Obstructive sleep apnea (OSA) is a common disorder characterized by recurrent cessation of breathing due to complete or partial upper airway occlusion during sleep. The incompetent tone of palatal, pharngeal, and glossal muscles which fail to maintain airway patency during sleep causes narrowing of the airway dimension and increased resistance of breathing. The identification of the sites of upper airway obstruction in patients with OSA is important in understanding the pathogenesis and deciding the treatment modality of snoring and/or OSA. Various upper airway imaging modalities have been used to assess upper airway size and precise localization of the sites of upper airway obstruction during sleep. Dynamic imaging modalities enabled assessment of dimensional changes in the upper airway during respiration and sleep. This article focused on reviews of various upper airway imaging modalities, especially dynamic upper airway imaging studies providing important information on the pathogenesis of OSA.
Background: Three-dementional imaging with spiral CT(3D spiral CT) is a well established imaging modality which has been investigated in various clinical settings. However the 3D spiral CT in upper airway disease is rarely reported and its results are still obscure. Objectives: To access the usefulness of 3D spiral CT imaging in patients with upper airway diseases. Materials and Methods We performed 3D spiral CT in fourteen patients In whom upper airway diseases were clinically suspected. Nine of these patients had upper airway stenosis, two had laryngeal cartilage fracture, and three had laryngo-hypopharyngeal cancer. For evaluation of location and extent of the lesions, we compared the findings of 3D imaging with those of air tracheogram, conventional 2D CT images, endoscopic and operative findings. Results: In case of stenosis, 3D spiral CT provide significant useful information, particularly the site and length of the stenotic segment. But, it was difficult to define the fracture of the laryngeal framework and to detect the cartilagenous invasion by head and neck cancer using the 3D imaging. Conclusion : The 3D spiral CT was an useful adjunctive method to assess some kind of upper airway disease but not in others. So, we should compare the findings of 3D images with those of other diagnostic tools for accurate diagnosis of the upper airway disease.
Eow, Pei Ying;Lin, Kar Yi;Kohli, Shivani;Math, Swarna Yerebairapura
Imaging Science in Dentistry
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v.51
no.4
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pp.439-446
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2021
Purpose: The aim of this study was to identify correlations between the STOP-Bang score and upper airway dimensions using cone-beam computed tomography (CBCT) scans. Materials and Methods: This study included 101 subjects (46 men, 55 women) from dental patients who received CBCT scans from 2014 to 2020. The patients were divided into those with a low obstructive sleep apnoea (OSA) risk (STOP-Bang score<3) and those with an intermediate to high OSA risk (STOP-Bang score≥3), and their upper airway dimensions were then analysed on CBCT scans. Comparisons between the low-risk and intermediate/high-risk groups were conducted using the t-test and the Mann-Whitney test. Correlations between the total STOP-Bang score and upper airway dimension parameters were established using Spearman correlation coefficients. P values≤0.05 were considered to indicate statistical significance. Results: Intermediate/high-risk subjects were predominantly male and over 50 years of age, with a higher body mass index. They had significantly longer upper airways, smaller average airway volumes, and smaller widths and antero-posterior dimensions of the narrowest upper airway segment. The total upper airway length was positively correlated with the STOP-Bang score (rs=0.278). The average volume (rs= -0.203) and width of the narrowest upper airway segment(rs= -0.305) were both negatively correlated with STOP-Bang scores. Conclusion: Subjects with higher STOP-Bang scores had upper airways that were longer, narrower, and smaller in terms of average volume. CBCT scans taken for dental patients as part of investigative procedures could be correlated with STOP-Bang scores to screen for patients at risk of OSA.
Obstructive sleep apnea (OSA) is a common sleep-breathing disorder associated with significant comorbidities and perioperative complications. This narrative review is aimed at comprehensively overviewing preoperative risk evaluation and perioperative management strategies for patients with OSA. OSA is characterized by recurrent episodes of upper airway obstruction during sleep leading to hypoxemia and arousal. Anatomical features, such as upper airway narrowing and obesity, contribute to the development of OSA. OSA can be diagnosed based on polysomnography findings, and positive airway pressure therapy is the mainstay of treatment. However, alternative therapies, such as oral appliances or upper airway surgery, can be considered for patients with intolerance. Patients with OSA face perioperative challenges due to difficult airway management, comorbidities, and effects of sedatives and analgesics. Anatomical changes, reduced upper airway muscle tone, and obesity increase the risks of airway obstruction, and difficulties in intubation and mask ventilation. OSA-related comorbidities, such as cardiovascular and respiratory disorders, further increase perioperative risks. Sedatives and opioids can exacerbate respiratory depression and compromise airway patency. Therefore, careful consideration of alternative pain management options is necessary. Although the association between OSA and postoperative mortality remains controversial, concerns exist regarding adverse outcomes in patients with OSA. Understanding the pathophysiology of OSA, implementing appropriate preoperative evaluations, and tailoring perioperative management strategies are vital to ensure patient safety and optimize surgical outcomes.
This study examined changes in airway airflow characteristics before and after extensive surgery for tongue cancer, which includes neck dissection and reconstruction. Pre- and post-operative CBCT scans were used to model 3D upper airways. Computational fluid dynamics (CFD) simulations analyzed airflow and pressure variations. Results showed a significant reduction in airway volume post-surgery, especially in the posterior tongue and epiglottis areas, leading to increased airflow velocity and complex vortex formations. Pressure drop analysis revealed that post-surgery, higher negative pressure is required for inhalation, indicating increased breathing effort. This suggests that the surgical removal of cancerous tissues and lymph nodes, along with reconstruction, alters airway geometry significantly, potentially impacting respiratory function. The findings highlight the clinical importance of assessing airway changes in tongue cancer surgery to anticipate and mitigate postoperative respiratory complications.
