Einleitung
Einleitung
Selbstadjustierende CPAP-Geräte (Auto CPAP-Geräte, APAP) stehen bereits seit Mitte
der 1990er Jahre zur Therapie des obstruktiven Schlafapnoe-Syndroms (OSAS) zur Verfügung
[1 ]
[2 ]
[3 ]
[4 ]
[5 ]. Das Prinzip der APAP-Therapie besteht darin, anhand unterschiedlicher Parameter
den aktuellen Grad der Obstruktion beim Patienten zu erfassen und den CPAP-Druck auf
der Basis vorgegebener Algorithmen anzupassen [6 ]. Dadurch gelingt es im Vergleich zu einer herkömmlichen CPAP-Therapie mit fixem
Druck – bei gleicher Effektivität hinsichtlich Reduktion des Apnoe/Hypopnoe-Index
und der subjektiven Tagesschläfrigkeit – den mittleren therapeutischen Druck zu reduzieren
[7 ]
[8 ]
[9 ]. Dies macht die automatische CPAP-Therapie insbesondere für jüngere Patienten, für
Patienten mit Intoleranz des fest eingestellten CPAP-Druckes und für Patienten mit
ausgeprägtem schlafstadien- oder lageabhängigem Schlafapnoe-Syndrom interessant [10 ]. Allerdings konnte bislang in den meisten Studien keine Verbesserung der nächtlichen
Gerätenutzung durch die APAP-Therapie nachgewiesen werden [11 ], obwohl die Patienten in Vergleichsstudien die APAP-Therapie der herkömmlichen CPAP-Therapie
vorzogen [8 ].
Technisch wird das Prinzip der selbstadjustierenden CPAP-Therapie auf unterschiedliche
Art und Weise realisiert. Manche Geräte reagieren auf Schnarchen, auf Variationen
des Atemflusses, auf ein Flattening der inspiratorischen Flowkurve, auf die Generatorgeschwindigkeit
oder eine Kombination dieser Signale [2 ]
[3 ]
[12 ]
[13 ]. Ein anderes Gerät basiert auf der forcierten Oszillationstechnik und steuert den
CPAP-Druck über eine direkte Bestimmung des Widerstandes der oberen Atemwege [14 ]
[15 ]. Benchtestungen konnten belegen, dass die verschiedenen Algorithmen der APAP-Geräte
auch ganz unterschiedlich auf simulierte Atemstörungen reagieren [16 ]
[17 ], sodass die Geräte tatsächlich nicht einfach austauschbar sind und beim individuellen
Patienten zu ganz unterschiedlichen Druckverläufen in der Nacht führen können [18 ].
Kürzlich wurde ein automatisches CPAP-Gerät vorgestellt, das auf der Basis eines neu
entwickelten Algorithmus obstruktive Atmungsstörungen effektiv unterdrücken soll.
In einer Pilotstudie wurde dieser Algorithmus erstmalig bei Patienten mit OSAS klinisch
getestet und evaluiert.
Methodik
Methodik
Patienten
Es wurden 14 Patienten (7 weiblich, 7 männlich; Alter 60,4 ± 11,9 Jahre; Body Mass
Index 31,2 ± 6,0 kg/m2 ) mit einem erstmalig diagnostizierten obstruktiven Schlafapnoe-Syndrom in die Studie
eingeschlossen. Als behandlungsbedürftiges OSAS galt ein in der nächtlichen Polysomnographie
festgestellter Apnoe/Hypopnoe-Index (AHI) ≥ 5/h in Verbindung mit typischen klinischen
Symptomen. Ausschlusskriterien waren: Alter unter 18 Jahren, fehlendes Einverständnis,
zusätzliche weitere behandlungsbedürftige Schlafstörung (Parasomnie, Narkolepsie,
Restless legs, Insomnie), Schwangerschaft, exazerbierte chronisch-obstruktive Atemwegserkrankung,
Herzinsuffizienz NYHA III und IV, unzureichend eingestellte arterielle Hypertonie,
maligne Erkrankung.
Alle Patienten äußerten ihr schriftliches Einverständnis zur Teilnahme an der Studie.
Ein positives Votum der Ethikkommission lag vor.
