Разработка системы кластеризации лечения обструктивного апноэ во сне с использованием полисомнографических физиологических сигналов

Фоны:

Синдром обструктивного апноэ во сне (СОАС) характеризуется повторяющейся обструкцией верхних дыхательных путей во время сна, от которой страдают около 14% мужчин и 5% женщин в возрасте 30-70 лет. Этиология СОАС подразделяется на анатомические и неанатомические факторы. Анатомические факторы включают сужение или коллапс верхних дыхательных путей, тогда как неанатомические факторы включают снижение мышечной реакции, низкий порог возбуждения и высокий коэффициент усиления петли. Анатомические проблемы можно решить с помощью хирургического вмешательства или стоматологических приспособлений. Неанатомические проблемы, такие как низкий порог возбуждения и высокий коэффициент усиления петли, могут потребовать фармакологического лечения или кислородной терапии. Активность подбородочно-язычной мышцы (ГГ), имеющая решающее значение во время сна, недостаточна примерно у 30% пациентов с ОАС. Регулярные упражнения для мышц ротоглотки могут уменьшить тяжесть СОАС и связанные с ним симптомы.

Однако точные инструменты клинического прогнозирования для выбора оптимальных стратегий лечения отсутствуют, а исследования по телереабилитации пациентов с СОАС недостаточны. Целью данного исследования является разработка автоматизированной системы кластеризации лечения с использованием искусственного интеллекта для классификации пациентов по этиологии на: (i) анатомические факторы, (ii) снижение мышечной реакции и (iii) другие неанатомические факторы. Эта система будет анализировать физиологические оценки сна из базы данных ретроспективной полисомнографии (ПСГ). Перекрестная проверка будет проводиться на новых пациентах с ОАС, проходящих различные стратегии ведения, включая хирургическое вмешательство, CPAP-терапию и обучение ротоглотке (проводимое лично или посредством телереабилитации).

Методы:

Автоматизированная система кластеризации лечения использует искусственный интеллект для классификации пациентов по этиологическим группам: (i) анатомические факторы, такие как сужение или коллапс верхних дыхательных путей; (ii) неанатомические факторы, такие как снижение мышечной реакции; и (iii) другие неанатомические факторы. Классификация основана на анализе нескольких оценок физиологического сна, включая электромиографию (ЭМГ) и пневмотахографию, из ретроспективной базы данных PSG. Система пройдет перекрестную проверку с участием новых пациентов с ОАС, которые будут проверены на основе критериев включения и исключения и дадут согласие.

На этапе перекрестной проверки пациенты с ОАС пройдут различные обследования, включая полисомнографию, опросник, связанный со сном, медикаментозную эндоскопию сна (DISE), компьютерную томографию (КТ), функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ), проверку силы мышц языка. тесты на выносливость и оценка психического состояния. Будут проводиться измерения до и после лечения. КТ и DISE оценят анатомические структуры до и после лечения, а фМРТ исследует статус активации мозга. Тесты на мышечную силу и выносливость позволят оценить уровень реакции мышц языка до и после вмешательства.

Автоматизированная система кластеризации лечения, использующая машинное обучение, определит фенотип каждого случая на основе результатов ПСГ, КТ, эндоскопии сна, фМРТ, а также результатов силы и выносливости языка. Эти результаты помогут врачам классифицировать пациентов и прогнозировать показатели успеха лечения. Решения о лечении будут предполагать сотрудничество между врачами и пациентами с учетом клинического опыта и предпочтений пациентов.

Участникам, классифицированным системой фенотипирования как сужение или коллапс верхних дыхательных путей из-за анатомических факторов, будет рекомендовано хирургическое лечение. Пациентам со сниженной мышечной реакцией рекомендуется 12-недельная программа тренировки мышц ротоглотки. Обучение будет проводиться в двух режимах: очные занятия и телереабилитация. Каждое занятие будет длиться 45–60 минут, при этом участники будут посещать личные занятия в лаборатории или онлайн-занятия (телереабилитация) 1–3 дня в неделю. Обе группы будут проинструктированы выполнять дополнительные орофарингеальные упражнения дома. Пациенты, не входящие в эти группы, будут использовать CPAP-терапию, золотой стандарт лечения СОАС. В течение периода лечения участники всех групп будут регулярно наблюдаться для оценки потенциальных рисков. Ожидается, что в каждую группу будет включено 50 случаев. После шести месяцев лечения индекс апноэ-гипопноэ будет собран на основе полисомнографии для оценки показателей успеха и сравнения их с прогнозируемым значением, проанализированным с использованием системы фенотипирования.