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3.  Ergebnisse

3.1 Studie I

Es wurden 22 von initial 47 rekrutierten Patienten in die Studie eingeschlossen. Das durchschnittliche Alter der Patienten betrug 43.6 ± 9.2 (36.2 - 49.7) Jahre, der BMI 28.1 ± 3.9 (25.4 - 32) kg/m2.

3.1.1 Atmungsparameter

Der RDI in der Diagnostiknacht betrug 10.5 ± 7.1 (4.7 - 17.7)/h der TST. Der Apnoe-Index machte dabei nur 1.2 ± 1.5 (0 - 1.6) /h aus. Der Hypopnoe-Index betrug 9.3 ± 6.6/h. Alle Patienten wurden auf eine CPAP Beatmung eingestellt. Der mittlere nCPAP Druck betrug 10.2 ± 2.1 (8.4 - 12) mbar. Ein Patient erhielt eine Bi-Level Therapie mit 10/6 mbar. Der RDI sank unter Therapie in der zweiten Nacht im Vergleich zur Diagnostiknacht signifikant auf 3.1 ± 3 (1.4 - 4.9)/h (p < 0.001), mit einem Abfall des AI auf 0.3 ± 1/h und des HI auf 2.9 ± 3.1/h. Die Akut-Compliance aller Patienten war sehr gut.

3.1.2 Schlafstadien und Schlaflatenzen

Die Makrostruktur des Schlafes änderte sich unter Therapie nicht. (Tab.2). Unterschiede im Verlauf fanden sich lediglich in der REM-Dichte, der Einschlaflatenz (ESL) und der SWS Latenz (p < 0.05).

Tabelle 2: Schlafparameter in einer Diagnostiknacht und 3 folgenden Nächten mit einer Beatmungstherapie bei 22 Patienten mit einem milden Schlafapnoe Syndrom [aus Fietze et al. 1999]

 

Diagnostik

1. CPAP-Nacht

2. CPAP-Nacht

3. CPAP-Nacht

ANOVA

Bettzeit [min]

430.5 ±56.2

442.2 ± 37.8

440.9 ± 36.6

422.7 ± 64.1

 

Schlafperiode [min]

415.9 ±- 53.5

416.8 ± 40.4

421.7 ± 35.1

403.6 ± 62.5

 

Totale Schlafzeit [min]

382.4 ±- 53.0

373.4 ± 49.1

376.9 ± 42.3

368.6 ± 58.4

 

ESL [min]

10.8 ± 12.3

18.0 ± 16.3a

13.4 ± 10.9

14.6 ± 13.7

*

SWS Latenz [min]

54.9 ± 77.5

22.1 ±18.2

22.0 ± 12.2

34.4 ± 22.4

*

REM Latenz [min]

146.6 ± 90.2

103.4 ± 61.1

99.7 ± 53.1

93.0 ±48.4

 

REM Dichte [%]

47.2 ± 25.1

60.0 ± 24.2

62.5 ± 19.4

53.6 ± 23.7

*

Schlafeffizienz [%]

89.1 ± 6.9

84.4 ± 7.9

85.9 ± 9.4

87.2 ± 6.7

 

Wach [%]

6.5 ± 6.3

9.2 ±- 7.1

9.1 ± 8.5

7.3 ± 5.9

 

Schlafstadium 1 [%]

23.5 ± 12.5

17.2 ± 7.2

15.6 ± 6.8

21.9 ± 8.4

 

Schlafstadium 2 [%]

41.2 ± 12.1

42.3 ± 10.1

41.3 ± 8.6

39.4 ± 7.6

 

Schlafstadium 3 [%]

12.1 ± 6.3

13.0 ± 5.7

13.8 ± 4.5

12.2 ± 4.8

 

Schlafstadium 4 [%]

3.9 ± 5.5

5.5 ± 6.2

5.6 ± 6.7

4.2 ± 4.4

 

Schlafstadium REM [%]

11.8 ± 8.4

11.8 ± 6.8

13.5 ± 6.6

14.2 ± 7.6

 

3.1.3 Arousal und Atmungsstörungen

Eine Besserung der Schlafstruktur unter Therapie zeigte die Arousal Analyse. Der R-Index fiel von 5.2 ± 5.9 (0.7 - 7.8) in der Diagnostiknacht auf 0.7 ± 1.5 (0 - 0.8) in der 3. nCPAP-Nacht (p < 0.001) (Tab. 3). Der Gesamtarousal-Index nahm ebenfalls ab, wenn auch nur gering von 14.9 ± 8.6 (8.8 - 20.1) auf 11.2 ± 11.6 (5.7 - 15.8; p < 0.05). Der M-Index änderte sich nicht.


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Die Schlafstadienabhängige Arousalanalyse ergab eine Dominanz der M-Arousal in allen vier Nächten im NREM 1 und 2 (p < 0.05). Die R-Arousal waren gering mehr im NREM 1 zu finden. Die CPAP-Therapie führte zu einer Abnahme der R-Arousal in beiden Schlafstadien NREM-1 und 2 (p < 0.01).

Tabelle 3: Arousal-Indices bei 22 Patienten mit einem milden Schlafapnoe Syndrom in einer Diagnostiknacht und 3 folgenden Nächten mit einer Beatmungstherapie [aus Fietze et al. 1999]

 

Diagnostik

1. CPAP-Nacht

2. CPAP-Nacht

3. CPAP-Nacht

ANOVA

Gesamtarousal Index

14.9 ± 8.6

11.2 ± 8.9

11.6 ± 10.5

11.2 ± 11.6

*

R index

5.2 ± 5.9

1.9 ± 3.8

1.2 ± 2.1

0.7 ± 1.5

**

M index

9.7 ± 5.6

9.3 ± 6.4

10.3 ± 8.8

11.3 ± 9.5

 

R index SS 1

9.2 ± 9.8

4.8 ± 7.0

3.6 ± 6.1

1.9 ± 3.6

**

SS 2

5.1 ± 6.9

1.7 ± 4.1

1.0 ± 1.8

0.5 ± 1.1

**

SWS

0.6 ± 0.9

0.4 ± 1.0

0.2 ± 0.6

0.1 ± 0.42

 

REM

4.6 ± 8.6

1.0 ± 3.0

1.0 ± 1.8

0.6 ± 1.9

 

M index SS 1

27.8 ± 17.

32.4 ± 16.8

38.6 ± 26.7

33.5 ± 27.5

 

SS 2

6.7 ± 5.9

5.7 ± 5.0

6.8 ± 6.2

6.7 ± 7.8

 

SWS

1.5 ± 2.5

1.7 ± 1.8

2.1 ± 2.5

2.2 ± 2.3

 

REM

1.8 ± 2.4

1.5 ± 2.5

1.6 ± 2.6

1.6 ± 2.6

 

3.1.4 MSLT und Fragebögen

Der MSLT wurde bei 18 der 22 Patienten durchgeführt. Drei Patienten beendeten aus persönlichen Gründen nicht alle. Die mittlere Schlaflatenz nahm signifikant zu, von 9.4 ± 4.4 (6 - 12.2) vor Therapie auf 12.9 ± 5.3 (9.1 - 17.6) nach der dritten Therapienacht (p < 0.05). Die einzelnen Schlaflatenzen waren signifikant nur um 12 Uhr verlängert: 7.5 ± 4.5 (3.2 - 11.7) vs. 13.1 ± 6.8 (8 - 20) min (p < 0.01).

Die vollständige Auswertung der Morgen- und Abendschlafprotokolle war bei 16 Patienten möglich. Hier ergab sich eine deutliche Verbesserung des Morgenbefindens unter Therapie von 18.2 ± 4.4 auf 22.8 ± 2.9 Punkte (p < 0.01). Das Abendbefinden stieg ebenfalls von 21.9 ± 3.2 auf 27.4 ± 3.5 (p < 0.01).

3.1.5 Korrelationsanalyse

Eine signifikante Korrelation ergab sich zwischen dem R-Index und dem HI (r = 0.58; p < 0.01) sowie dem RDI (r = 0.62; p < 0.01). Auch zeigte sich eine Korrelation in der Änderung des R-Index unter nCPAP und der Änderung des RDI (r = 0.62, p < 0.01) bzw. des HI (r = 0.82, p < 0.01). Bezüglich des Gesamtarousal-Index ergaben sich keine Korrelationen. Die mittlere Schlaflatenz im MSLT zeigte eine negative Korrelation zur Änderung des HI unter nCPAP (r = -0.22). Auch zu den Änderungen Fragebogen-Scores ergab sich eine signifikante Korrelation mit der Änderung von HI und RDI (r = -0.5, p < 0.01) unter Therapie. Keine Korrelationen fanden sich hingegen bezüglich der Arousal, weder mit dem MSLT, noch den Fragebögen.


