Una diagnosi semplice, veloce e da svegli dell’apnea notturna potrebbe consentire una migliore cura chirurgica e migliorare il sonno

L’apnea ostruttiva del sonno (OSA) è un disturbo del sonno molto comune, ma ampiamente sottodiagnosticato. I suoi numerosi sintomi ed effetti possono includere malattia cardiovascolare O compromissione della memoria. Possono verificarsi incidenti mortali quando guidatori affetti da OSA non diagnosticati o non trattati addormentarsi durante la guida.

Uno dei motivi per cui ci sono così tanti casi di OSA non diagnosticati e non trattati è che una diagnosi accurata di solito richiede uno studio del sonno notturno costoso e laborioso chiamato polisonnografia (PSG). Ma nuova tecnologia sviluppato presso l'Università di Manitoba può dire ai pazienti se hanno OSA in 30 secondi, semplicemente analizzando i loro suoni respiratori mentre sono completamente svegli.

Apnea ostruttiva del sonno (OSA)

L'OSA è l' cessazione temporanea della respirazione durante il sonno. Un evento di apnea è una pausa nella respirazione che dura più di 10 secondi e provoca una diminuzione di oltre il 3% del livello di ossigeno nel sangue. Allo stesso modo, una riduzione del flusso respiratorio superiore al 50% che dura più di 10 secondi, combinata con un calo del livello di ossigeno nel sangue superiore al 3%, è chiamata evento di ipopnea.

Il numero di eventi di apnea e ipopnea per ora di sonno è chiamato indice di apnea/ipopnea (AHI), una misura della gravità dell’OSA.

Un AHI molto alto, ad esempio 200, significa che durante un'ora di sonno, la respirazione si ferma (o si riduce di oltre il 50%) 200 volte, ciascuna per più di 10 secondi. La maggior parte di questi eventi sono accompagnati da una diminuzione del livello di ossigeno nel sangue che può portare a ipossia innescare il risveglio del cervello per ripristinare il livello di ossigeno.

Una persona con un AHI elevato ha un sonno molto interrotto. In effetti, potrebbero non raggiungere mai un sonno profondo. Per questo motivo si sentono sempre stanchi e assonnati durante il giorno.

Mentre un PSG completo durante la notte registra più di 15 diversi segnali biologici, ci sono molti dispositivi PSG portatili che possono essere utilizzati dalle persone nelle proprie case che registrano da tre a cinque segnali e forniscono una diagnosi relativamente accurata.

Tuttavia, per i casi di apnea notturna che necessitano di trattamento, è necessaria una valutazione PSG completa in un laboratorio del sonno, durante la quale i tecnici del sonno provano diverse manovre per determinare il trattamento migliore. Ad esempio, per determinare la pressione dell'aria ottimale per una macchina CPAP (pressione positiva continua delle vie aeree) per mantenere aperte le vie aeree del paziente durante le diverse fasi del sonno.

IL diffusa sottodiagnosi dell'apnea notturna diventa fondamentale per chi necessita di anestesia generale prima di un intervento chirurgico, perché i pazienti in apnea necessitano di cure speciali dopo l'intervento chirurgico. Essere in grado di rilevare l’OSA in pochi minuti quando un paziente è sveglio contribuirebbe a garantire che questi pazienti ricevano le cure di cui hanno bisogno. Quello è ciò che AWakeOSA promesse tecnologiche.

Identificazione in stato di veglia dell'apnea ostruttiva del sonno

AWakeOSA è una tecnologia intelligente con un'app che fornisce istruzioni per registrare i suoni respiratori con un piccolo microfono. Registra i suoni della respirazione tracheale attraverso cinque respiri effettuati respirando attraverso il naso e altri cinque cicli respirando attraverso la bocca. La registrazione viene eseguita mentre la persona è sveglia e sdraiata sulla schiena.

Questa tecnologia è in fase di sviluppo dal 2010. La nostra logica per utilizzare i suoni della respirazione tracheale da svegli per il rilevamento dell’OSA si basa sulla struttura delle vie aeree superiori, che è diversa nelle persone con apnea notturna rispetto a quella delle persone senza apnea, anche da svegli. I suoni della respirazione tracheale sono influenzati da un cambiamento nella struttura delle vie aeree superiori.

Questi cambiamenti nei suoni respiratori non possono essere rilevati dalle orecchie umane, ma utilizzando tecniche avanzate di elaborazione del segnale e di apprendimento automatico siamo stati in grado di dimostrare che effettivamente i suoni respiratori riflettono la patologia delle vie aeree superiori. Tuttavia, mostrare un'elevata correlazione tra l'OSA e le caratteristiche dei suoni respiratori non garantisce un rilevamento altamente accurato dell'OSA.

Rilevare l’OSA attraverso la sola analisi dei suoni respiratori è impegnativo a causa dell’eterogeneità dell’apnea notturna, che può avere cause diverse con conseguenti caratteristiche diverse dei suoni respiratori. Inoltre, ci sono molte variabili tra cui età, sesso, altezza, peso e storia di fumo che influenzano le caratteristiche dei suoni respiratori.

Per superare queste sfide, abbiamo ideato uno schema diagnostico intelligente che considera l’impatto di tutte queste variabili confondenti. Con l’aiuto di un sofisticato algoritmo di machine learning (AWakeOSA), la nostra squadra può ora rilevare in modo affidabile e accurato la gravità dell'OSA durante la veglia. È prevista la validazione della tecnologia su una popolazione molto più ampia.

Pazienti chirurgici

Un'applicazione importante è per i pazienti chirurgici con stato di OSA sconosciuto che vengono sottoposti ad anestesia generale. Per tale applicazione, la sensibilità del test (rilevare coloro che soffrono di apnea notturna) è più importante della specificità (rilevare coloro che non soffrono di apnea notturna).

La bellezza del processo decisionale intelligente dell’algoritmo AWakeOSA è che possiamo aumentarne la sensibilità con un costo minore per la sua specificità. Ciò significa che l’identificazione accurata di tutti i pazienti con apnea notturna è la priorità chiave – come lo sarebbe con i pazienti chirurgici – possiamo aumentare la precisione del rilevamento dell’OSA con solo un lieve aumento dei risultati falsi positivi.

A seconda della sua applicazione, esiste una certa flessibilità per regolare la sensibilità/specificità del test, a seconda di quale sia più importante.

Anche la tecnologia AWakeOSA può determinare coloro che necessitano di cure per l’apnea notturna con una precisione superiore all’89%. Ciò significa che può essere utilizzato come strumento di screening accurato per ridurre il numero di persone che necessitano di una valutazione PSG completa, risparmiando milioni di dollari in costi per il sistema sanitario.