Zusammenhänge zwischen dem Body-Mass-Index (BMI) und der Wirksamkeit des Zungenmuskel-Trainings (ZMT®) beim obstruktiven Schlafapnoe-Syndrom (OSAS)
Connections between the Body mass index (BMI) and the effectiveness of the Tongue Muscle Training (ZMT®) with the obstructive sleep apnea syndrome (OSAS)
Hans-Werner Gessmann, Reinhard Hegemann, Kevin Clees
PIB Schlafmedizinisches Zentrum Duisburg
Zusammenfassung
Da vermutet wird, dass das Körpergewicht und damit der BMI als Größen-Gewichts-Index Einfluss auf die Wirksamkeit des ZMT® nimmt, untersuchen wir in einer nicht-randomisierten Patientengruppe (N=51), inwieweit der Body-Mass-Index (BMI) mit dem Erfolg des Zungenmuskel-Trainings gemessen an der Veränderung der Atmungsstörungs-Indizes der PatientInnen nach dem ZMT korreliert. Es stellt sich heraus, dass die BMI-Werte einen grundsätzlichen Zusammenhang mit den Behandlungserfolgen durch das Zungenmuskel-Training haben, jedoch waren höhere BMI-Werte bessere Indikatoren für den Behandlungserfolg.
Schlüsselwörter
Muskelstimulation - obstruktives Schlafapnoesyndrom - Zungenmuskel-Training - Body-Mass-Index
Summary
Since the body weight and thus the BMI as a size weight index are assumed to exert influence on the effectiveness of the ZMT®, we examined in a non-randomized group of patients (N=51) to what extent the BMI correlates with the success of the ZMT® based on the change of the breathing disturbance indices of the patients after the ZMT®. It turned out that the BMI values had a fundamental connection with treatment successes achieved with the ZMT®, however higher BMI values were better indicators for treatment success.
Keywords
muscle stimulation - obstructive sleep apnea syndrome - tongue muscle training - body-mass-index
Einführung
Nach Schätzungen der World Health Organisation (WHO) gibt es weltweit etwa 350 Millionen adipöse Menschen (BMI ≥30.0) und über 1 Milliarde übergewichtige Menschen (BMI ≥25). In Deutschland ist Studien zufolge etwa jeder dritte erwachsene Bundesbürger übergewichtig. Auch die Zahl der übergewichtigen Kinder und Jugendlichen ist in den letzten Jahren gestiegen. Übergewicht und Adipositas stellen aufgrund ihrer physiologischen Folgen (insbesondere metabolische und kardiovaskuläre Gesundheitsrisiken in Verbindung mit einem erhöhten Mortalitätsrisiko), aber auch aufgrund ihrer psychologischen und gesellschaftlichen Folgen ein vieldiskutiertes Thema im Gesundheitswesen dar.
Übergewicht entsteht, wenn die Kalorienaufnahme langfristig höher liegt als der Energieverbrauch des Körpers. Ursachen hierfür können u.a. Störungen des Essverhaltens, Bewegungsmangel, Medikamente, Veranlagung, psychologische Aspekte und verschiedene Grunderkrankungen sein.
Zur Erfassung des Übergewichtes wurden verschiedene Größen-Gewichts-Indizes entwickelt, von denen sich der BMI (Body-Mass-Index oder Körper-Masse-Index) im klinischen Alltag bewährt hat.
Der BMI berechnet sich aus dem tatsächlichen Körpergewicht (in kg), geteilt durch das Quadrat der Körpergröße (in m).
Der Ernährungsbericht der DGE (1992) schlägt je nach Alter folgende wünschenswerte BMI-Werte vor:
Alter | BMI |
19-24 Jahre | 19-24 |
25-34 Jahre | 20-25 |
35-44 Jahre | 21-26 |
45-54 Jahre | 22-27 |
55-64 Jahre | 23-28 |
>64 Jahre | 24-29 |
Etabliert hat sich die Klassifikation von Übergewicht und Adipositas bei Erwachsenen, wie sie die WHO (2004) vorschlägt:
Klassifikation von Übergewicht und Adipositas
bei Erwachsenen (nach WHO 2004) |
Kategorie | BMI (kg/m²) |
Untergewicht | < 18,5 |
Normalgewicht | 18,5 - 24,9 |
Übergewicht | 25 - 29,9 |
Adipositas Grad I (mäßig) | 30 - 34,9 |
Adipositas Grad II (deutlich) | 35 - 39,9 |
Adipositas Grad III (extrem) | > 40 |
Untersuchungszusammenhang
Bezogen auf das obstruktive Schlafapnoe-Syndrom wird allgemein davon ausgegangen, dass ein erhöhtes Körpergewicht zum einen aufgrund stärkerer Belastungen und Anforderungen der Organe, des Herzkreislaufsystems und des Körpers insgesamt, zum anderen aber insbesondere auch aufgrund von Fettgewebsbildungen eine Lumenverkleinerung der pharyngealen Luftwege und damit die Kollapsneigung der oberen Atemwege begünstigt, d.h. mit den Atmungsstörungs-Indizes korreliert.
