Ambulantes Monitoring wird heute regelmäßig in der Schlafmedizin eingesetzt. Die technischen Möglichkeiten reichen von sehr kleinen Einkanalsystemen zu Systemen, die 32 Kanäle aufzeichnen und nur Handtellergröße besitzen. Der technische Fortschritt erlaubt eine vollständige Kardiorespiratorische Polysomnographie mit einem kleinen tragbaren System durchzuführen. Dem Vorteil, bei der ambulanten Registrierung in der gewohnten Umgebung untersucht zu werden, steht ferner der Nachteil der fehlenden Standardisierung und Kontrolle der Untersuchungsbedingungen gegenüber.
ambulatory monitoring; non-laboratory monitoring; home sleep testing; HST; out-of-center testing
Definition
Ambulantes Monitoring wird heute regelmäßig in der Schlafmedizin eingesetzt. Die technischen Möglichkeiten reichen von sehr kleinen Einkanalsystemen zu Systemen, die 32 Kanäle aufzeichnen und nur Handtellergröße besitzen. Aufzeichnungsbegrenzend ist nur noch der Stromverbrauch der Geräte. Kleine armbanduhrähnliche Aufzeichnungssysteme können die Bewegungsaktivität über viele Tage und Wochen unterbrechungsfrei aufzeichnen und damit indirekt Aufschluss über Schlaf- und Ruhephasen geben („Aktigraphie“). Etablierte Systeme anderer Bereiche, wie Langzeit-EKG, Langzeitoxymetrie, Langzeitblutdruckmessung und Langzeit-EEG werden in der Schlafmedizin oftmals kombiniert mit ambulanter Schlaf- oder Schlafapnoeaufzeichnung eingesetzt. Ambulantes Monitoring wird ganz spezifisch in der Vordiagnostik Schlafbezogener Atmungsstörungen verwendet. Hierfür werden vier- bis sechskanalige Systeme eingesetzt, die Herz- oder Pulsfrequenz, Sauerstoffsättigung, Schnarchen, Atemfluss- oder Beatmungsdruck sowie Atmungsbewegung und Körperlage registrieren. Die Systeme sind für die Diagnostik bei Patienten geeignet, die objektiv klinische Hinweise auf das Vorliegen von „Schlafbezogene Atmungsstörungen“ haben, bei denen jedoch Tagesschläfrigkeit und die Folgen des nicht erholsamen Schlafs nicht im Vordergrund der Beschwerden stehen. Siehe auch „Beschwerden und Symptome“; „Differentialdiagnostischer Leitfaden“.
Der technische Fortschritt erlaubt eine vollständige Kardiorespiratorische Polysomnographie mit einem kleinen tragbaren System durchzuführen. Die Daten werden auf eingebauten digitalen Speichern ablegt. Diese Systeme ermöglichen heute Untersuchungen im Schlaf im Rahmen von wissenschaftlichen Studien selbst unter extremen Bedingungen und für arbeitsmedizinische Fragestellungen, die früher nicht möglich waren. Für einen Einsatz in der klinischen Diagnostik der Schlafstörungen haben diese Systeme keinen Kostenvorteil gebracht. Es fehlt zudem eine Überwachung des Schlafverhaltens mittels Videometrie und die Möglichkeit zur unmittelbaren Elektroden- beziehungsweise Sensorkorrektur bei Artefakten in den Signalen. Dem Vorteil, bei der ambulanten Registrierung in der gewohnten Umgebung untersucht zu werden, steht ferner der Nachteil der fehlenden Standardisierung und Kontrolle der Untersuchungsbedingungen gegenüber.
Grundlagen
Einsatzbereiche
Das erste tragbare ambulante Messgerät („Marburger Koffer“) von 1982 hatte noch die Größe eines Aktenkoffers. Inzwischen sind die Systeme zur Aufzeichnung des Schlafs so klein, dass es technisch möglich ist, eine vollständige „Kardiorespiratorische Polysomnographie“ (KRPSG) durchzuführen. Daher ist die Entscheidung für das ambulante Monitoring keine technische, sondern eine inhaltliche Frage. Für die Entscheidung spielen die Kosten der diagnostischen Prozesse in Bezug auf das therapeutische Ergebnis eine wichtige Rolle (siehe „Pharmakoökonomie“). Das diagnostische und therapeutische Vorgehen wird im Essay „Algorithmus Nicht erholsamer Schlaf“ dargestellt. Die diagnostische Referenz bleibt die Kardiorespiratorische Polysomnographie im Schlaflabor mit Überwachung durch geschultes Personal, damit die Sicherheit des Patienten garantiert und die reliable Aufzeichnung der Parameter unter videometrischer Kontrolle gewährleistet ist („Messung im Schlaflabor“) (Qaseem et al. 2014). Überlegungen zur Kostenersparnis können ein Grund für ambulantes Monitoring sein. Jedoch liegt bis heute keine Studie vor, in der die Kosten einer ambulanten Schlafaufzeichnung systematisch mit den Kosten in einem Schlaflabor verglichen werden (siehe auch „Evidenzbasierte apparative Diagnostik“).
