INAUGURAL-DISSERTATION zur Erlangung des Medizinischen Doktorgrades der Medizinischen Fakultät der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

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1 Aus der Universitätsklinik für Psychiatrie und Psychosomatik der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau Abteilung für Psychiatrie und Psychotherapie Subjektive und objektive Nutzungszeit der CPAP-Therapie in verschiedenen Patienten- Subgruppen unter Berücksichtigung der Teilnahme an einer strukturierten Intensiv-Schulungsmaßnahme INAUGURAL-DISSERTATION zur Erlangung des Medizinischen Doktorgrades der Medizinischen Fakultät der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau Vorgelegt 2011 von Jochen Sauter geboren in Albstadt-Ebingen

2 Dekan: Prof. Dr. Dr. h. c. mult. Hubert Blum Erstgutachter: Prof. Dr. rer. soc. Dipl.-Psych. Dieter Riemann Zweitgutachter: Prof. Dr. med. Stephan Sorichter Jahr der Promotion: 2011

3 Meinen Eltern

4 Der Arzt soll sich immer der Tatsache bewusst sein, dass die Patienten oft lügen, wenn sie behaupten, eine bestimmte Medizin eingenommen zu haben. Hippokrates von Kos

5 I Inhaltsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis...V Abbildungsverzeichnis...VI Tabellenverzeichnis...VIII 1. Einleitung Literaturübersicht Schlafbezogene Atmungsstörungen Physiologische und pathophysiologische Grundlagen schlafbezogener Atmungsstörungen Diagnostik schlafbezogener Atmungsstörungen Obstruktive Schlafapnoesyndrome Epidemiologie Pathophysiologie Symptomatik Therapie Zentrale Schlafapnoesyndrome Epidemiologie Pathophysiologie Symptomatik Therapie Primäre zentrale Schlafapnoe Cheyne-Stokes-Atmung Beatmungstherapie schlafbezogener Atmungsstörungen CPAP-Therapie Nebenwirkungen der CPAP-Therapie BiPAP-Therapie Compliance und Adhärenz Compliance und Adhärenz der CPAP-Nutzung Eigenschaften des Patienten Schweregrad der Erkrankung Nebenwirkungen der CPAP-Therapie Beginn der CPAP-Behandlung Klaustrophobie... 39

6 II Psychologische Faktoren Maßnahmen zur Verbesserung der CPAP-Adhärenz Befeuchtung der Atemwege Technische Verbesserungen des CPAP-Gerätes Verbesserung der CPAP-Masken Verhaltenstherapeutische Maßnahmen Selbsteinschätzung der CPAP-Nutzung Schulungsmaßnahmen zur Verbesserung der CPAP-Adhärenz Material und Methoden Studiendesign Patientenkollektiv Schlafschule Datenerhebung Datenerhebung aus den Patientenunterlagen Datenerhebung durch Befragung der Patienten Erhebung der objektiven Technikdaten Bestimmung der Unterschiede zwischen objektiven und subjektiven Nutzungsdaten Statistische Auswertung Ergebnisse Beschreibung der Patientengruppen Einteilung der Patientensubgruppen Ausgangsdaten der Patientensubgruppen Veränderungen durch die CPAP-Therapie Nutzung des CPAP-Gerätes Subjektive Nutzungsdaten Objektive Nutzungsdaten Unterschiede zwischen selbsteingeschätzter subjektiver Nutzung und objektiven Nutzungsdaten Schwierigkeiten und Nebenwirkungen der CPAP-Therapie Soziale Unterstützung Zufriedenheit mit der CPAP-Therapie Schlafschule Teilnehmerzahl an der Schlafschule... 93

7 III Vergleich der Ausgangsdaten Einfluss der Teilnahme an der Schlafschule auf die CPAP- Nutzung Einfluss der Teilnahme an der Schlafschule auf die Selbsteinschätzung der CPAP-Nutzung Einfluss der Teilnahme an der Schlafschule auf die Zufriedenheit mit dem CPAP-Gerät Diskussion Material und Methoden Studiendesign Patientenkollektiv Schlafschule Datenerhebung Ergebnisse Patientendaten Patienten-Subgruppen Ausgangsdaten und Veränderungen durch Einleitung der CPAP-Therapie Therapieversager Primärversager Sekundärversager Nutzung des CPAP-Gerätes Objektive Nutzungsdaten Subjektive Nutzungsdaten Zuverlässigkeit der Selbsteinschätzung der CPAP-Nutzung Schwierigkeiten und Nebenwirkungen der CPAP-Therapie Soziale Unterstützung Zufriedenheit mit der CPAP-Therapie Schlafschule Demographische Daten, Ausgangsdaten und Veränderungen durch die CPAP-Therapie Objektive Nutzungsdaten Selbsteinschätzung der CPAP-Nutzung Schwierigkeiten der CPAP-Therapie und Zufriedenheit

8 IV 5.3 Schlussfolgerung Zusammenfassung Literaturverzeichnis Anhang Danksagung Lebenslauf

9 V Abkürzungsverzeichnis AHI: APAP: BiPAP: BMI: COPD: CPAP: EEG: ESS: ICSD: LDL: MAI: MSLT: NREM: OSAS: PLMD: PLMS: po 2 : pco 2 : PSG: RDI: REM: RERA: SBAS: UARS: ZSAS: Apnoe-Hypopnoe-Index automatisches Positive Airway Pressure Bi-level Positive Airway Pressure Body-Mass-Index Chronisch-obstruktive Lungenerkrankung Continuous Positive Airway Pressure Elektroencephalogramm Epworth Sleepiness Scale International Classification of Sleep Disorders Low Density Lipoprotein Mikroarousal-Index Multipler Schlaflatenztest Non-Rapid Eye Movement obstruktives Schlafapnoesyndrom Periodic Limb Movement Disorder Periodische Beinbewegungen im Schlaf Arterieller Sauerstoffpartialdruck Arterieller Kohlendioxidpartialdruck Polysomnographie Respiratory Disturbance Index Rapid Eye Movement Respiratory Effort Related Arousal schlafbezogene Atmungsstörung Upper Airway Resistance Syndrom zentrales Schlafapnoesyndrom

10 VI Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: Obstruktive Apnoen... 8 Abbildung 2: Zentrale Apnoen bei einem Patienten mit Cheyne-Stokes-Atmung8 Abbildung 3: Patient mit einem schwergradigen obstruktiven Schlafapnoe- Syndrom...13 Abbildung 4: Systolische zyklische Blutdruckanstiege bei einem Patienten mit schwergradigem obstruktivem Schlafapnoe-Syndrom Abbildung 5: Wirkungsweise der CPAP-Therapie nach Sullivan et al Abbildung 6: aktuelles CPAP-Gerät und aktuelle CPAP-Maske Abbildung 7: Verteilung des Patientenkollektivs auf die einzelnen Subgruppen Abbildung 8: mittlere subjektive Nutzungsdauer pro Nacht Abbildung 9: subjektive Effizienz in Prozent der genutzten Tage bezogen auf das letzte Jahr Abbildung 10: objektive Nutzungsdauer in Stunden pro Therapienacht Abbildung 11: mittlere Nutzung in Stunden pro Nacht Abbildung 12: mittlere objektive Effizienz als Anteil der genutzten Tage bezogen auf den Gesamtnutzungszeitraum in Prozent Abbildung 13: objektive Nutzung pro Therapienacht im Vergleich zur subjektiv angegebenen Nutzung Abbildung 14: objektive Effizienz im Vergleich zur subjektiven Effizienz Abbildung 15: Differenz zwischen subjektiver und objektiver Nutzungszeit in h pro Therapienacht Abbildung 16: mittlere Differenz zwischen subjektiver und objektiver Effizienz 83 Abbildung 17: Summe der Punktwerte für häufige Probleme und Nebenwirkungen der CPAP-Therapie Abbildung 18: Histogramm der Summe der Problemwerte im gesamten Nutzerkollektiv Abbildung 19: Zufriedenheit mit CPAP-Gerät und Maske Abbildung 20: Gefühl des morgendliches Ausgeruhtseins Abbildung 21: Anteile der Teilnehmer an der Schlafschule bezogen auf die Anzahl der Patienten in der jeweiligen Subgruppe... 94

