Pulsoksymetria jako metoda badań przesiewowych

P R A C A POGLĄDOWA
ISSN 1641–6007
Sen 2002,Tom 2, Nr 2, 73–77
SEN
Pulsoksymetria
jako metoda badań przesiewowych
zaburzeń oddychania podczas snu
Pulsoxymetry as a scrining method of sleep respiratory disorder diagnosing
Andrzej Kukwa, Agnieszka Obarska, Katarzyna Dudziec, Grzegorz J. Hatliński
Klinika Otolaryngologii Oddziału Stomatologii Akademii Medycznej w Warszawie
Abstract
Pulsoxymetry as a scrining method
According to our investigations, sleep respiratory disorder is a quite common problem and
it concerns about 5% of all population. The cost of the small and the large polysomnography is high and it requires highly qualified medical personnel. In addition, the equipment
is very expensive and none of any institutions can afford to purchase more than one apparatus. Years of our clinical trials on that subject allowed us to introduce some new modifications to pulsoxymetric examination such as a new technological system and a new method
of pulsoxymetric inforamtion analysis. At present moment pulsoxymetry is consider to be
sufficient to diagnose sleep respiratory disorders, their approximate grade and to suspect
pulmonologic cause of sleep disorder in some cases. Introducing the pulsoxymetry as
a screening test let us decrease the cost and increase the amount of examinations patients
with sleep respiratory disorders.
Adres do korespondencji:
Agnieszka Obarska
Klinika Otolaryngologii Oddziału
Stomatologii Akademii Medycznej
w Warszawie
ul. Stępińska 19/25
00–739 Warszawa
tel.: (0 22) 841 05 05
Key words: Sleep Apnea Syndrome, sleep breathing disorders, pulsoxymetry, screening
Wstęp
•
Zaburzenia oddychania podczas snu (ZOPS),
a w szczególności ich zaawansowana postać — zespół
snu z bezdechami (ZSzB, OSAS, sleep apnea syndrome),
to ciężka choroba powodująca przewlekłe niedotlenienie organizmu z wszystkimi tego konsekwencjami. Patologia ta występuje często, dotyka osoby dorosłe oraz dzieci. Zespół snu z bezdechami definiuje się jako zaburzenie oddychania w czasie snu, którego cechą charakterystyczną jest występowanie bezdechów (braku przepływu powietrza przez drogi oddechowe) o jednostkowym
czasie trwania nie krótszym niż 10 sekund, z towarzyszącymi spadkami (min. o 4%) wysycenia tlenem krwi
tętniczej, pojawiającymi się przynajmniej 5-krotnie
w ciągu godziny w czasie 6-godzinnego monitorowania
snu [1]. Wyróżnia się bezdechy pochodzenia:
• centralnego — brak przepływu powietrza przez górne drogi oddechowe w wyniku upośledzenia lub zaniku napędu oddechowego (mięśnie przepony i klatki
piersiowej nie poruszają się);
obwodowego (OSAS) — zamknięcie górnych dróg
oddechowych przy zachowanym napędzie oddechowym; ruchy przepony i innych mięśni oddechowych są zachowane, ale brak dopływu powietrza do płuc; obserwuje się tak zwane paradoksalne ruchy oddechowe brzucha i klatki piersiowej;
• mieszanego — komponent bezdechu centralnego
i obturacyjnego.
W zależności od wskaźnika bezdechów AHI (AHI,
apnea hypopnea index) — liczba bezdechów lub spłyceń w oddychaniu dłuższych niż 10 s w czasie 1 h)
i stopnia utlenowania krwi tętniczej tlenem wyróżnia się
3 stadia ZSzB:
• stadium 1 — łagodne, AHI < 20, a minimalne wysycenie krwi tętniczej (SaO2) w czasie snu nie mniejsze niż 86%;
• stadium 2 — umiarkowane, AHI w przedziale 20–50,
a minimalne wysycenie krwi tętniczej (SaO2) w czasie snu w zakresie 80–85%;
• stadium 3 — ciężkie, AHI > 50, a najniższe poziomy
www.sen.viamedica.pl
73
SEN
2002, Tom 2, Nr 2
wysycenia krwi tętniczej (SaO2) w czasie snu poniżej 80%.
