© 2017 Georg Dorffner
Schlaf-EEG
Dank an Dr. Peter Anderer, Klinik für Psychiatrie und The Siesta Group,
für einige der Materialien
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Das Schlaflabor
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Polysomnographie• Biosignale während des Schlafs
– EEG
– EOG
– EMG
– EKG
– Atmung
– etc.
Quelle: DGSM
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Scoring Manuals
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Minimum: Zentrale Ableitungen (Rechtschaffen & Kales, R&K)
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EEG-Positionen zur Schlafmessung (AASM)
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....... aber Beispiele (Figure 33 bis 37) im Manual belegen, dass auch R & K schon einen frontalen und einen okzipitalen EEG-Kanal mit aufgezeichnet haben
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© 2017 Georg Dorffner Signalverarbeitung / Mustererkennung 58
Stage (per 30 s epoch):
Stage Wake
Stage 1Stage 2Stage 3
(Stage 4)
Stage REM
(Stage „Movement Time“)
Schlafstadien
Neuester Standardnach AASM
(alter Standard nach„Rechtschaffen & Kales“)
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Das Schlafprofil
• „Rechtschaffen & Kales“ Hypnogramm
PATIENTIN (53 Jahre) ICD-10: G47.0, N95.1
GESUNDE PROBANDIN (56 Jahre)
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EEG Charakteristika der Schlafstadien
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Stadium Wach (W)
61
c 2002, IMKAI, Universität Wien
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Stadium 1 (N1)
63
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Stadium 2 (N2)
65
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Stadium 3, Tiefschlaf (N3)
67
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Stadium R, Rapid Eye Movement Sleep
70
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Arousals
72
© 2017 Georg Dorffner 73
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Wach
S1
S2
S3
S4
REM
Movement Time
R & K(1968)
AASM(2007)
Wach
N1
N2
N3
R
7 5Reduktion
zusammengefasst
entfällt
Alter und neuer Standard
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Das Schicksal der Movement Time
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Regel für das Ende von N2
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R&K
AASM
S2
N1
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SIESTA PSGs (N:72)
0
50
100
150
200
250
Sleep
latency
WASO Stage N1 Stage N2 Stage N3 Stage R
Min
ute
s
AASM 2007
R&K 1968
Paired samples t-test: * p<0.05; ** p<0.01
**
**
**
Übereinstimmungen in den abgeleiteten Schlafparametern (AASM Datenset; 72 PSGs)
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Unterschiede R&K zu AASM
79
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0
5
10
15
20
25
30
Bedingung A Bedingung B
Aro
usa
lin
dex
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Bedingung A Bedingung B
N3 (
min
)
Arousal Index(Number per Hour Total Sleep Time)
Stage N3(min)
24.0 ± 11.1
12.0 ± 6.0 34.3 ± 34.5
72.1 ± 27.3
t = 4.90 (p=0.001) t = -5.66 (p=0.000)
Scorer 3 vs. Scorer 4Visual scoring (N=12)
Scorer 3 Scorer 4 Scorer 3 Scorer 4
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0
5
10
15
20
25
30
Bedingung A Bedingung B
Aro
usa
lin
dex
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Bedingung A Bedingung B
N3 (
min
)
Arousal Index(Number per Hour Total Sleep Time)
Stage N3(min)
24.0 ± 11.1
12.0 ± 6.0 34.3 ± 34.5
72.1 ± 27.3
t = 4.90 (p=0.001) t = -5.66 (p=0.000)
Scorer 3 vs. Scorer 4Visual scoring (N=12)
Scorer 3 Scorer 4 Scorer 3 Scorer 4
© 2017 Georg Dorffner Signalverarbeitung / Mustererkennung 82Penzel et al.: Reliabilität der visuellen Schlafauswertung nach Rechtschaffen und Kales
von acht Aufzeichnungen durch neun Schlaflabore. Somnologie 7 (2): 49-58, 2003.
