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Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen von Daten, die für eine schlafbezogene Atemstörung eines Probanden relevant sein können. Ferner werden Möglichkeiten einer Prävention von Atemstörungen mithilfe einer Vorrichtung vorgeschlagen.
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Rhonchopathie, im üblichen Sprachgebrauch als Schnarchen bezeichnet, kann durch die Entspannung des Mundgewebes während des Schlafs entstehen. Der Luftweg wird infolgedessen verengt, was zu Vibrationen aufgrund eines abwechselnden Verschließens und Öffnens des Luftweges führt. Schnarchen kommt besonders häufig bei Personen mit höherem Alter und Gewicht vor, ca. 60 % der Männer und 40 % der Frauen schnarchen mit 60 Jahren regelmäßig. Ingesamt schnarchen etwa 24,1 % aller Männer und etwa 13,8 % aller Frauen.
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Regelmäßiges Schnarchen ist nur eine von mehreren sogenannten schlafbezogenen Atemstörungen (SBAS), die stufenweise nach Ernsthaftigkeit folgende Schlafstörungen beinhalten: Schnarchen, Upper Airway Resistance Syndrome (UARS), Schlafapnoe und die Pickwick-Syndrom. Neben dem Schnarchen ist die bekannteste und am meisten verbreitete SBAS die „obstruktive Schlafapnoe“ (OSA). Für einen Schnarcher selbst stellt eben die sogenannte obstruktive Schlafapnoe (OSA) ein großes Risiko dar, da sich seine Luftwege mit der Zeit nicht nur verengen sondern vollständig blockieren können. Dies betrifft derzeit etwa 10 bis 20 % aller Schnarcher und etwa 2 bis 7 % der Gesamtbevölkerung. Durch OSA bedingte Atemstillstände führen zu einer Sauerstoff-Unterversorgung und wiederholtem Aufwachen während der Nacht, die von den Betroffenen meist nicht bewusst wahrgenommen werden und unter anderem einen Anstieg des Blutdrucks bewirken können.
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Der übliche Standard der SBAS-Diagnose ist die Polysomnographie, d.h. das Messen der Probanden mit einer Vielfalt an Sensoren, im Schlaflabor. Die goldene Therapie-Standard für eine OSA und auch die mildere, ähnliche UARS, ist eine CPAP (Continuous Positive Airway Pressure)-Maske, von der dem Patienten kontinuierlich mit Atemluft mit einem leichten Überdruck zugeführt wird, damit die Atemwege nicht verschließen können. Für Schnarcher oder Patienten mit leichter OSA wird oftmals ebenso eine Protrusionszahnschiene als Therapie angeboten, die den Unterkiefer und damit auch das Mundgewebe nach vorne schiebt, so dass die Atemwege nicht verengt werden.
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Sowohl die Polysomnographie als auch diese Arten der Therapie sind mit hohen Kosten verbunden und für die Patienten sehr aufwändig. Es gibt deswegen eine Vielfalt an Versuche, einfachere Lösungen einzuführen. Die meisten Screening-Geräte für eine Diagnose sind für eine Nacht zu Hause gedacht, am Brustkorb fixiert und mit einer Vielfalt an Sensoren per Kabel angeschlossen. Einfachere Systeme haben meistens einen oder zwei Sensoren eingebaut, wie eine Pulsoximeter zusammen mit einem Lagesensor. Das heißt, entweder wird der Proband mit einem aufwändigen Mehrfachsensorsystem konfrontiert oder ist nur eine weniger aussagekräftige Messung mit weniger Parameter möglich.
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Zum Stand der Technik wird auf die Schriften
US 5 853 005 A ,
US 2002 / 0 165 462 A1 und
US 2008 / 0 306 396 A1 hingewiesen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, mithilfe der sich Aussagen über ein Auftreten bzw. eine Schwere oder eine Häufigkeit von schlafbezogenen Atemstörungs-Ereignissen treffen lassen kann. Derartige Aussagen sollen ferner als Grundlage einer Therapie bereitgestellt werden können.
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Des Weiteren ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung anzugeben, mithilfe der eine Therapie von schlafbezogenen Atemstörungen durchführbar ist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand von Patentanspruch 1 gelöst.