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3.1.6  Zusammenfassung

Eine Beatmungstherapie mit effektiver Behandlung der nächtlichen Atmungsstörung führte bei Patienten mit einem milden OSAS zu keinen wesentlichen Änderungen der Makrostruktur des Schlafes. Nur die Einschlaf- und REM-Latenzen sowie die REM-Dichte änderten sich. Die Mikrostruktur betreffend fand sich keine Änderung der Bewegungs- bei signifikanter Minderung der respiratorischen Arousal.

Die Besserung der Mikrostruktur ging mit einer objektiven Besserung der Müdigkeit (MSLT) und der Befindlichkeit (Fragebögen) am Tage einher.

Die o. g. objektiven Befunde korrelierten mit der Abnahme der Atmungsstörungen mit der Therapie, jedoch nicht mit der Änderung der R-Arousal.

3.2 Studie II

3.2.1 Schlaf und Atmung vor Einleitung einer Beatmungstherapie

Das durchschnittliche Alter der 21 eingeschlossenen Patienten lag bei 55 ± 7 (46-68) Jahren. Der BMI betrug 32 ± 5.3 (21-46) kg/m². Bei vierzehn Patienten war anamnestisch eine arterielle Hypertonie bekannt. Zwei Patienten hatten einen Herzinfarkt (MI) in der Anamnese, der länger als fünf Jahre zurücklag. Zwei Patienten wiesen einen mit oralen Antidiabetika eingestellten Diabetes mellitus auf, bei zwei weiteren Patienten fielen erhöhte Nüchternblutzuckerwerte auf. Bei 16 Patienten zeigten sich erhöhte Gesamtcholesterinwerte. Vierzehn Patienten nahmen regelmäßig Medikamente ein. Hierunter waren vertreten (Anzahl der Patienten): ß-Blocker (2), ACE-Hemmer (4), AT II-Blocker (3), Calzium-Antagonisten (5), a2-Rezeptorenblocker (3), Antisympathotonika (1).

14 der 21 Patienten waren Normotoniker, 7 hatten eine bekannte, medikamentös optimal behandelte, arterielle Hypertonie. In der Tabelle 4 sind die demographischen Daten, das Ausmaß der Schlafapnoe und die Schlafqualität getrennt für Normotoniker und Hypertoniker jeweils vor und nach Einleitung der Therapie dargestellt. Es ergaben sich bis auf den höheren Hypopnoe-Index nach Therapie bei den Hypertonikern keine signifikanten Unterschiede.

Für die Gesamtgruppe der 21 Patienten betrug der mittlere Beatmungsdruck in der zweiten Therapienacht 9.5 ± 1.5 mbar. Es zeigte sich eine signifikante Abnahme des AI, des HI und des respiratorischen Gesamtindex (RDI) (p<0.001). Dies ging mit einer signifikanten Abnahme der R-Arousal einher (p<0.001). Die M-Arousal änderten sich nicht. Die Schlafstruktur der Patienten zeigte unter der nCPAP-Therapie eine signifikante Zunahme des Tiefschlafes (NREM III+IV) von 7 ± 6 auf 12 ± 6 % (p<0.01), bedingt durch die Zunahme des Stadiums III (von 6.6 ± 4.8 auf 10.4 ± 5.6 %). Der Leichtschlaf-Anteil (NREM I und II) änderte sich nicht, ebenso wie der REM-Schlaf und der Wachanteil.


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Tabelle 4: Alter, BMI, Atmungsparameter (AI-Apnoe-Index, HI-Hypopnoe-Index, AHI-Apnoe-Hypopnoe-Index) und S chlafparameter (SWS - Slow Wave Sleep (Tiefschlaf), REM - Rapid Eye Movement Sleep (Traumschlaf) und Arousal) bei 14 normotonen und 7 hypertonen OSAS Patienten. Die Atmungs- und Schlafparameter sind jeweils vor und mit der Beatmungstherapie (CPAP) dargestellt.

OSAS-Patienten

Normotensiv

Hypertensiv

Sign.

 

MW

SD

MW

SD

 

Alter

52.43

4.96

57.30

7.17

n. s.

BMI

29.14

5.16

34.05

4.85

n. s.

AI

12.53

8.37

14.26

12.06

n. s.

HI

6.13

3.92

8.00

14.19

n. s.

AHI

21.3

16.07

22.26

14.55

n. s.

AI CPAP

0.78

0.92

0.85

1.27

n. s.

HI CPAP

0.13

0.22

0.49

0.45

p < 0.05

AHI CPAP

0.91

0.84

1.34

1.43

n. s.

SWS

9.14

5.76

6.19

6.13

n. s.

REM

16.32

4.27

19.41

8.62

n. s.

SWS CPAP

12.68

7.76

10.57

5.89

n. s.

REM CPAP

16.21

6.42

14.42

10.81

n. s.

R-Arousal

103.00

35.61

89.21

91.93

n. s.

R-Arousal CPAP

8.71

16.96

14.64

7.25

n. s.

M-Arousal

17.71

11.28

13.00

10.95

n. s.

M-Arousal CPAP

26.57

32.86

14.64

7.25

n. s.

3.2.2 HRV, BDV und BRS im REM- und NREM-Schlaf vor und mit CPAP-Therapie

Der Vergleich der Parameter im Frequenzbereich von HRV, BDV und BRS vor und mit der Beatmungstherapie ist in Abbildung 4 graphisch dargestellt und der Vergleich der Parameter im Zeit- und Frequenzbereich in Tabelle 5 aufgelistet.


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Abbildung 4: Vergleich der Herzfrequenzvariabilität (HRV), Blutdruckvariabilität (systolisch: BDS und diastolisch: BDD) und Barorezeptorsensitivität (BRS) im Frequenzbereich ohne und mit CPAP-Therapie (Median) (*:p<0.05; **:p<0.01; ***:p<0.001)


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Tabelle 5: Vergleich der Herzfrequenzvariabilität (HRV), Blutdruckvariabilität (systolisch: BDS und diastolisch: BDD) und Barorezeptorsensitivität (BRS) sowie deren Komponenten im Zeit- und Frequenzbereich ohne und mit CPAP-Therapie (Median) (*:p<0.05; †:p<0.01; ‡:p<0.001)

Schlafstadium

NREM

REM

 

Diagnostik

CPAP

Sign.

Diagnostik

CPAP

Sign.

HRV

 

Hf [1/min]

[1/min]

64.39

61.37

*

63.95

64.3

 

HPD [ms]

[ms]

931.77

977.67

*

938.2

933.11

 

SD [ms]

[ms]

31.17

28.13

 

35.61

34.27

 

RMSSD [ms]

RMSSD

26.18

24.47

 

21.05

21.15

 

Ratio

Ratio

0.94

1.65

*

2.15

1.96

 

LF [ms²]

[ms²]

14.8

17

 

20.5

11.83

 

HF [ms²]

[ms²]

13.2

8.17

*

9.69

6.24

*

Power [ms²]

[ms²]

32

23.95

 

32.2

16.65

*

BDS

 

MW [mmHg]

[mmHg²]

101.5

104.2

 

104.1

102.4

 

SD [mmHg]

mmHg

2.5

2.3

 

3.6

2.7

 

Ratio

Ratio

1.09

7.2

2.2

7.9

*

LF [mmHg²]

[ms²]

0.3

0.23

 

0.5

0.43

 

HF [mmHg²]

[ms²]

0.24

0.05

0.15

0.04

*

Power [mmHg²]

[ms²]

0.64

0.4

 

0.7

0.5

*

BDD

BDD

 

MW [mmHg]

[mmHg]

75.36

74

 

75.4

69

 

SD [mmHg]

mmHg

1.3

1.04

 

1.6

1.4

 

Ratio

Ratio

1.66

5.7

4.55

9.85

 

LF [mmHg²]

[ms²]

0.08

0.07

 

0.13

0.1

 

HF [mmHg²]

[ms²]

0.05

0.01

0.03

0.01

Power [mmHg²]

Power

0.16

0.09

 

0.2

0.14

 

BRS

 

a-LFHF[ms/mmHg]

[mg/mmHg]

6.55

8.7

6.95

7.5

 

a-LF [ms/mmHg]

6.06

6.66

 

5.98

5.1

 

a-HF [ms/mmHg]

6.4

12.3

9.2

9.8

*

3.2.2.1 Herzfrequenzvariabilität

Zeitbereich

Die mittlere Herzfrequenz sank unter CPAP im NREM-Schlaf ab. Dementsprechend stieg die HPD. Im REM-Schlaf zeigte sich keine signifikante Änderung der Herzfrequenz oder HPD. Die Standardabweichung und RMSSD der HRV änderte sich unter Therapie ebenfalls nicht.

Frequenzbereich

Die Ratio der HRV nahm unter CPAP-Therapie zu [96], signifikant jedoch nur im NREM-Schlaf. Es kam zu einer signifikanten Abnahme der HF-Power sowohl im NREM- als auch im REM-Schlaf (p<0.05). Die LF-Power der HRV änderte sich unter CPAP nicht.


