegiance Braebon Pro-tech

Taema Hudson Invacare

Lunettes nasales disponibles


Mesure de la ventilationLunettes nasales

Supériorité des lunettes nasales sur les thermistances(Norman, Sleep 1997;20:1175-84)

Limitation de débit inspiratoire

Micro-éveil



Supériorité des lunettes nasales sur les thermistances(Norman, Sleep 1997;20:1175-84)


Therm

Cann

Lunettes nasales vs thermistances



Importance de la constante de temps(Norman, Sleep 1997;20:1175-84)


DCDCFl

ow (m

l/s)

Flow

(ml/s

)D

rivin

g pr

essu

re (c

mH

Driv

ing

pres

sure

(cm

H22O

)O

)

200200

00

00

--2020

--4040


DCDC

AC time constant 10 sAC time constant 10 s

Flow

(ml/s

)Fl

ow (m

l/s)

Driv

ing

pres

sure

(cm

HD

rivin

g pr

essu

re (c

mH

22O)

O)

200200

00

00

--2020

--4040


DCDC


AC time constant 1 sAC time constant 1 sFl

ow (m

l/s)

Flow

(ml/s

)D

rivin

g pr

essu

re (c

mH

Driv

ing

pres

sure

(cm

H22O

)O

)

200200

00

00

--2020

--4040


DCDC



AC time constant 0.1 sAC time constant 0.1 sFl

ow (m

l/s)

Flow

(ml/s

)D

rivin

g pr

essu

re (c

mH

Driv

ing

pres

sure

(cm

H22O

)O

)

200200

00

00

--2020

--4040


Mesure de la ventilation Lunettes nasales

Linéarisation du signal(Farré, Am J Respir Crit Care Med 2001;163:494-7)

Relation pression nasaleRelation pression nasale--débit non linéairedébit non linéaire



Limites : respiration buccale prédominante(Hernandez, Chest 2001;119:442-50)

Ronflements

Lunettes nasales

Thermistance



Différents aspects de débit détectés(Hernandez, Chest 2001;119:442-50)



Limitation de débit inspiratoire prolongée, avec ronflement(Hernandez, Chest 2001;119:442-50)

Ronflements

Lunettes nasales

Thermistance

Micro-éveil



Limitations de débit inspiratoire avec ronflement

Ronflements

Lunettes nasales



Transition respiration nasale, expiration buccale(Hernandez, Chest 2001;119:442-50)



Transition respiration nasale avec ronflements inspiratoires, expiration buccale avec ronflements expiratoires



Positif Négatif Incertain

µ-éveils 625 (78) 180 (22)

Thermistances 485 (60) 215 (27) 105 (13)

Lunettesnasales

779 (97) 12 (2) 14 (2)

Comparaison lunettes nasales et thermistancesReconnaissance de 805 évènements respiratoires

(Ballester, Eur Respir J 1998;11:880-3)



Limites de la technique :− Perte du signal

− Inspiration et expiration− Expiration buccale− Apnées en excès

− Obstruction nasale

Capteur associé aux lunettes nasales :− Thermistance buccale− Sons trachéaux


Utilisation de deux capteurs pour la ventilationLunettes nasales + sons trachéaux


Apnée sur la pression nasale

Hypopnée sur sons trachéauxHypopnée sur sons trachéaux

Hypopnée sur la pression nasale

Complémentarité sons trachéaux et lunettes nasales


Complémentarité sons trachéaux et lunettes nasales


Pourquoi évaluer l’effortrespiratoire ?