Interrater-Variability
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Daten zur Interrater-Reliabilität Auswirkungen der neuen Scoring Regeln
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SIESTA R&K Datenbank
189 Gesunde und 97 Patienten mit Schlafstörungen
7 Stadien nach R & K(Wach, S1, S2, S3, S4, REM, MT)
30 Experten aus 8 Laboren in 5 Europäischen Ländern
2 unabhängige und 1 Konsensus Scoring
SIESTA AASM Datenbank
56 Gesunde und 16 Patienten mit Schlafstörungen
5 Stadien nach AASM(Wach, N1, N2, N3, REM)
6 Experten aus 3 Laboren in 2 Europäischen Ländern
72 PSGs 2 unabh. Scorings12 PSGs 6 unabh. Scorings
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R&K-C
R&K-1
R&K-2
AASM-1
AASM-2
AASM-3
AASM-4
AASM-5
AASM-6
Gesunde Kontrolle (männlich, 81 Jahre)
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R&K-C
R&K-1
R&K-2
AASM-1
AASM-2
AASM-3
AASM-4
AASM-5
AASM-6
GAD Patientin (weiblich, 44 Jahre)
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R&K-C
R&K-1
R&K-2
AASM-1
AASM-2
AASM-3
AASM-4
AASM-5
AASM-6
Parkinson Patient (männlich, 66 Jahre)
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0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Scorer-6 Scorer-2 Scorer-4 Scorer-1 Scorer-3 Scorer-5
3 gesundeKontrollen
3 Patientenmit Insom-nie bei GAD
3 PLMSPatienten
3 Patientenmit Parkinson
Epochenweiser Vergleich - 6 Auswerter (AASM Regeln)mittlere prozentuale Übereinstimmung
78,0 78,0 78,2 80,2 80,8 80,9
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0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Scorer-6 Scorer-2 Scorer-4 Scorer-1 Scorer-3 Scorer-5 R&K 1 vs. 2
3 gesundeKontrollen
3 Patientenmit Insom-nie bei GAD
3 PLMSPatienten
3 Patientenmit Parkinson
Epochenweiser Vergleich - 6 Auswerter (AASM Regeln)mittlere prozentuale Übereinstimmung
78,0 78,0 78,2 80,2 80,8 80,9 77,7
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Matrix paarweiser Übereinstimmungen (72 PSGs 68.995 Epochen)
Wach N1 N2 N3 R
W 90,0 7,4 1,9 0,2 0,5
N1 12,1 59,8 22,3 0,3 5,6
N2 0,9 7,2 83,0 7,7 1,2
N3 0,1 0,2 22,7 76,9 0,0
R 0,8 3,7 3,2 0,0 92,3
30 Experten / 8 Labore (R & K Regeln) Insgesamt %: 80.7Cohen’s Kappa: 0.73
Wach S1 S2 S3 + S4 REM
Wach 83,8 11,6 3,9 0,0 0,6
S1 1,6 44,0 36,1 0,1 8,2
S2 0,3 3,9 88,8 6,0 1,1
S3 + S4 0,0 0,1 28,3 71,5 0,0
REM 0,7 5,9 4,9 0,0 88,4
6 Experten / 3 Labore (AASM Regeln) Insgesamt %: 82.1Cohen’s Kappa: 0.76
+
+
++
-
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0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Sleep
efficiency
Stage N1 Stage N2 Stage N3 Stage R
%
AASM 2007
R&K 1968
SIESTA PSGs (N:72)
**
**
**
Übereinstimmungen in den abgeleiteten Schlafparametern (AASM Datenset; 72 PSGs)
Paired samples t-test: * p<0.05; ** p<0.01
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Der Schlaf-Report (Befund)
92
Page 1:Sleep initiation,
maintenance and architecture
Page 2:Sleep continuity
andsleep cycles
Page 3:Sleep maintenance,
continuity and architectureper quarter
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Alters- und Geschlechtsabhängigkeit: Total sleep time
* *
Dorffner et al. 2015
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Sleep latency
n.s. n.s.
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Wake in Total Sleep Period
* *
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Percent N1 sleep
* *
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Percent N2 sleep
n.s. *
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Percent N3 sleep
* n.s.
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Percent R sleep
n.s. *
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Overview of age changes
• Unit change per decade
Coefficient k male female
TST (min) -7.7 -9.9
SLAT (min) n.s. n.s.
WTSP (min) 8.8 10.1
N1 (%) 2.0 1.1
N2 (%) n.s. 0.9
N3 (%) -1.7 n.s.
R (%) n.s. -1.4
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P0008: 49 Jahre, Männlich
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Ist mein Schlafprofil normal?
P0008: 49 Jahre, Männlich
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Ist mein Schlafprofil normal?
P0008: 49 Jahre, MännlichPAT NOR
N:27z
EFFIZIENZ 85 86 -0.2
EINSCHLAFZEIT 21 13 0.4
WACH MORGENS 0 2 -1.1
WACH NÄCHTENS 48 38 0.3
AUFWACHANZAHL/HR SCHLAF
386
233
1.51.4
STADIENWECHSEL/HR SCHLAF
18227
15323
0.80.7
S1, ANZAHL 69 45 1.5
WECHSEL S1-S2 42 29 1.1
S1 MIN%
6416
4411
1.00.9
S2 MIN%
24560
23557
0.30.4
S3 MIN%
4411
297
1.71.5
S4 MIN%
00
164
-1.0-1.0
REM MIN%
5714
8120
-1.1-1.2
NREM, ANZAHLMIN
572
482
1.0-0.6
REM, ANZAHLMIN
515
425
1.4-1.6
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Ist mein Schlafprofil normal?
