文摘
客观的。阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)减少睡眠纺锤体密度和频率。我们评估的影响持续正压通气(CPAP)治疗睡眠纺锤波的不同特征。方法。两个二十OSA患者夜间多导睡眠图在诊断阶段和CPAP治疗6个月后多导睡眠图的一个晚上。对照组由20名健康控制。睡眠纺锤波的实验者由以前开发的自动分析方法。单边和双边纺锤波被确定和frontopolar大脑中部位置。纺锤体密度和频率决定了第一个和最后一个非快速眼动时间的一半。结果。两国中央纺锤波的密度,这并没有改变在未经治疗的阻塞性睡眠呼吸暂停综合症的病人,增加对早晨小时CPAP治疗和控制。中央与阻塞性睡眠呼吸暂停患者的睡眠纺锤波没有变得更快和中央主轴左半球即使CPAP仍然缓慢。结论。CPAP治疗规范化主轴功能只是部分。在丘脑皮层的变化可能与赤字主轴产生循环。意义。这项研究表明,一些睡眠纺锤体的变化持续CPAP治疗后在阻塞性睡眠呼吸暂停综合症的病人。这些变化的协会白天阻塞性睡眠呼吸暂停患者的症状需要进一步评估。
1。介绍
标准定义,睡眠纺锤波是由瞬态脑电图(EEG)振荡的频率范围11到16赫兹,持续至少0.5年代(1]。在健康受试者,更快的纺锤波或主轴活动经常出现在顶叶区域,而慢纺锤波在额叶区域(2- - - - - -8]。在早晨intraspindle频率增加(2,9]。特别是中央纺锤波发生在周期序列的发现更频繁的在早晨小时(10]。
纺锤波丰富非快速眼动(NREM)和应该防止引起刺激到达大脑皮层(11),从而确保固体睡眠(2]。最近,纺锤波被发现起着重要的作用在许多大脑功能,如学习和记忆过程中(12]。这些功能似乎依赖于主轴破裂引发的长期势差(LTP) (13]。特别是快速纺锤波(通常> 13赫兹)发现了一个重要的角色在连接海马体和大脑皮层和海马记忆暂时转移到大脑皮层的存储(14,15]。此外,当地的纺锤波已经出现在皮质,活跃在运动期间或visuomotor任务前清醒(16,17]。
阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)的特点是反复发作在睡眠时上气道阻塞,导致血氧饱和度下降和微觉醒睡眠。在阻塞性睡眠呼吸暂停综合症患者中,纺锤体密度减少,缓慢的纺锤波的比例增加,和纺锤波保持缓慢的整个晚上18- - - - - -20.]。持续正压通气(CPAP)治疗是在中度和重度阻塞性睡眠呼吸暂停综合症的一线治疗。CPAP治疗减少睡眠阻塞性呼吸事件和规范化氧合血红蛋白饱和度和碎片。CPAP治疗的结果是改善睡眠质量,减少白天症状。然而,一些白天的认知障碍等症状似乎仍然(21,22]。CPAP治疗睡眠纺锤波的影响在阻塞性睡眠呼吸暂停综合症的病人,然而,一个悬而未决的问题。
在目前的研究中,假设CPAP主要规范化干扰睡眠梭形波过程在阻塞性睡眠呼吸暂停综合症,但有些损伤轴过程中可能仍然存在。因为许多主轴动态特性变化在夜间睡眠(9),主轴特性评估的第一个和最后一个夜间非快速眼动睡眠的一部分。
2。材料和方法
研究对象包括20名男性阻塞性睡眠呼吸暂停综合症患者和20名同龄健康对照组。病人被称为睡眠实验室,因为怀疑阻塞性睡眠呼吸暂停综合症。所有患者遇到了阻塞性睡眠呼吸暂停综合症的诊断标准,和他们的第一选择是CPAP治疗。通过广告控制受试者健康志愿者招募。他们没有支付他们参与这项研究。
病人和控制第一次采访,以确保他们符合最初的合格标准:年龄,右撇子,没有其他睡眠障碍,没有临床重大医疗疾病(如神经或精神疾病,海波/甲状腺机能亢进,比无症状的哮喘或其他肺部疾病),和没有药物或酒精滥用。
