Eine einfache, schnelle und wache Diagnose der Schlafapnoe könnte eine bessere chirurgische Versorgung ermöglichen und den Schlaf verbessern

Die obstruktive Schlafapnoe (OSA) ist eine sehr häufige Schlafstörung, die jedoch weitgehend unterdiagnostiziert wird. Seine vielen Symptome und Wirkungen können einschließen: Herz-Kreislauf-Erkrankungen or Gedächtnisschwäche. Tödliche Unfälle können auftreten, wenn nicht diagnostizierte oder unbehandelte Fahrer mit OSA beim Autofahren einschlafen.

Ein Grund, warum es so viele nicht diagnostizierte und unbehandelte OSA-Fälle gibt, ist, dass eine genaue Diagnose normalerweise eine teure, arbeitsintensive Nachtschlafstudie namens Polysomnographie (PSG) erfordert. Aber neue Technik entwickelt an der University of Manitoba können Patienten in 30 Sekunden sagen, ob sie OSA haben, nur durch Analyse ihrer Atemgeräusche, während sie hellwach sind.

Obstruktive Schlafapnoe (OSA)

OSA ist die vorübergehender Atemstillstand im Schlaf. Ein Apnoe-Ereignis ist eine Atempause, die länger als 10 Sekunden dauert und zu einem Abfall des Sauerstoffgehalts im Blut um mehr als drei Prozent führt. In ähnlicher Weise wird eine Verringerung des Atemflusses von mehr als 50 Prozent, die länger als 10 Sekunden dauert, in Verbindung mit einem Abfall des Blutsauerstoffspiegels von mehr als drei Prozent als Hypopnoe-Ereignis bezeichnet.

Die Anzahl der Apnoe- und Hypopnoe-Ereignisse pro Stunde Schlaf wird als Apnoe/Hypopnoe-Index (AHI) bezeichnet, ein Maß für den Schweregrad der OSA.

Ein sehr hoher AHI, zum Beispiel 200, bedeutet, dass die Atmung während einer Stunde Schlaf 50 Mal aussetzt (oder um mehr als 200 Prozent reduziert wird), jedes Mal für mehr als 10 Sekunden. Die meisten dieser Ereignisse werden von einer Abnahme des Blutsauerstoffspiegels begleitet, die zu Hypoxie führen kann, die das Gehirn zum Aufwachen anregen, um den Sauerstoffgehalt wiederherzustellen.


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Eine Person mit einem hohen AHI hat einen sehr schlechten Schlaf. Tatsächlich können sie nie einen tiefen Schlaf erreichen. Aus diesem Grund fühlen sie sich tagsüber immer müde und schläfrig.Nahaufnahme des Halses eines Mannes mit einer Band, die ein kleines Mikrofon an seinen Hals hält AWakeOSA diagnostiziert Schlafapnoe, indem es Atemgeräusche über ein an die Luftröhre angeschlossenes Mikrofon abhört. Autor zur Verfügung gestellt

Während ein vollständiges PSG über Nacht mehr als 15 verschiedene biologische Signale aufzeichnet, gibt es viele tragbare PSG-Geräte, die von Menschen zu Hause verwendet werden können, die drei bis fünf Signale aufzeichnen und eine relativ genaue Diagnose liefern.

Für behandlungsbedürftige Schlafapnoe-Fälle ist jedoch eine vollständige PSG-Beurteilung in einem Schlaflabor erforderlich, bei der Schlaftechniker verschiedene Manöver ausprobieren, um die beste Behandlung zu bestimmen. Zum Beispiel, um den optimalen Luftdruck für ein CPAP-Gerät (Continuous Positive Airway Pressure) zu bestimmen, um die Atemwege des Patienten während verschiedener Schlafphasen offen zu halten.

Das weit verbreitete Unterdiagnose von Schlafapnoe wird für diejenigen entscheidend, die vor einer Operation eine Vollnarkose benötigen, weil Apnoepatienten benötigen nach der Operation besondere Pflege. In der Lage zu sein, OSA innerhalb weniger Minuten zu erkennen, wenn ein Patient wach ist, würde dazu beitragen, dass diese Patienten die erforderliche Versorgung erhalten. Das ist was AwakeOSA Technik verspricht.

