AZ ALVÁSFÜGGŐ LÉGZÉSZAVAROK POLISZOMNOGRÁFIÁS ELEMZÉSE

Átírás

1 AZ ALVÁSFÜGGŐ LÉGZÉSZAVAROK POLISZOMNOGRÁFIÁS ELEMZÉSE Dr. Bernát István SOMNOCENTER

2 POLISZOMNOGRÁFIA ÉS AZ ALVÁSFÜGGŐ LÉGZÉSZAVAROK Alvásfüggő légzészavar a leggyakoribb vizsgálati indikáció Az értékelés a technika fejlődésével együtt változik (scoring manuals) Számos élettani paraméter egymásra hatása alakítja az eredményt Az apnoe diagnózis a legfontosabb, de még a definíciók sem tisztázottak

3 Történeti áttekintés csak apnoe Később különböző mértékű áramlás csökkenés is bekerült. Probléma a kvalitatív thermisztor eredmény mint kvantitatív mérce. 2.AASM Chicago 1999 áramláscsökkenés bármilyen mértéke, ami deszaturációval, vagy arouzal-al jár. The current guidelines are an extension to this statement, incorporating refinements to arousal scoring and patterns recognition. 3.AASM %-os áramlás csökkenés, vagy effort eltérés, egyidejű 4 %-os deszatuációval. 4.Aktuálist lásd később..

4 Poliszomnográfia értékelése során a következő változókat értékeljük. 1.Apnoe index (AI). Az óránkénti 10s feletti elzáródások száma. 2.Oxigén deszaturációs index (ODI). Az óránkénti 4%-ot meghaladó deszaturációs események száma. 3.Hipoxia index (T90%O2): a teljes alvásidő során 90% alatti oxigén szaturációs értéken töltött idő százalékos aránya. 4.Arouzal index. Az óránkénti EEG ébredési reakciók száma. 5.Index megadása nélkül jelezzük a tachikardia-bradikardia jelenséget, illetve a társuló ritmuszavarok fajtáit. 6.Alvás közbeni periódusos lábmozgás index

5 Általános szempontok Méréstechnika, termisztor, nyomásmérés (valódi flow) Klinikai jelentőség: EDS vaszkuláris kockázat A mért indexek ezzel nem, vagy csak gyengén korrelálnak SDB alcsoportok (hypoxia, apnoe, alvásfragmentáció) mint kockázati tényezők DEFINÍCIÓK : mindkét oldalról meghatározóak

6 EDS passzív

7 EDS aktív

8 EDS manifeszt

9 DEFINÍCIÓK (ICSD-2/2005) EDS: nappali alváskésztetés, az egyén a társadalmilag aktív időszakban - akaratlan alvás epizódok miatt - nem képes ébren maradni. Klinikai következmények: 1.passzív és aktív alváskésztetés; 2.kognitív funkciók változása, hanyatlása; 3.egzekutív zavarok; 4.hangulati, érzelmi élet zavarai; indíték zavar 5.definíción kívül + krónikus fáradtság Vigilitás: pszichológiai értelemben (Davies, Parasuraman 1982) figyelem fenntartásának képessége, hosszabb feladat során, csökkenése a tartós figyelmet igénylő feladatmegoldás képességének hanyatlásával jár. Pszichiátriai értelmezés hasonló, de itt hangsúlyos a figyelem fenntartása veszélyhelyzetek elkerülésére. Hipervigilitás a poszttraumás stressz alapja ( American Psychiatric Association 1994). Neurofiziológiai értelmezés az arouzal szint változására korlátozódik az alvás- ébrenléti spektrumon belül. Alertness: átfedés az arouzal felé, de annál specifikusabb, magába foglalja az információ feldolgozás képességét. Fázisos alertness, orientációs válasz, tónusos alertness, vigilitás, vagy a fenntartott figyelem szinonimája.

