Arousals bei Früh- und Reifgeborenen

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1 Diplomarbeit Arousals bei Früh- und Reifgeborenen eingereicht von Elisabeth Kieninger Mat.Nr.: zur Erlangung des akademischen Grades Doktorin der gesamten Heilkunde (Dr. med. univ.) an der Medizinischen Universität Graz ausgeführt an der Universitätsklinik für Kinder- und Jugendheilkunde Klinische Abteilung für Neonatologie unter der Anleitung von Priv. Doz. Dr. Heinz Zotter Graz, August 2008

2 Eidesstattliche Erklärung Ich erkläre ehrenwörtlich, dass ich die vorliegende Arbeit selbständig und ohne fremde Hilfe verfasst habe, andere als die angegeben Quellen nicht verwendet habe und die den benutzten Quellen wörtlich oder inhaltlich entnommenen Stellen als solche kenntlich gemacht habe. Graz, August 2008 Elisabeth Kieninger

3 Danksagung Mein besonderer Dank gilt all jenen, die mir diese Arbeit ermöglicht haben. An erster Stelle möchte ich mich bei Priv. Doz. Dr. Heinz Zotter für die Bereitstellung des Themas, die immer freundliche und geduldige Betreuung sowie die Begutachtung bedanken. Desweiteren gilt mein Dank der Universitätsklinik für Kinder- und Jugendheilkunde für die Bereitstellung von Fachliteratur, Daten und Bildmaterial. Über diese Arbeit hinaus gebührt meiner Familie, insbesondere meinen Eltern, ein spezieller Dank. Sie haben mir durch ihre Unterstützung in jederlei Hinsicht das Studium ermöglicht und mich mit Vertrauen durch alle Höhen und Tiefen begleitet.

4 Inhaltsverzeichnis GLOSSAR UND ABKÜRZUNGEN ZUSAMMENFASSUNG ABSTRACT I II III 1. EINLEITUNG Phänomen Schlaf Physiologie von Wachen und Schlafen Der Schlaf in unterschiedlichen Lebensaltern Schlafstadien Die Schlafstadien des jungen Kindes und des Erwachsenen Die Schlafstadien des Neugeborenen Unterschiede im Schlafverhalten zwischen Früh- und Reifgeborenen METHODIK ERGEBNISSE Definition von Arousal Im Kinder-, Jugend- und Erwachsenenalter Im Säuglingsalter Genese und Bedeutung von Arousals Im Kinder-, Jugend- und Erwachsenenalter Im Säuglingsalter Scoring von Arousals im Säuglingsalter Empfohlene Techniken zum Scoring Zusätzliche Techniken um die Gründe und/oder Effekte von Arousals zu dokumentieren 36

5 3. 4 Auswirkungen von Schlafstadien auf das Arousalverhalten Physiologische Veränderungen während eines Arousals Unterschiede Früh- und Reifgeborene Herzfrequenz Atemfrequenz Hirndurchblutung (CBV) Wesentliche Einflussfaktoren von Arousals Positive Beeinflussung der Arousability Gestationsalter, Schlafstadien und Agilität Stillen Schnuller Apnoe/Milde Hypoxie Gastroösophagealer Reflux Einnässen Windeln Uhrzeit Negative Beeinflussung der Arousability Temperatur Respiratorische Infekte Schlafart: Körperbedeckung und Bedsharing Schlafposition Schlafentzug Nikotin DISKUSSION Der plötzliche Säuglingstod: Risikostratifizierung und Stellenwert von Arousals Definition von SIDS Geschichtlicher Rückblick, Epidemiologie und Mortalität 55

6 Ätiologie und Pathogenese Arousal als wichtiger Überlebensmechanismus SIDS ein verhinderbares Ereignis? - Möglichkeiten der Prävention von SIDS LITERATURVERZEICHNIS 70 ABBILDUNGSVERZEICHNIS 77 TABELLENVERZEICHNIS 79 CURRICULUM VITAE 80

7 Glossar und Abkürzungen ANS AS ASDA CA EEG EKG EMG EOG NREM QS REM SCA SCN SIDS SWS ZNS Autonomes Nervensystem Active Sleep American Sleep Disorder Association Cortical Arousal Elektroenzephalogramm Elektrokardiogramm Elektromyogramm Elektrooculogramm Non Rapid Eye Movement Quiet Sleep Rapid Eye Movement Subcortical Arousal Nucleus suprachiasmaticus Sudden Infant Death Syndrome Slow Wave Sleep Zentralnervensystem I

8 Zusammenfassung Einleitung: Arousals sind von erheblicher Bedeutung für die Interpretation von Schlaf-Wach-Störungen und gelten als wesentlicher Pathomechanismus bzw. Risikofaktor für den plötzlichen Säuglingstod. Das Schlafverhalten des Säuglings unterscheidet sich von dem eines Kindes bzw. Erwachsenen; ebenso gibt es Unterschiede zwischen Früh- und Reifgeborenen. Im Laufe der Entwicklung kommt es zu Veränderungen der Schlafarchitektur und des Schlafzyklus. Im Zuge dieser Arbeit sollen die physiologischen Unterschiede der Schlafarchitektur in unterschiedlichen Lebensaltern, die Bedeutung von Frühgeburtlichkeit bzw. Arousal als Risikofaktor für SIDS eruiert werden. Methoden: Zur Eruierung dieser Thematik wurde eine Literaturrecherche durchgeführt. Ergebnisse: Arousals bei Früh- und Reifgeborenen sind physiologische, regelmäßige Aufweckreaktionen während des Schlafes, die nicht zwangsläufig zum Erwachen führen müssen (Arousal Awakening). Sie sind Trainingseinheiten des Körpers, um gegen bedrohliche Ereignisse im Sinne einer fight or flight Reaktion gewappnet zu sein. Die Definition im Säuglingsalter (The International Pediatric Work Group für das 1. bis 6. Lebensmonat) unterscheidet sich von der im Erwachsenenalter (ASDA-Kriterien). Arousals reflektieren Aktivitäten verschiedenster kortikaler bzw. subkortikaler Strukturen (typische Verhaltensänderungen während eines Arousal); man differenziert: kortikales (EEG Veränderungen) und subkortikales (keine EEG Veränderungen) bzw. spontanes und induziertes (exogen/endogen) Arousal. Unterschiedliche Methoden werden zum Scoring bzw. zur Dokumentation von Arousals herangezogen. Verschiedene Faktoren beeinflussen die Arousability im positiven bzw. negativen Sinne; diese Faktoren sind auch für SIDS bzw. dessen Prävention relevant. Diskussion: Als möglicher Überlebensmechanismus haben Arousals seit dem Rückgang der Inzidenz für SIDS (Aufklärungskampagnen, Präventionsmaßnahmen) an Bedeutung gewonnen. Eine führende Hypothese geht davon aus, dass eine verminderte Arousability bzw. Frühgeburtlichkeit als Gefährdung für SIDS gilt. II

9 Abstract Introduction: To analyze different types of sleep-wake-disorders and the relationship to SIDS (Sudden Infant Death Syndrome), an examination on the role of arousal leads to further understanding. Sleeping (sleep states, architecture) in infants is different than in adults; furthermore there are differences between preterm and term infants. Over the years changes related to sleep states and architecture are seen. The aim of this paper is to examine the physiological differences in sleeping related to age, the relevance of prematurity and arousals as main risk factors/mechanisms responsible for SIDS. Methods: A review of literature was undertaken to analyze the significance and differences as stated above. Results: Arousals in preterm and term infants are physiological awakenings while sleeping, but are not bound to lead to an awakening (arousal awakening). They are seen as a fight or flight reaction of the body to fight life-threatening events. Various definitions of arousal are used. The definition for infants (Consensus from The International Pediatric Work Group for infants aged between 1 and 6 months) is different from the definition for adults (ASDA-report). Different activations of various cortical and subcortical structures (typical behavior modification during an arousal) are reflected by arousals. A distinction is drawn between cortical (change in EEG) and subcortical arousal (no change in EEG) and spontaneous and induced (exogenous/endogenous) arousal. There are different recommended techniques for the recording and scoring of arousals. Various factors impacting arousability (positive/negative) have been reported. Discussion: Since the incidence of SIDS has dropped significantly (following the development of education campaigns and preventive measures) arousal as a potential survival mechanism has gained importance. According to a leading hypothesis reduced arousability and prematurity are seen as the main risk factors leading to SIDS. III

10 Einleitung 1. Einleitung Aufgrund der enormen Bedeutung von Arousals für die Interpretation von Schlaf- Wach-Störungen bzw. als Risikofaktor für lebensbedrohliche Ereignisse, wie zum Beispiel den plötzlichen Kindstod (SIDS: Sudden Infant Death Syndrome), ist es von erheblicher Relevanz auf die physiologischen Grundlagen einzugehen. Allen voran steht hier der Schlaf, der bei Kindern einen Großteil des Lebens ausmacht und sich vor allem im Laufe der frühen Entwicklungsperioden verändert, im Sinne von Veränderungen der Schlafarchitektur und des Schlafzyklus. Viele Studien haben gezeigt, dass die Schlafstadien einen großen Einfluss auf die Arousability ausüben (häufigeres Auftreten von Arousals während des Aktiven Schlafes), desweitern auch auf die kardiorespiratorische Entwicklung [1]. Arousals und Erwachen spielen demnach eine große Rolle bei der Kindesentwicklung und gelten als protektiver Mechanismus beim plötzlichen Kindstod [2] Phänomen Schlaf Schon seit ihren Anfängen hat sich die Menschheit mit dem Phänomen von Schlaf und Traum beschäftigt und eine gewisse Faszination dafür entwickelt. Erste Aufzeichnungen über diese Thematik stammen aus der 12. Ägyptischen Dynastie ( vor Christus). Jahrhundertelang hat man sich mit der Frage nach Funktion und Sinn des Schlafes auseinandergesetzt. Jedoch kam es erst in den 30er Jahren mit der Entwicklung und Einführung des Elektroenzephalogramms (EEG) zu einem wissenschaftlichen Aufschwung der Schlafforschung [3]. Einem jedem ist das Phänomen Schlaf bekannt. Wenn man abends zu Bett geht, verfällt man in einen veränderten Bewusstseinszustand, der einige Zeit andauert. Das Bewusstsein wird ausgeschalten, das heißt man hört, fühlt, sieht dabei nicht mehr bewusst. Diesen Zustand nennt man Schlaf [4]. Der Mensch verbringt etwa 1

11 Einleitung ein Drittel seines Lebens schlafend. Im Alter von 60 Jahren hat man ca. 20 Jahre schlafend verbracht [3]. Da es sich bei der Welt des Schlafens und der Welt des Wachens um zwei grundsätzlich verschiedene Stadien handelt, kann man sagen, dass ein jeder in zwei verschiedenen Welten lebt [5]. Der Schlaf kann sehr gut als Phänomen bezeichnet werden, das schon immer von Relevanz war und für einen jeden von Bedeutung ist. Sowohl als Mythos in der Antike (Hypnos als Gott des Schlafes; sein Zwillingsbruder Thanatos als Gott des Todes; deren Mutter Nyx als Göttin der Nacht; Morpheus, Sohn von Hypnos, als Gott des Traumes), als Metapher für eine geheimnisvolle Gegenwelt in der Kunst der Romantik, als Begriff in der Literatur (zum Beispiel in Romeo und Julia von William Shakespeare, in dem der Schlaf als Scheintod benutzt wird; diverse Werke von Ovid, in denen der Schlaf als Abbild des Todes gesehen wird) als auch als wissenschaftlicher Begriff mit einem psychologischen und physiologischen Bedeutungsinhalt [4]. Schlaf wird definiert als ein reversibler Verhaltenszustand, während dem es zu einer Abnahme der Interaktion mit der Umwelt und Auseinandersetzung von äußeren Reizen kommt [6]. Bisher wurde angenommen, dass es sich beim Schlaf um einen körperlichen Ruhezustand handelt. Schlaf ist bei weitem kein Ruhezustand, sondern ein Zustand hoher Gehirnaktivität. Man weiß, dass es sogar Zeiten gibt, in denen das Gehirn während des Schlafes aktiver ist als im Wachzustand [7] Physiologie von Wachen und Schlafen Schlaf wird definiert als ein Zustand des Körpers, der periodisch auftritt. Bei diesem handelt es sich um einen Zustand körperlicher Ruhe mit eingeschränktem Bewusstseins. Desweiteren kommt es zu einer verminderten Wahrnehmung der Außenwelt. Im Grunde genommen dient der Schlaf der Erholung. Inwiefern es zu dieser Erholung kommt bzw. wie diese entsteht ist nachwievor Fragestellung wissenschaftlicher Bemühungen. Ebenso bleibt trotz jahrelanger intensiver 2

12 Einleitung Forschung die Frage nach der Funktion des Schlafes weitest gehends unbekannt [8]. Im weiteren Verlauf soll nun auf die physiologischen, insbesondere neurophysiologischen, Grundlagen von Wachen und Schlafen, den zirkadianen Rhythmus und Schlafstörungen eingegangen werden. Schlaf ist ein physiologisches dynamisches Geschehen; ein komplexer biologischer Vorgang, bei dem es nicht zu einer generellen Ruhe sondern zu einem Wechselspiel bestimmter Aktivitäten des Gehirnes kommt. Diese werden wiederum sehr präzise von verschiedenen komplexen Mechanismen geregelt und kontrolliert. Ebenso spielt ein endogener zirkadianer Zeitgeber eine wesentliche Rolle im Schlaf-Wach-Rhythmus [3]. Schlafsteuerung Die wesentliche Grundlage für die Periodik des Schlaf-Wach-Rhythmus und für die Abfolge verschiedener Schlafstadien sind endogene Oszillatoren (zirkadiane innere Uhren), die auf den 24-h-Rhythmus der Außenwelt abgestimmt und mit anderen endogenen Zeitgebern synchronisiert sind und eine zirkadiane Periodik besitzen. Die Steuerung jener erfolgt im Zentralnervensystem (ZNS). Es handelt sich hierbei um einen Neuronenkomplex, dessen Membranstrukturen sich durch unterschiedliche Membranleitfähigkeiten verändern und rhythmische Entladungsraten abgeben. Der Grundrhythmus dieser zirkadianen Uhren wird sowohl von externen wie auch internen Stimuli (Zeitgebern) gesteuert; abgestimmt auf die 24-Stunden-Periodik der Außenwelt. Der zentrale Haupt-Schlaf-Wach-Oszillator ist der Nucleus suprachiasmaticus (SCN), welcher im anterioren Hypothalamus lokalisiert ist. Der SCN wird auch als master clock bezeichnet, da er die oberste Steuereinheit darstellt. Er erhält Informationen über Licht-Dunkel-Verhältnisse von sogenannten efferenten Sklavenoszillatoren aus Gehirn und Körperperipherie. Es kommt zu rhythmischen Entladungen und Sekretion von Neuropeptiden, die entweder als aktivitätshemmende oder -fördernde Faktoren auf relevante Empfängerregionen (auf Zellen im basalen Vorderhirn, die den Schlaf in Gang setzen; auf cholinerge 3

