Akustische Therapieverlaufskontrolle nächtlicher Bronchialobstruktionen

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Zusammenfassung

Langwirksame β₂-Sympathikomimetika gehören zur Basistherapie der COPD. Vor allem Patienten mit nächtlich auftretenden respiratorischen Beschwerden können von dieser Therapie profitieren. Die akustische Langzeitregistrierung der Atemgeräusche ist ein neues Verfahren, das es ermöglicht, bronchiale Obstruktionen im Langzeitverlauf quantitativ zu erfassen. In Kombination mit einer Polysomnographie ist zudem die Beurteilung kardiorespiratorischer Parameter sowie der Schlafstruktur möglich. Bei 10 Patienten (8 Männer und 2 Frauen) mit mittelgradiger COPD (FEV₁ 58 ± 11 %) und am Tage auskultatorisch nachweisbarer bronchialer Spastik wurden über zwei bzw. drei Nächte eine akustische Langzeitregistrierung der Atemgeräusche sowie eine Polysomnographie vor und unter erweiterter antiobstruktiver Therapie mit einem langwirksamen inhalativen β₂-Sympathikomimetikum (50 µg Salmeterol) durchgeführt. Bei allen Patienten konnten nächtliche Bronchialobstruktionen registriert werden. Der Anteil der Wheezing-time am Schlaf fand sich unter Therapie mit Salmeterol in der 1. Therapienacht mit 33 ± 17 % vs. 49 ± 30 % (n. s.) verringert. In der 2. Therapienacht wurde die Wheezing-time mit 17 ± 17 % vs. 51 ± 30 % (n = 6; p < 0,05) bestimmt. Die Schlafeffizienz sowie der prozentuale Anteil an REM-Schlaf waren bei optimierter respiratorischer Situation erhöht (n. s.), der Anteil an Tiefschlaf weitgehend unverändert. Die Reduzierung nächtlicher bronchialer Obstruktionen unter Therapie mit einem langwirksamen β₂-Sympathikomimetikum kann durch das akustische Langzeitmonitoring bestätigt werden. Die Verbesserung der respiratorischen Situation im Schlaf lässt eine Optimierung der Schlafqualität erwarten.

Abstract

Long acting β₂-agonists belong to the basic therapy of COPD. Especially patients with nocturnal respiratory problems may benefit from this therapy. Long term recording of lung sounds is a new method for quantitative measurements of bronchial obstructions. In combination with polysomnography an evaluation of cardiorespiratory parameters and sleep structure is possible. A total of 10 patients (8 male and 2 female) with moderate COPD (FEV1 58 ± 11 %) and signs of bronchial obstruction were investigated. The combination of acoustic long term recording and polysomnography was done for 2 or 3 nights without and under therapy (long acting β₂-agonist, 50 µg Salmeterol). In all patients we could find nocturnal bronchial obstruction events. Nocturnal wheezing time was reduced during therapy to 33 ± 17 % (1. therapy night, n. s.) compared to 49 ± 30 % without therapy (control night) and to 17 ± 17 % (2. therapy night, n = 6, p < 0.05) vs. 51 ± 30 % (control night, n = 6). Sleep efficiency and REM sleep increased (n. s.) under therapy, deep sleep stages NREM III/IV were nearly the same. Acoustic long term monitoring confirms the reduction of nocturnal bronchial obstructions under therapy with β₂-agonists. A better sleep quality may be expected from the improvement of the respiratory situation during sleep.

Einleitung

Mit der Langzeitregistrierung der Atemgeräusche ist erstmals eine methodische Voraussetzung gegeben, akustische Phänomene wie bronchiale Obstruktionen kontinuierlich über einen längeren Zeitraum zu erfassen [1] [2] [3] [4] [5].

Bronchodilatatoren sind die wichtigsten Medikamente zur symptomatischen Therapie der COPD, hierzu zählen kurz- und langwirksame β₂-Sympathikomimetika, Anticholinergika und Methylxanthine. Die langwirksamen β₂-Sympathikomimetika stellen vor allem bei Patienten mit nächtlich auftretenden respiratorischen Beschwerden eine sinnvolle Therapieoption dar [6] [7] [8].

In der vorliegenden Untersuchung wird der Frage nachgegangen, ob der bekannte Effekt der Reduzierung bronchialer Obstruktionen durch eine antiobstruktive Therapie mit einem langwirksamen β₂-Sympathikomimetikum durch ein akustisches Langzeitregistrierverfahren reproduzierbar ist. Gleichzeitig gilt das Interesse der Fragestellung, ob eine Verbesserung der respiratorischen Situation mit einer Optimierung der Schlafqualität einhergeht.