11 VII Abbildung 22: Mittelwerte der objektiven Nutzungsdauer pro Therapienacht in Stunden bezogen auf die Teilnahme an der Schlafschule Abbildung 23: Mittelwerte der mittleren Nutzung pro Nacht über den gesamten Nutzungszeitraum in h/ Nacht bezogen auf die Teilnahme an der Schlafschule Abbildung 24: Mittelwerte der objektiven Effizienz in Prozent der genutzten Tage bezogen auf den gesamten Nutzungszeitraum unter Berücksichtigung der Teilnahme an der Schlafschule Abbildung 25: Summe der Punktwerte für häufige Schwierigkeiten und Probleme der CPAP-Therapie bezogen auf die Teilnahme an der Schlafschule Abbildung 26: Subjektive und objektive Nutzungszeit pro Therapienacht bei Schlafschule-Teilnehmern und Nicht-Teilnehmern Abbildung 27: Differenz zwischen subjektiver und objektiver Nutzungszeit pro Therapienacht in Stunden bezogen auf die Teilnahme an der Schlafschule Abbildung 28: Differenz zwischen subjektiver und objektiver Effizienz in Prozent der genutzten Nächte bezogen auf den gesamten Nutzungszeitraum unter Berücksichtigung der Teilnahme an der Schlafschule Abbildung 29: Zufriedenheit mit dem CPAP-Gerät und der Maske

12 VIII Tabellenverzeichnis Tabelle 1: Schlafbezogene Atmungsstörungen, Diagnosen nach ICSD Tabelle 2: Verteilung des Patientenkollektivs auf die einzelnen Subgruppen Tabelle 3: Anteil der einzelnen Nutzersubgruppen am Gesamtkollektiv nach Abzug der nicht erreichbaren und nicht verwertbaren Patienten Tabelle 4: Ausgangs-Werte der Nutzersubgruppen Tabelle 5: Geschlechtsverteilung der Patienten-Subgruppen Tabelle 6: Soziokulturelle Herkunft bezogen auf die Subgruppen Tabelle 7: Minimale Sauerstoffsättigung kleiner 85% bezogen auf die Subgruppen Tabelle 8: Relevante Komorbiditäten (Fortsetzung auf Seiten 67-70) Tabelle 9: Grad der Adipositas bezogen auf die Subgruppen Tabelle 10: Veränderung des AHI, MAI und ESS durch Einleitung der CPAP- Therapie Tabelle 11: CPAP-Druck bezogen auf die Patienten-Subgruppen Tabelle 12: subjektive Nutzungszeit pro Therapienacht in h/ Nacht Tabelle 13: subjektive Effizienz als Anteil der genutzten Tage in Prozent bezogen auf das letzte Jahr Tabelle 14: objektive Therapiedauer in Stunden pro Therapienacht Tabelle 15: mittlere Nutzungsdauer in Stunden pro Nacht Tabelle 16: objektive Effizienz als Anteil in Prozent der genutzten Tage bezogen auf den Gesamtnutzungszeitraum Tabelle 17: Vergleich zwischen objektiver und subjektiver Nutzungsdauer pro Therapienacht Tabelle 18: Vergleich zwischen objektiver und subjektiver Effizienz Tabelle 19: Differenz zwischen subjektiver und objektiver Nutzungsdauer in Stunden pro Therapienacht Tabelle 20: Differenz zwischen subjektiver und objektiver Effizienz als Anteil der genutzten Tage bezogen auf den Gesamtnutzungszeitraum Tabelle 21: Summe der Punktwerte für häufige Probleme und Nebenwirkungen der CPAP-Therapie Tabelle 22: Grad der Beeinträchtigung durch häufige Schwierigkeiten und Nebenwirkungen der CPAP-Therapie (Fortsetzung S. 87 u. 88)... 86

13 IX Tabelle 23: Soziale Unterstützung durch Familie und Freunde bezüglich der CPAP-Therapie (Fortsetzung S. 90) Tabelle 24: Zufriedenheit mit CPAP-Gerät und Maske sowie selbsteingeschätztes Gefühl des morgendlichen Ausgeruhtseins bezogen auf die Nutzergruppen Tabelle 25: Teilnehmer an der Schlafschule bezogen auf die Patientensubgruppen Tabelle 26: Ausgangsdaten der Schlafschule-Teilnehmer und Nicht-Teilnehmer Tabelle 27: Veränderungen durch die CPAP-Therapie bei Schlafschule- Teilnehmern und Nicht-Teilnehmern Tabelle 28: CPAP-Druck bei Schlafschule-Teilnehmern und Nicht-Teilnehmern Tabelle 29: Geschlecht bezogen auf Teilnahme an der Schlafschule Tabelle 30: soziokulturelle Herkunft bezogen auf Teilnahme an der Schlafschule Tabelle 31: minimale Sauerstoffsättigung bezogen auf Teilnahme an der Schlafschule Tabelle 32: Grad der Adipositas bezogen auf die Schlafschule-Teilnahme Tabelle 33: Relevante Komorbiditäten bezogen auf die Schlafschule-Teilnahme (Fortsetzung siehe Seite 99) Tabelle 34: objektive Nutzungsdaten im Vergleich zwischen Teilnehmern an der Schlafschule und Nicht-Teilnehmern Tabelle 35: Summe häufiger Probleme und Nebenwirkungen der CPAP- Therapie unter Berücksichtigung der Teilnahme an der Schlafschule Tabelle 36: Unterschied zwischen subjektiven und objektiven Nutzungsdaten bei Schlafschule-Teilnehmern und Nicht-Teilnehmern Tabelle 37: Differenz zwischen subjektiven und objektiven Nutzungsdaten bezogen auf die Teilnahme an der Schlafschule Tabelle 38: Zufriedenheit mit dem CPAP-Gerät und der Maske sowie morgendliches Ausgeruhtsein bezogen auf die Teilnahme an der Schlafschule

14 1 Einleitung 1. Einleitung Schlafapnoe-Syndrome sind mit einer Prävalenz von 4% der Männer und 2% der Frauen in einem mittleren Lebensalter ein häufiges Krankheitsbild (Young et al. 1993). Für die Therapie des mittel- bis schwergradigen obstruktiven Schlafapnoesyndroms stellt die Überdruckbeatmung mittels CPAP (Continuous Positive Airway Pressure) seit nahezu 30 Jahren den Goldstandard dar (Mayer et al. 2009, Stuck u. Maurer 2009). Trotz der hohen Effizienz der CPAP- Therapie ist der Therapieerfolg durch die Adhärenz der Patienten gegenüber der Therapie limitiert. Der Therapie-Erfolg bei dieser Therapie ist jedoch entscheidend von einer regelmäßigen nächtlichen Nutzung des CPAP-Gerätes abhängig. Je nach Studie ergeben sich Anteile von 46 bis 83% der CPAP- Nutzer, die ihr Gerät im Mittel nur weniger als vier Stunden pro Nacht nutzen (Kribbs et al. 1993a, McArdle et al. 1999, Meurice et al. 1994, Nino-Murcia et al. 1989, Waldhorn et al. 1990). In der Compliance-Forschung ist bekannt, dass die Selbsteinschätzung durch die Patienten dazu tendiert, die Compliance zu überschätzen und die Non- Compliance zu unterschätzen (Vermeire et al. 2001). Dies scheint bei der CPAP-Therapie ähnlich zu sein. Es konnte gezeigt werden, dass CPAP-Nutzer ihre Nutzungszeit im Vergleich zu den aus dem Gerätespeicher ausgelesenen Daten überschätzen (Engleman et al. 1996, Kribbs et al. 1993a, Meurice et al. 1994; Rauscher et al. 1993). Hierbei tendieren insbesondere Patienten mit einer schlechten Compliance dazu, ihre CPAP-Nutzung falsch einzuschätzen (Rauscher et al. 1993). Nun stellt sich die Frage, ob es bezüglich der Übereinstimmung der tatsächlichen Nutzungszeit mit der Selbsteinschätzung durch den Patienten Unterschiede zwischen sehr guten, guten und schlechten Nutzern gibt. Weiterhin soll untersucht werden, ob die Teilnahme an einer strukturierten Intensiv-Schulungsmaßnahme zur CPAP-Therapie einen Einfluss auf den Unterschied zwischen der objektiven und der subjektiven selbsteingeschätzten Nutzungszeit bei CPAP-Patienten zeigt.