Distinguer les évènements centraux et obstructifsDétecter et classifier les hypopnées et les épisodes de haute résistanceEvaluation indirecte de la fragmentation du sommeil : normalisation de l’effort lors du micro-éveil


Pression œsophagienneElectromyogramme des muscles respiratoiresJauges de contraintes; pléthysmographie d’inductanceLimitation de débitTemps de transit du poulsImpédance des voies aériennes (oscillations forcées)Dépression sus-sternale

Mesure des efforts respiratoires


Mesure des efforts respiratoiresLa pression oesophagienne

C’est LA méthode de référence pour la mesure des efforts respiratoiresC’est la méthode recommandée pour mettre en évidence les épisodes de haute résistance


Poes

Arousal-threshold

Respiratory ‘drive’⇒ Pente

Durée évènement

Réponse à une augmentation de résistance des VA




Abdomen

Apnée obstructive Hypopnée obstructive RERA


Episodes répétés d’augmentation de la résistance



Inconvénients Inconfortperturbation de la qualité du sommeilmodification de la dynamique des voies aériennesdisponible dans peu de centres

Nécessité de méthodes alternatives non-invasives


Électromyogramme des muscles intercostaux par électrodes de surface



Électromyogramme des muscles intercostaux par électrodes de surface


Peu d’études de validationQuantification difficilePas d’utilisation en routine


Mesure des efforts respiratoiresJauges de contrainte; sangles thoraco-abdominales

Méthode la plus utilisée

Recherche d’un décalage de phase entre les mouvementsthoraciques et abdominaux

Opposition de phase

Variations considérables avec la position, le stade de sommeilet le degré d’obésité.


Mesure des efforts respiratoiresSangles thoraco-abdominales: surestimation des apnées centrales

Boudewyns et al. Sleep 1997;20:168-170


Mesure des efforts respiratoiresSangles thoraco-abdominales: surestimation des apnées centrales

Boudewyns et al. Sleep 1997;20:168-170

37% des apnées scorées comme centrales sur les sanglessont reclassifiées comme obstructives ou mixtes sur les données de Poes: Importantes erreurs de classification


Mesure des efforts respiratoiresLe temps de transit du pouls

Principes de la mesurePTT = temps nécessaire à l’onde de pouls pour parcourir la distance entre la valve aortique et la dernière phalange ≅ 250 msLa vélocité est proportionnelle à la rigidité de la paroi artérielleL’augmentation du PTT reflète l’augmentation des efforts respiratoiresLes micro-éveils sont associés à une diminution du PTT



Contraction isométriqueOuverture de la valve aortique

Photo-pléthysmographie de pouls

≅ 250 ms

(Smith, Thorax 1999, 54:452-458)


SpO2

Flow

Oes

PTT

30 Sec.

Obs. Apnea Obs. Apnea Obs. Hypopnea


Evénements obstructifs

P. Lévy, Grenoble


SpO2

Ther

Flow

Oes

PTT

30 Sec.

Cent. Apnea Cent. Apnea Cent. Hypo

Evénement central


P. Lévy, Grenoble



Temps de transit du pouls Différentiation des apnées et hypopnées centrales et obstructives

(Argod, AJRCCM 1998, 158:1778-83)



Temps de transit du pouls Différentiation des apnées et hypopnées centrales et obstructives

(Argod, AJRCCM 1998, 158:1778-83)

Bonne sensibilité (91%),Bonne spécificité (95%),Bonne valeur prédictive négative (95%)Bon agrément inter-observateur (95%)



Limites de la mesureSensible aux artéfacts

ECG : mouvements, extra-systoles, fibrillation auriculaire (PTT inutilisable dans ce cas)Pouls : mouvements, instabilité du système nerveux autonome en SPIrrégularités respiratoires en SP

Validée sur une petite population et peu d’évènements


(Hosselet, AJRCCM 1998, 157:1461-7)

Mesure des efforts respiratoiresLimitation de débit inspiratoire

DIU Sommeil 2006-2007 – Meslier N.(Hosselet, AJRCCM 1998, 157:1461-7)




(Hosselet, AJRCCM 1998, 157:1461-7)


Limitation de débit inspiratoire(Ayappa, Sleep 2000, 23:763-71)

Augmentation des efforts respiratoires avec limitation

Micro-éveils



Limitation de débit inspiratoire(Ayapa, Sleep 2000, 23:763-71)

