Measuring changes in cerebral oxygenation and hemodynamics during obstructive sleep apnea by functional near infrared spectroscopy

Abstract

nsanın var oluşunun en önemli bölümlerinden biri uykudur. Uykunun, beyininkendisini yenilemesi ve iyileştirmesinde büyük önem taşıdığı düşünülmektedir. Bu önemliözellik, uyku bozuklukları ile ilgili yeni bir araştırma alanı ortaya çıkarmıştır. Uyku apnesisendromu, uyku sırasında nefes alma çabasının devam etmesine rağmen hava akışının onsaniyeden daha uzun sürelerde kesilmesi ve bu esnada arteriyel oksijen saturasyonunda düşmemeydana gelmesiyle oluşur.Uyku apnesi, klinik anlamda polisomnografi çalışmaları ile teşhis edilmektedir; fakat buçalışmalar beyin hemodinamiği ve doku oksijenlenmesi hakkında bilgi vermemektedir.şlevsel yakın kızıl ötesi spektroskopi (IYKOS) tekniği, belirli bazı kimyasal işaretleyicilerinölçülmesine olanak tanımaktadır. IYKOS ile, sürekli ve invazif olmayan bir yöntemle beyinoksijenasyonunu takip etmek mümkündür.Bu çalışmada; IYKOS ile polisomnografi eş zamanlı bir şekilde kullanılarak, obsturuktifuyku apneli altı hastada, beyin dokusu oksijenasyonu ve hemodinamiği ile arteriyel oksijensaturasyonu ve nefes alma parametreleri gibi standart polisomnografi parametreleriölçülmüştür. Apne sırasında beyin dokusu oksijenlenmesindeki azalmanın, vücudun diğerbölgelerindeki oksijenlenme azalmasına göre çok daha küçük olduğu anlaşılmaktadır.ncelenen apne olayları sırasında deoksi-hemoglobin ve toplam hemoglobinde fark edilir birartma gözlenirken, oksi-hemoglobinde bu artış daha düşük bir şekilde gerçekleşmiştir. Buçalışmada ayrıca, apne sırasında nefes alma, arteriyel oksijen saturasyonu ve beyinhemodinamik parametreleri arasındaki faz farkları da incelenmiştir.Anahtar Sözcükler: Uyku, Apne, şlevsel yakın kızılötesi spektroskopi, beyin hemodinamiği

One of the most important integral part of human existence is sleep. It has been thoughtthat sleep has a recovery function for brain. This importance opens a new area of researchabout sleep disorders. Obstructive sleep apnea occurs with the absence of airflow for morethan ten seconds despite continuing ventilatory efforts, several times during sleep with areduction of arterial oxygen saturation (SaO2).Sleep apnea can clinically be detected by overnight polysomnography studies, but thesestudies do not give information about brain hemodynamics and tissue oxygenation. Functionalimaging of brain by near infrared spectroscopy (fNIRS), gives chance to measure specificbiochemical markers. It is also possible to continuously and noninvasively measure cerebraloxygenation by NIRS.In this study, by using functional near infrared spectroscopy synchronously withpolysomnography; cerebral tissue oxygenation and hemodynamics of six obstructive sleepapnea (OSA) patients were measured with the certain polysomnography parameters, likeSaO2 and respiratory signal.During apneic events, cerebral tissue deoxygenation was not as significant asdeoxygenation in peripheral tissues. In this study, during apneic events, increase in deoxy-hemoglobin and total hemoglobin were observed in combination with a lesser increase in oxy-hemoglobin in cerebral tissue Phase differences between breathing, arterial oxygen saturationand cerebral tissue hemodynamics were also observed during this study.Keywords: Sleep, Apnea, Functional near infrared spectroscopy, Brain hemodynamics