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3.2.2.2  Blutdruckvariabilität

Zeitbereich

Die systolischen und diastolischen Blutdruckwerte und deren Standardabweichungen zeigten keine signifikanten Änderungen vor und unter der nCPAP-Therapie.

Frequenzbereich

Die Ratio von BDS und BDD stieg im NREM unter nCPAP an. Im REM ließ sich ebenfalls ein Anstieg der Ratio nachweisen, signifikant jedoch nur in der BDS. Die HF-Power der BDS und BDD fiel unter CPAP-Therapie ab. Die LF-Power zeigte keine signifikante Veränderung unter CPAP.

3.2.2.3 Barorezeptorsensitivität

Die BRS stieg im NREM-Schlaf unter CPAP-Therapie an. Die BRS im LF-Bereich zeigte weder im NREM noch REM signifikante Unterschiede zwischen Diagnostik- und CPAP-Therapie-Nacht. Die HF-Komponente der BRS stieg signifikant unter CPAP sowohl im NREM als auch im REM-Schlaf an.

3.2.3 Schlafstadienabhängiger Vergleich von HRV, BDV und BRS

Schlafstadienabhängige Unterschiede der Parameter von HRV, BDV und BRS wurden im REM und NREM Schlaf für die Gesamtgruppe der 21 Patienten mit einem milden-moderaten OSAS untersucht und sind in Tabelle 6 dargestellt.

3.2.3.1 Herzfrequenzvariabilität

Sowohl ohne als auch mit CPAP zeigten sich keine signifikanten Unterschiede in der Herzfrequenz und Herzperiodendauer zwischen NREM- und REM-Schlaf. Die Standardabweichung der HRV nahm mit und ohne CPAP-Therapie vom NREM- zum REM-Schlaf signifikant zu.

Frequenzbereich

Ohne und mit CPAP war die Ratio-HRV im REM- größer als im NREM Schlaf. In der Nacht ohne CPAP war die LF-Power im REM-Schlaf erhöht. Unter CPAP-Therapie war die HF-Power im REM erniedrigt.

3.2.3.2 Blutdruckvariabilität

Zeitbereich

Die systolischen und diastolischen Blutdruckwerte zeigten keine Änderungen in Abhängigkeit der Schlafphase NREM bzw. REM. Ohne und mit CPAP-Therapie waren die Standardabweichungen der BDS und BDD im REM Schlaf signifikant erhöht.


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Frequenzbereich

Vor nCPAP waren Ratio und LF-Power im REM-Schlaf erhöht und die HF-Power der BDS und BDD verringert. Mit der CPAP-Therapie ließ sich dagegen nur in der Ratio der BDD im REM-Schlaf ein signifikant höherer Wert feststellen.

3.2.3.3 Barorezeptorsensitivität

Die BRS zeigte keine Unterschiede in Abhängigkeit vom Schlafstadium. Lediglich die HF-Komponente war vor Therapie im REM erhöht und unter CPAP zeigte sich eine niedrigere LF-BRS im REM-Schlaf.

Tabelle 6: Vergleich der Parameter von HRV, BDV und BRS im Zeit- und Frequenzbereich vor und mit einer nCPAP-Therapie bei 21 OSAS Patienten im REM- und NREM-Schlaf (*:p<0.05; †: p<0.01; ‡:p<0.001).

 

Diagnostik

CPAP

Schlafstadium

NREM

REM

Sign.

NREM

REM

Sign.

HRV

 

Hf [1/min]

64.39

63.95

 

61.37

64.3

 

HPD [ms]

931.77

938.2

 

977.67

933.11

 

SD [ms]

31.17

35.61

28.13

34.27

*

RMSSD

26.18

21.05

 

24.47

21.15

 

Ratio

0.94

2.15

1.65

1.96

*

LF [ms²]

14.8

20.5

17

11.83

 

HF [ms²]

13.2

9.69

 

8.17

6.24

*

Power [ms²]

32

32.2

 

23.95

16.65

 

BDS

 

MW [mmHg]

101.5

104.1

 

104.2

102.4

 

SD [mmHg]

2.5

3.6

2.3

2.7

Ratio

1.09

2.2

7.2

7.9

 

LF [mmHg²]

0.3

0.5

0.23

0.43

 

HF [mmHg²]

0.24

0.15

 

0.05

0.04

 

Power [mmHg²]

0.64

0.7

 

0.4

0.5

 

BDD

 

MW [mmHg]

75.36

75.4

 

74

69

SD [mmHg]

1.3

1.6

1.04

1.4

Ratio

1.66

4.55

5.7

9.85

*

LF [mmHg ²]

0.08

0.13

0.07

0.1

 

HF [mmHg²]

0.05

0.03

0.01

0.01

 

Power [mmHg²]

0.16

0.2

 

0.09

0.14

 

BRS

      

a-LFHF [ms/mmHg]

6.55

6.95

 

8.7

7.5

 

a-LF [ms/mmHg]

6.06

5.98

 

6.66

5.1

a-HF [ms/mmHg]

6.4

9.2

*

12.3

9.8

 


[Seite 58↓]

3.2.4  HRV, BDV und BRS im REM- und NREM-Schlaf vor und mit CPAP-Therapie bei normotensiven und hypertensiven OSAS-Patienten

Der Vergleich der Parameter HRV, BDV und BRS vor und mit einer CPAP-Therapie wurde auch getrennt für die Gruppen Hypertoniker und Nichthypertoniker untersucht. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 7 dargestellt. Es zeigt sich im Wesentlichen, dass die signifikanten Änderungen der Herzfrequenz und der BRS mit der nCPAP-Therapie nur bei den hypertonen OSAS Patienten nachweisbar sind. Auch für die Parameter der HRV und BDV zeigen sich signifikante Unterschiede vornehmlich bei den Hypertonikern.

Tabelle 7: Vergleich der Parameter HRV, BDV und BRS im Zeit- und Frequenzbereich vor (Diagnostik) und mit einer CPAP-Therapie in Abhängigkeit des Schlafstadiums NREM und REM bei 14 normotensiven und 7 hypertensiven OSAS Patienten. Die Signifikanzen beziehen sich auf den Unterschied zwischen Diagnostik- und Therapie-Daten (*=p<0.05, †=p<0.01, ‡=p<0.001).

 

Normotensiv

Hypertensiv

Schlafstadium

REM

NREM

REM

NREM

Nacht

Diagnostik

CPAP

Diagnostik

CPAP

Diagnostik

CPAP

Diagnostik

CPAP

RR

909.69

967.03

956.46

974.93

946.65

981.51

931.87

986.10 *

RR-Varianz

39.89

33.69

27.97

27.93

35.76

35.57

32.74

31.90

BDS

110.32

129.39

129.40

115.58

111.87

122.80

98.10

112.03

BDS-Varianz

5.87

7.32

5.21

5.58

6.12

5.25

5.42

4.40

HRV

        

HRV-LF

23.35

9.46 *

10.40

17.15

20.45

14.20

15.20

14.60

HRV-HF

8.19

6.11

8.77

7.24

10.67

6.36

17.65

8.97

HRV-LF/HF

2.44

3.49

1.67

1.54

1.87

1.86

0.94

1.66 *

Syst. BDV

        

SBDV-LF

0.57

0.39

0.29

0.34

0.44

0.43

0.30

0.23

SBDV-HF

0.12

0.06

0.34

0.06 *

0.18

0.04

0.24

0.04

Ratio SBDV

3.58

9.70

1.18

14.68

2.07

7.47 *

1.07

7.11

BRS

        

a-LF

5.37

4.54

6.06

6.49

6.47

5.33

6.01

6.72

a-HF

6.90

7.14

4.07

12.29

9.31

10.71

7.26

12.10

3.2.5 Zusammenfassung

Einfluss der nCPAP-Therapie auf die Parameter HRV, BDV und BRS


[Seite 59↓]

Einfluss des Schlafstadiums auf HRV, BDV und BRS vor und mit CPAP-Therapie bei OSAS Patienten

Sowohl vor als auch mit CPAP lassen sich Unterschiede in der Herzfrequenz- und Blutdruck-Variabilität sowie der Barorezeptorsensitivität in den Schlafstadien NREM und REM nachweisen.

Einfluss des arteriellen Hypertonus bei OSAS Patienten auf die Parameter von HRV, BDV und BRS vor und mit CPAP-Therapie

OSAS-Patienten mit einem arteriellen Hypertonus zeigen deutlich mehr Änderungen von HRV, BDV und BRS mit einer CPAP-Therapie als normotone OSAS-Patienten. Speziell die Barorezeptorsensitivität und die BRS im HF-Bereich änderten sich mit nCPAP nur bei den Hypertonikern.

