Chytřejší spánek – nové technologie urychlují diagnostiku a léčbu spánkové apnoe

Chytrá nositelná zařízení a pokročilá analýza dat od výzkumníků financovaných EU by mohla pomoci přinést úlevu milionům lidí postižených poruchami spánku, zejména obstrukční spánkovou apnoe.

Poruchy spánku mohou mít neúměrný dopad na život člověka. Odhaduje se, že obstrukční spánkovou apnoe (OSA) trpí celosvětově téměř 1 miliarda lidí, jen v Evropě postihuje odhadem 175 milionů Evropanů. Je spojena s mnoha negativními zdravotními důsledky, včetně zvýšeného rizika diabetu, hypertenze, kardiovaskulárních onemocnění a chronické denní ospalosti, která může ovlivnit schopnost člověka dobře fungovat v každodenním životě. Ekonomická zátěž OSA roste.

OSA je chronické onemocnění charakterizované epizodami obstrukce horních cest dýchacích během spánku se zástavou dechu, doprovázené poklesem saturace hemoglobinu kyslíkem v krvi a následnou aktivací sympatiku. Mezery v dýchání, které jsou jejím charakteristickým znakem, jsou po obnově proudění vzduchu následovány hlasitým lapáním po dechu, dusivými zvuky a chrápáním.

S každou epizodou OSA se člověk, aniž by si to pamatoval, krátce probudí, což má za následek značnou ztrátu kvality a hloubky spánku s následným vyčerpáním. Obvykle si dotyčný tyto problémy dlouho neuvědomuje, a proto mohou uplynout roky, než vyhledá lékařskou pomoc. A když se tak stane, často uplyne mnoho času, než se mu dostane vyšetření na specializované spánkové klinice, správné diagnózy a léčby.

Kromě toho jsou klinické metody pro analýzu signálů PSG (polysomnografie) zastaralé, drahé a pracné. I kvůli tomu zůstává značné množství pacientů s OSA bez diagnózy nebo má nepřesnou diagnózu vedoucí k suboptimální léčbě.

S diagnostikou může nově pomoci AI

Umělá inteligence se postupně stává samozřejmou součástí stále více medicínských oborů. Rozsáhlý výzkumný projekt Sleep Revolution (Revolution of sleep diagnostics and personalized health care based on digital diagnostics and therapeutics with health data integration) zavádí do praxe přístup založený na strojovém učení k posouzení závažnosti OSA a potřeb léčby. Prostřednictvím sady nositelných zařízení a platformy pro digitální správu si projekt klade za cíl spojit výzkumné pracovníky, pacienty a zdravotnické pracovníky s cílem poskytnout aktuální metodu přesné diagnostiky OSA a optimální léčby.

Jedná se o čtyřletý mezinárodní výzkumný projekt financovaný z programu EU Horizon v hodnotě 15 milionů eur, který má skončit v roce 2025. Zahrnuje 39 partnerských institucí a společností v Evropě a Austrálii, včetně European Sleep Research Society a European Sleep Apnea Database (ESADA). Jeho hlavní řešitelka Dr. Erna Sif Arnardottir, ředitelka Ústavu spánku na univerzitě v Reykjaviku a tajemnice Evropské společnosti pro výzkum spánku, pevně věří ve využití síly nových technologií a umělé inteligence k vyřešení tohoto lékařského problému. „Naším cílem je pomocí umělé inteligence posoudit závažnost spánkové apnoe a přizpůsobit léčbu každému pacientovi,“ uvedla Dr. Arnardottir, expertka na spánek s 20 lety zkušeností v oboru, která se dlouhodobě věnuje hledání způsobů, jak by pacienti s OSA mohli být dříve identifikováni a efektivněji léčeni.

„Cílem projektu je modernizace postupů v diagnostice a léčbě poruch dýchání ve spánku. Klinická část studie probíhá ve 24 centrech spánkové medicíny po celé Evropě a celkem bude zahrnovat 1 000 pacientů. Oddělení spánkové medicíny Národního ústavu duševního zdraví je jediným pracovištěm v ČR, které se studie účastní. Aktuálně v rámci projektu probíhá klinický výzkum nové diagnostické metody pro polysomnografické vyšetření v domácím prostředí. Zařízení si pacient zvládne nasadit sám, vyšetření lze proto provádět po dobu několika nocí. Nové analytické algoritmy využívající umělou inteligenci a strojové učení dokáží vyhodnotit parametry spánku s vysokou diagnostickou přesností oproti současně dostupným technologiím a s výrazně vyšší prediktivní hodnotou pro pacienta, aniž by se zvyšovala časová náročnost pro zdravotnický personál,“ vysvětluje MUDr. Tereza Dvořáková z NUDZ.

Podle Dr. Arnardottir dnešní spánkové kliniky v podstatě jen počítají, kolikrát člověk přestane dýchat, což se používá jako index závažnosti OSA bez ohledu na fyziologické účinky těchto zástav, jako je roztříštěný spánek, nižší saturace kyslíku v krvi a nápor na kardiovaskulární systém. Tento index sám o sobě podle ní dostatečně nezohledňuje příznaky pacientů s OSA a je potřeba jej aktualizovat.

