Trattamento Apnea del Sonno

Sonno e respirazione. Fisiopatologia del collasso.

Teoria del bilancio delle forze e del bilancio delle pressioni nel collasso delle VAS

La permeabilità delle vie aeree dipende da un sistema multifattoriale complesso che combina da una parte fattori meccanici nell'azione muscolare e dall'altra l'equilibrio delle pressioni che interagiscono per mantenere la luce del calibro faringeo nelle differenti sezioni luminali, nasofaringe, orofaringe e ipofaringe. L'azione meccanica delle VAS dipende dal lavoro dei due gruppi muscolari che interagiscono in una complessa relazione anatomica per garantire la loro apertura durante la respirazione. I muscoli che generano pressione sono principalmente il diaframma, e i muscoli delle VAS: sopraioideo, infraioideo, muscoli elevatori e costrittori della faringe, velo palatino e la muscolatura della lingua. Nella meccanica respiratoria acquisiscono un'importanza primordiale i muscoli coinvolti come il genioglosso, il tensore palatino, il diaframma e i muscoli intercostali. Il processo di ventilazione normale richiede un'equilibrata combinazione delle forze tra la pressione contraria che esercita la contrazione del diaframma nella zona intratoracica e che tende a collassare la faringe, e le contrazioni dei muscoli della faringe con azione dilatatoria. E' un fragile equilibrio tra i muscoli respiratori e i muscoli faringei che è facile che si sgretoli davanti a qualsiasi anomalia. Mantenere la permeabilità delle VAS dipende dall'azione contrapposta tra la pressione extraluminale esercitata dal diaframma e dai muscoli intercostali e l'azione dei muscoli dilatatori regolati dal sistema neuronale.

Durante l'inspirazione, la pressione contraria delle vie aeree provoca una tendenza a contrarsi delle pareti faringee. La condizione blanda di questa sezione la converte in vulnerabile al collasso. Per arrestare questo effetto, è fondamentale l'azione dei muscoli dilatatori genioglosso, genioioideo, esternoioideo e il tensore palatino. In condizioni normali, la contrazione di questi muscoli deve essere simultanea a quella dei muscoli inspiratori contrastando la forza di aspirazione che questi provocano. Il muscolo inspiratorio più importante è il diaframma. E' un muscolo grande che grazie alla sua contrazione sposta verso il basso il contenuto addominale aumentando il diametro verticale della cassa toracica attraendo a sé i polmoni, obbligandoli a espandersi e a far penetrare l'aria all'interno. Quando si produce il rilassamento, torna nella sua posizione iniziale, causando l'espirazione. I muscoli intercostali esterni, situati in ognuno degli spazi intercostali, al contrarsi producono un innalzamento di tutta la cassa toracica.

L'organismo umano si modifica durante il sonno per adattarsi alla situazione di riposo e presenta modifiche sostanziali rispetto al funzionamento dello stesso durante la veglia. Queste modifiche non sono patologiche, sono meccanismi intelligenti che l'organismo mette in funzione per affrontare le circostanze fisiologiche dello stato del sonno. Molte di queste circostanze, possono provocare unitamente ad altri malesseri, situazioni che inducono alla frammentazione del normale sonno. I movimenti della respirazione si regolano in maniera automatica secondo le necessità del nostro organismo al fine di non turbare e mantenere costanti, i livelli di ossigeno e anidride carbonica nel sangue. Il sistema respiratorio è controllato e regolato dal tronco cerebrale che controlla i muscoli inspiratori ed espiratori. Il centro respiratorio ha due gruppi di neuroni, uno stimola i muscoli inspiratori e inibisce gli espiratori, l'altro realizza la funzione contraria. Questi centri permettono il funzionamento automatico dell'apparato respiratorio attraverso i recettori. La funzione di questi centri cerebrali si combina con il controllo volontario che esercita l'individuo nella propria respirazione. Durante il sonno la respirazione diventa un atto completamente involontario e in assenza di patologie, le particolarità fisiologiche delle VAS non rappresentano un problema per il suo corretto funzionamento. La dilatazione dei muscoli orofaringei durante l'inspirazione, garantisce l'apertura delle VAS ed è sufficiente per contrastare la pressione contraria esercitata dal diaframma e i muscoli intercostali. Però questo impulso di pressione e forze nell'atto respiratorio, necessario per mantenere la permeabilità delle VAS, può venire scompensato durante il sonno. Questa desincronizzazione è la causa del funzionamento anomalo delle strutture respiratorie che provocano la riduzione del calibro faringeo.

