Opracowanie systemu grupowego leczenia obturacyjnego bezdechu sennego z wykorzystaniem polisomnograficznych sygnałów fizjologicznych

Tła:

Zespół obturacyjnego bezdechu sennego (OSA) charakteryzuje się powtarzającymi się niedrożnościami górnych dróg oddechowych podczas snu i dotyka około 14% mężczyzn i 5% kobiet w wieku 30-70 lat. Etiologię OSA dzieli się na czynniki anatomiczne i nieanatomiczne. Czynniki anatomiczne obejmują zwężenie lub zapadnięcie się górnych dróg oddechowych, podczas gdy czynniki nieanatomiczne obejmują zmniejszoną reaktywność mięśni, niski próg pobudzenia i duże wzmocnienie pętli. Problemy anatomiczne można rozwiązać za pomocą zabiegów chirurgicznych lub aparatów dentystycznych. Problemy nieanatomiczne, takie jak niski próg pobudzenia i duże wzmocnienie pętli, mogą wymagać leczenia farmakologicznego lub terapii tlenowej. Aktywność mięśnia genioglossus (GG), kluczowa podczas snu, jest niewystarczająca u około 30% chorych na OBS. Regularne ćwiczenia mięśni jamy ustnej i gardła mogą zmniejszyć nasilenie OSA i związanych z nim objawów.

Brakuje jednak precyzyjnych narzędzi prognozowania klinicznego pozwalających wybrać optymalne strategie leczenia, a badania nad telerehabilitacją pacjentów z OBS są niewystarczające. Celem tego badania jest opracowanie zautomatyzowanego systemu grupowania leczenia wykorzystującego sztuczną inteligencję do klasyfikacji pacjentów na podstawie etiologii według: (i) czynników anatomicznych, (ii) zmniejszonej reaktywności mięśni oraz (iii) innych czynników nieanatomicznych. System ten będzie analizował ocenę snu fizjologicznego na podstawie bazy danych retrospektywnej polisomnografii (PSG). Walidacja krzyżowa zostanie przeprowadzona u nowych pacjentów z OSA poddawanych różnym strategiom leczenia, w tym interwencji chirurgicznej, terapii CPAP i treningowi jamy ustnej i gardła (prowadzonemu osobiście lub w ramach telerehabilitacji).

Metody:

Zautomatyzowany system grupowania leczenia wykorzystuje sztuczną inteligencję do klasyfikowania pacjentów według grup etiologicznych: (i) czynniki anatomiczne, takie jak zwężenie lub zapadnięcie górnych dróg oddechowych; (ii) czynniki nieanatomiczne, takie jak zmniejszona reaktywność mięśni; oraz (iii) inne czynniki nieanatomiczne. Klasyfikacja opiera się na analizie wielu fizjologicznych ocen snu, w tym elektromiografii (EMG) i pneumotachografów, z retrospektywnej bazy danych PSG. System zostanie poddany walidacji krzyżowej z udziałem nowych pacjentów z OSA, którzy zostaną poddani badaniu przesiewowemu na podstawie kryteriów włączenia i wykluczenia oraz którzy wyrażą zgodę.

Na etapie weryfikacji krzyżowej pacjenci z OSA zostaną poddani różnym badaniom, w tym polisomnografii, kwestionariuszowi dotyczącemu snu, endoskopii snu wywołanej lekami (DISE), tomografii komputerowej (CT), funkcjonalnemu rezonansowi magnetycznemu (fMRI), ocenie siły mięśni języka i testy wytrzymałościowe oraz ocena stanu psychicznego. Przeprowadzane będą pomiary przed i po zabiegu. Skany CT i DISE ocenią struktury anatomiczne przed i po leczeniu, podczas gdy fMRI zbada stan aktywacji mózgu. Testy siły i wytrzymałości mięśni pozwolą ocenić poziom reaktywności mięśnia języka przed i po interwencji.

Zautomatyzowany system grupowania leczenia, wykorzystujący uczenie maszynowe, określi fenotyp każdego przypadku na podstawie wyników PSG, CT, endoskopii snu, fMRI oraz wyników siły i wytrzymałości języka. Wyniki te pomogą klinicystom w kategoryzowaniu pacjentów i przewidywaniu wskaźników powodzenia leczenia. Decyzje dotyczące leczenia będą wymagały współpracy między lekarzami i pacjentami, biorąc pod uwagę wiedzę kliniczną i preferencje pacjenta.

U uczestników, u których w systemie fenotypowania stwierdzono zwężenie lub zapaść górnych dróg oddechowych z powodu czynników anatomicznych, zostanie zalecone leczenie chirurgiczne. U pacjentów z obniżoną reaktywnością mięśni zaleca się 12-tygodniowy program treningu mięśni jamy ustnej i gardła. Szkolenie to będzie prowadzone w dwóch trybach: stacjonarnym i telerehabilitacyjnym. Każda sesja będzie trwała 45-60 minut, a uczestnicy będą uczestniczyć w sesjach stacjonarnych w laboratorium lub zajęciach online (telerehabilitacja) 1-3 dni w tygodniu. Obie grupy zostaną poinstruowane, aby wykonać w domu dodatkowe ćwiczenia jamy ustnej i gardła. Pacjenci nie pasujący do tych grup będą stosować terapię CPAP, złoty standard w leczeniu OSA. W okresie leczenia uczestnicy ze wszystkich grup będą regularnie odwiedzani w celu oceny potencjalnego ryzyka. Oczekuje się, że każda grupa będzie obejmować 50 przypadków. Po sześciu miesiącach leczenia na podstawie polisomnografii zostanie zebrany wskaźnik bezdechu i spłycenia oddechu w celu oceny wskaźników powodzenia, porównując je z wartością przewidywaną analizowaną za pomocą systemu fenotypowania.