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Die Vorrichtung dient dem Erfassen von für eine schlafbezogene Atemstörung eines Probanden relevanten Daten und weist insbesondere eine Befestigungseinheit, einen Sensor und eine Auswerteeinheit auf. Mithilfe der Befestigungseinheit ist die Vorrichtung am oder im Kopf des Probanden befestigbar. Dazu kann die Befestigungseinheit beispielsweise als ein Stirnband, ein Riemen oder eine Mütze ausgebildet sein, damit die Vorrichtung mit deren Hilfe am Kopf befestigbar ist. Möglich ist aber ebenso eine Befestigung der Vorrichtung mit einem Kleber als Befestigungseinheit, oder mit einer Kombination aus Kleber und eine weiteren Befestigungsart wie z.B. ein Stirnband.
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Gemäß einer Ausführungsform kann mithilfe der Befestigungseinheit die Vorrichtung auch im Kopf befestigt werden. Dazu ist die Befestigungseinheit beispielsweise als Zahnschiene, auch wie eine Protrusionsschiene, oder als Zahnimplantat ausgebildet. Im diesem Fall ist es wichtig, dass die Bewegung der Zunge durch die Vorrichtung nicht eingeschränkt wird, weil sie dann die schlafbezogene Atemstörungen hervorrufen kann. Eine weitere Möglichkeit ist die Befestigung der Vorrichtung im Ohrraum, wobei die Befestigungseinheit oder die gesamte Vorrichtung in der Form eines Hörgeräts oder eines Ohrstöpsels ausgebildet ist. Jedenfalls ist die Vorrichtung aber im oder am Kopf befestigbar.
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Der Sensor der Vorrichtung ist ein Beschleunigungsssensor, mithilfe dessen mechanischen bzw. physikalische Beschleunigungen am oder im Kopf als Messdaten gemessen werden können. Der Sensor könnte ein 2D-Beschleunigungssensor sein, wenn die Richtungen der zwei Achsen besonders ausgelegt werden. Vorteilhafter Weise ist er ein 3D-Beschleunigungssensor, der dann räumlich in allen drei Freiheitsgraden messen kann. Der Sensor sollte auch eine möglichst hohe Auflösung und einen geringen Rauschfaktor besitzen. Diese Faktoren sind wichtig, da Beschleunigungssensoren mehr Rauschen erzeugen, je höhere Frequenzen sie messen, und das zu messende Schnarchen könnte Vibrationen mit Frequenzen von mehreren hundert Hertz induzieren. Dazu sollen kleine Beschleunigungsänderungen gemessen werden, die sehr gering sind und deswegen auch eine hohe Auflösung erfordern. Dabei hilft auch, die Achse, die möglichst in der horizontalen Ebene ist während des Schlafs, für diese Messungen zu verwenden. Die Sensitivität der Beschleunigungssensor ist nämlich höher, wenn die Schwerkraft keinen Einfluss nimmt.
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Bei einer Befestigung der Vorrichtung am Kopf des Probanden werden mithilfe des Sensors also Beschleunigungen am Kopf gemessen, während bei einer Befestigung der Vorrichtung im Kopf des Probanden werden mithilfe des Sensors Beschleunigungen im Kopf des Probanden gemessen. Der Sensor kann kleinste Vibrationen ebenso wie eine motorische Bewegung des Kopfes erfassen. Es ist vorteilhaft, dass die Vorrichtung sicher und fest am oder im Kopf befestigt wird, damit eine Übertragung mechanischer Kräfte oder Bewegungen an den Sensor stattfindet und durch diesen erfassbar sind. Schnarchen entsteht durch die Verengung der Atemwege als Vibrationen im Mundgewebe und überträgt sich als Vibrationen an das Gewebe und an den Schädel. Wenn der Sensor beispielsweise mit einer Zahnschiene befestigt wird, werden diese Vibrationen an den Sensor übertragen und gemessen. Das heißt, die Vibrationen durch Schnarchen propagieren sich durch Gewebe und Knochen und werden über die Haut des Kopfes bzw. Zähne an den Sensor weitergegeben. Dabei detektiert der Beschleunigungssensor die beim Schnarchen erzeugten Vibrationen als Beschleunigungsänderungen. Eine Kopf- oder Körperbewegung kann durch den Sensor über die Lage des Kopfes bzw. des Körpers direkt ermittelt werden, ohne eine Messung von übertragenen Kräften oder Beschleunigungen zu bedürfen.