Patienten und Methode

In die Untersuchung wurden 10 Patienten (8 Männer und 2 Frauen) mit COPD und positivem Auskultationsbefund am Tage (Giemen, Pfeifen und Brummen) aufgenommen. Alle Patienten hatten eine durch Anamnese und Bronchospasmolysetest gesicherte COPD und waren in unterschiedlichster Kombination antiobstruktiv vorbehandelt. 9 von 10 Patienten waren Raucher. Entsprechend den GOLD-Kriterien hatten alle Patienten eine mittelgradige COPD mit einem FEV₁ zwischen 30 und 80 % des Sollwertes [9]. Die FEV₁-Werte betrugen vor Durchführung unserer Untersuchungen im Mittel 58 ± 11 % (Bereich: 43 - 73 %). Ein Stadium IIB der COPD konnte bei 3 Patienten festgestellt werden.

Das Alter der Patienten lag zwischen 32 und 68 Jahren (53 ± 11 J), die Größe zwischen 149 und 192 cm (170 ± 11 cm), der BMI zwischen 19 und 37 kg/m² (31 ± 6 kg/m²). Bei allen Patienten wurden langwirksame β-Mimetika mindestens 24 Stunden, kurzwirksame mindestens 8 Stunden vor Durchführung der nächtlichen Registrierungen abgesetzt.

Insgesamt wurden 26 Polysomnographien einschließlich Geräuschaufzeichnung durchgeführt, 4 Untersuchungen in der 3. Messnacht wurden seitens der Patienten abgelehnt, da diese das technisch aufwändige Messequipment der Polysomnographie nicht mehr tolerierten. In der 1. Messnacht erfolgte eine diagnostische Polysomnographie inklusive akustischer Geräuschanalyse. In der 2. und 3. Messnacht wurde den Patienten um 22 Uhr zusätzlich zur bestehenden Medikation 50 µg Salmeterol (inhalativ) verabreicht.

Für die Aufzeichnung der Lungengeräusche wurde das Gerät PulmoTrack 1010 (Karmel Medical Acoustic Technologies Ltd., Yokneam Illit, Israel) verwendet [2] [10]. Dieses Gerät zeichnet kontinuierlich über die gesamte Zeit die Wheezing-Ereignisse mittels 5 piezoelektrischer Sensoren auf. Die Detektion der Auskultationsphänomene (Giemen, Pfeifen, Brummen) erfolgt beim PulmoTrack mit einer gewichteten Frequenzanalyse auf der Basis der Fast-Fourier-Transformation. Zur Beschreibung bronchialer Obstruktionen wurden die folgenden Parameter verwendet [2] [10] [11]:

• Die Wheezing-time-rate (WTR): Die WTR entspricht dem Anteil der erkannten asthmatypischen Nebengeräusche (Brummen, Giemen, Pfeifen) innerhalb von 30-Sekunden-Fenstern.

• Die Wheezing-time (WT): Die WT entspricht der Zeit, für die der Anteil der WTR über 5 % lag (relevante Obstruktion vorhanden).

Bei allen Patienten wurde neben der Aufzeichnung der Lungengeräusche eine Polysomnographie nach Standardkriterien durchgeführt.

Als Maß für eine Veränderung der Parameter unter Therapie wurde der Wilcoxon-Rang-Test berechnet (SPSS 8.0); p < 0,05 wurde als signifikanter Unterschied der nicht normalverteilten verbundenen Stichproben angesehen.

Ergebnisse

Bei allen Patienten konnte eine klinisch relevante schlafbezogene Atmungsstörung ausgeschlossen werden. Der Anteil der Wheezing-time am Schlaf fand sich in der Therapienacht (Nacht 2) mit 33 ± 17 % vs. 49 ± 30 % bereits deutlich verringert (n. s.). In der nachfolgenden Therapienacht (Nacht 3), die bei 6 Patienten durchgeführt werden konnte, verringerte sich der Anteil der Wheezing-time (WT) unter Therapie mit Salmeterol signifikant auf 17 ± 17 % im Vergleich zur diagnostischen Nacht (Nacht 1) mit 51 ± 30 % WT (p < 0,05, Wilcoxon-Test). Abb. [1] demonstriert am Beispiel eines Patienten die Reduzierung bronchialer Obstruktionen unter zusätzlicher antiobstruktiver Therapie mit Salmeterol. Abb. [2] zeigt den Vergleich der prozentualen Anteile der Wheezing-time von diagnostischer Nacht 1 und den Therapienächten 2 und 3. Bei allen Patienten war bei der diagnostischen Polysomnographie eine gestörte Schlafstruktur in Form von mehrfachem Erwachen sowie mangelndem Tief- und REM-Schlaf erkennbar. Unter Therapie fanden sich insbesondere der prozentuale Anteil an REM-Schlaf sowie die Schlafeffizienz erhöht (siehe Tab. [1]).

