Apnea obstructiva del sueño posicional. Implicaciones clínicas.

Positional obstructive sleep apnea (POSA) include patients with a higher rate of respiratory events in the decubitus-supine position. There is no consensus on the diagnosis of POSA, and several criteria coexist. The main hypothesis is based on the fact that the different criteria defining POSA could affect the prevalence, clinical characteristics and management of these patients. Positional patients could present greater cardiac autonomic imbalance. The main objective is to characterize POSA patients according to the APOC classification and to analyze their differences with respect to NON-POSA patients. The specific objectives are: to determine the prevalence of POSA, examine differences among APOC categories, polysomnographic and pulse oximetric characteristics, analyze repercussions on quality of sleep, life and adherence to treatment, and investigate the influence on cardiac autonomic modulation. A prospective study was conducted with 409 patients referred to sleep clinic of the Universitary Hospital Río Hortega (July 2016 - April 2018). Complete home unmonitored nocturnal polysomnography and simultaneous recording of pulse oximetry were performed. Somnolence, sleep quality and quality of life were studied using the Epworth, Pittsburg and EuroQoL-5D questionnaires. CPAP treatment adherence variables were obtained by telemonitoring. The influence of the main definitions on the prevalence of POSA was investigated. Positional patients were analyzed according to the new APOC criteria: POSA vs. non-POSA groups. A multiclass study was performed according to APOC categories (I, II and III). Cardiac autonomic modulation was assessed through pulse rate variability (PRV) obtained by portable pulse oximetry. Conventional cardiac indexes were calculated in time and frequency, as well as multiscale entropy. Statistical analysis was performed with SPSS Statistics 24. A total of 320 patients were analyzed (21.8% were excluded due to dropout or failure to register). Of them, 233 met APOC criteria for POSA evaluation. There was great variability in the prevalence of POSA according to the reference criterion used (19.1% to 55.4%). No significant differences were found in terms of age or sex between the POSA and non-POSA groups. Positional patients displayed lower body mass index, with the APOC I group being younger. As the APOC category increased, a gradual increase in AHI, apnea index and hypopnea index was observed. The Non-POSA group displayed more pathological oximetry values than APOC I patients. There were no differences in the Epworth scale or in the Pittsburg sleep quality index. There were no significant differences in adherence to CPAP. With respect to cardiac autonomic modulation, no significant differences were found using conventional indexes. In the nonlinear context, POSA patients displayed higher entropy (greater disorder or imbalance) at low time scales (tao <6). The largest differences were observed at the smallest time scales, with significant differences between Non-POSA patients and all APOC categories (tao = 2). The results suggest that the POSA defining criterion notably affects the prevalence of the positional phenotype of OSA. As the APOC category increases, a deterioration of clinical parameters, polysomnographic indexes and increased impairment of quality of life are observed. The PRV signal displays higher autonomic imbalance in POSA patients. Multiscale entropy is useful, unlike traditional cardiac indexes, to characterize changes in nocturnal cardiac dynamics linked to positional apneas. We conclude that POSA patients could display greater cardiac involvement, so POSA may not represent a milder disease state.La apnea obstructiva del sueño posicional (POSA) engloba a los pacientes con mayor tasa de eventos respiratorios en posición decúbito-supino. No existe consenso para diagnosticar POSA, coexistiendo varios criterios. La hipótesis principal se fundamenta en que los diversos criterios definitorios de POSA podrían afectar a la prevalencia, las características clínicas y el manejo de estos pacientes. Los pacientes posicionales podrían presentar mayor desbalance autonómico cardiaco. El objetivo principal consiste en caracterizar a los pacientes POSA según la clasificación APOC y analizar sus diferencias con respecto a pacientes NO-POSA. Como objetivos específicos se proponen: determinar prevalencia de POSA, examinar diferencias entre categorías APOC, características polisomnográficas y pulsioximétricas, analizar repercusiones sobre calidad de sueño, vida y adherencia al tratamiento, estudiar influencia sobre la modulación autonómica cardiaca. Estudio prospectivo con 409 pacientes remitidos a consulta de sueño del Hospital Universitario Río Hortega (julio 2016 - abril 2018). Se realizó polisomnografía nocturna completa no vigilada domiciliaria y registro simultáneo de pulsioximetria. Se estudió la somnolencia, calidad de sueño y de vida mediante los cuestionarios Epworth, Pittsburg y EuroQoL-5D. Las variables de adherencia al tratamiento CPAP se obtuvieron por telemonitorización. Se investigó la influencia de las principales definiciones sobre la prevalencia de POSA. Se analizaron los pacientes posicionales según el nuevo criterio APOC: grupos POSA vs. No-POSA. Se realizó un estudio multiclase en función de las categorías APOC (I, II y III). La modulación autonómica cardiaca se evaluó a través de la variabilidad de la frecuencia de pulso (PRV) obtenida mediante pulsioximetría portátil. Se calcularon los índices cardíacos convencionales en tiempo y frecuencia, así como la entropía multiescala. El análisis estadístico se realizó con SPSS Statistics 24. Se analizaron un total de 320 pacientes (21.8% fueron excluidos por abandono o fallo de registro). De ellos, 233 cumplían criterios APOC de evaluación de POSA. Se evidenció una gran variabilidad en la prevalencia de POSA según el criterio de referencia utilizado (19.1% a 55.4%). No se encontraron diferencias significativas en términos de edad o sexo entre los grupos con y sin POSA. Los pacientes posicionales mostraron menor índice de masa corporal, siendo el grupo APOC I más joven. Al aumentar de categoría APOC se observó un crecimiento gradual del IAH, índice de apnea e índice de hipopnea. El grupo No-POSA mostró valores oximétricos más patológicos que los pacientes APOC I. No hubo diferencias en la escala Epworth ni en el índice de calidad de sueño de Pittsburg. No hubo diferencias significativas en cumplimiento con CPAP. Con respecto a la modulación autonómica cardiaca, no se encontraron diferencias significativas empleando los índices cardíacos convencionales. En el contexto no lineal, los pacientes con POSA mostraron una entropía mayor (mayor desorden o disbalance) en las escalas de tiempo bajas (tao <6). Las mayores diferencias se observaron en las escalas temporales más pequeñas, con diferencias significativas entre los pacientes No-POSA y todas las categorías APOC (tao = 2). Los resultados sugieren que el criterio definitorio POSA influye notablemente en la prevalencia del fenotipo posicional de AOS. Conforme aumenta la categoría APOC, se observa un empeoramiento de los parámetros clínicos, índices polisomnográficos y mayor afectación de la calidad de vida. La señal PRV muestra mayor desbalance autonómico en los pacientes POSA. La entropía multiescala es útil, a diferencia de los índices cardíacos tradicionales, para caracterizar cambios en la dinámica cardiaca nocturna vinculados a las apneas posicionales. Se concluye que los pacientes POSA podrían mostrar mayor afectación cardiaca, por lo que la POSA podría no representar un estado de enfermedad más leve.Escuela de DoctoradoDoctorado en Investigación en Ciencias de la Salu