3.3 Studie III

3.3.1 Schlaf und Atmung vor Einleitung einer Beatmungstherapie

Es wurden 48 von initial 75 rekrutierten Patienten in die Studie eingeschlossen. Diese Patienten erfüllten alle Ein- und Ausschlusskriterien und beendeten alle Tages-Tests einschließlich der 4 Wochen Therapie-Kontrolle. Die demographischen und diagnostischen Angaben sind in Tabelle 8 zusammengefasst.

Tabelle 8: 48 Patienten mit einem milden-schweren OSAS vor Einstellung auf eine Beatmungstherapie.

 

Patienten

Anzahl

48

Alter [Jahre]

53.6 ± 1.5

Sex [m / w]

44 / 4

BMI [kg/m2]

30.2 ± 0.7

AHI der Polygraphie [/h]

34.8 ± 2.5

AHI der Polysomnographie [/h]

30.7 ± 3.4

Epworth Sleepiness Scale [Punkte]

10.7 ± 0.7

Zusätzlich wurden die OSAS-Patienten, wie bereits in Studie II, entsprechend der Anamnese in Hypertoniker und Nichthypertoniker und in Patienten mit einem milden-moderaten bzw. einem schweren OSAS unterteilt (Tab. 9). Der Blutdruck wurde als Einmalmessung entsprechend dem Tages-Protokoll kontrolliert und ist in der Tabelle als systolischer und diastolischer Druck angegeben. Weder im Alter, noch dem AHI, dem ESS, dem Blutdruck, dem eingestellten CPAP-Druck bzw. der (4-Wochen) Compliance zur Beatmungstherapie unterschieden sich die 4 Patienten-Gruppen. Lediglich der BMI war in der Gruppe der hypertonen Patienten mit ausgeprägtem OSAS größer.

Tabelle 9: Demographische Daten und Angaben zur nCPAP-Therapie bei 48 Patienten mit einem milden-moderaten (M) oder einem schweren (S) Schlafapnoe Syndrom ohne bzw. mit (H) einer arteriellen Hypertonie (MW ± SEM, *p<0.05).

 

Mild (M)

M + Hypertonie (MH)

Schwer (S)

S + Hypertonie (SH)

Anzahl

14

10

10

14

Alter [Jahre]

51.3 ± 2.8

52.8 ± 3.2

49 ± 3.8

59.6 ± 1.9

BMI [kg/m2]

29.8 ± 1.6

28.1 ± 0.9

28.9 ± 0.8

33.1 ± 1.3 *

AHI [/h]

22.4 ± 1.4

20.3 ± 2.3

48.6 ± 4.9

47.6 ± 3.6

ESS [Punkte]

10.4 ± 1.5

8.1 ± 1.1

13 ± 1.3

11 ± 1.3

syst. Blutdruck [mmHg]

132 ± 3

135 ± 4

132 ± 4

145 ± 5

diast. Blutdruck [mmHg]

81 ± 3

84 ± 2

83 ± 2

89 ± 3

CPAP-Stunden

4 ± 0.6

5.8 ± 0.4

4.8 ± 0.8

5.4 ± 0.7

CPAP [%]

54 ± 8

77 ± 5

67 ± 11

68 ± 9

CPAP Druck [mbar]

9.5 ± 0.4

8.9 ± 0.3

9.4 ± 0.3

10.1 ± 0.5

Die Daten der kardiorespiratorischen PSG in den vier Studiengruppen sind in Tabelle 10 dargestellt. Es zeigten sich keine Unterschiede in den Schlafdaten.

Tabelle 10: Polysomnographische Daten der Diagnostiknacht bei 48 Patienten mit (H) bzw. ohne arterielle Hypertonie und milden-moderatem (M) bzw. schwerem (S) OSAS

 

M

MH

S

SH

Einschlaf-Latenz [min]

16 ± 4

26 ± 6

20 ± 5

25 ± 4

Tiefschlaf-Latenz [min]

93 ± 23

120 ± 46

76 ± 33

97 ± 52

REM-Latenz [min]

112 ± 13

141 ± 41

115 ± 32

183 ± 36

SPT (sleep period time)[min]

420 ± 15

401 ± 37

431 ± 13

429 ± 8

TST (total sleep time) [min]

379 ± 14

389 ± 20

373 ± 12

374 ± 15

NREM I [%]

44 ± 5

46 ± 5

48 ± 6

53 ± 4

NREM II [%]

28 ± 4

34 ± 4

29 ± 5

29 ± 3

NREM III+IV [%]

7 ± 2

7 ± 2

6 ± 2

4 ± 1

REM [%]

21 ± 2

13 ± 3

17 ± 2

14 ± 3

3.3.2 Effekt der zweiten CPAP-Nacht auf Schlaf und Atmung

Die Einstellung auf die nCPAP-Gerät war bei allen Patienten effektiv. Der RDI verringerte sich in allen vier Patientengruppen bereits in der zweiten Therapienacht (M: 21.3 ± 3.1 vs. 3.4 ± 0.7; MH: 19 ± 3.9 vs. 2.7 ± 0.8; S: 44.1 ± 7.5 vs. 3.8 ± 1.5; SH: 38.9 ± 8.2 vs. 3.9 ± 0.8) (p < 0.001).

Durch die Beseitigung der Atmungsstörungen kam es zu einer signifikanten Besserung des Schlafprofils. Während sich in den einzelnen Gruppen keine Unterschiede vor und mit Therapie ergaben, zeigte sich in der Gesamtgruppe der 48 Patienten eine Verringerung des Schlafstadiums NREM I um 17 % (von 48 auf 31 %, p<0.001). Es stieg der Anteil an NREM II und Tiefschlaf (NREM III+IV) um 11 bzw. 5 % (NREM II: von 30 auf 41 %; SWS: von 5 auf 10 %, p<0.05). Der REM-Anteil änderte sich in der 2.Therapienacht nicht.

3.3.3 Befindlichkeit am Tage nach 4 Wochen CPAP-Therapie

28 der 48 auf ein Beatmungsgerät eingestellten OSAS Patienten hatte entsprechend den für die Studie festgelegten Kriterien eine gute Therapiecompliance. Unter Berücksichtigung der 4 Studiengruppen [Seite 61↓]waren dies 15 OSAS Patienten mit milder-moderater Schlafapnoe (M: 8, MH: 7) und 13 Patienten mit einem schweren OSAS (S: 6, SH: 7).

Im Epworth Score gaben alle 28 Patienten an, sich mit der Therapie subjektiv besser zu fühlen (M: 10.3 ± 2.2 vs. 7 ± 1.7; MH: 9 ± 0.7 vs. 3.3 ± 0.4; S: 13.5 ± 1.5 vs. 3.3 ± 0.8; SH: 12.9 ± 1.9 vs. 3.4 ± 0.9) (p<0.05).

Die 4-wöchige Therapie bewirkte hinsichtlich des Blutdrucks nur geringe Änderungen. Der systolische Druck in der MH- und S-Gruppe fiel leicht ab. Die Patienten mit mildem OSAS ohne Hochdruck und diejenigen mit schwerer Schlafapnoe und bekanntem Hypertonus profitierten hinsichtlich des Blutdrucks am Tage von der Therapie der Schlafapnoe eher nicht: (BP-systolisch [mmHg]; M: 133 ± 4 vs. 135 ± 6; MH: 136 ± 3 vs. 130 ± 4; S: 132 ± 5 vs. 123 ± 4; SH: 145 ± 6 vs. 148 ± 8; MW ± SEM).

Der diastolische Blutdruck zeigt ebenfalls keine signifikanten Änderungen (BP-diastolisch [mmHg]; M: 81 ± 3 vs. 84 ± 5; MH: 83 ± 3 vs. 85 ± 3; S: 83 ± 3 vs. 79 ± 3; SH: 87 ± 4 vs. 90 ± 5). In der Tendenz steigt er eher an, nur bei den Patienten mit schwerem OSAS ohne Hypertonus kommt es, wie auch beim systolischen Wert, zu einer leichten Reduktion.

3.3.4 HRV vor und mit CPAP-Therapie

HRV-Parameter im Zeitbereich

Vor Therapiebeginn (VK) ist die RMSSD bei den milden-moderaten OSAS-Patienten am größten und bei schwerem OSAS mit bekannter Hypertonie am niedrigsten (p<0.05).

Nach Beginn der Therapie zeigt sich nur in der Gruppe schweres OSAS mit Hypertonie ein signifikanter Nutzen, die RMSSD steigt (p<0.05). Der Effekt ist jedoch nur ein kurzfristiger, denn nach 4 Wochen erreicht die RMSSD annähernd den Ausgangswert. Änderungen in den anderen Gruppen konnten unter Therapie nicht nachgewiesen werden.