Das Screening auf Schlafstörungen in großen Populationen ist ein anderer Grund für ambulante Untersuchungen. Dazu wird gesundheitsökonomisch berechnet, ob ein Screening für eine Diagnose wie beispielsweise Obstruktive Schlafapnoe (OSA) notwendig ist (Ross et al. 2000; Flemons et al. 2003). Für die Obstruktive Schlafapnoe wird eine Prävalenz von etwa 10–17 % mit einer erhöhten Morbidität und Mortalität sowie ein erhöhtes Unfallrisiko angenommen. Um den Aufwand zu reduzieren und den Nutzen zu erhöhen, wurde vorgeschlagen, das Screening auf bestimmte Berufsgruppen wie Fahrer von Gefahrgut, Busfahrer, Piloten und andere Gruppen zu beschränken. Aber auch hierfür konnte noch kein Nachweis einer Kosteneffektivität für das Screening auf Schlafapnoe erbracht werden.
Die ambulante Registrierung von Schlafbezogenen Atmungsstörungen basiert auf einer reduzierten Anzahl von Signalen und wird häufig als Polygraphie bezeichnet (Penzel et al. 2012). Die Polygraphie erfasst Atmungsfluss, Atmungsbewegungen, Sauerstoffsättigung, Herz- oder Pulsfrequenz und Körperposition (Collop et al. 2011). Sie ist bei Patienten mit einem klaren Risikoprofil für Schlafbezogene Atmungsstörungen indiziert (siehe auch „Diagnostik der Schlafbezogenen Atmungsstörungen“) (Qaseem et al. 2014). Sie ist ebenfalls vor chirurgischen Maßnahmen mit Anästhesie bei Verdacht auf Vorliegen von Schlafapnoe indiziert. Die ambulante Diagnostik muss indikationsbezogen durchgeführt werden (siehe „Indikationsbezogenes ambulantes Monitoring“) und kann dann auch in Fällen fehlender spezifischer schlafmedizinischer Beschwerden die Vortestwahrscheinlichkeit für den Nachweis von Schlafbezogenen Atmungsstörungen in der KRPSG erhöhen.
Ambulante Schlafmessungen sind außerdem gut einsetzbar bei der jährlichen Therapiekontrolle von Patienten mit Schlafbezogenen Atmungsstörungen unter Beatmungstherapie.
Eine ambulante Aufzeichnung des Schlafs mit einer vollständigen Polysomnographie ist in den folgenden forschungsorientierten Bereichen sinnvoll: Arbeitsmedizin, Beeinträchtigungen des Schlafs durch äußere Störfaktoren vor Ort („Lärmbedingte Schlafstörungen“), wissenschaftliche Untersuchungen zu Schlaf und „Chronobiologie“, Weltraumforschung und besondere Fragestellungen, die nicht in einem festen Schlaflabor geklärt werden können.
Technische Grundlagen des ambulanten Monitoring
Die heute verfügbaren Systeme basieren auf digitaler Technologie. Sie besitzen kaum mechanische Teile und sind technisch wenig störanfällig. Probleme können bei den Sensoren, der Handhabung und der Software zum Betrieb der Geräte auftreten. Die Systeme reichen von einfachen Einkanalsystemen über begrenzte Schlafaufzeichnungssysteme mit vier bis acht Signalen bis zu Vielkanalschlafsystemen mit zehn und mehr Signalen (Penzel et al. 2012). Im Folgenden wird eine Auswahl von Systemen der drei Kategorien präsentiert. Die Auswahl der Systeme berücksichtigt Veröffentlichungen und Validierungsuntersuchungen.
Systeme mit 1–3 Kanälen
Sehr einfache Systeme mit ein bis drei Kanälen können prinzipiell den Schlaf nicht erfassen. Solche Systeme, wie beispielsweise in einer Oxymetrie, einem Langzeit-EKG, einer Langzeitblutdruckmessung oder einer „Aktigraphie“, können helfen, spezifische Aspekte von Schlafstörungen und schlafmedizinischen Erkrankungen zu dokumentieren (Ross et al. 2000).
