Auswirkungen von rezidivierenden nächtlichen

Auswirkungen von rezidivierenden
nächtlichen Sauerstoﬀentsättigungen
ausgelöst durch das obstruktive
Schlafapnoe-Syndrom auf die
Distorsionsprodukte otoakustischer
Emissionen
Diplomarbeit
an der
Medizinischen Universität Graz
Universitätsklinik für Hals-, Nasen- und Ohrenheilkunde, klinische
Abteilung für Neurootologie
A-8036 Graz, Österreich
vorgelegt von
Bettina Pletschko
(Matr.Nr.: 0311996)
zur Erlangung des akademischen Grades Doktorin der gesamten Heilkunde
(Dr. med. univ.)
Dezember 2010
Begutachter: Prof. Dr. Christian Walch
Ass. Dr. Thorsten Ropposch
Kurzfassung
Das obstruktive Schlafapnoe-Syndrom (OSAS) gehört zu den schlafbezogenen Atmungsstörungen und ist durch wiederholte Obstruktion der oberen Luftwege mit erhöhter Atemanstrengung, intermittierender Hypoxie sowie gestörtem Schlaf gekennzeichnet. Bei langfristig bestehendem OSAS besteht durch rezidivierende nächtliche
Sauerstoﬀentsättigungen ein erhöhtes Risiko für das Auftreten kardiovaskulärer Erkrankungen wie Insult, KHK, arterielle Hypertonie oder Herzrhythmusstörungen.
Die genauen Entstehungsmechanismen funktioneller Hörstörungen wie plötzlicher
Hörsturz, Tinnitus oder Presbyakusis sind bis heute nicht geklärt. Es gibt jedoch diesbezüglich zahlreiche Theorien, wie die der vaskulären, der viralen oder der autoimmunen Genese. Der Einﬂuss von Hypoxie auf das Innenohr könnte in der Entstehung von
funktionellen Hörstörungen ein bedeutender Faktor sein. Mit Hilfe der Messung von
Distorsionsprodukten otoakustischer Emissionen (DPOAE) kann man Innenohrschäden, im Speziellen Schädigungen der äußeren Haarzellen, frequenzselektiv erfassen. Die
äußeren Haarzellen sind für die nichtlineare Schallverarbeitung in der Kochlea unabdingbar.
Ziel dieser klinischen Studie ist es, herauszuﬁnden ob und inwiefern sich die DPOAE
- und somit auch die Funktion der äußeren Haarzellen - bei OSAS-Patienten nach Phasen rezidivierender Sauerstoﬀentsättigungen verändern. Im Tiermodell konnte bereits
eine temporäre Schädigung der äußeren Haarzellen unter hypoxischen Bedingungen
nachgewiesen werden.
Bei 39 Patienten (davon 26 mit einem Schlafapnoe-Syndrom), die sich planmäßig
einer Polysomnographie auf der Abteilung für Pulmologie am LKH Universitätsklinikum Graz unterzogen, wurden DPOAE-Ausgangswerte bei guter Sauerstoﬀsättigung
tagsüber mit DPOAE-Werten nachts in den Frequenzen 1, 1.4, 2, 2.8, 4 und 6 kHz verglichen. Bei 6 kHz zeigte sich ein Absinken der mittleren DPOAE von -5,65 db bei den
OSAS-Patienten. Bei 4 kHz war, im Vergleich zu NonOSAS-Probanden, ein um 3,66 db
erniedrigter mittlerer DPOAE-Ausgangswert zu beobachten. Die Ergebnisse in diesen
beiden Frequenzen wären durch eine Beeinträchtigung der Innenohrfunktion ausgelöst
durch intermittierende hypoxische Verhältnisse aufgrund des Schlafapnoe-Syndroms zu
erklären.