Hellwache Erkennung von obstruktiver Schlafapnoe

AWakeOSA ist eine intelligente Technologie mit einer App, die Anweisungen zum Aufnehmen von Atemgeräuschen mit einem kleinen Mikrofon bietet. Es zeichnet tracheale Atemgeräusche durch fünf Atemzüge auf, die beim Atmen durch die Nase und weitere fünf Zyklen beim Atmen durch den Mund durchgeführt werden. Die Aufnahme erfolgt, während die Person wach ist und auf dem Rücken liegt.

Diese Technologie wird seit 2010 entwickelt. Unsere Begründung für die Verwendung von trachealen Atemgeräuschen im Wachzustand zur Erkennung von OSA basiert auf der Struktur der oberen Atemwege, die sich bei Menschen mit Schlafapnoe von der von Menschen ohne Apnoe auch im Wachzustand unterscheidet. Tracheale Atemgeräusche werden durch eine Veränderung der Struktur der oberen Atemwege beeinflusst.

Zu den Anwendungen der AWakeOSA-Technologie gehören die schnelle Diagnose von OSA vor der Operation und die Diagnose in ländlichen und abgelegenen Gebieten, in denen eine PSG-Beurteilung nicht verfügbar ist.

Diese Veränderungen der Atemgeräusche können vom menschlichen Ohr nicht erkannt werden, aber durch den Einsatz fortschrittlicher Signalverarbeitungs- und maschineller Lerntechniken konnten wir zeigen, dass die Atemgeräusche tatsächlich die Pathologie der oberen Atemwege widerspiegeln. Der Nachweis einer hohen Korrelation zwischen der OSA und den Merkmalen der Atemgeräusche garantiert jedoch keine hochpräzise Erkennung von OSA.

Die Erkennung von OSA allein durch die Analyse von Atemgeräuschen ist aufgrund der Heterogenität der Schlafapnoe eine Herausforderung, die unterschiedliche Ursachen haben kann, die zu unterschiedlichen Eigenschaften der Atemgeräusche führen können. Außerdem gibt es viele Variablen, einschließlich Alter, Geschlecht, Größe, Gewicht und Rauchergeschichte, die die Eigenschaften der Atemgeräusche beeinflussen.

Um diese Herausforderungen zu meistern, haben wir ein intelligentes Diagnoseschema entwickelt, das die Auswirkungen all dieser Störvariablen berücksichtigt. Mithilfe eines ausgeklügelten maschinellen Lernalgorithmus (AWakeOSA) unser Team können jetzt den Schweregrad der OSA im Wachzustand zuverlässig und genau erkennen. Die Validierung der Technologie in einer viel größeren Population ist geplant.

Chirurgische PatientenMiniaturmikrofon, Verstärkerbox und Kabel Ein Mikrofon, das in eine speziell entwickelte Kammer eingebettet ist, und eine kleine Vorverstärkerbox. Die Hardware kann mit einer App auf Telefonen oder einem Computer verbunden werden, um die Aufnahme durchzuführen. Autor zur Verfügung gestellt

Eine wichtige Anwendung ist für chirurgische Patienten mit unbekanntem OSA-Status, die in Vollnarkose gehen. Für diese Anwendung ist die Sensitivität des Tests (Erkennung von Personen mit Schlafapnoe) wichtiger als die Spezifität (Erkennung von Personen, die keine Schlafapnoe haben).

Das Schöne an der intelligenten Entscheidungsfindung des AWakeOSA-Algorithmus besteht darin, dass wir seine Sensitivität zu geringen Kosten für seine Spezifität erhöhen können. Das bedeutet, dass die genaue Identifizierung aller Patienten mit Schlafapnoe die Hauptpriorität ist – wie bei chirurgischen Patienten – können wir die Genauigkeit der OSA-Erkennung mit nur einer geringfügigen Zunahme falsch positiver Befunde erhöhen.

Je nach Anwendung gibt es eine gewisse Flexibilität, um die Sensitivität/Spezifität des Tests anzupassen, je nachdem, was wichtiger ist.

Die AWakeOSA-Technologie kann auch Bestimmen Sie diejenigen, die eine Behandlung für Schlafapnoe benötigen mit mehr als 89 Prozent Genauigkeit. Das bedeutet, dass es als genaues Screening-Tool verwendet werden kann, um die Anzahl der Personen zu reduzieren, die eine vollständige PSG-Beurteilung benötigen, und dem Gesundheitssystem Millionen von Dollar an Kosten sparen.

Über den Autor

Zahra Moussavi, Professorin für Biomedizinische Technik, University of Manitoba

Dieser Artikel erschien ursprünglich im Gespräch

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