New methods for the non-invasive assessment of sympathetic activity during sleep

Summary

Autonomous nervous functions do change with normal sleep and do show characteristic changes with sleep disorders. This is why the investigation of autonomous nervous function during sleep plays an important role. Two different and new methods will be introduced here. The pulse transit time (PTT) determines the time delay between ECG and the resulting peripheral pulse wave. PTT is reverse proportional to arterial blood pressure and changes in amplitude of the PTT signal do correlate well with intra-thoracic pressure changes. The peripheral arterial tonometry (PAT) determines the peripheral arterial vascular tone using a plethysmographic method. The peripheral arterial tone is modulated by sympathetic and parasympathetic activity, by peripheral blood pressure, and by the peripheral resistance of the vessels. Both signals are non-invasive methods to assess changes of autonomous nervous function. With the help of both signals in addition to cortical arousal it is possible to detect sub-cortical arousal. This effect and the high correlation with oesophageal pressure and blood pressure changes result in characteristic changes in PTT and PAT for obstructive sleep apnoea. The changes are so characteristic that they can be used diagnostically. In summary, PTT and PAT do show different aspects of the autonomous nervous function and cannot be substituted by each other. Both give important additional information to characterise arousal during sleep and sleep disorders. The clinical and cardiovascular consequences of sub-cortical arousal need prospective long-term follow-up studies.

Zusammenfassung

Die vegetativen Funktionen ändern sich mit dem physiologischen Schlaf und zeigen weitere charakteristische Änderungen bei Schlafstörungen. Damit hat die Untersuchung der vegetativen Funktionen im Schlaf eine wichtige diagnostische Bedeutung. Zwei verschiedene neue Methoden werden hier vorgestellt. Die Pulstransitzeit (PTT) bestimmt die Verzögerungszeit zwischen EKG und peripherer Pulswelle. Die PTT ist zum arteriellen Blutdruck umgekehrt proportional und die Amplitudenänderungen stehen in engem Zusammenhang mit den intrathorakalen Druckschwankungen. Die periphere arterielle Tonometrie (PAT) bestimmt plethysmographisch den peripheren Gefäßtonus. Der periphere Gefäßtonus ist beeinflusst von sympathischer und parasympathischer Aktivität, vom peripheren Blutdruck, und dem Widerstand der Gefäße. Beide Signale sind nicht-invasive Methoden um Veränderungen der autonomen Funktion zu erfassen. Mit beiden Signalen können zusätzlich zu kortikalen Arousal auch subkortikale Arousal erkannt werden. Dadurch und durch die Korrelation mit Ösophagusdruck und Blutdruck zeigen sich für PTT und PAT charakteristische Veränderungen bei Schlafapnoe, die diagnostisch auswertbar sind. PTT und PAT spiegeln unterschiedliche Aspekte der vegetativen Funktion im Schlaf auf und sind daher nicht austauschbar. Sie stellen wichtige zusätzliche Informationen zur Beurteilung des Schlafes und der Schlafstörungen durch Arousal dar. Die klinische und kardiovaskuläre Bedeutung subkortikaler Arousal erfordert prospektive Langzeituntersuchungen.