15 2 Literaturübersicht 2. Literaturübersicht 2.1 Schlafbezogene Atmungsstörungen Schlafbezogene Atmungsstörungen (SBAS) stellen Störungen der Atmung dar, die ausschließlich oder primär im Schlaf auftreten und Auswirkung auf den Schlaf haben und in der Regel dessen Erholungsfunktion beeinträchtigen. Hieraus ergibt sich als häufiges Symptom eine erhöhte Tagesschläfrigkeit (Becker 2007a, Mayer et al. 2009, Penzel u. Peter 2007). In der Regel gehen schlafbezogene Atmungsstörungen mit Apnoen und Hypopnoen sowie Hypoventilationen einher. Hieraus resultiert je nach Art der vorliegenen Atmungsstörung eine Hypoxämie bzw. Hyperkapnie und Azidose (Mayer et al. 2009). Durch die sich ständig wiederholende Hypoxie und Hyperkapnie als Folge der schlafbezogenen Atmungsstörung sowie der mit der schlafbezogenen Atmungsstörunge einhergehenden Aktivierung des sympathischen Nervensystems ergeben sich besondere Risiken, die insbesondere zu schwerwiegenden Folgeschäden am Herz-Kreislauf-System führen können. Zu diesen Schädigungen zählen unter anderem arterielle Hypertonie, koronare Herzkrankheit, Herzinsuffizienz und Herzrhythmusstörungen, aber auch Cor pulmonale sowie cerebrale Ischämien (Nieto et al. 2000, Shahar et al. 2001; Young et al. 1997). Begleitend gehen schlafbezogene Atmungsstörungen oft mit einer ganzen Reihe unspezifischer Beschwerden einher. Hierzu zählen Reizbarkeit, Gedächtnis- und Konzentrationsstörungen oder bei männlichen Patienten Potenzprobleme (Becker 2007b, Cheshire et al. 1992). Patienten mit schlafbezogenen Hypoxämie- und Hypoventilationssyndromen leiden zusätzlich häufig unter nächtlichem Erwachen mit Luftnot, Ein- und Durchschlafstörungen, Belastungsdyspnoe am Tage und Kopfschmerzen (Becker 2007b). Diese Vielgestaltigkeit der möglichen Symptome schlafbezogener Atmungsstörungen erklärt, warum bei manchen Patienten nicht der gestörte Nachtschlaf, sondern die Folgerkrankungen und deren Symptome den ersten Hinweis auf eine schlafbezogene Atmungsstörung liefern.

16 3 Literaturübersicht Nach der ICSD-2 von 2005 werden drei Kategorien von schlafbezogenen Atmungsstörungen unterschieden: Obstruktive Schlafapnoe-Syndrome (OSAS), die durch eine pharyngeale Obstruktion bedingt sind Zentrale Schlafapnoe-Syndrome (ZSAS) ohne pharyngeale Obstruktion, bei denen eine zentrale Ursache im Bereich der Atmungsregulation vorliegt Schlafbezogene Hypoventilations- und Hypoxämiesyndrome, die sich durch mehrere Minuten dauernde Phasen mit Hypoxie und Hyperkapnie auszeichnen (Becker 2007b, Mayer et al. 2009) Innerhalb dieser drei Kategorien wiederum werden in der ICSD-2 die in Tabelle 1 dargestellten Krankheitsbilder unterschieden (Mayer et al. 2009). Goldstandard zur Diagnostik und zur Abgrenzung gegenüber etwaigen Differentialdiagnosen der schlafbezogenen Atmungsstörungen stellt die überwachte kardiorespiratorische Polysomnographie dar (Mayer et al. 2009, Penzel u. Peter 2007).

17 4 Literaturübersicht Zentrale Schlafapnoesyndrome Primäre zentrale Schlafapnoe Zentrale Schlafapnoe bei Cheyne-Stokes-Atmung Zentrale Schlafapnoe bei höhenbedingter periodischer Atmung Zentrale Schlafapnoe bei anderer körperlicher Erkrankung (nicht Cheyne-Stokes) Zentrale Schlafapnoe durch Medikamente, Drogen oder Substanzen Zentrale Schlafapnoe im Säuglingsalter Obstruktive Schlafapnoesyndrome Obstruktive Schlafapnoe bei Erwachsenen Obstruktive Schlafapnoe bei Kindern Schlafbezogene Hypoventilations-/ Hypoxämiesyndrome Schlafbezogene nichtobstruktive alveoläre Hypoventilation (idiopathisch) Kongenitales zentrales alveoläres Hypoventilationssyndrom Schlafbezogene Hypoventilation/ Hypoxämie durch körperliche Erkrankungen Schlafbezogene Hypoventilation/ Hypoxämie bei parenchymaler oder vaskulärer Lungenerkrankung Schlafbezogene Hypoventilation/ Hypoxämie bei Obstruktion der unteren Atemwege Schlafbezogene Hypoventilation/ Hypoxämie bei neuromuskulären oder Brustwanderkrankungen Andere schlafbezogene Atmungsstörungen Nicht näher bezeichnetes (unspezifisches) Schlafapnoesyndrom/ schlafbezogene Atmungsstörung Tabelle 1: Schlafbezogene Atmungsstörungen, Diagnosen nach ICSD-2 (nach Mayer et al. 2009, S. 52)

18 5 Literaturübersicht Physiologische und pathophysiologische Grundlagen schlafbezogener Atmungsstörungen Zum Verständnis der Pathogenese schlafbezogener Atmungsstörungen ist ein Blick auf die physiologischen Veränderungen im Schlaf notwendig. Aufgabe des Atmungssystems ist es, den Organismus mit einem ausreichenden Angebot an Sauerstoff zu versorgen, aber auch gleichzeitig für die notwendige Elimination des Kohlendioxids zu sorgen. Das komplexe Atmungssystem kann vereinfachend als aus zwei zusammenwirkenden Komponenten bestehend betrachtet werden: Dem Atemzentrum in der Medulla oblongata und im Mesencephalon obliegt die Funktion als Steuerzentrale und Impulsgeber. Die an der Atmung beteiligte Muskulatur bildet die zweite Komponente dieses Systems. Zum einen muss durch die Muskulatur im Bereich des Pharynx und des Zungengrundes die Offenhaltung der Atemwege gewährleistet werden. Andererseits wirken das Zwerchfell zusammen mit Interkostalmuskulatur und Atemhilfsmuskeln als Atempumpe (Becker 2007b). Im Schlaf ist jedoch, im Vergleich zum Wachzustand, die Regulation dieser Komponenten verändert, so dass bereits beim Gesunden der Übergang vom Wachzustand in den Schlaf sowie der Übergang vom NREM-Schlaf in den REM-Schlaf mit erheblichen Veränderungen im Zusammenspiel des Atemapparates einhergeht. Insbesondere entfallen im Schlaf der sogenannte Wachstimulus sowie die teilweise Steuerung der Atmung durch die Willkürmotorik. Beim Gesunden ist trotz dieser Veränderungen jederzeit eine ausreichende Funktion des Atmungssystems garantiert, auch wenn es zu einem leichten Abfall des Sauerstoffgehalts und zu einem geringfügigen Anstieg des Kohlendioxidgehalts im Blut kommt (Becker 2007b, Podszus 2007, Schäfer 2006). Im Schlaf nehmen der Atemantrieb sowie die Antwort des Atemzentrums auf Sauerstoffabfall oder erhöhte Kohlendioxidpartialdrücke ab. Ebenso reduziert sich die Funktion der an der Atmung beteiligten Muskulatur mit Ausnahme des Zwerchfells, so dass dessen Anteil an der Atemarbeit zulasten des Anteils der thorakalen Muskulatur zunimmt. Als Folge hiervon reduziert sich bereits beim Einschlafen das Tidalvolumen und somit auch das Atemminutenvolumen. Vor allem im REM-Schlaf kommt es zu einer Reduktion des Tonus der quergestreiften Muskulatur, so dass überwiegend die Atemarbeit des

19 6 Literaturübersicht Zwerchfells eine ausreichende Atmung gewährleisten muss. Bei Patienten, die aufgrund von Erkrankungen wie Chronisch-obstruktiver Lungenerkrankung (COPD), Asthma bronchiale oder Lungenemphysem ein relativ tiefstehendes Zwerchfell besitzen, kann deshalb oft lediglich im Wachzustand und NREM- Schlaf die gestörte Atemmechanik ausreichend durch die Interkostalmuskulatur kompensiert werden. Als Folge der unzureichenden Kompensation können Hypoventilationen mit langandauernden REM-assoziierten Hypoxämien mit Hyperkapnien resultieren (Becker 2007b, Podszus 2007). Bei adipösen Patienten kann es weiterhin in liegender Körperposition zu einem erhöhten intrinsischen positiven endexspiratorischen Druck kommen. Dieser erhöhte Druck führt zu einer Zunahme der notwendigen Atemarbeit, die in der Regel die gesamte Schlafzeit andauert. Diese erhöhte Belastung kann zu einer vorzeitigen Erschöpfung der Atempumpe im Schlaf beitragen (Podszus 2007). Außerdem nimmt im Schlaf der Durchmesser der oberen Atemwege im Bereich des Pharynx deutlich ab. Unter anderem hierdurch kommt es im NREM-Schlaf bereits zu einem mehr als 200%igen Anstieg des Atemwegswiderstands. Diese Veränderungen sind im REM-Schlaf noch ausgeprägter (Podszus 2007). Im Vergleich zum Wachzustand sinkt im NREM-Schlaf das Atemminutenvolumen um 10-15% ab. Bei Gesunden tritt im REM-Schlaf keine weitere Reduktion des Atemminutenvolumens auf. Jedoch weisen sowohl Atemminutenvolumen als auch Atemfrequenz im REM-Schlaf eine erheblich größere Schwankungsbreite auf. Insgesamt führen diese Veränderungen des Atmungssystems beim Gesunden nur zu einem geringen Anstieg des arteriellen Kohlendioxidpartialdrucks (pco 2 ) um 2-4 mmhg sowie zu einer geringen Abnahme des Sauerstoffpartialdrucks (po 2 ) um 3-6 mmhg (Becker 2007b, Podszus 2007). Bei bestimmten Erkrankungen, wie Lungenfibrose, cystischer Fibrose oder bei neuromuskulären Erkrankungen, deren respiratorische Auswirkungen im Wachzustand noch kompensiert werden, kann es im Schlaf durch den Wegfall des Wachstimulus zu einer Dekompensation mit langandauernden Hypoventilationen und Entgleisung der Blutgase kommen (Podszus 2007).