Schlagwörter: OSAS - Hypoxie - DPOAE - funktionelle Hörstörungen
Abstract
Obstructive sleep apnoea syndrome (OSAS) is a sleep disorder characterized by repetitive episodes of upper airway obstruction accompanied by hypoxia and disturbed
sleep. Long-term OSAS-patients have a greater risk to develop cardiovascular diseases
such as stroke, coronary heart disease, arterial hypertension or cardiac arrhythmias
because of the recurring blood oxygen-desaturations.
The exact pathomechanisms of inner ear diseases such as sudden sensorineural hearing loss, tinnitus or presbyacusis still remain unknown. Among the numerous theories
concerning their pathogenesis there are the vascular, the viral and the immunological
theory. By measuring distortion products otoacoustic emissions (DPOAE) it is possible
to detect inner ear damage, particularly the functional status of the outer hair cells,
which are crucial in terms of amplifying the incoming sound.
The presented study is supposed to detect possible changes in the DPOAE-levels in
OSAS-patients as an attribute to the repetitive blood oxygen-desaturations. In animals
a temporary decline in DPOAE-levels during hypoxia has already been observed.
Measurements were performed in 39 patients (among them 26 with OSAS) who
underwent polysomnography at the department of pulmology, university hospital Graz.
DPOAE-baseline-levels in the daytime were compared to the levels by night at the
frequencies 1, 1.4, 2, 2.8, 4 and 6 kHz. At 6 kHz mean DPOAE-levels decreased in
OSAS-patients about -5,65 db. At 4 kHz average DPOAE-baseline-levels were 3,66 db
less in OSAS-patients than in nonOSAS-patients. The present results can indeed be
explained by an impairment of the inner ear function as an attribute to hypoxia during
sleep apnoeas.
keywords: OSAS - hypoxia - DPOAE - inner ear diseases
Eidesstattliche Erklärung
Ich versichere ehrenwörtlich, dass ich diese Arbeit selbständig verfasst habe, dass
sämtliche Arbeiten von Anderen entsprechend gekennzeichnet und mit
Quellenangaben versehen sind, und dass ich keine anderen als die angegebenen
Quellen benutzt habe.
.........................
Ort, Datum
............................
Unterschrift
Aus Gründen der einfacheren Lesbarkeit und Verständlichkeit habe ich mich entschlossen, im gesamten Text das generische Maskulinum zu verwenden. Falls nicht explizit anders deklariert, sind mit dieser Schreibweise beide Geschlechter gleichermaßen
gemeint.
Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
iii
Tabellenverzeichnis
v
Abkürzungsverzeichnis
vi
Danksagung
viii
1 Einleitung
1.1 Anatomische Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1.1 Äußeres Ohr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1.2 Mittelohr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1.3 Innenohr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2 Physiologie des Ohres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2.1 Der Schall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2.2 Die Schallweiterleitung des menschlichen Ohres . . . . . .
1.2.3 Die Schalltransformation im Innenohr . . . . . . . . . . . .
1.2.4 Hörbahn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3 Otoakustische Emissionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3.1 Distorsionsprodukte otoakustischer Emissionen (DPOAE) .
1.4 Schlafbezogene Atmungsstörungen . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.4.1 Auswirkungen des obstruktiven Schlafapnoe-Syndroms . .
1.4.2 Therapie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.5 Entstehungstheorien zu funktionellen Hörstörungen . . . . . . . .
1.5.1 Vaskuläre Genese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.5.2 Hypoxie und oxidativer Stress . . . . . . . . . . . . . . . .
1.5.3 Virale Genese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.5.4 Autoimmune Genese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.6 Ziel der Studie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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2 Material und Methoden
2.1 Patientenkollektiv . . . . . .
2.2 Untersuchungsablauf . . . .
2.2.1 Otoskopie . . . . . .
2.2.2 Audiometrie . . . . .
2.2.3 Tympanometrie . . .
2.2.4 1. DPOAE-Messung
2.2.5 Polysomnographie . .
2.2.6 2. DPOAE-Messung
2.3 Datenanalyse . . . . . . . .
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3 Ergebnisse
3.1 Gruppen . . . . . . . . . . . . . .
3.2 DPOAE-Messungen . . . . . . . .
3.2.1 Störgeräusche . . . . . . .
3.2.2 OSAS-Gruppe . . . . . . .
3.2.3 NOSAS-Gruppe . . . . . .
3.2.4 Vergleich beider Gruppen
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49
4 Diskussion
51
Literaturverzeichnis
54
ii
Abbildungsverzeichnis
1.1
1.2
Mittel- und Innenohr, schematisch (Klinke et al., 2005), (Seite 661) . .