Studienablauf
Nach einer diagnostischen Polysomnographie (PSG) erfolgte in der ersten Nacht die
polysomnographisch kontrollierte Therapieeinstellung mit dem neu konzipierten automatischen
CPAP-Gerät (SOMNObalance , Weinmann, Hamburg). In der zweiten, polygraphisch kontrollierten Nacht kam ein bereits
etabliertes automatisches CPAP-Gerät zum Einsatz (SOMNOsmart, Weinmann, Hamburg),
mit dem die Patienten dann auch nach Hause entlassen wurden.
Während der Polysomnographie wurden folgende Parameter abgeleitet:
EEG (C4A1, C3A2), EOG, submentales EMG, thorakale und abdominelle Gurte (Induktionsplethysmographie),
nasaler Flow (Staudruck), Schnarchsignale (Mikrofon), Sauerstoffsättigung (Finger-Pulsoxymeter),
Körperlage (Lagesensor). Sämtliche Daten wurden automatisch aufgezeichnet (Alice 4,
Heinen&Löwenstein, Bad Ems; SOMNOlab, Weinmann, Hamburg) und manuell ausgewertet.
Die Analyse der Schlafstadien erfolgte entsprechend den Richtlinien nach Rechtschaffen
und Kales [19 ]. Arousals wurden nach den ASDA-Kriterien beurteilt und eingezeichnet [20 ].
Als Apnoe wurde ein vollständiges Sistieren des nasalen Flusses über mindestens zehn
Sekunden definiert. Eine Hypopnoe wurde eingezeichnet, wenn eine Reduktion des nasalen
Flusses um 50 % über mindestens zehn Sekunden von einem Abfall der Sauerstoffsättigung
um 3 % gefolgt war oder wenn eine Reduktion des nasalen Flusses um 30 % über mindestens
zehn Sekunden von einem Abfall der Sauerstoffsättigung um 4 % oder einem Arousal gefolgt
war [21 ].
Algorithmus der automatischen CPAP-Therapie
In dieser Pilot-Studie wurde das neu konzipierte automatische CPAP-Gerät SOMNObalance (Weinmann, Hamburg) verwendet. Die Steuerung des applizierten therapeutischen Druckes
basiert bei diesem Gerät auf vier Signalen, nämlich dem Atemfluss, Schnarchen, dem
relativen Atemminutenvolumen und dem so genannten OPP-Signal. OPP steht dabei für
„Obstructive Pressure Peak” und basiert auf folgenden Überlegungen:
Während eines obstruktiven Ereignisses entsteht durch die Atemanstrengungen – und
dem dadurch negativeren intrathorakalen Druck – eine Druckdifferenz zwischen Maske
und den unteren Atemwegen. Nach dem Ende einer Obstruktion führt der Druckausgleich
zwischen Maske und unteren Atemwegen zu einem kurzen Einbruch des Maskendruckes, der
als Ausschlag in einem entsprechenden Druckkanal zu erkennen ist. Neben obstruktiven
Apnoen sollen auch obstruktive Hypopnoen, obstruktives Schnarchen und Flusslimitationen
durch entsprechende Vibrationen im OPP-Kanal zu objektivieren sein. Nach einem zentralen
Ereignis erfolgt kein Druckausgleich zwischen Maske und unteren Atemwegen, ein Ausschlag
im OPP-Kanal fehlt daher. Je nach Schweregrad des durch das OPP-Signal detektierten
Ereignisses führt das automatische CPAP-Gerät eine Druckanhebung durch, im Falle einer
obstruktiven Apnoe sofort, ansonsten nach einer Wartezeit von zwei Minuten („Epochenprinzip”).
Nach zentralen Ereignissen erfolgt keine Druckanhebung. Wird kein obstruktives Ereignis
innerhalb der Epoche von zwei Minuten erkannt, so erfolgt eine Druckabsenkung am Ende
der Epoche, wobei das Ausmaß der Absenkung von den vorhergegangenen Ereignissen und
dem aktuellen Druckniveau abhängt. Die untere Druckgrenze des Gerätes wurde auf 4 mbar,
die obere auf 18 mbar festgesetzt. Die [Abb. 1 ] u. [2 ] stellen typische Beispiele für die Reaktion des Gerätes auf obstruktive bzw. zentrale
Ereignisse dar.