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Die Atmung des Probanden kann entsprechend durch die Übertragung von atembedingten Bewegungen an den Kopf an oder in diesem gemessen werden. Es ist nicht zu erwarten, dass diese Bewegungen am Kopf messbar sind. Aber wenn der Proband schläft, entspannen sich die Muskeln im ganzen Körper. Demzufolge sind kleine Bewegungen der Atmung sichtbar, und Störungen durch Körperbewegungen dementsprechend selten. Durch die Verengung der Atemwege beim Schnarchen, aber auch besonders in dem Fall von Schlafapnoe oder andere SBAS, werden diese Atembewegungen im Normalfall verstärkt und besser sichtbar.
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Die Kopflage ist vom Einfluss der Schwerkraft an den Achsen des Beschleunigungssensors ableitbar. Je nach Richtung der Achse ist der Einfluss der Schwerkraft anders und infolgedessen auch die Ausgabe der Sensorachsen. Somit kann man nicht nur die exakte Kopflage erfassen, sondern auch die genaue Kopfneigung bestimmen, beispielsweise wenn der Proband als Schnarchtherapie ein extra Kissen verwendet, um eine höhere Kopflage zu erzielen, oder auch Schlafwandeln in der Nacht. Die Körperlage, die normalerweise von anderen Systemen gemessen wird, kann man zwar nicht genau messen, aber in den meisten Fällen maßgeblich angeben. Bei der Messung der Kopflage wird zusätzlich der wichtige Einfluss der Schwerkraft auf die oberen Atemwege - und somit auch auf die SBAS - mit gemessen. Die Lage des Kopfes ist also entsprechend einer Richtung der Gesichtsnormalen in Bezug auf die Umgebung.
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Eine Herzfrequenz der Probanden lässt sich von den kleinen Bewegungen am oder im Kopf messen, die von dem Pulsschlag ausgelöst werden. Wie bei der Messung der Atmung ist es nicht selbstverständlich, dass sie am oder im Kopf erfolgen kann. Die Messung dieser Bewegungen ist einfacher im Schlaf durchzuführen, da die Störungen von Körperbewegungen gering sind. Denn diese Störungen sind für die Messung der Herzfrequenz sonderlich störend, weil sie sich etwa in dem gleichen Frequenzbereich befinden können. Die Messung der Herzfrequenz fordert auch eine besonders stabile Befestigung am oder im Kopf, um ein gutes Signal-Rausch-Verhältnis zu erzielen.
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Ferner besteht die Möglichkeit mit dem Beschleunigungssensor, eben diese Störungen von Körperbewegungen als Aktivität während des Schlafens aufzuzeichnen. Die motorische Bewegungsaktivität des Probanden hängt stark mit der Wachzustand zusammen und wird genutzt, um Schlaf-Wach-Zyklen zu erkennen, aber auch um Messdaten, die von Bewegungsaktivität verrauscht werden, zu verwerfen. Daraus können auch motorische Störungen in der Nacht, wie das sogenannte Restless-Legs-Syndrom (RLS), hingewiesen werden, wenn ständiger Bewegungsstörungen in einem bestimmten Muster die Messungen verrauscht.
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Um die oben genannten Messparameter zu erkennen, werden die Messdaten aus dem Sensor mithilfe von einem Auswerteeinheit, beispielsweise ein Mikrocontroller, vorbereitet. Durch die Anwendung von Filtern lassen sich die unterschiedlichen Parameter gut voneinander trennen, da die entsprechenden Signale in verschiedenen Frequenzbereichen liegen. Die Kopflage entspricht dem Gleichanteil des Signals. Die Atembewegungen sind in dem Bereich unter 1 Hertz (Normalerweise 10 bis 20 Atmungen per Minute, aber bei einer SBAS-Ereignis können sie häufiger oder seltener vorkommen), und kann zum Beispiel durch einen Bandpassfilter 0,1-0,5 Hz (Butterworth, 10.Ordnung) gefiltert werden. Die Frequenzen der Peaks des Herzsignals sind zum Beispiel zwischen etwa 3 und 15 Hz zu finden und von einem entsprechenden Bandpassfilter gefiltert (aber, die Herzfrequenz selbst ist zwischen 0,5 und 3,67 Hz, was 30 bis 220 Schläge pro Minute entspricht), während die Vibrationen der Schnarchen mit einem Filter ab 20 Hz gefiltert wird. Laut medizinischer Kenntnisse entsteht normalerweise Schnarchen vom dem Gaumen und hat eine Spitzenfrequenz in dem Bereich 70-140 Hz. In seltenem Fall kann aber von dem Zungenbasis hochfrequentes Schnarchen entstehen. Deswegen sollte das Filter eine möglichst hohe Bandbreite aufweisen. Im Normalfall reicht jedoch einen Bandpassfilter von 20 bis 200 Hz.