Querschnitt durch die Kochlea, schematisch (Klinke et al., 2005), (Seite
662) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3 Querschnitt durch das Corti-Organ, schematisch (Klinke et al., 2005),
(Seite 663) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.4 Ton (Klinke et al., 2005), (Seite 658) . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.5 Klang (Klinke et al., 2005), (Seite 658) . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.6 Geräusch (Klinke et al., 2005), (Seite 658) . . . . . . . . . . . . . . . .
1.7 Wanderwelle (Klinke et al., 2005), (Seite 664) . . . . . . . . . . . . . .
1.8 Stereovilli und tip links einer äußeren Haarzelle, rasterelektronenmikroskopische Aufnahme (Klinke et al., 2005), (Seite 663) . . . . . . . . . .
1.9 Schematische Abbildung der Funktionsweise einer DPOAE Sonde (Janssen, 2005), (Seite 125) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.10 Der Einﬂuss von ROS auf die Haarzellen unter hypoxischen Bedingungen
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6
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10
10
10
12
14
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32
2.1
2.2
2.3
2.4
Audiogramm . . . . . . . . . .
GSI 33 Middle Ear Analyzer . .
DPOAE-Sonde . . . . . . . . .
Beispiel einer DPOAE-Messung
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3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
Geschlechterverteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Altersverteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Apnoe-Hypopnoe-Index in der OSAS-Gruppe . . . . . . . . . .
Geringste Sauerstoﬀsättigung in der OSAS-Gruppe . . . . . . .
Verwertbare Ohren beider Gruppen in Prozent . . . . . . . . . .
DPOAE-Messungen der OSAS-Gruppe . . . . . . . . . . . . . .
DPOAE-Messungen der NOSAS-Gruppe . . . . . . . . . . . . .
Störgeräusche während den Messungen . . . . . . . . . . . . . .
Vergleich der Tag- und Nacht-Messungen in der OSAS-Gruppe .
Vergleich der Tag- und Nacht-Messungen in der NOSAS-Gruppe
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iii
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5
3.11 Vergleich der Ausgangswerte beider Gruppen . . . . . . . . . . . . . . .
3.12 Vergleich der Nacht-Werte beider Gruppen . . . . . . . . . . . . . . . .
3.13 Vergleich aller DPOAE-Mittelwerte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
iv
49
50
50
Tabellenverzeichnis
1.1
Schlafbezogene Atmungsstörungen gemäß ICSD-2 (American Academy of
Sleep Medicine, 2005) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
v
21
Abkürzungsverzeichnis
A. /Aa.
AASM
AHI
AT
BGA
BMI
cGMP
CMV
CPAP
CRP
db
DPOAE
EEG
EKG
EMG
EOAE
EOG
f
HHV
HL
Hz/ kHz
ICSD
IgM
K
KHK
L
M.
Mb.
MS
mV
N.