20 7 Literaturübersicht Diagnostik schlafbezogener Atmungsstörungen Goldstandard zur Diagnostik schlafbezogener Atmungsstörungen stellt die überwachte kardiorespiratorische Polysomnographie im Schlaflabor dar. In gewissen Fällen können für den diagnostischen Nachweis und zur Bestimmung des Schweregrades einer schlafbezogenen Atmungsstörung auch sogenannte Polygraphie-Systeme mit einer reduzierten Anzahl an Aufzeichnungskanälen zum Einsatz kommen (Mayer et al. 2009). Phänomenologisch können in der Aufzeichnung der Atemflusskure im Schlaf vier verschiedene pathologische Atmungsmuster bei schlafbezogenen Atmungsstörungen unterschieden werden: Apnoen: kompletter Atemstillstand Hypopnoen: verminderte Atmung RERAs: respiratorische Ereignisse mit vermehrtem Effort und Arousal, die jedoch nicht die Definition von Apnoen oder Hypopnoen erfüllen Hypoventilationen: mehrminütige Phasen verminderter Atmung (Becker 2007b). Weiterhin muss zwischen obstruktiven Ereignissen mit Einengung der oberen Atemwege und zentralen Atmungsstörungen ohne Einengung oder Verschluss der Atemwege unterschieden werden. Zur Unterscheidung zwischen obstruktiven und zentralen Ereignissen werden die Atmungsanstrengungen im Thorax- und Abdomenbereich herangezogen. Eine Apnoe wird dann als obstruktiv gewertet, wenn die Atmungsanstrengung weiterläuft (siehe Abbildung 1). Bei zentralen Ereignissen dagegen kommt es zu einem Sistieren der Atmungsanstrengung (siehe Abbildung 2). Es können auch gemischte Apnoen auftreten, wenn die Atmungsanstrengung zunächst sistiert, dann aber im weiteren Verlauf des respiratorischen Ereignisses bei weiterhin ausbleibendem Atemfluss wieder einsetzt (Weeß 2009).

21 8 Literaturübersicht Abbildung 1: Obstruktive Apnoen Eine besondere Form der zentralen schlafbezogenen Atmungsstörungen stellt die Cheynes-Stokes-Atmung dar, bei der zwischen zwei zentralen Apnoen eine Phase von Atemtätigkeit folgt, wobei die Atemamplitude spindelförmig zu- und wieder abnimmt (Becker 2007b, siehe Abbildung 2). Abbildung 2: Zentrale Apnoen bei einem Patienten mit Cheyne-Stokes-Atmung Um genauere Kritierien für die Festlegung respiratorischer Ereignisse im Schlaf zu haben, wurden genauere Definitionen von Apnoen und Hypopnoen anhand der Abnahme des Atemflusses von der American Academy of Sleep Medicine (AASM) definiert. Apnoen sind dabei als eine mindestens 90%-ige Abnahme oder komplette Unterbrechung des Luftflusses für die Dauer von mindestens zehn Sekunden festgelegt (Weeß 2009). Für die Definition von Hypopnoen gibt es zwei

22 9 Literaturübersicht alternative Möglichkeiten. Nach der gebräuchlichsten Definition wird für eine Hypopnoe eine 30%-ige Reduktion des Atemflusses für mindestens zehn Sekunden sowie ein Sauerstoff-Desaturation um mindestens 4% gefordert. Alternativ kann eine Hypopnoe auch bei einer mehr als 50%-igen Reduktion des Atemflusses für mindestens zehn Sekunden sowie einem Absinken der Sauerstoffsättigung um mindestens 3% oder dem anschließenden Auftreten eines Arousals gewertet werden (Weeß 2009). Als weitere Gruppe von respiratorischen Ereignissen wurden RERAs (Respiratory Effort Related Arousals) als respiratorische Ereignisse, die nicht die Definition von Apnoen oder Hypopnoen erfüllen, festgelegt. Diese gehen mit einer geringeren Einschränkung des Atemflusses einher, zeichnen sich aber durch verstärkt negative Drücke im Thoraxraum als Zeichen erhöhter Atemanstrengung oder durch Flusslimitationen mit anschließenden Arousals aus (Becker 2007b, Weeß 2009). Hypoventilationen stellen eine weitere Form schlabezogener Atmungsstörungen dar. Diese sind durch einen Anstieg des arteriellen Kohlendioxidpartialdrucks definiert. Im Wachzustand liegt die physiologische Obergrenze des pco 2 bei 45 mmhg. Jedoch tritt bereits beim Gesunden, wie oben bereits beschrieben, im Schlaf ein Anstieg des arteriellen Kohlendioxidpartialdrucks um 2-4 mmhg auf, so dass ab einem pco 2 von 50 mmhg von einer schlafbezogenen Hypoventilation gesprochen werden kann. Da bei einer Hypoventilation bei Raumluft immer auch der arterielle Sauerstoffpartialdruck und damit auch die Sauerstoffsättigung abfällt, wird oft die Sauerstoffsättigung als indirekter Hinweis auf ein schlafbezogenes Hypoventilationssyndrom herangezogen. Üblicherweise wird ein Abfall der arteriellen Sauerstoffsättigung unter 85% für länger als fünf Minuten als Hauptkriterium für das Vorliegen eines schlafbezogenen Hypoventilationssyndroms verwendet (Becker 2007b). Als Maß für den Schweregrad einer schlafbezogenen Atmungsstörung wird in der Regel der Apnoe-Hypopnoe-Index (AHI), also die durchschnittliche Anzahl an Apnoen und Hypopnoen pro Stunde Schlafzeit angegeben. Ein weiteres Maß stellt der Respiratory Disturbance Index (RDI), also die durchschnittliche Anzahl an Apnoen und Hypopnoen sowie RERAs pro Stunde Schlafzeit, dar (Becker 2007b, Weeß 2009).

23 10 Literaturübersicht Nach der ICSD-2 kann bei symptomatischen Patienten ein RDI von über fünf respiratorischen Ereignissen pro Stunde Schlafzeit als pathologisch bewertet werden. Bei asymptomatischen Patienten liegt diese Grenze bei einem RDI von über 15 Ereignissen pro Stunde Schlafzeit (Becker 2007b). 2.2 Obstruktive Schlafapnoesyndrome Obstruktive Schlafapnoe-Syndrome entstehen durch eine starke Einengung oder Verlegung der oberen Atemwege im Bereich des Rachens. Nach der ICSD-2 werden obstruktive Schlafapnosyndrome eingeteilt in 1. Obstruktive Schlafapnoesyndrome des Erwachsenen 2. Obstruktive Schlafapnoesyndrome im Kindesalter (Becker 2007b, Mayer et al. 2009) Unter der obstruktiven Schlafapnoe wird aufgrund der gemeinsamen Pathogenese, Epidemiologie und Behandlungsformen auch das früher als eigenständiges Krankheitsbild betrachtete Upper Airway Resistance Syndrome (UARS) als eine Art Frühform subsumiert. Hierunter wurde eine Erkrankung verstanden, die aufgrund eines pathologisch gesteigerten Widerstands der oberen Atemwege zu respiratorischen Arousals, ohne dass definierte Apnoen oder Hypopnoen in der Atemflusskurve zu erkennen sind, führt (Lévy et al. 2006, Stuck u. Maurer 2009). Für die Diagnose einer obstruktiven Schlafapnoe werden nach ICSD-2 ein AHI von größer 15 pro Stunde Schlafzeit oder ein AHI von größer fünf pro Stunde Schlafzeit bei typischer klinischer Symptomatik gefordert (Mayer et al. 2009) Epidemiologie Die obstruktive Schlafapnoe stellt eine Erkrankung des mittleren bis höheren Lebensalters dar. Bevorzugt tritt sie bei Männern zwischen 40 und 65 Jahren sowie bei Frauen ab dem Klimakterium auf, wobei die Inzidenz zwischen dem 35. und 65. Lebensjahr ansteigt. Etwa zwei Drittel der Patienten sind Männer. Wird die Untergrenze für die geforderte Anzahl respiratorischer Ereignisse bereits bei einem AHI von größer fünf Ereignissen pro Stunde Schlafzeit gezogen, so zeigt sich eine hohe Prävalenz von 24-28% der untersuchten Männer und 9-28% der untersuchten Frauen. Zusammenfassend kann davon