10 DEFINÍCIÓK Tudat szerkezeti alapjai: - ébreszthetőség (arouzal): agytörzsi FR + thalamo-corticalis rendszer + basalis neurotranszmitter rendszer - tudatosság: éber állapotban külső és belső ingerek feldolgozása + gondolkodás, memóriatartalmak használata, élmények felidézése. Limbicus rendszer, NBM kapcsolatai motivációs és emocionális hatásokat közvetít a kognitív rendszerekbe + neocortex gyors emocionalis aktiválása. Fenntartása az asszociációs kéreg + thalamus + hippocampus (explicit memória). - figyelem: -- ingerek felfogása (arouzal rendszer)--, -- orientáció, forrás azonosítás, koncentrálás, objektumok közötti váltás képessége, prefrontális kéreg + paralimbicus cingularis kéreg + parieto occipitalis kéreg Egzekutív funkciók: célravezető magatartást biztosító neuropszichológiai képességek - kezdeményezés, döntés, tervkészítés, memóriatartalmak használata, jelenségek fontosságának felismerése - komplex feladatok megoldása, következmények felismerése Vizsgálható részműködések : fókuszált figyelem, figyelem gátlás és irányváltás, részfeladatok sorrendje, komplex feladat tervezés, munkamemória tartalom értelmezése, következő lépés (monitoring), idő és térbeli hatások elképzelése (coding). Gondolkodás összteljesítményét határozza meg. Munkamemória: információ másodperces tárolása, szelektív figyelem + feladatkezelés (task management), késleltetés a feladatmegoldás során (delay neuronok). Problémamegoldás alapfeltétele.

11 Általános szempontok Apnoe- hypopnoe Amennyiben hypopnoe, mi az objektív alapja a flow, vagy deszaturációs értékeknek Alvás makro (REM, NREM) és mikro szerkezete (CAP noncap) befolyásol Hasznos kísérőjelenségek: arouzal, légzési erőfeszítés, lábmozgás, vegetatív labilitás, SEM vagy REM burst, bruxismus

12 SCORING OR DETECTING

13 SCORING CONCEPTS APNEA When present obstructive apneas should be scored In practice Postarousal apneas? Stage shifting provoked apneas? Apneas during sleep-wake transition? Non progressive apneas? Prolonged sleep wake transition respiratory events should be scored when sleep onset is interfered with. Non obstructive apneas especially during REM sleep- and not leading to arousal or desaturation?

14 Centrális apnoe-hypopnoe 1.Centralis hypopnoe megjelölése nehézkes, kerülendő. 2.Centrális apnoe hátterében obstruktív patogenezis állhat. Centrális itt a PSG mintára utal.

15 Hypopnoe 1.Nincs általánosan elfogadott értéke a minimális légzési eseménynek (2013-ig). 2.Obstruktív hypopnoe esetén két szempont érvényes: Az obstrukció észlelése (áramlási szignál), és kísérő fiziológiai változás (deszaturáció, arouzal,vegetatív változás, lábmozgás). 3.Nincs alapvető patofiziológiai különbség az apnoe és hypopnoe között, az obstruktív légzési események kontinuumát képezik. 4.Ami hypopnoeként indul terminálisan apnoe jelenséggé válhat. 5.Vajon az eseményt lezáró arouzal eltérő jelentőségű a kétféle esemény során? Amennyiben igen, akkor valódi a megkülönböztetés létjogosultsága.

16

17 Az új hypopnoe definícó sajnálatosan az eddigi RERA eseteket, tévesen hypopnoe kategóriába sorolhatja, tovább növelve az UARS körüli ellentmondásokat.

18 Definíciók Obstructive/mixed apneas Absence or reduction to less then 10% of the baseline of airflow with preserved respiratory effort lasting 10sec or more. When NC-PT signal is flat apnea should be scored only if thermistor signal is also less then 10% of its baseline (mouth breathers). The practical utility of differentiating mixed from obstructive apneas is not clear. Central apneas Absence or reduction to less then 10% of the baseline of airflow without continued respiratory effort lasting 10sec or more.