Na
Arteria/ Arteriae
American Academy of Sleep Medicine
Apnoe-Hypopnoe-Index
Angiotensin
Blutgasanalyse
Body Mass Index
zyklisches Guanosinmonophosphat
Zytomegalievirus
continuous positive airway pressure
C-reaktives Protein
Dezibel
Distorsionsprodukte Otoakustischer Emissionen
Elektroenzephalogramm
Elektrokardiogramm
Elektromyogramm
Evozierte Otoakustische Emissionen
Elektrookulogramm
Frequenz
humane Herpesviren
hearing level (Hörpegel)
Hertz/ Kilohertz
Internationale Klassiﬁkation von Schlafstörungen
Immunglobulin M
Kalium
Koronare Herzkrankheit
Schallpegel
Musculus
Morbus
Multiple Sklerose
Millivolt
Nervus
Natrium
vi
NO
N-OSAS
OAE
OSAS
Pa
REM
RERAs
ROS
SLE
SNR
SOAE
SPL
TEOAE
TNF-α
Stickstoﬀmonoxid
NonOSAS
Otoakustische Emissionen
Obstruktives Schlafapnoe-Syndrom
Pascal
Rapid Eye Movement
Respiratory Eﬀort Related Arousals
reaktive Sauerstoﬀspezies
Systemischer Lupus erythematodes
sound to noise ratio
Spontan emittierte Otoakustische Emissionen
sound pressure level
Transitorisch evozierte Otoakustische Emissionen
Tumornekrosefaktor α
vii
Danksagung
Herzlichen Dank an Prof. Dr. Christian Walch und Ass. Dr. Thorsten Ropposch für
die Bereitstellung des Themas und die fachliche Unterstützung, die maßgeblich zur
Entstehung dieser Arbeit beigetragen hat.
Vor allem möchte ich meiner Familie, insbesondere meiner Mutter Barbara, für die
bedingungslose Unterstützung während meiner gesamten Studienzeit danken.
Des Weiteren danke ich herzlichst meinem Lebensgefährten Härry, der immer hinter
mir stand und nicht zuletzt die Durchführung der Studienmessungen nachts ermöglicht
hat, sowie seiner Familie.
Ein großes Dankeschön auch an Olivia für die umfassende technische Unterstützung.
Danke an all meine Freunde, die mich während meiner Studienzeit begleiteten und
mit denen ich viele kostbare Augenblicke erleben durfte.
viii
1 Einleitung
1.1 Anatomische Grundlagen
1.1.1 Äußeres Ohr
Das äußere Ohr (Auris externa) setzt sich aus der Ohrmuschel (Auricula), dem äußeren
Gehörgang (Meatus acusticus externus) und dem Trommelfell (Membrana tympanica)
zusammen. (Drenckhahn, 2004)
Der äußere Gehörgang erstreckt sich von der äußeren Gehörgangsöﬀnung bis zum Trommelfell und setzt sich aus einem äußeren knorpeligen Anteil und einem inneren knöchernen Anteil zusammen. An deren Übergang ﬁndet sich eine Enge (Isthmus). (Boenninghaus & Lenarz, 2007)
Das Trommelfell ist eine sehnige, perlgraue, ovale Membran zwischen äußerem Gehörgang und Paukenhöhle, die in der Mitte trichterförmig zum Nabel (Umbo membranae
tympanicae) eingezogen ist. Hinter dem Trommelfell beﬁnden sich die Gehörknöchelchen des Mittelohres. Der Umbo entspricht dem unteren Ende des Hammergriﬀes, der
nach vorne oben weiter verläuft und durch das Trommelfell als Stria mallearis durchschimmert. Am oberen Ende der Stria mallearis springt der kurze Hammerfortsatz nach
außen vor. Von hier aus ziehen 2 Falten (vorderer und hinterere Grenzstrang) nach vorne bzw. hinten oben und schließen zwischen sich den schlaﬀen Teil des Trommelfells
(Pars ﬂaccida) ein. Der gespannte Teil des Trommelfells (Pars tensa), der im Gegensatz zur Pars ﬂaccida zusätzlich zu einer Epithelschicht und einer Schleimhautschicht
auch aus einer Bindegewebsschicht besteht, wird in 4 Quadranten eingeteilt. Das Trommelfell ist mit seinem verdickten Rand aus Faserknorpel (Anulus ﬁbrocartilagineus) in
einen knöchernen Rahmen (Sulcus tympanicus) im Paukenteil des Schläfenbeins eingelassen. Dieser Ring ist im Bereich des schlaﬀen Anteils unterbrochen. (Fanghaenel &
Waldeyer, 2003)
1
1.1.2 Mittelohr
Das Mittelohr (Auris media) ist ein mit Luft gefüllter und von Schleimhaut ausgekleideter Raum und besteht aus der Paukenhöhle mit den Gehörknöchelchen, 2 quergestreiften Muskeln, der Ohrtrompete und den Paukennebenhöhlen. (Drenckhahn, 2004)
1.1.2.1 Paukenhöhle (Cavitas tympani)
Die spaltförmige Paukenhöhle besteht aus 3 ineinander übergehenden Stockwerken
(Epi-, Meso- und Hypotympanon) und hat folgende Begrenzungen:
• Das Dach wird durch eine dünne Knochenplatte (Tegmen tympani) gebildet und
grenzt die Paukenhöhle zur mittleren Schädelgrube und zum Schläfenlappen hin
ab.
