Introdução: A apneia obstrutiva do sono (AOS) é uma doença altamente prevalente, caracterizada pela obstrução recorrente da faringe durante o sono. Apesar do quadro clínico ser marcado por ronco e sonolência diurna excessiva e do maior risco cardiometabólico associado à AOS, uma grande parcela dos pacientes diagnosticados permanece sem nenhum tratamento. Dessa forma, são necessárias estratégias com o objetivo de otimizar as opções de tratamento para os pacientes com AOS. Objetivos: Esta tese é composta pela compilação de três artigos com o objetivo geral de avaliar os fatores fisiopatológicos anatômicos da AOS que podem influenciar na variabilidade individual de resposta ao tratamento. Os objetivos específicos de cada artigo são: Artigo 1) Avaliar se o padrão de obstrução da faringe influencia no efeito da mudança de decúbito de supino para lateral na patência da via aérea superior; Artigo 2) Avaliar as diferenças na complacência das regiões da faringe e sua associação com padrões de curva inspiratória; Artigo 3) Avaliar a influência da estrutura faríngea envolvida na obstrução e a colapsabilidade da via aérea superior na eficácia do aparelho intra-oral (AIO) no tratamento da AOS. Métodos: Foram recrutados pacientes com diagnóstico prévio de AOS com idade entre 21 a 70 anos. Artigo 1: Os indivíduos foram avaliados com sonoendoscopia e registro simultâneo do fluxo aéreo durante o sono natural em decúbito supino e lateral. Artigo 2: os indivíduos foram avaliados com sonoendoscopia e registro simultâneo da pressão faríngea durante o sono natural. Artigo 3: Os indivíduos foram avaliados na primeira noite com sonoendoscopia e, em duas noites adicionais, foram submetidos à polissonografia com e sem AIO para determinação do índice de apneiahipopneia (IAH) e para a medida da pressão crítica de fechamento da faringe (Pcrit). Resultados: Artigo 1: Foram avaliados 24 pacientes (17 homens, idade: 53±6 anos, IAH:48±28 eventos/hora). Em pacientes com obstrução associada a língua (n=10), não houve aumento significativo do pico de fluxo inspiratório e da ventilação minuto com a mudança de decúbito de supino para lateral. A posição lateral resultou em diminuição da ocorrência do colapso de epiglote e aumento de 45% na ventilação minuto entre os pacientes com obstrução da epiglote (n=6). Artigo 2: Foram avaliados 14 pacientes (9 homens, idade: 51±5 anos, IAH: 56±32 eventos/hora). Comparada à região retroglossal, a região retropalatal foi mais estreita (19,2 [23,9] mm2 versus 55,0 [30,7]mm2; p < 0,001) e apresentou maior complacência (3,2 ± 2,1 mm2/cmH2O versus 2,1 ± 1,8 mm2/cmH2O; p < 0,001). A dependência ao esforço negativo foi positivamente associada ao estreitamento da área retropalatal (r=0,47; p=0,001). Artigo 3: Foram avaliados 25 pacientes (17 homens, idade: 49±11 anos, IAH: 51±24 eventos/hora). O AIO reduziu a Pcrit em 3,9±2,4 cmH2O e o IAH em 69%. A redução da Pcrit foi maior nos pacientes com a língua posteriorizada. A ppresença da língua posteriorizada (p=0,03) e menor colapsabilidade da faringe (Pcrit < 1 cmH2O) no momento inicial (p=0,04) foram determinantes de melhor resposta terapêutica demonstrada pela maior redução do IAH com o AIO (83% versus 48%; p < 0,001). Conclusões: O padrão de obstrução e a colapsabilidade da faringe são fatores determinantes na resposta individual às modalidades terapêuticas alternativas para tratamento da AOS como terapia posicional e AIO. Pacientes com colapso de epiglote apresentaram melhora da patência da faringe com o decúbito lateral e assim podem se beneficiar da terapia posicional para AOS. A região retropalatal apresentou menor área e maior complacência comparada à região retroglossal nos pacientes com AOS. Finalmente, pacientes com língua posteriorizada e menor colapsabilidade da faringe são bons candidatos ao uso do AIO para tratamento da AOS / Introduction: Obstructive sleep apnea (OSA) is a highly prevalent disease characterized by recurrent pharyngeal obstruction during sleep. Despite symptoms such as snore and excessive daytime sleepiness and, the higher cardiometabolic risk related to OSA, a large proportion of patients do not receive any treatment for the disease. Therefore, strategies to improve management approaches for OSA are necessary. Objectives: This thesis consists of the compilation of three articles with a general aim of investigating the anatomic factors involved in OSA pathogenesis that could affect the individual variability of treatment responses. The specific aims of each article are: Article 1: To evaluate if the pattern of pharyngeal obstruction influences the effect of changing from supine to lateral position on upper airway patency; 2) To compare the compliance of each pharyngeal level and its association with inspiratory flow patterns; 3) To evaluate the effect of pharyngeal collapsibility and the pharyngeal structure causing collapse on the efficacy of oral appliance therapy for OSA. Methods: Patients previously diagnosed with OSA ranging from 21 to 70 years old were recruited for the studies. Article 1: Patients underwent upper airway endoscopy with simultaneous recordings of respiratory airflow in both supine and lateral position during natural sleep. Article 2: Patients underwent upper airway endoscopy with simultaneous recordings of pharyngeal pressure during natural sleep. Article 3: Patients underwent upper airway endoscopy on the first night. On two additional overnight studies, polysomnography was performed with and without an oral appliance to determine apnea-hypopnea index (AHI), and to measure the critical closing pressure (Pcrit). Results: Article 1: Twenty-four patients (17 men, 53±6 years old, AHI:48±28 events/hour) were studied. Patients with tongue-related obstruction (n=10) showed no improvement in airflow, and the tongue remained posteriorly located. Epiglottic obstruction was virtually abolished with lateral positioning and ventilation increased by 45% compared to supine position. Article 2: Fourteen patients (9 men, 51±5 years old, AHI: 56±32 events/hour) were studied. Compared to the retroglossal airway, the retropalatal airway was smaller at end-expiration (p < 0.001), and had greater absolute and