Charakterystycznymi i najczęstszymi objawami występującymi u osób z ZSzB są: bezdechy, głośne chrapanie,
nykturia, zwiększona aktywność ruchowa i potliwość podczas snu, uczucie braku powietrza, duszność, nadmierny
przyrost masy ciała, poranne zmęczenie i bóle głowy, senność i zasypianie w ciągu dnia, obniżenie libido, zaburzenia potencji seksualnej, obniżenie sprawności umysłowej,
zaburzenia koncentracji oraz pamięci. Następstwami wyżej wymienionych objawów są najczęściej: nadciśnienie
tętnicze, choroba niedokrwienna serca, zaburzenia rytmu
serca, udar mózgu, nadciśnienie płucne, nagłe i przedwczesne zgony, wypadki powodowane sennością i zasypianiem
w trakcie wykonywania codziennych czynności [2, 3].
U zdecydowanej większości osób z ZSzB (ok. 90%) występują bezdechy typu obwodowego.
Aparatura do diagnostyki zaburzeń
oddychania podczas snu
Aby skutecznie ocenić ZOPS — ich stopień zaawansowania oraz przyczyny zaburzeń — konieczne są badania spirometryczne, rynomanometryczne, cefalometryczne, endoskopowe i polisomnograficzne. Z tych wszystkich badań jedynie badanie polisomnograficzne odbywa
się w czasie snu pacjenta.
Polisomnografia polega na całonocnej rejestracji wielkości fizjologicznych pozwalających ocenić parametry
snu, oddychania, utlenowania krwi oraz pracę serca [4, 5].
Ze względu na duży koszt badania oraz wysokie wymagania w stosunku do personelu medycznego, w praktyce
najczęściej wykonuje się tak zwaną „małą” polisomnografię, podczas której rejestruje się tylko niektóre wielkości fizjologiczne. Według American Sleep Disorders
Association małą polisomnografię dzieli się na trzy typy:
1. Typ I — całonocna rejestracja przynajmniej 7 parametrów fizjologicznych z uwzględnieniem oceny
struktury snu i oddychania w czasie snu.
2. Typ II — całonocna rejestracja przynajmniej 4 parametrów fizjologicznych, w tym ocena oddychania za
pomocą zapisu ruchów klatki piersiowej i brzucha,
przepływ powietrza.
3. Typ III — rejestracja jednego lub dwóch parametrów
fizjologicznych.
Najprostszym i jednocześnie podstawowym badaniem
polisomnograficznym jest pulsoksymetria, która umożliwia całonocny pomiar tętna i saturacji krwi.
Na podstawie badań polisomnograficznych można
stwierdzić:
• występowanie zaburzenia oddychania podczas snu;
• typ zaburzeń (obturacyjny, centralny, mieszany)
— wpływający na rodzaj leczenia;
• stopień zaawansowania choroby.
74
Pulsoksymetria jako badanie
przesiewowe w diagnostyce
zaburzeń oddychania podczas snu
Niniejsze rozważania autorzy opierali na własnych
doświadczeniach z zastosowaniem pulsoksymetrii jako
badania przesiewowego w diagnostyce ZOPS na podstawie ponad 1800 dotychczas wykonanych badań.
Wprowadzenie pulsoksymetrii jako badania przesiewowego motywowano:
• wzrostem częstości ZOPS (obecnie ok. 5% populacji), a tym samym potrzebą zwiększenia liczby badań w ciągu jednego dnia;
• wysokimi kosztami aparatury polisomnograficznej do
„dużej” i „małej” polisomnografii;
• brakiem odpowiedniego, wysoko wykwalifikowanego personelu do obsługi i analizy wyników uzyskanych podczas „dużej” i „małej” polisomnografii;
• niskimi kosztami aparatury i badań pulsoksymetrycznych.
Pulsoksymetria jest obecnie podstawowym badaniem
w kierunku ZOPS, wykonywanym w klinice autorów,
a dopiero w przypadku stwierdzenia ZOPS wykonuje się
badanie za pomocą „dużej” lub „małej” polisomnografii
w celu określenia typu zaburzeń. Aby zwiększyć niezawodność i obiektywizm całonocnych badań pulsoksymetrycznych, udoskonalono je w następujący sposób:
• zastosowano nowe rozwiązania techniczne zwiększające bezawaryjność badań — obecnie tylko 1–2% badań
trzeba powtórzyć z powodu problemów technicznych;
• wdrożono nowe metody analizy danych, w szczególności współczynnik zmian saturacji (WZS), umożliwiające skuteczniejszą i szybszą ocenę dotyczącą ZOPS;
• przeprowadzono weryfikację systemu pulsoksymetrycznego pod kątem niezawodności i obiektywizmu
na podstawie ponad 1800 badań klinicznych.