HRV-Parameter im Frequenzbereich

Den HF-Bereich der HRV betreffend zeigt sich vor Therapie in der Gruppe SH im Vergleich zu den anderen Gruppen ein signifikant kleinerer Wert (SH vs. M; p<0.05), was auch der RMSSD entspricht. Mit der nCPAP-Therapie zeigt sich ein Akuteffekt auch nur in diesem Parameter und nur bei den Hypertonikern mit ausgeprägtem OSAS (SH) (p<0.05). Es kommt bei diesen Patienten zu einer kurzfristigen Anteilserhöhung der schnellen vagalen Modulationen. Nach 4 Wochen Therapie ist dieser Effekt nicht mehr nachweisbar.

Hervorzuheben ist die gute Übereinstimmung der HR-Daten im Zeit- und Frequenzbereich. Beide Parameter sind von der HPD abhängig. Je niedriger die Herzfrequenz, desto größer ist deren Schwankungsbreite (HPD vs. RMSSD r=0.54/p<0.001 und HPD vs. HF-HRV r=0.46/p<0.05). Weiterhin besteht eine negative Korrelation mit der Ratio der HRV (Ratio HRV vs. RMSSD r=-0.63/p<0.001 und Ratio-HRV vs. HF-HRV r=-0.65/p<0.001). Höhere Ratio-Werte ergeben eine


[Seite 62↓]

eingeschränkte Variabilität. Der Zusammenhang zwischen RMSSD und HF-HRV mit dem Alter und der BRS ist in Tabelle 11 dargestellt.

Tabelle 11: Korrelation von RMSSD bzw. HF-HRV und BRS bei 48 OSAS Patienten vor Einleitung einer nCPAP-Therapie.

 

RMSSD

HF-HRV

BRS, a-LF

+0.64 (p < 0.001)

+0.63 (p < 0.001)

BRS, a-HF

+0.81 (p < 0.001)

+0.80 (p < 0.001)

Alter

-0.39 (p < 0.05)

-0.44 (p < 0.05)

Die Ratio der HRV betreffend zeigt sich bei Ruheatmung eine Abnahme mit der CPAP-Therapie, bedingt durch ein Abfall der LF-Komponente, welcher jedoch auch nach 4 Wochen statistisch nicht signifikant ist (VK: 61.8 vs. TK: 58.7 vs. TK-4: 56.6)[97]. Betrachtet man die einzelnen Gruppen, so zeigt sich dieser Abfall in drei Gruppen (jeweils nicht signifikant), nicht jedoch bei den Patienten mit einem milden OSAS. Die Hypertoniker-Gruppen scheinen bezüglich der Ratio der HRV den stärksten Nutzen aus einer nCPAP-Therapie zu ziehen, obwohl die Änderungen statistisch nicht signifikant sind (Abb.5). Kurzfristige Effekte sind z.B. in der MH-Gruppe sichtbar, jedoch auch hier nicht signifikant (VK: 1.44 vs. TK: 0.92; n. s.). Alle weiteren Veränderungen sind ebenfalls nur ein Trend.

Bei der Interpretation der Daten der HRV ist zu beachten, dass bei der Ruhe-Atmung die Atmungsfrequenz nicht konstant ist. Aus diesem Grunde ist hier eine Messung bei vorgegebenen Atembedingungen aussagekräftiger.

Abbildung 5: Die Ratio der HRV vor (VK), nach 2 Tagen (TK) und nach 4 Wochen (TK-4) mit einer nCPAP-Therapie bei 48 Patienten mit (H) bzw. ohne arterielle Hypertonie und milden-moderatem (M) bzw. schwerem (S) OSAS


[Seite 63↓]

Im Gruppenvergleich vor Therapie zeigt die Ratio der HRV bei den Patienten mit mildem OSAS ohne Hypertonus (M) den kleinsten Wert und wird gering größer bei zusätzlich bestehendem Hypertonus (Baseline: M: 1.19 vs. MH: 2.02; n. s.).

Die LF-HRV und Ratio-HRV sind negativ mit Parametern im Zeit- (RMSSD) bzw. Frequenzbereich (BRS) korreliert, welche eher die parasympathische Aktivität repräsentieren (Tab.12).

Tabelle 12: Korrelation der LFn-HRV und Ratio-HRV zu RMSSD und BRS-HF bei 48 OSAS Patienten vor Einleitung einer CPAP-Therapie.

 

LFnHRV

RatHRV

RMSSD

-0.67 (p < 0.001)

-0.63 (p < 0.001)

BRS, a-HF

-0.50 (p < 0.001)

-0.47 (p < 0.05)

3.3.5 BDV vor und mit CPAP-Therapie

Abbildung 6 zeigt den Verlauf der Standardabweichung der systolischen Blutdruckvariabilität (SD-BDS) vor und mit einer nCPAP-Therapie in den vier untersuchten Patientengruppen.

Abbildung 6: SD-BDS vor (VK), nach 2 Tagen (TK) und nach 4 Wochen (TK-4) einer nCPAP-Therapie in den Patientengruppen M: milde Schlafapnoe, MH: M + Hypertonus, S: schwere Schlafapnoe und SH: S + Hypertonus

Es zeigen sich keine signifikanten Unterschiede, weder im Verlauf der Therapie innerhalb der vier Gruppen, noch im Gruppenvergleich. Die Power der systolischen Blutdruckvariabilität zeigt ein ähnliches Verhalten wie die Standardabweichung.

Ein Parameter, der z.B. die SD-BDS nicht aber die Power-BDS beeinflusst ist das Alter (r=0.3, p<0.05). Der BMI hat keinen Einfluss auf Parameter der BDV. Eine Korrelation der genannten Parameter mit der BRS zeigt im LF-Bereich einen negativen Zusammenhang sowohl für die SD (r=-0.4/ p<0.05) als auch die Power (-0.49/p<0.001) der systolischen BDV und im HF-Bereich (-0.53/p <


[Seite 64↓]

0.001) nur für die Power der systolischen BDV. Eine eingeschränkte BRS geht mit einem Anstieg der BDV einher.

3.3.6 BRS vor und mit CPAP-Therapie

Die Abbildung 7 zeigt, dass die Kombination von schwerem OSAS und Bluthochdruck (SH) die BRS im LF-Bereich (a-LF) signifikant einschränkt (Median/range: SH: 0.67/1.19 vs. M: 1.2/3.67 und SH vs. S: 1.33/1.94; p < 0.05; SH vs. MH: 0.91/0.78 n. s.).

Ein Hypertonus bei milder Schlafapnoe (MH) führt zu keinen signifikanten Änderungen im Vergleich zu Gruppe M. Auch zwischen mildem und schwerem OSAS ohne Hypertonie (M vs. S) zeigt sich kein Unterschied.

Mit der nCPAP-Therapie kommt es auch nur bei der SH-Gruppe zu einem Anstieg von -LF (SH: 0.67/1.19 vs. 0.89/2.47; p<0.05). Bei den anderen drei Gruppen zeigt sich keine Änderung der BRS mit nCPAP, sie fällt eher leicht ab. Ein geringer Abfall zeigt sich auch in der SH-Gruppe nach 4 Wochen Anwendung der Therapie (4 Wochen: 0.6/1.97).

Abbildung 7: BRS, a-LF [ms/mmHg] vor (VK), nach 2 Tagen (TK) und nach 4 Wochen (TK-4) einer CPAP-Therapie bei Patienten mit: milder Schlafapnoe (M), M + Hypertonus (MH), schwerer Schlafapnoe (S) und S + Hypertonus (SH) ( *: p<0.05)

In der Gruppe S zeigt sich nach 4 Wochen nCPAP ein leichter Anstieg der BRS (S: 1.33/1.94 vs. 1.43/1.83; n. s.), der für die anderen drei Gruppen nicht zu verzeichnen ist.

Die Abbildung 10 zeigt die BRS im HF-Bereich. Es zeigen sich keine signifikanten Änderungen unter der Kurzzeit- oder Langzeittherapie mit CPAP. Bei OSAS-Patienten ohne Hypertonus ist mit CPAP zunächst eine geringe Zunahme und 4 Wochen später eine geringe Abnahme der HF-BRS (a-HF) zu erkennen. Gleiches gilt für Patienten mit schwerem OSAS und begleitendem Hypertonus.


[Seite 65↓]

Lediglich vor Therapie ist zu verzeichnen, dass -HF bei den Patienten mit schwerem OSAS und Hypertonie signifikant niedriger ist als die der Patienten ohne Hypertonie bzw. mit einem milden OSAS (SH: 0.78/3.45 vs. S: 1.54/2.2 und SH vs. M: 1.45/7.06; p<0.05) (SH vs. MH: 1.21/2.35; n. s.) (Abb.8).

