Overnight Effects of Obstructive Sleep Apnea and Its Treatment on Stroke Volume in Patients With Heart Failure

BackgroundWe previously showed in heart failure (HF) patients that obstructive respiratory events during sleep and generation of negative intrathoracic pressure during Mueller manoeuvres, mimicking obstructive apneas, acutely reduced stroke volume (SV). We also showed that treating obstructive sleep apnea (OSA) with continuous positive airway pressure (CPAP) increased left ventricular ejection fraction over a 1-month period. We therefore hypothesized that, in HF patients, those with OSA would have greater overnight declines in SV and cardiac output (CO) than in those without sleep apnea, and that therapy of OSA using CPAP would prevent these declines.MethodsWe examined overnight percent change in SV and CO in 32 HF patients with and 28 without OSA using digital photoplethysmography. Among patients with OSA, we also examined changes in SV and CO during a CPAP titration study.ResultsDuring the baseline polysomnogram SV and CO decreased more overnight in those with OSA than in those without sleep apnea (−12.6 ± 7.7% vs −3.2 ± 6.8%; P < 0.001 and −16.2 ± 9.9% vs −3.7 ± 8.3%; P < 0.001, respectively). Overnight changes in SV and CO correlated inversely with total apnea-hypopnea index (r = −0.551; P < 0.001 and r = −0.522; P < 0.001, respectively). In 21 patients with OSA, CPAP reduced the total apnea-hypopnea index from 37.7 ± 21.4 to 15.0 ± 16.0 (P < 0.001) in association with attenuation of the overnight reduction of SV (from −14.0 ± 7.9% to −3.4 ± 9.8%; P = 0.002) and CO (from −17.2 ± 9.0% to −9.7 ± 10.7%; P = 0.042).ConclusionsIn patients with HF, coexisting OSA causes overnight declines in SV and CO that are prevented through reversal of OSA by CPAP.

RésuméIntroductionNous avons précédemment montré chez les patients atteints d’insuffisance cardiaque (IC) que les événements respiratoires obstructifs survenant durant le sommeil et que la génération de pression intrathoracique négative durant la manœuvre de Mueller, qui imite les apnées obstructives, réduisaient à court terme le volume d'éjection (VE). Nous avons également montré que le traitement de l’apnée obstructive du sommeil (AOS) à l’aide de la ventilation spontanée en pression positive expiratoire continue (CPAP : continuous positive airway pressure) augmentait la fraction d’éjection ventriculaire gauche sur une période de 1 mois. Par conséquent, nous avons posé l’hypothèse que les patients atteints d’IC qui ont des AOS pourraient avoir des baisses plus importantes du VE et du débit cardiaque (DC) au cours de la nuit que ceux n’ayant pas d’apnée du sommeil et que le traitement de l’AOS par CPAP pourrait empêcher ces baisses.MéthodesNous avons examiné la variation en pourcentage du VE et du DC au cours de la nuit chez 32 patients souffrant d’IC et 28 patients n’ayant pas d’AOS à l’aide de la photopléthysmographie numérique. Parmi les patients ayant des AOS, nous avons également examiné les changements du VE et du DC au cours d’une étude de titrage de la CPAP.RésultatsLe polysomnogramme initial a montré que le VE et le DC diminuaient plus durant la nuit chez ceux ayant des AOS que chez ceux n’ayant pas d’apnée du sommeil (−12,6 ± 7,7 % vs −3,2 ± 6,8 %; P < 0,001 et −16,2 ± 9,9 % vs −3,7 ± 8,3 %; P < 0,001, respectivement). Les variations du VE et du DC au cours de la nuit ont corrélé de manière inverse avec l’index d’apnées-hypopnées totales (r = −0,551; P < 0,001 et r = −0,522; P < 0,001, respectivement). Chez 21 patients ayant des AOS, la CPAP a réduit l’index d’apnées-hypopnées totales de 37,7 ± 21,4 à 15,0 ± 16,0 (P < 0,001) tout en modérant la réduction du VE (de −14,0 ± 7,9 % à −3,4 ± 9,8 %; P = 0,002) et du DC (de −17,2 ± 9,0 % à −9,7 ± 10,7 %; P = 0,042) au cours de la nuit.ConclusionsChez les patients atteints d’IC, la coexistence d’AOS cause des baisses du VE et du DC au cours de la nuit qui sont évitables en diminuant le nombre d’AOS à l’aide de la CPAP.