Gestoorde ademhaling tijdens de slaap is een kenmerk van het obstructieve slaapapneusyndroom. Ademhalingsafwijkingen zijn onder meer apneu (stopzetting van de luchtstroom) en hypopneu (verminderde luchtstroom). Bovendien vertonen sommige kinderen, in tegenstelling tot volwassenen, een variatie van obstructieve slaapapneu genaamd obstructieve hypoventilatie (OH). Kinderen met obstructieve hypoventilatie vertonen periodes van hypercapnie die optreden bij afwezigheid van afzonderlijke ademhalingsproblemen die voldoen aan de criteria voor apneu of hypopneu.

Apneu en hypopneus

Fysiologische opnamemethoden kunnen de soorten apneu onderscheiden. Tijdens obstructieve apneu levert een persoon ademhalingsinspanningen, maar er treedt geen luchtstroom op vanwege obstructie van de bovenste luchtwegen. Centrale apneu is een onderbreking van zowel de luchtstroom als de ademhalingsinspanning. Gemengde apneus hebben zowel centrale als obstructieve componenten. Een typische gemengde gebeurtenis begint met een centrale apneu, die onmiddellijk wordt gevolgd door een of meer belemmerde ademhalingen.

Hypopneus zijn episodes van oppervlakkige ademhaling waarbij de luchtstroom met ten minste 50% wordt verminderd. %. Ze gaan meestal gepaard met een zekere mate van zuurstofdesaturatie, die ondergeschikt en tijdelijk kan zijn. Net als apneu is hypopneu onderverdeeld in obstructief, centraal en gemengd. Obstructieve hypopneus zijn episodes van gedeeltelijke obstructie van de bovenste luchtwegen. Ademhalingsinspanningen treden op, maar de luchtstroom wordt verminderd. Bij centrale hypopneu zijn de ademhalingsinspanning en de luchtstroom beide verminderd. Gemengde hypopneus heeft zowel centrale als obstructieve componenten.

Bij volwassenen moeten episodes van verstoorde ademhaling 10 seconden of langer duren voordat ze als apneu of hypopneu worden beschouwd. De normale ademhalingsfrequentie in rust bij kinderen is sneller dan die bij volwassenen, en kinderen hebben een kleinere functionele restcapaciteit en een meer meegaande borstwand. Als gevolg hiervan ondergaan kinderen sneller zuurstofdesaturatie dan volwassenen wanneer de luchtstroom wordt onderbroken. Een definitie van apneu of hypopneu die vereist dat een gebeurtenis 10 seconden of langer duurt voordat deze als significant wordt beschouwd, is enigszins willekeurig en houdt geen rekening met de fysiologische verschillen tussen volwassenen en kinderen. Daarom gebruiken pediatrische slaapcentra verschillende duurcriteria voor het labelen van gebeurtenissen zoals apneu of hypopneu. Als bij kinderen obstructie optreedt met 2 of meer opeenvolgende ademhalingen, kan de gebeurtenis een apneu of hypopneu worden genoemd, zelfs als het minder dan 10 seconden duurt.

Obstructie van de bovenste luchtwegen

Het vermogen om de bovenste luchtwegen open te houden tijdens de normale ademhalingscyclus is het resultaat van een delicaat evenwicht tussen de krachten die de sluiting en verwijding van de luchtwegen bevorderen. Dit “krachtenevenwicht” -concept werd aanvankelijk voorgesteld door 2 onafhankelijke groepen en weerspiegelt de huidige gedachtegang met betrekking tot de onderliggende pathofysiologische mechanismen die resulteren in het klinische spectrum van obstructieve apneu.