Aktivitätsaufzeichnung
Das Aufzeichnen der motorischen Aktivität kann als ein einfaches Instrument angesehen werden, das nur sehr geringfügig das Verhalten des Patienten beeinträchtigt (siehe auch „Bewegungsmessung“). Die Aufnahmesysteme sind sehr klein und nehmen die Beschleunigungen am Handgelenk in verschiedenen Zeitintervallen auf. Ein übliches Intervall ist eine Minute. Abhängig vom Speicher und der Intervalldauer sind Aufzeichnungen von einem Tag bis zu mehreren Wochen möglich. Mit validierten Algorithmen ist es möglich, den Umfang von Schlaf und Wach abzuschätzen („Aktigraphie“). Die Reliabilität dieser Auswertung ist niedrig, selbst wenn eine Aufzeichnungsdauer von einer Woche eingehalten wird. Die Bewertung des Musters der Bewegung kann Hinweise auf das Vorliegen von Insomnie, „Periodic Limb Movement Disorder“ (PLMD) oder ausgeprägten „Schlafbezogene Atmungsstörungen“ geben. Die Aktigraphie ist nützlich, um Änderungen des Schlaf-Wach-Verhaltens bei Patienten mit Störungen des Schlaf-Wach-Rhythmus zu dokumentieren. Solche Untersuchungen können bei Patienten mit Schichtarbeit, „Narkolepsie“ oder verzögertem Schlafphasensyndrom angezeigt sein (siehe auch „Nachtarbeit und Schichtarbeit“, „Zirkadiane Schlaf-Wach-Rhythmusstörungen“).
Langzeit-EKG
Ein Langzeit-EKG kann deutliche Hinweise auf das Vorliegen einer Schlafbezogenen Atmungsstörung geben, denn Patienten mit Obstruktiver Schlafapnoe können eine charakteristische zyklische Variation der Herzfrequenz aufweisen, solange bei ihnen nicht schwere Einschränkungen der Steigerung oder Absenkung der Herzfrequenz vorliegen, beispielsweise nach Herztransplantation, bei schwerer Herzinsuffizienz, bei respiratorischer Insuffizienz oder bei diabetischer Neuropathie (siehe „Elektrokardiogramm“). Bei allen Patienten mit Schlafstörungen kann das Langzeit-EKG helfen, den Typ und die Ausprägung einer möglichen nächtlichen Arrhythmie zu bestimmen. Bei diesen Patienten ist ein Langzeit-EKG parallel zur Kardiorespiratorischen Polysomnographie sehr hilfreich, da die meisten Systeme zur Durchführung einer Kardiorespiratorischen Polysomnographie keine Arrhythmieanalyse ermöglichen.
Blutdruckaufzeichnung und andere Signale der autonomen Funktion
Das ambulante Blutdruckmonitoring (ABDM) wird bei Patienten mit Hypertonie durchgeführt und kommt auch bei Patienten mit Schlafbezogenen Atmungsstörungen wie Obstruktiver Schlafapnoe zur Anwendung, da 50 % dieser Patienten eine begleitende nächtliche Hypertonie aufweisen (siehe „Herz-Kreislauf-System, spezielle Messverfahren im Schlaf“). Leider ist der Nutzen von intermittierend messenden Systemen wie Spacelabs oder Accutracer von nur begrenztem Wert und wird immer noch diskutiert, da die Messung nur mit geringer zeitlicher Auflösung und zu diskreten Zeitpunkten aufzeichnet. Aufgrund eines durch die Messung eventuell induzierten Arousals kann der gemessene Wert nicht repräsentativ sein. Die Aufzeichnung der „kontinuierliche nichtinvasive Blutdruckmessung“ basierend auf der Photofingerplethysmographie kann einen kontinuierlichen Verlauf des Blutdrucks wiedergeben und spiegelt die apnoeassoziierten Blutdruckschwankungen sehr gut wider wie bei den Systemen Portapres und CNAP. Diese Methode wurde im Schlaflabor validiert und erwies sich als nützlich, sie ist aber teuer. Die Berechnung relativer Blutdruckschwankungen kann aus der Pulstransitzeit abgeleitet werden. Eine neue Methode, die periphere arterielle Tonometrie (PAT), misst die periphere Vasokonstriktion als Änderungen von Volumen und Druck am Finger. Diese Methode erlaubt, die autonome Aktivierung im Schlaf zu erfassen, und wurde zu einem ambulanten Aufzeichnungssystem weiter entwickelt (siehe „Periphere arterielle Tonometrie (PAT) und Pulsintensität“).