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Die motorische Bewegungsaktivität des Probanden kann höchstens mit einer Frequenz von 10 Hz erfolgen, allerdings selten über 1 Hz. Eine Überlagerung der Frequenzspektren von Atmung und Herzfrequenz ist damit möglich, allerdings sind die Ausschläge von Atmung und Herz nicht große genug, um die Aktivitätsmessung zu beeinflussen. Aktivität ist wie vorher erwähnt eher bei dem Wachzustand zu erwarten, wo Atmung und Herzfrequenz nicht ermittelt werden müssen. Die Menge an Aktivität innerhalb eines Zeitintervalls ist Basis für einen Aktivitätsindex.
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Bei der Anwendung von einem digitalen Beschleunigungssensor als Sensor ist eine digitale Vorfilterung von dem Sensor selbst möglich, wegen der digitalen Einstellung der Abtastrate und eingebaute Filterfunktionen auf dem Sensor. Bei der Anwendung von einem analogen Beschleunigungssensor kann die Filterung ganz oder teilweise durch die Anwendung analoger Filterkomponente erfolgen.
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Die gefilterten Daten werden weiter von dem Auswerteeinheit fertig gefiltert und verarbeitet, um Rückschlüsse auf entsprechende Parameter zuzulassen. Beispielsweise kann ein gleitender Mittelwert des gefilterten Schnarchsignals eine geglättete Kurve erzeugen, bei der jedem Peak ein Schnarchen entspricht. Die Höhe des Peaks gibt ein Hinweis auf die Stärke des Schnarchens. Ähnlich können auch Atmungsfrequenz- und Amplitude sowie Herzfrequenz von Peak-Detektion der gefilterten Daten gefunden werden. Ein anderes Beispiel ist die Spektralaufteilung des Signalgemischs, das aus dem Schnarchen resultiert, um das Frequenzbereich des Schnarchens zu finden.
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Die Auswerteeinheit kann auch Kalibrierdaten gespeichert haben, die anwenderspezifisch abgelegt werden können. Beispielsweise ist das Schnarchen bei jedem Probanden sehr individuell, auch die Stärke der Körperbewegung bei einem OSA-Ereignis und die Menge an Bewegung in dem Wachzustand. Eine Kalibrierung kann eine mit der Vorrichtung bevorstehende Langzeituntersuchung unterstutzen und zuverlässiger machen.
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Zusätzlich zu dem Beschleunigungssensor kann die Vorrichtung optional ein Mikrophon zum Erfassen von Schall am oder im Kopf aufweisen. Die Daten von dem Mikrophon werden ähnlich wie bei dem oben genannten Beschleunigungssensor verarbeitet, um das Schnarchen zu detektieren. Demzufolge ist eine zeitgleiche Aufzeichnung des Schnarchens von zwei Sensoren möglich, um das Erfassen des Schnarchens präziser zu machen.
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Die Verarbeitung der Messparameter erlaubt eine Rückmeldung an den Probanden oder einen Dritten über die Messdaten bzw. über für ein Vorliegen oder ein Erwarten einer Atemstörung relevante Daten. Die Messparameter werden auch miteinander zu einem Datensatz zusammengefasst, der beide Informationen trägt, beispielsweise Schnarchen und Kopflage, um ein positionsbedingtes Schnarchen zu bestimmen. Weiter kann auch beispielsweise die Atemfrequenz und Atemamplitude mit dem Schnarchen und Kopflage zusammengefasst werden, um Schnarchen oder eine andere SBAS zu erfassen. Wenn z.B. Perioden mit Schnarchen mit periodischen Änderungen der Atemamplitude korrelieren, deutet es auf eine obstruktive Störung wie eine OSA. Eine zentrale Störung (gestörte Atemregulation) wie die zentrale Schlafapnoe würde auch mit zyklischen Änderungen der Atemamplitude stattfinden, aber ohne Zeichen von Schnarchen. Ebenso kann nächtliches Husten, beispielsweise Krupp-Husten oder chronische Bronchitis durch Rauchen von Tabakerzeugnissen aus einem zusammengefassten Datensatz angedeutet werden, da Husten sowohl kräftige Bewegungen als auch charakteristische, mitunter hochfrequente Vibrationen oder Geräusche auslösen.
