血氧信号处理标识快速眼动睡眠哮喘儿童的脆弱性特征

文摘

基本原理。睡眠因素调节孩子的夜间哮喘恶化知之甚少。本研究提出的假设哮喘儿童快速眼动睡眠脆弱性特征,独立于阻塞性睡眠呼吸暂停综合症。方法。我们进行了一项回顾性的横断面分析脉搏血氧测量信号的控制和快速眼动和非快速眼动睡眠期间哮喘儿童()。哮喘的分类是基于预先制定临床标准。建立了多元线性回归模型来控制潜在的混杂因素(显著性水平)。结果。我们的数据表明,(1)基线夜间呼吸参数没有显著不同的哮喘与控制孩子,(2)巴西的最大%₂非快速眼动睡眠期间稀释在REM,但不是,儿童哮喘的风险高,(3)多变量分析表明,哮喘之间的关系和REM-related最大%圣₂稀释是独立的人口统计学变量。结论。这些结果说明儿童哮喘REM-related脆弱性特征,影响氧化独立于阻塞性睡眠呼吸暂停综合症。还需要进一步的研究来描绘快速眼动睡眠的神经生物学机制,调节儿童夜间哮喘的表型表达。

1。介绍

哮喘是一种慢性炎症性疾病,其特征是恶化的症状在睡眠中(1,2]。这个夜间哮喘个体的脆弱性曾经归因于增加迷走神经,交感神经活动减少,降低肺的功能余气量(影响小的航空公司),在夜间内源性昼夜系统更改,和更高的患阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)哮喘人口(2- - - - - -4]。有趣的是,一些研究报道,哮喘病人恶化更在早晨与大多数呼吸道逮捕和突然死亡发生从半夜12点到早上8点5,6]。后者现象表明一个更大的影响力的快速眼动(REM)睡眠的哮喘状况因为这在夜间睡眠阶段主导的第二部分(7]。

快速眼动睡眠被认为是特别重要的在阻塞性睡眠呼吸暂停综合症的发病机制和其他睡眠呼吸异常(8- - - - - -12]。它也表明,快速眼动睡眠的特点是夜间支气管狭窄(13]。小儿哮喘的上下文中,我们最近发现哮喘儿童阻塞性睡眠呼吸暂停综合症有更多的快速眼动睡眠呼吸异常相对于单独儿童阻塞性睡眠呼吸暂停综合症(14]。这些发现表明,哮喘病人有快速眼动睡眠脆弱性特征使他们有更多的呼吸异常在这个睡眠阶段。支持这一概念,Catterall等人曾表明,稳定的成人哮喘患者有不规则的呼吸和血氧不足聚集在REM睡眠(15]。重要的是,阻塞性睡眠呼吸暂停综合症恶化也在REM睡眠(8- - - - - -12),因此REM-related呼吸异常在哮喘个体可能只是反映了著名的哮喘和阻塞性睡眠呼吸暂停综合症之间的联系(4]。因此,为了更好地描绘儿童哮喘和REM睡眠之间的联系,我们当前的研究调查是否哮喘儿童有更多的快速眼动睡眠血氧不足独立存在的阻塞性睡眠呼吸暂停综合症。为此,我们进行了阶段的特定(快速眼动和非快速眼动睡眠)信号处理脉搏血氧测量通道记录在一夜之间多导睡眠图(PSG)在哮喘儿童阻塞性睡眠呼吸暂停综合症(如前所述)(14]。我们的主要假设是,哮喘儿童无阻塞性睡眠呼吸暂停综合症会有更多REM-related血氧不足,表示为圣的最大比例₂稀释在REM睡眠期间,相对于控制儿童哮喘。二次分析评估REM-related呼吸异常的调节因素的影响,如性别、年龄、种族(16),在儿童REM-related低氧血症和哮喘之间的关系。