Multi-Class AdaBoost to Detect Sleep Apnea-Hypopnea Syndrome Severity from Oximetry Recordings Obtained at Home

Producción CientíficaThis paper aims at evaluating a novel multi-class methodology to establish Sleep Apnea-Hypopnea Syndrome (SAHS) severity by the use of single-channel at-home oximetry recordings. The study involved 320 participants derived to a specialized sleep unit due to SAHS suspicion. These were assigned to one out of the four SAHS severity degrees according to the apnea-hypopnea index (AHI): no-SAHS (AHI<5 events/hour), mild-SAHS (5≤AHI<15 e/h), moderate-SAHS (15≤AHI<30 e/h), and severe-SAHS (AHI≥30 e/h). A set of statistical, spectral, and non-linear features were extracted from blood oxygen saturation (SpO2) signals to characterize SAHS. Then, an optimum set among these features were automatically selected based on relevancy and redundancy analyses. Finally, a multi-class AdaBoost model, built with the optimum set of features, was obtained from a training set (60%) and evaluated in an independent test set (40%). Our AdaBoost model reached 0.386 Cohen’s kappa in the four-class classification task. Additionally, it reached accuracies of 89.8%, 85.8%, and 74.8% when evaluating the AHI thresholds 5 e/h, 15 e/h, and 30 e/h, respectively, outperforming the classic oxygen desaturation index. Our results suggest that SpO2 obtained at home, along with multi-class AdaBoost, are useful to detect SAHS severity.Junta de Castilla y León (project VA059U13)Pneumology and Thoracic Surgery Spanish Society (265/2012

Automated Analysis of Unattended Portable Oximetry by means of Bayesian Neural Networks to Assist in the Diagnosis of Sleep Apnea