Buchanan, Allison;Cohen, Ruben;Looney, Stephen;Kalathingal, Sajitha;De Rossi, Scott
Imaging Science in Dentistry
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v.46
no.1
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pp.9-16
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2016
Purpose: To evaluate the upper airway dimensions of obstructive sleep apnea (OSA) and control subjects using a cone-beam computed tomography (CBCT) unit commonly applied in clinical practice in order to assess airway dimensions in the same fashion as that routinely employed in a clinical setting. Materials and Methods: This was a retrospective analysis utilizing existing CBCT scans to evaluate the dimensions of the upper airway in OSA and control subjects. The CBCT data of sixteen OSA and sixteen control subjects were compared. The average area, average volume, total volume, and total length of the upper airway were computed. Width and anterior-posterior (AP) measurements were obtained on the smallest axial slice. Results: OSA subjects had a significantly smaller average airway area, average airway volume, total airway volume, and mean airway width. OSA subjects had a significantly larger airway length measurement. The mean A-P distance was not significantly different between groups. Conclusion: OSA subjects have a smaller upper airway compared to controls with the exception of airway length. The lack of a significant difference in the mean A-P distance may indicate that patient position during imaging (upright vs. supine) can affect this measurement. Comparison of this study with a future prospective study design will allow for validation of these results.
Background: The purpose of the study is to compare the effects on the pharyngeal airway space of skeletal anchored face mask with those of tooth-borne facemask. Methods: We used two types of facemask for maxillary protraction, the tooth-borne facemask (TBFM) and the skeletal anchored facemask (SAFM), and evaluated the effects of each facemask on the pharyngeal airway. Twenty-eight patients (mean age 10.3 years) were treated with the TBFM and 24 patients (mean age 11.2 years) were treated with the SAFM. Lateral cephalometric radiographs were taken before treatment (T1) and after treatment (T2) to assess changes in the dimensions of the upper airway. Statistical analysis was performed with independent t tests, matched t tests, Mann-Whitney U tests, and Kruskal-Wallis tests. Results: There were marked increases in upper airway dimensions in both groups following treatment, but the SAFM group had a significantly greater increase in airway dimensions than the TBFM group. Also, the SAFM subgroups showed more improved airway measurements than the TBFM subgroups in both the superior and inferior pharyngeal airways. Conclusions: SAFM is more effective than TBFM in increasing upper airway dimensions.
Clinical and molecular phenotypes of asthma are complex. The main phenotypes of adult asthma are characterized by eosinophil and/or neutrophil cell dominant airway inflammation that represent distinct clinical features. Upper and lower airways constitute a unique system and their interaction shows functional complementarity. Although human upper airway contains various indigenous commensals and opportunistic pathogenic microbiome, imbalance of this interactions lead to pathogen overgrowth and increased inflammation and airway remodeling. Competition for epithelial cell attachment, different susceptibilities to host defense molecules and antimicrobial peptides, and the production of proinflammatory cytokine and pattern recognition receptors possibly determine the pattern of this inflammation. Exposure to environmental factors, including infection, air pollution, smoking is commonly associated with asthma comorbidity, severity, exacerbation and resistance to anti-microbial and steroid treatment, and these effects may also be modulated by host and microbial genetics. Administration of probiotic, antibiotic and corticosteroid treatment for asthma may modify the composition of resident microbiota and clinical features. This review summarizes the effect of some environmental factors on the upper respiratory microbiome, the interaction between host-microbiome, and potential impact of asthma treatment on the composition of the upper airway microbiome.
Transactions of the KSME C: Technology and Education
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v.2
no.2
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pp.73-80
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2014
Drug delivery in human upper airway was studied by the numerical simulation of oral airflow. We created an anatomically accurate upper airway model from CT scan data by using a medical image processing software (Mimics). The upper airway was composed of oral cavity, pharynx, larynx, trachea, and second generations of branches. Thin sliced CT data and meticulous refinement of model surface under the ENT doctor's advice provided more sophisticated nasal cavity models. With this 3D upper airway models, numerical simulation was conducted by ANSYS/FLUENT. The steady inspiratory airflows in that model was solved numerically for the case of flow rate of 250 mL/s with drug-laden spray(Q= 20, 40, 60 mL/s). Optimal parameters for mechanical drug aerosol targeting of predetermined areas was to be computed, for a given representative upper airways. From numerical flow visualization results, as flow-rate of drug-laden spray increases, the drag spray residue in oral cavity was increased and the distribution of drug spray in trachea and branches became more homogeneous.
Multiple symmetrical lipomatosis (MSL), also called Madelung's disease, is a rare disorder of unknown etiology and characterized by abnormal accumulation of large subcutaneous fatty masses in neck, shoulder, and upper trunk. MSL has known to predominantly affect middle-aged men with a history of alcoholism. Although the clinical course of MSL is considered to be slowly progressive, in advanced stage, fatty masses in the neck may compress the upper aerodigestive tract, resulting in dyspnea and dysphagia. The treatment of MSL is surgical resection, but radical excision is very difficult and recurrence after surgery is frequent. We report the case of 55-year-old man with long lasting MSL, which caused severe airway obstruction. This patient was admitted with progressive dyspnea and massive accumulation of fat around the vocal cord that was detected on a neck CT scan. This abnormal fatty infiltration in supraglottic region caused upper airway obstruction.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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