13 Einleitung Regionen, die den REM-Schlaf auslösen) wirken. Die Zellen des SCN synthetisieren zwei Proteine: Clock (circadian locomotor output cycles kaput) und Cycle. Angeregt wird diese Produktion durch Licht bzw. Lichtverhältnisse. Ein Zyklus dauert ca. 24Stunden. Über die Fasern des retinohypothalamischen Traktes (RTH) wird dann der Zyklus auf die Tag-Nacht-Periodik synchronisiert. Sogenannte Uhr-Gene und deren rhythmische Transkription bestimmen die Rhythmizität der Zellen im SCN. Schlaf-Wach-Rhythmus Während des Schlafes kommt es zu einer typischen Abfolge von Schlafstadien. Mit Hilfe des EEGs lassen sich die verschiedenen Stadien (REM-, NREM-Schlaf) differenzieren. Man bezeichnet den REM-Schlaf auch als paradoxen Schlaf, da er sich kaum vom Wachzustand unterscheidet. Im EEG sieht man kaum Unterschiede zum Wachzustand. Hingegen gibt es auch für den Schlaf typische Merkmale: K-Komplexe (typische Wellenmuster, die die Reizverarbeitung im Schlaf symbolisieren) und Schlafspindeln (kurze Wellenmuster, die den Schutzmechanismus gegenüber äußere Reize symbolisieren; diese treten vor allem in sensomotorischen Arealen auf und gewährleisten eine Ruhigstellung der zentralen Motorik). Die Abfolge der Schlafstadien erfolgt immer in derselben Reihenfolge und wiederholt sich mehrmals in einer Nacht (ca. vier bis fünf solcher Zyklen); Grundvoraussetzungen dafür sind physiologische Bedingungen. Die typische Abfolge von NREM- und REM-Schlaf nennt man basic rest activity cycle (BRAC, Ruhe-Aktivitäts-Zyklus, erstmals von KLEITMAN 1963 beschrieben). Es kommt zu einem Übergang von Langsame-Wellen-Schlaf (SWS; Teil des NREM- Schlafes) zum REM-Schlaf, wobei sich der SWS wiederum in vier Schlafstadien einteilen lässt. REM-Schlafphasen nehmen im Laufe des Schlafzyklus zu, während hingegen das Maximum des Tiefschlafes in der ersten Hälfte der Nacht liegt. 4

14 Einleitung Schlafreifung Im Laufe des Lebens kommt es zu einer Änderung der Gesamtschlafzeit und auch zu einer relativen Änderung der Anteile unterschiedlicher Schlafstadien. Sowohl der REM- als auch der NREM-Schlaf machen eine charakteristische Altersentwicklung durch. Vor allem in den ersten Wochen bzw. Monaten nach der Geburt nimmt der Schlaf keinen konstanten Rhythmus an, sondern ist irregulär. In dieser Zeit der Entwicklung dominieren ultradiane rhythmische Komponenten (40- bis 60minütige basale Ruhe-Aktivitäts-Zyklen) und eine drei- bis vierstündige Verteilung der Schlafphasen. Nach und nach gehen diese beiden polyphasichen Komponenten ineinander über, und es kommt zu einem dominanten zirkadianen Schlaf-Wach- Rhythmus [9]. Generell kommt es im Laufe der Entwicklung zu einer Verringerung der Gesamtschlafzeit und zu einer Abnahme des SWS (vor allem des Stadiums 3 und 4). Neugeborene verbringen fast den ganzen Tag schlafend, wobei der Hauptanteil des Schlafes REM-Schlaf ist. Mit Vollendung der Hirnentwicklung sinkt diese Dominanz; mit Vollendung des 14. Lebensjahres von 50% auf 20%, von da an bleibt der Anteil konstant. Im Laufe des Erwachsenenalters und vor allem im späten Erwachsenenalter kommt es kontinuierlich zu einer Abnahme des tiefen SWS. Die Tatsache, dass der REM-Schlaf bei Neugeborenen den größten Teil der Gesamtschlafzeit beansprucht, lässt die Hypothese zu, dass es während des REM-Schlafes zu einer erhöhten neuronalen Aktivität kommt, welche wiederrum für die Ontogenese des ZNS eine bedeutende Rolle spielt. Diese Hypothese wurde erstmals 1981 von DENENBERG und THOMAN aufgestellt [10]. Die Reifung des Schlaf-Wach-Musters während der kindlichen Entwicklung unterliegt verschiedensten komplexen und dynamischen Veränderungen. Dieser Reifungsprozess unterliegt dem Einfluss multipler biologischer und psychosozialer Faktoren [11]. 5

15 Einleitung Neuronale Schlafsteuerung Die verschiedenen Schlafstadien und die Wachheit werden durch verschiedenste aktive exzitatorische und inhibitorische neuronale Abläufe geregelt. Neurochemische Mechanismen unterliegen den neuronalen Funktionen und den Rezeptoren, die in den Schlaf involviert sind [12]. Prinzipiell muss zwischen der neuronalen Schlafsteuerung des NREM-Schlafes (besonders des SWS) und der des REM-Schlafes unterschieden werden. Während der SWS homöostatisch und nicht rhythmisch geregelt und durch eine Anhäufung bestimmter Schlafsubstanzen ausgelöst wird, wird der REM-Schlaf hauptsächlich durch cholinerge Strukturen reguliert. Durch Akkumulation bestimmter Schlafsubstanzen während des Wachseins kommt es zum Beginn des SWS; zu den Schlafsubstanzen zählen zum Beispiel: Müdigkeit/Aktivität, Hirntemperatur, Nahrungsaufnahme u.v.m.. Ebenso eine wichtige Rolle für das Auslösen des SWS spielt Adenosin, welches für viele Schlafstrukturen als Signalmolekül wirkt. Im Laufe des Tages häuft es sich an, und es kommt zu einer Hemmung (vor allem über A1-Rezeptoren) cholinerger exzitatorischer Neurone des basalen Vorderhirns. Hauptauslöser für den SWS ist die Reizung bzw. Erwärmung des Nucleus praeopticus des Hypothalamus (lokalisiert im basalen Vorderhirn). Nebenbei gibt es noch andere periphere Peptide, die den SWS auslösen. Erwähnenswert wäre noch das Muramyl-Peptid. Dieses ist ebenso für die Produktion des Interleukin-1 aus Gliazellen (insbesondere subkortikaler Gliazellen) verantwortlich. Interleukin-1 spielt eine wichtige Rolle bei der Immunabwehr, was die Tatsache erklärt, dass Fieber nach Infektionen und generell eine erhöhte Hirn- bzw. Körpertemperatur Auslöser für den SWS sind [10]. An der Steuerung des REM-Schlafes sind gewisse Kerngebiete im Hirnstamm, wie der Locus Coeruleus und die Raphe-Kerne, beteiligt, aber auch aminerge Überträgersubstanzen, wie Noradrenalin und Serotonin, andererseits auch Acetylcholin, die vor allem bei der Umstellung von NREM- auf REM-Schlaf eine wichtigen Rolle spielen [13]. 6

16 Einleitung Schlafstörungen Prinzipiell unterscheidet man primäre von sekundären Schlafstörungen. Bei den primären Schlafstörungen kann desweiteren zwischen Ein- und Durchschlafstörungen (Insomnia: idiopathische Insomnia und Pseudoinsomnia), Hypersomnien (Narkolepsie) und schlafstadiengebundene Störungen (Somnambulisums, Enuresis nocturna, Pavor nocturnus) differenziert werden. Sekundäre Schlafstörungen sind auf organische Erkrankungen zurückzuführen. Chronischer Missbrauch von Schlafmitteln zählt zu den häufigsten Ursachen für Schlafstörungen [10] Der Schlaf in unterschiedlichen Lebensaltern Aufgrund der Tatsache, dass Kleinkinder und Kinder einen Großteil ihrer Zeit schlafend verbringen, geht man davon aus, dass Schlaf eine bedeutende Rolle für die Entwicklung des Gehirns und des Körpers spielt. Mit drei Jahren hat ein Kind im Allgemeinen mehr Zeit schlafend als wach verbracht [7]. Das Schlafprofil ändert sich jedoch im Laufe des Lebens. Optimaler Schlaf ist ein wesentlicher Bestandteil einer normalen kindlichen Entwicklung. Desweiteren spielt er eine große Rolle bei der Gewährleistung der emotionalen Gesundheit und eines gut funktionierenden Immunsystems [14] Schlafstadien Die Schlafstadien, bei denen es sich um Verhaltenszustände handelt, werden durch verschiedenste physiologische und verhaltensbestimmende Variablen beeinflusst; beispielsweise durch die Gehirnaktivität und durch autonome Funktionen [12]. Schlaf stellt keinen passiven Zustand des Gehirns dar, sondern steht für aktive neuronale Prozesse in den Schaltkreisen Hirnstamm-Thalamus-Kortex, die in 7

17 Einleitung rhythmischen Zyklen durchlaufen werden. Diese Phasen entstehen durch Änderungen des physiologischen Grundzustandes, welche durch spezifische Muster im EEG angezeigt werden können [15] Die Schlafstadien des jungen Kindes und des Erwachsenen Während der Schlafperiode kommt es zur Alternation von zwei verschiedenen Schlaftypen nonrapid eye movement (NREM) und rapid eye movement (REM) Schlaf. Jeder dieser beiden Schlaftypen hat seine spezifisch ausgeprägten Reaktionen des Körpers, das heißt Unterschiede im autonomen System, des Muskeltonus, der Gehirnaktivität und der Erweckbarkeit/Weckschwelle. Während einer Schlafperiode einer Nacht werden diese beiden Stadien in regelmäßigen Zyklen fünf- bis siebenmal durchlaufen (Abbildung 1); dieser Zyklus ändert sich je nach Lebensalter. Mit Hilfe des Elektroenzephalogramms kann man diese Stadien noch weiter spezifizieren [14]. Der NREM-Schlaf setzt sich aus vier verschiedenen Stadien zusammen, welche von A. RECHTSCHAFFEN und A. KALES wie folgend definiert wurden [16]. 1) Stadium 1 (Leichtschlaf): repräsentiert die Übergangsphase zwischen Schlaf und Wachsamkeit und ist gekennzeichnet durch verminderte Körperbewegungen, Schläfrigkeit und verminderte Ansprechbarkeit. Dieses Stadium macht ca. 2-5% des Gesamtschlafes aus. 2) Stadium 2 (Leichtschlaf): stellt den Beginn der Schlafphase dar. Charakteristisch für diese Phase sind verminderte Augenbewegungen, reduzierter Muskeltonus und Abfall der Herz- und Atemfrequenz. Ca. 50% des Gesamtschlafes werden in diesem Stadium verbracht. 3) Stadium 3 und 4 (Tiefschlaf): Diese beiden Stadien sind sich sehr ähnlich und werden auch unter dem Begriff Slow-Wave-Sleep (SWS, Langsame- Wellen-Schlaf) zusammengefasst. Charakteristisch hierfür sind eine relaxierte Körperhaltung, langsame und rhythmische Atmung und eine niedrige Herzfrequenz. Aufwachen ist in diesem Stadium sehr schwierig 8

18 Einleitung (man ist desorientiert und verwirrt). Diese beiden Stadien machen ca. 20% des Gesamtschlafes aus. Nach Schlafbeginn werden diese Schlafstadien 1-4 durchlaufen. Am Ende des Stadiums 4 werden die anderen Stadien wieder in unterschiedlicher Reihenfolge bis zum Stadium der Wachheit durchlaufen. Man bezeichnet diese Schlafstadien auch als synchronisierten, langsamen oder orthodoxen Schlaf. Während dieser Phasen überwiegt der Parasympathikus: Verringerung des Gesamtmetabolismus und der Körpertemperatur, der Muskeltonus ist maximal reduziert (muskuläre Atonie), die Weckschwelle ist hoch, und es kommt zu einem erhöhten Arousal-Treshold. Es kommt zu einer erhöhten Produktion von cerebralen Proteinen und zu einer Wiederauffüllung gewisser Energiereserven um ein Erwachen bzw. den Übergang in den REM-Schlaf zu gewährleisten. Beim Übergang von NREM- zum REM-Schlaf kommt es zu progressiven Veränderungen von den typischen Charakteristika des NREM-Schlafes zu denen des REM-Schlafes. Es ist ein kontinuierlicher Übergang; zählt jedoch als unabhängige, eigenständige Funktion des ZNS. Der REM-Schlaf setzt sich aus fünf Phasen zusammen. Während eines achtstündigen Schlafes treten drei bis sechs Phasen davon auf. Vor der REM- Phase liegt meist der Slow-Wave-Sleep, dessen Anteil gegen Ende der Schlafphase geringer wird. Schlafende verfallen ungefähr alle eineinhalb Stunden in diesen Zustand. Die REM-Dauer beträgt ungefähr zehn Minuten, wird aber im Laufe des Schlafes länger; die Dauer ist abhängig von gewissen Energiereserven des Körpers [17]. Gesamt nimmt der REM-Schlaf ein Viertel der gesamten Schlafdauer ein. Man nimmt an, dass der REM-Schlaf durch Neurone in der Pons und im Rückenmark reguliert wird. Seine Entwicklung zählt zu den ersten während der Ontogenese. Man bezeichnet dieses Schlafstadium auch als paradoxen, desynchronisierten Schlaf. 9

19 Einleitung Der REM-Schlaf wird auch als Äquivalent des Träumens bezeichnet, denn ein Großteil der Personen, die während dieser Phase geweckt werden, berichtet über Träume. Vergleichsweise berichten wenige darüber, wenn sie während anderen Phasen geweckt werden. Der REM-Schlaf wird geprägt durch sympathische Aktivität. Charakteristisch dafür sind: steigende Herz- und Atemfrequenz, erweiterte Pupillen, erhöhter Gesamtmetabolismus, erhöhter Sauerstoffverbrauch, Anzeichen sexueller Erregung und phasische Muskelaktivitäten in den Extremitäten und in der Gesichtsmuskulatur. Desweiteren kann es zu einer totalen Muskelerschlaffung kommen. Dies erklärt auch das seltene Auftreten von Grobbewegungen und Haltungsänderungen [5]. Ganz typisch für den REM-Schlaf ist das Auftreten schneller Augenbewegungen [15, 18]. Abbildung 1: Schlafphasen des Erwachsenen [zur Verfügung gestellt von [19] Die Schlafstadien des Neugeborenen Kinder sind keine kleinen Erwachsenen aus diesem Grund muss das Schlafverhalten von dem des erwachsenen Menschen unterschieden werden. Da beim Neugeborenen bzw. Kleinkind der Tagesrhythmus anders ist als bei älteren Kindern bzw. Erwachsenen, müssen die Schlafstadien verifiziert werden und gesondert behandelt werden. Im Laufe der Entwicklung kommt es zu physischen und psychischen Veränderungen ebenso im Bereich des Schlafes. Es gibt für jedes Alter typische Verhaltensmuster und typische Schlafstörungen. 10

20 Einleitung Die verschiedenen Verhaltenszustände bzw. Schlafstadien zählen zu den außergewöhnlichsten Funktionen des Zentralen Nervensystems. Sie stellen gute Indikatoren für eine normale bzw. fehlerhafte Entwicklung dar. Unmittelbar nach der Geburt sind sie physiologisch noch relativ variabel, diskontinuierlich und unterschiedlich, werden jedoch im Laufe der Entwicklung (meistens nach Vollendung der ersten drei Lebensmonate) konstant [18]. Die erste Untersuchung der Makrostruktur des Schlafes von Neugeborenen bzw. Säuglingen wurde 1966 von ROFFWARG, MUZIO und DEMENT durchgeführt [20] wurde diese von T. ANDERS, R. EMDE und A. PARMELEE weiter differenziert und genauer beschrieben ( Manual of Standardized Terminology, Techniques and Criteria for Scoring of States of Sleep and Wakefulness in Newborn Infants ). Es handelt sich hierbei um ein Analog zu den Kriterien von A. RECHTSCHAFFEN und A. KALES, welche jedoch erst nach dem ersten Lebenshalbjahr angewendet werden können [21]. Entwicklung der kindlichen Schlafarchitektur während der Ontogenese Fetal: Die Differenzierung verschiedener Verhaltensmuster bzw. Schlafstadien findet schon während des ersten Trimenons in utero statt. Es werden vier fetale Verhaltenszustände nach PRECHTL definiert: (1) F1: niedrige Herzfrequenz, keine Augenbewegungen, jedoch Schreckreaktionen; (2) F2: irreguläre Herzfrequenz, Augenbewegungen, zwischenzeitliche grobe Körperbewegungen; (3) F3: schnelle regelmäße Herzfrequenz, Augenbewegungen, keine Körperbewegungen; (4) F4: schnelle unregelmäßige Herzfrequenz, Augenbewegungen, kontinuierliche Körperbewegungen [22]. Schon ab der 27. Gestationswoche, meistens um die 28. bis 31. Gestationswoche, kann bei Reifgeburten und bei klinischen stabilen Frühgeburten eine Differenzierung zwischen Aktivem und Ruhigem Schlaf (detailierte Erklärung folgt) von einer Dauer von mindestens drei Minuten dokumentiert werden [23]. Bis zur 34. Woche macht der Unbestimmte Schlaf 30% der Gesamtschlafdauer aus. Nach der 35. bzw. 36. Schwangerschaftswoche kommt es zu einem deutlichen Abfall des Unbestimmten Schlafes an der Gesamtschlafdauer. Nach und nach stabilisiert sich die Schlafarchitektur und ähnelt immer mehr jener, die nach einigen Monaten 11