24 11 Literaturübersicht ausgegangen werden, dass etwa ein Füntel der Erwachsenen einen AHI größer fünf Ereignisse pro Stunde Schlafzeit, sowie einer von 15 Erwachsenen einen AHI von größer 15 Ereignisse pro Stunde Schlafzeit hat (Ancoli-Israel u. Kripke 1991, Mayer et al. 2009). Eine obstruktive Schlafapnoe mit klinischer Symptomatik findet sich bei 2-4% der Erwachsenen im Alter von Jahren (Young et al. 1993, Mayer et al. 2009). Der Anteil an der männlichen Bevölkerung mit einer mittel- bis schwergradigen Schlafapnoe wird in Großbritannien auf 0,5-1% geschätzt (Mayer et al. 2009). Eine zwei- bis dreifach erhöhte Prävalenz gegenüber der Normalbevölkerung findet sich bei Patienten mit Herzkreislauferkrankungen (Bradley u. Floras 2009, Mayer et al. 2009). Für das Auftreten einer obstruktiven Schlafapnoe prädisponierende Faktoren stellen unter anderem Übergewicht, höheres Lebensalter, gedrungener Körperbau mit überproportionalem Halsumfang, Tumore und Hyperplasien im Pharynxbereich, Retrognathie sowie mesofaziale und dolichofaziale knöcherne Fehlbildungen dar. Weitere Risikofaktoren sind Rauchen und Alkoholkonsum. Neben dem weiblichen Klimakterium, aber auch einer Schwangerschaft, können hormonelle Störungen, wie Akromegalie, das polyzystische Ovarialsyndrom und Hypothyreose, das Risiko für eine obstruktive Schlafapnoe erhöhen. Art und Ausmaß einer kausalen Beziehung dieser Risikofaktoren mit der Entstehung von OSAS sind jedoch nicht eindeutig definiert. Etwa 35% der Variabilität der obstruktiven Schlafapnoe werden auf genetische Faktoren zurückgeführt (Ancoli-Israel u. Kripke 1991, Ancoli-Israel u. Coy 1993, Becker 2007b, Hein 2007, Mayer et al. 2009) Pathophysiologie Ursache der obstruktiven Schlafapnoe ist eine funktionelle Instabilität der oberen Atemwege. Nase, Nasenrachenraum und die unteren Atemwege werden durch Strukturen aus Knorpel oder Knochen stabilisiert, während im Bereich des Pharynx lediglich muskuläre Strukturen für die Stabilisierung verantwortlich sind. Dieser Bereich zeichnet sich durch eine erhöhte Kollapsibilität aus (Stuck u. Maurer 2009). Während im Wachzustand immer ein Übergewicht der dilatierenden Muskulatur gegenüber den zum Kollaps führenden Faktoren besteht, ändert

25 12 Literaturübersicht sich die Situation im Schlaf. Durch die verminderte motorische Innervation kommt es bereits beim Gesunden zu einem deutlichen Anstieg des Widerstandes im Bereich des Pharynx gegenüber dem Wachzustand. Bei Patienten mit obstruktiver Schlafapnoe kann diese Verengung zu einer partiellen oder kompletten Obstruktion der oberen Atemwege führen. Entsprechend treten Veränderungen der Atmung auf, die sich in Schnarchen, Hypopnoen oder sogar Apnoen äußern. Begleitend zu den Apnoen kommt es zu frustranen Anstrengungen der Inspirationsmuskulatur (Becker 2007c). Als Folge der zentralnervösen Aktivierung durch den enstehehenden Sauerstoffsättigungsabfall kommt es zu einem Arousal, wodurch der pharyngeale Muskeltonus wieder zunimmt, so dass die Atmungsstörung durch eine Erweiterung des Pharynx beendet wird. Diese wiedereinsetzende Atmung geht in der Regel mit lautem Schnarchen durch die noch bestehende relative Enge des Pharynx einher (Becker 2007c). Obstruktive Apnoen treten hierbei bevorzugt im REM- und Leichtschlaf auf (Hein 2007). Diese Sequenz von respiratorischem Ereignis und Arousal tritt häufig als zyklische Abfolge gehäuft im Schlaf auf. Die gehäuften Arousal-Reaktionen als Folge der obstruktiven Ereignisse führen zu einer Störung der normalen Schlafstruktur, insbesondere zu einer Abnahme des Tief- und REM-Schlafes, wodurch der Schlaf in seiner Erholungsfunktion beeinträchtigt wird (siehe Abbildung 3; Becker 2007c, Hein 2007).

26 13 Literaturübersicht Abbildung 3: Patient mit einem schwergradigen obstruktiven Schlafapnoe-Syndrom links: Ausgangsbefund rechts: Befund nach Einleitung einer CPAP-Therapie

27 14 Literaturübersicht Symptomatik Leitsymptom der obstruktiven Schlafapnoe stellt die erhöhte Tagesschläfrigkeit dar. Jedoch gibt es auch Patienten ohne erhöhte Tagesschläfrigkeit sowie Patienten, die sie als Krankheitssymptom verleugnen oder nicht wahrnehmen. Als Folge der Tagesschläfrigkeit kommt es häufig zu Leistungsdefiziten und im Laufe der Erkrankung zu kognitiven Leistungseinschränkungen, beeinträchtiger sozialer Kompatibilität und eingeschränkter Lebensqualität. Ebenfalls haben Patienten mit obstruktiver Schlafapnoe und Tagesschläfrigkeit eine 3- bis 7-fach erhöhte Unfallwahrscheinlichkeit im Straßenverkehr (Findley et al. 1988; Aloia et al. 2003). Begleitend berichten in der Regel die Bettpartner über lautes, von Atemstillständen unterbrochenes Schnarchen. Als weitere Befunde treten häufig nächtliches Aufschrecken mit kurzzeitiger Atemnot, nächtliche Palpitationen, insomnische Beschwerden mit häufigem nächtlichen Erwachen, Nykturie, Nachtschweiß, Enuresis, morgendliche Schlaftrunkenheit und nächtliche bzw. morgendliche Kopfschmerzen auf. Im Wachzustand kann es häufig zu einer Erschöpfung mit beeinträchtigter Gedächtnisleistung, Impotenz, Persönlichkeitsveränderungen und depressiven Symptomen kommen (Becker 2007a, Hein 2007, Mayer et al. 2009). Schlafbezogene Atmungsstörungen sind mit einem erhöhten Schweregrad bei einer eventuell vorhandenden dementiellen Symptomatik assoziiert (Ancoli-Israel u. Coy 1994). Als Folgen der Schwankungen der Blutgase und der negativen intrathorakalen Drücke treten Veränderungen im großen und kleinen Blutkreislauf mit krisenhaften Blutdruckanstiegen auf (siehe Abbildung 4). Charakteristisch sind auch zyklische Herzfrequenzvariationen mit Bradykardie während der Atmungsstörung und Tachykardie während der folgenden Hyperventilation. Hieraus entsteht chronisch eine endotheliale Dysfunktion mit Entzündungsreaktion der Gefäße, die zu Atherosklerose führt. Langfristig ergeben sich für das Herz-Kreislauf-System zahlreiche negative Folgen, so dass ein obstruktives Schlafapnoe-Syndrom einen unabhängigen Risikofaktor für Arterielle Hypertonie, Herzinfarkt, Apoplex und Herzinsuffizienz darstellt (Ancoli-Israel u. Coy 1994, Bradley u. Floras 2009, Mayer et al. 2009, Nieto et al. 2000, Shahar et al. 2001, Young et al. 1997).