2。材料和方法

2.1。主题

一个数据库的所有儿童接受常规隔夜polysomnogram (PSG)宾夕法尼亚州立大学睡眠研究和治疗中心(SRTC) 2010年1月至2011年6月。研究患者合格如果他们PSG排除诊断阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)。几乎所有的患者称为PSG排除阻塞性睡眠呼吸暂停综合症。阻塞性睡眠呼吸暂停综合症是定义为阻塞性通气指数(OAHI)≥1.5事件每小时(17- - - - - -20.]。只有病人的初始PSG纳入研究。婴儿,学龄儿童和青少年包括(13岁)。患者被排除在外,如果他们有需要补充氧气或正压通气,中央肺换气不足综合征、先天性心脏病、严重的发育迟缓,脑瘫,遗传综合征颅面畸形,或神经肌肉疾病。病人没有完整的临床和PSG的可用数据也被排除在研究。哮喘状态确定基于电子医疗记录了宾夕法尼亚州立大学儿童医院和宾夕法尼亚州立大学SRTC。本研究机构审查委员会批准的宾州州立大学医学院。

2.2。PSG协议、得分和分析

标准儿科隔夜PSG上执行所有的病人。在9 - 10小时,孩子的睡眠持续记录计算机化系统(双PSG软件;草技术。Inc .)、西沃里克、美国国际扶轮)和手动分30秒时代据美国睡眠医学学会发布标准化标准(17]。PSG测量包括测量(EEG),眼电图(小城镇)、心电图(ECG), mental-submental肌电图(EMG)、胸、腹壁运动(呼吸感应体积描记法)、脉搏血氧仪(2 s平均时间),end-tidal二氧化碳监测,结合鼻/口头热敏电阻和鼻腔压力。睡眠阶段和呼吸事件得分根据AASM儿科评分标准(17]。五发布睡眠阶段被确定(= W后阶段,阶段1 = N1, 2 = N2阶段,第三阶段= N3,和快速眼动阶段= R)。这个调查的目的,我们使用OAHI和呼吸数据计算W (PSG)的开始阶段,非快速眼动阶段(由N1、N2和N3),和快速眼动睡眠。OAHI分开计算在REM,非快速眼动睡眠,和总睡眠时间(TST)。脉搏血氧测量信号分别检查并仔细清洗的工件。”圣的最大比例₂稀释”计算公式(圣₂基线−圣₂最低点)/圣₂非快速眼动睡眠期间基线,单独测量和快速眼动睡眠阶段如前所述14]。进行了额外的呼吸分析获得基线圣₂后,测试期间,非快速眼动,快速眼动睡眠。

2.3。哮喘和其他Covariables地位

临床和人口统计学变量得到审查电子病历在宾夕法尼亚州立大学儿童医院和宾夕法尼亚州立大学睡眠研究和治疗中心。“哮喘”是定义使用定义在儿科人口需要的存在至少下列标准之一:(1)曾经被医生诊断为哮喘的基础上推荐标准的第5 - 11孩子0 - 4岁美国国立卫生研究院(NIH)国家哮喘教育和预防计划(NAEPP)指南1),(2)使用哮喘治疗和/或哮喘症状的存在在过去12个月。其他covariables调查包括年龄、种族、性别、身体质量指数(BMI),快速眼动睡眠百分比,总睡眠时间(TST)和结核菌素在仰卧位。

2.4。统计分析

数据分析使用SAS软件版本9.3或更高版本(SAS研究所Inc .卡里,数控,美国)。探索性数据分析在整个研究的主要变量进行人口和分层根据哮喘状态。圣₂为快速眼动和非快速眼动睡眠参数分开计算。为双向关系,两个示例以及被用来比较连续的结果的平均值圣等措施₂派生的测量,采用卡方检验比较积极的信号的比例为二进制的结果。建立了多元线性回归模型来研究哮喘的联合效应和最大比例的圣₂稀释在快速眼动控制可能的混杂因素如性别、年龄和种族。拍摄的意义的水平。

3所示。结果

3.1。研究人群

134名儿童和青少年(13岁)被纳入本研究。总研究人口与哮喘分为一组(),另一组没有疾病()。人口的比较、人体测量和基线PSG变量这两组之间没有显著差异(表透露1和2)。

