ArchivDÄ-TitelSupplement: PRAXiSSUPPLEMENT: Praxis Computer 3/2003Computergestützte Diagnose von Schlafstörungen: Das virtuelle Schlaflabor

SUPPLEMENT: Praxis Computer

Computergestützte Diagnose von Schlafstörungen: Das virtuelle Schlaflabor

Dtsch Arztebl 2003; 100(36): [19]

Gruber, Georg

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Abbildung 1: Patientin mit Elektroden.Fotos: The Siesta Group
Abbildung 1: Patientin mit Elektroden.
Fotos: The Siesta Group
Die aufwendige manuelle Auswertung von Schlafaufnahmen lässt sich durchden Einsatz digitaler Verfahren und die Nutzung der Möglichkeiten des Internets zunehmend automatisieren und beschleunigen.
Aktuelle Schätzungen gehen davon aus, dass 25 bis 30 Prozent der Bevölkerung in den westlichen Industriestaaten unter Schlafstörungen, wie zum Beispiel Atmungsstörungen, nächtliche Beinbewegungen und Narkolepsie, leiden. Viele dieser Störungen, deren Ursachen oft im pulmologischen, neurologischen oder psychiatrischen Bereich liegen, könnten bei geeigneter Behandlung effektiv behandelt werden. Die Mehrzahl der Betroffenen erhält allerdings noch keine adäquate Diagnose und Therapie, obwohl bekannt ist, dass unbehandelte Schlafstörungen das Risiko von Bluthochdruck, koronarer Herzkrankheit und Schlaganfall signifikant erhöhen sowie die Lebensqualität der Betroffenen erheblich einschränken können.
Das derzeit umfangreichste diagnostische Klassifikationssystem für gestörten Schlaf, die International Classification of Sleep Disorders (ICSD), listet 88 unterschiedliche Schlafstörungen und deren diagnostische Kriterien auf. In der Mehrzahl der Fälle erfordert die Diagnose dieser Störungen eine umfassende Untersuchung in spezialisierten schlafmedizinischen Zentren, den Schlaflabors (Abbildung 2).
Abbildung 2: Die Experten im Schlaflabor bei der Erstellung von Schlafprofilen.
Abbildung 2: Die Experten im Schlaflabor bei der Erstellung von Schlafprofilen.
Aktuellen Schätzungen zufolge gibt es weltweit derzeit circa 6 000 Schlaflabors (davon rund 500 in Deutschland), in denen jährlich etwa zwei Millionen so genannte Polysomnographien durchgeführt werden.
Um den Schlaf eines Patienten objektiv messen zu können, ist es notwendig, bestimmte Biosignale, wie zum Beispiel die Gehirntätigkeit, Augenbewegungen, Muskelspannung und seine Atmung, während einer Nacht aufzuzeichnen („Polysomnographie“ (Abbildung 1).
Die dabei gewonnenen Daten werden nach einem standardisierten Verfahren ausgewertet, bei dem die gesamte Nacht in Abschnitte von je 30 Sekunden unterteilt und jeder dieser circa 1 000 „Epochen“ nach bestimmten Regeln eines von sechs definierten Schlafstadien zugeordnet wird. Das Verfahren wird nach den beiden Herausgebern dieses Regelwerks als „Rechtschaffen & Kales-Auswertung“ bezeichnet. Diese erfolgt auch heute noch fast ausschließlich manuell durch hoch qualifiziertes Personal (Ärzte, MTAs) und kann pro Nacht bis zu zwei oder drei Stunden Arbeitszeit beanspruchen. Auf dieser Grundlage werden ein Schlafprofil („Hypnogramm“) erstellt und bestimmte, den Schlaf charakterisierende Parameter berechnet (Abbildung 3).
Abbildung 3: Schlafprofil einer 41-jährigen Patientin während einer circa achtstündigen Nachtaufnahme. Der Schlaf ist deutlich gestört und charakterisiert durch oftmaliges Aufwachen und geringe Schlafdauer.
Abbildung 3: Schlafprofil einer 41-jährigen Patientin während einer circa achtstündigen Nachtaufnahme. Der Schlaf ist deutlich gestört und charakterisiert durch oftmaliges Aufwachen und geringe Schlafdauer.
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Verschiedene Schlafstörungen zeigen bestimmte, charakteristische Veränderungen des Schlafprofils. Die Beurteilung, ob ein Schlafprofil „normal“ ist, wird allerdings dadurch erschwert, dass der Schlaf altersbedingten Veränderungen unterworfen ist und sich auch Männer und Frauen in bestimmten Aspekten des Schlafs unterscheiden. Es wäre daher sehr hilfreich, wenn die Schlafmedizin über eine Normdatenbasis verfügen würde, die einen Vergleich der Patientenergebnisse mit den Normalwerten seiner Altersgruppe ermöglichen könnte. Diese Möglichkeit – weltweit ein Novum – ist seit kurzem gegeben.
SIESTA-Projekt
Erfolgte die Aufzeichnung von Ganznacht-Schlafaufnahmen in den Anfängen der Schlafmedizin noch auf 300 Meter langen Papierstreifen, ergaben sich mit dem Einzug digitaler Techniken neue Möglichkeiten bei der Datenanalyse und Weiterverarbeitung. 1997 schlossen sich 16 Partner aus sieben europäischen Ländern im Rahmen des von der Europäischen Union geförderten Projekts SIESTA (System for Integrating polygraphic recordings and dEscribing Sleep archiTecture and its vAlidation) mit dem Ziel zusammen, neue Verfahren der digitalen Schlafanalyse zu entwickeln und zu evaluieren. Neben mehreren Experten aus dem Bereich der Biosignalverarbeitung waren acht der führenden europäischen Schlaflabors von Barcelona bis Tampere, darunter auch die Labors der Freien Universität Berlin und der Universitäten Marburg und Mainz am Projekt beteiligt (Abbildung 4).