28 15 Literaturübersicht Abbildung 4: Systolische zyklische Blutdruckanstiege bei einem Patienten mit schwergradigem obstruktivem Schlafapnoe-Syndrom Das Mortalitätsrisiko für unbehandelte Patienten mit mäßiggradiger bis schwerer obstruktiver Schlafapnoe (AHI > 30/ h) ist infolgedessen um das Dreifache erhöht (Ancoli-Israel u. Coy 1994, Mayer et al. 2009). Über pathophysiologische Faktoren wie sympathische Aktivierung, Aktivierung von vasoaktiven Substanzen und Entzündungsprozessen aber auch über oxidativen Stress, Insulinresistenz und die Aktivierung von Gerinnungsfaktoren bestehen Verbindungen zwischen der obstruktiven Schlafapnoe und Herzrhythmusstörungen, wie Vorhofflimmern, ventrikulären Tachykardien mit komplexer Extrasystolie sowie pulmonaler Hypertonie, Diabetes mellitus und Niereninsuffizienz (Bradley u. Floras 2009, Mayer et al. 2009) Therapie Die Therapie der obstruktiven Schlafapnoe richtet sich nach der Anzahl der Atmungsstörungen je Stunde Schlafzeit sowie nach der klinischen Symptomatik. Vor der Therapie der schlafbezogenen Atmungsstörung sollte der Patient über die Einflussfaktoren auf die Erkrankung mit dem Ziel der Beeinflussung von Verhaltensweisen aufgeklärt werden (Mayer et al. 2009). Inbesondere bei leichtgradiger obstruktiver Schlafapnoe und niedrigem kardiovaskulärem Risiko sollten zuerst Allgemeinmaßnahmen, wie

29 16 Literaturübersicht Gewichtsreduktion, Nikotin- und Alkoholkarenz, sowie das Vermeiden von Schlafdefizit und Verzicht auf sedierende oder relaxierende Medikamente empfohlen werden. Für eine 10-15%ige Gewichtsreduktion konnte eine etwa 50%ige Reduktion des AHI bei männlichen moderat übergewichtigen Patienten nachgewiesen werden. Gewichtsreduzierende Maßnahmen bis zur bariatrischen Chirurgie können begleitende Strategien bei der Therapie einer mittel- bis schwergradigen obstruktiven Schlafapnoe darstellen (Mayer et al. 2009). Bei bestimmten Patienten mit Dysgnathien und maxillomandibulären Malformationen kann durch eine kieferchirurgische operative Korrektur oder eine kieferorthopädische Behandlung die obstruktive Schlafapnoe behandelt werden. Weiterhin können durch operative Maßnahmen im HNO-Bereich Weichteile, wie Tumore oder hyperplastische Tonsillen entfernt werden, die bereits im Wachzustand zu einer Obstruktion führen (Hein 2007). Als weitere Therapiemöglichkeit besteht bei wenigen Patienten mit streng lageabhängigen Atmungsstörungen auch die Möglichkeit mit einem Schlafpositionstraining zum Beispiel mittels Schlafrucksack einen therapeutischen Effekt zu erreichen (Hein 2007). Bei einem schwergradigen obstruktiven Schlafapnoe-Syndrom stellte früher die Anlage eines Tracheostoma die einzige Therapiemöglichkeit dar (Guilleminault et al. 1981). Seit der Einführung der CPAP-Therapie durch Sullivan im Jahre 1981 ist diese jedoch der Goldstandard der Therapie (Sullivan et al. 1981). Diese Form der kontinuierlichen nächtlichen Überdruckbeatmung ist indiziert, sollten obengenannte Allgemeinmaßnahmen zu einem unzureichenden Erfolg führen oder zeigt der Patient eine deutliche Tagessymptomatik. Erst bei Inakzeptanz der CPAP-Therapie und einem niedrigen benötigten CPAP-Druck besteht als Alternative die Möglichkeit eines Therapieversuches mit einer Unterkiefer- Protrusionsschiene. Bei auch hier unzureichendem Erfolg können eventuell operative Maßnahmen im HNO-Bereich in Betracht gezogen werden. Allerdings ist hier der Therapieerfolg nicht vorhersagbar (Becker 2007a, Hein 2007). Auf die CPAP-Therapie wird in Kapitel 2.4 ausführlich eingegangen.

30 17 Literaturübersicht 2.3 Zentrale Schlafapnoesyndrome Zentrale Schlafapnoesyndrome zeichnen sich, im Gegensatz zu obstruktiven Schlafapnoe-Syndromen, durch eine Störung in der Atmungsregulation aus. Es kommt zu Apnoen und Hypopnoen ohne fortbestehende Atmungsanstrengung. Nach der ICSD-2 werden zentrale Schlafapnoesyndrome wie folgt eingeteilt: 1. Primäre zentrale Schlafapnoe (idiopathisch) 2. Zentrale Schlafapnoe infolge Cheyne-Stokes-Atmung 3. Zentrale Schlafapnoe infolge periodischer Atmung bei Aufenthalt in großer Höhe 4. Zentrale Schlafapnoe durch Erkrankungen innerer Organe, nicht infolge Cheyne-Stokes-Atmung 5. Zentrale Schlafapnoe durch Drogen oder Substanzen 6. Primäre Schlafapnoe des Säuglingsalters (Becker 2007b, Jerrentrup 2007, Mayer et al ) Epidemiologie Die Häufigkeit zentraler schlafbezogener Atmungsstörungen in der Allgemeinbevölkerung ist derzeit nicht bekannt. Von den Patienten, die sich in schlafmedizinischen Zentren vorstellen, leiden ungefähr 4-10% an einer überwiegend zentralen schlafbezogenen Atmungsstörung. Cheynes-Stokes- Atmung tritt bei Männern häufiger auf als bei Frauen. Eine genetische Disposition ist jedoch nicht bekannt (Jerrentrup 2007, Stuck u. Maurer 2009). Besonders häufig treten zentrale schlafbezogene Atmungsstörungen, insbesondere mit Cheyne-Stokes-Atmungsmuster, bei Patienten mit bekannter Herzinsuffzienz auf. Hirninfarkte, Hirnblutungen und Niereninsuffizienz gelten als weitere Risikofaktoren. Auch bei Aufenthalt in großer Höhe sowie in Verbindung mit dem Gebrauch von Opiaten treten zentrale schlafbezogene Atmungsstörungen auf. Ein weiterer Risikofaktor stellt eine Arnold-Chiari- Malformation dar (Jerrentrup 2007). Möglicherweise kann bereits eine gesteigerte Atemantwort auf erhöhten Kohlendioxidpartialdruck als Risikofaktor betrachtet werden. Bereits eine behinderte Nasenatmung bei verstopfter Nase im Schlaf kann eventuell zur

31 18 Literaturübersicht Entstehung zentraler schlafbezogener Atmungsstörungen beitragen (Jerrentrup 2007, Mayer et al. 2009) Pathophysiologie Verschiedene Mechanismen sind beschrieben, die zu zentralen schlafbezogenen Atmungsstörungen führen können. Hierzu zählen unter anderem Störungen des Atemzentrums, der respiratorischen Muskulatur, häufige Schlafstadienwechsel sowie Veränderungen des Atemantriebs und der Reflexe der oberen Atemwege. Wie bereits beschrieben, wird im Schlaf die Atmung beim Gesunden überwiegend über das metabolische System kontrolliert. Hierbei haben vor allem Veränderungen des arteriellen Kohlendioxidpartialdrucks eine hervorgehobene Stellung. Dieser Stimulus überwiegt die Regulation der Atmung über Veränderungen des Sauerstoffpartialdrucks bei weitem. Es konnte gezeigt werden, dass bereits eine geringe Abnahme des arteriellen Kohlendioxidpartialdrucks im Bereich von 2-6 mm Hg geeignet ist, zentrale Apnoen zu induzieren. Deshalb kann von einer hypokapnischen Apnoeschwelle gesprochen werden. Sobald der arterielle Kohlendioxidpartialdruck diesen für jeden Menschen individuellen Grenzwert unterschreitet, treten zentrale Apnoen auf. Es treten interindividuelle Unterschiede in der Atemantwort auf einen hyperkapnischen Reiz auf. Hierbei scheinen Patienten mit einer starken Atemantwort auf hyperkapnische Reize häufiger unter zentralen schlafbezogenen Atmungsstörungen zu leiden. Dies kann dadurch erklärt werden, dass bei einer starken Atemantwort auf einen hyperkapnischen Reiz der Kohlendioxidpartialdruck stark abfällt und es dabei bei Unterschreiten der Apnoeschwelle zu zentralen Apnoen kommen kann (Stuck u. Maurer 2009). Auch bei einer verlängerten Kreislaufzeit infolge einer stark reduzierten Auswurfleistung des Herzens kann die Atmung durch eine verzögerte Registrierung von Veränderungen der arteriellen Sauerstoff- und Kohlendioxidpartialdrücke an den entsprechenden Chemorezeptoren weiter destabilisiert werden. Da, wie bereits beschrieben, im Schlaf der Atemantrieb auf einen Anstieg des pco 2 abnimmt, kann ein pco 2 -Wert, der im Wachzustand ausreichend ist, die Atmung genügend zu stimulieren, in den Schlafstadien NREM 1 und NREM 2 bereits unter der Apnoeschwelle liegen.