relative compliances (p < 0.001). NED was positively associated with retropalatal relative area change (r=0.47; p < 0.001). Article 3: Twenty-five patients (17 men, 49±11 years old, IAH: 51±24 events/hour) were studied. Oral appliance therapy reduced Pcrit by 3.9±2.4 cmH2O and AHI by 69%. Oral appliance lowered Pcrit by 2.7±0.9 cmH2O more in those with posteriorly-located tongue compared to those without (p < 0.008). Posteriorly-located tongue (p=0.03) and lower baseline collapsibility (p=0.04) were significant determinants of a greater-than-average AHI response to therapy (83% versus 48%, p < 0.001). Conclusions: The pattern of obstruction and pharyngeal collapsibility are determinants of the individual response to alternative OSA treatment such as positional therapy and oral appliance. Patients with epiglottic obstruction showed significant improvement with lateral sleeping position and, therefore may benefit from positional therapy for OSA. The retropalatal airway had a smaller area and a greater compliance compared to the retroglossal airway in OSA patients. Finally, patients with posteriorly located tongue plus less-severe collapsibility are good candidates for oral appliance therapy

Introdução: A patogênese da apneia obstrutiva do sono (AOS) é complexa e pode variar de acordo com a etnia. O componente anatômico que predispõe à AOS é resultado da interação entre a estrutura óssea e partes moles da via aérea superior (VAS), e pode ser acessado através da pressão crítica de fechamento da faringe (Pcrit). Hipotetizamos que os descendentes de Japoneses e Caucasianos apresentam diferentes preditores para a colapsabilidade da VAS, sugerindo diferentes vias que levam ao desenvolvimento da AOS nestes dois grupos étnicos. Métodos: Homens descendentes de Japoneses (n=39) e Caucasianos (n=39), pareados para idade e gravidade da AOS, foram avaliados através de polissonografia (PSG), Pcrit e tomografia computadorizada (TC) da VAS e abdome para estudo da anatomia da via aérea e gordura abdominal, respectivamente. Resultados: Pcrit foi similar entre descendentes de Japoneses e Caucasianos (-1.0 ± 3.3 vs -0.4 ± 3.1 cmH20). Descendentes de Japoneses apresentaram menores dimensões ósseas craniofaciais (comprimento da base do crânio, maxila e mandíbula), enquanto que os Caucasianos apresentaram maior tamanho das partes moles da VAS (comprimento e volume da língua) e maior desbalanço entre o volume da língua e da mandíbula (razão entre o volume da língua e o volume da mandíbula). O ângulo da base do crânio apresentou associação com a Pcrit somente entre os descendentes de Japoneses (r=-0.535, p < 0.01). A razão volume da língua/volume mandibular se associou com a Pcrit somente nos Caucasianos (r=0.460, p < 0.01). Variáveis relacionadas à obesidade (IMC, circunferências cervical e abdominal, gordura visceral) mostraram correlação semelhante com a Pcrit em ambos os grupos. Conclusões: Descendentes de Japoneses e Caucasianos apresentam diferentes preditores da colapsabilidade da VAS. Enquanto a restrição óssea craniofacial foi determinante para a Pcrit somente entre os descendentes de Japoneses, o desbalanço anatômico entre o volume da língua e da mandíbula foi importante para a Pcrit nos Caucasianos. Estes achados podem ter implicações terapêuticas no tocante à melhora da predisposição anatômica para a AOS entre as etnias / Introduction: Obstructive sleep apnea (OSA) pathogenesis is complex and may vary according to ethnicity. The anatomical component predisposing to OSA is the result of the interaction between bony structure and upper airway soft tissues and can be assessed using passive critical closing pressure (Pcrit). We hypothesized that Japanese-Brazilians and Caucasians present different predictors to upper airway collapsibility, suggesting different causal pathways to develop OSA in these two groups. Methods: Male Japanese-Brazilians (n=39) and Caucasians (n=39) well matched for age and OSA severity were evaluated by full polysomnography, Pcrit and upper airway plus abdomen CT scans for determination of upper airway anatomy and abdominal fat, respectively. Results: Pcrit was similar between Japanese-Brazilians and Caucasians (-1.0 ± 3.3 vs -0.4 ± 3.1 cmH20). Japanese-Brazilians presented smaller upper airway bony dimensions (cranial base, maxillary and mandibular length) while Caucasians presented larger upper airway soft tissue (tongue length and volume) and greater imbalance between tongue and mandible (tongue/mandibular volume ratio). Cranial base angle was associated with Pcrit only among Japanese-Brazilians (r=-0.535, p < 0.01). Tongue/mandibular volume ratio was associated with Pcrit only among Caucasians (r=0.460, p < 0.01). Obesity-related variables (visceral fat, BMI, neck and waist circumferences) showed similar correlation with Pcrit in Japanese-Brazilians and Caucasians. Conclusions: Japanese-Brazilians and Caucasians present different predictors of upper airway collapsibility. While craniofacial bony restriction was determinant to Pcrit only in the Japanese-Brazilians, anatomical imbalance between tongue and mandible volume was important to Pcrit among Caucasians. These findings may have therapeutic implications regarding how to improve anatomical predisposition to OSA across ethnicities