V rámci projektu je testováno samoobslužné zařízení pro sledování spánku, které má pacient nosit doma. Během tří nocí toto zařízení shromažďuje údaje o spánku, které jsou předávány lékařům. Ti na dálku mohou posoudit stav pacienta spolu s rizikem, které poruchy spánku představují.

Jak vysvětluje doc. MUDr. Jitka Bušková z NUDZ, další zásadní částí projektu je telemedicínský přístup a digitalizace. „Z pohledu dlouhodobého managementu pacientů se spánkovou apnoe studie využívá wearables (chytré hodinky), nově vyvinutý digitální Evropský spánkový dotazník a online platformu a mobilní aplikaci Sleep Revolution, zahrnující mj. i klasický spánkový deník. Data jsou přístupná jak pacientovi, tak jeho ošetřujícímu lékaři, díky čemuž je možné efektivněji sledovat či modifikovat postup léčby,“ vysvětluje.

„Data poskytovaná tímto zařízením, stejně jako aplikací a nositelným náramkem nošeným po delší dobu, budou předpovídat individuální riziko rozvoje onemocnění u člověka. Věříme, že spánková apnoe není stejně nebezpečná pro každého – jsou to nejrizikovější lidé, které musíme rychle najít a přednostně léčit,“ vysvětlila Dr. Arnardottir.

První testy proběhly na Islandu

Procesy byly nejprve testovány na Islandu s pilotními pacienty, kteří používali aplikaci a chytrá nositelná zařízení po dobu tří měsíců. Vše bylo poté přeloženo do 15 různých jazyků pro testování v celé Evropě, od Švédska po Rumunsko, Řecko, Turecko, Norsko a Estonsko, včetně České republiky, kde probíhá v Národním ústavu duševního zdraví. Všechna shromážděná data jsou uložena na centrálním serveru se sídlem na Islandu, kde jsou zpřístupněna partnerům projektu ke spolupráci.

Přesunutí diagnostiky z nemocnice do domova otevírá možnost provádět diagnostiku během více nocí. To umožňuje detekovat změny v závažnosti OSA a kvalitě spánku v průběhu několika nocí a pozorovat přirozenější spánek lidí v domácím prostředí.

Zhruba polovina částky grantu je použita na Islandu, například na vybudování výkonné databáze složené z dat z měření spánku 30 000 jedinců shromážděných na Islandu a v celé Evropě. Pro sběr dalších dat tým aktuálně využívá chytré hodinky, dotazníky, zařízení na měření spánku a neuropsychologické testy. Kromě toho je vyvíjena bezpečná digitální platforma pro vědce a zdravotníky, aby mohli sdílet svá zjištění a doporučení s účastníky a aby účastníci sdíleli data pro účely výzkumu a diagnózy.

„Využitím interdisciplinárních metod a nových možností v oblasti informačních technologií a umělé inteligence usilujeme o revoluci ve způsobu získávání a využívání znalostí o obstrukční spánkové apnoe a dalších respiračních obstrukcích souvisejících se spánkem, jako je chrápání. Přesunem a zaměřením analýzy a léčby do každodenního života lidí připravujeme cestu pro individuální a osobnější zdravotní péči,“ říká Dr. Arnardottir.

Součástí moderní léčby je i nutnost změny životního stylu

Intervence v oblasti životního stylu jsou další součástí strategie výzkumného týmu, která má lidem pomoci snížit závažnost jejich OSA. Existuje totiž silná korelace mezi obezitou a spánkovou apnoe a snahou je, aby se pacientům dostávalo více personalizovaného přístupu.

V souboru experimentů dostávají skupiny pacientů s OSA instrukce zaměřené na posílení jejich svalů, včetně svalů úst a krku, buď od sportovního experta, nebo od aplikace Sleep Revolution. Součástí je i výživové poradenství, protože nadváha může způsobit zúžení dýchacích cest. Očekává se, že intervence, o kterých se zjistí, že snižují symptomy a závažnost OSA, budou sdíleny s lékaři, aby jim pomohly rychleji OSA rozpoznat a léčit.

„Program si klade za cíl nedostatky řešit vývojem nástrojů strojového učení, které lépe odhadnou závažnost a fenotypy OSA. To umožňuje lepší personalizované možnosti léčby, včetně zvýšené účasti pacientů. Implementace těchto nástrojů také sníží náklady a zvýší dostupnost studií spánku tím, že sníží pracnost manuálního bodování. Cílem projektu je navrhnout digitální platformu, která funguje jako most mezi výzkumníky, pacienty a kliniky, s elektronickým spánkovým deníkem, objektivními kognitivními testy a dotazníky v mobilní aplikaci. Těchto ambiciózních cílů bude dosaženo prostřednictvím rozsáhlé spolupráce mezi 39 centry, včetně odborných znalostí ze spánkové medicíny, informatiky a průmyslu, a využitím desítek tisíc retrospektivně i prospektivně shromážděných spánkových nahrávek. Díky závazku Evropské společnosti pro výzkum spánku a shromáždění národních společností spánku má projekt Sleep Revolution jedinečnou možnost vytvořit nové standardizované pokyny pro medicínu spánku,“ uvádí ve svém projektu tým výzkumníků.

S tím souhlasí i pracovníci NUDZ, podle nichž je hlavní vizí projektu nejen validace moderních metod, ale zejména zavedení nových jednotných evropských guidelines pro diagnostiku a management poruch dýchání ve spánku.