Lag anhand der anfänglichen Studien zum Zungenmuskel-Training (ZMT®) am PIB Schlafmedizinischen Zentrum Duisburg die Vermutung nahe, dass das ZMT® insbesondere bei Patienten mit niedrigeren Atmungsstörungs-, niedrigeren Sauerstoff-Entsättigungs- und begrenzten Body-Mass-Indizes erfolgreich sei [1], zeigen die jüngeren Forschungsarbeiten weiterführende Erkenntnisse:
Verbesserungen der schlafbezogenen Atmungsstörungen durch das Zungenmuskel-Training konnten demnach nicht nur bei Patienten mit niedrigem Ausgangs-AHI (Apnoe-Hypopnoe-Index) zwischen 10 und 20, sondern ebenso bei denen mit höheren Indizes zwischen 20 und 50 verzeichnet werden. Die AHI-Werte sanken nach dem ZMT bei 19,6% der Patienten auf unter 10/Std., bei 13% der Patienten war der Ausgangs-AHI >20/Std.
Eine Studie an 40 Schlafapnoepatienten mit höheren Atmungsstörungs-Indizes[1] zeigte, dass bei 26 der 40 Patienten (65%) die Apnoe-, Hypopnoe- und Desaturierungs-Indizes um durchschnittlich etwa die Hälfte abnahmen. So sank beispielsweise der höchste vor der Behandlung gemessene AHI eines Patienten von 89,1 nach dem Zungenmuskel-Training auf 18,3. Vor der Behandlung lagen die Werte für alle Patienten in einem Bereich zwischen 11,2 und 89,1. Ihr Mittelwert verringerte sich von 31,8 (s=20,4) vor dem Training auf 24,2 (s=19,7) nach dem Training.
Da angenommen wurde, dass der Body Mass Index Einfluss auf die Trainingsergebnisse nimmt, wurden die entsprechenden Parameter sorgfältig kontrolliert. Der Body-Mass-Index betrug im Durchschnitt 29,4 kg/m² (s=4,22). Der vor und nach der Trainingsphase ermittelte BMI veränderte sich nicht, so dass mögliche Gewichtsreduktionen während der Zungenmuskel-Trainingsphase nicht als Grund für das Erlangen verbesserter Atmungswerte in Frage kamen.
Auf die Frage, ob die Ausgangswerte der Apnoe-/Hypopnoe-Indizes Einfluss auf die Wirkung des Zungenmuskel-Trainings haben, konnte kein linearer Zusammenhang zwischen den Ausgangswerten und den Werten nach der ZMT®-Behandlung festgestellt werden. Eine Analyse der Minimal- und Maximalwerte der Apnoe-/Hypopnoe-Indizes von Patienten erbrachte keine Hinweise auf Kriterien, die es erlauben würden, einen späteren Behandlungserfolg vorherzusagen.
Insgesamt ließ sich feststellen, dass auch Patienten mit höheren Atemstörungs-Indizes vom Zungenmuskel-Training profitieren und eine Vorhersage über einen Behandlungserfolg aufgrund des Ausgangs-AHI nicht möglich ist.
Die bisherigen Studien zum ZMT® zeigen, dass zwei deutlich unterschiedliche Gruppen von Patienten existieren: eine, bei der das ZMT® eine starke Verbesserung der atmungsbezogenen Schlafparameter bewirkte, und eine, bei der keine wesentliche Veränderung der Ausprägung des obstruktiven Schlafapnoe-Syndroms erzielt werden konnte, obwohl bei allen Patienten die Maximalamplitude der suprahyoidalen Muskulatur nach erfolgtem ZMT® hochsignifikant oder signifikant zunahm.
Die Ursachen für die ausbleibenden Atmungsverbesserungen müssen daher durch weitere Untersuchungen eruiert werden.
Auf dieser Linie liegt die nun vorliegende empirische Forschungsarbeit, bei der 51 Patienten mit der Fragestellung untersucht wurden, ob der BMI entscheidenden Einfluss auf die Wirksamkeit des ZMT® nimmt.