Eine signifikante Abhängigkeit der Wheezingereignisse von den Schlafstadien konnte bei unseren Patienten nicht nachgewiesen werden, wenngleich eine etwas größere Häufigkeit im REM-Schlaf zu verzeichnen war.

Abb. 1 Gegenüberstellung der nächtlichen Langzeitregistrierung der bronchialen Obstruktionen eines Patienten vor (Nacht 1: diagnostische Nacht) und unter additiver antiobstruktiver Therapie mit einem langwirksamen β₂-Sympathikomimetikum (Nacht 2 und 3).

Abb. 2 Wheezing time (WT) der Patienten im Verlauf - 1. Nacht: diagnostische Untersuchung, 2. und 3. Nacht: Untersuchung unter Therapie (durchgehende Linie: 3 Messungen, gestrichelte Linie: 2 Messungen).

Tab. 1 Schlafparameter aller Patienten für den Vergleich 1. und 2. Nacht (n = 10) bzw. 1. und 3. Nacht (n = 6). Die Verbesserung von Schlafeffizienz, Tiefschlaf- und REM-Anteil sowie Arousal-Index ist statistisch jedoch nicht signifikant.

	1. Nacht (n = 10)	2. Nacht (n = 10)	1. Nacht (n = 6)	3. Nacht (n = 6)
Schlafeffizienz	64 ± 23 %	65 ± 17 %	62 ± 22 %	70 ± 14 %
Total Sleep Time (TST)	298 ± 100 min	291 ± 81 min	291 ± 98 min	306 ± 40 min
Schlaflatenz	65 ± 81 min	42 ± 24 min	49 ± 37 min	51 ± 38 min
Anteil NREM œ	73 ± 10 %	67 ± 8 %	76 ± 12 %	62 ± 12 %
Anteil NREM Ÿ	14 ± 7 %	15 ± 8 %	15 ± 9 %	16 ± 7 %
Anteil der REM-Phasen	14 ± 8 %	18 ± 9 %	10 ± 6 %	22 ± 7 %
Resp. Disturbance Index (RDI)	4,8 ± 10,4/h	4,0 ± 8,1/h	1,6 ± 2,1/h	3,5 ± 4,4/h
Arousal Index (AI)	51 ± 22 /h	36 ± 18 /h	49 ± 19 /h	30 ± 12 /h

Diskussion

Bei der vorgelegten Arbeit handelt es sich um eine Untersuchung, bei der der therapeutische Effekt eines langwirksamen β₂-Sympathikomimetikums bei Patienten mit mittelgradiger COPD anhand eines Langzeitmonitorings der Atemgeräusche überprüft werden sollte. Bei der durchgeführten Studie ging es weniger um die Bestätigung des bereits bekannten antiobstruktiven Effekts des β₂-Sympathikomimetikums, als um den objektivierbaren Nachweis der Therapieeffizienz durch eine neue diagnostische Methode. Um Fremdeffekte durch schlafbezogene Atmungsstörungen sicher auszuschließen, wurde zudem eine Polysomnographie durchgeführt, die gleichzeitig eine Beurteilung der Schlafqualität erlaubt.

Ein wesentlicher Kritikpunkt der Untersuchung ist die Größe des untersuchten Kollektives. Die Problematik ergab sich im Verlauf der Studie dahingehend, dass die Patienten das technisch aufwändige Messequipment der Polysomnographie nur bedingt toleriert haben. So haben 4 der 10 Patienten eine 3. Messnacht verweigert.

Die akustische Lungengeräuschaufzeichnung ist mittlerweile eine anerkannte Methode, deren diagnostische Relevanz anhand mehrerer Studien belegt werden konnte [1] [2] [3] [4] [5] [10]. Das Langzeitmonitoring der Atemgeräusche stellt ein sinnvolles und effizientes Verfahren zur Beurteilung der antiobstruktiven Therapieeffizienz bei Patienten mit Asthma bronchiale und COPD dar. Unabhängig davon ermöglicht es die frühzeitige Diagnostik von Patienten mit ausschließlich im Schlaf auftretenden respiratorischen Beschwerden im Sinne eines „nächtlichen Asthma bronchiale”. Die synchrone Durchführung von Poly(somno)graphien und Lungengeräuschaufzeichnungen erlaubt zudem die Beurteilung der Interaktion zwischen Schlaf und bronchialer Obstruktion.