Abb. 1 Obstruktive Apnoe mit deutlich erkennbarem Signal im Obstructive Pressure Peak (OPP)
– Kanal am Ende des Ereignisses und konsekutiver Anhebung des Therapiedruckes.
Abb. 2 Zentrale Apnoe ohne erkennbares Signal im Obstructive Pressure Peak (OPP) – Kanal.
Der Therapiedruck wird dementsprechend nicht angehoben.
Statistik
Die Angaben numerischer Variablen wie anthropometrischer Parameter oder Polysomnographie-Daten
erfolgten als Mittelwert ± Standardabweichung. Die Berechnung signifikanter Unterschiede
zwischen der diagnostischen PSG und der Therapienacht wurde mittels Wilcoxon-Test
durchgeführt. Ein p < 0,05 wurde als signifikant angesehen.
Die Datenanalyse erfolgte mit den statistischen Programmpaketen SAS (1999) und SPSS
11.5 (2003).
Ergebnisse
Ergebnisse
Der Gesamt-AHI lag in der diagnostischen PSG bei 30,0 ± 21,4/h und konnte durch die
automatische CPAP-Therapie in der ersten Therapienacht signifikant auf 3,7 ± 5,3/h
reduziert werden (p < 0,005). Die Verbesserung des AHI betraf nicht nur den obstruktiven Anteil (22,7 ± 20,5/h
vs. 1,5 ± 3,5/h), sondern auch den zentralen Anteil (7,3 ± 4,9 vs. 2,2 ± 2,5/h). Auch
der Arousal-Index und die Sauerstoffdesaturationen verbesserten sich signifikant unter
der APAP-Therapie ([Tab. 1 ]).
Hinsichtlich der Gesamtschlafzeit und des prozentualen Anteils der einzelnen Schlafstadien
ergaben sich keine signifikanten Differenzen zwischen der Diagnosenacht und der Therapienacht,
allerdings ein Trend zugunsten eines verlängerten Tief- und REM-Schlaf-Anteils in
der APAP-Nacht. Dagegen nahm die Schlafeffizienz (TST%SPT) in der APAP-Nacht (67,1 %)
gegenüber der Baseline-Messung (76,5 %) tendenziell ab, ohne dass hier Signifikanzniveau
erreicht wurde (p = 0,30) ([Tab. 1 ]).
Der mittlere therapeutische Druck lag in der Nacht mit dem neuen APAP-Gerät bei 8,6 ± 2,1 cm
H2 O, während in der abschließenden Nacht mit dem bereits etablierten automatischen CPAP-Verfahren
ein mittlerer Druck von 6,2 ± 2,2 cm H2 O appliziert wurde.
Tab. 1 Polysomnographie-Parameter in der Baseline-Messung und unter der automatischen CPAP-Therapie.
Baseline
APAP
SPT (min)
430,5 ± 53,6
398,4 ± 60,3*
TST (min)
332,5 ± 103,5
264,2 ± 90,9
Schlafeffektivität (TST%SPT)
76,5 ± 19,3
67,1 ± 21,8
S1/S2 (%TST)
67,7 ± 11,3
61,3 ± 18,4
S3/S4 (%TST)
17,9 ± 9,7
21,3 ± 15,8
REM (%TST)
14,4 ± 5,2
16,6 ± 9,7
AHI gesamt (/h)
30,0 ± 21,4
3,7 ± 5,3**
AHI obstruktiv (/h)
22,7 ± 20,5
1,5 ± 3,5***
AHI zentral (/h)
7,3 ± 4,9
2,2 ± 2,5**
Arousal-Index (/h)
25,4 ± 18,1
5,1 ± 3,8**
SaO2 min (%)
77,7 ± 10,0
86,0 ± 3,9**
Zeit < 90 % SaO2 (min)
18,9 ± 29,8
1,5 ± 4,6**
*p < 0,05 vs. Baseline; **p < 0,005 vs. Baseline; ***p < 0,01 vs. Baseline APAP: Automatische CPAP-Therapie; SPT: Sleep Period Time; TST: Total Sleep Time; S1 – S4:
Schlafstadien 1 – 4; AHI: Apnoe/Hypopnoe-Index.