Abbildung 4: Die SIESTAGroup-Labors
Abbildung 4: Die SIESTAGroup-Labors
Ein vorrangiges Projektziel bestand im Aufbau einer umfassenden Normaldatenbasis von Schlafaufnahmen von circa 200 gesunden Probanden im Alter zwischen 20 und 95 Jahren. Jeder Proband wurde eingehend klinisch untersucht, 14 Tage lang beobachtet und verbrachte zwei Nächte im Schlaflabor. Die dabei erstellten Aufnahmen machen allein rund 150 Megabyte Datenmaterial je Person aus. Besonderer Wert wurde darauf gelegt, dass nur die Daten wirklich gesunder und vor allem medikationsfreier Probanden in die Datenbasis aufgenommen wurden. Dies erwies sich besonders in den älteren Altersgruppen als sehr schwierig. Auch deshalb ist die Datenbasis in dieser Form weltweit einzigartig und die umfassendste im Bereich der Schlafmedizin.
Da die Klassifikation einzelner Epochen nicht immer eindeutig ist, stimmen auch erfahrene Auswerter in ihrem Urteil nicht immer überein. Diesem Umstand wurde dadurch Rechnung getragen, dass zwei Experten in unterschiedlichen Schlaflabors unabhängig voneinander sämtliche Schlafaufnahmen auswerteten. In einem zweiten Schritt wurden beide Hypnogramme von einem dritten Experten in einem dritten Labor überprüft und die Unstimmigkeiten nach dessen Überzeugung korrigiert. Die Berechnung der alters- und geschlechtsspezifischen Normdaten basiert auf diesen „Konsensus-Auswertungen“.
Um die Ergebnisse des SIESTA-Projekts weiter zu verwerten und Schlafmedizinern weltweit zugänglich machen zu können, schlossen sich im Januar 2002 13 der Projektpartner in einem privaten Unternehmen, der Siesta Group GmbH, zusammen, um das erste weltweite Kompetenzzentrum für Schlafanalyse zu gründen. Die am Projekt beteiligten Schlaflabors bilden dabei einen virtuellen Verbund und stellen ihre Expertise und Kapazität via Internet interessierten Kunden rund um die Uhr zur Verfügung.
Visuelle Klassifikation
Bereits heute bietet dieses „virtuelle Schlaflabor“ die visuelle Klassifikation von Schlafaufzeichnungen an. Über die Website www.thesiestagroup.com können registrierte Anwender in niedergelassenen Labors die Schlafdaten ihrer Patienten zur Siesta Group übertragen. Die Patientendaten werden mittels einer speziell dafür entwickelten Client-Software anonymisiert, verschlüsselt, komprimiert und über eine sichere Datenleitung übertragen. Nach der visuellen Auswertung durch die Experten der Siesta Group werden die Ergebnisse innerhalb von 48 Stunden dem Schlaflabor zurückübermittelt.
Eine sinnvolle Unterstützung für den behandelnden Arzt stellt der beigefügte ausführliche Report dar, der die Patientenergebnisse mit den Normwerten aus der SIESTA-Normdatenbank vergleicht. Dabei wird für jeden Schlafparameter angegeben, inwieweit der Patient von seiner Altersnorm abweicht. Dies erleichtert und objektiviert die Beurteilung und Interpretation des Schlafprofils erheblich. Falls der Schlafmediziner seine Daten aber doch selbst auswerten will, besteht ebenso die Möglichkeit, bereits analysierte Aufnahmen mit der Normdatenbasis zu vergleichen: In diesem Fall steht der Report dem Arzt innerhalb weniger Minuten zur Verfügung.
Diese Lösung wird bei der 11. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Schlafforschung und Schlafmedizin im September 2003 in Cottbus (Informationen im Internet unter www.dgsm-cottbus2003.de) erstmals der Öffentlichkeit vorgestellt.
Automatisierung
Die Siesta Group plant in naher Zukunft, die Erstellung von sieben- bis achtstündigen Schlafprofilen für die klinische Routine vollständig zu automatisieren. Spätestens im Herbst 2004 übernimmt dann ein Server über das Internet vollautomatisiert die Verarbeitung der Schlafdaten der Patienten – eine manuelle Auswertung wie bisher wird mit dieser hoch entwickelten Technologie überflüssig. Der Schlafmediziner erhält dann ein komplettes Service-Paket: die Auswertung der Schlafdaten, den objektiven Abgleich mit der weltweit größten Normdatenbank und einen übersichtlichen Report zur schnellen Erkennung von Abweichungen. Georg Gruber
Kontaktadresse: The Siesta Group, Sleep analysis and services, Nussdorfer Straße 26–28, A-1090 Wien, Österreich, Internet: www.thesiestagroup.com, E-Mail: georg.gruber@thesiestagroup.com,
Telefon: 00 43-6 76/9 65 73 41

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