3.2。儿童哮喘容易夜间低氧血症在REM睡眠

我们首先检查脉搏血氧测量信号在睡眠阶段基线和非快速眼动睡眠(REM和)在儿童哮喘和对比他们与那些在孩子没有这个条件(控制)。如表所示2,意思是圣₂期间获得的参数后,快速眼动和非快速眼动睡眠没有显著不同的哮喘儿童与对照组相比(表2)。同样,巴西的最大比例₂在REM和非快速眼动的不是那些孩子没有显著不同的哮喘(REM 4.4%±SD 2.4非快速眼动睡眠和4.2%±2.5 SD,)(图1)。的意思是圣₂最低点哮喘组略低(93.49±2.2 SD)相对于对照组(94.14±1.5 SD),但这种差异没有达到统计学意义()可能是因为这最低点包括REM和非快速眼动睡眠值。相比之下,哮喘患儿最大比例的圣₂稀释,明显高于在REM相对于在非快速眼动(REM 6.2%±SD 2.9和2.0±4.4非快速眼动SD,)。

3.3。哮喘和REM-Related低氧血症之间的关系是独立的性别、年龄和种族

REM-related呼吸异常与年轻的年龄和性别(女性16]。因此,我们构建了一个多元线性回归模型来评估的“影响的年龄,性别和种族的哮喘和最大比例的圣之间的关系₂在快速眼动睡眠(表稀释3)。为这些covariables调整后,我们发现哮喘的影响在REM-related血氧不足(最大% REM圣₂稀释)是独立于年龄、性别和种族(调整、表3)。

4所示。讨论

当前的研究最重要的发现是,巴西的最大比例₂非快速眼动睡眠期间稀释在REM,但不是,明显更大的在哮喘儿童阻塞性睡眠呼吸暂停综合症。因此,我们的数据表明,哮喘患儿REM-related脆弱性特征,影响氧化根据PSG独立于阻塞性睡眠呼吸暂停综合症的标准。

有明确证据支持的恶化哮喘在睡眠中。最大的夜间哮喘症状的患病率研究报道了Turner-Warwick [21]。这7729名哮喘患者进行的调查发现,74%醒来与哮喘症状(每周至少一次21]。哮喘的一些研究也表明肺功能降低,增加炎症标记物在夜间。凯利et al。22)表明,用力呼气量在第一第二(FEV1)哮喘患者相比明显更糟糕的下午4点到4点(22]。吸入阀盖等人进行挑战每4小时连续13次哮喘病人,发现24小时振荡肺对组胺和乙酰甲胆碱的敏感性,至少翻一番所需浓度相同的效果在一天中的某些时候(23]。此外,卡夫et al。24)报道,夜间哮喘患者表现出更高的炎症标记物的浓度远航空公司(白细胞、中性粒细胞和嗜酸性粒细胞计数)在夜间24]。总的来说,这些数据支持的认为哮喘状况深受昼夜节律的夜间活动的阶段。

晚上与生理变化,特定的睡眠阶段似乎调节哮喘的表型表达。夏皮罗等人报道,夜间支气管狭窄可能与快速眼动睡眠(有关13]。Catterall等人也发现,患有慢性稳定哮喘在圣不规则呼吸和更大的波动₂在REM睡眠(相对于控制15]。我们最近报道,在儿童哮喘受试者与阻塞性睡眠呼吸暂停综合症集群的阻塞性事件和血氧不足相比,在REM睡眠阻塞性睡眠呼吸暂停综合症的孩子独自一人(14]。基于这些观察,我们当前的研究假设,哮喘儿童阻塞性睡眠呼吸暂停综合症也没有夜间呼吸异常在REM睡眠。为了验证这个假设,我们进行了信号处理的脉搏血氧测量通道PSG计算阶段中使用特定的非快速眼动睡眠(REM和)手段和最大的圣₂稀释如前所述[14]。我们的数据表明,哮喘的孩子有更大的REM-related最大的圣₂相对于那些孩子没有哮喘稀释。

有几个可能构成潜在的神经生物学机制调节作用快速眼动的哮喘。快速眼动睡眠的特点是增加了胆碱能流出和熔化的去信号脑干(25- - - - - -27),反过来口径的关键调节器和反应性降低航空公司的老鼠25- - - - - -27]。此外,过敏性哮喘动物模型表明过敏性肺部炎症可能会影响中央去甲胆碱能流出到航空公司的控制权,从而增加bronchoconstrictive反射反应在哮喘状态(28]。辅助呼吸肌肉的语气也明显在REM睡眠减少,这可能会降低肺储备,导致许多呼吸道疾病包括哮喘hypoventilation-hypoxemia [29日]。后者的信息,和我们目前的发现支持了这样的观点,即快速眼动睡眠神经生物学的正常功能中发挥着关键作用降低航空公司,所以可能调节夜间哮喘儿童的表现。