INTRODUÇÃO: A apneia obstrutiva do sono (AOS) é comum na população geral e é caracterizada pelo colapso recorrente da via aérea superior. Há um interesse crescente no desenvolvimento de métodos para melhor entendimento da fisiopatologia da AOS. A técnica da pressão negativa expiratória (NEP) é um método relativamente simples que avalia a colapsabilidade da via aérea superior durante a vigília. Porém, a metodologia varia muito e a maioria dos estudos utilizou o bocal, que pode não retratar de forma adequada o comportamento da nasofaringe e pode interferir na posição da língua. Adicionalmente, não existem estudos que avaliaram a associação da NEP com variáveis anatômicas da via aérea superior. A pressão crítica de fechamento da faringe (Pcrit) é um método bem estabelecido que reflete o componente anatômico da AOS, porém é realizada durante o sono e envolve metodologia complexa. OBJETIVOS: Realizamos 2 estudos em indivíduos normais e portadores de AOS com o objetivo de: Estudo 1) Determinar a influência da interface e posição sobre a medida da colapsabilidade da via aérea superior durante a vigília avaliada pela NEP. Estudo 2) Avaliar a associação entre a colapsabilidade da via aérea superior durante a vigília medida pela NEP com máscara nasal na posição supina e durante o sono medida pela Pcrit com variáveis anatômicas da via aérea superior avaliadas pela tomografia computadorizada (TC). MÉTODOS: Foram recrutados indivíduos com idade entre 18 e 65 anos com suspeita de AOS referidos do Laboratório do Sono do InCor. Os indivíduos foram submetidos a prova de função pulmonar, polissonografia e NEP em 4 situações: posição sentada e supina utilizando tanto bocal como máscara nasal. A NEP foi avaliada pelo parâmetro V0,2SB/V0,2NEP (relação entre o volume expirado a 0,2 s durante a respiração espontânea (3 expirações precedentes à aplicação da NEP) sobre o volume expirado a 0,2 s durante a aplicação da NEP). Um subgrupo dos indivíduos realizou o exame de Pcrit e TC de via aérea superior. RESULTADOS: Estudo 1) Foram estudados um total de 86 indivíduos (72 homens, idade: 46 ± 12 anos, índice de massa corpórea (IMC): 30,2 ± 4,4 kg/m2, índice de apneia/hipopneia (IAH): 32,9 ± 26,4 eventos/hora). Encontramos uma interação entre interface e posição sobre a colapsabilidade da via aérea superior na análise multivariada (p=0,007), sendo que a via aérea superior foi mais colapsável com bocal do que com máscara nasal na posição sentada. A colapsabilidade da via aérea superior foi maior na posição supina do que sentada quando a NEP foi realizada com máscara nasal. Em contraste, a NEP não foi influenciada pela posição quando avaliada com bocal. A resistência expiratória foi significativamente maior e independente da posição com bocal do que máscara nasal (20,7 cmH2O/L.s-1 vs 8,6 cmH2O/L.s-1 respectivamente, p=0,018). Estudo 2) Vinte e oito indivíduos realizaram a NEP com máscara nasal na posição supina, Pcrit e TC da via aérea superior (idade: 45 ± 13 anos, IMC: 29.4±4.9 kg/m2 e IAH: 30 ± 26 eventos/hora). A NEP e a Pcrit se associaram de maneira semelhante com a área da língua (r=0,646 e r=0,585), volume da língua (r=0,565 e r=0,613), comprimento da faringe (r=0,580 e r=0,611) e IAH (r=0,490 e r=0,531), respectivamente (p < 0,05 para todas as correlações). A NEP e a Pcrit foram significativamente piores em pacientes com AOS grave do que no restante da população (p < 0,05). CONCLUSÕES: Estudo 1) A interface e a posição influenciam a colapsabilidade da via aérea superior medida pela NEP. Propomos que a NEP seja realizada com máscara nasal na posição supina em estudos futuros de avaliação da colapsabilidade da via aérea superior em pacientes sob investigação de AOS. Estudo 2) A NEP avaliada com máscara nasal na posição supina é um método simples e promissor que reflete o componente anatômico da colapsabilidade da via aérea superior de forma similar a Pcrit / INTRODUCTION: Obstructive sleep apnea (OSA) is common in the general population and is characterized by recurrent collapse of the upper airway. There is a growing interest in developing methods for better understanding of OSA pathophysiology. Negative expiratory pressure (NEP) technique is a simple method that evaluates upper airway collapsibility during wakefulness. However, the method of NEP determination varies among published studies and is mostly evaluated with a mouthpiece, which could inadequately reflect the behavior of nasopharynx and also interfere on the tongue position. In addition, there are no studies evaluating the association between NEP and upper airway anatomy. Pharyngeal critical closing pressure (Pcrit) is a well established technique that reflects the anatomical component of OSA, however, it is performed during sleep and requires a complex methodology. OBJECTIVES: We performed 2 studies in OSA and normal subjects with the objectives of: Study 1) To determine the influence of interface and position on the measurement of upper airway collapsibility while awake evaluated by NEP. Study 2) To evaluate the association among upper airway collapsibility while awake evaluated by NEP with nasal mask in supine position and during sleep evaluated by Pcrit with upper airway anatomy evaluated objectively by upper airway computed tomography (CT) scan. METHODS: We recruited subjects with age between 18 and 65 years with suspect OSA referred to the outpatient sleep clinic at the Heart Institute, University of São Paulo. Subjects underwent pulmonary function test, polysomnography and NEP evaluations in four conditions: sitting and supine position either with mouthpiece or with nasal mask. NEP was evaluated by the parameter V0.2SB/V0.2NEP (ratio between the volume exhaled at 0.2 s during stable breathing (3 expirations prior to NEP application) over the volume exhaled at 0.2 s during NEP application). A subgroup of subjects performed Pcrit and upper airway CT evaluations. RESULTS: Study 1) We studied a total of 86 subjects (72 male, age: 46 ± 12 years, body mass index (BMI): 30.2 ± 4.4 kg/m2, apnea/hypopnea index (AHI): 32.9 ± 26.4 events/hour). We found an interaction between interface and position on upper airway collapsibility in multivariate analysis (p=0.007), with the upper airway being more collapsible with mouthpiece than with nasal mask in sitting position. Upper airway collapsibility was higher in supine than in sitting position when NEP was performed with nasal mask. In contrast, NEP was not influenced by position when evaluated with mouthpiece. Expiratory resistance was significantly higher and independent of position with mouthpiece than with nasal mask (20.7 cmH2O/L.s-1 vs 8.6 cmH2O/L.s-1 respectively, p=0.018). Study 2) Twenty-eight subjects performed NEP with nasal mask in supine position, Pcrit and upper airway CT scan (age: 45±13 years, BMI: 29.4 ± 4.9 kg/m2, and AHI: 30 ± 26 events/h). NEP evaluated with nasal mask in supine position and Pcrit were similarly associated with tongue area (r=0.646 and r=0.585), tongue volume (r=0.565 and r=0.613), pharyngeal length (r=0.580 and r=0.611), and AHI (r=0.490 and r=0.531) respectively (p < 0.05 for all comparisons). NEP and Pcrit were significantly worse in patients with severe OSA than the remaining population (p < 0.05). CONCLUSIONS: Study 1) Interface and position influence upper airway collapsibility measured by NEP. We propose NEP to be performed with nasal mask in supine position in future studies of upper airway collapsibility evaluation in patients under investigation for OSA. Study 2) NEP evaluated with nasal mask in supine position is a simple and promising method that is associated with the anatomical component of upper airway collapsibility similarly to Pcrit