• Der ebenfalls aus einer dünnen Knochenplatte bestehende Boden trennt das Hypotympanon von der Fossa jugularis und dem Bulbus superior venae jugularis
internae.
• Die vordere Wand ist dem Canalis caroticus benachbart. Hier beﬁndet sich auch
die Tubenöﬀnung und der M. tensor tympani tritt aus.
• Die hintere Wand bildet die Grenze zum Warzenfortsatz (Processus mastoideus).
Hier ﬁndet sich der Zugang (Aditus) zum Antrum mastoideum und der Austritt
der Sehne des M. stapedius.
• Die laterale Wand besteht aus dem Trommelfell und dem darüberliegenden Schuppenteil des Felsenbeines.
• An die mediale Wand der Paukenhöhle schließt das Innenohr an. Sie beherbergt
eine Erhebung, verursacht durch die basale Schneckenwindung (Promontorium),
das ovale und inferior das runde Fenster, den Wulst der knöchernen Wand des Fazialiskanals, darüber den Wulst der knöchernen Wand des lateralen Bogenganges,
den Kanal des M. tensor tympani sowie den knöchernen Teil der Ohrtrompete.
(Fanghaenel & Waldeyer, 2003)
1.1.2.2 Gehörknöchelchen (Ossicula auditoria)
Hammer (Malleus), Amboss (Incus) und Steigbügel (Stapes) bilden zusammen die
bewegliche Gehörknöchelchenkette und stehen gelenkig miteinander in Verbindung.
Der Hammer ist über seinen Griﬀ fest mit dem Trommelfell verbunden, während der
2
Steigbügel als letztes Glied der Gehörknöchelchenkette mit seiner Fußplatte durch das
Steigbügelband in das ovale Fenster eingelassen ist. (Fanghaenel & Waldeyer, 2003;
Boenninghaus & Lenarz, 2007)
1.1.2.3 Ohrtrompete (Tuba auditiva)
Die 3,5 bis 4 cm lange Ohrtrompete stellt die Verbindung des Mittelohrs mit dem
Nasopharynx dar und besteht aus einem vorderen medialen knorpeligen Teil und einem
hinteren, im Felsenbein liegenden lateralen knöchernen Teil. Das Lumen des knöchernen
Anteils ist rundlich und oﬀen, das des knorpeligen Teils spaltförmig und die Wände
liegen hier aneinander. Beim Schluckakt wird die Tube geöﬀnet und es kommt zum
Druckausgleich. (Boenninghaus & Lenarz, 2007)
1.1.2.4 Paukennebenhöhlen
Die pneumatisierten cellulae mastoideae (Warzenfortsatzzellen) sind die wichtigsten
Nebenhöhlen der Paukenhöhle und sind mit dieser an ihrer oberen Hinterwand verbunden.
1.1.2.5 Muskeln des Mittelohres
1. Der M. stapedius setzt am Steigbügelköpfchen an und reagiert auf zu starke
Steigbügelausschläge mit einer Dämpfung (Stapediusreﬂex).