在评估的影响目前的观察,一定要提到我们采用横断式调查回顾性队列的孩子。因此,本研究有潜力的限制任何回顾性分析疾病如选择性偏差和错误分类不准确带来的偏见(信息)在医疗记录文档。潜在的混杂因素,我们的设计和统计分析占几个重要covariables REM-related低氧血症和哮喘之间的关系。举例来说,我们的研究排除儿童慢性肺部疾病、神经肌肉疾病,脑瘫,颅面畸形,畸形的遗传综合征,夜间低氧血症的风险更高。尽管如此,打鼾没有评估,很可能出现在大量的儿童包括在这项研究中,所以他们不能必然被视为健康儿童哮喘。另一方面,我们研究的优势包括相对较大的样本大小和使用客观数据来评估快速眼动的影响哮喘(PSG得分和睡眠阶段信号处理)。

总之,我们认为足够的证据来支持这一概念,提出了儿童哮喘REM-related脆弱性特征,影响氧化独立于阻塞性睡眠呼吸暂停综合症。需要进一步的研究来描述生物快速眼动睡眠和低的生理学之间的联系航空公司在健康和疾病。新知识在这个领域可以发现机械睡眠生物学通路连接气道炎症和功能,进而可能导致小说策略治疗夜间哮喘的症状。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