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Die Messdaten können gespeichert werden bzw. über eine Schnittstelle nach außen weitergegeben werden, damit auch eine langfristige Änderung der Messdaten gemeldet werden kann, z.B. den Effekt von Gewichtsreduktion an Schnarchen oder OSA. Beispielsweise können die Daten zu diesem Zweck an einem Rechner gespeichert und weiterverarbeitet werden, um da weiter von dem Probanden oder einem Dritten untersucht zu werden.
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Eine einfache Rückmeldungseinheit besteht zum Beispiel aus Leuchtdioden, die beim Aufstehen eine Zusammenfassung der Ergebnisse der Nacht liefern können, wie viel und in welcher Kopflage geschnarcht wurde beispielsweise, oder auch ob eine andere SBAS vorliegt. Eine Rückmeldungseinheit kann auch ein Vibrationselement sein, mithilfe dessen eine Vibration an den Probanden in der Nacht ausgebbar ist, wenn der zusammengefasste Datensatz einen zuvor festgelegten Wert erreicht, beispielsweise wenn ein Schnarchen in der Rückenlage stattfindet. Dies soll eine Verhaltensänderung erzielen, in diesem Beispiel so dass der Proband sich weg von der Rückenlage dreht. Der festgelegte Wert kann auch dynamisch eingestellt werden, in diesem Beispiel so dass das genaue Kopflagebereich, das Schnarchen verursacht, gefunden wird und vermieden werden kann. Hier lassen sich weitere Messparameter einbinden oder andere sich kombinieren, um gezielt ein Verhalten zu ändern oder rückmelden.
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Eine Kombination aus mehreren Rückmeldungselementen ist auch durchaus möglich, z.B. ein Vibrationselement in Kombination mit einem akustischen Element wie ein Lautsprecher, optisch wie ein Licht oder elektrische Impulse wie die transkutane elektrische Nervenstimulation (TENS). Die Kombination kann individuell gestaltet werden, und mit angepassten Intensitäten erfolgen. Über eine Schnittstelle wie eine Funkeinheit können die Rückmeldungen auch extern appliziert werden, insbesondere wenn die Vorrichtung mit einer Zahnschiene oder eine andere Art von Befestigung braucht, wo die Vorrichtung eingeschlossen wird.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine schematische Skizze einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 mit einer Befestigungseinheit 2 zum Befestigen der Vorrichtung 1 am oder im Kopf des Probanden. Zum Erfassen von für eine schlafbezogene Atemstörung eines Probanden relevanten Messdaten wird ein Beschleunigungsssensor 3 verwendet. Eine Auswerteeinheit 4 zum Auswerten der Messdaten mithilfe von Filteroperationen liest die Messdaten von dem Beschleunigungssensor ein, so dass Kopflagedaten über eine Kopflage, also eine Position des Kopfes, Atemdaten über ein Atemverhalten und Schnarchdaten über ein Schnarchverhalten des Probanden ermittelbar sind, optional auch die Herzfrequenz und Aktivitätsindex. Zusätzlich zu dem Beschleunigungssensor kann optional ein Mikrophon 5 verwendet werden, um eine zeitgleiche Aufzeichnung des Schnarchens von zwei Sensoren 3+5 zu ermöglichen. Eine Rückmeldungseinheit 6 zum Ausgeben einer akustischen, optischen oder mechanischen Meldung über die Messdaten ans Äußere der Vorrichtung ist auch mit der Auswerteeinheit verbunden, so dass der Proband eine Rückmeldung erhält. Es ist auch möglich, die Messdaten im Nachhinein verfügbar zu machen, durch die Speicherung der Messdaten in eine Speichereinheit 7, und es ist möglich, diese Daten durch eine Schnittstelleeinheit 9 nach außen zu liefern. Optional können die Messdaten auch mithilfe einer Funkeinheit 8 an die Schnittstelleneinheit 9 geschickt werden.