学习小组进行了临床访谈和诊断多导睡眠图(PSG)在一个睡眠实验室。阻塞性睡眠呼吸暂停综合症的诊断是根据临床情况,主观投诉和呼吸暂停/呼吸不足指数(AHI)值> 10每小时的睡眠。控制必须是无症状的,有你好< 5每小时睡眠的价值。患者和对照组,结果显示第一个通宵诊断PSG,符合资格的标准经历了第二个通宵PSG,和数据从这个夜晚被用于分析。
CPAP治疗6个月后,病人接受了第三个巴黎圣日耳曼。客观CPAP合规措施从设备和下载所需的最低CPAP坚持每晚被设定为4小时,每周至少5天。所有患者符合CPAP遵循的标准和被包括进了分析。这项研究是由毕卡医院伦理委员会批准,所有科目给他们书面知情同意。
2.1。录音和视觉分析
主题去睡觉晚上10点到12点,根据自己的习惯睡觉时间。六个脑电图派生(Fp1-A2 Fp2-A1、C3-A2 C4-A1, O1-A2,和O2-A1),两个electrooculography频道,颏下的肌肉强直性痉挛,心电图,由鼻腔气流的压力传感器,热敏电阻,胸腹的呼吸运动,和血氧饱和度都被记录下来。此外,经皮的二氧化碳张力,腿部运动,身体位置和身体动作也被记录下来。多导睡眠图记录的Embla®N7000设备(Embla Natus医疗公司,美国)。EEG信号采样在200赫兹(16位)和0.3赫兹到90赫兹的带宽。
为研究开始之前睡眠分期的修订规则,额极脑电图渠道Fp1和Fp2代替额渠道推荐现在的F3, F4。然而,睡眠分期执行依照建立的规则发布2007年(23EEG的异常通道。Somnologica®软件(Medcare / Flaga,冰岛)用于视觉分析。第二次诊断,治疗是由两个独立的得分手分类分为几个阶段。协议2水平得分为86.4% (= 0.76)。基于独立生长残痕,睡眠分期形成共识和用于统计分析。你好值被计算为阻塞性呼吸暂停和呼吸不足的数量(持久每小时10 s)的睡眠。阻塞性呼吸暂停被定义为至少减少90%的热信号振幅,而呼吸不足被定义为减少至少30%的鼻的压力信号与觉醒或稀释的3%24]。Microarousals得分是根据美国睡眠障碍协会的标准25]。
诊断的晚上,20名患者有一个黄鳍金枪鱼的价值10 / h (pre-CPAP组)。他们的睡眠参数和主轴功能比较的参数与健康志愿者(对照组)。CPAP治疗6个月后,病人接受了另一个多导睡眠图和那天晚上的值(CPAP组)比较pre-CPAP值与对照组的值。
2.2。主轴分析
纺锤波进行了分析通过应用之前开发的自动主轴分析方法(3,26]。这些方法的主要成分是σ索引是基于快速傅里叶变换(FFT)。10.5赫兹的频率带16赫兹是σ指数计算中使用。σ索引值表示一个高概率高的主轴,反之亦然,并进一步表明主导轴峰值相比与其他脑电图活动。σ索引值超过4.5通常表明纺锤波(26]。σ指数内置工件拒绝功能(3),也可以补充轴振幅信息(26]。
在目前的工作,两个中心(C3-A2 C4-A1)和两个额极(Fp1-A2 Fp2-A1)脑电图通道分别进行了分析。因此,以前的方法,前面描述的(3)需要一些小的调整。结果,两个脑电图渠道处理一次,而不是四个。非快速眼动睡眠时间是包含在目前的分析。作为第一步,在前工作过程详细(26)是用于获得recording-specific振幅阈值的大脑区域(两个脑电图频道)估算轴振幅的下限。然后,为了检测轴(从一个脑电图频道),σ指数已经超过4.5和振幅阈值必须超过同时即时(如部分在[3])。初始轴检测,获得0.33 - s时间分辨率,然后进一步处理,这样个人单方面(2.2.5节(3)使用从一个脑电图频道)和双边2.2.6(如部分。在[3)与纺锤波被确定。