21 Einleitung nach der Geburt eintritt. Fetale Schlafstadien entsprechen im Wesentlichen denen eines Neugeborenen. Frühe postnatale Ontogenese: Mit Hilfe polysomnographischer Studien (bei polysomnographischen Aufzeichnungen von Kindern bedarf es gewisser kinderspezifischer technischer Kriterien um zufriedenstellende Resultate zu erlangen) hat man zwei Haupt-Schlafstadien während der frühen Kindheit differenziert. (1) Ruhiger Schlaf (Quiet Sleep, QS, Stadium 1) und (2) Aktiver Schlaf (Active Sleep, AS, Stadium 2); zusätzlich kommt noch der Unbestimmter Schlaf hinzu. Das erste Lebensjahr: Während der ersten postnatalen Lebensmonate kommt es zu signifikanten Veränderungen der Schlafarchitektur und der Gesamtschlafzeit; die Gesamtschlafzeit verringert sich (von ca. 13h auf 10h bis zum Ende des 1. Lebensjahres), der Anteil an QS nimmt zu (von 5h auf 7h), während die Anteile an AS (von 5h auf 3h) und Unbestimmtem Schlaf abnehmen (von 3h auf 1h). Die Veränderungen den AS betreffend finden hauptsächlich während der Schlafperioden tagsüber statt; die Schlafarchitektur während der Nacht bleibt relativ konstant. Genau umgekehrt verhält es sich beim QS. Was den Unbestimmten Schlaf betrifft kommt es zu keinen Tages- bzw. Nachtspezifischen Veränderungen. Gegen Ende des 1. Lebensjahr kommt es zu einer vollständigen Regression dieser Schlafarchitektur, was auf eine Reifung des ZNS zurückzufuhren ist [24]. Fortan ähnelt die Schlafarchitektur jener eines Erwachsenen. Tagsüber kommt es nur noch selten zu Schlafperioden (hauptsächlich NREM-Schlaf), nachts wechseln sich NREM- und REM-Schlaf in gewohnter Weise ab. SWS dominiert die erste Nachhälfte. 2. bis 5. Lebensjahr: Nach Vollendigung des 2. Lebensjahr kommt es kaum mehr zu Veränderungen. Der Anteil an REM-Schlaf (vor allem tagsüber) nimmt ein wenig ab, der Anteil an SWS nimmt zu, die Gesamtschlafzeit nimmt auf ca. acht Stunden pro Tag ab, und auch der Anteil an plötzlichem Erwachen nimmt ab [18]. 12

22 Einleitung Die Hauptstadien beim Neugeborenen sind (Abbildung 2): 1) SWS oder NREM-Schlaf oder Ruhiger-Schlaf (Quiet Sleep, QS) in der frühen Ontogenese 2) paradoxer oder REM-Schlaf oder Aktiver-Schlaf (Active Sleep, AS) in der frühen Ontogenese 3) Unbestimmter-Schlaf (Indeterminate Sleep) [12] 1) Aktiver Schlaf (AS): entspricht im Wesentlichen dem REM-Schlaf des Erwachsenen; ist charakterisiert durch: geschlossene Augen, REM; ungleichmäßige, schnelle Atmung; größere Herzfrequenzfluktuationen und phasische Bewegungen. Charakteristisch für das EEG sind niedrige Spannungen (entsprechen jener der Wachheitsphase jedoch regelmäßiger). 2) Ruhiger Schlaf (QS): entspricht im Wesentlichen dem NREM-Schlaf des Erwachsenen; ist charakterisiert durch: geschlossene Augen, jedoch keine schnellen Augenbewegungen; gleichmäßige, ruhige Atmung; geringe Herzfrequenzfluktuationen; geringe bis fehlende motorische Aktivität, rhythmisches Nuckeln [25]. Typisch für das EEG während des QS sind sogenannte tracé alternant (bilaterale synchrone Ausbrüche mit langsamen Wellen). Diese verschwinden jedoch nach der 4. Lebenswoche und es entwickeln sich zentrale Schlafspindeln. 3) Unbestimmter Schlaf: kennzeichnet diese Periode des Schlafes, während der die Stadien bezeichnenden Kriterien nicht voll erfüllt werden können; macht ca. 10% der Gesamtschlafzeit aus. Diese Periode kann sowohl Charakteristika des AS als auch des QS enthalten [26-28]. 13

23 Einleitung Abbildung 2: Schlafphasen des jungen Kindes [29] Zur Geburt ist der Tagesrhythmus noch nicht vollständig ausgebildet, deshalb kann das Neugeboren sowohl während des Tages als auch während der Nacht leicht einschlafen. Ein normales, reifgeborenes Neugeborenes schläft ca Stunden pro Tag. Verglichen zu älteren Säuglingen und Kindern verhält sich die Schlafarchitektur eines Neugeborenen ein wenig anders. In den ersten paar Wochen nach der Geburt ist das Verhältnis zwischen QS und AS gleich (QS:AS = 1:1). Später kommt es zu einer Abnahme des AS und zu einer deutlichen Zunahme des QS. Jede Schlafperiode dauert nur ein bis zwei Zyklen, demnach sind die Schlafphasen zwar kürzer, aber häufiger. Im Laufe der Kindesentwicklung kommt es zu einer Stabilisierung des Schlafzyklus, das heißt, die Kinder wachen nicht mehr so schnell auf, mehrere Schlafzyklen finden während einer Schlafperiode statt und der Anteil an REM- bzw. NREM-Schlaf erreicht ungefähr den eines Erwachsenen [14]. Desweiteren ändert sich die Gesamtschlafdauer im Laufe des Alters (Abbildung 3, Tabelle 1). 14

24 Einleitung ALTER Neugeborene SCHLAFDAUER Std. 1. Lebensjahr Std. 3. Lebensjahr ca. 10 Std. ab Std. Lebensjahr 70. Lebensjahr weniger als 6 Std. Tabelle 1: Gesamtschlafdauer [modifiziert nach BORBÉLY, 1984] [5] Abbildung 3: Gesamtschlafdauer in Bezug auf das Alter [30] 1. 3 Unterschiede im Schlafverhalten zwischen Früh- und Reifgeborenen Bevor man auf die Unterschiede im Schlafverhalten zwischen Früh- und Reifgeborenen eingeht, müssen diese zwei Begriffe noch spezifiziert werden. 1) Reifgeborene (term): Reife Neugeborene kommen zwischen der 37. und 41. Woche zur Welt, das heißt sie haben ein Gestationsalter zwischen 260 und 293 Tagen. 15

25 Einleitung 2) Frühgeborene (preterm): Nach Definition der WHO (Weltgesundheitsorganisation) handelt es sich bei jedem Neugeborenen, das vor Ende der 37. Schwangerschaftswoche geboren wird, um ein Frühgeborenes. Auf das Geburtsgewicht wird bei dieser Definition nicht eingegangen. Ca. 10% aller Neugeborenen werden vor Vollendendung der 37. Schwangerschaftswoche geboren [31]. Im Allgemeinen kann man sagen, dass sich das Schlafverhalten zwischen asymptomatischen Früh- und Reifgeborenen nicht wesentlich unterscheidet, weder in der totalen Schlafdauer, noch in der Prävalenz des Bedsharings. Außerdem besteht kein Unterschied in der Prävalenz des Aufwachens während der Nacht und der Prävalenz von Einschlafschwierigkeiten. Wovon man jedoch ausgeht, ist die Vermutung, dass Schlafprobleme bei Frühgeborenen oder bei Neugeborenen, die sich intensivmedizinischer Betreuung unterziehen mussten, häufiger vorkommen [32]. Bei Frühgeborenen, welche vor der 37. Schwangerschaftswoche geboren wurden bzw. welche krank auf die Welt gekommen sind, besteht eine teils unreife Schlafarchitektur. Dies äußert sich in einer Zunahme des QS gekoppelt mit einer Abnahme des AS, jedoch kein Unterschied beim unbestimmten Schlaf bzw. bei den Wachperioden [33]. 16

26 Methodik 2. Methodik Dieses Kapitel widmet sich dem Aufbau und dem Literaturrechercheverfahren dieser Arbeit. Die Methoden, die dazu verwendet werden, werden hier genauer erläutert. Die zentrale Fragestellung dieser Arbeit bezieht sich auf das kindliche Arousalverhalten; desweiteren auf das physiologische Schlafverhalten in verschiedenen Lebensaltern und inwiefern Arousals bzw. eine verminderte Arousability in Zusammenhang mit der Pathogenese des plötzlichen Säuglingstodes (SIDS) steht. Als primäre Anlaufstelle zur Literaturrecherche dienen die beiden wissenschaftlichen Publikationspools und Die Suche in solchen Publikationspools wird mit Hilfe von Stichwörtern (key words) bzw. mit Namen international bekannter Wissenschaftler/innen und Kliniker/innen, die sich mit dieser Thematik auseinandersetzen, durchgeführt. Stichwörter, die für die Literaturrecherche verwendet worden sind, sind: sleep/- behavior/-problems/-research, sleep-state/-development/-architecture, sleepwakening-infancy-ontogenesis, behavioral states (wakefulness, slow-wave- /NREM- sleep, paradoxical-/rem-sleep, Active Sleep, Quiet Sleep, Indeterminate Sleep), premature and term-born infant, sudden infant death syndrome (epidemiology, incidence, physiology, risk factors), arousal (awakening, cortical/subcortical, spontaneous/evoked, electroencephalography, polysomnography), sleep startle, augmented breath, Pediatric Wake-up Club, ASDA-Report, arousability (cigarette smoking/exposure to cigarette smoke, prematurity, prone sleeping position, bedsharing, diapers, pacifier use, infection, autonomic control). Zusätzlich werden auch Literaturarbeiten bzw. Publikationen verwendet, die man aus Literaturverweisen anderer qualitativ hochwertiger Publikationen entnehmen kann. Weitere Literatur, die in dieser Arbeit Eingang findet, sind diverse Fachbücher und Fachzeitschriften der Universitätsklinik Graz bzw. der Fachbibliothek der Universitätsklinik für Kinder- und Jugendheilkunde am LKH Graz. 17

27 Methodik Als Arbeitsunterlage werden diverse Studien, Publikationen, Reviews (Übersichtsarbeiten), Nachschlagewerke und Skripten, die sich mit den oben genannten Themen beschäftigen, herangezogen. Bei der Auswahl der Fachliteratur und Publikationen gibt es kaum Einschränkungen bzw. Rahmenbedingen. Sehr wohl wird aber darauf geachtet, dass nur solche wissenschaftliche Literatur verwendet wird, die sich auf beide Geschlechter gleichermaßen bezieht. Desweitern wird Literatur bevorzugt, die vor allem auf die Unterscheide zwischen Früh- und Reifgeborenen verweist bzw. solche, die eine einheitliche Definition von Arousals bzw. ein einheitliches Scoring- Verfahren dieser verwendet. Zu Beginn dieser Arbeit wird das Material aufgearbeitet. Die Literatur wird je nach Themenschwerpunkt zusammengefasst und je nach verschiedenen Gesichtspunkten kategorisch geordnet. Die Ergebnisse und Inhalte ähnlicher Studien werden kapitelweise miteinander verglichen, um auf Unterschiede und Widersprüche einzugehen, und dann zu einer einheitlichen Arbeit zusammengefasst. 18

28 Ergebnisse 3. Ergebnisse Das Wort Arousal bedeutet grob übersetzt Aktivierung, Wachheit oder Wachsamkeit. Die wortwörtliche Übersetzung aus dem Englischen ist Erwachen ; für den deutschen Sprachgebrauch bzw. für die medizinische Wissenschaft ist diese Definition nicht verwertbar. Unter einem Arousal versteht man eine Weckreaktion während des Schlafes, die nicht zwingend zum Erwachen führen muss. Hierunter besteht der Unterschied zu einem Awakening (Erwachen). Vielmehr versteht man darunter ein bestimme erhöhte Erregungsniveaus, welche eine erhöhte Handlungsbereitschaft bewirken. Sie werden auch als Trainingseinheiten des Körpers verstanden, um gegen bedrohliche Ereignisse im Sinne einer fight or flight Reaktion gewappnet zu sein [34]. Diese Definition ist besonders auf den Erwachsenen ausgelegt; im pädiatrischen Bereich muss diese gesondert bzw. detaillierter behandelt werden. Arousals spielen bei der Interpretation von diversen Schlaf-Wach-Störungen und als wesentlicher Überlebensmechanismus bei lebensbedrohlichen Ereignissen, wie auch bei anderen Faktoren, eine wesentliche Rolle. Das Phänomen Arousal, vor allem in Bezug auf Kinder und deren Entwicklung während der ersten Lebensjahre, hat in den letzten Jahren in der Wissenschaft immer mehr an Bedeutung gewonnen, da sich herausgestellt hat, dass man mit diesem Verständnis verschiedenste Mechanismen, die die adaptive Physiologie des Kindes in Bezug auf Entwicklung und Erkrankung betreffen, besser verstehen und erklären kann [35] Definition von Arousal Wie schon erwähnt unterscheidet sich ein Arousal sehr wesentlich vom Aufwachen bzw. einer typischen Weckreaktion (hierbei kommt es zu einer Veränderung der Bewusstseinslage; ruhiges bzw. aktives Wachsein; 19

29 Ergebnisse entsprechend den Kriterien von A. RECHTSCHAFFEN und A. KALES. Die Definition von Arousal ist viel komplexer: prinzipiell handelt es sich um eine kurzfristige Weckreaktion bzw. um eine kurzfristige physiologische Aktivierung des ZNS. Diese kann sich entweder als EEG-Aktivität (mit oder ohne Schlafstadienwechsel), als Erhöhung des Muskeltonus bzw. als Körperbewegung äußern oder zu einem tatsächlichen Erwachen führen [18, 36]. Aufgrund der unterschiedlichen Interpretation, Relevanz und Auswirkung von Arousals im Laufe des Lebens, muss man diesen Begriff für das Säuglingsalter bzw. für das Kinder-, Jugend- und Erwachsenenalter getrennt definieren Im Kinder-, Jugend- und Erwachsenenalter Arousals treten während des Schlafes, hervorgerufen durch verschiedenste Stimuli, auf und können als charakteristische Veränderungen im EEG-, EOG- (Elektrooculogramm) und EMG- (Elektromyogramm) Muster gemessen werden. Zusätzlich treten auch Verhaltenseffekte auf. In der Vergangenheit gab es einige Richtlinien zur Definition von Arousal, wie die von A. RECHTSCHAFFEN und A. KALES, die 1968 so genannte Movement- Arousals definiert haben. Auch andere Arbeitsgruppen haben anhand von neurologischen Messgrößen, wie dem EEG, EOG und EMG, eigene Arousaldefinitionen aufgestellt. Aufgrund der Vielseitigkeit und Diversität dieser Definitionen war ein Vergleich nicht möglich. Aus diesem Grund wurden 1992 die ASDA-Kriterien publiziert und haben sich seitdem als Standard durchgesetzt [37]. Die Definition von Arousals im Kinder-, Jugend- und Erwachsenenalter wird anhand von EEG-Veränderungen gestellt. Gegenwärtig verwendet man die 1992 von der American Sleep Disorder Association (ASDA) herausgegebenen Kriterien [38]. 20