- 2 zeigt, dass die X-Achse des Beschleunigungssensors benutzt wird, um die Kopflage (Schlafposition) zu erkennen. Der Gleichanteil des Signals der Achse ist gleich 0g (g=9,81m/s2) für die Rückenlage, und -1g und +1g für die linke und rechte Seitenlage (90° von der Rückenlage). L-Sup und R-Sup („Left-Supine“ bzw. „Right-Supine“, d.h. Links-Rückenlage und Rechts-Rückenlage) definieren den Bereich der Rückenlage, der beispielsweise zwischen -30° und 30° eingestellt ist. Jedoch kann das individuell justiert werden (unter anderem für eine individuelle Positionstherapie sinnvoll), falls notwendig. Auch die Z-Achse wird für die Kopflage hier verwendet, um zwischen Bauchlage und Rückenlage zu differenzieren (weil die Ausgabe der X-Achse für Bauch- und Rückenlage gleich sind). Auf der Y-Achse zeigt das Gleichsignal zum Beispiel an, ob der Patient flach liegt oder aufrecht sitzt (d.h. Kopfneigung, kann auch für die Positionstherapie nützlich sein). Die Y-Achse wird ebenso zur Abbildung der anderen Parameter gebraucht, wie in 3 gezeigt.
- 3 zeigt im zeitlichen Verlauf eine Messung mit dem Beschleunigungssensor eines regelmäßigen Schnarchers in der Nacht. Im oberen Graph (a) ist das Rohdatensignal von der Y-Achse des Beschleunigungssensors (angeordnet wie in der 2) zu sehen. Das Rohdatensignal wurde mit den Filtern wie in dem Beispiel in der Beschreibung erläutert gefiltert, so dass Schnarchen (b), Herzschlag (c) und Atmung (d) in den drei folgenden Graphen dargestellt werden konnten. Eine Mikrophonaufzeichnung (e) wurde als Vergleich benutzt (mit den gleichen Filtereinstellungen wie bei dem gefilterten Schnarchmesssignal des Beschleunigungssensors). Im untersten Graph (f) sind zwei Linien eingezeichnet; Die untere Linie zeigt die Kopfneigung (sitzen, liegen u.a., in diesem Fall eine leichte Neigung des Kopfes nach hinten, was Schnarchen begünstigen kann) und wird abgeleitet vom oberen Rohdatensignal (a) der Y-Achse (Gleichanteil des Signal der Achse). Die obere Linie ist die Anzeige der X-Achse des Beschleunigungssensors, der zwischen linker Kopflage, rechter Kopflage oder Rückenlage (wie in 2 beschrieben) wählt.
- 4 zeigt ein Beispiel einer positionsbedingten Therapie (d.h. der Proband hat SBAS-Ereignisse eher in der Rückenlage und soll die Rückenlage vermeiden) durch ein eingebautes Vibrationselement als Rückmeldeeinheit. Das Vibrationselement schaltete sich nach etwa 10 Sekunden ein (a), nachdem der Proband von der rechtsseitigen in die Schlafposition am Rücken gewechselt ist (b). Die Rückmeldung dauert an, bis der Proband sich auf die linksseitige Position dreht. Versuche im Schlaflabor hat gezeigt, dass diese Art von Positionstherapie möglichst ohne Einfluss auf dem Tiefschlaf erfolgt, weil der Proband bei einem Lagewechsel eher Wach ist.
- 5a zeigt wie ein Proband eine Nacht ohne Rückmeldung schläft, mit zeitweiliger Rückenlage (hier zwischen den beiden Linien dargestellt) - insgesamt 11,68 % der totalen Schlafzeit.
- 5b zeigt wie der gleiche Proband wie in 5a eine Nacht fünfmal durch ein eingebautes Vibrationselement als Rückmeldeeinheit davon abgehalten wurde, in die Rückenlage zu wechseln (Pfeile). Das Vibrationselement war wie in der 4 beschrieben eingestellt. Durch die eingeschaltete Rückmeldung hat der Proband nur 0,85 % der totalen Schlafzeit in der Rückenlage verbracht.