Diskussion
Diskussion
Der neu konzipierte Algorithmus eines automatischen CPAP-Gerätes stellte sich in dieser
klinischen Pilot-Studie an 14 Patienten als effektive Therapie des obstruktiven Schlafapnoe-Syndroms
heraus. Obstruktive respiratorische Ereignisse wurden suffizient unterdrückt, zentrale
Ereignisse wurden durch die automatische Therapie nicht induziert.
Automatische CPAP-Geräte wurden unter der Vorstellung entwickelt, dass den Veränderungen
der Obstruktion in den oberen Atemwegen, die ihren Ausdruck in der Nacht-zu-Nacht-Variabilität,
der Lageabhängigkeit und der Schlafstadienabhängigkeit findet, effizienter durch ein
selbstadjustierendes CPAP-Gerät zu begegnen ist, das den applizierten CPAP-Druck ständig
an den wechselnden Druckbedarf des Patienten adaptiert und so über die gesamte Nacht
den mittleren applizierten Druck reduziert [22 ]. In einer Metaanalyse konnte bestätigt werden, dass sich – bei gleicher Effektivität
– unter APAP der mittlere therapeutische Druck im Vergleich zur Therapie mit einem
fixen CPAP-Druck um 2,2 cm H2 O senken lässt [11 ]. Dennoch konnte bei unselektionierten OSAS-Patienten keine höhere Compliance durch
eine automatische CPAP-Therapie erzielt werden, sodass die Entscheidung für diese
Therapieform individuell getroffen werden muss [23 ].
Die entscheidende technische Herausforderung der automatischen CPAP-Therapie besteht
in der zuverlässigen Erkennung respiratorischer Störungen und in der exakten Differenzierung
zwischen obstruktiven und zentralen Ereignissen auf der einen Seite und Artefakten
auf der anderen Seite. Dabei hat es sich in den letzten Jahren bewährt, im Algorithmus
der Geräte unterschiedliche Signale zur Detektion der respiratorischen Ereignisse
zu kombinieren und sich nicht auf ein Signal alleine zu verlassen. So waren z. B.
in der Studie von Berkani et al. 20 % der Patienten mit einem APAP-Gerät, das nur auf Schnarchsignale reagierte, insuffizient
eingestellt [13 ]. Der neu entwickelte Algorithmus des in dieser Pilotstudie verwendeten Gerätes basiert
auf verschiedenen Parametern, nämlich dem Flow, dem Schnarchsignal, dem relativen
Atemminutenvolumen und dem sog. OPP-Signal (Obstructive Pressure Peak). Eine detaillierte
Beschreibung des Algorithmus wurde im Methodik-Teil dieses Artikels durchgeführt.
Zentrale Apnoen oder Hypopnoen mit offenen Atemwegen lassen sich durch das Fehlen
des OPP-Signals von obstruktiven Ereignissen differenzieren. Rühle et al. untersuchten die Reaktion des OPP-Signals auf insgesamt 294 obstruktive und zentrale
Ereignisse von vier Patienten. Ein Ausschlag im OPP-Kanal fand sich dabei überwiegend
bei obstruktiven Apnoen und Hypopnoen und wurde vom Gerät rasch durch einen entsprechenden
Anstieg des CPAP-Druckes beantwortet. Allerdings zeigte sich auch bei einem Drittel
der zentralen Apnoen eine Druckspitze, die möglicherweise durch sog. geschlossene,
zentrale Apnoen induziert worden war [24 ].
In unserer Untersuchung an 14 Patienten mit einem obstruktiven Schlafapnoe-Syndrom
konnten wir in der ersten Therapienacht mit dem beschriebenen Algorithmus eine suffiziente
Unterdrückung der schlafbezogenen Atmungsstörungen erzielen. Es zeigte sich eine Reduktion
der obstruktiven Ereignisse und der Arousals in einem Ausmaß, wie es auch von anderen
automatischen CPAP-Geräten beschrieben wird [11 ]. APAP-Geräte können theoretisch durch eine inadäquate Erhöhung des Therapiedruckes
zentrale Apnoen induzieren. Dies war jedoch in dieser Untersuchung nicht der Fall.