La chiusura delle VAS può essere causata da diverse anomalie, fondamentalmente meccaniche o anatomiche e di tipo funzionale (controllo della respirazione). Nel collasso delle VAS confluiscono due circostanze, da un lato il soggetto rimane unicamente sottomesso al controllo respiratorio involontario al quale si aggiunge che all'inizio del sonno c'è un'evidente perdita del tono muscolare, una riduzione fisiologica dell'attività muscolare che si estende anche ai muscoli della faringe. Questo provoca inevitabilmente la diminuzione del tono muscolare e del diametro della luce faringea. Nelle fasi III e IV del sonno NREM e nella fase REM, i muscoli sono più rilassati e l'atonia muscolare colpisce anche le vie aeree superiori. Gli individui raggiungono in queste fasi il sonno più profondo per cui è il momento nel quale la faringe è più esposta al collasso. E' in questo stato dovuto alla vulnerabilità della faringe che si produce l'ostruzione faringea nei soggetti con l'apnea del sonno con le conseguenti comparse di apnea e ipopnea. L'ostruzione o collasso può prodursi in qualsiasi punto della faringe. Questo processo è più frequente nella fase REM, fase caratterizzata da un assoluto rilassamento del tono muscolare. Questo abbassamento del tono muscolare non colpisce allo stesso modo tutti i muscoli implicati nella funzione respiratoria. Nella fase del sonno NREM è l'attività dei muscoli intercostali la causa del 60% del volume corrente. Nella fase REM il muscolo responsabile del mantenere il volume corrente è il diaframma esente dall'atonia muscolare generale.
 

Modello del resistore di Starling

E' difficile quantificare la carica meccanica e neuromuscolare che favorisce la diminuzione del calibro delle VAS durante il sonno. Uno degli approcci più utilizzati è stato quello elaborato da Starling che ricrea la funzionalità regolatrice del flusso delle VAS, come se si trattasse di un tubo collassabile. La faringe deve essere un condotto distensibile per la fonazione e deglutizione. Questa distensibilità faringea può essere un inconveniente per le funzioni respiratorie. Per spiegare la dinamica dei fluidi che accade durante la respirazione si ricorre a un modello di tubo collassabile, conosciuto come Resistore Starling. Si tratta di due tubi rigidi uniti da un tubo collassabile che è all'interno di un cubo al quale si può aggiungere acqua per aumentare la pressione dall'esterno, provocando un maggiore o minore collasso dello stesso. Mediante questo modello, si possono simulare tre possibili stati del tubo e condizioni del flusso, in funzione della grandezza delle diverse pressioni che agiscono sul tubo. Ognuna delle situazioni limite viene determinata dal bilancio risultante dai valori della pressione interna ed esterna del tubo. Così possiamo distinguere le seguenti situazioni:
• Tubo “rigido” e flusso libero: quando la pressione dentro al tubo è superiori rispetto a quella esterna e la pressione corrente è maggiore della pressione critica.
• Tubo parzialmente collassabile e vibrazione: quando la pressione dentro al tubo è simile alla pressione esterna e la pressione corrente è maggiore della pressione critica.
• Tubo molto collassabile e flusso ostruito: quando la pressione dentro al tubo è molto inferiore rispetto a quella esterna e la pressione corrente è minore di quella critica.
Nel modello del resistore di Starling, il collasso si produce quando la pressione contraria è minore rispetto a quella nel segmento di uscita o pressione critica (Pcrit). In questa situazione di sviluppa il russare semplice proprio della fase parzialmente collassata e vibrazione, mentre nel modello di tubo collassabile e flusso ostruito si inseriranno i pazienti che sviluppano le apnee.