- 6a zeigt den zeitlichen Verlauf der ersten Stunde Schlaf bei einem Probanden mit regelmäßigem Schnarchen. Der obere Graph (a) zeigt einen gleitenden Mittelwert-Filter auf dem gefilterten Signal des Schnarchens. Graph Nummer zwei (b) zeigt eine automatische Auswertung des Schnarchens, basierend auf dem zeitlichen Abstand zwischen zwei Peaks auf dem oberen Graph (a). In dem dritten Graph (c) wurde die Herzfrequenz dargestellt, deren Ermittlung in 8 erläutert wird. Die Atemfrequenz (d) und Atemamplitude (e) sind in den folgenden zwei Graphen zu sehen, die von der zeitlichen Abstand zwischen zwei Atempeaks und von der Höhe der Atempeaks abgeleitet sind. Zu sehen ist, dass die Atemamplitude im Verlauf steigt, da der Atemwiederstand durch die Verengung der Atemwege steigt und somit auch mit Schnarchen gestiegen ist. Die Kopflage (f) ist ganz unten zu sehen. Der Proband hat erst die Rückenlage gewählt und dann die rechte Seitenlage.
- 6b zeigt ein Detail von 6a bei dem regelmäßigen Schnarchen. Erkennbar ist hier die geglättete Kurve des Schnarchens von dem gleitenden Mittelwert-Filter des Schnarchens (a). Die Zeit zwischen jedem Höhepunkt auf der Kurve kann entscheiden ob es Schnarchen war oder nicht, wie erwähnt. In diesem Fall haben alle Höhepunkte mit dem zeitlichen Abstand gestimmt, wie in dem zweiten Graph (b) zu sehen ist.
- 7a zeigt die erste Stunde Schlaf mit regelmäßigem Schnarchen, aber mit Anzeichen einer anderen schlafbezogenen Atemstörung am Ende der Messung. Die unregelmäßigen Änderungen des Schnarchens (Graph (a), die Graphen sind gleich wie in 6a) korrelieren mit Änderungen der Atemamplitude (e), und deuten somit auf eine obstruktive Störung, beispielsweise die obstruktive Schlafapnoe. Schlafapnoe kann im letzten Teil dieser Abbildung und auch in 7b als korrelierte unregelmäßige Höhepunkte des Schnarchens und der Atemamplitude verstanden werden.
- 7b zeigt eine Zoom-Ansicht auf Daten in dem letzten Teil von 7a mit dem Verdacht auf eine obstruktive Störung. Zwei bis drei Schnarchen mit hoher Atemamplitude gefolgt von einer kurzen Periode ohne Schnarch-Ereignisse und einer niedrigen Atemamplitude deuten auf eine obstruktive Art von Schlafapnoe. Eine zentrale Art von Schlafapnoe würde auch mit zyklischen Änderungen der Atemamplitude stattfinden, aber ohne Zeichen von Schnarchen.
- 8 ist ein Beispiel wie die Herzfrequenz gefunden werden kann. Der obere Graph (a) ist das Rohdatensignal des Beschleunigungssensors. In diesem Fall ist sowohl die Atembewegung als auch die Herzfrequenz präsent, aber kein Schnarchen. Am mittleren Graph (b) wurde das Rohdatensignal mit einem digitalen Bandpassfilter gefiltert, so dass nur noch das Herzsignal präsent ist. Der untere Graph (c) zeigt die quadratische Summe der gefilterten Signale. Die Spitzenwerte werden angezeigt, und der Abstand entspricht der Herzfrequenz. Sie müssen aber zwischen bestimmten Amplitudewerten liegen und in zeitlichen Intervallen sein, oder sie werden als Störungen bezeichnet.
- 9 zeigt ein Hypnogram von einem Schlaflabor, verglichen mit der automatischen Schlaf-Wach-Erkennung, erzielt durch die Messdaten des Beschleunigungssensors, der in einem Stirnband und einer Zahnschiene in dem Schlaflabor getragen wurde.
- 10 zeigt ein Beispiel einer Zoom-Ansicht eines Schnarchens (a) mit seiner Frequenzanalyse (b). Die Frequenzanalyse des Schnarchens ergibt im Normalfall definierten Frequenz-Peaks, während die Frequenzanalyse einer Schlafapnoe eher ein chaotisches Frequenzspektrum anzeigen würde.
- 11 zeigt wie die Rückmeldung (auch „Biofeedback“ genannt) an den Probanden mit einem oder mehreren Messparameter erfolgen kann.