被派生轴特性。这些特性包括主轴密度(每小时的非快速眼动睡眠纺锤波数)和中位数intraspindle频率值(10.5赫兹16赫兹,数量的周期每秒,赫兹;在双边纺锤波频率值分别计算出两个半球)在非快速眼动睡眠。此外,两侧对称指数(C bil指数1 =两国中央纺锤波的数量除以单边C4纺锤波(bil C / C4), C bil指数2 = bil C / C3, Fp bil指数1 = bil Fp / Fp2, Fp bil指数2 = bil Fp / Fp1)纺锤波的计算。如果两侧对称指数< 1,纺锤波比双边经常单方面的。最后,主轴所占据的时间序列(非快速眼动时间的比例,至少连续三轴,interspindle间隔5 s)计算。
主轴特性被发现在夜间变化动态,我们计算所有主轴特性分别为第一和最后一部分的夜间非快速眼动睡眠。为此,被分为两个非快速眼动睡眠的时间。部门之间的中间点是在第一个和最后一个第二非快速眼动睡眠。
获得的额极纺锤波振幅阈值是9.6µV在对照组(范围值,6.5 - 13.3),10.6µpre-CPAP组中V(7.4 - 15.2),和10.0µCPAP组中V(6.9到14.6)。中央纺锤波的各自的阈值是11.7µV(中位数区间8.5 - 16.6),11.7µV(8.2 - 15.4),和11.1µV(8.3到16.0)。单独确定振幅阈值组之间没有统计学差异。
2.3。统计数据
以来的一些参数并不是正态分布,中值和范围被用作描述性统计和非参数测试被选为了比较研究组。的Mann-Whitney测试是用来比较的控制与患者组。Wilcoxon测试是用来比较pre-CPAP CPAP组患者。处理多个比较,适当的Bonferroni调整因素(原值与比较的数量增多)。这样,0.05显著性水平是所有分析和报道基于双尾测试值。
3所示。结果
的人口数据和睡眠参数学习小组展示在表1。组根据年龄没有差别。阻塞性睡眠呼吸暂停综合症的患者比对照组更肥胖。对照组有更多N3 N2和低于pre-CPAP集团,他们有更少的微觉醒,稀释比pre-CPAP组和呼吸事件。CPAP治疗的总睡眠时间减少病人和规范化的呼吸暂停,微觉醒,阻塞性呼吸事件和血氧过低的事件。然而,CPAP继续表现出更多的N2患者睡眠和N3睡眠低于健康对照组,和他们的睡眠潜伏期短。
3.1。主轴在非快速眼动睡眠的第一部分的时间特性
在第一部分,无论是frontopolar (bil Fp, Fp1 Fp2)和中央(bil C、C3和C4)轴组(表之间的密度不同2)。所有组的Fp - C -纺锤波比双边经常单方面,所显示的值两侧对称指数(表2)。没有统计的差异之间的两侧对称指数组。主轴序列几乎没有在第一部分在所有组和无group-wise差异被发现。半球比较显示,健康对照组有更多的单边中央纺锤波比右半球在左边。pre-CPAP组呈现在左额极纺锤波比右半球。其他半球纺锤体密度差异(表没有礼物3)。
关于intraspindle频率,所有中央主轴类型(bil C4,基本脉冲电平C3、C4和C3)都比相应的额极纺锤波(bil Fp2, bil Fp1 Fp2, Fp1, resp)。在所有组(值在表4)。额极或中央纺锤波的频率对照组没有不同于pre-CPAP或CPAP组(表的值2)。pre-CPAP组更快Fp2, Fp1 bil C4, bil C3, C4, C3主轴频率比CPAP组。健康对照组没有半球主轴频率差异(表3)。相反,pre-CPAP和CPAP团体提出一个小但显著差异;单侧额极纺锤波速度在右脑比左。
3.2。主轴功能在非快速眼动睡眠的最后一部分时间
在最后一部分,对照组的bil C和C3纺锤体密度的密度高于pre-CPAP组(表5)。对照组有更多比CPAP bil C纺锤波组。pre-CPAP组比CPAP Fp1和C4纺锤波组。中央主轴对照组更通常比在两个病人组,双边的两侧对称指数。两组之间没有统计学差异被发现在主轴序列。健康对照组未出现两半球间的纺锤体密度差异,但这两个病人群体有更多的额极纺锤波右脑比左(表3)。