Methoden - Studienaufbau
Es handelt sich um eine retrospektive, nicht-randomisierte Studie an 51 Schlafapnoe-Patienten. Die Diagnose Schlafapnoe-Syndrom (ICSD 780.53-0) musste durch somnopolygraphische Untersuchungen in klinischen Schlaflabors und durch die Verordnung eines nCPAP-Gerätes gesichert sein.
In einer ambulanten Voruntersuchung wurden die Aufnahmekriterien für die Studie geprüft und die Körpermaße des Patienten registriert. Patienten, deren Apnoe-/Hypopnoe-Index (AHI) kleiner als 15 war, wurden von der Studie ausgeschlossen, ebenfalls solche mit einer Allgemeinerkrankung der oberen Luftwege, einem zentralen Schlafapnoe-Syndrom, mit einer klinisch manifesten nasalen Obstruktion, einer obstruktiven Lungenerkrankung oder einer Kardiomyopathie.
Nach Einschluss in die Studie wurden die Patienten in das Schlaflabor des PIB Schlafmedizinischen Zentrums in Duisburg einbestellt. Hier wurden während einer Untersuchungsnacht somnopolygraphische Daten ohne nCPAP-Beatmung erhoben.
Am Morgen nach der Erstuntersuchungsnacht begannen die Patienten nach einer vorherigen Einweisung in die Benutzung des Muskelstimulationsgerätes mit dem Training ihrer suprahyoidalen Muskulatur. Sie führten dieses Training zweimal täglich morgens und abends für jeweils 20 Minuten durch. Die Behandlungsstärke wurde von den Patienten jeweils individuell einreguliert, jedoch so weit, dass die durch den Reizstrom hervorgerufene Kontraktion der Mm. geniohyoidei deutlich spür- und tastbar wurden. Während der Trainingsphase benutzten die Patienten ihre nCPAP-Geräte weiter.
Nach 8 Wochen endete die Trainingsphase, worauf nach einer einwöchigen Pause eine somnopolygraphische Kontrolluntersuchung wiederum ohne nCPAP-Beatmung durchgeführt wurde. Bei dieser Kontrolluntersuchung wurden die Körpermaße der Patienten ebenfalls erneut erhoben.
Auswertung
Ausgewertet wurden für diese Studie der Apnoe-Index, der Hypopnoe-Index und die durchschnittliche Sauerstoffsättigung während der Entsättigungsphasen vor und nach der Behandlungsphase. Hieraus wurden entsprechende Differenzwerte gebildet.
Da der Body-Mass-Index und die Schlafrückenlage erheblich auf die schlafbezogene Atmung Einfluss nehmen, sollte darüber hinaus geprüft werden, ob sich die beiden Messwerte zum Zeitpunkt t2 (Untersuchung nach dem Training) vom Zeitpunkt t1 (Untersuchung vor dem Training) wesentlich unterscheiden.
Die Mittelwerte der Body-Mass-Indizes und der prozentuale Anteil an der Schlafrückenlage zu den Zeitpunkten t1 und t2 wurden auf die Signifikanz ihrer Differenzen mittels t-Test getestet.
51 Patienten (3 Frauen und 48 Männer) mit einem durchschnittlichen Alter von 56 Jahren (der jüngste Patient war 34 Jahre, die älteste Patientin 80 Jahre), bei denen durch somnopolygraphische Untersuchungen eine Schlafapnoe-Erkrankung bestätigt war (Ausgangs-AHI bei allen über 15, durchschnittlicher AHI 36.6 s=15.9, niedrigster AHI 15.4, höchster AHI 77.6), wurden mithilfe einer Clusteranalyse (Verfahren Ward) nach ihrem Body-Mass-Index in drei sich bildende Untersuchungsgruppen eingeteilt.
Zwischen den BMI-Werten (t2) dieser Patientengruppen und den prä-post-Differenzen von AI, HI und AHI wurden Pearson-Korrelationen berechnet.
Ergebnisse
Bei dem Vergleich der BMI-Werte vor und nach der Behandlungsphase (BMI: T=1.009; F.G. 50; p=0.31) sowie der Zeit der Schlafrückenlage während der Vor- und Nachuntersuchungsnächte (Position supine: T=1.17; F.G. 44; p=0.25) ergaben sich keine signifikante Differenzen. Eine Einflussnahme auf das Untersuchungsergebnis durch Gewichtsvariationen oder Schlaflagenänderungen ist von daher auszuschließen.