Introdução: A apneia obstrutiva do sono (AOS) é uma doença altamente prevalente, caracterizada pela obstrução recorrente da faringe durante o sono. Apesar do quadro clínico ser marcado por ronco e sonolência diurna excessiva e do maior risco cardiometabólico associado à AOS, uma grande parcela dos pacientes diagnosticados permanece sem nenhum tratamento. Dessa forma, são necessárias estratégias com o objetivo de otimizar as opções de tratamento para os pacientes com AOS. Objetivos: Esta tese é composta pela compilação de três artigos com o objetivo geral de avaliar os fatores fisiopatológicos anatômicos da AOS que podem influenciar na variabilidade individual de resposta ao tratamento. Os objetivos específicos de cada artigo são: Artigo 1) Avaliar se o padrão de obstrução da faringe influencia no efeito da mudança de decúbito de supino para lateral na patência da via aérea superior; Artigo 2) Avaliar as diferenças na complacência das regiões da faringe e sua associação com padrões de curva inspiratória; Artigo 3) Avaliar a influência da estrutura faríngea envolvida na obstrução e a colapsabilidade da via aérea superior na eficácia do aparelho intra-oral (AIO) no tratamento da AOS. Métodos: Foram recrutados pacientes com diagnóstico prévio de AOS com idade entre 21 a 70 anos. Artigo 1: Os indivíduos foram avaliados com sonoendoscopia e registro simultâneo do fluxo aéreo durante o sono natural em decúbito supino e lateral. Artigo 2: os indivíduos foram avaliados com sonoendoscopia e registro simultâneo da pressão faríngea durante o sono natural. Artigo 3: Os indivíduos foram avaliados na primeira noite com sonoendoscopia e, em duas noites adicionais, foram submetidos à polissonografia com e sem AIO para determinação do índice de apneiahipopneia (IAH) e para a medida da pressão crítica de fechamento da faringe (Pcrit). Resultados: Artigo 1: Foram avaliados 24 pacientes (17 homens, idade: 53±6 anos, IAH:48±28 eventos/hora). Em pacientes com obstrução associada a língua (n=10), não houve aumento significativo do pico de fluxo inspiratório e da ventilação minuto com a mudança de decúbito de supino para lateral. A posição lateral resultou em diminuição da ocorrência do colapso de epiglote e aumento de 45% na ventilação minuto entre os pacientes com obstrução da epiglote (n=6). Artigo 2: Foram avaliados 14 pacientes (9 homens, idade: 51±5 anos, IAH: 56±32 eventos/hora). Comparada à região retroglossal, a região retropalatal foi mais estreita (19,2 [23,9] mm2 versus 55,0 [30,7]mm2; p < 0,001) e apresentou maior complacência (3,2 ± 2,1 mm2/cmH2O versus 2,1 ± 1,8 mm2/cmH2O; p < 0,001). A dependência ao esforço negativo foi positivamente associada ao estreitamento da área retropalatal (r=0,47; p=0,001). Artigo 3: Foram avaliados 25 pacientes (17 homens, idade: 49±11 anos, IAH: 51±24 eventos/hora). O AIO reduziu a Pcrit em 3,9±2,4 cmH2O e o IAH em 69%. A redução da Pcrit foi maior nos pacientes com a língua posteriorizada. A ppresença da língua posteriorizada (p=0,03) e menor colapsabilidade da faringe (Pcrit < 1 cmH2O) no momento inicial (p=0,04) foram determinantes de melhor resposta terapêutica demonstrada pela maior redução do IAH com o AIO (83% versus 48%; p < 0,001). Conclusões: O padrão de obstrução e a colapsabilidade da faringe são fatores determinantes na resposta individual às modalidades terapêuticas alternativas para tratamento da AOS como terapia posicional e AIO. Pacientes com colapso de epiglote apresentaram melhora da patência da faringe com o decúbito lateral e assim podem se beneficiar da terapia posicional para AOS. A região retropalatal apresentou menor área e maior complacência comparada à região retroglossal nos pacientes com AOS. Finalmente, pacientes com língua posteriorizada e menor colapsabilidade da faringe são bons candidatos ao uso do AIO para tratamento da AOS / Introduction: Obstructive sleep apnea (OSA) is a highly prevalent disease characterized by recurrent pharyngeal obstruction during sleep. Despite symptoms such as snore and excessive daytime sleepiness and, the higher cardiometabolic risk related to OSA, a large proportion of patients do not receive any treatment for the disease. Therefore, strategies to improve management approaches for OSA are necessary. Objectives: This thesis consists of the compilation of three articles with a general aim of investigating the anatomic factors involved in OSA pathogenesis that could affect the individual variability of treatment responses. The specific aims of each article are: Article 1: To evaluate if the pattern of pharyngeal obstruction influences the effect of changing from supine to lateral position on upper airway patency; 2) To compare the compliance of each pharyngeal level and its association with inspiratory flow patterns; 3) To evaluate the effect of pharyngeal collapsibility and the pharyngeal structure causing collapse on the efficacy of oral appliance therapy for OSA. Methods: Patients previously diagnosed with OSA ranging from 21 to 70 years old were recruited for the studies. Article 1: Patients underwent upper airway endoscopy with simultaneous recordings of respiratory airflow in both supine and lateral position during natural sleep. Article 2: Patients underwent upper airway endoscopy with simultaneous recordings of pharyngeal pressure during natural sleep. Article 3: Patients underwent upper airway endoscopy on the first night. On two additional overnight studies, polysomnography was performed with and without an oral appliance to determine apnea-hypopnea index (AHI), and to measure the critical