P0008: 49 Jahre, MännlichPAT NOR
N:27z
EFFIZIENZ 85 86 -0.2
EINSCHLAFZEIT 21 13 0.4
WACH MORGENS 0 2 -1.1
WACH NÄCHTENS 48 38 0.3
AUFWACHANZAHL/HR SCHLAF
386
233
1.51.4
STADIENWECHSEL/HR SCHLAF
18227
15323
0.80.7
S1, ANZAHL 69 45 1.5
WECHSEL S1-S2 42 29 1.1
S1 MIN%
6416
4411
1.00.9
S2 MIN%
24560
23557
0.30.4
S3 MIN%
4411
297
1.71.5
S4 MIN%
00
164
-1.0-1.0
REM MIN%
5714
8120
-1.1-1.2
NREM, ANZAHLMIN
572
482
1.0-0.6
REM, ANZAHLMIN
515
425
1.4-1.6
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Ist mein Schlafprofil normal?
P0008: 49 Jahre, MännlichPAT NOR
N:27z
EFFIZIENZ 85 86 -0.2
EINSCHLAFZEIT 21 13 0.4
WACH MORGENS 0 2 -1.1
WACH NÄCHTENS 48 38 0.3
AUFWACHANZAHL/HR SCHLAF
386
233
1.51.4
STADIENWECHSEL/HR SCHLAF
18227
15323
0.80.7
S1, ANZAHL 69 45 1.5
WECHSEL S1-S2 42 29 1.1
S1 MIN%
6416
4411
1.00.9
S2 MIN%
24560
23557
0.30.4
S3 MIN%
4411
297
1.71.5
S4 MIN%
00
164
-1.0-1.0
REM MIN%
5714
8120
-1.1-1.2
NREM, ANZAHLMIN
572
482
1.0-0.6
REM, ANZAHLMIN
515
425
1.4-1.6
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Ist mein Schlafprofil normal?
P0008: 49 Jahre, MännlichPAT NOR
N:27z
EFFIZIENZ 85 86 -0.2
EINSCHLAFZEIT 21 13 0.4
WACH MORGENS 0 2 -1.1
WACH NÄCHTENS 48 38 0.3
AUFWACHANZAHL/HR SCHLAF
386
233
1.51.4
STADIENWECHSEL/HR SCHLAF
18227
15323
0.80.7
S1, ANZAHL 69 45 1.5
WECHSEL S1-S2 42 29 1.1
S1 MIN%
6416
4411
1.00.9
S2 MIN%
24560
23557
0.30.4
S3 MIN%
4411
297
1.71.5
S4 MIN%
00
164
-1.0-1.0
REM MIN%
5714
8120
-1.1-1.2
NREM, ANZAHLMIN
572
482
1.0-0.6
REM, ANZAHLMIN
515
425
1.4-1.6
z-Statistik
xPAT - MittelwertNORz =
StandardabweichungNOR
Zweiseitige Fragestellung: |z| > 1.96: p<0.05 (|z| ≥ 2.0)Einseitige Fragestellung (-) : z < 1.67: p<0.05 ( z ≤ 1.7)
(+): z > 1.67: p<0.05 ( z ≥ 1.7)
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2. Nacht (Diagnose)PAT NOR
N=31z
EFFIZIENZ 72 90 -2.2
EINSCHLAFZEIT 19 13 0.4
WACH MORGENS 42 2 3.2
WACH NÄCHTENS 76 25 1.7
AUFWACHANZAHL/HR SCHLAF
336
152
2.12.7
STADIENWECHSEL/HR SCHLAF
15527
13619
0.61.5
S1, ANZAHL 53 32 1.3
WECHSEL S1-S2 25 21 0.3
S1 MIN%
5716
307
1.41.8
S2 MIN%
13640
23355
-3.0-2.2
S3 MIN%
4713
358
1.01.9
S4 MIN%
144
317
-0.7-0.6
REM MIN%
9327
9422
-0.01.1
NREM, ANZAHLMIN
396
479
-1.81.2
REM, ANZAHLMIN
336
427
-1.21.0
Insomnie im Rahmen einergeneralisierten Angststörung (GAD)
B0027: 41 Jahre, Weiblich
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PSG als Endpunkt für Hypnotika-Studien
• Hypnotika – Schlafmittel
• Viele verschiedene Klassen(Benzodiazepine, Z-drugs, Orexin-Rezeptor-Anatgonisten)
• PSG als Goldstandard für Phase I und II
• Typische „primary Endpoints“:– Schlafeffizienz
– Wake after Sleep Onset
– Sleep Latency
• Zentrale Auswertung aufgrund von Variabilität
108
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Almorexant –proof of concept
109
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Vergleich zu Normdaten
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