Der erweiterte antiobstruktive Therapieeffekt durch ein langwirksames β₂-Sympathikomimetikum konnte bei unseren Patienten durch das Langzeitmonitoring der Atemgeräusche eindrucksvoll bestätigt werden. Die Häufigkeit der in bronchialer Obstruktion verbrachten Zeit war deutlich reduziert. Mit der Verbesserung der respiratorischen Situation war spekulativ auch eine Optimierung der Schlafstruktur erwartet worden. Unsere Untersuchungsergebnisse sind im Hinblick auf die Beurteilung der Schlafqualität aufgrund der geringen Fallzahl jedoch nur sehr eingeschränkt beurteilbar, die erhöhte Schlafeffizienz sowie der erhöhte Anteil an REM-Schlaf lassen jedoch auf eine Verbesserung der Schlafqualität schließen.

Von Patienten mit Asthma bronchiale und COPD ist bekannt, dass sie verstärkt unter Schlafstörungen, Tagesmüdigkeit und einer eingeschränkten Leistungsfähigkeit am Tage leiden [8] [12] [13] [14] [15] [16] [17]. Dieser Symptomenkomplex ist pathogenetisch durchaus durch eine gestörte Schlafstruktur mit einem Mangel an Tief- und REM-Schlaf erklärbar [18]. Es ist demzufolge von großer Relevanz, nachzuweisen, dass es durch einen medikamentös verbesserten respiratorischen Status auch zu einer Verbesserung der Schlafstruktur, insbesondere einer Erhöhung des Tiefschlafanteils kommt.

Langwirksame β₂-Sympathikomimetika stellen einen elementaren Baustein der antiobstruktiven Therapie bei Patienten mit Asthma bronchiale und COPD dar [6] [7] [9] [19]. Vor allem Patienten mit im Schlaf auftretenden respiratorischen Beschwerden profitieren von dem Langzeiteffekt dieser Medikation. In unserer Untersuchung wurden ausschließlich Patienten mit mittelgradiger COPD eingeschlossen, die am Tage Zeichen der bronchialen Obstruktion in Form von Giemen, Pfeifen oder Brummen trotz bestehender antiobstruktiver Therapie aufwiesen. Ein solches Patientenkollektiv wurde bewusst gewählt unter dem Aspekt der Beurteilung vorbestehender Geräuschphänomene. Bei Patienten mit chronischer schwergradiger Bronchialobstruktion und einem Lungenemphysem ist die Beurteilung akustischer Phänomene zweifellos eingeschränkt, da diese Patienten eher selten Auskultationsphänomene („silent lung”) aufweisen.

In zukünftigen Untersuchungen wird die Leistungsfähigkeit des Langzeitmonitorings bronchialer Obstruktionen zu überprüfen sein. Es erscheint offensichtlich, dass das Verfahren vor allem bei Patienten mit einem Asthma bronchiale und leichter bis mittelgradiger COPD eine Relevanz haben wird. Möglicherweise ist die Beurteilung von Frequenzspektren der Atemgeräusche aussagefähiger als die ausschließliche Auflistung von Ereignissen wie Giemen, Brummen und Pfeifen.

Um die Frage der pathophysiologischen Verknüpfung von Bronchialobstruktionen und Schlafqualität beantworten zu können, ist die Durchführung von Polysomnographien notwendig. Schlafbezogene Atmungsstörungen, die wiederum selbst Einfluss auf den Schlaf nehmen können, sollten sicher erkannt und von der Bewertung ausgeschlossen werden. Es hat sich gezeigt, dass gerade im Schlaf bedeutsame Interaktionen zwischen kardialem und respiratorischem System bestehen. Vor allem im Rapid-Eye-Movement-(REM-) Schlaf kann es zu Prozessabläufen mit einer Desynchronisation von Herz-Kreislauf- und respiratorischen Parametern kommen. Ob der REM-Schlaf, insbesondere für Asthmatiker und COPD-Patienten, ein vulnerables Schlafstadium darstellt, ist eine interessante und klärungsbedürftige Fragestellung.

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