closing pressure (Pcrit). Results: Article 1: Twenty-four patients (17 men, 53±6 years old, AHI:48±28 events/hour) were studied. Patients with tongue-related obstruction (n=10) showed no improvement in airflow, and the tongue remained posteriorly located. Epiglottic obstruction was virtually abolished with lateral positioning and ventilation increased by 45% compared to supine position. Article 2: Fourteen patients (9 men, 51±5 years old, AHI: 56±32 events/hour) were studied. Compared to the retroglossal airway, the retropalatal airway was smaller at end-expiration (p < 0.001), and had greater absolute and relative compliances (p < 0.001). NED was positively associated with retropalatal relative area change (r=0.47; p < 0.001). Article 3: Twenty-five patients (17 men, 49±11 years old, IAH: 51±24 events/hour) were studied. Oral appliance therapy reduced Pcrit by 3.9±2.4 cmH2O and AHI by 69%. Oral appliance lowered Pcrit by 2.7±0.9 cmH2O more in those with posteriorly-located tongue compared to those without (p < 0.008). Posteriorly-located tongue (p=0.03) and lower baseline collapsibility (p=0.04) were significant determinants of a greater-than-average AHI response to therapy (83% versus 48%, p < 0.001). Conclusions: The pattern of obstruction and pharyngeal collapsibility are determinants of the individual response to alternative OSA treatment such as positional therapy and oral appliance. Patients with epiglottic obstruction showed significant improvement with lateral sleeping position and, therefore may benefit from positional therapy for OSA. The retropalatal airway had a smaller area and a greater compliance compared to the retroglossal airway in OSA patients. Finally, patients with posteriorly located tongue plus less-severe collapsibility are good candidates for oral appliance therapy

Introdução: A patogênese da apneia obstrutiva do sono (AOS) é complexa e pode variar de acordo com a etnia. O componente anatômico que predispõe à AOS é resultado da interação entre a estrutura óssea e partes moles da via aérea superior (VAS), e pode ser acessado através da pressão crítica de fechamento da faringe (Pcrit). Hipotetizamos que os descendentes de Japoneses e Caucasianos apresentam diferentes preditores para a colapsabilidade da VAS, sugerindo diferentes vias que levam ao desenvolvimento da AOS nestes dois grupos étnicos. Métodos: Homens descendentes de Japoneses (n=39) e Caucasianos (n=39), pareados para idade e gravidade da AOS, foram avaliados através de polissonografia (PSG), Pcrit e tomografia computadorizada (TC) da VAS e abdome para estudo da anatomia da via aérea e gordura abdominal, respectivamente. Resultados: Pcrit foi similar entre descendentes de Japoneses e Caucasianos (-1.0 ± 3.3 vs -0.4 ± 3.1 cmH20). Descendentes de Japoneses apresentaram menores dimensões ósseas craniofaciais (comprimento da base do crânio, maxila e mandíbula), enquanto que os Caucasianos apresentaram maior tamanho das partes moles da VAS (comprimento e volume da língua) e maior desbalanço entre o volume da língua e da mandíbula (razão entre o volume da língua e o volume da mandíbula). O ângulo da base do crânio apresentou associação com a Pcrit somente entre os descendentes de Japoneses (r=-0.535, p < 0.01). A razão volume da língua/volume mandibular se associou com a Pcrit somente nos Caucasianos (r=0.460, p < 0.01). Variáveis relacionadas à obesidade (IMC, circunferências cervical e abdominal, gordura visceral) mostraram correlação semelhante com a Pcrit em ambos os grupos. Conclusões: Descendentes de Japoneses e Caucasianos apresentam diferentes preditores da colapsabilidade da VAS. Enquanto a restrição óssea craniofacial foi determinante para a Pcrit somente entre os descendentes de Japoneses, o desbalanço anatômico entre o volume da língua e da mandíbula foi importante para a Pcrit nos Caucasianos. Estes achados podem ter implicações terapêuticas no tocante à melhora da predisposição anatômica para a AOS entre as etnias / Introduction: Obstructive sleep apnea (OSA) pathogenesis is complex and may vary according to ethnicity. The anatomical component predisposing to OSA is the result of the interaction between bony structure and upper airway soft tissues and can be assessed using passive critical closing pressure (Pcrit). We hypothesized that Japanese-Brazilians and Caucasians present different predictors to upper airway collapsibility, suggesting different causal pathways to develop OSA in these two groups. Methods: Male Japanese-Brazilians (n=39) and Caucasians (n=39) well matched for age and OSA severity were evaluated by full polysomnography, Pcrit and upper airway plus abdomen CT scans for determination of upper airway anatomy and abdominal fat, respectively. Results: Pcrit was similar between Japanese-Brazilians and Caucasians (-1.0 ± 3.3 vs -0.4 ± 3.1 cmH20). Japanese-Brazilians presented smaller upper airway bony dimensions (cranial base, maxillary and mandibular length) while Caucasians presented larger upper airway soft tissue (tongue length and volume) and greater imbalance between tongue and mandible (tongue/mandibular volume ratio). Cranial base angle was associated with Pcrit only among Japanese-Brazilians (r=-0.535, p < 0.01). Tongue/mandibular volume ratio was associated with Pcrit only among Caucasians (r=0.460, p < 0.01). Obesity-related variables (visceral fat, BMI, neck and waist circumferences) showed similar correlation with Pcrit in Japanese-Brazilians and Caucasians. Conclusions: Japanese-Brazilians and Caucasians present different predictors of upper airway collapsibility. While craniofacial bony restriction was determinant to Pcrit only in the Japanese-Brazilians, anatomical imbalance between tongue and mandible volume was important to Pcrit among Caucasians. These findings may have therapeutic implications regarding how to improve anatomical predisposition to OSA across ethnicities