Wprowadzenie metody analizy danych opartej na
WZS umożliwia:
• skuteczniejszą detekcję ZOPS;
• różnicowanie ZOPS z chorobami związanymi na
przykład ze schorzeniami płucno-oskrzelowymi;
• orientacyjną ocenę stopnia zaawansowania ZOPS;
• uwiarygodnienie badań pulsoksymetrycznych jako
badań przesiewowych.
Tradycyjna metoda analizy danych pulsoksymetrycznych opiera się na statystycznej ocenie udziału poszczególnych wartości tętna i saturacji w stosunku do całego
badania. Otrzymuje się wówczas informacje o wartościach średnich, maksymalnych i minimalnych oraz graficzną formę rozkładu wszystkich wartości tętna i saturacji. Analiza ta nie pozwala jednak ocenić dynamiki czy
morfologii zmian saturacji, nie można też stwierdzić, czy
nieprawidłowe wyniki badań mają związek z ZOPS, czy
są spowodowane schorzeniami płucno-oskrzelowymi.
Współczynnik zmian saturacji, opracowany w klinice au-
www.sen.viamedica.pl
Andrzej Kukwa i wsp., Pulsoksymetria jako metoda badań przesiewowych
torów, pod względem opisu matematycznego jest w ogólnym skrócie modyfikacją pochodnej saturacji, jego wartość jest wprost proporcjonalna do wielkości i częstości
spadków saturacji, a więc uwzględnia on dynamikę zmian
saturacji [6]. Na podstawie danych pulsoksymetrycznych
Rycina 1. Przykład wartości WZS u osoby bez zaburzeń oddychania
(WZS = 0; słupki na wykresie dotyczą WZS-fr obliczanego co 15 min)
SEN
uzyskanych po przebadaniu 1800 osób ustalono następujące zasady interpretacji WZS:
WZS = 0 — norma (ryc. 1);
WZS = 1 — należy przeanalizować badanie wizualnie (przejrzeć zapis całego badania);
WZS > 1 — zaburzenia oddychania podczas snu
(ryc. 2 i 3).
Wyróżnia się 3 odmiany współczynnika zmian saturacji:
• WZS — dotyczy całego badania;
• WZS fragmentaryczny (WZS-fr) — obliczany z fragmentu badania, na przykład analiza 15-minutowych
odcinków przebiegu badania podczas snu;
• WZSMax15 — 15-minutowy fragment badania najmniej korzystny dla pacjenta, czyli o największych
wahaniach saturacji.
W przypadku chorób dotyczących oddychania, niezwiązanych ze snem, przy niskiej wartości średniej saturacji całonocnej, wartość WZS jest niska — brakuje dynamicznych i głębokich spadków saturacji. Dobrym tego
Rycina 2. Przykład pacjenta z umiarkowaną postacią ZOPS (WZS
Rycina 3. Przykład pacjenta z ciężką postacią ZOPS (OSAS); (WZS
= 8; słupki na wykresie dotyczą WZS-fr obliczanego co 15 min)
= 75; słupki na wykresie dotyczą WZS-fr obliczanego co 15 min)
www.sen.viamedica.pl
75
SEN
2002, Tom 2, Nr 2
Rycina 4. Przykład pacjenta z ZSzB (WZS = 26; słupki na wykresie
Rycina 5. Przykład pacjenta z zaburzeniem wentylacji niezwiąza-
dotyczą WZS-fr obliczanego co 15 min oraz rozkładu procentowe-
nym z ZOPS (WZS = 2; słupki na wykresie dotyczą WZS-fr oblicza-
go saturacji całonocnej o średniej wartości równej 90%)
nego co 15 min oraz rozkładu procentowego saturacji całonocnej
o średniej wartości równej 90%)
przykładem są wyniki całonocnych badań pulsoksymetrycznych przeprowadzone u dwóch pacjentów (ryc. 4 i 5).
Średnia saturacja całonocna u tych osób jest taka sama
(90%), natomiast WZS znacznie się różnią: WZS = 26
u pacjenta z ZOPS oraz WZS = 2 u pacjenta z zaburzeniem wentylacji niezwiązanym z ZOPS.
76
Podsumowanie
Badanie pulsoksymetryczne jest wystarczające, aby
stwierdzić, czy występują zaburzenia oddychania podczas snu oraz pozwala na orientacyjną ocenę głębokości
tych zaburzeń. Jest narzędziem tanim, prostym w obsłudze i analizie danych. Obecnie pulsoksymetria nie umoż-
www.sen.viamedica.pl
Andrzej Kukwa i wsp., Pulsoksymetria jako metoda badań przesiewowych
liwia oceny typu ZOPS (centralny, obwodowy, mieszany).
