Udvikling af et behandlingsklyngesystem til obstruktiv søvnapnø ved hjælp af polysomnografiske fysiologiske signaler

Baggrunde:

Obstruktivt søvnapnøsyndrom (OSA) er præget af gentagne obstruktioner i de øvre luftveje under søvn, som påvirker omkring 14 % af mændene og 5 % af kvinderne i alderen 30-70 år. Ætiologien af ​​OSA er opdelt i anatomiske og ikke-anatomiske faktorer. Anatomiske faktorer omfatter øvre luftvejs forsnævring eller kollaps, mens ikke-anatomiske faktorer omfatter reduceret muskelrespons, lav arousal-tærskel og høj loop gain. Anatomiske problemer kan håndteres ved hjælp af kirurgiske indgreb eller tandlægemidler. Ikke-anatomiske problemer som lav arousal-tærskel og høj loop gain kan kræve farmakologisk behandling eller iltbehandling. Genioglossus (GG)-musklens aktivitet, som er afgørende under søvn, er utilstrækkelig hos omkring 30 % af OSA-patienter. Regelmæssige orofaryngeale muskeløvelser kan reducere OSA-sværhedsgraden og relaterede symptomer.

Der mangler dog præcise kliniske forudsigelsesværktøjer til at vælge optimale behandlingsstrategier, og forskning i telerehabilitering til OSA-patienter er utilstrækkelig. Denne undersøgelse har til formål at udvikle et automatiseret behandlingsklyngesystem, der bruger kunstig intelligens til at klassificere patienter baseret på ætiologi i: (i) anatomiske faktorer, (ii) nedsat muskelrespons og (iii) andre ikke-anatomiske faktorer. Dette system vil analysere fysiologiske søvnvurderinger fra en retrospektiv polysomnografi (PSG) database. Krydsvalidering vil blive udført på nye OSA-patienter, der gennemgår forskellige behandlingsstrategier, herunder kirurgisk indgreb, CPAP-terapi og orofaryngeal træning (leveret ansigt til ansigt eller via telerehabilitering).

Metoder:

Det automatiserede behandlingsgrupperingssystem anvender kunstig intelligens til at klassificere patienter i ætiologiske grupper: (i) anatomiske faktorer som forsnævring eller kollaps af øvre luftveje; (ii) ikke-anatomiske faktorer såsom reduceret muskelrespons; og (iii) andre ikke-anatomiske faktorer. Klassifikationen er baseret på at analysere flere fysiologiske søvnvurderinger, herunder elektromyografi (EMG) og pneumotakografer, fra en retrospektiv PSG-database. Systemet vil gennemgå krydsvalidering med nye OSA-patienter, som vil blive screenet baseret på inklusions- og eksklusionskriterier og give samtykke.

Under krydsvalideringsfasen vil OSA-patienterne gennemgå forskellige vurderinger, herunder polysomnografi, søvnrelateret spørgeskema, lægemiddelinduceret søvnendoskopi (DISE), computertomografi (CT) scanninger, funktionel magnetisk resonansbilleddannelse (fMRI), tungemuskelstyrke og udholdenhedstests og mentale tilstandsevalueringer. Før- og efterbehandlingsmålinger vil blive udført. CT-scanninger og DISE vil vurdere anatomiske strukturer før og efter behandling, mens fMRI vil undersøge hjerneaktiveringsstatus. Muskelstyrke- og udholdenhedstest vil evaluere responsniveauet af tungemuskler før og efter intervention.

Det automatiserede behandlingsklyngesystem, der anvender maskinlæring, vil bestemme fænotypen for hvert tilfælde baseret på PSG, CT, søvnendoskopi, fMRI og resultater af tungestyrke og udholdenhed. Disse resultater vil hjælpe klinikere med at kategorisere patienter og forudsige succesrater for behandling. Behandlingsbeslutninger vil involvere samarbejde mellem læger og patienter under hensyntagen til klinisk ekspertise og patientpræferencer.

Deltagere klassificeret som øvre luftvejs forsnævring eller kollaps på grund af anatomiske faktorer af fænotypesystemet vil blive anbefalet til kirurgisk behandling. Til patienter med nedsat muskelrespons anbefales et 12-ugers program med orofaryngeal muskeltræning. Denne træning vil blive administreret på to måder: ansigt-til-ansigt sessioner og telerehabilitering. Hver session vil vare 45-60 minutter, hvor deltagerne deltager ansigt-til-ansigt sessioner i laboratoriet eller online klasser (telerehabilitering) 1-3 dage om ugen. Begge grupper vil blive instrueret i at udføre yderligere orofaryngeale øvelser derhjemme. Patienter, der ikke passer til disse grupper, vil bruge CPAP-terapi, guldstandarden for OSA-behandling. I løbet af behandlingsperioden vil deltagere fra alle grupper have regelmæssige opfølgninger for at vurdere potentielle risici. Hver gruppe forventes at omfatte 50 sager. Efter seks måneders behandling vil apnø-hypopnø-indekset blive indsamlet baseret på polysomnografi for at evaluere succesraterne ved at sammenligne dem med den forudsagte værdi analyseret ved hjælp af fænotypesystemet.