Ontwikkeling van een behandelingsclustersysteem voor obstructieve slaapapneu met behulp van polysomnografische fysiologische signalen

Achtergronden:

Obstructief slaapapneusyndroom (OSA) wordt gekenmerkt door herhaalde obstructies van de bovenste luchtwegen tijdens de slaap, en treft ongeveer 14% van de mannen en 5% van de vrouwen in de leeftijd van 30 tot 70 jaar. De etiologie van OSA is onderverdeeld in anatomische en niet-anatomische factoren. Anatomische factoren omvatten vernauwing of collaps van de bovenste luchtwegen, terwijl niet-anatomische factoren verminderde spierresponsiviteit, lage opwindingsdrempel en hoge lusversterking omvatten. Anatomische problemen kunnen worden beheerd met behulp van chirurgische ingrepen of tandheelkundige apparatuur. Niet-anatomische problemen zoals een lage opwindingsdrempel en hoge lusversterking kunnen een farmacologische behandeling of zuurstoftherapie vereisen. De activiteit van de genioglossus (GG)-spier, cruciaal tijdens de slaap, is bij ongeveer 30% van de OSA-patiënten onvoldoende. Regelmatige orofaryngeale spieroefeningen kunnen de ernst van OSA en de daarmee samenhangende symptomen verminderen.

Er ontbreken echter nauwkeurige klinische voorspellingsinstrumenten voor het selecteren van optimale behandelstrategieën, en onderzoek naar telerehabilitatie voor OSA-patiënten is onvoldoende. Deze studie heeft tot doel een geautomatiseerd behandelclustersysteem te ontwikkelen met behulp van kunstmatige intelligentie om patiënten op basis van etiologie te classificeren in: (i) anatomische factoren, (ii) verminderde spierresponsiviteit, en (iii) andere niet-anatomische factoren. Dit systeem analyseert fysiologische slaapbeoordelingen uit een retrospectieve polysomnografie (PSG) database. Kruisvalidatie zal worden uitgevoerd bij nieuwe OSA-patiënten die verschillende behandelstrategieën ondergaan, waaronder chirurgische interventie, CPAP-therapie en orofaryngeale training (face-to-face of via telerehabilitatie).

Methoden:

Het geautomatiseerde behandelclustersysteem maakt gebruik van kunstmatige intelligentie om patiënten in etiologische groepen in te delen: (i) anatomische factoren zoals vernauwing of collaps van de bovenste luchtwegen; (ii) niet-anatomische factoren zoals verminderde spierresponsiviteit; en (iii) andere niet-anatomische factoren. De classificatie is gebaseerd op het analyseren van meerdere fysiologische slaapbeoordelingen, waaronder elektromyografie (EMG) en pneumotachografen, uit een retrospectieve PSG-database. Het systeem zal kruisvalidatie ondergaan met nieuwe OSA-patiënten, die zullen worden gescreend op basis van in- en exclusiecriteria en toestemming zullen geven.

Tijdens de kruisvalidatiefase zullen de OSA-patiënten verschillende beoordelingen ondergaan, waaronder polysomnografie, slaapgerelateerde vragenlijsten, medicijngeïnduceerde slaapendoscopie (DISE), computertomografie (CT)-scans, functionele magnetische resonantiebeeldvorming (fMRI), tongspierkracht en duurtests, en evaluaties van de mentale toestand. Er zullen metingen voor en na de behandeling worden uitgevoerd. CT-scans en DISE zullen anatomische structuren voor en na de behandeling beoordelen, terwijl fMRI de status van hersenactivatie zal onderzoeken. Spierkracht- en uithoudingstests zullen het reactievermogen van de tongspieren voor en na de interventie evalueren.

Het geautomatiseerde behandelingsclustersysteem, dat gebruik maakt van machinaal leren, zal het fenotype van elk geval bepalen op basis van PSG, CT, slaapendoscopie, fMRI en resultaten op het gebied van tongkracht en uithoudingsvermogen. Deze resultaten zullen artsen helpen bij het categoriseren van patiënten en het voorspellen van de succespercentages van behandelingen. Behandelingsbeslissingen zullen samenwerking tussen artsen en patiënten vereisen, waarbij klinische expertise en patiëntvoorkeuren in aanmerking worden genomen.

Deelnemers die door het fenotyperingssysteem zijn geclassificeerd als vernauwing of collaps van de bovenste luchtwegen als gevolg van anatomische factoren, worden aanbevolen voor chirurgische behandeling. Voor patiënten met een verminderde spierrespons wordt een 12 weken durend programma van orofaryngeale spiertraining aanbevolen. Deze training zal in twee vormen worden gegeven: face-to-face sessies en telerehabilitatie. Elke sessie duurt 45-60 minuten, waarbij de deelnemers 1-3 dagen per week face-to-face sessies in het laboratorium of online lessen (telerehabilitatie) bijwonen. Beide groepen krijgen de opdracht om thuis aanvullende orofaryngeale oefeningen uit te voeren. Patiënten die niet in deze groepen passen, zullen CPAP-therapie gebruiken, de gouden standaard voor de behandeling van OSA. Tijdens de behandelingsperiode zullen deelnemers uit alle groepen regelmatig worden gecontroleerd om de potentiële risico's te beoordelen. Er wordt verwacht dat elke groep 50 gevallen omvat. Na zes maanden behandeling zal de apneu-hypopneu-index worden verzameld op basis van polysomnografie om de succespercentages te evalueren en deze te vergelijken met de voorspelde waarde die is geanalyseerd met behulp van het fenotyperingssysteem.