Utvikle et behandlingsklyngesystem for obstruktiv søvnapné ved å bruke polysomnografiske fysiologiske signaler

Bakgrunner:

Obstruktivt søvnapnésyndrom (OSA) er preget av gjentatte øvre luftveisobstruksjoner under søvn, og påvirker omtrent 14 % av mennene og 5 % av kvinnene i alderen 30-70 år. Etiologien til OSA er delt inn i anatomiske og ikke-anatomiske faktorer. Anatomiske faktorer inkluderer innsnevring eller kollaps av øvre luftveier, mens ikke-anatomiske faktorer omfatter redusert muskelrespons, lav opphisselsesterskel og høy løkkeforsterkning. Anatomiske problemer kan håndteres ved hjelp av kirurgiske inngrep eller tannlegeapparater. Ikke-anatomiske problemer som lav opphisselsesterskel og høy loopforsterkning kan kreve farmakologisk behandling eller oksygenbehandling. Aktiviteten til genioglossus (GG) muskelen, som er avgjørende under søvn, er utilstrekkelig hos omtrent 30 % av OSA-pasientene. Regelmessige orofaryngeale muskeløvelser kan redusere OSA-alvorlighetsgraden og relaterte symptomer.

Imidlertid mangler presise kliniske prediksjonsverktøy for å velge optimale behandlingsstrategier, og forskning på telerehabilitering for OSA-pasienter er utilstrekkelig. Denne studien har som mål å utvikle et automatisert behandlingsgrupperingssystem som bruker kunstig intelligens for å klassifisere pasienter basert på etiologi i: (i) anatomiske faktorer, (ii) redusert muskelrespons og (iii) andre ikke-anatomiske faktorer. Dette systemet vil analysere fysiologiske søvnvurderinger fra en retrospektiv polysomnografi (PSG) database. Kryssvalidering vil bli utført på nye OSA-pasienter som gjennomgår ulike behandlingsstrategier, inkludert kirurgisk intervensjon, CPAP-terapi og orofaryngeal trening (leveres ansikt til ansikt eller via telerehabilitering).

Metoder:

Det automatiserte behandlingsgrupperingssystemet bruker kunstig intelligens for å klassifisere pasienter i etiologiske grupper: (i) anatomiske faktorer som innsnevring av øvre luftveier eller kollaps; (ii) ikke-anatomiske faktorer som redusert muskelrespons; og (iii) andre ikke-anatomiske faktorer. Klassifiseringen er avhengig av å analysere flere fysiologiske søvnvurderinger, inkludert elektromyografi (EMG) og pneumotakografer, fra en retrospektiv PSG-database. Systemet vil gjennomgå kryssvalidering med nye OSA-pasienter, som vil bli screenet basert på inklusjons- og eksklusjonskriterier og gi samtykke.

I løpet av kryssvalideringsfasen vil OSA-pasientene gjennomgå ulike vurderinger, inkludert polysomnografi, søvnrelatert spørreskjema, legemiddelindusert søvnendoskopi (DISE), computertomografi (CT), funksjonell magnetisk resonansavbildning (fMRI), muskelstyrke i tungen. og utholdenhetstester, og mentale tilstandsevalueringer. Før- og etterbehandlingsmålinger vil bli utført. CT-skanninger og DISE vil vurdere anatomiske strukturer før og etter behandling, mens fMRI vil undersøke hjerneaktiveringsstatus. Muskelstyrke- og utholdenhetstester vil evaluere responsnivået til tungemuskelen før og etter intervensjon.

Det automatiserte klyngesystemet for behandling, som bruker maskinlæring, vil bestemme fenotypen for hvert tilfelle basert på PSG, CT, søvnendoskopi, fMRI og resultater av tungestyrke og utholdenhet. Disse resultatene vil hjelpe klinikere med å kategorisere pasienter og forutsi suksessrater for behandling. Behandlingsbeslutninger vil innebære samarbeid mellom leger og pasienter, med tanke på klinisk ekspertise og pasientens preferanser.

Deltakere klassifisert som innsnevring av øvre luftveier eller kollaps på grunn av anatomiske faktorer av fenotypingssystemet vil bli anbefalt for kirurgisk behandling. For pasienter med redusert muskelrespons anbefales et 12-ukers program med orofaryngeal muskeltrening. Denne opplæringen vil bli administrert i to moduser: ansikt-til-ansikt økter og telerehabilitering. Hver økt vil vare 45-60 minutter, med deltakere som deltar ansikt-til-ansikt økter i laboratoriet eller online klasser (telerehabilitering) 1-3 dager per uke. Begge gruppene vil bli instruert til å utføre ekstra orofaryngeale øvelser hjemme. Pasienter som ikke passer til disse gruppene vil bruke CPAP-terapi, gullstandarden for OSA-behandling. I løpet av behandlingsperioden vil deltakere fra alle grupper ha regelmessige oppfølginger for å vurdere potensielle risikoer. Hver gruppe forventes å inkludere 50 saker. Etter seks måneders behandling vil apné-hypopné-indeksen samles inn basert på polysomnografi for å evaluere suksessratene, og sammenligne dem med den forutsagte verdien analysert ved hjelp av fenotypingssystemet.