Vielmehr gelang durch den Therapiealgorithmus auch eine signifikante Reduktion des
zentralen Apnoe/Hypopnoe-Index. Diese Unterdrückung zentraler Apnoen und Hypopnoen
wurde bereits in früheren Untersuchungen bei der Therapie mit einem fixen CPAP-Druck
beobachtet, so z. B. in der CANPAP Studie [25 ]. Auffällig war eine tendenziell, aber nicht signifikant geringere Schlafeffizienz
in der Therapienacht mit dem neuen Gerät. Dies lässt den Schluss zu, dass es möglicherweise
durch den Algorithmus zu einem gestörten Schlaf kommt. Dagegen spricht jedoch die
deutliche, signifikante Reduktion der Arousals unter der APAP-Therapie. Die tendenziell
geringere Schlafeffektivität muss daher eher der ungewohnten Situation mit der erstmaligen
nächtlichen Therapieanwendung angeschuldet werden, in der es erfahrungsgemäß immer
noch zu Anpassungsschwierigkeiten, Maskenproblemen oder Leckagen kommen kann. Dass
die automatische CPAP-Therapie per se nicht zu einer Verschlechterung der Schlafqualität
führt, konnte in mehreren Studien belegt werden. So zeigte sich in der Arbeit von
Fuchs et al. keine relevante Anzahl an druckassoziierten Mikroarousals unter der APAP-Therapie
[26]. Des Weiteren konnte in randomisierten Studien unter APAP eine der herkömmlichen
CPAP-Therapie gleichwertige Verbesserung der Schlafqualität (Reduktion der Arousals,
Zunahme des REM- und Tiefschlafanteils) nachgewiesen werden [27 ]. Allerdings wurde auch in einer früheren Studie mit einem anderen APAP-Gerät – ähnlich
wie in der aktuellen Arbeit – eine Reduktion der Schlafeffektivität beobachtet [28 ].
Obgleich dies nicht Ziel der vorliegenden Studie war, beleuchtet der Vergleich der
mittleren applizierten Drücke beider APAP-Geräte (SOMNObalance vs. SOMNOsmart) einen
interessanten Aspekt. Offensichtlich lag der mittlere Druck des neuen APAP-Algorithmus
doch deutlich höher als bei dem herkömmlichen, impedanzgesteuerten System. Es muss
allerdings berücksichtigt werden, dass keine Randomisierung erfolgte und bei jedem
Patienten das neue Gerät immer in der ersten Nacht zum Einsatz kam und dass die Nacht-zu-Nacht-Variabilität
sicher eine Rolle spielt. Dennoch unterstreicht diese Beobachtung das bereits bekannte
Phänomen, dass APAP-Geräte unterschiedlich reagieren und nicht beliebig austauschbar
sind.
Selbstverständlich ergeben sich bei dieser Pilotstudie Limitationen durch die kleine
Fallzahl der Patienten, durch die fehlende Vergleichsgruppe und die nur in einer Nacht
durchgeführte Therapie. Dadurch kann auch ein Einfluss der bekannten Nacht-zu-Nacht-Variabilität
schlafbezogener Atmungsstörungen auf die Reduktion respiratorischer Ereignisse in
der Therapienacht nicht sicher ausgeschlossen werden. Weitere randomisierte, kontrollierte
Studien sind erforderlich, um die beschriebenen Ergebnisse in einem größeren Kollektiv
und über einen längeren Zeitraum zu bestätigen. Eine Benchtestung könnte die Reaktion
des Algorithmus auf verschiedene simulierte respiratorische Ereignisse im Vergleich
zu anderen APAP-Geräten objektivieren.
Zusammenfassend wird nach den Resultaten dieser Pilot-Studie das bisherige Therapiespektrum
des obstruktiven Schlafapnoe-Syndroms um einen neuen, effektiven Algorithmus eines
automatischen CPAP-Gerätes erweitert.
Interessenkonflikte
Interessenkonflikte
W. Galetke und W. Randerath haben finanzielle Unterstützung bei Reisekosten und Kongressgebühren,
Vortragshonorare sowie Honorare für Beratertätigkeiten von der Firma Weinmann & Co
KG, Hamburg erhalten.