Polysomnographie und Hypnogramm

Die Messung des Schlaf-EEGs beim Menschen richtet sich nach dem 10–20-System der Elektrodenplatzierung (Abb. 1). Für die polysomnographische Messung gemäß den Empfehlungen von Rechtschaffen und Kales war nur eine EEG-Ableitung, nämlich C4–A1 erforderlich. Eine weitere EEG-Ableitung, C3–A2, wurde symmetrisch dazu angebracht und aufgezeichnet, für den Fall, dass sich eine Elektrode am Kopf während der Nacht löst. Nach den aktuellen AASM-Kriterien wird das Elektroenzephalogramm mit mindestens 3 EEG-Ableitungen (F4-M1, C4-M1, O2-M1) und weiteren drei als Backup-Elektroden (F3-M2, C3-M2, O1-M2) aufgezeichnet (Berry et al. 2016). Die Augenbewegungen werden mit dem EOG aufgezeichnet. Um Augenbewegungen von eingestreuten Deltawellen und Bewegungsartefakten unterscheiden zu können, werden am linken äußeren Kantus (LOC) und am rechten äußeren Kantus (ROC) Elektroden befestigt und diese gegenüber einer Referenzelektrode (M1) abgeleitet. Die Referenzelektrode wird am Mastoid befestigt. Das EMG wird am Musculus mentalis oder Musculus submentalis abgeleitet.

Ergänzend wird stets ein EKG mit einer Elektrode abgeleitet. Dies hilft bei der Identifikation möglicher EKG-Artefakte in den Signalen von EEG, EOG und EMG.

Die fundamentale Zeiteinteilung der Polysomnographie sind ursprünglich Zeitfenster von 30 Sekunden, Epochen genannt. Jede Epoche der Aufzeichnung wird einem der 5 Stadien zugeordnet, die anhand von elektrophysiologischen Charakteristika der einzelnen Messparameter definiert sind:

Als Leichtschlaf werden die Schlafstadien N1 und N2 zusammengefasst. Tiefschlaf ist das Schlafstadium N3. In Abb. 2 ist für jedes Stadium eine beispielgebende Epoche von 30 Sekunden dargestellt.

Die quantitative Analyse des Schlafverlaufs wird ermöglicht durch die Berechnung verschiedener Globalmaße und statistischer Kenngrößen aus dem Hypnogramm. Dazu gehören:

Die berechneten Werte werden in den schlafmedizinischen Befund übernommen.

Die Zeichen der kurzdauernden zentralnervösen Aktivierung, die sogenannten Arousals, werden in der Routineauswertung der PSG nicht angegeben und sind aus dem Hypnogramm nicht ablesbar. Sie können aber parallel zum Hypnogramm angegeben werden, nach zusätzlicher Auswertung gemäß besonderen Auswertevorschriften (siehe auch „Aufwachen und Hirnaktivierung“). Eine Zuordnung von Arousals zu auslösenden motorischen, kardialen oder respiratorischen Ereignissen ist nur mittels KRPSG möglich (siehe „Gestörter Schlaf, seine Muster in der Kardiorespiratorischen Polysomnographie“).

Die Gesamtschlafzeit liegt für den Säugling bei etwa 16 Stunden pro Tag und nimmt bis zum jungen Erwachsenen auf etwa 8 Stunden ab. Beim Säugling liegt der Anteil des REM-Schlafs bei etwa 50 % und bleibt nach der Säuglingsperiode bis zum Alter von ca. 40 Jahren relativ stabil. Ähnliches gilt für den Tiefschlaf („Schlafdauer“; „Lebensalter“; „Kindesalter“). Der Anteil der Wachheit während der Messperiode nimmt mit dem Alter zu, was in der Bewertung der Polysomnographie seinen Ausdruck in der Abnahme der Schlafeffizienz findet. Sie liegt bei jungen Menschen bei 95–98 % und bei älteren Menschen ohne Schlafstörungen bei 85 % (Abb. 4).

Die Polysomnographie ist ein Teilaspekt der KRPSG, daher sind die Geräte zur KRPSG in der Lage, eine Polysomnographie durchzuführen. Das betrifft vor allem die Systeme zur digitalen Aufzeichnung der KRPSG. Die Polysomnographie ist bezogen auf die Sensortechnik etwas anspruchsloser als die KRPSG, denn es werden elektrophysiologische Signale in der gleichen elektrischen Größenordnung gemessen. Die elektrophysiologischen Signale benötigen eine ausreichende Verstärkung und eine angemessene Filtereinstellung (detaillierte Beschreibung siehe „Messung im Schlaflabor“).

