Desenvolvimento de um sistema de agrupamento de tratamento para apneia obstrutiva do sono usando sinais fisiológicos polissonográficos

Antecedentes:

A síndrome da apnéia obstrutiva do sono (AOS) é caracterizada por obstruções repetidas das vias aéreas superiores durante o sono, afetando cerca de 14% dos homens e 5% das mulheres com idade entre 30 e 70 anos. A etiologia da AOS é dividida em fatores anatômicos e não anatômicos. Os fatores anatômicos incluem estreitamento ou colapso das vias aéreas superiores, enquanto os fatores não anatômicos abrangem a redução da responsividade muscular, baixo limiar de excitação e alto ganho de alça. Problemas anatômicos podem ser tratados por meio de intervenções cirúrgicas ou aparelhos dentários. Questões não anatômicas, como baixo limiar de excitação e alto ganho de loop, podem exigir tratamento farmacológico ou oxigenoterapia. A atividade do músculo genioglosso (GG), crucial durante o sono, é insuficiente em cerca de 30% dos pacientes com AOS. Exercícios regulares dos músculos orofaríngeos podem reduzir a gravidade da AOS e os sintomas relacionados.

No entanto, faltam ferramentas precisas de previsão clínica para selecionar estratégias de tratamento ideais e a investigação sobre telerreabilitação para pacientes com AOS é insuficiente. Este estudo tem como objetivo desenvolver um sistema automatizado de agrupamento de tratamento usando inteligência artificial para classificar pacientes com base na etiologia em: (i) fatores anatômicos, (ii) redução da responsividade muscular e (iii) outros fatores não anatômicos. Este sistema analisará avaliações fisiológicas do sono a partir de um banco de dados de polissonografia retrospectiva (PSG). A validação cruzada será realizada em novos pacientes com AOS submetidos a várias estratégias de manejo, incluindo intervenção cirúrgica, terapia com CPAP e treinamento orofaríngeo (ministrado presencialmente ou por telerreabilitação).

Métodos:

O sistema automatizado de agrupamento de tratamento emprega inteligência artificial para classificar os pacientes em grupos etiológicos: (i) fatores anatômicos como estreitamento ou colapso das vias aéreas superiores; (ii) fatores não anatômicos como redução da responsividade muscular; e (iii) outros fatores não anatômicos. A classificação baseia-se na análise de múltiplas avaliações fisiológicas do sono, incluindo eletromiografia (EMG) e pneumotacógrafos, a partir de um banco de dados retrospectivo de PSG. O sistema passará por validação cruzada com novos pacientes com AOS, que serão selecionados com base em critérios de inclusão e exclusão e fornecerão consentimento.

Durante a fase de validação cruzada, os pacientes com AOS serão submetidos a diversas avaliações, incluindo polissonografia, questionário relacionado ao sono, endoscopia do sono induzido por drogas (DISE), tomografia computadorizada (TC), ressonância magnética funcional (fMRI), força muscular da língua. e testes de resistência e avaliações do estado mental. Medições pré e pós-tratamento serão realizadas. A tomografia computadorizada e a DISE avaliarão as estruturas anatômicas antes e depois do tratamento, enquanto a ressonância magnética examinará o status de ativação cerebral. Os testes de força e resistência muscular avaliarão o nível de responsividade do músculo da língua antes e depois da intervenção.

O sistema automatizado de agrupamento de tratamento, utilizando aprendizado de máquina, determinará o fenótipo de cada caso com base em resultados de PSG, tomografia computadorizada, endoscopia do sono, fMRI e força e resistência da língua. Esses resultados ajudarão os médicos a categorizar os pacientes e a prever as taxas de sucesso do tratamento. As decisões de tratamento envolverão a colaboração entre médicos e pacientes, considerando a experiência clínica e as preferências do paciente.

Os participantes classificados como estreitamento ou colapso das vias aéreas superiores devido a fatores anatômicos pelo sistema de fenotipagem serão recomendados para tratamento cirúrgico. Para pacientes com responsividade muscular reduzida, recomenda-se um programa de treinamento muscular orofaríngeo de 12 semanas. Este treinamento será administrado em duas modalidades: sessões presenciais e telerreabilitação. Cada sessão terá duração de 45-60 minutos, com os participantes participando de sessões presenciais no laboratório ou aulas online (telereabilitação) 1-3 dias por semana. Ambos os grupos serão instruídos a realizar exercícios orofaríngeos adicionais em casa. Os pacientes que não se enquadrarem nesses grupos usarão a terapia CPAP, o padrão ouro para o tratamento da AOS. Durante o período de tratamento, os participantes de todos os grupos farão acompanhamentos regulares para avaliar riscos potenciais. Espera-se que cada grupo inclua 50 casos. Após seis meses de tratamento, o índice de apneia-hipopneia será coletado com base na polissonografia para avaliar as taxas de sucesso, comparando-as com o valor previsto analisado pelo sistema de fenotipagem.