30 Ergebnisse Demnach wird ein EEG-Arousal (Synonym Mikroarousal) wie folgt definiert: Als Arousal gilt eine abrupte EEG-Frequenzänderung einschließlich Thetawellen, Alphawellen und/oder Frequenzen über 16Hz, jedoch keine Spindeln (Abbildung 4). Desweiteren müssen weitere elf Kriterien erfüllt sein. 1. Mindestens zehn Sekunden Schlaf müssen vor einem Arousal vorliegen. 2. Mindestens zehn Sekunden Schlaf müssen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Arousals vorliegen. 3. Die EEG-Frequenzänderung muss mindestens drei Sekunden lang sein. 4. Im NREM-Schlaf treten Arousal ohne Anstieg der EMG-Amplitude auf. 5. Im REM-Schlaf werden Arousals nur bei gleichzeitigem Anstieg der EMG- Amplitude gewertet. 6. Ein alleiniger Anstieg der EMG-Amplitude gilt nicht als Arousal. 7. Artefakte, K-Komplexe und Delta-Wellen werden nicht als Arousals gewertet. 8. Pen blocking- Artefakte dürfen nicht als Arousals gedeutet werden. 9. Aufeinander folgende EEG- und EMG-Veränderungen, die jeweils kürzer als drei Sekunden sind, aber zusammen über drei Sekunden, sind keine Arousals. 10. Alpha-Aktivität kürzer als drei Sekunden wird nicht als Arousal bezeichnet. 11. Wechsel von einem Schlafstadium zum anderen werden nicht als Arousal gewertet. 21

31 Ergebnisse Abbildung 4: Aufzeichnung eines Arousal (EEG länger als 3 Sekunden mit Frequenzen höher als 16Hz und Alpha-Aktivität; zusätzlich zum EEG Arousal auch eine erhöhte EMG-Amplitude; mehr als 10 Sekunden Schlaf vor diesem Event) [adaptiert von ASDA, 1992] [38] Im Säuglingsalter Die Definition von Arousals im Säuglingsalter richtet sich nach Veränderungen physiologischer Parameter. Die ASDA-Kriterien können aufgrund folgender Gründe nicht für das Säuglingsalter angewandt werden [1]: 1) Die EEG-Wellen, die normalerweise bei Kindern beobachtet werden, sind nicht immer im Frequenzbereich, welcher für Erwachsene benötigt wird. 2) Variationen im EEG-Muster treten spontan auf. 3) Das submentale EMG bei Kindern besitzt eine niedrige Amplitude und kann dadurch nur schwer aufgezeichnet werden. 4) Subkortikale Aktivität, welche eine bedeutende Rolle bei der Atmungsdurchgängigkeit spielt, wird in den ASDA-Kriterien nicht berücksichtigt. Da es keine gegenwärtige standardisierte Definition gibt, wurde der International Paediatric Wake-Up Club (Work Group on Arousals), eine Gruppe von 22

32 Ergebnisse internationalen Wissenschaftlern/-innen und Klinikern/-innen, 1999 gegründet. Ziel dieser Arbeitsgruppe war es, eine einheitliche Arousal Definition für Säuglinge zu finden [39]. Arousal werden wie folgend definiert: Das Grundstadium des Schlafes sollte mindestens für 30 Sekunden erreicht werden. Zumindest sollte zehn Sekunden ununterbrochener Schlaf zwischen zwei kortikalen Arousals stattfinden. Ein Arousal ist ein kontinuierlicher Ablauf, der vom Hirnstamm ausgeht und sich bis zu kortikalen Arealen fortsetzt; somit können eine subkortikale (Abbildung 5) als auch eine kortikale Aktivität (Abbildung 6) gemessen werden [2]. Subkortikales Arousal (SCA) - Keine EEG-Veränderungen - Dauer von mindestens drei Sekunden - Mindestens zwei der folgenden Parameter müssen sich entweder im NREM- oder im REM-Schlaf verändern: Im NREM-Schlaf (Quiet Sleep): ~ Grobe Körperbewegung [aufgezeichnet durch Bewegungssensoren oder als Bewegungsartefakte im Elektrokardiogramm (EKG), EMG, Amtungsmuster bzw. direkt sichtbar; es kann sich hierbei auch um eine Schreckreaktion (startle) handeln] ~ Herzfrequenzveränderungen (mindestens zehn Prozent höher als die Grundfrequenz) ~ Veränderung des Atmungsmusters [Frequenz oder Amplitude; es kann sich hierbei auch um einen einmaligen tiefen Atemzug (single augmented breath) handeln] 23

33 Ergebnisse Im REM-Schlaf (Active Sleep): ~ Grobe Körperbewegung (siehe oben) ~ Herzfrequenzveränderung (s. o.) ~ Anstieg der Kinn-EMG-Amplitude (sofern dieser nicht durch einen Saugreflex ausgelöst wird) Abbildung 5: Subkortikale Aktivität während des Aktiven Schlafes (AS) (aufgezeichnet bei einem 27-Wochenaltem Mädchen; ebenso Veränderungen im EMG, bei der Herzfrequenz, im Atmungsmuster und Körperbewegungen sichtbar) [adaptiert von The International Pediatric Work Group on Arousals, 2005] [39] Kortikales Arousal (CA) - EEG-Veränderungen (Frequenz um mindestens 1Hz) - Dauer von mindestens drei Sekunden - Änderung von mindestens zwei Parametern (s. o.) 24

34 Ergebnisse Abbildung 6: Kortikales Arousal im Ruhigen Schlaf (QS), spontan (aufgezeichnet bei einem 38-Wochen-alten Knaben; ebenso Veränderungen im EEG, der Herzfrequenz und des Atmungsmusters) [adaptiert von The International Pediatric Work Group on Arousals, 2005] [39] Ein vollständiges kortikales Arousal wird immer von einer typischen Sequenz subkortikaler Aktivitäten vorausgegangen. Dies trifft sowohl auf Kinder als auch auf Erwachsene zu [1]. Auf die genaue Genese der Arousals wird noch im Speziellen eingegangen. Awakening Awakening bzw. Erwachen sollte trotz der wortwörtlichen Übersetzung aus dem Englischen nicht mit der Definition von Arousal gleichgesetzt werden. Awakening wird wie folgend definiert: - Eine dauerhafte oder übereinstimmende Veränderung für mindestens eine Minute 25

35 Ergebnisse - Ein kortikales Arousal (geringe Amplitude, schnelles EEG), welches von einer Wachheitsepisode (Kriterien der Wachheit von ANDERS, EMDE, PARMELEE) gefolgt wird [25] - Arousal durch Verhaltensänderung (Bewegungen, erhöhter Muskeltonus) Erwachen (ebenso wie das Einschlafen) stellen kontinuierlich ablaufende Zustandswechsel dar. Verschiedene Mechanismen spielen beim Zustandekommen von Erwachen eine bedeutende Rollte: multiple, komplexe, neuronale Systeme; verschiedene Neurotransmitter, wie Noradrenalin, Histamine und Orexin. Exogene und endogene Stimuli aktivieren dieses komplexe Netzwerk. Die anatomischen und physiologischen Netzwerke, die zu Erwachen/Wachbewusstsein/Weck-/ Arousalreaktionen führen, werden unter dem Konzept des sogenannten aufsteigenden (aszendierenden) retikulären Aktivierungssystems (ARAS) zusammengefasst. Reize im Gehirn werden über Kollateralen spezifischer sensorischen Bahnen (verschiedene Sinneskanäle) zur Formatio Reticularis geleitet, die auch Afferenzen aus mehreren Rückenmarkssegmenten erhält; von dort aus erfolgt die Aktivierung des Kortex (Desynchronisation des Kortex-EEG). Von der Formatio Reticularis bestehen Verbindungen zu fast allen subkortikalen Hirnbereichen (besonders zum retikulären Thalamus) und auch efferente Verbindungen zu spinalen Motoneuronen, die für die Aufrechterhaltung des Muskeltonus verantwortlich sind. Durch die Formatio Reticularis kommt es zu diffuser Erregung übergeordneter Hirnregionen (Aufrechterhaltung des tonisch anhaltenden Wachheitsniveaus). Während des Schlafes kommt es zur Hemmung dieses Netzwerkes, insbesondere der Formatio Reticularis, und zur Einschränkung afferenter Impulszufuhr. Als Maß für die Weckbarkeit aus dem Schlaf gilt die Schlaftiefe. Diese ist abhängig von der Weckschwelle; darunter versteht man die Mindestintensität eines Reizes (vor allem auditorischer Natur), um den Organismus aus dem Schlaf zu wecken. Die Weckschwelle/Schlaftiefe ist abhängig von folgenden Faktoren: Schlafstadium, Zeitpunkt der Nacht, zirkadianer Effekt, vorausgegangene Wachdauer, Alter und pharmakogenen Einflüssen. 26

36 Ergebnisse Generell kommt es häufiger zum spontanen Erwachen aus dem REM-Schlaf (bei Kindern wie auch bei Erwachsenen). Der REM-Schlaf stellt aufgrund seiner vegetativen und zentralnervösen Aktivität eine optimale Bedingung für den Schlaf- Wach-Übergang dar. Minuten vor dem Erwachen zeigt sich eine erhöhte EEG- Aktivität, und bei Kindern im Alter von ein bis sechs Monaten kommt es zu einer erhöhten motorischen Aktivität. Pathologien des Aufwachprozesses äußern sich durch Schlafstörungen (Parasomnien wie Schlafwandeln, Schlaftrunkenheit, Schlaflähmung und Pavor nocturnus) und durch Zustandekommen nächtlicher Arousals (diese führen in weiterer Folge zu Schlaffragmentierung und Verringerung der Schlaferholsamkeit) [3, 18, 36]. Subkortikale Aktivitäten und kortikale Arousals können desweiteren noch in zwei Untergruppen eingeteilt werden in spontane und induzierte Arousals [2]. - Spontane kortikale Arousals oder subkortikale Aktivitäten Diese treten ohne erkennbaren Grund auf. Sie könnten eventuell mit Veränderungen der Wachsamkeit bzw. der Schlafstadien zusammenhängen. Auf diese folgt dann meist eine Körperbewegung. Diese Arousals werden als spontane, mit Schlafstadien-Veränderungen assoziierte Arousals bezeichnet. - Induzierte kortikale Arousals oder subkortikale Aktivitäten Dieser Typ von Arousals kann aufgrund seiner Entstehungsursache noch weiter klassifiziert werden - durch externe und interne Stimuli. Zu den internen Stimuli zählen vor allem mit der Atmung zusammenhängende Veränderungen: Apnoe (zentral, obstruktiv oder gemischt), Hypopnoe, Hypoxie oder Hyperknapie oder erhöhte Atmungsanstrengung. Aber auch andere Körpersysteme können als interne Stimuli in Frage kommen. Dazu zählen auch kardiale Veränderungen (Bradykardie), muskuläre Aktivitäten, ein Gastro-ösophagealer-Reflux oder Einnässen. 27

37 Ergebnisse Um jedoch ein peripheres Event in Zusammenhang mit einer subkortikalen Aktivität oder einem kortikalen Arousal zu bringen, bedarf es einer genauen Aufzeichnung, insbesondere der zeitlichen Beziehung zwischen diesen beiden Aktivitäten. Zu den externen Stimuli zählen vor allem Veränderungen der Umgebungsfaktoren (Lärm, Licht, Temperatur, chemische und taktile Reize) Genese und Bedeutung von Arousals Wie bei der Definition von Arousals müssen auch hier Kinder, Jugendliche bzw. Erwachsene und Säuglinge getrennt voneinander behandelt werden, weil abhängig vom Alter unterschiedliche Mechanismen zu einem Arousal führen bzw. es auch altersabhänige, unterschiedliche Bedeutungen jener gibt Im Kinder-, Jugend- und Erwachsenenalter Arousals treten auch im Wachzustand auf. Sie werden durch eine Vielzahl von möglichen Stimuli (exterozeptiv) charakterisiert. Hierzu zählen akustische, visuelle, neuronale, vegetative, motorische, kognitive, affektive, taktile, thermische, olfaktorische, nutritive, pharmakologische oder sexuelle Reize. Bei einem Arousal handelt es sich um eine Zustandsänderung, die den Organismus von einem niedrigen Energieniveau auf ein Höheres bringt, zeitlich jedoch begrenzt ist. Äußern kann sich dies durch einen Leistungsanstieg, eine Energieumsatzsteigerung oder eine Hormonfreisetzung. Arousals im Schlaf werden ebenso durch Stimuli (enterozeptiv) ausgelöst. Im Schlaf führen Arousals relativ verhaltensmonoton zu einer Weckreaktion, die partiell, passager oder vollständig sein kann. 28

38 Ergebnisse Drei Mechanismen führen zu der Vermittlung von Arousals. - Sensorische Bahnen sind dafür verantwortlich, Informationen aus dem gesamten Organismus afferent zum Hirnstamm zu führen. Es handelt sich um Informationen den ph-wert, die Blutgase, den Schmerz, die Kinästhesie bzw. die Dehnung betreffend. Es kann zu drei unterschieldien Arousal Mustern als Reizantwort kommen: ~ EEG-Arousal (siehe ASDA-Kriterien) ~ Vegetatives Arousal (Herzfrequenzveränderung, Blutdruckanstieg, Änderung des Atmungsmusters und der cerebralen Durchblutung, Zunahme des Sympathikustonus, u.v.m.) ~ Verhaltensänderung (Extremitäten- oder Ganzkörperbewegung, Lagewechsel, u.v.m.) - Neuronale Impulse laufen zwischen verschiedenen, funktionell unterschiedlichen Hirnregionen (immer von der Amgydala ausgehend) ab. Sie können sowohl afferent, efferent oder reafferent sein ablaufen. Folge: neuronalen Hemmung oder Verstärkung der Aktivität. - Psychophysisch: Trauminhalte können zu neuronalen Funktions- oder Verhaltensmuster führen. Arousals während des Schlafes haben eine gewisse Unterbrecherfunktion. Desweiteren spielen sie bei der Aufrechterhaltung der Homöostase eine bedeutende Rolle. Wenn es zu einem ungewöhnlichen Ereignis oder zu einer vital bedrohenden Situation kommt, können diese durch eine Kompensation oder Dekompensation verhindert werden. Arousals sind wichtig für die Schlafunterbrechung und können darüber hinaus über multiple vegetative Reaktionen zum autonomen Ausgleich von Regelgrößen führen bzw. sogar lebenserhaltend wirken [37]. 29

39 Ergebnisse Im Säuglingsalter Arousals im Säuglings- und Kindesalter beziehen im Allgemeinen zwei wichtige Systeme ein. 1) Ein System, das sich aus periodisch auftretenden Reflexen zusammensetzt, um die kardiorespiratorische Homöostase aufrechtzuerhalten und eine normale Entwicklung und ein normales Wachstum zu gewährleisten. 2) Das andere System gilt hauptsächlich als Protektion bzw. Überlebensmechanismus während des Schlafes um lebensbedrohliche Ereignisse abzublocken. Eine normale Entwicklung dieser beiden Systeme ist Grundvoraussetzung für eine normale neurologische Entwicklung. Defizite in diesem System führen zu neurologischen Defiziten; ebenso führen Erkrankungen des neurologischen Systems zu Defiziten bzw. Pathologien im Arousalverhalten. Beide Systeme sind Teil eines einfachen Arousal Netzwerkes. Dieses beginnt im aufsteigenden retikulären Aktivitätssystem des Hirnstammes. Von dort breitet es sich rostral zum Thalamus und weiter zum Kortex aus. Bei der ersten Aktivität, die im Hirnstamm stattfindet, handelt es sich um Veränderungen der Herzfrequenz oder des Blutdruckes alternierend mit Veränderung der Atmungsfaktoren. Dies ist ein sogenanntes Hirnstamm Arousal. Desweiteren kann es auch zu zusätzlichen motorischen Verhaltensänderungen kommen. Als erstes kommt es zu einem tiefen Atemzug oder einem Seufzer (Sigh bzw. Breath on top of a breath). Dieser kann isoliert oder in Kombination mit einem Bewegungsmuster des Erschreckens (Startle) auftreten. Hierzu zählen generalisierte abrupte Bewegungen mit Spreizen der Finger, symmetrischer Auswärtsbewegung der Arme, Hüftbeugung und/oder Kopfstreckung. Auf diese können stereotypische Ganzkörperbewegungen (Trashing Movements), Hin- und Herschlagen der Extremitäten und des Kopfes, folgen. Diese typische Sequenz von Aktivitäten resultiert in einer kortikalen EEG- Aktivität, welche zum Erwachen (Öffnen der Augen) und zu höheren Arousal- Levels (auslösender Faktor ist Weinen) führt. 30