Die digitale Polysomnographie entspricht der digitalen KRPSG bezogen auf die apparativen Voraussetzungen und Möglichkeiten. Die besonderen Möglichkeiten werden in „Computer und Computernetzwerke in der Schlafmedizin“ erörtert. Alle elektrophysiologischen Signale müssen mit einer ausreichend hohen Samplingrate digitalisiert werden, um eine gute Darstellung der Kurven auf einem Computermonitor oder auf einem Papierausdruck zur Dokumentation zu ermöglichen. Eine Samplingrate von 200 Hz wird als minimal notwendig erachtet. Eine Samplingrate von 500 Hz wird als optimal für die elektrophysiologischen Signale angesehen (Iber et al. 2007; Berry et al. 2016).

Die fremde Schlafumgebung und die Verkabelung können als Nebeneffekt den Schlaf der Untersuchten stören. Daher werden bei polysomnographischen Untersuchungen gewöhnlich zwei aufeinander folgende Nächte zur Messung vorgesehen. Die Störung überwiegt in der ersten Nacht. Dieser sogenannte First-night-Effekt äußert sich in häufigerem Erwachen und einer niedrigeren Schlafeffizienz. Mitunter verkürzen sich auch der Tiefschlaf- und der REM-Schlafanteil. Der Effekt der ersten Nacht ist besonders ausgeprägt bei Patienten mit „Insomnien“. Bei Patienten mit „Hypersomnie“ kann er sehr stark variieren. Die Unterschiede der zweiten Nacht gegenüber einer dritten Nacht sind zwar immer noch nachweisbar aber so gering, dass sie gegenüber pathologischen Veränderungen nicht mehr ins Gewicht fallen. So kann in der Regel die zweite Messnacht zur Bewertung des Schlafes zuverlässig herangezogen werden.

Die Polysomnographie stellt den Goldstandard zur quantitativen Auswertung des Schlafes dar. Aufgrund der großen interindividuellen Variation des Schlafverhaltens darf es aber nicht verwundern, dass aus der Polysomnographie berechnete Werte keine hohe Korrelation mit den Maßen der Schläfrigkeit aufweisen, die am Tage nach der Polysomnographie erhoben werden. Man hat auch versucht, Korrelationen mit Reaktionszeiten und Tests zur Leistungsfähigkeit zu finden. Für alle diese Tests gibt es zwar positive Korrelationen, aber diese sind so schwach, dass eine direkte Vorhersage der Werte nicht möglich ist (Einzelheiten zu den Tests und deren Beziehung zu Schläfrigkeit in „Leistungs-, Schläfrigkeits- und Vigilanzmessung“). Die visuelle Schlafstadienauswertung („scoring“) weist eine begrenzte Reliabilität auf, so wie alle visuellen Auswertungen von Kurven oder Bildern. Prinzipiell lässt sich bei den Auswertern eine Intra-Scorer-Reliabilität und eine Inter-Scorer-Reliabilität bestimmen. Um die Reliabilität zu bestimmen, wird die Anzahl der unterschiedlich bewerteten Epochen zur Gesamtzahl der gescorten Epochen in Beziehung gesetzt. Bei 100 % Reliabilität gäbe es keine Unterschiede zwischen 2 Auswertedurchgängen beziehungsweise 2 Auswertern. Die Intra-Scorer Reliabilität liegt für die Schlafstadienauswertung bei 85–98 %. Die Inter-Scorer-Reliabilität liegt bei 65–85 % (Norman et al. 2000). Das Ausmaß der Abweichungen hängt als erstes von der Erfahrung der Scorer ab. Weiterhin ist von hoher Bedeutung, wie eng unterschiedliche Scorer zusammenarbeiten und wie viel sie sich über Zweifelsfälle der Auswertung austauschen. Bei Multicenter-Studien wird daher entweder nur ein Auswertezentrum gewählt, in dem die Scorer eng zusammenarbeiten, oder es werden wiederholt Schulungen für alle beteiligten Zentren durchgeführt, bei denen die Scorer ihre unterschiedlich bewerteten Epochen diskutieren und zu einem Konsens kommen. Die Reliabilität sinkt weiter, wenn Polysomnographien von Patienten mit Schlafstörungen verglichen werden (Norman et al. 2000). Die Reliabilität sinkt auch, wenn die Polysomnographien von Patienten höheren Alters stammen.