Abbildung 8: BRS (a-HF) vor (VK), nach 2 Tagen (TK) und nach 4 Wochen (TK-4) einer nCPAP-Therapie bei Patienten mit: milder Schlafapnoe (M), M + Hypertonus (MH), schwerer Schlafapnoe (S) und S + Hypertonus (SH) ( *: p<0.05)

Die BRS (a-LF, a-HF) korreliert positiv mit den Parametern der HRV im Zeitbereich und negativ mit der systolischen BDV im LF-Bereich. Niedrige BRS-Werte gehen mit einem schnellen Herzschlag, eingeschränkter HRV und hoher BDV einher. Alter und BMI haben eine inverse Beziehung zur BRS (Tab.13).

Tabelle 13: Korrelationen der BRS mit Parametern der HRV und BDV im Zeitbereich sowie Alter und BMI bei 48 OSAS Patienten vor Einleitung einer nCPAP-Therapie (‡: p<0.001; *p<0.05)

 

a-LF

a-HF

HPD

+0.33*

+0.58 ‡

RMSSD

+0.64 ‡

+0.81 ‡

SD-HPD

+0.73 ‡

+0.8 ‡

SD-BDS

-0.4 *

 

BMI

-0.37 *

-0.37 *

Alter

-0.52 ‡

-0.29 *


[Seite 66↓]

3.3.7  HRV bei Druckerhöhung im Tagestest

Zeitbereich

Bei einer EPAP-Druckerhöhung von 5 auf 10 mbar stieg die RMSSD unabhängig von der Atmungsfrequenz ([Median/Range] EPAP 5 vs. 10, AF 12/min: 16.1/83.6 vs. 18.9 /85.4; *p<0.05; AF 15/min: 17.4/60,4 vs. 21.5/76.8; ‡:p<0.001) (Abb.9).

Abbildung 9: RMSSD bei Ruhe- und druckunterstützter Atmung bei OSAS Patienten (* p<0.05, ‡:p<0.001).

Die HPD änderte sich nicht. Bei einer Atmungsfrequenz von 12/min steigt die HPD unter Druckerhöhung von 5 auf 10 mbar gering von [Median/Range] 863/509 auf 888/448 und bei 15/min von 881/499 auf 892/433 ms.

Frequenzbereich

Im Frequenzbereich zeigt HF-HRV ein ähnliches Bild. Bei einer Atmungsfrequenz von 12/min steigt die HF-HRV unter Druckerhöhung von [Median/Range] 7.7/199.4 auf 10/146.5 (p<0.001) und bei einer Atmungsfrequenz von 15/min von 5.6/66 auf 6.9/131.6 (p < 0.001).

Im LF-Bereich der HRV ergaben sich keine Änderungen während der druckunterstützten Atmung ([Median/Range]; AF 12/min: CPAP 5 mbar: 41.4/79.8 vs. 10 mbar 42.3/83.6; AF 15/min: CPAP 5 mbar: 56.7/76.1 vs. 10 mbar 54.6/87.4; n. s.). Das normierte LF-Band der Patienten ist unter CPAP-Atmung bei beiden Drücken kleiner als unter Ruhebedingungen (*p<0.05). Die Ratio der HRV zeigt ebenfalls keine signifikanten Unterschiede vor und mit einer druckunterstützten Atmung weder bei einer Atmungsfrequenz von 12 noch 15/min. Der Parameter HF-HRV ist in Abbildung 10, die LF/HF-Ratio ist in Tabelle 14 dargestellt.


[Seite 67↓]

Abbildung 10: HF-HRV bei Ruhe- und druckunterstützter Atmung bei OSAS Patienten (* p<0.05, ‡:p<0.001).

Tabelle 14: HRV-Parameter Ratio (LF/HF) bei 48 OSAS Patienten vor Einleitung einer Beatmungstherapie in einem Tagestest ohne bzw. mit druckunterstützter Atmung mit unterschiedlichen expiratorischen Drucken (EPAP) und fixierten Atmungsfrequenzen (AF).

Parameter

Testbedingung

Median/Range

Ratio

Ruhe

1.61/9.86

 

EPAP 5 mbar, AF 12/min

0.73/6.38

 

EPAP 10 mbar, AF 12/min

0.73/7.08

 

EPAP 5 mbar, AF 15/min

1.29/6.82

 

EPAP 10 mbar, AF 15/min

1.17/8.89

3.3.8 BDV bei Druckerhöhung im Tagestest

Zeitbereich

Die Abbildung 11 zeigt die Standardabweichung des systolischen Blutdruckes in Abhängigkeit der verschiedenen Atmungsbedingungen. Es zeigt sich ein signifikanter Anstieg bei Druckerhöhung von 5 auf 10 mbar sowohl bei einer Atmungsfrequenz von 12 als auch 15/min (Median/Range; [mmHg]; AF 12/min: 2.3/3.4 vs. 2.6/3.9; p<0.05; AF 15/min: 2.4/3.2 vs. 2.7/4.4; p<0.001). Zwischen Ruheatmung und den CPAP-Atmung bestehen keine signifikanten Unterschiede.


[Seite 68↓]

Abbildung 11: SD-BDS bei Ruhe- und druckunterstützter Atmung bei OSAS Patienten vor Beginn einer nCPAP-Therapie (* p<0.05, ‡:p<0.001).

Frequenzbereich

Die Abbildung 12 zeigt die Power der systolischen BDV unter verschiedenen Atmungsbedingungen. Es zeigt sich ein signifikanter Anstieg bei Druckerhöhung von 5 auf 10 mbar sowohl bei einer AF von 12 als auch 15/min (Median/Range; [mmHg2]; AF 15/min: 12.9/41.8 vs. 17.9/72.4; p<0.001).

Abbildung 12: Power-BDS bei Ruhe- und druckunterstützter Atmung bei OSAS Patienten (*p<0.05, ‡:p<0.001).


[Seite 69↓]

3.3.9  BRS bei Druckerhöhung im Tagestest

Die BRS der OSAS Patienten im Tagestest weist unter allen Atembedingungen ein fast identisches Niveau aufweist. Weder der Umstieg auf eine Überdruckatmung, noch die Drucksteigerung von EPAP 5 auf 10 mbar ruft eine Änderung der BRS bei OSAS Patienten hervor und dies unabhängig, ob während der druckunterstützten Atmung eine Atmungsfrequenz von 12 oder 15/min vorliegt.

Für den HF-Bereich der BRS z.B. ergaben sich folgende Werte: (Median/Range; [ms/mmHg]; Ruhe: 1.12/7.35 AF 12/min, CPAP 5 vs. 10: 1.2/8.84 vs. 1.11/6.14; AF 15/min, CPAP 5 vs. 10: 1.25/9.15 vs. 1.02/4.92).

3.3.10 Zusammenfassung

HRV, BDV und BRS bei einem milden-moderaten und einem schweren OSAS mit bzw. ohne arterieller Hypertonie

Wir verglichen vier Patienten-Gruppen, die sich im Ausprägungsgrad des OSAS und dem Bestehen einer arteriellen Hypertonie unterschieden. Hinsichtlich Alter, BMI, Blutdruck am Tage, Schlafstruktur und eingestelltem CPAP-Druck gab es keine Gruppenunterschiede. Dennoch konnten wir für die HRV im Zeit- (RMSSD) und Frequenz- (HF-HRV, Ratio) Bereich sowie die BRS Unterschiede nachweisen. Bei den Patienten mit schwerem OSAS und arterieller Hypertonie waren die RMSSD, die HF-HRV und LF- und HF-BRS verringert und die Ratio im Vergleich zu den anderen drei Gruppen erhöht. In der BDV zeigten sich keine Unterschiede in Abhängigkeit vom OSAS bzw. dem Hypertonus.

HRV, BDV und BRS bei einem milden-moderaten und einem schweren OSAS mit bzw. ohne arterieller Hypertonie vor, nach der2.CPAP-nacht und nach 4 Wochen Therapie

Unter der CPAP-Therapie zeigen sich nur wenig Änderungen in den o. g. Parametern. Die Änderungen, die nachweisbar sind, entsprechen im Wesentlichen den o. g. Ausgangswerten. Vornehmlich bei Patienten mit ausgeprägtem OSAS und einem Hypertonus sinkt die RMSSD, steigt die HF-HRV, sinkt die Ratio der HRV und steigt die BRS, jedoch nur im LF-Bereich. Die Änderungen sind jeweils bereits nach der 2.CPAP-Nacht nachweisbar, ohne Progression oder Regredienz nach 4 Wochen CPAP-Therapie.

HRV, BDV und BRS bei einem milden-moderaten und einem schweren OSAS mit bzw. ohne arterieller Hypertonie bei Drucksteigerung von 5 auf 10 mbar im Tagestest

Eine Druckerhöhung von EPAP 5 auf 10 mbar bewirkt bei OSAS Patienten einen Anstieg der RMSSD und HF-HRV sowie einen Anstieg der SD und der Power der BDV. Sonstige Parameter und die BRS ändern sich nicht.


[Seite 70↓]

3.4  Studien IV und V

3.4.1 Patientenbezogene Daten

43 bzw. 47 polysomnographisch gesicherte Normalschläfer von initial 286 rekrutierten Probanden konnten in die beiden folgenden Studien aufgenommen werden (Abb.13).