Systeme mit 4–8 Kanälen
Die meisten Systeme zur Vordiagnostik Schlafbezogener Atmungsstörungen umfassen vier bis sechs Kanäle. Bei diesen Systemen beschränkt sich die Aufzeichnung auf Atmungs-, Herz-Kreislauf- und Bewegungsparameter (Collop et al. 2011). Weiterhin fallen in diese Kategorie Systeme für das Langzeit-EEG, wie sie in der Epilepsiediagnostik benutzt werden.
Aufzeichnung von Schlafbezogenen Atmungsstörungen
Eines der ersten spezialisierten Systeme für die frühe Erkennung Schlafbezogener Atmungsstörungen war das Mesam 4, Nachfolger des einfachen Zweikanal-Mesam-Gerätes. Das Mesam 4 war ein digitales Gerät und zeichnete die Herzfrequenz, die Schnarchgeräusche, die Sauerstoffsättigung und die Körperlage auf. Da kein Schlafparameter abgeleitet wurde, musste die im Bett verbrachte Zeit vom Patient angegeben und die Schlafzeit aus Protokollen abgeschätzt werden. Mehrere Validierungsstudien belegten, dass eine visuelle Auswertung ein klares Erkennen von Schlafbezogenen Atmungsstörungen ermöglichte. Eine valide Unterscheidung der verschiedenen Formen der Schlafbezogenen Atmungsstörungen wie Zentrale Schlafapnoesyndrome (ZSAS) versus Obstruktive Schlafapnoe (OSA) oder die Abgrenzung mancher Formen von Obstruktiver Schlafapnoe gegen Hypoventilationssyndrome war nicht möglich. Eine automatische Auswertung der Herzfrequenz und der Sauerstoffentsättigungen hatte nur einen begrenzten Wert. Die reine Anzahl der Entsättigungen in der ambulanten Registrierung ergibt eine hohe Korrelation mit der Anzahl der Entsättigungen, die im Rahmen einer Kardiorespiratorischen Polysomnographie ermittelt wurden. Unabhängig von der Art der Registrierung hängt der Entsättigungsindex stark vom Ausgangswert der Blutgase des Patienten ab. Daher ist es sinnvoll, die Aufzeichnung visuell auszuwerten und so eine Abschätzung für den RDI (respiratory disturbance index) als Index für die Zahl der Phasen gestörter Atmung zu bestimmen. Bei niedrigem Ausgangs-pO2 bzw. bei ausgedehnten Phasen von Apnoen, Hypopnoen oder Hypoventilationen nähert sich der so ermittelte RDI dem Apnoe-Hypopnoe-Index (AHI) aus einer Kardiorespiratorischen Polysomnographie, mit der Einschränkung, dass die Schlafdauer nicht gemessen, sondern geschätzt ist. Die Korrelation des visuell aus dem Mesam 4 ermittelten RDI mit dem AHI aus der parallelen Polysomnographie variiert zwischen r = 0,92 und 0,96 für drei unterschiedliche Auswerter.
Das Polymesam stellte eine Erweiterung des Mesam 4 dar. Dieses System zeichnete zusätzlich den oronasalen Luftfluss, die Atmungsanstrengungen und das Elektromyogramm (EMG) der Beine auf (Abb. 1). Damit erlaubte das System das Erkennen mancher Schlafbezogener Bewegungsstörungen. Bei guter Signalqualität können obstruktive und zentrale Apnoen und Hypoventilationen differenziert werden. Die Sensitivität für Patienten mit einem AHI >10 pro Stunde ist 92 % und die Spezifität liegt bei 93 %.
Abb. 1
Fünf Minuten von zwei Registrierbeispielen mit dem System Apnealink (Mikromesam). Von oben nach unten sind der Atemfluss gemessen mit Staudrucksensoren, das Schnarchen, berechnet aus dem Staudrucksensor, die Pulsfreqeunz und die Sauerstoffsättigung zu sehen. Im oberen Beispiel sind sechs Apnoen und Entsättigungen sowie Schnarchen und Atemflusslimitationen (FL) bei einem Patienten mit Obstruktiver Schlafapnoe zu sehen. Im unteren Beispiel ist Cheyne-Stokes-Atmung mit sechs zentralen Apnoen und Entsättigungen bei einem Patienten mit Herzinsuffizienz zu sehen
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Heute existieren zahlreiche Systeme, die den oronasalen Luftfluss, die Atmungsanstrengung und die Schnarchgeräusche aufzeichnen. Die Körperlage, Sauerstoffsättigung und die Pulsfrequenz werden ebenfalls gemessen. Eine Unterscheidung von Apnoen, Hypopnoen und periodischer Atmung wird durch die Kombination der Signale versucht und ist oft auch validiert. Bei Therapiekontrollstudien kann anstatt Luftfluss der CPAP-Druck aufgezeichnet werden. Die Darstellung der Signale erfolgt mit den Programmen eines konventionellen Polysomnographen. Die Sensitivität der visuellen Auswertung des Apnoe-Hypopnoe-Index ergab für den Grenzwert AHI >10 pro Stunde 83 % und für die Spezifität 86 %. Verfügbare Systeme sind Somnocheck, Sleepdoc Porti, Embletta, Somnoscreen, Apnoescreen, Nox, Cidelec, Nomics und weitere. Von den genannten Systemen existieren oft mehrere Versionen, von denen nicht immer Validierungen vorliegen. Die vorliegenden Validierungsstudien zeigen Sensitivitäten und Spezifitäten von über 90 % auf.