INTRODUÇÃO: A apneia obstrutiva do sono (AOS) é comum na população geral e é caracterizada pelo colapso recorrente da via aérea superior. Há um interesse crescente no desenvolvimento de métodos para melhor entendimento da fisiopatologia da AOS. A técnica da pressão negativa expiratória (NEP) é um método relativamente simples que avalia a colapsabilidade da via aérea superior durante a vigília. Porém, a metodologia varia muito e a maioria dos estudos utilizou o bocal, que pode não retratar de forma adequada o comportamento da nasofaringe e pode interferir na posição da língua. Adicionalmente, não existem estudos que avaliaram a associação da NEP com variáveis anatômicas da via aérea superior. A pressão crítica de fechamento da faringe (Pcrit) é um método bem estabelecido que reflete o componente anatômico da AOS, porém é realizada durante o sono e envolve metodologia complexa. OBJETIVOS: Realizamos 2 estudos em indivíduos normais e portadores de AOS com o objetivo de: Estudo 1) Determinar a influência da interface e posição sobre a medida da colapsabilidade da via aérea superior durante a vigília avaliada pela NEP. Estudo 2) Avaliar a associação entre a colapsabilidade da via aérea superior durante a vigília medida pela NEP com máscara nasal na posição supina e durante o sono medida pela Pcrit com variáveis anatômicas da via aérea superior avaliadas pela tomografia computadorizada (TC). MÉTODOS: Foram recrutados indivíduos com idade entre 18 e 65 anos com suspeita de AOS referidos do Laboratório do Sono do InCor. Os indivíduos foram submetidos a prova de função pulmonar, polissonografia e NEP em 4 situações: posição sentada e supina utilizando tanto bocal como máscara nasal. A NEP foi avaliada pelo parâmetro V0,2SB/V0,2NEP (relação entre o volume expirado a 0,2 s durante a respiração espontânea (3 expirações precedentes à aplicação da NEP) sobre o volume expirado a 0,2 s durante a aplicação da NEP). Um subgrupo dos indivíduos realizou o exame de Pcrit e TC de via aérea superior. RESULTADOS: Estudo 1) Foram estudados um total de 86 indivíduos (72 homens, idade: 46 ± 12 anos, índice de massa corpórea (IMC): 30,2 ± 4,4 kg/m2, índice de apneia/hipopneia (IAH): 32,9 ± 26,4 eventos/hora). Encontramos uma interação entre interface e posição sobre a colapsabilidade da via aérea superior na análise multivariada (p=0,007), sendo que a via aérea superior foi mais colapsável com bocal do que com máscara nasal na posição sentada. A colapsabilidade da via aérea superior foi maior na posição supina do que sentada quando a NEP foi realizada com máscara nasal. Em contraste, a NEP não foi influenciada pela posição quando avaliada com bocal. A resistência expiratória foi significativamente maior e independente da posição com bocal do que máscara nasal (20,7 cmH2O/L.s-1 vs 8,6 cmH2O/L.s-1 respectivamente, p=0,018). Estudo 2) Vinte e oito indivíduos realizaram a NEP com máscara nasal na posição supina, Pcrit e TC da via aérea superior (idade: 45 ± 13 anos, IMC: 29.4±4.9 kg/m2 e IAH: 30 ± 26 eventos/hora). A NEP e a Pcrit se associaram de maneira semelhante com a área da língua (r=0,646 e r=0,585), volume da língua (r=0,565 e r=0,613), comprimento da faringe (r=0,580 e r=0,611) e IAH (r=0,490 e r=0,531), respectivamente (p < 0,05 para todas as correlações). A NEP e a Pcrit foram significativamente piores em pacientes com AOS grave do que no restante da população (p < 0,05). CONCLUSÕES: Estudo 1) A interface e a posição influenciam a colapsabilidade da via aérea superior medida pela NEP. Propomos que a NEP seja realizada com máscara nasal na posição supina em estudos futuros de avaliação da colapsabilidade da via aérea superior em pacientes sob investigação de AOS. Estudo 2) A NEP avaliada com máscara nasal na posição supina é um método simples e promissor que reflete o componente anatômico da colapsabilidade da via aérea superior de forma similar a Pcrit / INTRODUCTION: Obstructive sleep apnea (OSA) is common in the general population and is characterized by recurrent collapse of the upper airway. There is a growing interest in developing methods for better understanding of OSA pathophysiology. Negative expiratory pressure (NEP) technique is a simple method that evaluates upper airway collapsibility during wakefulness. However, the method of NEP determination varies among published studies and is mostly evaluated with a mouthpiece, which could inadequately reflect the behavior of nasopharynx and also interfere on the tongue position. In addition, there are no studies evaluating the association between NEP and upper airway anatomy. Pharyngeal critical closing pressure (Pcrit) is a well established technique that reflects the anatomical component of OSA, however, it is performed during sleep and requires a complex methodology. OBJECTIVES: We performed 2 studies in OSA and normal subjects with the objectives of: Study 1) To determine the influence of interface and position on the measurement of upper airway collapsibility while awake evaluated by NEP. Study 2) To evaluate the association among upper airway collapsibility while awake evaluated by NEP with nasal mask in supine position and during sleep evaluated by Pcrit with upper airway anatomy evaluated objectively by upper airway computed tomography (CT) scan. METHODS: We recruited subjects with age between 18 and 65 years with suspect OSA referred to the outpatient sleep clinic at the Heart Institute, University of São Paulo. Subjects underwent pulmonary function test, polysomnography and NEP evaluations in four conditions: sitting and supine position either with mouthpiece or with nasal mask. NEP was evaluated by the parameter V0.2SB/V0.2NEP (ratio between the volume exhaled at 0.2 s during stable breathing (3 expirations prior to NEP application) over the volume exhaled at 0.2 s during NEP application). A subgroup of subjects performed Pcrit and upper airway CT evaluations. RESULTS: Study 1) We studied a total of 86 subjects (72 male, age: 46 ± 12 years, body mass index (BMI): 30.2 ± 4.4 kg/m2, apnea/hypopnea index (AHI): 32.9 ± 26.4 events/hour). We found an interaction between interface and position on upper airway collapsibility in multivariate analysis (p=0.007), with the upper airway being more collapsible with mouthpiece than with nasal mask in sitting position. Upper airway collapsibility was higher in supine than in sitting position when NEP was performed with nasal mask. In contrast, NEP was not influenced by position when evaluated