19 FORMER SCORING RULES FOR RESPIRATORY EVENTS Hypopneas These are scored only when there are arousals or desaturations associated with the events. The primary scoring channel is the NC-PT signal. An event is scored when there is clear signal reduction ( 15 to 30%). Now 30% Hypopnea is also scored when progressive flow limitation is present, that is abruptly terminated by return to sinusoid flow or recovery breath. In the everyday routine when flow signal is poor, thoracoabdominal effort that is terminated by an arousal or associated with desaturation is acceptable. Normal individuals may have intermittent mild flattening up to 15% of breaths, they should not be scored. Sleep microstructure based on CAP can improve scoring. Mild fluctuations in non-cap should not be scored. A 4% desaturation index is a reasonable estimate of the hypoxic burden. Now 3%

20 SCORING RULES FOR RESPIRATORY EVENTS Cheyne-Stokes breathing It is a cyclical fluctuation in ventilation with periods of central apnea or hypopnea alternating with periods of hyperpnea in a gradual crescendo-decrescendo fashion. A minimum of three consecutive events is required to identify this pattern. It is maximal in CAP and minimal in non-cpa or REM.

21 SCORING RULES FOR RESPIRATORY EVENTS Sleep hypoventilation It is characterized by sustained reduction in alveolar ventilation and hypoxemia not associated with phasic breathing events such as apneas or hypopneas. When measured there is an increase in PaCo2 during sleep grater or equal to 10 torr from the awake supine value. It is a state of nonapneic obstruction with hypoxia.

22

23 Tranziens alvás (T6/T7)

24 Overview of transient sleep. Scoring or detecting (patient X)

25 Transient sleep epoch scored as wake (patient X)

26 Transient sleep next epoch scored S2 (patient x)

27 Scoring W or REM according to MOE rule?

28 Wake according to MOE rule

29 Example for the 50% MOE rule

30 Flow pressure indicates apnea, while thermistor is not ready to pick up the obstruction

31 K+alfa intrusion+tachicardia+plms without chin EMG sign. Mixture of problem

32 Sleep onset irregular breathing

33 Post arousal irregular breathing

34 Stage shifting induced irregular breathing

35 The same case evolving into obstructive/mixed apneas

36 Pattern changing /apneic obstruction to non apneic obstruction with normoxemia/ without sleep state shift.

37 Sleep stage change induced dysrhytmic breathing

38 Non progressive obstructions in REM onset irregular breathing

39 The same patient with normal breathing pattern and mild hypoxia

40 Flattening of flow sign with recovery breath, desaturation, but no arousal

41 REM sleep irregularities not to be scored

42 Post arousal CAS in REM not to be scored

43 Physiological flow flattening in REM not to be scored

44 Central apnoe

45 Central apnea

46 Post arousal central apnea. Note CAP

47 Cheyne Stokes

48 CPAP titration provoking sleep onset CAS

49 REM hypoventilation

50 NREM hypoventilation

51 Hypoxia at wake

52 The same case, further oxygen drop in S2 state at low CPAP pressure

53 The same case, at high CPAP pressure

54 The same case with insufficient BiPAP administration

55 OSAS with hypoventilation, note phasic, probalbe REM progression

56 The same case after effective CPAP titration

57 T.T Overlap sy

58 T.T. effective treatment

59 Pre-REM hypoventilation

60 The same case REM hypoventilation -

61 The same case REM hypoventilation

62 Severe OSAS, note absence of SWS3 and REM

63 REM rebound following effective titration

64 BiPAP titration compensating for REM dependent SDB

65 Obstruction resolving during REM sleep (effective BiPAP titration)

66 S2 dominans OSAS

67 Fázisos S2 domináns OSAS

68 Amorf tranziens alvásszerkezet

69 Előző eset 16 nappal későbbi CP titrálása. REM és S3 rebound

70 POZÍCIÓ FÜGGŐ JO-I!- OSAS

71 AROUZAL Loomis A, Harvey E, Hobart G (1938)- öt elkülönült stádium /A-E/ alfa intruzió Rechtsaffen and Kales (1968) REM és movement arousal Sullivan CE (1980) rövid arouzal és az álmosság közötti összefüggés (kutyák) ASDA (azóta AASM) (1992)(2005) definíció: abrupt shift in EEG frequency, which may include theta, alpha and/or frequencies greater than 16 Hz but not spindles". Ten seconds of continuous sleep must precede the arousal. The arousal must last 3 s and it must be accompanied by an increase in chin EMG if it occurs during rapid-eye-movement sleep.