Systeme für die ambulante Polysomnographie
Die ambulanten Polysomnographiesysteme entwickelten sich zum einen aus der Elektrophysiologie mit Langzeit-EEG-Rekordern und zum anderen aus den oben beschriebenen ambulanten Systemen zur Früherkennung Schlafbezogener Atmungsstörungen. Sie wurden jeweils um die fehlenden komplementären Signale erweitert, damit sie die technologischen Anforderungen erfüllen, die an eine Kardiorespiratorische Polysomnographie gestellt sind (Penzel et al. 2012).
Die Systeme digitalisieren alle Signale und speichern sie entsprechend. Damit ist es möglich, bis zu 32 Signale mit hohen Abtastraten (z. B. 200 Hz) über Zeiträume bis zu 24 Stunden zu speichern. Dies ist für alle Fragen der Schlafmedizin ausreichend, die keine direkte Patientenüberwachung und keine Videodokumentation erfordern. Da die Verstärkereinstellungen und die Filtercharakteristika durch Mikrocontroller in den Systemen umprogrammiert werden können, stehen mehr Optionen für den Anschluss beliebiger Sensoren zur Verfügung, als es bei der analogen Technik möglich war.
Mehrere der bereits im letzten Abschnitt vorgestellten Systeme für die Früherkennung der Schlafbezogenen Atmungsstörungen haben universell programmierbare Verstärker und können so konfiguriert werden, dass auf bis zu 16 Kanälen elektrophysiologische Signale wie das Elektroenzephalogramm aufgezeichnet werden können. Diese Systeme realisieren eine digitale ambulante Polysomnographie. Die Aufzeichnungseinheiten sind klein und können am Körper getragen werden. Die Signale können mit programmierbaren Abtastraten, Filtern und Verstärkung für verschiedene Signale konfiguriert werden. Die Daten können direkt im System gespeichert werden oder mithilfe eines drahtgebundenen oder drahtlosen Computernetzes auf entfernte Rechner übertragen werden. Die Aufnahmeeinheiten ermöglichen dadurch den Einsatz an einem Rechner mit kontinuierlicher Überwachung der Signale vor Ort im konventionellen Schlaflabor oder auch an entfernten Orten (siehe „Computer und Computernetzwerke in der Schlafmedizin“).
Die ambulanten Polysomnographen sind genauso wie konventionelle Polysomnographen mit einer umfassenden Analysesoftware ausgestattet, die den Anforderungen der Schlafforschung und Schlafmedizin genügt.
Literatur
Collop NA, Tracy SL, Kapur V, Mehra R, Kuhlmann D, Fleishman SA, Ojile JM (2011) Obstructive sleep apnea devices for out-of-center (OOC) testing: technology evaluation. J Clin Sleep Med 7:531–548CrossRef
Flemons WW, Littner MR, Rowley JA et al (2003) Home diagnosis of sleep apnea: a systematic review of the literature. An evidence review cosponsored by the American Academy of Sleep Medicine, the American College of Chest Physicians, and the American Thoracic Society. Chest 124:1543–1579CrossRef
Penzel T, Blau A, Garcia C, Schöbel C, Sebert M, Fietze I (2012) Portable monitoring in sleep apnea. Curr Respir Care Rep 1:139–145CrossRef
Qaseem A, Dallas P, Owens DK et al (2014) Diagnosis of obstructive sleep apnea in adults: a clinical practice guideline from the American College of Physicians. Ann Intern Med 161:210–220CrossRef
Ross SD, Sheinhait IA, Harrison KJ et al (2000) Systematic review and meta-analysis of the literature regarding the diagnosis of sleep apnea. Sleep 23:519–532CrossRef