Limitation sans augmentation des efforts respiratoires




Augmentation des efforts respiratoires, sans évènement net sur les lunettes




Comparaison pression œsophagienne et lunettes nasales



Mesure des efforts respiratoiresOscillations forcées - Impédance des voies aériennes

(Navajas, Am J Respir Crit Care Med 1998;157:1526-30)Technique de mesure


Oscillations forcées - Impédance des voies aériennes(Navajas, Am J Respir Crit Care Med 1998;157:1526-30)



Oscillations forcées - Impédance des voies aériennes(Badia, Am J Respir Crit Care Med 1999;160:1550-54)



Mesure des efforts respiratoiresPression sus-sternale(Meslier, Sleep 2002;Nov)


Pression sus-sternale(Meslier, Sleep 2002;Nov)

Peau

Adhésif double-face

Capteur de pression

Chambre acoustique

Collerette d’étanchéité



Mesure des efforts respiratoiresPression sus-sternale(Meslier, Sleep 2002;Nov)

Apnées obstructives



Apnées centrales




Apnées mixtes




Comparaison à la pression oesophagienneSONDE OESOPHAGIENNE

AO AM AC

AO 2261 15 5AM 40 309 0AC 0 14 122

Total 2301 338 127Cap

teur

sus-

ster

nal



Oscillations cardiogéniques du signal de débit comme marqueur d’apnée centrale

(Ayappa, Chest 1999;116:660-6)



Définition: épisode de dépression oesophagienne progressivement croissante, terminé par un retour brusque à une Poes moins négative associé à micro-éveilMesure : pression oesophagienne etsommeil

Episodes de haute résistance


Autres éléments diagnostiquesLimitations des débits aériens associées à des µ-éveilsRonflements d’intensité croissante



Micro-éveilsDépression oesophagienne croissante

Ronflements d’intensité croissante



Outils de mesure des ronflementsMicrophonePerturbation d’un signal autre que le son (pression, débit)Signes indirects :

Limitation des débitsAugmentation de l’impédance

MESURE DU RONFLEMENT


Mise en évidence du ronflementsur les signaux de débit et de pression

(Liistro, Sleep 1991;14:517-25)



Microphone



Microphone

Micro d’ambiance : - 1 micro à 15, 20, 90 cm de la tête- 2 micros à 90 cm de la tête

Micro collé sur le patient :- bande thoracique du respitrace - sternum- front- cartilage cricoïde- fourchette sternale



Microphone trachéal

Electret microphone

Buffer Band-pass Filter 20Hz - 20 kHz

+1 -7

PCCID 101 : Tracheal sound analysis

CID 102 : Snores identification

AD conversion

Band-pass Filter 50 Hz - 250 Hz+2 -2

Intensity Integrator

threshold 76 dB

Storage 8 bits 8Hz

Storage 16 bits 4kHz

Traitement du signal



Ronflements inspiratoires



Ronflements expiratoires



Transition ronflements inspiratoires et expiratoires



Association ronflements inspiratoires et expiratoires



Mesure de la PaO2 par cathéter artérielOxymètres de poulsPO2 et PCO transcutanées

Mesure des échanges gazeux


Oxymètre de poulsImportance du choix de l’oxymètre



Oxymètres différents; même temps de moyennage (4 à 6 sec)Nombre total d’hypopnées : 10604Nombre d’hypopnées avec désat ≥ 4% :

4327 oxymètre A (41%)2634 oxymètres B/C (25%)

Zafar S; Chest 2005;127:80-88




Même OxymètreTemps de moyennagedifférents : 3, 6, 12sec

Davila; Sleep 2003;26:91-5


Ronflements

Apnées-hypopnées

Saturation

Hypnogramme

L’important : les courbes de tendance


L’important : les courbes de tendance

Ronflements

Apnées-hypopnées

Saturation

Hypnogramme

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