72 AROUZAL UCL arouzal (2000): alfa-béta-théta ritmus gyors megjelenése az epochban, egyidejű EMG pozitivitással legalább 2 sec időtartamban. UCL vs ASDA gyorsabb értékelés, de nem hozott minőségi javulást. Ellentmondások: -vegetatív eltérések, prominens EEG változás nélkül -3sec kritérium, komputeres értékelés vizuálisan nem észlelhető eltéréseket is kimutat -K-c és delta burst alvás stabilizálás, vagy fragmentálás? -kortikális, szomatomotoros, vegetatív események függetlenek lehetnek -thalamus bazalis előagy kapuzás: lassú komponensek ezek is aktiváló komplexek, akárcsak a kortikális deszikronizációk

73 CYCLING ALTERNATING PATTERN (CAP) Definíció NREM alvásra fókuszál. CAP arouzal vs. ASDA arouzal, nem feltétlenül jár az alvásminőség romlásával, lehet alvást stabilizáló funkciója is. CAP útmutató (Phase A1-A2-A3) CAP nem helyettesíti az ASDA feltételeket, a mindennapi rutinban hivatalosan nem alkalmazott. Leginkább a K-c és delta burst szerepét tisztázza, mely velejáróan eltér az ASDA arouzal definíciótól.

74 CAP híd a celluláris neuron szint és a kortikális EEG jelenségek között A megzavart alvásszerkezet és az alvásfüggő fázisos jelenségek ütközőpontja

75 REM arousal (tachicardia+emg sign) note normal oxygen level

76 The same case EEG shift shorter than 3sec

77 Scoring or detecting?sleep fragmentation is evident, but EEG shift is shorter than 3sec

78 Sample from the same case

79 CAP observed in normal individual

80 NonCAP from the same case

81 CAP-A1

82 CAP A2

83 CAP A3

84 CAP gating for PLMS

85 Normal CAP density

86 Increased CAP activity

87 NREM CAP pressure (6) was insufficient

88 The same patient NREM non-cap pressure (6) sufficient

89 The same patient at 11 H2O cm pressure still presenting CAP

90 Further elevation of pressure resulting normal sleep structure

91 Fast activity CAP still present at 8 watercm pressure

92 Eradication of CAP activity at 9 watercm pressure

93 Delta burst + EEG shift.

94 Delta arouzal

95 K- complex-arousal

96 John William Waterhouse: Pandora,

97 K complex arousal

98 K-complex activity

99 K complex arousal in case of severe OSAS

100 Apnea terminated by K wavelets

101 Figure 3. Respiratory effort followed by K waves, not altering the background activity

102 Előző beteg MSLT K+arousal

103 MSLT kezdet 9.44h-kor (K-komplex)

104 MSLT-előző eset (K-komplex) 9.47h-kor már S1 stádium

105 Figure 4. Compensatroy breath after K waves (second arrow)

106 Apne terminated by single K complex

107 Figure 1. Isolated K complex related to respiratory effort (black circle)

108 Figure 2. K waves and respiratory effort. Note the unchanged electric background activity.

109 Kk /kék/+ légzési erőfeszítés /piros/+ vegetatív labilitás/zöld/

110 F.R. Intense K wave activity, with only subtle changes

111 Former case of F.R. at 5 minutes

112 Former case of F.R. indicating effective CPAP therapy

113 Nonorganic hypersomnia vs. Sleep related breathing disorder ICD-10 F51.1 vs. G47.3

114 While sleeping, K is working

115 KLASSZIFIKÁCIÓ I. Apnoe obstrukcióval obstruktív alvási apnoe OSAS csoport II. Apnoe obstrukció nélkül centrális apnoe CAS csoport III.Obstrukció apnoe nélkül normoxémiával IV. Obstrukció apnoe nélkül tartós hypoxiával V. A fenti csoportok kombinációja-egyidejű előfordulása-overlap szindrómák

