Oximetry and Spectral Analysis of Cardiopulmonary Coupling（酸素計測と心肺結合のスペクトル分析からの自動無呼吸・低呼吸指標）

Automated Apnea-Hypopnea Index from Oximetry and Spectral Analysis of Cardiopulmonary Coupling.

抄録

閉塞性睡眠時無呼吸症候群（OSA）の有病率の増加は、睡眠専門医の深刻な不足と重なっている。治療へのアクセスを促進するために、正確な自動採点機能を備えた家庭用睡眠検査装置を普及させることが必要である。本研究では、心電図から抽出したCPC（心肺結合）のスペクトル解析とオキシメトリ信号を組み合わせた自動無呼吸指数（AHI）の精度を、睡眠ポリグラフ（PSG）と比較して検討した。APPLES（Apnea Positive Pressure Long-term Efficacy Study）のPSGの心電図とパルスオキシメーターの軌跡を分析した。個別のCPCスペクトルバンドと酸素飽和度指数を組み合わせて、派生AHI（DAHI）を作成した。DAHIと、APPLESのPSGを用いた従来のスコア化されたAHI（低呼吸時には50％以上の気流減少が単独で必要、または3％以上の脱飽和度または覚醒を伴うより少ない気流減少が必要）との相関統計を算出した。合計833名の成人被験者を対象とした。DAHIは，従来のPSG上のAHIと優れた強い相関関係があり，Pearson係数は0.972で，受信者動作特性曲線はすべてのOSAカテゴリーで強い一致を示した。軽度のOSAでは98.5％（95％信頼区間［CI］、97.6～99.3％）、中等度のOSAでは96.4％（95％CI、95.3～97.5％）、重度のOSAでは98.5％（95％CI、97.8～99.2％）となっている。正確な自動AHIは、オキシメトリーとCPCから導き出すことができる。

The increased prevalence of obstructive sleep apnea (OSA) coincides with a severe shortage of sleep physicians. There is a need for widescale home-sleep-testing devices with accurate automated scoring to accelerate access to treatment. To examine the accuracy of an automated apnea-index (AHI) derived from spectral analysis of cardiopulmonary coupling (CPC) extracted from electrocardiograms, combined with oximetry signals, in relation to polysomnograms (PSGs). Electrocardiograms and pulse-oximeter tracings on PSGs from APPLES (Apnea Positive Pressure Long-term Efficacy Study) were analyzed. Distinct CPC spectral bands were combined with the oxygen desaturation index to create a derived AHI (DAHI). Correlation statistics between the DAHI and the conventionally scored AHI, in which hypopneas required ≥50% airflow reduction alone or a lesser airflow reduction associated with ≥3% desaturation or arousal, using PSGs from APPLES were calculated. A total of 833 adult subjects were included. The DAHI has excellent and strong correlation with the conventionally scored AHI on PSGs, with Pearson coefficients of 0.972 and receiver operating characteristic curves demonstrating strong agreement in all OSA categories: 98.5% in mild OSA (95% confidence interval [CI], 97.6-99.3%), 96.4% in moderate OSA (95% CI, 95.3-97.5%), and 98.5% in severe OSA (95% CI, 97.8-99.2%). An accurate automated AHI can be derived from oximetry and CPC.