Sviluppo di un sistema di clustering di trattamento per l'apnea ostruttiva del sonno utilizzando segnali fisiologici polisonnografici

Sfondi:

La sindrome delle apnee ostruttive del sonno (OSA) è caratterizzata da ripetute ostruzioni delle vie aeree superiori durante il sonno, che colpiscono circa il 14% degli uomini e il 5% delle donne di età compresa tra 30 e 70 anni. L’eziologia dell’OSA è divisa in fattori anatomici e non anatomici. I fattori anatomici comprendono il restringimento o il collasso delle vie aeree superiori, mentre i fattori non anatomici comprendono una ridotta reattività muscolare, una bassa soglia di eccitazione e un elevato guadagno del circuito. I problemi anatomici possono essere gestiti utilizzando interventi chirurgici o apparecchi dentali. Problemi non anatomici come la bassa soglia di eccitazione e l'elevato guadagno del circuito possono richiedere un trattamento farmacologico o l'ossigenoterapia. L'attività del muscolo genioglosso (GG), fondamentale durante il sonno, è insufficiente in circa il 30% dei pazienti con OSA. Esercizi regolari dei muscoli orofaringei possono ridurre la gravità dell’OSA e i sintomi correlati.

Tuttavia, mancano strumenti di previsione clinica precisi per selezionare le strategie di trattamento ottimali e la ricerca sulla teleriabilitazione per i pazienti con OSA è insufficiente. Questo studio mira a sviluppare un sistema automatizzato di clustering del trattamento utilizzando l'intelligenza artificiale per classificare i pazienti in base all'eziologia in: (i) fattori anatomici, (ii) ridotta reattività muscolare e (iii) altri fattori non anatomici. Questo sistema analizzerà le valutazioni fisiologiche del sonno da un database di polisonnografia retrospettiva (PSG). La validazione incrociata sarà condotta su nuovi pazienti con OSA sottoposti a varie strategie di gestione, tra cui intervento chirurgico, terapia CPAP e training orofaringeo (fornito faccia a faccia o tramite teleriabilitazione).

Metodi:

Il sistema di clustering automatizzato del trattamento utilizza l’intelligenza artificiale per classificare i pazienti in gruppi eziologici: (i) fattori anatomici come restringimento o collasso delle vie aeree superiori; (ii) fattori non anatomici come la ridotta reattività muscolare; e (iii) altri fattori non anatomici. La classificazione si basa sull’analisi di molteplici valutazioni fisiologiche del sonno, tra cui l’elettromiografia (EMG) e gli pneumotacografi, da un database retrospettivo PSG. Il sistema sarà sottoposto a validazione incrociata con nuovi pazienti con OSA, che saranno selezionati in base a criteri di inclusione ed esclusione e forniranno il consenso.

Durante la fase di validazione incrociata, i pazienti con OSA verranno sottoposti a varie valutazioni, tra cui polisonnografia, questionario relativo al sonno, endoscopia del sonno indotta da farmaci (DISE), scansioni di tomografia computerizzata (CT), risonanza magnetica funzionale (fMRI), forza dei muscoli della lingua test di resistenza e valutazioni dello stato mentale. Verranno condotte misurazioni pre e post trattamento. Le scansioni TC e DISE valuteranno le strutture anatomiche prima e dopo il trattamento, mentre la fMRI esaminerà lo stato di attivazione cerebrale. I test di forza muscolare e resistenza valuteranno il livello di reattività dei muscoli della lingua prima e dopo l'intervento.

Il sistema automatizzato di clustering del trattamento, utilizzando l’apprendimento automatico, determinerà il fenotipo di ciascun caso sulla base di PSG, CT, endoscopia del sonno, fMRI e risultati di forza e resistenza della lingua. Questi risultati aiuteranno i medici a classificare i pazienti e a prevedere i tassi di successo del trattamento. Le decisioni terapeutiche comporteranno la collaborazione tra medici e pazienti, considerando l’esperienza clinica e le preferenze del paziente.

I partecipanti classificati come restringimento o collasso delle vie aeree superiori a causa di fattori anatomici dal sistema di fenotipizzazione saranno raccomandati per la gestione chirurgica. Per i pazienti con ridotta reattività muscolare, si raccomanda un programma di 12 settimane di allenamento dei muscoli orofaringei. Questa formazione sarà somministrata in due modalità: sessioni in presenza e teleriabilitazione. Ogni sessione durerà 45-60 minuti, con i partecipanti che frequenteranno sessioni faccia a faccia in laboratorio o lezioni online (teleriabilitazione) 1-3 giorni a settimana. Entrambi i gruppi verranno istruiti a eseguire ulteriori esercizi orofaringei a casa. I pazienti che non rientrano in questi gruppi utilizzeranno la terapia CPAP, il gold standard per la gestione dell'OSA. Durante il periodo di trattamento, i partecipanti di tutti i gruppi avranno follow-up regolari per valutare i potenziali rischi. Si prevede che ciascun gruppo includa 50 casi. Dopo sei mesi di trattamento, verrà raccolto l'indice di apnea-ipopnea sulla base della polisonnografia per valutare le percentuali di successo, confrontandole con il valore previsto analizzato utilizzando il sistema di fenotipizzazione.