116 Az I. csoport a további alcsoportokra osztható 1. OSAS deszaturáció nélkül, normoxémiával. Az egyes apnoékat kísérő deszaturációk nem érik el a 4%-ot és a szaturációs érték folyamatosan 90% feletti. 2. OSAS deszaturációval normoxémiával. A kísérő deszaturáció mértéke meghaladja a 4%-ot, de a szaturációs érték folyamatosan 90% feletti. 3. OSAS intermittáló hypoxia-reoxigenizációval. A deszaturáció mértéke 4% feletti, az oxigén szint apnoe során 90% alá csökken, az interpnea során viszont rendeződik. 4. OSAS tartós hipoxiával. A deszaturációs események 4% felettiek, de az oxigén szint interpena során sem rendeződik, tartósan 90% alatt marad. 5. Fázisos OSAS pozíciófüggéssel Az események csak adott testhelyzetben, leggyakrabban háton fekvő pozícióban jelentkeznek. 6. Fázisos OSAS stádiumfüggéssel. Az események csak adott alvásstádiumban, leggyakrabban átmeneti (S2), vagy alvás + álom (REM) fázishoz kötődve jelentkeznek. 7. előző kettő kombinációja 8. alvás kezdeti, ill. stádiumváltáshoz társuló légzési diszritmia során jelentkező obstruktív események.

117 A II. csoport alcsoportjai a következők 1.Centrális apnoe juvenilis forma, kísérőbetegség nélkül 2.Centrális apnoe-felnőtt forma, egyidejű pulmonális és/vagy kardiális betegséggel 3.Cheyne Stokes légzés (csak pozitív klinikum/kardiológiai-neurológiai betegség esetén) 4.Alvás kezdeti, REM fázisban előforduló nem progresszív, ill. stádiumváltáshoz társuló légzési diszritmia során jelentkező centrális események. 5.CPAP kezelés provokált centrális apnoe (komplex apnoe csoport tagja)

118 A III. csoport alcsoportjai a következők 1.Horkolás fokozódó nappali alvásnyomással, vagy nélküle 2.Alvásfragmentáció deszaturáció nélkül, legtöbbször vegetatív labilitással és lábmozgással kísérve. A légzési erőfeszítésekhez társuló ébredési reakció (RERA tevékenység) a meghatározó, 30/h feletti arouzal index esetén fokozott felső légúti szindrómáról (UARS) beszélünk. 3.A jelenlegi nemzetközi klasszifikáció értelmében arouzalnak nem nevezhető lassú tranziens elemek (delta burst, K hullámot követő kevert hullámformák) által ritmusosan fragmentált alvás, úgynevezett ciklikus alternáló minta (CAP), emelkedett 60% feletti CAP rátával. 4.Izolált K és/vagy K+K-komplex által fragmentált alvás. A jelenség a CAP definícióval már nem jellemezhető.

119 A IV csoport alcsoportjai a következők 1.Alveoláris hipoventilatio = tartós hipoxia, deszaturáció, alvásfragmentáció, vegetatív labilitás, provokált lábmozgás nélkül, az alváshoz kötötten, leggyakrabban REM fázisban. 2.Alveoláris hipoventilatio egyéb betegséghez- leggyakrabban COPD-, vagy állapothoz (obezitás) kötődve. 3.Alveoláris hipoventilatio a fenti I-III csoport alvásfüggő légzészavaraihoz társulva, overlap szindróma részeként.

