Utveckla ett behandlingsklustersystem för obstruktiv sömnapné med hjälp av polysomnografiska fysiologiska signaler

Bakgrunder:

Obstruktivt sömnapnésyndrom (OSA) kännetecknas av upprepade övre luftvägsobstruktioner under sömnen, vilket drabbar cirka 14 % av männen och 5 % av kvinnorna i åldern 30-70 år. Etiologin för OSA är uppdelad i anatomiska och icke-anatomiska faktorer. Anatomiska faktorer inkluderar förträngning eller kollaps av övre luftvägar, medan icke-anatomiska faktorer omfattar minskad muskelkänslighet, låg upphetsningströskel och hög loopförstärkning. Anatomiska problem kan hanteras med hjälp av kirurgiska ingrepp eller dentala apparater. Icke-anatomiska problem som låg upphetsningströskel och hög loopförstärkning kan kräva farmakologisk behandling eller syrgasbehandling. Genioglossus (GG) muskelns aktivitet, avgörande under sömnen, är otillräcklig hos cirka 30 % av OSA-patienterna. Regelbundna orofaryngeala muskelövningar kan minska OSA svårighetsgrad och relaterade symtom.

Exakta kliniska prediktionsverktyg för att välja optimala behandlingsstrategier saknas dock, och forskningen om telerehabilitering för OSA-patienter är otillräcklig. Denna studie syftar till att utveckla ett automatiserat behandlingsklustringssystem som använder artificiell intelligens för att klassificera patienter baserat på etiologi i: (i) anatomiska faktorer, (ii) minskad muskelkänslighet och (iii) andra icke-anatomiska faktorer. Detta system kommer att analysera fysiologiska sömnbedömningar från en retrospektiv polysomnografi (PSG) databas. Korsvalidering kommer att genomföras på nya OSA-patienter som genomgår olika hanteringsstrategier, inklusive kirurgisk intervention, CPAP-terapi och orofaryngeal träning (levereras ansikte mot ansikte eller via telerehabilitering).

Metoder:

Det automatiserade behandlingsklustringssystemet använder artificiell intelligens för att klassificera patienter i etiologiska grupper: (i) anatomiska faktorer som förträngning av övre luftvägar eller kollaps; (ii) icke-anatomiska faktorer såsom minskad muskelkänslighet; och (iii) andra icke-anatomiska faktorer. Klassificeringen bygger på att analysera flera fysiologiska sömnbedömningar, inklusive elektromyografi (EMG) och pneumotakografer, från en retrospektiv PSG-databas. Systemet kommer att genomgå korsvalidering med nya OSA-patienter, som kommer att screenas baserat på inklusions- och exkluderingskriterier och ge samtycke.

Under korsvalideringsfasen kommer OSA-patienterna att genomgå olika bedömningar, inklusive polysomnografi, sömnrelaterat frågeformulär, läkemedelsinducerad sömnendoskopi (DISE), datortomografi (CT), funktionell magnetisk resonanstomografi (fMRI), tungmuskelstyrka och uthållighetstester och mentala tillståndsutvärderingar. Mätningar före och efter behandling kommer att utföras. Datortomografi och DISE kommer att bedöma anatomiska strukturer före och efter behandling, medan fMRI kommer att undersöka hjärnaktiveringsstatus. Muskelstyrka och uthållighetstester kommer att utvärdera känslighetsnivån hos tungmuskeln före och efter intervention.

Det automatiska behandlingsklustringssystemet, som använder maskininlärning, kommer att bestämma fenotypen för varje fall baserat på PSG, CT, sömnendoskopi, fMRI och resultat av tungstyrka och uthållighet. Dessa resultat kommer att hjälpa kliniker att kategorisera patienter och förutsäga behandlingsframgång. Behandlingsbeslut kommer att involvera samarbete mellan läkare och patienter, med hänsyn till klinisk expertis och patientens preferenser.

Deltagare som klassificeras som förträngning av övre luftvägar eller kollaps på grund av anatomiska faktorer av fenotypningssystemet kommer att rekommenderas för kirurgisk behandling. För patienter med nedsatt muskelkänslighet rekommenderas ett 12-veckors program med orofaryngeal muskelträning. Denna utbildning kommer att ges på två sätt: sessioner ansikte mot ansikte och telerehabilitering. Varje session kommer att pågå i 45-60 minuter, med deltagare som deltar i sessioner ansikte mot ansikte i labbet eller onlineklasser (telerehabilitering) 1-3 dagar i veckan. Båda grupperna kommer att instrueras att utföra ytterligare orofaryngeala övningar hemma. Patienter som inte passar dessa grupper kommer att använda CPAP-terapi, guldstandarden för OSA-hantering. Under behandlingsperioden kommer deltagare från alla grupper att ha regelbundna uppföljningar för att bedöma potentiella risker. Varje grupp förväntas omfatta 50 fall. Efter sex månaders behandling kommer apné-hypopnéindexet att samlas in baserat på polysomnografi för att utvärdera framgångsfrekvensen och jämföra dem med det förutsagda värdet som analyserats med hjälp av fenotypningssystemet.