40 Ergebnisse Arousal Reaktionen treten im Säuglingsalter als stereotype Sequenz von Ereignissen auf; als Antwort auf pathologische Umgebungsbedingungen (z.b. asphyktische) bzw. spontan. Die Arousal Schwelle hingegen ist individuell verschieden, kann aber durch verschiedenste Faktoren im positiven oder negativen Sinne beeinflusst werden. Auch die Häufigkeit bzw. Dauer von Arousals im Säuglingsalter ist individuell unterschiedlich. Im Durchschnitt treten sieben Arousals pro Stunde Gesamtschlafzeit auf [37] [40]. Die Dauer eines Arousal beträgt durchschnittlich 7+/- 3 Sekunden [41]. Ebenso sind die Arousalschwellen unterschiedlich und hängen von verschiedenen Faktoren ab; dazu Alter des Säuglings, Gesamtschlafdauer (ebenso die Schlafzeit vor einem Arousal), Arousaltyp, Schlafstadium, Körperposition, Raumtemperatur, (Nicht)-Verwenden eines Schnullers, bedsharing, Art der Nahrungsaufnahme (Stillen ja/nein) u.v.m. [42]. Arousals im Säuglingsalter können verschiedenste Auswirkungen auf klinische Faktoren haben. Eine erhöhte Arousability kommt bei Säuglingen vor, die an Insomnia oder Schlafunterbrechungen leiden. Dies kann eventuell zu einer Entwicklungsverzögerung führen. Eine verminderte Arousability hingegen führt dazu, dass Säuglinge, wenn sie während des Schlafes schädlichen Noxen ausgesetzt werden, ein wesentlicher Überlebensmechanismus fehlt. Ebenso erhöht eine verminderte Arousability das Risiko für SIDS [39]. Auf die verschiedenen Einflussfaktoren der Arousability und auf den Zusammenhang zwischen Arousals und SIDS wird im Laufe der Arbeit noch eingegangen. 31

41 Ergebnisse 3. 3 Scoring von Arousals im Säuglingsalter Im Säuglingsalter treten Arousals vor allem während des Schlafens auf und spiegeln verschiedenste Hirnstamm- und Kortexaktivitäten wider. Im Laufe des Alters kommt es zu typischen Veränderungen. Der International Paediatric Wake-Up Club hat mit seiner Arousal Definition eine geeignete Grundlage für die Untersuchung und das Scoring von Arousals bei Säuglingen geschaffen [41]. Bei reif geborenen Säuglingen im Alter von einem bis zwölf Monaten eignen sich bestimmte empfohlene Techniken um Arousals aufzuzeichnen (Abbildung 7). Beim Scoring müssen bestimmte Dinge beachtet werden: Unterschied zwischen einem subkortikalen (keine sichtbare Veränderung im EEG) und einem kortikalen (sichtbare EEG Veränderungen) Arousal; spontane vs. induzierte Arousals [39]. Ebenso spielen das Alter (jüngerer Kinder haben weit weniger differenzierte Reaktionen als ältere) und verschiedene Einflussfaktoren (mütterliche, kindliche und/oder Umweltfaktoren) eine wesentliche Rolle bei der Interpretation und beim Scoring von Arousals [2]. Um mit bestimmten Techniken aufgezeichnete Arousals qualitativ und quantitativ hochwertig interpretieren bzw. analysieren zu können, reicht es nicht, nur die angewandten Techniken zu beschreiben. Es müssen mitunter andere Informationen (hauptsächlich die Schlafstadien betreffend) einbezogen werden. Folgende Informationen müssen zusätzlich beachtet werden, um die Darstellung der observierten Veränderungen besser interpretieren zu können. - das vorangegangen Schlafstadium: aufgezeichnete Veränderungen werden immer mit der Prä-Arousal-Phase, welche unmittelbar vor dem kortikalen oder subkortikalen Arousal stattgefunden hat, verglichen. Die Dauer dieser Referenzperiode sollte je nach Indikationsstellung spezifisch gewählt werden, da dies für die Evaluierung des Scorings eine wichtige Rollte spielt. - die komplette Dauer der aufgezeichneten Veränderungen: Beginn des Arousals bis zum dem Zeitpunkt, an dem alle Parameter wieder ihren ursprünglichen Ausgangswert erreicht haben. 32

42 Ergebnisse - das nachfolgende Schlafstadium: manchmal kann eine Veränderung des kindlichen Zustandes ein Arousal vortäuschen (nur eine Veränderung des Schlafstadiums handeln) [2] Empfohlene Techniken zum Scoring Folgende Techniken werden empfohlen, um Arousals aufzuzeichnen [39] [26] [21]: - Elektroenzephalogramm: Die Elektroden werden entsprechend dem System angebracht. Optimal sollten acht Elektroden (als Referenz: FP1- FP2, C3-C4, O1-O2, A1-A2) verwendet werden. Diese sollten bipolar aufgezeichnet werden. Als Minimum sollten vier Elektroden verwendet werden, ebenso in bipolarer Montage (zum Beispiel: C3-O1, C4-O2). Bipolare EEG-Aufzeichnungen sind deshalb gebräuchlicher und empfehlenswerter, weil sie physiologische asynchrone Impulse besser erfassen und die Zahl der Artefakte reduzieren. Neben der Aufzeichnung elektrischer Hirnaktivtät dient das EEG im pädiatrischen Schlaflabor auch der Aufzeichnung der Herzfrequenz (Schlag-zu-Schlag-Variabilität, Herzrhythmusstörungen, Blockierungen) [43]. Im pädiatrischen Schlaflabor (Neugeborene, Säuglinge) treten vier EEG- Muster im Schlaf auf: ~ niedrigamplitudiges, unregelmäßiges Muster mit Amplituden zwischen 20-30µV und Frequenzen im Theta- (5-8Hz) und Delta-Bereich (1-5Hz) ~ tracé alternant, regelmäßiges Auftreten von Salten von Delatawellen über 3-8sec gefolgt von 4-8sec niedrigamplitudigen Wellen gemischter Frequenzen ~ hochamplitudige, langsame Wellen, kontinuierliche Deltaaktivität ~ gemischtes Muster - Elektrooculogramm: Augenbewegungen (normal: konjugiert/gleichsinnig, in beliebige Richtungen, vereinzelt oder als Salven; positives EOG: Registration mindestens einer schnellen Augenbewegung in einer Epoche) 33

43 Ergebnisse können entweder von mechanischen Piezo-Kristall-Transducern, visueller Observanz oder von einem EOG erfasst werden. Das EOG wird bei Kindern und Erwachsenen verwendet um REM-Phasen aufzuzeichnen. Die Elektroden (mindestens zwei) werden lateral am äußeren Augenwinkel angebracht. Die Referenzelektrode wird im Bereich des Mastoids oder der Nasenbasis aufgeklebt. Man verwendet diese Technik, um ein Abweichen des linken und des rechten Auges gesondert voneinander betrachten zu können. - Elektromyogramm: Zustandsbedingte Veränderungen des Muskeltonus werden mit einem EMG, das bipolar am Kinnmuskel angebracht wird, erfasst. Es werden Oberflächenelektroden verwendet. Die aktive Elektrode wird am Kinnmuskel angebracht, währenddessen die Referenzelektrode im Abstand von ca. 1,5cm an der Mandibula angebracht wird. Man verwendet das EMG um zwischen Wachsein und REM-Schlaf zu differenzieren. - Elektrokardiogramm: Mit Hilfe des EKG kann man die Herzfrequenz und Artefakte erfassen. Verschiedenste Faktoren (Hautwiderstand, falsche Platzierung der Elektroden zum Beispiel an kleinen arteriellen Gefäßen) können zu EKG-Signalen führen, die schwer von EEG-Mustern zu differenzieren sind. Verwendet wird die bipolare Brustableitung. Die Brustwandableitung wird der Extremitätenableitung vorgezogen, weil sie durch Körperbewegungen weniger beeinflusst wird und so zur Reduktion von Artefakten führt. - Erfassung der Atmung: Dies dient nicht nur der Bestimmung der Atemfrequenz bzw. Atmungsamplitude (regelmäßige Atmung ja/nein), sondern schließt auch Artefakte aus, die durch respiratorische Veränderungen zustande kommen. Die Atemfrequenz kann mit Hilfe verschiedener Methoden erfasst werden: Messung der thorakalen Volumenveränderung, Ermittlung des naso-oralen Luftflusses, Aufzeichnung eines diaphragmalen EMGs und/oder Messung ösophagealer Druckänderungen. Um Veränderungen des Lungenvolumens zu erfassen wird die 34

44 Ergebnisse Plethysmographie als empfohlene Technik verwendet. Desweiteren kann man mit Hilfe von Dehnungsmesstreifen, Piezo-elektrischen-Kristallen bzw. thorakalen Impedanzmessung die Veränderungen erfassen. Die Messung des nasalen und oralen Luftflusses basiert in erster Linie auf der Messung der Temperaturdifferenz zwischen eingeatmeter (kälterer) und ausgeatmeterer (wärmerer) Luft. Man verwendet hierzu einen Thermistor; die linke und rechte Seite müssen sowohl oral als auch nasal simultan erfasst werden. Das diaphragmale EMG dient dazu, um Kontraktionen des Zwerchfelles zu erfassen. Ösophageale Druckveränderungen oder Druckunterschiede werden mithilfe eines intraösophagealen Ballons gemessen (sehr invasive Methode). Eine reine Observanz der Atmung ohne Zuhilfenahme von instrumentellen Methoden sollte aufgrund der Schwierigkeit und Unzuverlässigkeit nicht durchgeführt werden. - Körper- und Extremitätenbewegungen: Mit Hilfe der Messung von Körperbewegungen können Artefakte (hervorgerufen durch solche) ausgeschlossen werden; desweiteren gibt es Aufschluss über die Qualität und Quantität der Motilität. Folgende Methoden können verwendet werden: visuelle Observanz (via Videoaufzeichnung), Mechanogrammaufzeichnungen (statische Matratze, Gelenkaktometer) und/oder multiple EMG-Aufzeichnungen. Die Methode der Wahl ist die synchronisierte polygraphische Video- und Soundaufnahme des kindlichen Verhaltens. Folgende Körperbewegungen werden unterschieden: langsame Streckoder Drehbewegungen vs. kurze Zuckungen einzelner Finger, der Extremitäten oder des ganzen Körpers. Generalisierte Körperbewegungen (betreffen mehrere Teile des Körpers) können sowohl bei kortikalen als auch bei subkortikalen Arousals erfasst werden. 35

45 Ergebnisse Abbildung 7: Scoring eines Kortikalen Arousal (reif geborener weiblicher Säugling; Gestationsalter 39 Wochen; Postnatales Alter 47 Tage) [44] Zusätzliche Techniken um die Gründe und/oder Effekte von Arousals zu dokumentieren Folgende Techniken werden zusätzlich empfohlen, um die Backgrounds und Impacts von Arousals zu erfassen [39] [26]: - Schwitzen: Die glanduläre Sekretion gibt Rückschluss auf die elektrischen Eigenschaften der Haut (wichtig für die Durchführung einiger Scoringmethoden). - Körpertemperatur: Mit Hilfe von Thermosensoren kann die Temperatur gemessen werden. Es sollte sowohl die Hauttemperatur (axillär, abdominal, pectoral) als auch die zentrale Temperatur (anal, ösophageal) gemessen werden. 36

46 Ergebnisse - Blutgase: Da invasive Blutgasmessmethoden den Schlaf stören, bedient man sich transkutaner Messungen (gemessen werden PtcO 2, PtcCO 2, StcO 2 und PetCO 2 ). - Sauerstoffsättigung: Messung mit Hilfe eines Pulsoxymeters. - Ösophagelae ph-probe - Muskelelektroden: Für die Detektion der Ursache bzw. des Zustandekommens von Arousals kann es in bestimmten klinischen Fällen von Bedeutung sein, den Muskeltonus spezifischer Muskulatur der unteren bzw. oberen Extremität zu erfassen. Häufig wird hierfür der Musculus tibialis anterior als Referenz verwendet Auswirkungen von Schlafstadien auf das Arousalverhalten Wie zu Beginn dieser Arbeit erwähnt, unterscheiden sich Schlafverhalten und Schlafstadien im Säuglingsalter sehr von denjenigen des Kindes bzw. Erwachsenen. Eine deutliche Reifung des kindlichen Schlafverhaltens findet während des ersten Lebensjahres statt, insbesondere während der ersten sechs Lebensmonate [12]. Die beiden Schlafstadien, die den kindlichen Schlaf dominieren, sind Active Sleep und Quiet Sleep, welche Vorboten des REM- und des NREM-Schlafes sind. Während in den ersten Lebensmonaten AS und QS noch in gleicher Relation zueinander vorkommen, nimmt der Anteil an QS im Laufe der kindlichen Entwicklung zu. Im Laufe der letzten Jahre wurde festgestellt, dass die Schlafstadien wichtige und unterschiedliche Einflüsse auf das Arousalverhalten ausüben, ebenso auf das kardiorespiratorische System und andere physiologische Parameter. 37

47 Ergebnisse Die Schlafstadien haben einen enormen Impact auf Arousals, sowohl auf spontane als auch auf evozierte. Viele wissenschaftliche Studien haben gezeigt, dass spontane Arousals vermehrt während des AS verglichen zum QS auftreten (Abbildung 8) [45]. Aber auch evozierte Arousals vor allem solche, die somatosensorisch (taktil, auditiv bzw. durch einen nasalen Luftstrom) provoziert werden kommen häufiger während des AS vor [1]. Werden hingegen kardiorespiratorische Stimuli (dies wurde bis jetzt jedoch nur in Tierversuchen gezeigt) verwendet, kommt es zu einer verminderten Arousability während des AS [46]. Abbildung 8: Häufigkeit von Arousals (kortikal und subkortikal) in Relation zu den Schlafstadien bei gesunden Reifgeborenen [adaptiert von HORNE, 2004] [1] Wie schon erwähnt setzt sich das kindliche Arousal aus einer typischen Sequenz von aufeinanderfolgenden Verhaltensänderungen zusammen. Das Arousal (insbesondere spontane Arousals) beinhaltet meistens einen tiefen Atemzug, öfters gekoppelt mit einer Schreckreaktion, gefolgt von einer kortikalen Aktivität. Auch das exogen induzierte Arousal verhält sich ähnlich. Demnach besitzen exogene und endogene Arousals einen gemeinsamen bzw. ähnlichen neuronalen Entstehungsmechanismus. 38

