Asistencia respiratoria para el tratamiento de insuficiencia cardíaca y respiración Cheyne Stokes.

Aparato para el tratamiento de la insuficiencia cardiaca, la respiración de Cheyne-Stokes o la apnea central del sueño,

que comprende:

medios (10, 11, 12, 20) para proporcionar asistencia ventilatoria a un sujeto; y

medios (14, 15, 16) para derivar una señal indicativa de la ventilación instantánea de un sujeto; caracterizado por

medios (16, 18, 19) para reducir el grado de asistencia ventilatoria en respuesta a un aumento en la ventilación instantánea durante una escala de tiempo similar a la del ciclo de aumento-disminución de la respiración de Cheyne-Stokes no tratado o apnea central del sueño, para aumentar el grado de asistencia ventilatoria en respuesta a una reducción en la ventilación instantánea durante una escala de tiempo similar a la del ciclo de aumento-disminución de la respiración de Cheyne-Stokes o apnea central del sueño, y para permitir cambios en la ventilación instantánea durante una escala de tiempo mucho mayor que dicho ciclo de aumento-disminución.

Asistencia respiratoria para el tratamiento de insuficiencia cardíaca y respiración Cheyne Stokes Campo de la invención La invención se refiere a procedimientos y aparatos para la provisión de asistencia respiratoria con presión positiva para pacientes con insuficiencia cardíaca o respiración de Cheyne-Stokes por cualquier causa, incluyendo apnea central del sueño, insuficiencia cardiaca o derrame cerebral.

Explicación de los términos En la presente especificación, la expresión flujo de aire respiratorio pretende hacer referencia al flujo instantáneo de gas hacia o desde los pulmones. El término "promedio" pretende hacer referencia a cualquier medida de tendencia central o al resultado de cualquier operación de filtrado de paso bajo. La expresión asistencia ventilatoria pretende hacer referencia a cualquier procedimiento que tiene un efecto similar al de los músculos respiratorios, en particular, el suministro de gas respirable bajo presión positiva variable a las vías respiratorias a través de una mascarilla nasal, mascarilla facial, tubo endotraqueal, tubo de traqueotomía o similares, pero incluye también otros procedimientos tales como ventilación bajo presión negativa, coraza, pulmón de acero, compresión externa del pecho o ventilación con cama oscilante. Según el uso normal, el término ventilación puede hacer referencia tanto un procedimiento, tal como en la expresión "ventilación con presión positiva", como a una medición del flujo de aire respiratorio promedio durante un período de tiempo. La expresión ventilación instantánea pretende hacer referencia al volumen inspirado durante un corto período de tiempo de menos de varios segundos. Igualmente, puede ser calculado como el volumen espirado durante dicho período, o puede ser el promedio de ambos. Por ejemplo, las mediciones de la ventilación instantánea incluirían la mitad del promedio del valor absoluto del flujo de aire respiratorio, calculado durante un intervalo de tiempo corto en comparación con varios segundos, o la mitad del valor absoluto del flujo de aire respiratorio, filtrado en paso bajo con una constante de tiempo corta en comparación con varios segundos. Por razones técnicas que se explicarán más adelante, en la mejor realización, la ventilación instantánea se toma como la mitad del valor absoluto del flujo de aire respiratorio instantáneo, es decir, promediada durante un período de tiempo arbitrariamente corto. Sin embargo, no se pretende que la invención se limite a calcular la ventilación instantánea de esta manera.

La expresión "variando A en relación inversa con respecto a B" pretende hacer referencia, en sentido amplio, a aumentar A si B está disminuyendo, y disminuir A si B está aumentando.

En la presente memoria, el término "servo-controlador" se refiere a un controlador con retroalimentación que acepta una variable controlada o entrada (por ejemplo, la ventilación medida real) y una cantidad de referencia (por ejemplo, una ventilación deseada u objetivo) , y produce una salida (por ejemplo, la configuración de un ventilador) que se usa posteriormente para llevar el valor de la variable de entrada (controlada) hacia el valor de la variable de referencia.

El término "oponer" puede incluir reducir, limitar, amortiguar o prevenir.

Las expresiones "ventilación promedio reciente" y "la ventilación promedio a largo plazo" deben entenderse como equivalentes.

Antecedentes de la invención Los pacientes con insuficiencia cardiaca tiene una menor fracción de eyección cardiaca, típicamente, jadean mucho y, frecuentemente, se despiertan por la noche con extrema dificultad para respirar, denominada disnea paroxística nocturna, debido a la acumulación de líquido en los pulmones.

