Múdrejší spánok – nové technológie urýchľujú diagnostiku a liečbu spánkového apnoe

Múdre nositeľné zariadenia a pokročilá analýza dát od výskumníkov financovaných Európskou úniou (EÚ) by mohli pomôcť priniesť úľavu miliónom ľudí postihnutých poruchami spánku, najmä obštrukčným spánkovým apnoe.

Poruchy spánku môžu mať neúmerný vplyv na život človeka. Odhaduje sa, že obštrukčným spánkovým apnoe (OSA) trpí celosvetovo takmer 1 miliarda ľudí, len v Európe postihuje odhadom 175 miliónov Európanov. Je spojené s mnohými negatívnymi zdravotnými dôsledkami, vrátane zvýšeného rizika diabetu, hypertenzie, kardiovaskulárnych ochorení a chronickej dennej ospalosti, ktorá môže ovplyvniť schopnosť človeka dobre fungovať v každodennom živote. Ekonomická záťaž OSA rastie.

OSA je chronické ochorenie charakterizované epizódami obštrukcie horných dýchacích ciest počas spánku so zástavou dychu sprevádzané poklesom saturácie hemoglobínu kyslíkom v krvi a následnou aktiváciou sympatiku. Medzery v dýchaní, ktoré sú charakteristickým znakom OSA, sú po obnove prúdenia vzduchu nasledované hlasným lapaním po dychu, dusivými zvukmi a chrápaním.

S každou epizódou OSA sa človek bez toho, aby si to pamätal, krátko prebudí, čo má za následok značnú stratu kvality a hĺbky spánku s následným vyčerpaním. Obvykle si dotyčný tieto problémy dlho neuvedomuje, a preto môžu uplynúť roky, kým vyhľadá lekársku pomoc. A keď sa tak stane, často uplynie veľa času, kým sa dostane na vyšetrenie na špecializovanej spánkovej klinike a je správne diagnostikovaný a liečený.

Okrem toho sú klinické metódy pre analýzu signálov PSG (polysomnografia) zastarané, drahé a pracné. Aj kvôli tomu zostáva značné množstvo pacientov s OSA bez diagnózy alebo má nepresnú diagnózu vedúcu k suboptimálnej liečbe.

S diagnostikou môže novo pomôcť AI

Umelá inteligencia sa postupne stáva samozrejmou súčasťou stále viac medicínskych odborov. Rozsiahly výskumný projekt Sleep Revolution (Revolution of sleep diagnostics and personalized health care based on digital diagnostics and therapeutics with health data integration) zavádza do praxe prístup založený na strojovom učení k posúdeniu závažnosti OSA a potrieb liečby. Prostredníctvom sady nositeľných zariadení a platformy pre digitálnu správu si projekt kladie za cieľ spojiť výskumných pracovníkov, pacientov a zdravotníckych pracovníkov s cieľom poskytnúť aktuálnu metódu presnej diagnostiky OSA a optimálnej liečby.

Ide o štvorročný medzinárodný výskumný projekt financovaný z programu EÚ Horizon v hodnote 15 miliónov eur, ktorý má skončiť v roku 2025. Zahŕňa 39 partnerských inštitúcií a spoločností v Európe a Austrálii, vrátane European Sleep Research Society a European Sleep Apnea Database (ESADA). Jeho hlavná riešiteľka Dr. Erna Sif Arnardottir, riaditeľka Ústavu spánku na Univerzite v Reykjaviku a tajomníčka Európskej spoločnosti pre výskum spánku, pevne verí vo využitie sily nových technológií a umelej inteligencie na vyriešenie tohto lekárskeho problému. „Naším cieľom je pomocou umelej inteligencie posúdiť závažnosť spánkového apnoe a prispôsobiť liečbu každému pacientovi,“ uviedla Dr. Arnardottir, expertka na spánok s 20 rokmi skúseností v odbore, ktorá sa dlhodobo venuje hľadaniu spôsobov, ako by pacienti s OSA mohli byť predtým identifikovaní a efektívnejšie liečení.