48 Ergebnisse In Studien wurde gezeigt, dass all diese Ereignisse periodisch und spontan sowohl während des AS als auch des QS auftreten. Die Tatsache, dass diese typischen Sequenzen während beiden Schlafstadien auftreten, suggeriert, dass auch hier ähnliche efferente Bahnen involviert sind. Obwohl die Sequenzen typischerweise während beider Schlafstadien auftreten, häufen sich alle Verhaltensänderungen während des AS. Als Conclusio kann gesagt werden, dass das Schlafverhalten und die Schlafstadien einen Einfluss auf die Verhaltensänderungen während eines Arousal haben [47] Physiologische Veränderungen während eines Arousals Unterschiede Früh- und Reifgeborene Während eines Arousals kommt es nicht nur zu typischen Verhaltensänderungen des Säuglings, sondern auch zu Veränderungen physiologischer Parameter. Da ein Arousal einen wichtigen autonomen Überlebensmechanismus darstellt, und eine Verminderung der Arousability einen möglichen Risikofaktor für die Entstehung des plötzlichen Kindstodes darstellt, wurde in den letzten Jahren der Beurteilung physiologischer Parameter, wie der Herzfrequenz, der Atemfrequenz, dem Blutdruck und der Hirndurchblutung (CBV), eine große Bedeutung zugesprochen [48]. Die Herzfrequenz, der Blutdruck und auch die Atmung sind erhöht. Diese kardiorespiratorische Reaktion auf ein Arousal kann als fight or flight Reaktion gesehen werden, da sie ein lebensbedrohliches Ereignis vorbeugt [49]. Unterschiede bezüglich der Schlafstadien bestehen auch hier: die Atmung ist mit all ihren Parametern während des AS höher als während des QS, sowohl bei Früh- als auch bei Reifgeborenen [50]. Eine Verminderung bzw. Unterentwicklung der Atmungskontrolle bzw. der Möglichkeit eines Arousals kann zu SIDS führen [1]. 39

49 Ergebnisse Herzfrequenz Die Physiologie von Neugeborenen und Säuglingen unterscheidet sich wesentlich von der eines erwachsenen Menschen, was einer gesonderten Betrachtungsweise bedarf. Funktionell bestehen folgenden Unterschiede: Bei der Geburt ist der Herzmuskel noch relativ unreif. Die Kontraktion des Myokards ist abhängig vom extrazellulären Calcium; dementsprechend wird eine Verminderung des ionisierten Calciums nur schlecht toleriert. Die Herzfrequenz ist eine bedeutende Determinante für den kardialen Output; beträgt abhängig vom Alter eines Säuglings normalerweise ca /min; im Laufe des Alters nimmt sie kontinuierlich ab [51]. Die hohe Herzfrequenz ist Resultat einer hohen Kontraktilität; zurückzuführen auf einen erhöhten sympathischen Tonus. Ebenso ist der Frank-Starling-Mechanismus (verantwortlich für die Regulation des kardialen Outputs) zum Zeitpunkt der Geburt limitiert; langsame Volumensteigerung führt zu einer Erhöhung des kardialen Outputs. Ebenso wichtig für den kardialen Output ist die Nachlast. Das neonatale Herz reagiert höchst empfindlich auf eine Erhöhung des systemischen bzw. pulmonalen Widerstandes. Die cholinerge Innervation ist gut entwickelt; demnach sind die durch den Nervus Vagus mediierten kardialen Reflexe evident. Ebenso reagieren Säuglinge auf negativ inotrope Effekte viel sensibler [52]. Nach und nach kommt es zur kardiorespiratorischen Adaption; ebenso zur Stabilisierung der Regulation des Gesamtkreislaufes. Unter Kreislaufregulation werden alle Kontrollvorgänge zusammengefasst, die zur Konstanthaltung einer normalen Kreislauffunktion benötigt werden; darunter versteht man die Adaption an wechselnde Anforderungen (wie körperliche Leistung oder thermische Belastung) ebenso unter Ruhebedingungen. Ein Wechselspiel verschiedenster Mechanismen trägt dazu bei: Pressorezeptorenreflex, Dehnungsrezeptoren, Gauer-Henry-Reflex und Chemorezeptoren. Der mittlere arterielle Blutdruck wird durch den Pressorezeptorenreflex (geschlossener Regelkreis) konstant gehalten. Durch Abnahme des peripheren Widerstandes und Herzzeitminutenvolumens und durch Zunahme des Volumens bestimmter Kapazitätsgefäße wird einem akuten Blutdruckanstieg entgegengewirkt. Dieser Reflex spielt auch bei der Regulation des Blutvolumens eine bedeutende Rolle (Veränderung des kapillären Filtrations- Reabsorptions-Gleichgewichtes). Die Dehnungsrezeptoren (A-Typ, B-Typ) 40

50 Ergebnisse befinden sich im Vorhof und bewirken eine kurzfristige Kreislaufregulation. Durch eine passive Dehnung des Vorhofs werden vor allem die B-Typ-Rezeptoren aktiviert, und es kommt zu einer Hemmung der Sympathikusaktivität, vor allem der Renalen (Verminderung des Renin-Angiotensin-Systems). Bei besonders hoher Aktivität der kardialen Dehnungsrezeptoren wird über den Henry-Gauer-Reflex die ADH-Sekretion gehemmt. Herzfrequenz und Herzzeitminutenvolumen werden durch arterielle Chemorezeptoren (im Glomus caroticum bzw. aorticum) geregelt. Hypoxie (Abnahme des O 2 -Partialdruckes, Zunahme des CO 2 -Partialdruckes und der H + -Konzentration) führt zur Aktivierung bestimmter Neurone (sympathoexzitatorisch) in der Medulla und somit zu einer Erhöhung der Herzfrequenz und des Herzzeitminutenvolumens; ebenso wird die Atmung durch affertene Impulse dieser Chemorezeptoren stimuliert [53]. Bei Reifgeborenen kommt es während eines Arousals zu einem deutlichen Anstieg der Herzfrequenz. Dieser Anstieg ist während eines kortikalen Arousals wesentlich deutlicher als während eines subkortikalen Arousals [54]. Bei Frühgeborenen hingegen kommt es zu einem leichten Abfall der Herzfrequenz (während eines kortikalen und subkortikalen Arousals). Man schließt daraus, dass das kardiovaskuläre System inklusive seiner Kontrollsysteme bei Frühgeborenen noch nicht vollständig ausgeprägt bzw. ausgereift ist [48]. Frühgeburtlichkeit zählt zu den wesentlichen Risikofaktoren für den plötzlichen Kindstod. Ca. 20% aller SIDS-Fälle betreffen frühgeborene Säuglinge [55]. Auf diesen Zusammenhang wird später noch genauer eingegangen Atemfrequenz Die Atemfrequenz ist bei Neugeborenen relativ hoch; beträgt abhängig vom Alter eines Säuglings normalerweise ca /min; sie nimmt im Laufe des Alters kontinuierlich ab [51]. Die Größe der Lunge eines Neugeborenen ist in Vergleich zur Gesamtgröße des Säuglings relativ klein; die respiratorische Reserve ist ebenso minimal verglichen zu der eines Erwachsenen. Die Compliance der Lunge ist relativ hoch, die Rippen weich und elastisch. Erst nach Vollendung des ersten Lebensjahres kommt es zu einer Zunahme der Brustwandstabilität. Verglichen zu 41

51 Ergebnisse Erwachsen haben Neugeborene einen erhöhten Sauerstoffbedarf (6-8ml/kg/min vgl. zu 4-6ml/kg/min bei Erwachsenen). Die Kontrollsysteme der Ventilation sind bei Geburt sehr unreif, wodurch ein erhöhtes Risiko neonataler Apnoen besteht (besonders bei Frühgeburten). Während der ersten Lebenswochen reagiert der Säugling nur schwach auf Hyperknapien. In Falle einer Hypoxie kommt es zu einer kurzen Zunahme der Atemfrequenz, gefolgt von einer Apnoe (zurückzuführen auf die schnelle Ermüdbarkeit der Atemmuskulatur bzw. auf obere Atemwegsobstruktionen). Im Laufe der ersten drei Lebenswochen kommt es zur Reifung der Atmungskontrolle [52]. Die chemische Kontrolle der Atmung (Informationen über Veränderungen der Blutgaskonzentrationen) erfolgt wie bei der Kreislaufregulation über die Medulla oblongata; über periphere/arterielle Chemozeptoren und über zentrale chemosensible Areale/zentrale Chemorezeptoren. Die peripheren/arteriellen Chemorezeptoren befinden sich in den Glomera carotica und aortica. Dort werden Veränderungen der Blutgaskonzentrationen gemessen; polysynaptische Weiterleitung dieses chemorezeptiven Reizes über den Karotisnerv (ein Ast des N. glossopharyngeus) oder den Aortennerv (Ast des N. laryngeus superior) zum Atemzentrum. Kommt es zu einer Änderung des arteriellen CO 2 -Partialdruckes, erfolgen sofort Veränderungen des CO 2 -Partialdruckes bzw. der H + -Konzentration in der extrazellulären Flüssigkeit der Medulla. Veränderungen des O 2 -Partialdruckes werden hauptsächlich durch die peripheren Chemorezeptoren erfasst, während Veränderungen des arteriellen CO 2 -Partialdruckes bzw. der H + -Konzentration von zentralen Chemorezeptoren erfasst werden. Durch diese zwei Mechanismen können die Atemgase im arteriellen Blut relativ konstant gehalten werden [56]. Während des Schlafes erfolgt die Kontrolle der Atmung ebenso durch diese autonome Regulation für O 2 und CO 2 [57]. Bei Reifegeborenen bleibt die Atemfrequenz während eines Arousals relativ konstant. Bei Frühgeborenen kommt es zu einem Anstieg. Weder bei Reif- noch bei Frühgeborene besteht ein Unterschied in der Art des Arousals (kortikal oder subkortikal) [48]. Eine Erhöhung der Atemfrequenz wird ebenfalls als Überlebensmechanismus angesehen (fight or flight Reaktion des Körpers) [49]. 42

52 Ergebnisse Bei beiden Mechanismen, sowohl bei der Regulation der Herzfrequenz wie auch bei der Regulation der Atemfrequenz, spielt das Autonome Nervensystem (ANS) eine bedeutende Rolle. Es reguliert sowohl die globale wie auch die lokale Homöostase [58]. Schon während der Schwangerschaft unterzieht sich das ANS einer enormen Entwicklung. Dies betrifft vor allem den parasympathischen Teil, da dieser bei der Geburt vollständig ausgebildet ist, während hingegeben der sympathische Teil erst einige Monate nach der Geburt vollständig ausreift [59]. Die Tatsache, dass bei Frühgeborene das ANS noch nicht vollständig ausgereift hat, spiegelt sich in der Häufung von Kreislaufstörungen und respiratorischen Störungen dieser Risikogruppe wider. Frühgeburt ist mit einer Vielzahl von kardiorespiratorischen Problemen, vor allem während der ersten Lebensmonate, assoziiert. Dazu zählen unter anderem die Bradykardie, die Hypoxie, (hervorgerufen durch Apnoen) und der Exitus [60]. Ca. ein Viertel aller SIDS-Fälle betreffen Frühgeborene. Säuglinge, welche vor der 37. Schwangerschaftswoche geboren werden, sind fünfmal häufiger von SIDS betroffen als Reifgeborene. Diejenigen, die noch vor der 33. Schwangerschaftswoche geboren werden, haben ein noch deutlicher erhöhtes Risiko (bis zu 16mal so hoch, verglichen mit Reifgeborenen) [61]. Abschließend kann gesagt werden, dass die Reifung des kardiovaskulären und respiratorischen Systems bei Frühgeboren deutlich verzögert ist, was sich dadurch äußert, dass Frühgeborene während eines Arousals (CA und SCA) mit keinem Anstieg der Herzfrequenz reagieren. Dies mindert die Fähigkeit Stress entgegenzuwirken, was wiederum das erhöhte Risiko für kardiorespiratorische Probleme bzw. lebensbedrohliche Ereignisse (wie SIDS) erklärt [48] Hirndurchblutung (CBV) Verschiedenste Mechanismen interagieren bei der zerebralen Autoregulation miteinander. Bei Veränderungen des arteriellen Blutdruckes sollte der zerebrale Blutfluss konstant auf einen mittleren Blutdruckwert von mmHg gehalten werden. Folgende Mechanismen sind beteiligt: myogene, neurogene und metabolische. Sobald der Blutdruck im Gefäß ansteigt, sollte es zu einer Zunahme der Spannung der glatten Gefäßmuskulatur kommen (myogene Komponente), um 43

53 Ergebnisse konstante Gefäßwandbedingungen zu schaffen. Die neurogene Komponente beinhaltet sympathische, noradrenerge Fasern, welche vor allem bei der Regulation der größeren, proximalen Hirngefäße beteiligt sind; parasympathische, gefäßerweiternde Mechanismen sind weniger von Bedeutung. Zu den metabolischen Komponenten zählen lokale, parenchymale und endotheliale Substanzen (Stickoxid, Substanz P, Endothelin, Kaliumkanäle, Histamin, Bradykinin, Prostaglandine, Leukotriene, freie Radikale, Serotonin). Sie beeinflussen ebenso den Hirngefäßtonus [62]. Man geht davon aus, dass bei Neugeborenen die untere Grenze für den mittleren Blutdruckwert der CBV bei 30mmHg liegt. Bei extremen Frühgeburten verhält sich der mittlere Blutdruckwert kontrovers; es kommt jedoch innerhalb der ersten drei Tage zu einem Anstieg auf mindestens 30mmHg [52]. Da Arousals verschiedenste physiologische Paramater in unterschiedlicher Art und Weise beeinflussen, hat man sich in einigen Studien der Frage gewidmet, ob Arousals einen Einfluss auf die Hirndurchblutung haben bzw. diese verändern. Sowohl die Hirndurchblutung als auch die Sauerstoffsättigung bzw. die Relation zwischen Sauerstoffzufuhr und -verbrauch verändern sich während eines Arousals nicht, sondern bleiben relativ konstant; unabhängig von der Art des Arousals (CA oder SCA) und unabhängig vom Schlafstadium. Dies gilt sowohl für Früh- wie auch Reifgeborene. Aufgrund der vorhandenen Autoregulation der Hirndurchblutung haben Arousals geringe bis gar keine Auswirkungen auf diese [63]. 44

54 Ergebnisse 3. 6 Wesentliche Einflussfaktoren von Arousals Arousals sind wichtige Überlebensmechanismen bei lebensbedrohlichen Ereignissen. Eine verminderte Arousability findet sich bei SIDS-Opfern. Durch verschiedene epidemiologische Studien ist man auf unterschiedliche Faktoren aufmerksam geworden, die das Risiko für SIDS erhöhen oder mindern. Durch diese Erkenntnisse konnte man Rückschlüsse auf Einflussfaktoren von Arousals ziehen, welche die Arousability entweder im Positiven oder im Negativen beeinflussen. Auf diese Faktoren soll nun im Detail eingegangen werden Positive Beeinflussung der Arousability Folgende Faktoren üben einen positiven Einfluss auf das Arousalverhalten von Säuglingen aus Gestationsalter, Schlafstadien und Agilität Mit zunehmendem Gestationsalter kommt es zu einer Häufung von Arousals, das heißt eine suffiziente Antwort des Säuglings auf Stressreaktionen. Frühgeborene sowie Reifgeborene (mit neonataler Vorgeschichte bezüglich Apnoe oder Bradykardie) haben eine verminderte Arousability bzw. eine erhöhte Arousalschwelle [1]. Die Arousal Antwort auf somatosensorische und respiratorische Stimuli wird in gleichen Maßen vom Alter wie auch von den Schlafstadien beeinflusst. Aus einigen Studien geht hervor, dass (bei Früh- und Reifgeborenen) diese verminderte Arousability häufiger während des QS verglichen zum AS vorkommt, was heißt, dass Säuglinge während des QS nicht so leicht zu einem Arousal zu stimulieren sind [64]. Eine erhöhte Agilität bei Säuglingen beeinflusst das Arousalverhalten im Positiven. Einige Studien haben dies jedoch widerlegt; weder positive noch negative Auswirkung. Aus diesem Grund kann die Agilität eines Kindes nicht als objektiver Messwert der Arousability (Arousalschwelle) verwendet werden [65]. 45