De 4 belangrijkste predisponerende factoren voor obstructie van de bovenste luchtwegen zijn de volgende:

• Anatomische vernauwing

• Abnormale mechanische koppeling tussen luchtwegverwijdende spieren en luchtwegwanden

• Spierzwakte

• Abnormale neurale regulatie

Obstructieve apneu en hypopneu zijn gerelateerd aan obstructie van de bovenste luchtwegen. Obstructie van de bovenste luchtwegen kan optreden op een of meer niveaus, waaronder de nasopharynx (gebied van de neus tot het harde gehemelte), mond, velofarynx (ruimte achter het gehemelte), retroglossale gebied (gebied achter de tong), hypofarynx (gebied tussen de tong) basis en strottenhoofd) en strottenhoofd.

De bovenste luchtweg is een buigzame buis waarvan de zijwanden bestaan uit spieren en ander zacht weefsel. Tijdens het wakker zijn zorgt neurale input voor een aantal kleine spiergroepen in de keelholte voor behoud van spierspanning en doorgankelijkheid van de luchtwegen. Bij slaap gaat een verhoogde weerstand tegen de luchtstroom normaal gesproken gepaard met spierontspanning van deze spiergroepen. Hoewel de meeste mensen deze veranderingen compenseren, hebben personen met bepaalde anatomische problemen herhaalde episodes van gedeeltelijke of volledige obstructie van de bovenste luchtwegen tijdens het slapen.

Slaapapneu in de kindertijd verschilt van obstructieve slaapapneu bij volwassenen doordat volwassenen met slaapapneu vaak hypersomnie vertonen, terwijl kinderen vaak een korte aandachtsspanne, emotionele labiliteit en gedragsproblemen vertonen. Obesitas is een belangrijke risicofactor bij zowel volwassenen als kinderen. Vettige infiltratie van de faryngeale zachte weefsels vernauwt het kaliber van de bovenste luchtwegen en draagt bij aan de luchtwegweerstand. Hoewel obesitas een rol speelt in sommige gevallen van slaapapneu bij kinderen, is de obstructie van de luchtwegen meestal gerelateerd aan tonsillaire hypertrofie, adenoïde hypertrofie of craniofaciale afwijkingen.Kinderen met sommige soorten neuromusculaire aandoeningen (bijv. Duchenne-spierdystrofie, spinale spieratrofie, hersenverlamming) kunnen ook een hoger risico hebben op het ontwikkelen van slaapapneu.

Anatomische vernauwing

Op elk moment in het leven wordt een kleinere dwarsdoorsnede van de bovenste luchtweg geassocieerd met een verminderd vermogen om de bovenste luchtwegen open te houden. Bij volwassenen gedraagt de bovenste luchtweg zich zoals voorspeld door het Starling-weerstandsmodel. Volgens dit model wordt onder omstandigheden van stroombeperking de maximale inademingsstroom bepaald door de drukveranderingen stroomopwaarts (nasaal) naar een inklapbare plaats van de bovenste luchtweg, en is de stroom onafhankelijk van stroomafwaartse (tracheale) druk die door het diafragma wordt gegenereerd. Drukken waarbij de luchtweg instort, worden kritische sluitingsdrukken of Pcrit genoemd. Met andere woorden, in de aanwezigheid van een inklapbaar segment van de bovenste luchtweg, zoals de pharyngeale introïtus, is de algehele weerstand tegen de luchtstroom proximaal van dat segment de belangrijkste factor die verantwoordelijk is voor occlusie van het inklapbare segment. Dit model verklaart waarom bijvoorbeeld snurken en obstructieve apneu verergeren tijdens verkoudheid (verhoogde nasale-stroomopwaartse weerstand).

De validiteit van dit model werd ook bevestigd bij kinderen, en interessant genoeg was de inklapbaarheid van de bovenste luchtwegen bij kinderen verminderd in vergelijking met die van volwassenen. Zoals voorspeld door het Starling-weerstandsmodel, vertoonde het inklapbare deel van de bovenste luchtwegen bij kinderen minder negatieve (hogere en dus meer inklapbare) drukken bij kinderen met obstructieve slaapapneu. Componenten die de druk op het stroomopwaartse segment beïnvloeden of de Pcrit verhogen, zijn van groot belang voor het vermogen om de luchtwegen open te houden. Een virale koude of allergische rhinitis die een verhoogde secretie in de neusholtes en mucosale zwelling veroorzaakt, wordt bijvoorbeeld geassocieerd met een verhoogde nasale weerstand tegen luchtstroom. Het is niet verrassend dat de omvang van snurken en de ernst van obstructieve apneu toenemen tijdens perioden waarin de druk op het stroomopwaartse segment negatief is beïnvloed.