承认

这部分工作是支持国家健康研究所(NIH),职业发展奖1 k12hl090020 / NHLBI,贝塞斯达,医学博士,美国。Gustavo尼诺(GN)。

引用

1. “国家哮喘教育和预防计划专家小组报告3,”美国卫生和人类服务部,国家卫生研究所,NIH数量08 - 5406年出版,2007年。视图:谷歌学术搜索
2. h·格林伯格和r·科恩,“夜间哮喘,”当前在肺医学意见,18卷,不。1,57 - 62,2012页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
3. m . Litinski f·a·j·l·舍尔和美国a·谢伊“昼夜系统对疾病严重程度的影响。”睡眠医学诊所,4卷,不。2、143 - 163年,2009页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
4. m . Alkhalil e·舒尔曼和j . Getsy“阻塞性睡眠呼吸暂停综合症和哮喘:链接是什么?”临床睡眠医学杂志》上,5卷,不。1,第78 - 71页,2009。视图:谷歌学术搜索
5. m·r·黑泽尔·t·j·h·克拉克,m . a . Branthwaite”突然死亡和通气逮捕的哮喘:分析医院”《英国医学杂志》,1卷,不。6064年,第811 - 808页,1977年。视图:谷歌学术搜索
6. 通用科克伦和t·j·h·克拉克,”35岁的哮喘患者死亡率的调查和64年1971年,大伦敦医院”胸腔,30卷,不。3、300 - 305年,1975页。视图:谷歌学术搜索
7. r . a .西班牙和t . e . Scammell“睡眠神经生物学的临床医生,”睡眠,27卷,不。4、811 - 820年,2004页。视图:谷歌学术搜索
8. 人工智能,l·r·克莱恩j·c·亨德里克斯n . b . Kribbs和j·b·尼尔”神经机制在睡眠呼吸暂停的起源。”临床和生物研究的进展卷,345年,第188 - 177页,1990年。视图:谷歌学术搜索
9. l .顾宾r·o·戴维斯,人工智能,“控制快速眼动睡眠期间上呼吸道豚鼠。”新闻在生理科学,13卷,不。2、91 - 97年,1998页。视图:谷歌学术搜索
10. v . b . Fenik r·o·戴维斯和l .顾宾“快速眼动了类似弛缓的舌下(十二)运动是由去甲和血清素激活的输入,“美国呼吸和重症监护医学杂志》上,卷172,不。10日,1322 - 1330年,2005页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
11. a . Oksenberg大肠安诺k·纳赛尔,t·范德和h . Radwan”REM-related阻塞性睡眠呼吸暂停:身体姿势的影响,“临床睡眠医学杂志》上》第六卷,没有。4、343 - 348年,2010页。视图:谷歌学术搜索
12. b . Mokhlesi n . m .旁遮普语,“‘REM-related阻塞性睡眠呼吸暂停:偶发症状或临床重要的实体?”睡眠,35卷,不。1,5 - 7,2012页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
13. c·m·夏皮罗j . r . Catterall蒙哥马利,通用汽车。拉布和n·j·道格拉斯,“快速眼动睡眠期间哮喘患者遭受支气管狭窄吗?”《英国医学杂志》,卷292,不。6529年,第1164 - 1161页,1986年。视图:谷歌学术搜索
14. m·j·古铁雷斯j .朱c . e . Rodriguez-Martinez c·l·尼诺·g·尼诺,“夜间的表型特征在哮喘儿童阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA),“小儿肺学,48卷,不。6,592 - 600年,2013页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
15. j . r . Catterall n·j·道格拉斯,p . m . a公司et al .,“不规则的睡眠中呼吸和低氧血哮喘、慢性稳定”《柳叶刀》,1卷,不。8267年,第304 - 301页,1982年。视图:谷歌学术搜索
16. 比比古,s . r . Patel k . Strohl诉Hoffstein,“快速眼刺激睡眠呼吸紊乱:年龄和性别的影响,“胸部,卷134,不。6,1156 - 1161年,2008页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
17. c . ib s Ancoli-Israel a . l . Chesson Jr .)和s . f .全AASM手册睡眠的得分和相关事件:规则、术语和技术规范美国睡眠医学学会韦斯切斯特,生病,美国,2007年。
18. n . Traeger b·舒尔茨a·n·波洛克·t·梅森,c·l·马库斯和r·阿伦斯”障碍值在2 - 9岁儿童:额外的数据和文献之回顾,“小儿肺学,40卷,不。1,比如22 - 30,2005页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
19. h·e·蒙哥马利-当斯·l·m·奥布莱恩t·e·格列佛和d。同时,“障碍特征在正常学龄前和学龄儿童早期,“儿科,卷117,不。3、741 - 753年,2006页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
20. m . b .之后,t . g .房产公司s l·d·沃德和c·l·马库斯”在儿童和青少年阻塞性呼吸不足:正常的价值观,“美国呼吸和重症监护医学杂志》上,卷168,不。12,1540页,2003年。视图:谷歌学术搜索
21. m . Turner-Warwick“夜间哮喘的流行病学美国医学杂志》上,卷85,不。1,6 - 8,1988页。视图:谷歌学术搜索
22. e·a·b·凯利,j。j Houtman, n . n . Jarjour“炎性变化与生理与轻度哮喘受试者的肺功能的变化,“临床与实验过敏,34卷,不。2、227 - 233年,2004页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
23. r·盖r . Jorres美国发展和h . Magnussen“昼夜节律在气道反应和轻微的哮喘患者气道基调,”应用生理学杂志,卷71,不。4、1598 - 1605年,1991页。视图:谷歌学术搜索
24. m·卡夫r .也有美国威尔逊,美国t·霍尔盖特和r . j .马丁,“在哮喘、肺泡组织炎症”美国呼吸和重症监护医学杂志》上,卷154,不。5,1505 - 1510年,1996页。视图:谷歌学术搜索
25. m·a·Haxhiu p Kc, k诉巴兰,c·g·威尔逊和r . j .马丁,“睡眠诱发气道变化函数的建模:夜间支气管哮喘恶化影响,”实验医学和生物学的发展卷,605年,第474 - 469页,2008年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
26. m·a·Haxhiu s . o . Mack c·g·威尔逊·冯和k . p . Strohl“睡眠网络和呼吸系统的解剖和生理连接控制,”生命科学前沿2003年,8卷,pp. d946-d962。视图:谷歌学术搜索
27. m·a·Haxhiu p . Kc, c·t·摩尔et al .,”兴奋和抑制性信号通路调节bronchoconstrictive脑干反应,”应用生理学杂志,卷98,不。6,1961 - 1982年,2005页。视图:谷歌学术搜索
28. c·g·威尔逊,s . Akhter c·a·梅耶et al .,“过敏性肺部炎症影响中央去控制胆碱能流出的航空公司在雪貂,”应用生理学杂志,卷103,不。6,2095 - 2104年,2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
29. j . r . Catterall p . m . a公司w·马克尼et al .,”机制的瞬态夜间血氧不足缺氧慢性支气管炎和肺气肿,”应用生理学杂志卷,59号6,1698 - 1703年,1985页。视图:谷歌学术搜索

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