Jeżeli na podstawie pulsoksymetrii stwierdza się
u pacjenta ZOPS, wówczas należy wykonać kolejne badanie
(„duża” i „mała” polisomnografia) umożliwiające ocenę typu
zaburzeń (tzw. drugi stopień procedury diagnostycznej).
Wprowadzenie do pulsoksymetrii nowych metod
analizy danych w postaci WZS umożliwiło prostszą
i bardziej obiektywną ogólną ocenę ZOPS na podstawie
badania pulsoksymetrycznego, a tym samym wdrożenie
pulsoksymetrii jako badania przesiewowego.
Posługiwanie się WZS daje wiele praktycznych korzyści, między innymi:
• umożliwia szybką detekcję ZOPS i orientacyjną ocenę
dotyczącą stopnia zaawansowania zaburzeń;
SEN
•
ułatwia analizę porównawczą kolejnych badań wykonywanych u tej samej osoby;
• uwzględnia, w przeciwieństwie do metody statystycznej, ocenę morfologiczną zmian saturacji
— dzięki temu można stwierdzić, czy u pacjenta występuje ZOPS, czy też zaburzenie związane na przykład ze schorzeniami płucno-oskrzelowymi;
• ułatwia i obiektywizuje zastosowanie pulsoksymetrii jako badania przesiewowego do oceny ZOPS.
Na podstawie dotychczas przeprowadzonych badań
pulsoksymetrycznych u 1800 osób można stwierdzić,
że pulsoksymetria jest dobrą metodą badań przesiewowych w diagnostyce zaburzeń oddychania podczas snu.
Streszczenie
Pulsoksymetria jako metoda badań przesiewowych
Według autorów zaburzenia oddychania podczas snu (ZOPS) są zjawiskiem dosyć powszechnym i obejmują około 5% ogólnej populacji. Badania wykonane za pomocą „małej” i „dużej” polisomnografii są drogie oraz wymagają obecności wysoko
wykwalifikowanego personelu medycznego. Ponadto aparatura jest bardzo droga i niewiele instytucji medycznych stać na
zakup więcej niż jednego urządzenia. Kilkuletnie badania kliniczne pozwoliły na wprowadzenie modyfikacji do pulsoksymetrii,
przede wszystkim poprzez wdrożenie nowych rozwiązań technologicznych i metod analizy danych pulsoksymetrycznych.
Obecnie pulsoksymetria jako badanie przesiewowe wystarcza do stwierdzenia, czy występują ZOPS, a także pozwala na
przybliżoną ocenę głębokości tych zaburzeń. Na jej podstawie można również orientacyjnie ocenić, czy zaburzenia oddychania mają podłoże na przykład pulmunologiczne. Wdrożenie pulsoksymetrii jako badania przesiewowego pozwoliło na znaczne
obniżenie kosztów oraz zwiększenie liczby badań diagnostycznych wykrywających ZOPS.
Słowa kluczowe: zespół snu z bezdechami, zaburzenia oddychania podczas snu, pulsoksymetria, badania przesiewowe
Piśmiennictwo
1. Thorpy M.J. ICSD — International classification of sleep disorders: Diagnostic and coding manual. American Sleep Disorders
Association, Rochester, Minnesota, 1990.
2. Sullivan C.E., Issa F. Pathophisiological mechanisms in obstructive sleep apnea. Sleep 1980; 3: 235.
3. Kukwa A. i wsp. Zaburzenia oddychania podczas snu. Medycyna Lotnicza 1987; 2: 40–46.
4. Kukwa A., Hatliński G., Kowalski J. System pulsoksymetrycznorespiratoryjny do całonocnych badań przesiewowych osób podejrzanych o Zespół Snu z Bezdechami. W: Materiały Konferencji
„Waves Methods and Mechanics in Biomedical Engineering ’99”,
Polish Acoustical Society Dep. Cracow, Kraków, 21–23.04.1999.
5. Hatliński G., Bochenek W., Kukwa A. The choice of screening or
polysomnographic investigation method in patients with the Sleep Apnea Syndrome W: Materiały Konferencji „Wave Methods
and Mechanics in Biomedical Engineering”, Zakopane, 2002.
6. Kukwa A., Hatliński G. Trzystopniowe monitorowanie zaburzeń
oddychania u osób z Zespołem Snu z Bezdechami (OSAS). Metody analizy danych pulsoksymetrycznych. W: Materiały XII
Krajowej Konferencji Naukowej „Biocybernetyka i Inżynieria
Biomedyczna”, Warszawa, 2001.
www.sen.viamedica.pl
77