De bijdrage van de verschillende anatomische nasofaryngeale structuren to Pcrit en de interacties tussen deze structuren die leiden tot doorgankelijkheid of obstructie van de bovenste luchtwegen tijdens de slaap, zijn van duidelijk belang bij het vergroten van het begrip van de pathofysiologie van obstructieve slaapapneu bij kinderen. Voor de meeste kinderen is vergroting van de amandelen en / of adenoïde de directe oorzaak van de ontwikkeling van obstructieve slaapapneu.

De statische druk en / of gebiedsverhoudingen van de passieve keelholte werden endoscopisch gemeten bij 14 kinderen met obstructieve slaapapneu en bij 13 gezonde kinderen onder algemene anesthesie met volledige verlamming, en er werd vastgesteld dat kinderen met obstructieve slaapapneu hun luchtwegen sloten op het niveau van vergrote adenoïden en amandelen bij lage positieve druk, terwijl gezonde kinderen hadden subatmosferische druk nodig om afsluiting van de bovenste luchtwegen te veroorzaken. Het dwarsdoorsnedegebied van het smalste segment was significant kleiner bij kinderen met obstructieve slaapapneu en betrof met name de retropalatale en retroglossale segmenten. Zowel aangeboren als verworven anatomische factoren spelen dus duidelijk een belangrijke rol bij de pathogenese van obstructieve slaapapneu bij kinderen.

Abnormale mechanische koppeling tussen luchtwegverwijdende spieren en luchtwegwanden

Verkeerde plaatsing of verkeerd inbrengen van specifieke dilaterende spieren heeft waarschijnlijk grote gevolgen voor de mechanische dilatatie-efficiëntie. Daarom, zelfs als er geen grote zwakte aanwezig is, resulteert het mechanische nadeel dat wordt opgelegd door spierverkorting of door verplaatsing van de spierinsertie op de farynxwand ongetwijfeld in een verminderd vermogen om de luchtweg te verstijven, wat leidt tot een grotere ineenklapbaarheid of verhoging van Pcrit. / p>

Controle van de grootte en stijfheid van de bovenste luchtwegen hangt af van de relatieve en ritmische samentrekking van een groot aantal gepaarde spieren, waaronder de palatinale, pterygoideus, tensor palatini, genioglossus, geniohyoid en sternohyoid spieren. Deze spieren hebben de neiging om een open farynxlumen te bevorderen en ontvangen fasische activering synchroon met activering van de middenrifzenuw. Bij samentrekking bevorderen deze spieren de beweging van het zachte gehemelte, de onderkaak, de tong en het tongbeen. Hoewel de gecoördineerde werking van deze spieren tijdens de ademhalingscyclus nog moet worden ontcijferd, is een redelijke generalisatie dat de output van de inademingsspier de keelholte en gerelateerde structuren verstijft en het lumen vergroot.

De optimale activiteit van deze spieren hangt af van hun anatomische opstelling; de doorgankelijkheid van de luchtwegen wordt bijvoorbeeld aangetast tijdens verhoogde nekflexie door de bevestigingspunten van de spieren die op het tongbeen werken te veranderen, zodat de resulterende vector van hun krachten teniet kan worden gedaan.De activiteit van faryngeale spieren is sterk afhankelijk van verschillende factoren in het CZS en meer in het bijzonder van het ademhalingsnetwerk van de hersenstam. Waakzaamheid draagt een toezichthoudende functie over die zorgt voor doorgankelijkheid van de luchtwegen, en kalmerende middelen, die de genioglossale spieractiviteit in gevaar brengen, kunnen resulteren in een significant compromis van de bovenste luchtwegen.