Die BMI-Werte (t2) in der Gesamtgruppe und in den 3 Teilgruppen wurden wie folgt berechnet:
BMI-Werte |
Population | N | Mittelwert | Min | Max |
Gesamtgruppe | 51 | 30.2, s=4.5 | 23.3 | 39.3 |
Cluster 1 | 19 | 25.5, s=1.3 | 23.3 | 27.7 |
Cluster 2 | 24 | 31.5, s=1.9 | 28.8 | 34.7 |
Cluster 3 | 8 | 37.5, s=1,3 | 35.7 | 39.3 |
Zwischen den BMI-Werten und den prä-post-Differenzen von AI, HI und AHI wurden folgende Korrelationen berechnet:
Korrelationen der BMI-Werte mit AI-, HI- und AHI-Differenzwertenss |
Population | N | AI | HI | AHI |
Gesamtgruppes | 51 | .19;p=.09 | .11; p=.21 | .21; p=.06 |
Cluster 1 | 19 | .18; p=.23 | .02; p=.47 | .16; p=.26 |
Cluster 2 | 24 | -.52; p=.005 | .27; p=.1 | -.2; p=.17 |
Cluster 3 | 8 | .52; p=.09 | .4; p=.17 | .54; p=.08 |
Für die gesamte Untersuchungsgruppe (N=51) ergab sich für die vorliegende Untersuchung mit r =.21; p=.06 ein statistisch bedeutsamer Zusammenhang zwischen dem BMI (M=30.2) und dem AHI-Differenzwert, der im Wesentlichen auf eine Korrelation zwischen BMI und AI- (r=.19; p=.09) und weniger auf eine Korrelation zwischen BMI und HI-Differenzwert (r=.11; p=.21) beruht.
Im Cluster 1 befanden sich 19 Patienten mit niedrigeren BMI-Werten (M=25.5, s=1.3). Es ergab sich keine Signifikanz zwischen dem BMI und dem AHI-Differenzwert (r=.16; p=.26), ebenso wenig zwischen BMI sowie AI- (r=.18; p=.23) und HI-Differenzwert (r=.02; p=.47).
Im Cluster 2 mit 24 Patienten (BMI M=31.5, s=1.9) konnte eine hochsignifikante negative Beziehung zwischen dem BMI und dem Apnoe-Differenzwert festgestellt werden (r=-.52; p=.005). Beziehungen zu dem AHI-Differenzwert und zum Hypopnoe-Differenzwert waren nicht signifikant.
Bei den 8 Patienten mit den höchsten BM-Indizes des Clusters 3 (M=37.5, s=1.3) deutete sich eine statistisch bedeutsame positive Beziehung zwischen Apnoe-Differenzwert und BMI (r=.52; p=.09) an, ebenso zwischen dem Apnoe-Hypopnoe-Differenzwert und dem BMI (r=.054; p=.08). Die Beziehung zu dem Hypopnoe-Differenzwert war statistisch nicht relevant.
Diskussion der Ergebnisses
Bisher wurde in Veröffentlichungen die These bekräftigt, dass Übergewicht einen entscheidenden Einfluss auf die nächtlichen Atmungsstörungs-Indizes nimmt. Demnach konnte tendenziell gesagt werden, dass je größer der Körper-Masse-Index (BMI) sei, desto größer seien in der Regel die Atemstörungen und desto kleiner scheine auch eine Erfolgschance des Zungenmuskel-Trainings zu sein.
Diese Vermutungen bestätigen sich aufgrund der neuen Forschungsergebnisse nicht. Es deutete sich in der hier durchgeführten Studie an 51 Patienten ein signifikanter positiver Zusammenhang zwischen den Body-Mass-Indizes und dem Atmungsstörungs-Index (AHI) sowie dem Apnoe-Index (AI) an. Ein eindeutiger statistischer Zusammenhang ergab sich in einer Patientengruppe mit deutlichem Übergewicht (BMI zwischen 28.8 und 34.7). Hier erwies sich entgegen der allgemeinen Erwartung ein höherer BMI als Indikator für einen größeren Behandlungserfolg durch das Zungenmuskel-Training. Selbst bei sehr hohen BMI-Werten sind die statistischen Bedeutsamkeiten günstiger, bezogen auf den Erfolg des Zungenmuskel-Trainings als bei niedrigen.
In einer groß angelegten Studie der Arbeitsgruppe P. Lavie [3] wurden die Werte von 14.589 männlichen Patienten darauf hin befragt, inwieweit der Schweregrad einer Schlafapnoe mit einem allgemeinen Sterblichkeitsrisiko korreliert. Als Ergebnis zeigte sich wie vermutet, dass das allgemeine Mortalitätsrisiko desto höher ausfiel, je stärker das Übergewicht und das Ausmaß der Schlafapnoe waren. Es überraschte in dieser Untersuchung jedoch die Tatsache, dass selbst bei schwerer Schlafapnoe nur die Patienten unter 50 Jahren, besonders im Alter von 20-29 Jahren, gegenüber der altersgleichen Normalbevölkerung, ein höheres Mortalitätsrisiko aufwiesen.
