AZ ALVÁSFÜGGŐ LÉGZÉSZAVAROK POLISZOMNOGRÁFIÁS ELEMZÉSE Dr. Bernát István SOMNOCENTER
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
Történeti áttekintés 1.1970 1980 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 2001 30%-os áramlás csökkenés, vagy effort eltérés, egyidejű 4 %-os deszatuációval. 4.Aktuálist lásd később..
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
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
EDS passzív
EDS aktív
EDS manifeszt
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.
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.
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
SCORING OR DETECTING
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?
Centrális apnoe-hypopnoe 1.Centralis hypopnoe megjelölése nehézkes, kerülendő. 2.Centrális apnoe hátterében obstruktív patogenezis állhat. Centrális itt a PSG mintára utal.
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.
Az új hypopnoe definícó sajnálatosan az eddigi RERA eseteket, tévesen hypopnoe kategóriába sorolhatja, tovább növelve az UARS körüli ellentmondásokat.
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.
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%
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.
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.
Tranziens alvás (T6/T7)
Overview of transient sleep. Scoring or detecting (patient X)
Transient sleep epoch scored as wake (patient X)
Transient sleep next epoch scored S2 (patient x)
Scoring W or REM according to MOE rule?
Wake according to MOE rule
Example for the 50% MOE rule
Flow pressure indicates apnea, while thermistor is not ready to pick up the obstruction
K+alfa intrusion+tachicardia+plms without chin EMG sign. Mixture of problem
Sleep onset irregular breathing
Post arousal irregular breathing
Stage shifting induced irregular breathing
The same case evolving into obstructive/mixed apneas
Pattern changing /apneic obstruction to non apneic obstruction with normoxemia/ without sleep state shift.
Sleep stage change induced dysrhytmic breathing
Non progressive obstructions in REM onset irregular breathing
The same patient with normal breathing pattern and mild hypoxia
Flattening of flow sign with recovery breath, desaturation, but no arousal
REM sleep irregularities not to be scored
Post arousal CAS in REM not to be scored
Physiological flow flattening in REM not to be scored
Central apnoe
Central apnea
Post arousal central apnea. Note CAP
Cheyne Stokes
CPAP titration provoking sleep onset CAS
REM hypoventilation
NREM hypoventilation
Hypoxia at wake
The same case, further oxygen drop in S2 state at low CPAP pressure
The same case, at high CPAP pressure
The same case with insufficient BiPAP administration
OSAS with hypoventilation, note phasic, probalbe REM progression
The same case after effective CPAP titration
T.T Overlap sy
T.T. effective treatment
Pre-REM hypoventilation
The same case REM hypoventilation -
The same case REM hypoventilation
Severe OSAS, note absence of SWS3 and REM
REM rebound following effective titration
BiPAP titration compensating for REM dependent SDB
Obstruction resolving during REM sleep (effective BiPAP titration)
S2 dominans OSAS
Fázisos S2 domináns OSAS
Amorf tranziens alvásszerkezet
Előző eset 16 nappal későbbi CP titrálása. REM és S3 rebound
POZÍCIÓ FÜGGŐ JO-I!- OSAS
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.
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
CYCLING ALTERNATING PATTERN (CAP) Definíció 1985. NREM alvásra fókuszál. CAP arouzal vs. ASDA arouzal, nem feltétlenül jár az alvásminőség romlásával, lehet alvást stabilizáló funkciója is. CAP útmutató 2002. (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.
CAP híd a celluláris neuron szint és a kortikális EEG jelenségek között A megzavart alvásszerkezet és az alvásfüggő fázisos jelenségek ütközőpontja
REM arousal (tachicardia+emg sign) note normal oxygen level
The same case EEG shift shorter than 3sec
Scoring or detecting?sleep fragmentation is evident, but EEG shift is shorter than 3sec
Sample from the same case
CAP observed in normal individual
NonCAP from the same case
CAP-A1
CAP A2
CAP A3
CAP gating for PLMS
Normal CAP density
Increased CAP activity
NREM CAP pressure (6) was insufficient
The same patient NREM non-cap pressure (6) sufficient
The same patient at 11 H2O cm pressure still presenting CAP
Further elevation of pressure resulting normal sleep structure
Fast activity CAP still present at 8 watercm pressure
Eradication of CAP activity at 9 watercm pressure
Delta burst + EEG shift.
Delta arouzal
K- complex-arousal
John William Waterhouse: Pandora,
K complex arousal
K-complex activity
K complex arousal in case of severe OSAS
Apnea terminated by K wavelets
Figure 3. Respiratory effort followed by K waves, not altering the background activity
Előző beteg MSLT K+arousal
MSLT kezdet 9.44h-kor (K-komplex)
MSLT-előző eset (K-komplex) 9.47h-kor már S1 stádium
Figure 4. Compensatroy breath after K waves (second arrow)
Apne terminated by single K complex
Figure 1. Isolated K complex related to respiratory effort (black circle)
Figure 2. K waves and respiratory effort. Note the unchanged electric background activity.
Kk /kék/+ légzési erőfeszítés /piros/+ vegetatív labilitás/zöld/
F.R. Intense K wave activity, with only subtle changes
Former case of F.R. at 5 minutes
Former case of F.R. indicating effective CPAP therapy
Nonorganic hypersomnia vs. Sleep related breathing disorder ICD-10 F51.1 vs. G47.3
While sleeping, K is working
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
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.
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)
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.
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.
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
OSAS-IHR
OSAS with sustained hypoxia (SH)
OSAS with desaturation but without hypoxia
OSAS without desaturation and without hypoxia
OSAS without desaturation and without hypoxia
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.
RERA pattern in UARS (non apneic obstruction with normoxemia)
Típusos RERA csak CAP definició alapján, ASDA szerint nem arouzal
RERA? UARS? Hypopnoe?
UARS-RERA
UARS-RERA
RERA evolving to hypopnea?
Benign snoring
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
Molecular responses to normoxia, SH, and IHR Ryan, S. et al. Circulation 2005;112:2660-2667 Copyright 2005 American Heart Association
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;275:20770-20774 2000 by American Society for Biochemistry and Molecular Biology
Az endoteliális ICAM-1 expresszió és a redox státus kapcsolata Forrás: Kevil CG. FASEB J. June 4, 2004 as 10.1096/fj.03-1401fje.
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. 2004 Aug;18(11):1321-3.
Illustration of the ubiquitin-proteasome system Herrmann, J. et al. Cardiovasc Res 2004 61:11-21; doi:10.1016/j.cardiores.2003.09.033 Copyright restrictions may apply.
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 2004 61:11-21; doi:10.1016/j.cardiores.2003.09.033
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;49:784-791 Copyright 2007 American Heart Association
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;49:784-791 Copyright 2007 American Heart Association
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;12:831-843 2013 by American Association for Cancer Research
Mi a különbség egy krokodil között? Hosszabb mint zöldebb. Is OSAS an independent stroke risk factor?
Köszönöm a megtisztelő (fenntartott?) figyelmet