Slaapapneu opsporen in je eigen bed

In de toekomst hoef je niet meer gekoppeld aan draden de nacht door te brengen om te testen op het veelvoorkomende slaapapneu. Dankzij een nieuwe methode ontwikkeld door onderzoekers van de TU Eindhoven, Philips en Centrum voor Slaapgeneeskunde Kempenhaeghe kunnen patiënten straks comfortabel in hun eigen bed de metingen doen. De methode omvat een algoritme dat slaapapneu kan vaststellen uit variaties in het hartritme, schrijven ze vandaag in het tijdschrift Scientific Reports.

Maar liefst tien procent van de Nederlanders leidt aan een slaapstoornis, waarvan slaapapneu het meest voorkomt. De tong of de huig blokkeert in dat geval de luchtpijp meerdere keren per nacht, waardoor de patiënt tijdelijk geen lucht meer krijgt. De slaap blijft daardoor oppervlakkig, wat onder andere leidt tot vermoeidheids- en concentratieproblemen, en op termijn zelfs de kans op hart- en vaatziekten vergroot. Waar slaapapneu meestal goed te behandelen is, wordt de diagnose vaak laat gesteld.

Om op slaapapneu te testen moeten patiënten nu een slaaptest ondergaan. Hierbij meten artsen ‘s nachts onder meer de hersenactiviteit, de ademhaling en het zuurstofniveau in het bloed. Maar slapen met allerlei draden aan het hoofd maakt de meting onprettig én beperkt representatief. Ook doordat op die manier maar één nacht wordt gemeten.

Hartritme onthult slaapapneu

TU/e-onderzoeker Sebastiaan Overeem, die ook als slaaparts werkt bij het Centrum voor Slaapgeneeskunde Kempenhaeghe, presenteert samen met promovendus Gabriele Papini en collega’s nu een nieuwe, eenvoudige methode om slaapapneu te kunnen vaststellen. Ze ontdekten dat bepaalde variaties in het hartritme een goede indicatie kunnen zijn voor slaapapneu. Overeem: “Door die variaties te analyseren is het mogelijk om vast te stellen of iemand wakker is of slaapt. Ook ontdekten we patronen waarmee ademstops te detecteren zijn.” 

Na die ontdekking werkte Overeem met zijn team aan een algoritme dat deze gegevens zelfstandig kan analyseren. Zo leerde het algoritme uit bestaande gegevens van ruim 250 patiënten nauwkeurig te bepalen wanneer bepaalde hartritmepatronen duiden op slaapapneu. Overeem: “Onze methode blijkt daarbij heel goed overeen te komen met de huidige meetwijze.” 

De nieuwe methode werkt zelfs bij mensen met een complexe mix van slaapstoornissen. “Onze aanpak maakt het mogelijk dat patiënten thuis, met bijvoorbeeld een slimme pleister, wearable of matras, zichzelf langdurig kunnen meten”, zegt Overeem.

Meten over langere periode

De volgende stap is om het algoritme los te laten op gegevens verkregen met een wearable. Binnenkort starten de onderzoekers daarom een nieuw onderzoek gericht op mensen die net van de huisarts een doorverwijzing hebben gekregen naar een slaapkliniek. “We vragen hen om twee weken lang een medische smart watch te dragen, waarna we de uitslag van ons algoritme kunnen vergelijken met die uit het uitgebreide slaaponderzoek”, legt Overeem uit. 

Naast het valideren van het algoritme, wil Overeem graag onderzoeken of mensen in de kliniek anders slapen dan in hun eigen bed. Verder is hij benieuwd of het meten over een langere periode de diagnose slaapapneu betrouwbaarder maakt en of zo de ernst van de aandoening beter kan worden ingeschat. Overeem: “Hopelijk zijn deze resultaten ook een aanzet tot het verbeteren van de goedkope, maar vaak nog onbetrouwbare wearables die nu op de markt zijn, zodat deze voor medische toepassingen inzetbaar zijn.” 

Het onderzoek verscheen op 26 november in Scientific Reports, onder de titel: Estimation of apnea-hypopnea index in a heterogeneous sleep-disordered population using optimised cardiovascular features. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-019-53403-y

Het onderzoek is gefinancierd binnen het OSA+ project, met subsidie van STW/IWT en is onderdeel van eMTIC, een samenwerking tussen TU/e, Centrum voor Slaapgeneeskunde Kempenhaeghe, Maxima Medisch Centrum, Catharina Ziekenhuis en Philips.

In the future, you will no longer have to spend the night connected to wires to test for sleep apnea, a common sleep disorder. Thanks to a new method developed by researchers from Eindhoven University of Technology, Philips and Sleep Medicine Center Kempenhaeghe, patients will soon be able to take the measurements comfortably in their own beds. The method, which is based on an algorithm that can determine sleep apnea from variations in heart rhythm, is described today in the journal Scientific Reports.

No less than ten percent of the Dutch population suffers from a sleep disorder, sleep apnea being the most common. In this case, the tongue or uvula will block the airway several times a night, causing the patient to temporarily have a lack of air. As a result, sleep remains superficial, which, among other things, leads to fatigue and concentration problems, and in the long run even increases the risk of cardiovascular disease. Where sleep apnea is usually easy to treat, the diagnosis is often made late.

In order to diagnose sleep apnea, patients now have to undergo a sleep test. During the night, doctors measure brain activity, breathing and oxygen levels in the blood, among other things. But sleeping with all kinds of wires on the head makes the measurement unpleasant and representative to only a limited degree. Moreover, only one night can be measured in this way.

Heart rhythm reveals sleep apnea

TU/e researcher Sebastiaan Overeem, who also works as a somnologistat Sleep Medicine Center Kempenhaeghe, together with PhD student Gabriele Papini and colleagues, now presents a new, simple method for diagnosing sleep apnea. They found that certain variations in the heart rhythm can be a good indication for sleep apnea. Overeem: "By analyzing these variations we are able to determine whether someone is awake or asleep. We also discovered patterns that can detect stops in breathing.” 

After that discovery, Overeem and his team worked on an algorithm that can analyze these data independently. The algorithm learned from existing data from over 250 patients to accurately determine when certain cardiac rhythm patterns indicate sleep apnea. Overeem: “Our method appears to be very much in line with the current measurement methods.” 

The new method works even for people with a complex mix of sleep disorders. “This means that patients can be measured at home for an extended period using, for example, a smart plaster, wearable or mattress,” says Overeem.

Measuring over an extended period 

The next step is to apply the algorithm to data generated by wearables. To this end the researchers will soon start a new study aimed at people who have just been referred to a sleep clinic by their general practitioner. “They will be asked to wear a medical smart watch for two weeks, after which we can compare the results of our algorithm with those from the extensive sleep study,” explains Overeem. 

In addition to validating the algorithm, Overeem would like to investigate whether people in the clinic sleep differently than in their own beds. He also wonders whether measuring over an extended period makes the diagnosis of sleep apnea more reliable and whether the severity of the disorder can be better assessed in this way. Overeem: “Hopefully these results will provide an incentive to further improve the cheap but often unreliable wearables in the market, so that they can be used for medical applications.” 

The research appeared on 26 November in Scientific Reports, under the title: Estimation of apnea-hypopnea index in a heterogeneous sleep-disordered population using optimised cardiovascular features. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-019-53403-y

The research was financed within the OSA+ project, with a grant from STW (now NWO) and IWT (now VLAIO) and is part of e/MTIC, a collaboration between TU/e, Kempenhaeghe Sleep Medicine Center, Maxima Medical Center, Catharina Hospital and Philips.