32 19 Literaturübersicht Hierdurch können beim Einschlafen zentrale Apnoen ausgelöst werden, da während einer Apnoe der pco 2 so lange ansteigt, bis er die Apnoeschwelle überschreitet und die Atmung wieder einsetzt. Dieses Wiedereinsetzen der Atmung führt bei zentralen schlafbezogenen Atmungsstörungen häufig zu einer Arousal-Reaktion. Durch dieses Arousal wird oft der Schlaf gestört, so dass im Leichtschlaf der apnoeinduzierende Prozess wieder von vorne beginnt. Bei dieser Form der zentralen schlafbezogenen Atmungsstörung kommt es häufig zu einer Stabilisierung der respiratorischen Situation im Tief- und REM-Schlaf. Aufgrund dieses Effektes treten zentrale Apnoen häufig auch bei Erkrankungen, wie Insomnie oder periodischen Extremitätenbewegungen im Schlaf (PLMD) auf, die häufige Schlaf-Wach-Wechsel verursachen (Jerrentrup 2007, Stuck u. Maurer 2009). Während des Schlaf-Wach-Übergangs können zentrale Apnoen durchaus ein physiologisches Phänomen darstellen, weshalb in der Literatur kein Konsens besteht, welche Anzahl an zentralen Atemstörungen noch als normal betrachtet werden kann. Treten die zentralen Apnoen jedoch gehäuft aus stabilem Leichtschlaf heraus auf und gehen mit einer Schlaffragmentierung und Störung der Schlafstruktur einher, so erlangen sie pathologische Bedeutung und führen oft zu einer Tagessymptomatik in Form einer Hypersomnie (Jerrentrup 2007). Interessanterweise können auch bei nasalen Obstruktionen, zum Beispiel infolge einer allergischen Rhinitis oder einer Nasenseptumdeviation, sowohl obstruktive als auch zentrale Atemstörungen auftreten. Als Ursache hierfür wird angesehen, dass der Einfluss von Mechanorezeptoren, die stabilisierend auf den Atemfluss wirken, vermindert wird oder ausfällt. Ein Einfluss von verstärkter Mundatmung anstelle von Nasenatmung auf die Atmungssteuerung wird ebenfalls diskutiert (Jerrentrup 2007, Stuck u. Maurer 2009). Als weiterer Einflussfaktor sind inhibitorische Reflexe aus den oberen Atemwegen im Larynx- und Pharynx-Bereich beschrieben. Hierbei könnten Deformierungen der oberen Atemwege und negative Drück in den oberen Atemwegen zur Entstehung zentraler schlafbezogener Atmungsstörungen beitragen. Ein weiterer Hinweis hierfür stellt die Beobachtung dar, dass zentrale schlafbezogene Atmungsstörungen häufiger in Rückenlage auftreten sowie sich in ungefähr 30% der Fälle mit CPAP therapieren lassen (Jerrentrup 2007, Mayer et al. 2009).

33 20 Literaturübersicht Als eine besondere Form der zentralen Schlafapnoe ist das Cheyne-Stokes- Atmungsmuster charakterisiert durch die Crescendo-Decrescendo-Form des Atmenvolumens mit einer zentralen Apnoe oder Hypopnoe im Nadir der Atmungsanstrengung. Hierbei werden drei aufeinanderfolgende Zyklen als Cheyne-Stokes-Atmung gewertet, wenn gleichzeitig fünf oder mehr zentrale Apnoen oder Hypopnoen pro Stunde Schlaf oder ein Crescendo-Decrescendo- Muster über eine Dauer von mindestens zehn Minuten vorliegen (Mayer et al. 2009) Symptomatik Insgesamt sind die Syptome zentraler schlafbezogener Atmungsstörungen wie der obstruktiven schlafbezogenen Atemstörungen relativ unspezifisch. Häufig kommt es zu einer exzessiven Tagesschläfrigkeit. Jedoch können auch insomnische Beschwerden mit nächtlichem Erwachen auftreten. Hierbei kann das nächtliche Erwachen mit Phasen von Kurzatmigkeit und Luftnot verbunden sein. Die Apnoephasen können oft mit periodischen Extremitätenbewegungen (PLMD) vergesellschaftet sein. Ebenfalls kann ein von Atemstillständen unterbrochenes Schnarchen auftreten. Dies ist, im Gegensatz zu obstruktiven Schlafapnoesyndromen, bei zentralen Schlafapnoesyndromen jedoch nicht typisch. Eine Cheyne-Stokes-Atmung dagegen geht, trotz einer gewissen Schlaffragmentierung, häufig nicht mit einer Hypersomnie einher. Die weiteren Folgen der zentralen Schlafapnoesyndrome ähneln häufig derjenigen der obstruktiven Schlafapnoesyndrome, beispielsweise kann es zu Konzentrationsstörungen und einer verminderten Leistungsfähigkeit am Tage kommen. Diagnostisches Mindeskriterium stellen fünf zentrale Apnoen je Stunde Schlafzeit dar, jedoch besteht in der Literatur kein Konsens, welche Anzahl an zentralen Atemsstörungen noch als normal betrachtet werden kann (Becker 2007a, Jerrentrup 2007, Mayer et al. 2009, Stuck u. Maurer 2009). Bezüglich der Prognose liegen für die zentralen schlafbezogenen Atmungsstörungen wenige Daten vor. Bei Patienten mit Herzinsuffizienz kommt es jedoch bei begleitend vorliegender Cheyne-Stokes-Atmung zu einer

34 21 Literaturübersicht nachgewiesenen Prognoseverschlechterung (Jerrentrup 2007, Stuck u. Maurer 2009) Therapie Primäre zentrale Schlafapnoe Indikation zur Therapie bei einer primären zentralen Schlafapnoe besteht, wenn neben polysomnographisch nachgewiesenen zentralen Apnoen auch weitere Symptome bestehen. Diese können sich in einer übermäßigen Tagesschläfrigkeit oder aber durch regelmäßiges Aufwachen mit Luftnot äußern. Allerdings kann sich eine primäre zentrale Schlafapnoe in 20% der Fälle bereits spontan wieder bessern. Da in manchen Fällen eine Obstruktion der Nase vorliegen kann, sollte eine HNO-ärztliche Untersuchung und gegebenenfalls Korrektur etwaiger pathologischer Befunde erfolgen (Jerrentrup 2007). Sind derartige Ursachen ausgeschlossen, stehen weitere Therapiemöglichkeiten zur Verfügung. Eine Möglichkeit ist durch Erhöhung des arteriellen pco 2 die Apnoeschwelle zu überschreiten. Dies kann bei gleichzeitiger Hypoxämie zum Beispiel durch vorsichtige Sauerstoffgabe erreicht werden. Experimentell konnte auch durch eine kontrollierte Gabe von CO 2 eine therapeutische Wirkung gezeigt werden (Jerrentrup 2007). Wenn die zentrale Schlafapnoe hauptsächlich in Rückenlage auftritt, kann versucht werden, die Schlafposition so zu beeinflussen, dass die Rückenlage verhindert wird. Bei 30% der Patienten kann die primäre zentrale Schlafapnoe wirksam mittels nasaler CPAP-Beatmung therapiert werden. Diese Therapie ist unter anderem durch eine milde CO 2 -Retention, eine Erhöhung der Sauerstoffspeicher sowie durch eine Erhöhung der linksventrikulären Nachlast erklärbar. Sollte durch eine CPAP-Therapie kein Erfolg eintreten, kann eine nichtinvasive BiPAP-Beatmung erfolgen (Jerrentrup 2007). Theoretisch könnte durch die Gabe von Benzodiazepinen sowie des Karbonanhydrataseinhibitors Azetazolamid eine positive Wirkung erreicht werden. Praktisch kommen diese Medikamente jedoch nur bei zentraler

35 22 Literaturübersicht Schlafapnoe aufgrund eines Aufenthalts in großer Höhe zur Anwendung (Jerrentrup 2007) Cheyne-Stokes-Atmung Primäres Ziel der Therapie der Cheyne-Stokes-Atmung ist die Behandlung der Grunderkrankung, zum Beispiel einer Herzinsuffizienz (Mayer et al. 2009). Eine Reduktion der Cheyne-Stokes-Atmung konnte auch durch nächtliche Sauerstoffgabe erreicht werden. Weiterhin kommt als Option die CPAP- Therapie in Frage. Für beide Therapieoptionen konnte eine Reduktion der Cheyne-Stokes-Atmung gezeigt werden. Jedoch kam es nur bei 30% der Patienten zu einem kompletten Verschwinden des Cheyne-Stokes- Atemmusters. Sollten diese beiden Therapieverfahren zu keiner ausreichenden Wirkung führen, so bestehen mit der nichtinvasiven Beatmung und der adaptiven Servoventilation weitere Therapiemöglichkeiten. Jedoch konnte bisher für kein Beatmungsverfahren eine Reduktion der Mortalität nachgewiesen werden (Hein 2007, Jerrentrup 2007; Mayer et al. 2009). 2.4 Beatmungstherapie schlafbezogener Atmungsstörungen Zur Behandlung schlafbezogener Atmungsstörungen stellen verschiedene Formen der nichtinvasiven Beatmungstherapie den Goldstandard dar. Nichtinvasive Beatmungstherapien sind in der Lage, jede Form schlafbezogener Atmungsstörungen unabhängig von deren Genese zu beseitigen (Stuck u. Maurer 2009). Nachfolgend werden verschiedene Formen der Beatmungstherapien dargestellt CPAP-Therapie Die nächtliche Überdruckbeatmung in Form des CPAP-Modus (continuous positive airway pressure) stellt, abgesehen von der Tracheotomie bei schweren lebenbedrohlichen Verläufen, die wirksamste symptomatische Therapie für das obstruktive Schlafapnoesyndrom dar. Diese Form der Therapie als Alternative zur bisher angewandten Tracheotomie wurde erstmals im Jahre 1981 durch Sullivan beschrieben (Sullivan et al. 1981).