Der BMI alleine scheint demnach nicht ursächlich für das Maß an Schädigungen durch die Schlafatmungsstörung zu sein und lässt auch alleine keine Prognose für den Erfolg des Zungenmuskel-Trainings zu.
Auch bei anderen Forschungsgruppen hat sich bereits gezeigt, dass sich eine Gruppe von Patienten, bei denen sich keine signifikanten Verbesserungen der nächtlichen Atmungsstörungs-Indizes nach erfolgtem ZMT einstellen, deutlich unterscheiden lässt von einer Gruppe von Patienten, bei denen das ZMT zu einer erheblichen Verbesserung des obstruktiven Schlafapnoe-Syndroms führt. In einer placebokontrollierten Doppelblind-Untersuchung der Arbeitsgruppe W. Randerath [4] etwa hat sich das ZMT bei 31,6% von 57 Patienten mit leichter Schlafapnoe bewährt. Leßle M. u.a. berichten, dass 11 Patienten in einer kleinen Studie von 30 Patienten von der Zungenmuskel-Therapie durch deutliche Reduktion der Symptome profitierten [5]. Dass diese Gruppe sich durch bestimmte anatomische Merkmale, wie einen flachen Zungengrund, kurze Uvula und straffe Gaumenbögen auszeichnete, bekräftigt die Vermutung, dass möglicherweise anatomische Ursachen der Grund für die unterschiedliche Wirksamkeit des ZMT sein können.
Literatur
[1] Gessmann, H.-W.: Das Zungenmuskel-Training (ZMT®) bei nCPAP-Patienten mit obstruktivem
Schlafapnoe-Syndrom. Verlag des PIB, Duisburg 2001
[2] Gessmann, H.-W.: Rekrutierung der suprahyoidalen Muskulatur durch externe Elektrostimulation zur
Prävention und Behandlung des Schlafapnoe-Syndroms. Verlag des PIB, Duisburg 2000
[3] Lavie, P. et al.: All-cause mortality in males with sleep apnea syndrome: declining mortality rates with age.
In: Eur Respir J: 2005, Vol. 25, 514-20
[4] Randerath, W. et al.: Zungenmuskeltraining durch Elektrostimulation in der Therapie des obstruktiven
Schlafapnoesyndroms. Somnologie, Vol. 8, p.14, Blackwell Publishing, Feb 2004
[5] Leßle, M., Grundmann, T.: Klinischer Nutzen der elektrostimulierten Trainingstherapie der suprahyoidalen
Muskulatur bei primärem Schnarchen. Laryngorhinootologie, S. 83, Thieme Verlag, Stuttgart, 2004
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© Verlag des PIB Duisburg, Februar 2006
[1] In einer Studie mit 56 Patienten[2] benötigten nach dem ZMT® 21 Patienten (37,5%) kein Druckbeatmungsgerät mehr, 17 Patienten (30,36%) konnten in der Schlafseitenlage ohne Beatmungsgerät schlafen und 18 Patienten (32,14%) benötigten weiterhin ein nCPAP-Gerät. Alters- und Geschlechtverteilung sowie die Körpergröße unterschieden sich in diesen drei Gruppen nicht. Jedoch unterschieden sich diese Gruppen deutlich in den durchschnittlichen Gewichts- bzw. BMI-Werten: Gruppe I (21 Patienten, M= 81kg, BMI: M=26,4), Gruppe II (17 Patienten, M=85kg, BMI: M=27,7), Gruppe III (18 Patienten, M=99kg, BMI: M=32,3). Die Amplitude der suprahyoidalen Muskulatur nimmt in der Gruppe 1 hochsigifikant und in den Gruppen 2 und 3 signifikant zu (P2 = .0009, P2 = .007, P2 = .01). Es liegt die Vermutung nahe, dass der BMI Einfluss auf die Wirksamkeit des ZMT nimmt.
Bei 14 Patienten stellten sich keine signifikanten Veränderungen der Atmungsparameter ein, obwohl auch bei ihnen eine der ersten Gruppe vergleichbare Muskelkraftzunahme beobachtet werden konnte. Die Maximalamplitude der suprahyoidalen Muskulatur nahm bezogen auf die Gesamtgruppe im Mittelwert von 54.7µV auf 94.0µV hochsignifikant zu.