55 Ergebnisse Stillen Stillen führt zu einer Vermehrung spontanen Arousals. Gestillte Säuglinge werden leichter zu einem Arousal durch Luftzug stimuliert als nicht Gestillte [66]. Der genaue Wirkmechanismus ist noch unbekannt. Man nimmt an, dass es zu einer Verbesserung neuronaler Funktionen und schnelleren Reifung jener kommt [1] Schnuller Das Benutzen eines Schnullers während des Schlafens führt zu einer Erhöhung induzierter Arousals. Säuglinge, welche einen Schnuller während des Schlafes benutzen, haben eine niedrigere Arousalschwelle für auditive Reize [67]. Auf die Frequenz bzw. Dauer spontaner Arousals hat das Verwenden eines Schnullers bei schlafenden Säuglingen jedoch keine Wirkung [68] Apnoe/Milde Hypoxie Bei Apnoen kommt es gehäuft zu spontanen Arousals [69]. Auch die Arousability bei leichter Hypoxie ist verglichen zu normooxischen Konditionen höher. Sobald milde Hypoxie für die Induktion eines Arousals verwendet wird, verringert sich die Latenzzeit. Dieser Effekt tritt sowohl während des AS als auch während des QS auf, wobei jedoch darauf hingewiesen werden muss, dass ein Arousal während des AS leichter stimuliert werden kann [70] Gastroösophagealer Reflux Mehrere Studien haben zu dem Ergebnis geführt, dass bei Kindern, während sie schlafen, ein proximaler gastroösophagealer Reflux ein starker Stimulus für ein Arousal ist. Dieser Reflux tritt vermehrt während des AS und während Wachheitsepisoden auf; nicht so häufig findet man ihn während des QS [71]. 46

56 Ergebnisse Einnässen Arousal können durch externe Umwelteinflüsse wie auch interne physiologische Veränderungen induziert werden; beispielsweise durch Einnässen. Bis vor kurzem war man der Meinung, dass die Entleerung der Harnblase alleinig durch das Volumen der Harnblase getriggert wird, und nicht durch neuronale Aktivität; unabhängig vom Schlaf- bzw. Bewusstseinszustand [72]. Das neonatale Gehirn spielt sehr wohl eine bedeutende Rolle bei der Regulation der Harnblasenfunktion [73]. Einnässen während des Schlafes führt zu einer Steigerung der Herzfrequenz und EEG-Frequenz; zusätzlich kommt es zu Körperbewegungen (=kortikales Arousal). Dies geschieht nur während des Schlafes. Ist der Säugling während des Einnässens wach, kommt es weder zu Veränderungen des autonomen Nervensystems noch zu Verhaltensänderungen [74]. Das Arousal kommt gehäuft während des QS vor [75]. Ein induziertes Einnässen (Befeuchtung der Windel von extern) führt zu keinem Arousal. Demnach handelt es sich um einen komplizierteren neuronalen Mechanismus als man bisher angenommen hat [76] Windeln Das Verwenden von Windeln begünstigt einen ununterbrochenen Schlaf und reduziert somit die Häufigkeit von spontanem Erwachen. Hingegen werden Arousals (Säugling schläft, trägt eine Windel) durch verschiedene Stimuli leichter erregt. Das Tragen von Windeln favorisiert die Schlafkontinuität, die Empfindlichkeit und Ansprechschwelle für Umgebungsstress (besonders auditiver Natur) [77] Uhrzeit In einigen Studien wurde gezeigt, dass es gegen Ende des Nachtschlafes (zwischen 03:00 Uhr und 06:00 Uhr) zu einer Erhöhung der Arousalschwelle für auditive Reize kommt [78]. 47

57 Ergebnisse Negative Beeinflussung der Arousability Folgende Faktoren beeinflussen die Arousability in negativer Art und Weise Temperatur Die Arousalschwelle ist erniedrigt, wenn die Kinder bei 24 Grad Celsius Raumtemperatur schlafen; keine Erniedrigung bei 28 Grad Celsius. Es kommt zu einer höheren Arousalschwelle für auditive Reize bei 28 Grad Celsius als bei 24 Grad Celsius, vor allem am Ende des Nachtschlafes (zwischen 03:00 und 06:00 Uhr). Dies konnte bis jetzt nur während des AS gezeigt werden. Eine erhöhte Raumtemperatur und ein overdressing des Kindes erschweren die Arousability vor allem während den späten Nachtstunden [78] Respiratorische Infekte Rund die Hälfte aller Kinder, die am plötzlichen Kindstod verstorben sind, leiden kurz vor ihrem Tod an einem respiratorischen Infekt [79]. Bei einer Infektion kommt es zu einer erhöhten Arousalschwelle (hauptsächlich während des QS). Desweiteren kommt es zu weniger induzierbaren Arousals [1] Schlafart: Körperbedeckung und Bedsharing Säuglinge bzw. Kinder, die während ihres Schlafes den Kopf mit Bettwäsche bzw. anderen Utensilien bedeckt haben, haben ein erhöhtes Risiko für SIDS. Es kommt zu einer erhöhten Arousalschwelle für auditive Reize. Dies resultiert aus einer Erhöhung der Temperatur der kindlichen Mikroumgebung [80]. Bedsharing bzw. Co-Sleeping gelten als Risikofaktoren für SIDS. Bei gewissen Schlafstörungen (nicht für SIDS) wirkt Bedsharing jedoch protektiv (Kind sollte im gleichen Zimmer, jedoch nicht im gleichen Bett mit der Mutter schlafen). Bedsharing begünstigt das Arousalverhalten des Kindes. Desweiteren wirkt die spezifische Empfindlichkeit der Mutter während des Schlafes protektiv [81]. 48

58 Ergebnisse Schlafposition Die Schlafposition spielt nicht nur eine bedeutende Rolle als Präventivmaßnahme in Bezug auf den plötzlichen Kindstod, sondern hat auch einen enormen Impact auf die Schlafarchitektur. Die Bauchlage gilt als einer der Hauptrisikofaktoren für die Entstehung von SIDS. Dies betrifft Frühgeborenen ebenso wie Reifgeborene. In Bauchlage kommt es zu einer deutlichen Zunahme der Gesamtschlafzeit, vor allem des QS. Es kommt zu einer deutlichen Reduzierung spontaner Arousals (kortikal und subkortikal) und zu einer höheren Arousalschwelle auf auditive und taktile Reize (hauptsächlich während des QS). Ebenso kommt es zu einer Zunahme des Intervalls zwischen zwei erfolgreichen Arousals [82-85]. Es gibt verschiedenste Erklärungsmodelle, wieso die Bauchlage das Risiko für SIDS erhöht (Tabelle 2); dazu zählen eine erhöhte Körpertemperatur durch verminderte Wärmeabgabe über den Kopf und das Gesicht, eine verminderte Sauerstoffaufnahme durch die Atmung und ein erhöhtes Kohlendioxidlevel durch Rückatmung. Es kommt zu einer Abnahme protektiver Mechanismen im Bereich der Atemwege [86-89]. Neben einer Verminderung der Arousability kommt es auch zu Veränderungen autonomer kardialer Funktionen und anderer physiologischer Parameter (siehe Tabelle 2) [83]. 49

59 Ergebnisse Auswirkungen der Bauchlage bei Früh- und Reifgeborenen Schlafarchitektur Erhöhte Gesamtschlafzeit Erhöhter QS Erhöhter AS Verminderter Wachheitszustand Spontane Arousals Dauer und Häufigkeit vermindert im QS Dauer und Häufigkeit vermindert im AS Vermindertes Erwachen aus dem Schlaf Evozierte Arousals Erhöhte Arousalschwelle im AS (für auditive Reize und Kopfhochlagerung) Erhöhte Arousalschwelle im AS und QS ( bei Luftzug- Stimulus) Kein Unterschied im Arousalverhalten (bei Salz- oder Wasser Infusionen in den Pharynx) Verminderte Arousalschwelle (bei milder Asphyxie) Autonome Aktivität Erhöhte Herzfrequenz im AS und QS Verminderte Herzfrequenzvariabilität Erhöhter orthosympathischer Tonus Verminderter parasympathischer Tonus Verminderter Blutdruck Physiologische Parameter Unveränderte Atemfrequenz Verminderte respiratorische Stabilität Unveränderte Sauerstoffsättigung Erhöhte periphere Temperatur Unveränderte rektale Temperatur Unveränderter ösophagealer Reflux Tabelle 2: Zusammenfassung der Auswirkungen der Bauchlage bei Früh- und Reifgeborenen [45, 84, 86, 90-98] Schlafentzug Schlafentzug wird als möglicher Risikofaktor für SIDS angesehen. Er kommt durch Schlafunterbrechungen oder durch Verhaltensänderungen zustande, welche durch verschiedenste Bedingungen zustanden kommen (Verdauungsstörungen, Fieber, respiratorische Probleme oder andere Luftwegsobstruktionen). Es kommt zu einer Erhöhung der Arousalschwelle (vor allem während des AS) und zu einer Zunahme der Häufigkeit und des Schwierigkeitsgrades obstruktiver Apnoen. Aus diesem Grund sollte eine Schlafkontinuität angestrebt werden [99]. 50

60 Ergebnisse Nikotin Neben der Bauchlage als Schlafposition gilt ein Nikotinabusus (dosisabhängig) der Mutter, sowohl während als auch nach der Schwangerschaft, als wesentlicher Risikofaktor des plötzlichen Kindstodes. Die Tatsache, dass SIDS sowohl auf eine verminderte Arousability als auch auf prä- bzw. postnatale Zigarettenexposition zurückzuführen ist, suggeriert, dass ein Zusammenhang zwischen Zigarettenexposition und Arousability besteht (Tabelle 3). Neugeborene und Kinder, deren Mutter Raucherin ist (prä- als auch postnatal), haben eine erhöhte Arousalschwelle auf auditive Reize verglichen mit Kindern von Nichtraucherinnen. Die Zigarettenexposition hat ihren größten Impact während der Schwangerschaft [100, 101]. Es kommt zu einer Verminderung spontaner und evozierter Arousals. Dies tritt bei Reizung durch Luftzug bzw. milde Hypoxie ebenso wie bei auditiven Reizen auf. Während es zu einer erhöhten Arousalschwelle auf auditive Reize sowohl während des AS als auch während des QS kommt, ist die Arousability auf einen Luftzug- bzw. Hypoxie-Stimulus hauptsächlich während des QS vermindert [1, 102]. Die zugrunde liegenden Mechanismen sind noch nicht geklärt. Man geht davon aus, dass Rauchen während der Schwangerschaft die Entwicklung des fetalen Gehirns beeinflusst. Rückschlüsse beziehen sich auf ein komplexes Zusammenspiel vaskulärer, neurochemischer, endokrinologischer und nutritiver Faktoren [103]. Die Verminderung von Arousals ist von Veränderungen im Bereich autonomer kardialer und respiratorischer Funktionen begleitet. Die Schlafarchitektur wird nur wenig dadurch beeinflusst [100]. Respiratorisch kommt es zu einer Zunahme der Atemfrequenz und zur Häufung und Verlängerung obstruktiver Apnoen; ebenfalls zur Verminderung der respiratorischen und ventilatorischen Antwort auf Hypoxie. Diese Veränderungen sind Resultate einer Wandverdickung der Atemwege, welche zu einer Einengung 51

61 Ergebnisse jener führt und somit zu einer pathologischen neonatalen Lungenfunktion [ ]. Auswirkungen von mütterlichem prä- und postnatalen Zigarettenkonsum Spontane Arousals Verminderte Frequenz im QS Verminderte Frequenz auf obstruktive Apnoen im QS Evozierte Arousals Erhöhte Arousalschwelle im QS (auf auditive Reize und auf Hypoxie- und Luftzug-Stimulus) Erhöhte Arousalschwelle auf auditive Reize im AS Unveränderte Arousals auf andere Reize (z. B. Kippen) Autonome Aktivität Unveränderte bis erhöhte Herzfrequenz bei einem Arousal während AS und QS Herzfrequenzvariabilität unverändert Verminderter Blutdruck auf Kipp-Stimulus Verminderte Herzfrequenz bei Hypoxie und Hyperkapnie Schlafarchitektur Totale Schlafzeit und Dauer von AS und QS unverändert Physiologische Parameter Häufung und Verlängerung von obstruktiven Apnoen Verminderte respiratorische Antwort auf diverse Stimuli Verdickung der Atemwegswandstrukturen Unveränderte bis erhöhte Atemfrequenz Unveränderte Sauerstoffsättigung Tabelle 3: Zusammenfassung der Auswirkungen von mütterlichem prä- und postnatalen Zigarettenkonsum [54, 101, 104, 105, ] 52

62 Diskussion 4. Diskussion Im folgenden und abschließenden Kapitel soll auf die Rolle von Arousals als wesentlicher und wichtiger Überlebensmechanismus bei lebensbedrohlichen Ereignissen (Apparent Life Threatening Evens ALTE/ALE; typischer Symptomenkomplex nach STURM und CLARENBACH 1997: dramatischer, lebensbedrohlich erlebter apnoeischer Zustand mit Zyanose, Blässe, Apathie, Tonusverlust; nur durch massive Stimulation oder Mund-zu-Mundbeatmung verhinderbar), insbesondere beim plötzlichen Säuglingstod (SIDS), eingegangen werden [113] Der plötzliche Säuglingstod: Risikostratifizierung und Stellenwert von Arousals Der sogenannte plötzliche Säuglingstod (englisch: sudden infant death syndrome = SIDS) ist ein Unglück für jede Familie, die davon betroffen ist. Als Arzt ist man oft sprachlos und hilflos, da man die Ursache dieses Unglückes nicht genau erklären kann. Bisher konnte noch keine einzelne Ursache für SIDS gefunden werden. In der Vergangenheit hat man sich nicht so intensiv mit diesem Thema beschäftigt. Erst seit Rückgang der Gesamtsäuglingssterblichkeit in diesem Jahrhundert wurde man aufmerksam, dass SIDS zu den häufigsten Todesursachen des Säuglingsalters nach der Neugeborenenperiode zählt. So wurde SIDS zum Ziel weltweiter Forschung, die den Schwerpunkt auf die Frage nach der Epidemiologie, der Pathogenese, der Präventionsmaßnahmen und der psychologischen Betreuung der Eltern legte. Aufgrund der Entwicklung vieler Aufklärungsprogramme und Präventionskonzepte SIDS betreffend konnte ein eindeutiger Rückgang der Inzidenz für SIDS verzeichnet werden. Dennoch bleibt es Aufgabe der Forschung sich intensiver mit 53

63 Diskussion der Frage nach der Pathogenese und Entwicklung von Präventionsmaßnahmen zu beschäftigen [114] Definition von SIDS Der plötzliche und unerwartete plötzliche Säuglingstod wurde 1969 von Beckwith (1970a) klassisch definiert: The sudden death of any infant or young child, which is unexpected by history, and in which a thorough postmortem examination fails to demonstrate an adequate cause of death. (Der plötzliche Tod jedes Säuglings oder Kleinkindes, der unerwartet eintritt oder bei dem eine sorgfältige postmortale Untersuchung keine adäquate Todesursache nachweisen lässt.) In der Zwischenzeit gab es weitere Definitionsversuche, unter anderem die von STAVANGER (1994), die von der Europäischen Expertengruppe (ESPID) und die von MOLZ (1998). Letztendlich erhielt die ursprüngliche Definition von 1969 die größte Zustimmung. Beckwith war nicht nur für die Definition von SIDS verantwortlich, sondern stellte auch einen Algorithmus für einen eingetroffenen SIDS-Fall auf. Er forderte neben der exakten Untersuchung der Umstände des Todes (einschließlich Befragung der Familie) die Durchführung einer Obduktion und einer histologischen Untersuchung der wichtigsten Organe (Gehirn, Herz, Lunge, Leber, Niere). Desweiteren schlug er eine routinemäßige Anfertigung einer Blutkultur vor. Weitere Untersuchungen (Toxikologie, Virologie etc.) sollten bei entsprechender Indikation durchgeführt werden. Trotz der genauen Definition von SIDS und der vielfach durchgeführten Untersuchungen post mortem bleibt SIDS in vielen Fällen eine Verlegenheitsdiagnose [115]. 54