Producción CientíficaSleep apnea-hypopnea syndrome (SAHS) is a chronic sleep-related breathing disorder, which is currently considered a major health problem. In-lab nocturnal polysomnography (NPSG) is the gold standard diagnostic technique though it is complex and relatively unavailable. On the other hand, the analysis of blood oxygen saturation (SpO2) from nocturnal pulse oximetry (NPO) is a simple, noninvasive, highly available and effective alternative. This study focused on the design and assessment of a neural network (NN) aimed at detecting SAHS using information from at-home unsupervised portable SpO2 recordings. A Bayesian multilayer perceptron NN (MLP-NN) was proposed, fed with complementary oximetric features properly selected. A dataset composed of 320 unattended SpO2 recordings was analyzed (60% for training and 40% for validation). The proposed Bayesian MLP-NN achieved 94.2% sensitivity, 69.6% specificity, and 89.8% accuracy in the test set. Our results suggest that automated analysis of at-home portable NPO recordings by means of Bayesian MLP-NN could be an effective and highly available technique in the context of SAHS diagnosis.Junta de Castilla y León (project VA059U13)Pneumology and Thoracic Surgery Spanish Society (265/2012

Assessment of nocturnal autonomic cardiac imbalance in positional obstructive sleep apnea. A multiscale nonlinear approach

Producción CientíficaPositional obstructive sleep apnea (POSA) is a major phenotype of sleep apnea. Supine-predominant positional patients are frequently characterized by milder symptoms and less comorbidity due to a lower age, body mass index, and overall apnea-hypopnea index. However, the bradycardia-tachycardia pattern during apneic events is known to be more severe in the supine position, which could affect the cardiac regulation of positional patients. This study aims at characterizing nocturnal heart rate modulation in the presence of POSA in order to assess potential differences between positional and non-positional patients. Patients showing clinical symptoms of suffering from a sleep-related breathing disorder performed unsupervised portable polysomnography (PSG) and simultaneous nocturnal pulse oximetry (NPO) at home. Positional patients were identified according to the Amsterdam POSA classification (APOC) criteria. Pulse rate variability (PRV) recordings from the NPO readings were used to assess overnight cardiac modulation. Conventional cardiac indexes in the time and frequency domains were computed. Additionally, multiscale entropy (MSE) was used to investigate the nonlinear dynamics of the PRV recordings in POSA and non-POSA patients. A total of 129 patients (median age 56.0, interquartile range (IQR) 44.8–63.0 years, median body mass index (BMI) 27.7, IQR 26.0–31.3 kg/m2) were classified as POSA (37 APOC I, 77 APOC II, and 15 APOC III), while 104 subjects (median age 57.5, IQR 49.0–67.0 years, median BMI 29.8, IQR 26.6–34.7 kg/m2) comprised the non-POSA group. Overnight PRV recordings from positional patients showed significantly higher disorderliness than non-positional subjects in the smallest biological scales of the MSE profile (τ = 1: 0.25, IQR 0.20–0.31 vs. 0.22, IQR 0.18–0.27, p < 0.01) (τ = 2: 0.41, IQR 0.34–0.48 vs. 0.37, IQR 0.29–0.42, p < 0.01). According to our findings, nocturnal heart rate regulation is severely affected in POSA patients, suggesting increased cardiac imbalance due to predominant positional apneas.Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades - Fondo Europeo de Desarrollo Regional (Proyects DPI2017-84280-R and RTC-2017-6516-1)Sociedad Española de Neumología y Cirugía Torácica (Proyects 649/2018 and 66/2016)Gerencia Regional de Salud de Castilla y León (Proyecto GRS 1950/A/19)Ministerio de Educación, Cultura y Deporte (Proyecto FPU16/02938)Gerencia Regional de Salud de Castilla y León - (Projecto INT/M/15/20

Congreso Anual de la Sociedad Española de Ingeniería Biomédica: Ingeniando la medicina del futuro (33º. 2015. Madrid)