„Cieľom projektu je modernizácia postupov v diagnostike a liečbe porúch dýchania v spánku. Klinická časť štúdie prebieha v 24 centrách spánkovej medicíny po celej Európe a celkom bude zahŕňať 1 000 pacientov. Oddelenie spánkovej medicíny Národného ústavu duševného zdravia (NÚDZ) je jediným pracoviskom v Českej republike, ktoré sa štúdie zúčastňuje. Aktuálne v rámci projektu prebieha klinický výskum novej diagnostickej metódy pre polysomnografické vyšetrenie v domácom prostredí. Zariadenie si pacient zvládne nasadiť sám, vyšetrenie je možné preto vykonávať po dobu niekoľkých nocí. Nové analytické algoritmy využívajúce umelú inteligenciu a strojové učenie dokážu vyhodnotiť parametre spánku s vysokou diagnostickou presnosťou oproti súčasne dostupným technológiám a s výrazne vyššou prediktívnou hodnotou pre pacienta bez toho, aby sa zvyšovala časová náročnosť pre zdravotnícky personál,“ vysvetľuje MUDr. Tereza Dvořáková z NÚDZ.

Podľa Dr. Arnardottir dnešné spánkové kliniky v podstate len počítajú, koľkokrát človek prestane dýchať, čo sa používa ako index závažnosti OSA bez ohľadu na fyziologické účinky týchto zástav, ako je roztrieštený spánok, nižšia saturácia kyslíka v krvi a nápor na kardiovaskulárny systém. Tento index sám o sebe podľa nej dostatočne nezohľadňuje príznaky pacientov s OSA a je potrebné ho aktualizovať.

V rámci projektu je testované samoobslužné zariadenie na sledovanie spánku, ktoré má pacient nosiť doma. Počas troch nocí toto zariadenie zhromažďuje údaje o spánku, ktoré sú odovzdávané lekárom. Tí na diaľku môžu posúdiť stav pacienta spolu s rizikom, ktoré poruchy spánku predstavujú.

Ako vysvetľuje doc. MUDr. Jitka Bušková z NÚDZ, ďalšou zásadnou časťou projektu je telemedicínsky prístup a digitalizácia. „Z pohľadu dlhodobého manažmentu pacientov so spánkovým apnoe štúdia využíva wearables (chytré hodinky), novo vyvinutý digitálny Európsky spánkový dotazník a online platformu a mobilnú aplikáciu Sleep Revolution zahŕňajúcu aj klasický spánkový denník. Dáta sú prístupné tak pacientovi, ako aj jeho ošetrujúcemu lekárovi, vďaka čomu je možné efektívnejšie sledovať či modifikovať postup liečby,“ vysvetľuje.

„Dáta poskytované týmto zariadením, rovnako ako aplikáciou a nositeľným náramkom noseným po dlhšiu dobu, budú predpovedať individuálne riziko rozvoja ochorenia u človeka. Veríme, že spánkové apnoe nie je rovnako nebezpečné pre každého – sú to najrizikovejší ľudia, ktorých musíme rýchlo nájsť a prednostne liečiť,“ vysvetlila Dr. Arnardottir.

Prvé testy prebehli na Islande

Procesy boli najprv testované na Islande s pilotnými pacientmi, ktorí používali aplikáciu a múdre nositeľné zariadenia po dobu troch mesiacov. Všetko bolo potom preložené do 15 rôznych jazykov pre testovanie v celej Európe, od Švédska po Rumunsko, Grécko, Turecko, Nórsko a Estónsko, vrátane Českej republiky, kde prebieha v Národnom ústave duševného zdravia. Všetky zhromaždené dáta sú uložené na centrálnom serveri so sídlom na Islande, kde sú sprístupnené partnerom projektu na spoluprácu.