Mechanoreceptor-gemedieerd en chemoreceptor-gemedieerd genioglossaal activiteit is van cruciaal belang voor het behoud van de doorgankelijkheid van de bovenste luchtwegen bij gezonde en micrognatische zuigelingen. Veranderingen in genioglossale activiteit tijdens overgangen, van orale naar nasale ademhaling en ten opzichte van Pcrit, suggereren dat genioglossusactivering cruciaal is voor de doorgankelijkheid van de luchtwegen bij micrognathische zuigelingen.

Spierzwakte

Er zijn weinig aanwijzingen dat intrinsieke spierzwakte een belangrijke oorzaak is van disfunctie van de bovenste luchtwegen bij andere aandoeningen dan die geassocieerd met neuromusculaire aandoeningen. Bij neuromusculaire aandoeningen wordt echter vaak obstructie van de bovenste luchtwegen waargenomen tijdens de slaap, wat de validiteit van het concept van drukbalans verder versterkt.

Abnormale neurale regulatie

Abnormale ademhalingscontrole lijkt geen significante rol te spelen bij obstructie van de bovenste luchtwegen tijdens de slaap bij kinderen met obstructieve slaapapneu. In één onderzoek was de ademhalingsrespons op hyperoxische hypercapnische provocatie bij kinderen en adolescenten met obstructieve slaapapneu vergelijkbaar met die gemeten bij controles op leeftijd en geslacht. Evenzo werden geen verschillen gevonden in de beademingsrespons op isocapnische hypoxie. Bij sommige kinderen met obstructieve slaapapneu die een operatie ondergingen, werd afstomping van de centrale chemogevoeligheid gemeld; ondanks dergelijke rapporten was de centrale chemogevoeligheid tijdens de slaap bij kinderen met obstructieve slaapapneu echter vergelijkbaar met die bij vergelijkbare controles. De opwinding van hypercapnie werd echter afgezwakt, wat suggereert dat er bij deze kinderen subtiele veranderingen in het centrale chemogevoelige opwindingsnetwerk kunnen zijn opgetreden.

Deze subtiele veranderingen zijn verder onderbouwd door de ademhaling te onderzoeken reactie op herhaalde hypercapnie, waarbij wederzijdse veranderingen in ademhalingsfrequentie en ademvolume optreden. Bovendien vertonen kinderen met obstructieve slaapapneu een verminderde opwindingsreactie op inademingsbelastingen tijdens snelle oogbewegingen (REM) en niet-REM-slaap, vergeleken met controles. Neurale reacties op hypoxie en hypercapnie zijn niet goed bestudeerd bij kinderen met obstructieve slaapapneu en onderliggende syndromen.

Naast de bovengenoemde overwegingen, verminderde laryngeale reflexen voor mechanoreceptor- en chemoreceptorstimulatie , met verminderde afferente inputs in centrale neurale regio’s die ten grondslag liggen aan inspiratoire inputs, aanwezig kunnen zijn. Chemoreceptorstimuli, zoals verhoogde PaCO2 of verlaagde PaO2, stimuleren bijvoorbeeld de luchtwegen, waardoor spieren op een voorkeursmodus worden uitgezet (dwz de spieren van de bovenste luchtwegen worden meer gestimuleerd dan het middenrif).

Deze preferentiële rekrutering heeft de neiging om een onbalans van krachten die op de luchtweg inwerken te corrigeren en daardoor de luchtweg open te houden. Evenzo stimuleren prikkels die het gevolg zijn van zuigdruk in de neus, keelholte of strottenhoofd snel de activiteit van dilatatoren van de bovenste luchtwegen. Dit effect heeft ook de voorkeur boven de bovenste luchtwegen, waardoor een zekere mate van diafragmatische remming wordt veroorzaakt en aldus de toename van de stroomopwaartse weerstand compenseert. De functie van deze receptoren in de bovenste luchtwegen bij kinderen met adenotonsillaire hypertrofie met en zonder obstructieve slaapapneu is niet bekend.