36 23 Literaturübersicht Bei dieser Form der Beatmung wird durch ein Gebläse ein konstanter positiver Druck erzeugt, der über einen Schlauch und eine Nasen- oder Mund-Nasen- Maske in die Atemwege geleitet wird. Hierdurch entsteht eine Art pneumatische Schienung, die den Kollaps der Atemwege mit den daraus resultierenden Folgen verhindert (siehe Abbildung 5). Die CPAP-Therapie führt sofort und bei guter Compliance auch dauerhaft zu einer Beseitigung der Atmungsstörung (Becker 2007). Sollte konstanter CPAP-Druck nicht toleriert werden, stehen weitere Positivdruckverfahren, wie automatisches CPAP, C-flex oder BiPAP zur Verfügung, die bei manchen Patienten den Behandlungskomfort steigern können (Becker 2007a, Smith et al. 2009). Abbildung 5: Wirkungsweise der CPAP-Therapie nach Sullivan et al obere Abb.: Wacher Patient, keine Obstruktion durch Muskeltonus mittlere Abb.: Pat. schläft, negativer Inspirationsdruck führt zu einer Obstruktion des Pharynx untere Abb.: die Atemwege werden mittels CPAP-Druck durch pneumatische Schienung im Schlaf offengehalten

37 24 Literaturübersicht Einzige Kontraindikation für eine CPAP-Therapie stellt eine große, weiche Epiglottis dar, die unter CPAP-Therapie den Kehlkopfeingang hochgradig einengen oder gar verschließen kann. Hierdurch berichten die Patienten über akut einsetzende Luftnot bei der Einleitung der CPAP-Therapie. Als Abhilfe ist eine operative Verkleinerung der Epiglottis möglich (Becker 2007a). Vor der Einleitung der CPAP-Therapie muss die für den Patienten geeignete Maske und ein geeignetes Therapiegerät ausgewählt werden. Außerdem sollte der Patient die Gelegenheit erhalten, bereits vor der ersten Therapienacht das CPAP-Gerät zu testen und sich daran zu gewöhnen. In der ersten Therapienacht im Schlaflabor erfolgt die CPAP-Titration unter dauernder polysomnographischer Überwachung. Hierbei wird mit einem niedrigen Druck von 3-5 mbar begonnen. Dieser Druck wird beim Auftreten von obstruktiven Ereignissen so lange gesteigert, bis keine Apnoen, Hypopnoen sowie kein Schnarchen mehr auftreten. Hierbei wird in der Regel im REM- Schlaf und in Rückenlage der höchste Behandlungsdruck benötigt, so dass häufig im Laufe der Nacht eine Nachjustierung des Druckes erfolgen muss. In einer in der Regel notwendigen zweiten Therapienacht, der so genannten Kontrollnacht, wird der Therapieerfolg polysomnographisch überprüft und gegebenenfalls der Behandlungsdruck weiter optimiert. Bei Erreichen des erforderlichen CPAP-Druckes kommt es durch die Beseitigung der Atmungsstörungen sofort zu einer Verbesserung der Schlafstruktur (siehe Abbildung 3). Deshalb fühlen sich die Patienten oft auch schon bereits nach einer Nacht effektiver CPAP-Therapie weniger müde und es kommt innerhalb weniger Tage zu einer starken Reduktion der vermehrten Tagesschläfrigkeit (Becker 2007a, Montserrat et al. 2001, Redline et al. 1998). In der Epworth Sleepiness Scale (ESS) konnte unter laufender CPAP-Therapie eine mittlere Reduktion um etwa drei Punkte und im Multiplen Schlaflatenztest (MSLT) eine Verlängerung der mittleren Schlaflatenz um 0,93 min als Ausdruck einer verminderten Einschlafneigung nachgewiesen werden (Giles et al. 2008, Mayer et al. 2009; McDaid et al. 2009). Hierbei fällt das Behandlungsergebnis umso besser aus, je schläfriger die Patienten vor Therapiebeginn sind. Auch die Lebensqualität, bestimmt durch die quality of life (QoL), bessert sich in den Dimensionen physische Aktivität und Vitalität.

38 25 Literaturübersicht Bei leichter bis mittelgradiger Schlafapnoe kommt es in der Regel zu einer Besserung der subjektiven, jedoch nicht der objektiven Tagesschläfrigkeit. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die CPAP-Therapie Tagessymptomatik, Stimmung, subjektive und objektive Tagesschläfrigkeit, die Lebensqualität sowie bestimmte kognitive Funktionen verbessert (Douglas 1999, Jenkinson et al. 1999). Es konnte auch eine Verbesserung der kognitiven Aufmerksamkeit und der Vigilanz im Fahrsimulator nachgewiesen werden (Engleman et al. 1994a). Entsprechend verringert sich das Risiko für Autounfälle unter erfolgreicher CPAP-Therapie wieder (Engleman et al. 1996). Auch in älteren Patienten konnte nach drei Monaten Nutzung eine Verbesserung der Aufmerksamkeit, der psychomotorischen Geschwindigkeit und der Gedächtnisleistungen gezeigt werden (Aloia et al. 2003). Ebenso reduziert sich unter der CPAP-Therapie der Blutdruck und das Risiko für kardiovaskuläre Erkrankungen verringert sich (Douglas u. Engleman 1998, Weaver u. Grunstein 2008). Über einen Beobachtungszeitraum von ungefähr zehn Jahren konnte nahezu eine Normalisierung des Risikos für sowohl tödliche als auch nicht-tödliche Ereignisse im Bereich des kardiovaskulären Systems bei Patienten mit mittel- bis schwergradigem OSAS unter CPAP- Therapie nachgewiesen werden (Marin et al. 2005). Unter einer ausreichenden CPAP-Nutzung kommt es ebenfalls zu einer Reduktion der Mortalität bei Patienten mit vorhergegangenem Apoplex (Martínez-Garcia 2008). Für eine CPAP-Geräte-Nutzung von mehr als vier Stunden pro Nacht ist über einen Zeitraum von vier Wochen eine Verbesserung der Insulinsekretion sowie eine Reduktion von Leptin, Cholesterin und des LDL im Serum nachgewiesen worden (Cuhadaroglu et al. 2009). Um den Behandlungserfolg dauerhaft zu gewährleisten, ist jedoch eine dauerhafte Anwendung des CPAP-Gerätes mit dem individuell eingestellten CPAP-Druck zu Hause notwendig (Montserrat et al. 2001). Hierbei sollte das CPAP-Gerät möglichst jede Nacht für die gesamte Schlafdauer angewendet werden (Becker 2007a, Hein 2007, Mayer et al. 2009).

39 26 Literaturübersicht Abbildung 6: aktuelles CPAP-Gerät und aktuelle CPAP-Maske Nebenwirkungen der CPAP-Therapie Insgesamt stellt die CPAP-Therapie ein sehr nebenwirkungsarmes Therapieverfahren dar. Lediglich in der ersten Behandlungsnacht kann es zu bedrohlichen Nebenwirkungen kommen. Unter anderem besteht, wie bereits beschrieben, bei großer, weicher Epiglottis die Gefahr einer akuten Dyspnoe. Auch kann es bei noch unzureichendem Behandlungsdruck zum Auftreten langandauernder Hypoventilationen kommen. Desweiteren sind lange zentrale Apnoen möglich. In seltenen Fällen wurde klinisch eine akute Herzinsuffizienz beschrieben, die lebensbedrohlich sein kann. Deshalb ist die Einleitung der CPAP-Therapie unter stationären Bedingungen im Schlaflabor erforderlich (Becker 2007a). Nach Erreichen des optimalen Behandlungsdruckes stehen jedoch die positiven Wirkungen auf das Herz-Kreislauf-System im Vordergrund, so dass dann keine ernsthaften Nebenwirkungen mehr auftreten können. Es kann aber auch zu Unbequemlichkeiten der Therapie und zu lokalen Nebenwirkungen kommen. In einem Review von Orth et al. wird für die Häufigkeit von Nebenwirkungen insgesamt eine Quote von 43 bis 88% der CPAP-Nutzer genannt (Orth et al. 2006). Die nachfolgend angeführten Häufigkeiten für das Auftreten von einzelnen Nebenwirkungen wurden dem Review von Orth et al. entnommen. Für Maskenprobleme insgesamt wurde hier eine Häufigkeit von 24-66% der Nutzer angegeben (Orth et al. 2006).