在非快速眼动睡眠的第一部分时间,中央主轴类型都比相应的额极纺锤波(表4)。对照组没有不同的主轴频率的频率pre-CPAP或CPAP组(表5)。CPAP组慢纺锤波比pre-CPAP集团除了bil Fp1纺锤波的频率。半球主轴频率差异(表中没有任何组3)。
3.3。比较主轴的特性之间的第一个和最后一个非快速眼动睡眠的时间
没有额极轴参数(密度、两侧对称指数序列,和频率)显示任何统计差异第一和最后一部分的学习小组。
在对照组和CPAP组,两国中央纺锤波的密度增加末期(图1)。相反,单方面的中央轴密度并没有显示任何显著变化在夜间的组。
在对照组,两国中央纺锤波的比例在最后一部分高于第一(图2)。CPAP组两侧对称指数2显示,增加晚睡觉。pre-CPAP组没有显著变化。
控制的时间忙于年底中央主轴序列增加,而病人的时间序列组夜间没有改变(图3)。
控制,中央主轴类型都快在最后一部分在第一部分(图4)。的主轴频率pre-CPAP患者在夜间没有显著变化,而双边和单边C4 CPAP组的纺锤波变得更快。
4所示。讨论
我们研究的结果,评估睡眠纺锤波CPAP治疗6个月后显示,许多主轴功能被CPAP治疗规范化,但一些赤字依然存在。
先前的研究显示轴密度的增加在健康受试者连续非快速眼动睡眠(20.,27- - - - - -29日]。目前的结果表明,密度增加主要是由中央,更快的纺锤波,但不是由额极纺锤波。这是符合Schonwald和同事的结果(18]。与健康对照组相比,我们的治疗阻塞性睡眠呼吸暂停综合症的病人没有出现任何显著增加中央主轴密度在睡眠中,但随着CPAP治疗增加恢复。
中央纺锤波的增加在健康对照组和CPAP-treated病人只是局限于双边中央纺锤波。当地中央纺锤波的密度并没有显示任何的任何团体在睡眠中发生明显的变化。根据先前的研究,当地纺锤波比全球频繁和更加频繁的纺锤波(30.,31日]。我们的结果与这些研究结果;两侧对称指数表明,单边额极和中央纺锤波的数量高于各组织纺锤波。然而,纺锤波发现睡在年末变得更加全球化一小群神经外科患者(30.,31日]。我们发现,两国中央纺锤波的比例增加了晚睡在健康对照组符合这一发现。阻塞性睡眠呼吸暂停患者的CPAP治疗前,然而,并没有增加。CPAP治疗部分归一化这一现象随着中央双边纺锤波的份额增加相比,左单边纺锤波,但在右脑没有发现变化。
纺锤波在适度丰富corticothalamic超极化,在轻度睡眠32,33]。与进一步的超极化,仅在深度睡眠中,有几个轴(32,34- - - - - -36]。皮质产生缓慢振荡似乎非快速眼动睡眠(背后的主要过程32,37- - - - - -39蔓延到丘脑)的同步截击和驾驶纺锤波通过丘脑皮层的大脑皮层网络(40,41]。因此,我们怀疑的缺陷越来越两侧对称的纺锤波在阻塞性睡眠呼吸暂停综合症会扰乱corticothalamic主轴驱动循环的结果。作为周期性纺锤波反映了周期性主轴驱动缓慢振荡在浅睡眠(39),我们发现主轴序列没有发现阻塞性睡眠呼吸暂停患者的支持这个想法。CPAP治疗不影响主轴序列的发生。这可能表明一个更永久的缺陷在corticothalamic网络干扰纺锤体的过程。
另一方面,纺锤体密度被发现增加在这些地区在清醒的大脑训练use-dependent的方式(16,17]。在目前的研究中,非快速眼动睡眠的第一部分时间并没有透露任何轴密度差异组,但当地纺锤波在左边的中心区域(单边C3)更丰富的比当地纺锤波的中心区域(单边C4)控制。患者有或没有CPAP没有礼物半球单侧中央主轴密度的差异。在非快速眼动睡眠的最后一部分时间,单边左侧中央纺锤波的密度在对照组高于之前的阻塞性睡眠呼吸暂停综合症的病人治疗。左侧中部富足纺锤波可能在健康对照组源于发现左半球比右半球需要更多的睡眠,可能是因为白天活动的差异(42]。如果单边轴密度是use-dependent,那么我们可以推测,对照组使用左中部皮质比他们正确,阻塞性睡眠呼吸暂停综合症患者使用左脑区中部积极少于对照组。