120

121 SBD meghatározása standard PSG paraméterek alapján Apnoe Obstrukció Arousal LEMG EKG Deszaturáció Hypoxia (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) Típusos OSAS (+) (+) (+) (+) (+) (+) (-) OSAS hypoxia nélkül (+) (+) (+) (+) (+) (-) (-) OSAS hypoxia és deszaturáció nélkül (+) (-) (+) (+) (+) (+) (+) CAS csoport (-) (+) (+) (+) (+) (-) (-) RERA domináns kórkép (-) (+) (-) (-) (-) (-) (+) Hypoventilatioval járó kórképek

122 OSAS-IHR

123 OSAS with sustained hypoxia (SH)

124 OSAS with desaturation but without hypoxia

125 OSAS without desaturation and without hypoxia

126 OSAS without desaturation and without hypoxia

127 A bevezető centrális komponenseket (fekete nyilak), obstruktív komponensek váltják fel (piros nyilak). Az elhúzódó, akár 90 sec tartamú események jelentős deszaturációval (94-49% közötti ingadozás) és vegetatív labilitással (104-57/min pulzusingadozással, zöld nyilak) járnak, egyidejű folyamatos REM fragmentációt okozva.

128 RERA pattern in UARS (non apneic obstruction with normoxemia)

129 Típusos RERA csak CAP definició alapján, ASDA szerint nem arouzal

130 RERA? UARS? Hypopnoe?

131 UARS-RERA

132 UARS-RERA

133 RERA evolving to hypopnea?

134 Benign snoring

135

136

137

138 Figure 3. Schematic diagram outlining the hypothesized pathways by which intermittent hypoxia leads to endothelial dysfunction, inflammation and atherosclerosis Foster, G. E. et al. Exp Physiol 2007;92:51-65

140 Schematic diagram of VEGF signaling to ICAM-1 through the PI3K/AKT/NO pathway in BMEC (for more details see Ref.4) Radisavljevic Z et al. J. Biol. Chem. 2000;275: by American Society for Biochemistry and Molecular Biology

141 Az endoteliális ICAM-1 expresszió és a redox státus kapcsolata Forrás: Kevil CG. FASEB J. June 4, 2004 as /fj fje.

142 Az érfali nyírófeszültség és az ICAM-1 szintézis kapcsolata. ( TNF-α- tumornekrózis faktor- α-, TNFR-1-tumorknekrózis faktor receptor, TRAF-2 tumornekrózis receptor asszociált faktor, ERK-extracelluláris-szignál redukált kináz, MAPKK-mitogén aktivált protein kináz, JNK- c-jun NH 2 terminál kináz, p-38, ICAM-1- intercelluláris adhéziós molekula). Kevil CG, Pruitt H, Kavanagh TJ, Wilkerson J, Farin F, Moellering D, Darley-Usmar VM, Bullard DC, Patel RP.Regulation of endothelial glutathione by ICAM1: implications for inflammation. FASEB J Aug;18(11):

143 Illustration of the ubiquitin-proteasome system Herrmann, J. et al. Cardiovasc Res :11-21; doi: /j.cardiores Copyright restrictions may apply.

144 Activation pathway of NF{kappa}B, a homo- or heterodimeric transcription factor, composed by members of the Rel family of proteins Copyright restrictions may apply. Herrmann, J. et al. Cardiovasc Res :11-21; doi: /j.cardiores

145 A, Representative sections show immunohistochemistry for activated NF-{kappa}B p50 (x400) and p65 (x400) and IkB-{beta} (x630) Marfella, R. et al. Hypertension 2007;49: Copyright 2007 American Heart Association

146 A, Representative sections show immunochemistry for nitrotyrosine (x630) and TNF- {alpha} (x400) in plaques of patients without MBPS peak (MP-) and patients with MBPS peak (MP+) Marfella, R. et al. Hypertension 2007;49: Copyright 2007 American Heart Association

147 Model depicting how inhibition of proteasome and/or IRE1 may work in synergy to induce cell death. Lisa Vincenz et al. Mol Cancer Ther 2013;12: by American Association for Cancer Research

148

149

150

151

152