Abbildung 13: Rekrutierung von 47 gesunden Schläfern aus 286 Freiwilligen (aus Fietze, Diefenbach 2002).

Von insgesamt 43 der 47 rekrutierten Probanden konnten genügend artefaktfreie Analyseintervalle aus der Schlafaufzeichnung gewonnen werden. Bei 4 Probanden ließ sich keine repräsentative Anzahl von zu analysierenden Zeitreihen der Herzfrequenz und des Blutdruck gewinnen. Das mittlere Alter der 43 Probanden der Studie IV betrug 45.4 ± 10.7 Jahre, der BMI 24.3 ± 3.3 kg/m2. Ein Vergleich der Daten erfolgte mit den OSAS-Patienten der Studie II.

47 der 50 rekrutierten gesunden Schläfer wurden in Anschluss an die Studie IV in die Studie V aufgenommen. Das mittlere Alter dieser 47 Probanden lag bei 46.5 ± 10.5 Jahren, der BMI bei 24.7 ± 3.17 kg/m2. Entsprechend dem Alter unterteilten wir die 47 Probanden der Studie V zusätzlich in eine Gruppe A der 25- bis 45-Jährigen (8 weibliche, 16 männliche Probanden) und eine Gruppe B der 46- bis 65-Jährigen (15 weibliche, 11 männliche Probanden). Das durchschnittliche Alter in Gruppe A betrug 37.3 ± 5.7 Jahre, in Gruppe B 54.7 ± 6.1 Jahre.

Die Schlafeffizienz in der zweiten (Studien-) Nacht betrug im Mittel 90.4 % bei folgenden Schlafdaten: Bettzeit (TIB) 454.9 ± 42.2 min, Totale Schlafzeit (TST) 411.2 ± 49 min, Einschlafzeit (ESL) 14.1 ± 8.2 min, SWS Latenz 23.9 ± 36.7 min, REM Latenz 73.5 ± 27.9 min, Stadium I 29.3 ±


[Seite 71↓]

12.9 min (7.1 %/TST), Stadium II 243.4 ± 34.2 min (59.2%/TST), Stadium III 37.7 ± 15.5 min (9.2 %/TST), Stadium IV 14.5 ± 15.7 min (3.5 %/TST), REM 83 ± 20.3 min (20.2 %/TST), Bewegungszeit (MT) 2.8 ± 1.8 min (0.7 %/TST) und Wach 43.7 ± 31.4 min (9.6 5/TIB).

3.4.2 Studie IV

Es wurden, analog zur Studie II die Parameter der HRV, BDV und BRS im Zeit- und Frequenzbereich ermittelt. Es wurden die Mediane der einzelnen Parameter für den REM und NREM-Schlaf ermittelt (Tab.15), wobei für den REM- 39 Probanden in die Auswertung und für den NREM-Schlaf 41 Probanden einbezogenen werden konnten. Bei vier Probanden ließen sich keine repräsentativen (artefaktfreien) Zeitreihen in den Stadien I, II und III finden und bei 2 Probanden auch nicht im REM-Schlaf.

Tabelle 15: Vergleich der Parameter von HRV, BDV und BRS im Zeit- und Frequenzbereich bei gesunden Probanden im NREM und REM-Schlaf.

Median

REM

NREM

Sign.

HPD [ ms ]

976.9

1025.4

p<0.0001

SD-HPD

51.68

45.7

 

BDS [ mmHg ]

111.4

108.4

 

SD-BDS

6.66

5.9

 

BDD [ mmHg ]

61.9

58

 

SD-BDD

3.7

3

p<0.007

BPM [ mmHg ]

80.4

76.1

 

SD-BDM

4.24

3.7

p<0.01

HRV

   

LF/HF-Ratio

4.98

1.76

p<0.0001

LF [ ms2 ]

43.1

33.4

 

HF [ ms2 ]

8.2

19.5

p<0.0001

BDSV

   

LF/HF-Ratio

9.41

7.2

 

LF [ mmHg2 ]

0.7

0.62

 

HF [ mmHg2 ]

0.74

0.08

 

a -Index

   

BRS

10.4

12.8

p<0.02

a -LF [ ms/mmHg ]

9.4

8.6

 

a -HF [ ms/mmHg ]

12.1

16.56

p<0.001

Es zeigen sich z. T. deutliche Schlafstadien-abhängige Unterschiede in allen drei Parametern (HRV, BDV und BRS). Im REM Schlaf zeigt sich im Zeitbereich von HRV und BDV eine höhere Herzfrequenz und BDV (SD-BDD). Im Frequenzbereich ist ein Abfall der HRV (hohe Ratio) und der BRS nachweisbar. Der Vergleich der BRS und deren Spektralbereiche in den beiden Schlafstadien ist in Abbildung 14 auch graphisch dargestellt.


[Seite 72↓]

Abbildung 14: BRS im REM und NREM Schlaf bei gesunden Probanden (* p<0.05).

Zusätzlich haben wir für die HRV eine Unterteilung des NREM Schlafes in die Stadien I/II und III/IV vorgenommen. Hier zeigt sich im „Inner-NREM-Vergleich“, dass jeweils im Tiefschlaf (St. III+IV) die HPD nochmals höher und die Ratio niedriger ist als im NREM-Schlaf der Stadien I und II (Abb.15).

Abbildung 15: HPD und Ratio-HRV im REM und den NREM Stadien I+II und III+IV (SWS) bei gesunden Probanden (* p<0.05, ** p<0.01).


[Seite 73↓]

In der Tabelle 16 ist der Vergleich der o. g. Parameter im NREM- und REM-Schlaf zwischen gesunden Probanden und den OSAS-Patienten der Studie II dargestellt. Es zeigen sich wesentliche Unterschiede im Frequenzbereich von HRV, BDV und BRS. Die Ratio der HRV ist aufgrund der niedrigeren LF-HRV bei den Patienten vornehmlich im REM-Schlaf kleiner, ebenso die systolische BDV in beiden Schlafstadien als auch die BRS, diese jedoch nur im NREM, nicht im REM Schlaf.

Tabelle 16: Parameter der HRV, BDV und BRS im Zeit- und Frequenzbereich bei gesunden Probanden und OSAS-Patienten im NREM- und REM-Schlaf.

Median

Probanden

REM

Patienten

REM

Sign.

Probanden

NREM

Patienten

NREM

Sign.

HPD [ms]

976.9

936.8

 

1025.4

931.9

 

SD-HPD

51.68

35.8

 

45.7

31.8

P<0.008

BDS [mmHg]

111.4

110.3

 

108.4

105.5

 

SD-BDS

6.66

5.9

 

5.9

5.3

 

BDD [mmHg]

61.9

56

 

58

57.7

 

SD-BDD

3.7

3.6

 

3

2.6

 

BDM [mmHg]

80.4

75.5

 

76.1

72.3

 

SD-BDM

4.24

4

 

3.7

3.2

 

HRV

      

LF/HF-Ratio

4.98

2.2

P<0.001

1.76

0.9

 

LF [ms2]

43.1

20.5

 

33.4

14.8

p<0.0001

HF [ms2]

8.2

9.7

 

19.5

13.2

 

BDV (syst.)

      

LF/HF-Ratio

9.41

2.2

P<0.0001

7.2

1.1

p<0.0001

LF [mmHg2]

0.7

0.48

 

0.62

0.29

P<0.006

HF [mmHg2]

0.74

0.15

P<0.006

0.08

0.25

p<0.0001

a -Index

      

BRS

10.4

7

 

12.8

6.1

p<0.0001

a-LF [ms/mmHg]

9.4

5.97

 

8.6

6.1

P<0.05

a-HF [ms/mmHg]

12.1

9.2

 

16.56

6.8

p<0.0001

3.4.2.1 Zusammenfassung

Vergleich von HRV, BDV und BRS im REM und NREM Schlaf bei gesunden Schläfern

Es zeigen sich z. T. deutliche Unterschiede in Abhängigkeit vom Schlafstadium. Im REM Schlaf sind Herzfrequenz und BDV höher und zeigt sich ein Abfall der HRV und der BRS im Vergleich zum NREM Schlaf.

Vergleich von HRV, BDV und BRS im REM und NREM Schlaf bei gesunden Schläfern und Patienten mit einem milden-moderaten OSAS

Bei OSAS-Patienten zeigen sich die Unterschiede in der HRV, BDV und BRS zu den gesunden Schläfern im NREM, weniger im REM-Schlaf. Im NREM-Schlaf ist bei den Patienten die HRV verringert (SD-HPD) und die LF-Komponente, die BDV erhöht (niedrige Ratio BDV) und die BRS [Seite 74↓]sowohl im LF- als auch HF-Bereich verringert. Im REM-Schlaf sind nur Unterschiede in der Ratio-HRV und –BDV nachweisbar, die bei den Patienten jeweils verringert ist.