Frecuentemente, los pacientes con insuficiencia cardiaca tienen también respiración de Cheyne-Stokes, particularmente durante el sueño. La respiración de Cheyne-Stokes es una inestabilidad anormal del ciclo límite del controlador respiratorio del paciente, en la cual hay períodos rítmicos alternantes de ventilación creciente y decreciente, causando una desoxigenación y una reoxigenación repetitivas de la sangre arterial. La causa del aumento y disminución de la ventilación no está del todo clara, pero hay un aumento en la ganancia de los quimiorreceptores [Wilcox I et al. Ventilator y control in patients with sleep apnoea and left ventricular dysfunction: comparison of obstructive and central sleep apnoea. 1998; 11:7-13], posiblemente relacionado con estímulos que surgen en el corazón o los pulmones, un cambio en el punto de ajuste del quimiorreceptor que conduce a una hiperventilación y alcalosis en el estado de vigilia con apneas durante el sueño, y un aumento del tiempo de circulación que conduce a retrasos entre la ventilación y la quimiorrecepción [Naughton M et al. Role of hyperventilation in the pathogenesis of central sleep apneas in patients with congestive heart failure. Am Rev Respir Dis 1993; 148:330-338]. La respiración de Cheyne-Stokes está asociada con una alta mortalidad [Andreas et al. Cheyne-Stokes respiration and prognosis in congestive heart failure. Am J Cardiol 1996; 78:1260-1264]. Es posible que sea perjudicial debido a la hipoxia repetitiva, que conducirá a una vasoconstricción pulmonar hipóxica y alta poscarga del ventrículo derecho, y a una mayor actividad simpática, vasoconstricción sistémica y alta poscarga del ventrículo izquierdo. También puede ser perjudicial debido a alcalosis repetitiva durante el período de aumento del ciclo. Por último, en algunos pacientes está asociada con un despertar repetitivo, lo que provoca una interrupción severa del sueño, una mayor actividad simpática y una mayor poscarga.

Durante décadas, se ha usado presión positiva continua de las vías respiratorias (Continuous Positive Airway Pressure, CPAP) para el tratamiento de emergencia de un edema pulmonar y se está usando, más recientemente, a largo plazo durante el sueño para el tratamiento de la insuficiencia cardiaca. Un ejemplo de dicho un dispositivo se describe en el documento WO9211054. La CPAP nasal conduce a una mejora en la fracción de eyección y salida cardíaca y una mejora en la calidad de vida [Naughton M T et al, Treatment of congestive heart failure and Cheyne-Stokes respiration during sleep by continuous positive airway pressure. Am J Respir Crit Care Med 1995; 151:92-97], y una reducción en la actividad del sistema nervioso simpático [Naughton MT et al, Effects of nasal CPAP on sympathetic activity in patients with heart failure and central sleep apnea. Am J Respir Crit Care Med 1995; 152:473-479]. El mecanismo de acción exacto no está claro. Haciendo que la presión alveolar y la presión auricular derecha sean positivas con respecto a la presión de la vena cava inferior, y haciendo que la presión ventricular izquierda sea más positiva con respecto a la presión aórtica abdominal, tenderá a secar los pulmones, mejorar el intercambio gaseoso, aliviar la disnea paroxística nocturna, reducir la vasoconstricción pulmonar refleja, reducir la actividad simpática y reducir la poscarga cardíaca a través de múltiples mecanismos complejos. Las mascarillas CPAP nasales estándar pueden ayudar también a estabilizar la respiración de Cheyne-Stokes, ya que la ventilación efectiva no puede exceder el flujo de gas fresco, el cual viene fijado, a su vez, por el flujo de salida. Finalmente, muchos pacientes con insuficiencia cardiaca tienen también, simultáneamente, apnea obstructiva del sueño, lo que empeora la insuficiencia cardíaca, pero se trata con CPAP nasal.

Desafortunadamente, a pesar de una excelente eficacia, frecuentemente, la CPAP nasal es mal tolerada por los pacientes con insuficiencia cardíaca, particularmente al principio del tratamiento, y no se ha usado ampliamente. Las razones de la mala tolerancia no se conocen. Además, la CPAP nasal reduce, pero desafortunadamente no suprime inmediatamente la respiración de Cheyne-Stokes [Naughton M T et al. Effect of continuous positive airway pressure on central sleep apnea and nocturnal PCO2 in heart failure. Am J Respir Crit Care Med 1994; 150:15981604].