with mouthpiece. Expiratory resistance was significantly higher and independent of position with mouthpiece than with nasal mask (20.7 cmH2O/L.s-1 vs 8.6 cmH2O/L.s-1 respectively, p=0.018). Study 2) Twenty-eight subjects performed NEP with nasal mask in supine position, Pcrit and upper airway CT scan (age: 45±13 years, BMI: 29.4 ± 4.9 kg/m2, and AHI: 30 ± 26 events/h). NEP evaluated with nasal mask in supine position and Pcrit were similarly associated with tongue area (r=0.646 and r=0.585), tongue volume (r=0.565 and r=0.613), pharyngeal length (r=0.580 and r=0.611), and AHI (r=0.490 and r=0.531) respectively (p < 0.05 for all comparisons). NEP and Pcrit were significantly worse in patients with severe OSA than the remaining population (p < 0.05). CONCLUSIONS: Study 1) Interface and position influence upper airway collapsibility measured by NEP. We propose NEP to be performed with nasal mask in supine position in future studies of upper airway collapsibility evaluation in patients under investigation for OSA. Study 2) NEP evaluated with nasal mask in supine position is a simple and promising method that is associated with the anatomical component of upper airway collapsibility similarly to Pcrit

Introdução: A pressão crítica de fechamento da faringe (PCrit) é a pressão nasal em que há colapso da faringe. Conceitualmente a Pcrit reflete a contribuição anatômica na gênese da apnéia obstrutiva do sono (AOS). No entanto, a relação entre a PCrit e a anatomia das vias aéreas superiores (VAS) tem sido pouco estudada. A PCrit determinada durante o sono requer pesquisadores experientes durante a noite. A indução do sono com midazolam é usada na prática clínica para a realização de procedimentos ambulatoriais e poderia ser uma alternativa mais conveniente para se determinar a Pcrit. Porém, o midazolam pode provocar sedação além de simples indução do sono, reduzir a atividade muscular das VAS e aumentar a colapsabilidade quando comparado com o sono normal. Objetivos: 1. validar a determinação da PCrit durante o dia após a indução do sono com midazolam; 2. comparar a arquitetura do sono induzido com baixa dose de midazolam com o sono natural; 3. correlacionar a PCrit com a anatomia das VAS. Métodos: Homens com graus variados de sintomas sugestivos de AOS foram submetidos a polissonografia completa noturna, determinação da PCrit durante o sono natural e após a indução do sono com midazolam bem como tomografia computadorizada de cabeça e pescoço para avaliação das VAS. Resultados: Foram estudados 15 sujeitos com idade (média±DP) de 54 ± 10 anos, índice de massa corporal de 29,9 ± 3,9 kg/m2 e índice de apnéiahipopnéia (IAH) de 38 ± 22 (variação: 8-66 eventos/h). A indução do sono foi obtida em todos os sujeitos, utilizando doses mínimas de midazolam (mediana [intervalo interquartil]) (2,4 [2,0-4,4] mg). A PCrit durante o sono natural e induzido foram semelhantes (-0,82 ± 3,44 e -0,97 ± 3,21 cmH2O, P = 0,663) e se associaram (coeficiente de correlação intraclasse=0,92 (IC 95% 0,78-0,97 P<0,001). A distribuição das fases do sono durante sono natural e induzido foi similar, com excessão da fase 1 (10,5 ± 5,1% vs. 20,6 ± 8,1, respectivamente; P=0,001). A Pcrit determinada durante o sono natural e induzido se correlacionaram com o IAH (r=0,592, P=0,020 e r=0,576, P=0,025, respectivamente). Além disso tanto a Pcrit determinada por sono natural e induzido se correlacionaram com diversas variáveis tomográficas de VAS, incluindo a posição do osso hióide, ângulo da base do crânio e as áreas seccionais da velofaringe e hipofaringe (r variando de 0,577 a 0,686, P<0,05). A regressão linear múltipla revelou que o IAH foi independentemente associado com a Pcrit durante sono induzido, circunferência da cintura e idade (r2 = 0,785, P = 0,001). Conclusão: A PCrit determinada durante o dia com indução do sono é semelhante à determinada durante o sono natural e é um método alternativo promissor para determinar a PCrit. O sono induzido por doses baixas de midazolan promove um sono similar ao sono natural. A Pcrit determinada tanto durante o sono natural e induzido correlaciona-se com várias características anatômicas das VAS / Introduction: The pharyngeal critical closing pressure (Pcrit) is the nasal pressure at which the airway collapses. Pcrit is thought to reflect the anatomical contribution to the genesis of obstructive sleep apnea (OSA). However, the relationship between Pcrit and upper airway anatomy has been poorly investigated. Pcrit determined during sleep requires experienced investigators at night. Sleep induction with midazolam is frequently used in clinical practice during ambulatory procedure and could be a more convenient alternative to assess Pcrit. On the other hand, midazolam could induce sedation rather than sleep, decrease upper airway muscle activity and increase collapsibility compared with natural sleep. Objectives: 1. validate Pcrit determination during the day after sleep induction with midazolam; 2. compare the sleep architecture of induced sleep after low doses of midazolam with natural sleep; 3.correlate Pcrit with upper airway anatomy. Methods: Men with different severity of OSA symptoms underwent baseline full polysomnography, Pcrit determination during natural sleep and after sleep induction with midazolam and head and neck computed tomography. RESULTS: Fifteen men aged (mean±SD) 54±10ys, body mass index=29.9 ± 3.9 Kg/m2 and apnea hypopnea index=38±22, range: 8-66 events/h were studied. Sleep induction was obtained with minimum doses of midazolam (median[interquartile range] (2.4 [2.0-4.4] mg). Sleep phase distribution during natural and induced sleep was similar, except for stage 1 (10.5 ± 5.1% vs. 20.6 ± 8.1, respectively; P=0.001). Natural and induced sleep Pcrit were similar (-0.82 ± 3.44 and -0.97 ± 3.21 cmH2O, P=0.663) and closely associated (intraclass correlation coefficient=0.92 (95%CI 0.78-0.97, P<0.001). Natural and sleep induced Pcrit correlated with AHI (r=0.592, P=0.020; r=0.576, P=0.025, respectively). Pcrit determined both during natural and induced sleep were significantly associated with several tomographic variables, including hyoid position, cranial base angle and cross sectional areas of the velopharynx and hypopharynx (r range: 0.577 to 0.686, P<0.05). Multiple linear regression revealed that AHI was independently associated with induced sleep Pcrit, waist circumference and age (r2=0.785, P=0.001). Conclusion: Pcrit determined during the day with sleep induction is similar to natural sleep and is a promising alternative method to determine Pcrit. Sleep induction with small doses of midazolam promoted sleep similar to natural sleep. Pcrit determined both during natural and induced sleep correlates with several anatomical characteristics of the upper airway