3.4.3 Studie V

Vor Beginn der Tagesmessung lag die Herzfrequenz im Mittel bei 66/min, der Blutdruck bei 123/63 mmHg. Die Atmungsfrequenz in Ruhe entsprach bei allen Probanden der Normalatmung von 12 bis 16/min. In diesem Bereich lagen auch die von uns vorgegebenen Atmungsfrequenzen von 12 und 15/min.

3.4.3.1 HRV, BDV und BRS bei Ruhe- und druckunterstützter Atmung

In Tabelle 17 sind die Parameter von HRV, BDV und BRS im Zeit- und Frequenzbereich bei getriggerter Atmung am Tage ohne und mit Druckunterstützung bei gesunden Probanden dargestellt.

Tabelle 17: Parameter von HRV, BDV und BRS im Zeit- und Frequenzbereich bei gesunden Probanden am Tage unter den Bedingungen getriggerter Atmung mit vorgegebener Atmungsfrequenz (AF) und verschiedenen expiratorischen Drücken (EPAP) einer Überdruckatmung. Statistischer Vergleich der Ruheatmung ohne Überdruck mit der Drucksteigerung auf 5 mbar (* p<0.05, † p<0.01, ‡ p<0.001).

Median

12/min

 

12/min

EPAP 5

12/min

EPAP 10

15/min

 

15/min

EPAP 5

15/min

EPAP 10

HPD [ms]

874.8

937.4 ‡

939.2

911.1

961.3 ‡

948.2

BDS [mmHg]

131.1

136.9

134.5

131.2

137.5

135.7

BDD [mmHg]

64.2

69.8 *

74.7

66.8

71.8 *

76

BDM [mmHg]

84

89.1 †

91.2

84.9

91.2

95

HRV

      

LF/HF-Ratio

0.499

0.373

0.498

0.722

0.661

1.041

LF [ms2]

14.7

13.9

16.3

10.7

14.3

1.68

HF [ms2]

23.6

24.6 *

25.0

13.4

20.5 †

1.87

SBDV

      

LF/HF-Ratio

2.785

2.285

3.19

5.27

4.568

5.005

LF [mmHg2]

0.284

0.255

0.273

0.279

0.276

0.358

HF [mmHg2]

0.095

0.075

0.099

0.070

0.068

0.053

a -Index

      

a-LF [ms/mmHg]

6.8

7.0

7.6

6.3

8.6

7.3

a-HF [ms/mmHg]

12.9

17.0 †

16.9

11.4

15.8 *

15.1

Einfluss von Überdruckbeatmung auf die Herzperiodendauer

Überdruckbeatmung führte zu einer Zunahme der HPD und somit zu einer erniedrigten Herzfrequenz (Abb.16). Die Höhe der Überdruckbeatmung, EPAP 5 oder EPAP 10, war hierbei nicht von Bedeutung.


[Seite 75↓]

Abbildung 16: Einfluss von EPAP auf die HPD (* p<0.05)

Einfluss von Überdruckbeatmung auf den Blutdruck

Diastolischer und mittlerer arterieller Blutdruck (Abb.17) nahmen bei druckunterstützter Atmung signifikant zu. Die Druckerhöhung von 5 auf 10 mbar war jedoch, wie schon bei der HPD weder signifikant hinsichtlich einer weiteren Blutdruckerhöhung für die Atmungsfrequenz von 12 noch 15/min. Der mittlere Blutdruck verhielt sich ähnlich. Einzig bei 15/min zeigte sich eine weitere Druckerhöhung bei EPAP-Steigerung von 5 auf 10 mbar (p<0.05). Der systolische Blutdruck änderte sich nicht.

Abbildung 17: Einfluss von EPAP auf den mittleren und diastolischen Blutdruck (* p<0.05)

Einfluss von druckunterstützter Atmung auf die Herzfrequenzvariabilität

Die Parameter der HRV wurden durch die Druckunterstützung kaum beeinflusst. Die HRV-Ratio zeigte keine Änderungen. Die Kombination von hoher Atmungsfrequenz und Überdruck führte zu geringen Änderungen der LF- und HF-HRV. Bei einer Atmungsfrequenz von 15/min stieg die LF-[Seite 76↓]HRV bei Druckerhöhung von 0 auf 10 mbar (p<0.05) und die HF-HRV bei Druckanstieg von 0 auf 5 mbar (p<0.05). Bei 12/min Atmungsfrequenz stieg nur die HF-HRV gering an, bei Druckänderung von 0 auf 5 mbar (p<0.05).

Einfluss von druckunterstützter Atmung auf die Blutdruckvariabilität

Die Ratio und der HF-Bereich der BDV änderten sich bei druckunterstützter Atmung nicht, weder bei 12 noch 15/min Atmungsfrequenz. Einzig im LF-Bereich der BDV zeigte sich ein geringer, nicht signifikanter Anstieg bei Druckerhöhung von EPAP 0 auf 5 und 0 auf 10 mbar.

Einfluss von druckunterstützter Atmung auf die Barorezeptorsensitivität ( -Index)

Der a-LF-Index als ein Parameter der BRS blieb beim Übergang von Normalatmung zu druckunterstützter Atmung konstant, wohingegen sich der a-HF-Index z. T. änderte. Unter der Atmungsfrequenz von 12/min nahm er zu, bei Drucksteigerung von 0 auf 5 (p<0.01). Bei der Atmungsfrequenz von 15/min zeigten sich dieselben Änderungen (p<0.05) (Abbildung 18). Die weitere Drucksteigerung ergab keine zusätzlichen Änderungen des a-HF-Index.

Abbildung 18: Einfluss von druckunterstützter Atmung auf die BRS (a-HF) (* p<0.05, † p<0.01)

3.4.3.2 Einfluss von Alter, Geschlecht und BMI auf HRV, BDV und BRS bei Gesunden

Das Alter hatte keinen signifikanten Einfluss auf HPD, QT, BDS, BDM, BDD, HRV-Ratio, HF-HRV, die Spektralparameter der BDV und den a-HF-Index.

Eine Korrelation zum Alter zeigte sich nur für den LF-Bereich der HRV als nichtnormierter Parameter. Bis auf das Atmungsregime (AF 12/min, Druck 5 mbar) war bei allen anderen Tests die LF-HRV bei den jüngeren Probanden größer (p<0.05). Ebenso verhielt sich der aLF-Index (p<0.05). Einzig kein Unterschied zeigte sich hier beim Atmungsregime: AF 12/min, Druck 0.

Das Geschlecht hatte keinen Einfluss auf BDS, BDD, BDM, HRV-Ratio, BDV-Ratio, die Spektralparameter von HRV und BDV, a-LF-Index und a-HF-Index.


[Seite 77↓]

Unterschiede waren lediglich für die HPD zu verzeichnen, die bei Frauen niedriger als bei den Männern war (p<0.05) (Abb.19).

Abbildung 19: Einfluss des Geschlechts auf die HPD (* p<0.05)

Mit dem Body Mass Index korrelierte keiner der in dieser Studie untersuchten Parameter.

3.4.3.3 Zusammenfassung

Einfluss einer druckunterstützten Atmung auf HRV, BDV und BRS

Herzperiodendauer, diastolischer und mittlerer Blutdruck nehmen bei Druckapplikation mit einem EPAP von 5 mbar zu. Der systolische Blutdruck bleibt unverändert. Bei weiterer Drucksteigerung von 10 mbar erhöhen sich mittlerer und diastolischer Blutdruck nochmals. Die Ratio von Herzfrequenz- (HRV) und Blutdruck- (BDV) Variabilität blieben bei Druckapplikation unverändert. Die Power der HRV im HF-Bereich nahm unter Druckapplikation (5 mbar) zu. Die Barorezeptorsensitivität änderte sich bei Druckapplikation im HF-Bereich. Der α-HF-Index stieg bei einem Druck von 5 mbar an, der α-LF-Index blieb unbeeinflusst. Die genannten Änderungen traten unabhängig von der Atmungsfrequenz (12 bzw. 15/min) auf. Eine weitere Druckerhöhung von EPAP 5 auf 10 mbar zeigte keinen zusätzlichen Effekt bezüglich der untersuchten Parameter der HRV, BDV und BRS.

Einfluss von Alter und Geschlecht

Es zeigten sich nur geringe Unterschiede in den Parametern der HRV, BDV und BRS unter den gegebenen Testbedingungen betreffs Alter und Geschlecht. Bei den älteren Probanden (46–65 Jahre) ergaben sich niedrigere Werte für den LF-Bereich der HRV und den α-LF-Index. Beim männlichen Geschlecht war eine verlängerte HPD zu verzeichnen. Die normierten Parameter von HRV und BDV sowie die HRV- und BDV-Ratio waren alters- und geschlechtsunabhängig.


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03.12.2003