Producción CientíficaEl síndrome de apnea-hipopnea del sueño (SAHS) es un trastorno respiratorio relacionado con el sueño de elevada prevalencia. Si no se diagnostica correctamente puede tener graves consecuencias en la calidad de vida y en la salud de los pacientes. En el presente estudio se ha diseñado y evaluado un nuevo protocolo de screening de pacientes basado en el procesado automático de la señal de saturación de oxígeno en sangre (SpO2), registrada de forma no supervisada en el domicilio del paciente. La metodología propuesta se divide en 2 etapas complementarias: (i) etapa de clasificación, que emplea un modelo de regresión logística (LR) optimizado para detectar sujetos sin SAHS de tal forma que no se produzcan falsos negativos y (ii) etapa de estimación del índice de apnea hipopnea (IAH), que emplea una red neuronal perceptrón multicapa (MLP) entrenada para estimar el IAH y detectar a los pacientes SAHS positivo más severos sin que se produzcan falsos positivos. Para entrenar y validar la metodología se ha empleado una población de 299 pacientes consecutivos dividida en entrenamiento (50%) y test (50%). La metodología de screening de 2 fases propuesta evitaría la realización del 40.7% de las PSGs completas en el hospital, sin que se produzcan falsos negativos (valor predictivo negativo, NPV = 100%) ni falsos positivos (valor predictivo positivo, PPV = 100%).Sociedad Española de Neumología y Cirugía Torácica (proyecto 265/2012)Junta de Castilla y León (proyecto VA059U13

Congreso Nacional SEPAR (49º. 2016. Granada)

Producción CientíficaEl objetivo del estudio es evaluar un test de screening en pacientes con sospecha de Síndrome de Apnea-Hipopnea del Sueño (SAHS) basado en el análisis automático de la saturación de oxígeno en sangre (SpO2) procedente de la oximetría nocturna no supervisada. Los índices clásicos como el índice de desaturación del 3% (ODI3) presentan una elevada especificidad diagnóstica, mientras que los métodos automáticos como las redes neuronales (RN) alcanzan mayor sensibilidad. Ambos enfoques son complementarios y podrían emplearse para confirmar y descartar SAHS de forma conjunta. Se propone combinar ambas técnicas mediante un test de screening secuencial para reducir el número de polisomnografías (PSGs).Junta de Castilla y León (programa de apoyo a proyectos de investigación – Ref. VA302U13

Reunión Anual de la Sociedad Española del Sueño

Introducción. La prueba diagnóstica de referencia en el síndrome de apnea-hipopnea del sueño (SAHS) presenta baja disponibilidad y accesibilidad. Trabajos previos han demostrado la posibilidad de realizar polisomnografías (PSG) en domicilio con la finalidad de obtener un sueño más representativo al dormir el paciente en su entorno habitual. Los resultados existentes en la literatura al respecto son variables. Objetivos. Evaluar la utilidad diagnóstica de la PSG domiciliaria, obtenida mediante PSG no supervisada en el domicilio, con respecto a la PSG convencional. Métodos. La población bajo estudio estaba compuesta por 94 sujetos con sospecha clínica moderada-alta de SAHS. Todos los pacientes realizaron una PSG completa hospitalaria y un segundo estudio polisomnográfico no supervisado (Embletta MPR PG conectado a TX Proxy Uni) en domicilio en noches consecutivas (orden randomizado). La concordancia entre el IAH hospitalario (IAH-HOS) y domiciliario (IAH-DOM) se analizó en términos del índice de correlación intraclase (ICC) y gráficamente mediante un diagrama Bland-Altman. Se construyó la matriz de confusión para comparar ambas técnicas diagnósticas y analizar los grupos clásicos de severidad: no SAHS, leve, moderado y severo. El rendimiento diagnóstico de la PSG domiciliaria se analizó mediante las métricas derivadas de la matriz de confusión. Resultados. El 67% fueron varones, con IMC de 29,6 +5,6. Los valores medios de IAH-HOS e IAH-DOM fueron de 38.5 ± 28.1 eventos/h y 36,5 ± 26.5 eventos/h (media ± SD), respectivamente. No se encontraron diferencias significativas (p >0.01). El ICC entre ambos índices fue de 0.827 (0.75, 0.88 IC95%). Tan solo un 5,3% de los estudios domiciliarios fue insatisfactorio. Con respecto a la concordancia el valor de Kappa para un SAHS severo (IAH30) se alcanzó una sensibilidad de 85,1%, una especificidad de 80,9, LR+ 4,46 y LR-0,18. La precisión diagnóstica fue de 82,9%. Conclusión. La PSG en el domicilio es una excelente alternativa a la PSG domiciliaria en pacientes con sospecha moderada-alta de SAHS.Proyecto SOCALPAR 2016, Proyecto VA037U16 de la Junta de Castilla y León y FEDER; Contrato Juan de la Cierva MINECO