Introdução: A pressão crítica de fechamento da faringe (PCrit) é a pressão nasal em que há colapso da faringe. Conceitualmente a Pcrit reflete a contribuição anatômica na gênese da apnéia obstrutiva do sono (AOS). No entanto, a relação entre a PCrit e a anatomia das vias aéreas superiores (VAS) tem sido pouco estudada. A PCrit determinada durante o sono requer pesquisadores experientes durante a noite. A indução do sono com midazolam é usada na prática clínica para a realização de procedimentos ambulatoriais e poderia ser uma alternativa mais conveniente para se determinar a Pcrit. Porém, o midazolam pode provocar sedação além de simples indução do sono, reduzir a atividade muscular das VAS e aumentar a colapsabilidade quando comparado com o sono normal. Objetivos: 1. validar a determinação da PCrit durante o dia após a indução do sono com midazolam; 2. comparar a arquitetura do sono induzido com baixa dose de midazolam com o sono natural; 3. correlacionar a PCrit com a anatomia das VAS. Métodos: Homens com graus variados de sintomas sugestivos de AOS foram submetidos a polissonografia completa noturna, determinação da PCrit durante o sono natural e após a indução do sono com midazolam bem como tomografia computadorizada de cabeça e pescoço para avaliação das VAS. Resultados: Foram estudados 15 sujeitos com idade (média±DP) de 54 ± 10 anos, índice de massa corporal de 29,9 ± 3,9 kg/m2 e índice de apnéiahipopnéia (IAH) de 38 ± 22 (variação: 8-66 eventos/h). A indução do sono foi obtida em todos os sujeitos, utilizando doses mínimas de midazolam (mediana [intervalo interquartil]) (2,4 [2,0-4,4] mg). A PCrit durante o sono natural e induzido foram semelhantes (-0,82 ± 3,44 e -0,97 ± 3,21 cmH2O, P = 0,663) e se associaram (coeficiente de correlação intraclasse=0,92 (IC 95% 0,78-0,97 P<0,001). A distribuição das fases do sono durante sono natural e induzido foi similar, com excessão da fase 1 (10,5 ± 5,1% vs. 20,6 ± 8,1, respectivamente; P=0,001). A Pcrit determinada durante o sono natural e induzido se correlacionaram com o IAH (r=0,592, P=0,020 e r=0,576, P=0,025, respectivamente). Além disso tanto a Pcrit determinada por sono natural e induzido se correlacionaram com diversas variáveis tomográficas de VAS, incluindo a posição do osso hióide, ângulo da base do crânio e as áreas seccionais da velofaringe e hipofaringe (r variando de 0,577 a 0,686, P<0,05). A regressão linear múltipla revelou que o IAH foi independentemente associado com a Pcrit durante sono induzido, circunferência da cintura e idade (r2 = 0,785, P = 0,001). Conclusão: A PCrit determinada durante o dia com indução do sono é semelhante à determinada durante o sono natural e é um método alternativo promissor para determinar a PCrit. O sono induzido por doses baixas de midazolan promove um sono similar ao sono natural. A Pcrit determinada tanto durante o sono natural e induzido correlaciona-se com várias características anatômicas das VAS / Introduction: The pharyngeal critical closing pressure (Pcrit) is the nasal pressure at which the airway collapses. Pcrit is thought to reflect the anatomical contribution to the genesis of obstructive sleep apnea (OSA). However, the relationship between Pcrit and upper airway anatomy has been poorly investigated. Pcrit determined during sleep requires experienced investigators at night. Sleep induction with midazolam is frequently used in clinical practice during ambulatory procedure and could be a more convenient alternative to assess Pcrit. On the other hand, midazolam could induce sedation rather than sleep, decrease upper airway muscle activity and increase collapsibility compared with natural sleep. Objectives: 1. validate Pcrit determination during the day after sleep induction with midazolam; 2. compare the sleep architecture of induced sleep after low doses of midazolam with natural sleep; 3.correlate Pcrit with upper airway anatomy. Methods: Men with different severity of OSA symptoms underwent baseline full polysomnography, Pcrit determination during natural sleep and after sleep induction with midazolam and head and neck computed tomography. RESULTS: Fifteen men aged (mean±SD) 54±10ys, body mass index=29.9 ± 3.9 Kg/m2 and apnea hypopnea index=38±22, range: 8-66 events/h were studied. Sleep induction was obtained with minimum doses of midazolam (median[interquartile range] (2.4 [2.0-4.4] mg). Sleep phase distribution during natural and induced sleep was similar, except for stage 1 (10.5 ± 5.1% vs. 20.6 ± 8.1, respectively; P=0.001). Natural and induced sleep Pcrit were similar (-0.82 ± 3.44 and -0.97 ± 3.21 cmH2O, P=0.663) and closely associated (intraclass correlation coefficient=0.92 (95%CI 0.78-0.97, P<0.001). Natural and sleep induced Pcrit correlated with AHI (r=0.592, P=0.020; r=0.576, P=0.025, respectively). Pcrit determined both during natural and induced sleep were significantly associated with several tomographic variables, including hyoid position, cranial base angle and cross sectional areas of the velopharynx and hypopharynx (r range: 0.577 to 0.686, P<0.05). Multiple linear regression revealed that AHI was independently associated with induced sleep Pcrit, waist circumference and age (r2=0.785, P=0.001). Conclusion: Pcrit determined during the day with sleep induction is similar to natural sleep and is a promising alternative method to determine Pcrit. Sleep induction with small doses of midazolam promoted sleep similar to natural sleep. Pcrit determined both during natural and induced sleep correlates with several anatomical characteristics of the upper airway