Otros diversos enfoques, que usan procedimientos de asistencia ventilatoria conocidos, se postulan como adecuados para proporcionar el mismo beneficio que la CPAP mientras que reducen también el trabajo respiratorio o la respiración de Cheyne-Stokes o ambos. Desafortunadamente, ningún dispositivo conocido es completamente satisfactorio, ya sea debido a la incomodidad, la hiperventilación o ambas. Por ejemplo, la Fig. 1 muestra una respiración de Cheyne-Stokes persistente en un paciente con insuficiencia cardíaca que está siendo tratado con asistencia ventilatoria de dos niveles con respaldo temporizado. El sujeto está en la etapa 3... [Seguir leyendo]

1. Aparato para el tratamiento de la insuficiencia cardiaca, la respiración de Cheyne-Stokes o la apnea central del sueño, que comprende:

medios (10, 11, 12, 20) para proporcionar asistencia ventilatoria a un sujeto; y

medios (14, 15, 16) para derivar una señal indicativa de la ventilación instantánea de un sujeto;

caracterizado por

medios (16, 18, 19) para reducir el grado de asistencia ventilatoria en respuesta a un aumento en la ventilación instantánea durante una escala de tiempo similar a la del ciclo de aumento-disminución de la respiración de Cheyne-Stokes no tratado o apnea central del sueño, para aumentar el grado de asistencia ventilatoria en respuesta a una reducción en la ventilación instantánea durante una escala de tiempo similar a la del ciclo de aumento-disminución de la respiración de Cheyne-Stokes o apnea central del sueño, y para permitir cambios en la ventilación instantánea durante una escala de tiempo mucho mayor que dicho ciclo de aumento-disminución.

2. Aparato según la reivindicación 1, en el que los medios de ajuste están dispuestos para ajustar el grado de asistencia ventilatoria de manera que el grado de asistencia ventilatoria proporcionado es menor que un grado de asistencia ventilatoria que resultará en una retroalimentación positiva y suficientemente grande para reducir o eliminar la respiración de Cheyne-Stokes.

3. Aparato según la reivindicación 1, en el que dicha señal depende del gas respirable inspirado por el sujeto durante un periodo de tiempo menor que varios segundos.

4. Aparato según la reivindicación 1, en el que dicha señal depende del gas respirable espirado por el sujeto durante un periodo de tiempo menor que varios segundos.

5. Aparato según la reivindicación 1, en el que dicha señal depende del gas respirable inspirado y espirado por el sujeto durante un periodo de tiempo menor que varios segundos.

6. Aparato según la reivindicación 1, en el que la señal es calculada como la mitad del promedio del valor absoluto del flujo de aire respiratorio del sujeto durante un intervalo que es corto en comparación con varios segundos.

7. Aparato según la reivindicación 1, en el que dicha señal es calculada como la mitad del valor absoluto del flujo de aire respiratorio del sujeto, con un filtrado de paso bajo con una constante de tiempo que es corta en comparación con varios segundos.

8. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los medios de ajuste están dispuestos para limitar el grado de asistencia ventilatoria proporcionado al sujeto para prevenir que el grado de asistencia ventilatoria caiga por debajo de un grado mínimo de asistencia, en el que dicho grado mínimo de asistencia es suficiente para realizar parte del trabajo respiratorio del sujeto pero es menos que la asistencia ventilatoria requerida para realizar todo el trabajo respiratorio del sujeto.

9. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en el que los medios de ajuste están dispuestos para limitar el grado de asistencia ventilatoria proporcionado al sujeto para prevenir que el grado de asistencia ventilatoria exceda un grado máximo de asistencia, en el que dicho grado máximo de asistencia es suficiente para realizar la mayoría o la totalidad del trabajo respiratorio del paciente, pero no es suficiente para ser peligroso.

10. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que incluye además un servo-controlador que es operable para modular el gas respirable suministrado a las vías respiratorias del sujeto en fase con el flujo de aire respiratorio del sujeto cuando el sujeto está respirando adecuadamente, y para modular el gas respirable suministrado a las vías respiratorias del sujeto a una tasa pre-establecida cuando el sujeto no está respirando adecuadamente.

11. Aparato según la reivindicación 1, en el que los medios de ajuste está dispuestos para realizar un filtrado paso bajo sobre dicha señal indicativa de la ventilación instantánea, y para ajustar el grado de dicha asistencia ventilatoria inversamente con respecto a dicha señal con filtrado paso bajo indicativa de la ventilación instantánea.