Congreso de la Sociedad Española de Neumología y Cirugía Torácica

Producción CientíficaIntroducción. La prueba diagnóstica estándar del síndrome de apnea-hipopnea del sueño (SAHS) presenta baja disponibilidad y accesibilidad, limitando su efectividad como técnica única de detección. Trabajos previos han demostrado la posibilidad de realizar polisomnografías (PSG) en el domicilio, obteniendo información más representativa del desarrollo normal del sueño al dormir el paciente en su entorno habitual. Sin embargo, la pérdida de señal y la disminución del rendimiento diagnóstico son problemas que todavía requieren investigación. El objetivo de este estudio ha consistido en comparar el índice de apnea-hipopnea (IAH) obtenido mediante PSG no supervisada en el domicilio con el IAH derivado de la PSG hospitalaria. Material y Métodos. La población bajo estudio estaba compuesta por 38 sujetos con sospecha clínica moderada-alta de SAHS. Todos los pacientes realizaron una PSG completa en el hospital y un segundo estudio polisomnográfico no supervisado en su domicilio en noches consecutivas (orden randomizado). La concordancia entre el IAH hospitalario (IAH-HOS) y el domiciliario (IAH-DOM) se analizó en términos del índice de correlación intraclase (ICC) y gráficamente mediante un diagrama Bland-Altman. Se construyó la matriz de confusión para comparar ambas técnicas diagnósticas y analizar los grupos clásicos de severidad: no SAHS, leve, moderado y severo. El rendimiento diagnóstico de la PSG domiciliaria se analizó mediante las métricas derivadas de la matriz de confusión. Resultados. Los valores medios de IAH-HOS e IAH-DOM fueron de 38.48 ± 27.66 eventos/h y 34.70 ± 26.11 eventos/h (media ± SD), respectivamente. No se encontraron diferencias significativas (p >0.01). El ICC entre ambos índices fue de 0.761 (0.586, 0.868 IC95%). La Figura 1 muestra el diagrama de concordancia Bland-Altman, en el que se observa una ligera infraestimación del IAH-DOM respecto al hospital. La Tabla 1 resume las métricas de rendimiento diagnóstico para los puntos de corte 5, 15 y 30 eventos/h. La mayor precisión y par Se-Sp más balanceado se alcanzaron para el umbral de mayor severidad, con 79.0% Se, 84.2% Sp, 83.3% PPV, 80.0% NPV, 5.0 LR+, 0.25 LR-, 81.6% Acc y 0.90 AUC. Conclusiones. La PSG en el domicilio alcanzó una concordancia moderada con el IAH hospitalario, observándose una pequeña infraestimación de la severidad del SAHS.Proyecto VA037U16 de la Junta de Castilla y León y FEDER; Proyecto 265/2012 de SEPAR; Contrato Juan de la Cierva MINECO

Evolution over Time of Ventilatory Management and Outcome of Patients with Neurologic Disease∗

OBJECTIVES: To describe the changes in ventilator management over time in patients with neurologic disease at ICU admission and to estimate factors associated with 28-day hospital mortality. DESIGN: Secondary analysis of three prospective, observational, multicenter studies. SETTING: Cohort studies conducted in 2004, 2010, and 2016. PATIENTS: Adult patients who received mechanical ventilation for more than 12 hours. INTERVENTIONS: None. MEASUREMENTS AND MAIN RESULTS: Among the 20,929 patients enrolled, we included 4,152 (20%) mechanically ventilated patients due to different neurologic diseases. Hemorrhagic stroke and brain trauma were the most common pathologies associated with the need for mechanical ventilation. Although volume-cycled ventilation remained the preferred ventilation mode, there was a significant (p &lt; 0.001) increment in the use of pressure support ventilation. The proportion of patients receiving a protective lung ventilation strategy was increased over time: 47% in 2004, 63% in 2010, and 65% in 2016 (p &lt; 0.001), as well as the duration of protective ventilation strategies: 406 days per 1,000 mechanical ventilation days in 2004, 523 days per 1,000 mechanical ventilation days in 2010, and 585 days per 1,000 mechanical ventilation days in 2016 (p &lt; 0.001). There were no differences in the length of stay in the ICU, mortality in the ICU, and mortality in hospital from 2004 to 2016. Independent risk factors for 28-day mortality were age greater than 75 years, Simplified Acute Physiology Score II greater than 50, the occurrence of organ dysfunction within first 48 hours after brain injury, and specific neurologic diseases such as hemorrhagic stroke, ischemic stroke, and brain trauma. CONCLUSIONS: More lung-protective ventilatory strategies have been implemented over years in neurologic patients with no effect on pulmonary complications or on survival. We found several prognostic factors on mortality such as advanced age, the severity of the disease, organ dysfunctions, and the etiology of neurologic disease