正如所料,额极轴类型都低于相应的中央纺锤波。额极纺锤波的频率没有改变在夜间的组。相反,所有中央主轴类型对早晨小时控制变得更快,而没有观察到频率变化的新诊断阻塞性睡眠呼吸暂停综合症的病人。CPAP治疗部分规范化主轴频率作为双边和单边右侧中央纺锤波变得更快。然而,左中央纺锤波的频率没有改变。
纺锤波的发生已被证明是依赖丘脑皮层的网络的超极化,而发现了纺锤波的频率取决于hyperpolarization-rebound的持续时间序列的丘脑皮层的细胞(43]。如果反弹序列很长,轴是缓慢的。在健康受试者中,这两个过程在确定主轴功能似乎关联,因为,一般来说,睡眠纺锤波丰富和快速和一些在深度睡眠和慢9,33]。然而,这些过程提出了分离以来阻塞性睡眠呼吸暂停患者的轻度睡眠纺锤波发现缓慢(19]。相应研究结果发现在本研究的纺锤波pre-CPAP集团没有成为快晚睡。此外,目前的研究结果表明,该分离部分溶解CPAP治疗,因为只有左侧中央主轴没有成为晚期睡眠CPAP治疗更快。
有点令人惊讶的发现是,大多数主轴频率慢比没有CPAP治疗阻塞性睡眠呼吸暂停患者的第一和最后一部分。另一个有趣的发现是,主轴序列和CPAP治疗未恢复。然而,阻塞性睡眠呼吸暂停综合症患者通常没有深度睡眠,这意味着丘脑皮层的超极化保持在适度的水平。CPAP,患者达到慢波睡眠更加消极的膜电位丘脑皮层的网络。这也许可以解释慢纺锤波的出现(9)和周期性的纺锤波的数量减少10]。通过这种方式,超极化的增加可以解释这些发现。此外,它可能是6个月的CPAP治疗不废除阻塞性睡眠呼吸暂停综合症患者的睡眠压力增加,增加睡眠压力增加导致超极化水平慢没有周期性的纺锤波。
纺锤体密度的增加被发现与记忆功能改进,和只有快速纺锤波与记忆和学习相关处理(14,44- - - - - -48]。因此,我们怀疑主轴动力学的变化可能与阻塞性睡眠呼吸暂停综合症患者的不同症状,如不同的认知问题49,50]。众所周知,CPAP治疗,至少部分,减少不同的阻塞性睡眠呼吸暂停患者的症状21,51),以及很多主轴功能正常化CPAP是符合我们的假设。
纺锤波的数量和频率依赖于许多因素(审查[33])。纺锤波和SWA互惠的关系52,睡眠不足会降低细长的(53]。此外,年龄,性别和生理节奏都会影响睡眠纺锤波(27,54- - - - - -56]。在目前的研究中,我们研究了group-wise健康对照组和阻塞性睡眠呼吸暂停综合症患者之间的差异,没有CPAP治疗,但更重要的是我们使用受试的设计没有和CPAP治疗阻塞性睡眠呼吸暂停综合症患者评估轴特性。在某种程度上,这降低了上述影响因素的影响纺锤体的过程。明确我们的研究的局限性在于,不同认知域的评估是不包括和未来研究需要评估CPAP治疗的效果在两个主轴的特性和不同的认知能力。
最后,CPAP治疗只能部分恢复正常睡眠纺锤体的特性。因此需要进一步的研究来评估这些轴过程变化是否与阻塞性睡眠呼吸暂停综合症患者的剩余的认知问题。
附加分
突出了。阻塞性睡眠呼吸暂停(i)扭曲睡眠纺锤体的过程。(2)CPAP治疗规范化许多主轴功能但一些赤字依然存在。(3)剩余的主轴的变化可能与CPAP-treated患者的认知障碍。
相互竞争的利益
作者都没有利益冲突披露。
作者的贡献
Saunamaki Tiia执行项目,分析数据,解释数据,起草了手稿,并批准出版的版本。Huupponen埃发达睡眠梭形波检测器,分析了主轴在目前的工作,写了主轴分析方法,批准出版的版本。Loponen Juho进行初步的统计分析,分析数据,解释数据,起草了手稿,并批准出版的版本。Himanen Sari-Leena多导睡眠图分析,计算统计数据,解释数据,起草了手稿,并批准出版的版本。
确认
本研究在经济上支持的竞技状态研究融资坦佩雷大学医院的专家责任区域(赠款9 p013、9 r007和9 s007)。