Presunutie diagnostiky z nemocnice do domova otvára možnosť vykonávať diagnostiku počas viacerých nocí. To umožňuje detekovať zmeny v závažnosti OSA a kvalite spánku v priebehu niekoľkých nocí a pozorovať prirodzenejší spánok ľudí v domácom prostredí.

Zhruba polovica čiastky grantu je použitá na Islande, napríklad na vybudovanie výkonnej databázy zloženej z dát z merania spánku 30 000 jedincov zhromaždených na Islande a v celej Európe. Pre zber ďalších dát tím aktuálne využíva inteligentné hodinky, dotazníky, zariadenia na meranie spánku a neuropsychologické testy. Okrem toho je vyvíjaná bezpečná digitálna platforma pre vedcov a zdravotníkov, aby mohli zdieľať svoje zistenia a odporúčania s účastníkmi a aby účastníci zdieľali dáta na účely výskumu a diagnózy.

„Využitím interdisciplinárnych metód a nových možností v oblasti informačných technológií a umelej inteligencie sa usilujeme o revolúciu v spôsobe získavania a využívania znalostí o obštrukčnom spánkovom apnoe a ďalších respiračných obštrukciách súvisiacich so spánkom, ako je chrápanie. Presunom a zameraním analýzy a liečby do každodenného života ľudí pripravujeme cestu pre individuálnu a osobnejšiu zdravotnú starostlivosť,“ hovorí Dr. Arnardottir.

Súčasťou modernej liečby je aj nutnosť zmeny životného štýlu

 Intervencie v oblasti životného štýlu sú ďalšou súčasťou stratégie výskumného tímu, ktorá má ľuďom pomôcť znížiť závažnosť ich OSA. Existuje totiž silná korelácia medzi obezitou a spánkovým apnoe a snahou je, aby sa pacientom dostávalo viac personalizovaného prístupu.

V súbore experimentov dostávajú skupiny pacientov s OSA inštrukcie zamerané na posilnenie ich svalov, vrátane svalov úst a krku, buď od športového experta, alebo od aplikácie Sleep Revolution. Súčasťou je aj výživové poradenstvo, pretože nadváha môže spôsobiť zúženie dýchacích ciest. Očakáva sa, že intervencie, o ktorých sa zistí, že znižujú výskyt symptómov a závažnosť OSA, budú zdieľané s lekármi, aby im pomohli rýchlejšie OSA rozpoznať a liečiť.

„Program si kladie za cieľ nedostatky riešiť vývojom nástrojov strojového učenia, ktoré lepšie odhadnú závažnosť a fenotypy OSA. To umožňuje lepšie personalizované možnosti liečby, vrátane zvýšenej účasti pacientov. Implementácia týchto nástrojov tiež zníži náklady a zvýši dostupnosť štúdií spánku tým, že zníži prácnosť manuálneho bodovania. Cieľom projektu je navrhnúť digitálnu platformu, ktorá funguje ako most medzi výskumníkmi, pacientmi a klinikmi, s elektronickým spánkovým denníkom, objektívnymi kognitívnymi testami a dotazníkmi v mobilnej aplikácii. Tieto ambiciózne ciele sa dosiahnu prostredníctvom rozsiahlej spolupráce medzi 39 centrami, vrátane odborných znalostí zo spánkovej medicíny, informatiky a priemyslu, a využitím desiatok tisíc retrospektívne aj prospektívne zhromaždených spánkových nahrávok. Vďaka záväzku Európskej spoločnosti pre výskum spánku a zhromaždeniu národných spoločností spánku má projekt Sleep Revolution jedinečnú možnosť vytvoriť nové štandardizované pokyny pre medicínu spánku,“ uvádza vo svojom projekte tím výskumníkov.

S tým súhlasia aj pracovníci NÚDZ, podľa ktorých je hlavnou víziou projektu nielen validácia moderných metód, ale najmä zavedenie nových jednotných európskych guidelines pre diagnostiku a manažment porúch dýchania v spánku.