64 Diskussion Geschichtlicher Rückblick, Epidemiologie und Mortalität Das Sterben eines Kindes, das unerwartet und plötzlich eintritt, zählte schon in früherer Zeit zu den größtmöglichen, schmerzlichsten und tiefgreifendsten Unglücken der menschlichen Kultur. Eine hohe Kindersterblichkeit bestand in den gesamten Hochkulturen (Israel, Mesopotamien, Ägypten, Griechenland). Bereits vor 4000 Jahren erkannte man den Unterschied zwischen unerwartet verstorbenen Kindern und solchen, bei denen bereits vorbestehenden krankhaften Symptomen bekannt waren. Schon damals galt das Ersticken des Kindes im Schlaf, durch die Mutter, die Hebamme oder durch Dämonen, als eine der besten Erklärungen für diesen plötzlichen Tod [116]. Vom Mittelalter bis hin zum 18. Jahrhundert finden sich Dokumente, die sich mit Verordnungen Verboten Vorbeugungen des plötzlichen Säuglingstodes beschäftigen. Ende des 18. bzw. zu Beginn des 19. Jahrhunderts gaben sich Ärzte mit der alleinigen Erklärung des Erstickens nicht mehr zufrieden, und es kam zu neuen und intensiveren Forschungsansätzen. Ein Artikel im Lancet vom 10. August 1855 (Autor anonym) gibt Aufschluss über den damaligen Stand der Forschung. Er besagt, dass man sich einheitlich und ein standardisierten Programm befolgend der Untersuchung jedes gestorbenen Säuglings widmen sollte, weil nur so kämen Merkmale und Kennzeichen des plötzlichen Säuglingstodes zum Vorschein. Desweitern wurde suggeriert, dass es bei SIDS eine jahreszeitliche Häufung (höchste Sterbeziffern in den Monaten November, Dezember und Januar, die niedrigsten in den Sommermonaten) und auch eine tageszeitliche Häufung (in den frühen Morgenstunden; 95% nach drei Uhr früh) gibt erwähnte ein Bericht, das SIDS mit einem hohen Anteil die unteren sozialen Schichten bzw. uneheliche Kinder betrifft [117]. Durch den kontinuierlichen Rückgang der Gesamtsterblichkeitsrate hat SIDS im letzten Jahrhundert zunehmend an Bedeutung gewonnen. In vielen Ländern mit hohem Lebens- und Gesundheitsstandard (wenig Infektionskrankheiten und 55

65 Diskussion Ernährungsstörungen als Todesursachen) stellt SIDS die häufigste Todesursache der Postneonatalperiode ( Lebensmonaten), trotz einem enormen Abfall der Inzidenzrate aufgrund weltweiter Aufklärungskampagnen und Präventionsmaßnahmen. Am größten ist der Anteil der Kinder, die an SIDS verstorben sind, in Deutschland und in der Schweiz mit je ca. 40% der postneonatalen Säuglingssterblichkeit. In den 80er Jahren entsprachen die SIDS-Mortalität und die postneonatale Gesamtmortalität von Österreich (Abbildung 9) der in Deutschland. Bis 1997 kam es im Gegensatz zu Deutschland zu einem Abfall (minus 25%) jener. Pro Jahr ereignen sich noch immer ca. 40 Fälle pro Geburten ( Geburten im Jahr 2007); Inzidenz: 0,0005 Promille. Abbildung 9: SIDS-Mortalität in Österreich ( ) [zur Verfügung gestellt von [118] 56

66 Diskussion Abbildung 10: SIDS-Mortalität in der Steiermark ( ) [zur Verfügung gestellt von [119] Weltweit wurde die SIDS-Mortalität durch die Einführung gezielter Präventionsmaßnahmen erfreulicherweise um mehr als 50% reduziert (anfänglich Senkung nur um 0,5-4 Promille). Auch in der Steiermark (Abbildung 10) ist ein deutlicher Rückgang der SIDS-Mortalität zu verzeichnen ereigneten sich die meisten SIDS-Fälle (ca. 35 Fälle pro durchschnittlich Geburten); ein deutlicher Rückgang bis 1995, was auf die Einführung bestimmter Präventivmaßnahmen und Aufklärungskampagnen zurückzuführen ist. Im Jahr 2006 gab es keinen SIDS-Fall in der Steiermark (Details siehe Abbildung 10) [120]. Trotz der unterschiedlichen Häufung und Unterschiede im Auftreten von SIDS gibt es einige Charakteristika der SIDS-Mortalität, die unter dem Begriff robuste Merkmale der SIDS-Epidemiologie zusammengefasst werden. 57

67 Diskussion Dieser Begriff beinhaltet folgende Feststellungen: ~ am häufigsten tritt SIDS im Alter von 2-5 Monaten (Gipfel bei ca. 100 Tagen) auf ~ Jungen sind häufiger betroffen als Mädchen [121] Ätiologie und Pathogenese In der ca. 100-jährigen Geschichte der Forschung über SIDS wurden immer wieder einzelne Gründe (Tabelle 3) für die Entstehung von SIDS postuliert. Jedoch hat keine dieser monofaktoriellen Betrachtungsweisen diversen Erfahrungen und Überprüfungen Stand gehalten. So ist man von einer monofaktoriellen Betrachtungsweise abgekommen, hin zu einer multifaktoriellen [122]. Im Laufe der Geschichte hat es einige Theorien über die Entstehung des plötzlichen Säuglingstodes gegeben. THEORIE AUTOR JAHR THEORIE AUTOR JAHR Thymus Grawtiz 1888 Wirbelsäulentrauma Towbin 1967 Paltauf 1889 Hirnödem Althoff 1969 Aspiration Peer 1924 Laryngospasmus Bergmann 1969 Enteropathie Kolisko 1913 Virusinfekt Ray 1970 Ersticken Abramson 1944 Schlafapnoen Steinscheider 1972 Immundefizienz Spain 1954 Guilleminault 1975 Infekt der Luftwege Schlemer 1956 Kelly 1979 Althoff 1969 Härtegrad des Wassers Crawfor 1973 Reflexdysfunktion Stowens 1957 Autonomes Nervensystem Salk 1974 Kaada 1987 Schwartz 1976 Luftwegsobstruktion Emery 1958 Chronische Hypoxie Naeye 1974 Shaw 1968 Cerebralschaden Valdes-Dapena 1976 Kahn 1988 Diabetes der Mutter Kirvonen 1976 Schlüter 1996 Atemregulation Shannon 1977 Rachitits Spann 1959 Kurz 1986 Milchallergie Parish 1960 Überwärmung Nelson 1989 Infektionen Gold 1961 Fleming 1992 Müller 1961 Bauchlage dejonge 1980 Stress Bohrod 1963 Einspieler 1992 Elektrolytentgleisung Maresch 1964 Ponsonby 1993 Anaphylaxie Gunter 1966 CO2-Rückatmung Kemp 1991 Endokrine Insuffizienz Geertinger 1966 Bolton 1993 Diving Reflex Wolf 1966 Corbyn 1999 French 1972 Kollaps kleiner Luftwege Martinez 1991 Bakterielle Infektion Hoedt 1966 Gehirnveränderungen Molz 1992 Johnson 1966 Traumerlebnis Christos 1992 Rognum 1999 Nikotinbelastung Milerad 1993 Herzrhythmusstörungen Church 1967 Toxine in Matratzen Richardson 1994 James 1968 Cerebrale Deeg 1998 Perfusionsstörung Schwartz Stramba-Badiale Glomus caroticum Arousals Geertinger Kahn Tabelle 4: Theorien über die Entstehung des Plötzlichen Säuglingstods im Verlauf der Geschichte [123] 58

68 Diskussion Aufgrund der Vielfalt der Theorien über die mögliche Entstehung von SIDS hat man sich in den letzten Jahren mehr der These der multifaktoriellen Pathogenese von SIDS zugewandt (Abbildung 11). Es sind viele Fragen über die physiologischen Mechanismen verantwortlicher, umweltbedingter Risikofaktoren aufgekommen. Seit 1985 hat es eine Vielzahl von prospektiven, multizentrischen Studien gegeben, die sich intensiv dieser Thematik und Fragestellung gewidmet haben. Insgesamt wurde der Schlaf einer Nacht von Kinder in diversen Schlaflabors aufgezeichnet. 40 von ihnen verstarben möglicherweise an SIDS. Verschiedenste Faktoren wurden gemessen und analysiert; darunter: Schlafaufzeichnungen und Analyse derer, Prozedere des Monitorings, Analyse der Schlafstadien, kardiorespiratorische Faktoren (Herzfrequenz, Schlafapnoen), Sauerstoffsättigung, Scoring von Arousals, Arousalschwelle, autonome Funktionen u.v.m.. Ebenso wurde auf die physiologischen Auswirkungen von pränatalen (mütterliches Rauchen während der Schwangerschaft etc.) und postnatalen (Drogen, Sedativa, Bauchlage, Umgebungstemperatur, Stillen, bedeckte Schlafposition etc.) Risikofaktoren eingegangen. 59

69 Diskussion Abbildung 11: Multifaktorielles Konzept der Pathogenese bei SIDS[123] SIDS betrachtet als multifaktorielles Geschehen beinhaltet inadäquate Kontrollsysteme kardialer, respiratorischer, autonomer und Arousal Herkunft. Diese Kontrollsysteme sind von Anbeginn in ihrer Funktion nicht vollständig entwickelt. Diese Unreife kann durch Infektionen, prä- und postnatalen Umgebungsfaktoren zusätzlich verschlechtert werden. Um all diese Faktoren in einen Zusammenhang mit SIDS zu bringen, hat man ein Model entwickelt, welches all diese Faktoren berücksichtigte: das 3-S-Modell für SIDS (Abbildung 12). 60

70 Diskussion Abbildung 12: SIDS-Modell [adaptiert von KAHN, 2002] [124] Diese 3-S-Modell für SIDS beinhaltet sickness, stages of development und surroundings. Sickness bezieht sich auf Infektionskrankheiten bzw. andere medizinische Bedingungen des Säuglings. Stages of development verweist auf die Funktionstüchtigkeit bzw. Reife verschiedener Vitalsysteme, wie zum Beispiel das respiratorische, das neurovegetative bzw. das Schlaf-Wach-Kontrollsystem. Surroundings bezieht sich auf Umgebungsbedingungen, welche die Mangelfunktion kardiorespiratorische, vegetativer bzw. Arousal Kontrollsysteme favorisieren. Diese drei Faktoren steuern im unterschiedlichen Ausmaße zu SIDS bei; als Einzelfaktoren bzw. in Kombination. Dennoch hat es den Anschein, dass sie alle drei gemeinsam zum gleichen Endmechanismus bezüglich der Pathogenese von SIDS führen: ihnen allen gemeinsam ist eine verminderte Neigung zu Arousals während des Schlafes und eine Erhöhung der sympathovagalen Balance der Herzfrequenz. Durch verschiedenste Studien hat man festgestellt, dass der Großteil der Säuglinge, die an SIDS verstorben sind bzw. man annimmt, dass dies die Todesursache war, gewisse medizinische Gegebenheiten aufweisen; diese wären: häufigere und verlängerte obstruktive Apnoen, Reduktion an Körperbewegungen, 61

71 Diskussion weniger Arousals gegen Ende der Nacht, erhöhte sympathovagale Kontrolle und ein erhöhter desynchronisierter Sympathikustonus in den späten Stunden der Nacht. Bei Schlafaufzeichnungen in Kontrollgruppen gesunder Kinder hat man diese nur selten festgestellt (Abbildung 13). Abbildung 13: Umwelt- und Umgebungsfaktoren von SIDS (die Pfeile zeigen die Veränderungen, welche bei SIDS-Opfern verglichen zu gesunden Kindern auftreten) [adaptiert von KAHN, 2002] [125] Prä- und postnatale Faktoren, die das Risiko für SIDS erhöhen, senken die Arousability eines Kindes und dessen Herzfrequenz. Umgekehrt vermindern Faktoren, welche das Risiko für SIDS senken, die auditive Arousalschwelle und die sympathovagale kardiale Balance [ ]. Epidemiologische Studien haben eine Anzahl von Risikofaktoren, welche das Risiko für SIDS erhöhen, ausfindig gemacht. Es handelt sich hierbei um ähnliche Risikofaktoren wie die, die das Arousalverhalten eines Kindes positiv oder negativ beeinflussen. Die Bauchlage ist der wichtigste Risikofaktor für SIDS. Aufgrund der Aufdeckung dieses Risikofaktors und daraus folgender Präventiv- bzw. Aufklärungsmaßnahmen, löste mütterliches Rauchen während der 62

72 Diskussion Schwangerschaft die Bauchlage als Hauptrisikofaktor ab. Ebenso erhöhen Frühgeburtlichkeit und ein niedriges Geburtsgewicht das Risiko an SIDS zu versterben. Ca. 20% aller SIDS-Fälle treten bei Frühgeborenen auf [127]. Bei ca. der Hälfte der SIDS-Fälle konnte ein respiratorischer Infekt kurz vor dem Tod nachgewiesen werden [128]. Zu den pränatalen Faktoren für ein erhöhtes SIDS Risiko zählen: mütterliches Rauchen, der Abusus von illegalen Drogen und Alkohol. Durch das Rauchen während der Schwangerschaft kommt es zu einer Häufung und zeitlichen Verlängerung obstruktiver Apnoen. Rauchen nach der Schwangerschaft erhöht das Risiko nicht merklich. Desweitern kommt es zu einer erhöhten auditiven Arousalschwelle und zu einer geringeren Anzahl an Erwachen. Zu den postnatalen Faktoren zählt unter anderem die Einnahme von Sedativa, wie zum Beispiel von Phenothiazide. Es kommt zu einer Unterdrückung von Arousals und respiratorischer Kontrollmechanismen [125]. Ebenso zählt die Bauchlage zu den postnatalen Faktoren. Es gibt mehrere Hypothesen, wieso die Bauchlage bei SIDS-Fällen gehäuft vorkommt (Gesichtnach-unten-Position [129], versehentliches Ersticken [130], nasale Obstruktion bzw. Zurückfallen der Mandibula [131], erhöhte Resistance der oberen Atemwege [132], Wiedereinatmen von Kohlendioxid [133], Gefährdung der Hirndurchblutung durch cervikale Hyperextension [134], Interaktionen zwischen der Bauchlage und Temperaturverhältnissen [135], vermindertes Arousalverhalten [136]). Vor allem bei Frühgeborenen verändert die Bauchlage einiges: es kommt zu einer verlängerten Gesamtschlafzeit, zu weniger Arousals, zu einer Zunahme des QS und zu einer Reduktion von Körperbewegungen [84]. Ebenso wurden Veränderungen in kardial-vegetativer Sicht aufgezeigt (durch Veränderungen im Blutfluss und/oder durch eine veränderte Barorezeptorenstimulation). Das Risiko von Arrhythmien ist erhöht [91, 137]. Desweitern beeinflusst auch die Umgebungstemperatur das SIDS-Risiko. Eine erhöhte Temperatur (durch erhöhte Raumtemperatur bzw. overdressing des Kindes) setzt die Arousability und somit die Fähigkeit lebensbedrohlichen Ereignissen auszuweichen herab. Eine ähnliche Wirkung auf das Arousalverhalten 63

73 Diskussion bzw. auf das SIDS-Risiko hat auch das Schlafen, wenn der Kopf bedeckt ist (Abbildung 14). Positiv in Bezug auf das Arousalverhalten und Risiko mindernd bezüglich SIDS wirkt sich das Stillen aus [125]. Abbildung 14: Optimale Schlafbedingungen und Schlafposition [44] Arousal als wichtiger Überlebensmechanismus Es besteht eine enge Assoziation zwischen SIDS und einem defekten Arousalmechanismus. Wie schon erwähnt zeigen an SIDS verstorbene Kinder eine Reduktion von Körperbewegungen und Arousals während des Schlafes. Dies tritt hauptsächlich während Ende der Schlafperiode auf (= die Zeit während der die meisten SIDS-Fälle auftreten) [ ]. Eine Arousal Reaktion ermöglicht einem schlafenden Kind aufzuwachen und eventuell ein lebensbedrohliches Ereignis vorzubeugen und zu überleben. Zu lebensbedrohlichen Bedingungen zählen verschiedenste schädliche Faktoren bzw. Bedingungen: obstruktive Apnoen, gastroösophagealer Reflux, kardiale 64

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