2. Der M. tensor tympani setzt am Hammergriﬀ an, zieht diesen nach innen und
versteift die Gehörknöchelchenkette. (Drenckhahn, 2004)
1.1.3 Innenohr
Das Innenohr (Auris interna) ist im Felsenbein eingebettet und von einem knöchernen
Labyrinth umgeben. Neben dem auditorischen Teil (der Gehörschnecke oder Kochlea)
besteht es auch aus dem Gleichgewichtsorgan (Vestibularapparat), welches sich aus
2 Maculaorganen (Utriculus und Sacculus) und 3 Bogengangsorganen zusammensetzt
und im Wesentlichen die Orientierung im Raum ermöglicht. (Speckmann, 2008) Das
häutige mit Endolymphe gefüllte Labyrinth beherbergt die speziﬁschen Sinnesapparate.
Um das häutige Labyrinth schließt sich das knöcherne Labyrinth. Dazwischen beﬁndet
sich der ebenfalls mit Flüssigkeit gefüllte Perilymphraum.
3
1.1.3.1 Labyrinthus osseus
Das knöcherne Labyrinth besteht aus dem Vorhof (Vestibulum), der Kochlea und den
Bogengängen (Canales semicirculares). Während die Kochlea das Cortiorgan enthält,
ist im Vestibulum und in den Bogengängen das Gleichgewichtsorgan enthalten. Der
Vorhof umgibt Utriculus und Sacculus. In ihn mündet vorne der basale Abschnitt der
Schnecke und hinten die Bogengänge sowie der Vorhofskanal, der den Ductus endolymphaticus enthält. An der lateralen Wand des Vestibulums beﬁndet sich das ovale
Fenster, welches mit der Stapesfußplatte die Verbindung zum Mittelohr darstellt.
Die knöcherne Schnecke besitzt 2 1 /2 Windungen. Ihre Basis ist zum inneren Gehörgang gerichtet, während die Spitze (Cupula cochleae) nach vorne, lateral unten zeigt.
Der Schneckenkanal beginnt im Vorhof und windet sich um seine Achse, die Schneckenspindel (Modiolus). (Drenckhahn, 2004)
Um den Modiolus läuft eine Knochenlamelle (Lamina spiralis ossea), die zusammen
mit der an ihrem Rand befestigten häutigen Lamina spiralis membranacea (Basilarmembran) sowie dem darauf liegenden häutigen Ductus cochlearis (Scala media oder
mittlere Treppe) die Schneckenwindung in 2 mit Perilymphe gefüllte Treppen teilt. Die
Scala vestibuli (obere Treppe) mündet in den Vorhof und geht an der Schneckenspitze
am Helikotrema in die Scala tympani (untere Treppe) über, welche am runden Fenster
an die Paukenhöhle grenzt.
Eine zweite Knochenlamelle (Septum cochleare) zieht vom Modiolus zur Außenwand
und stellt damit die Grenze einer Windung zur nächsten dar. Modiolus und Lamina
spiralis ossea enthalten feine Kanäle für den Durchtritt des N. cochlearis und sein
Ganglion spirale. An der Basis ist der Knochen siebartig perforiert, damit die Fasern
des Ganglion spirale in den inneren Gehörgang eintreten können. Die Scala tympani ist
nahe dem runden Fenster über den Ductus perilymphaticus (Aquaeductus cochleae)
mit dem Subarachnoidalraum verbunden. (Fanghaenel & Waldeyer, 2003)
4
Abbildung 1.1: Mittel- und Innenohr, schematisch (Klinke et al., 2005), (Seite 661)
1.1.3.2 Labyrinthus membranaceus
Das im knöchernen Labyrinth gelegene häutige Labyrinth besteht aus dem Labyrinthus
cochlearis und dem Labyrinthus vestibularis.
Die häutige Schnecke (Ductus cochlearis) ist ein 3 cm langer, im Querschnitt dreieckiger, an beiden Enden blind endender, mit Endolymphe gefüllter Gang. Dieser kommuniziert über den Ductus reuniens mit dem Sacculus. (Fanghaenel & Waldeyer, 2003)
Der Gang hat 3 Wandabschnitte:
1. Der äußere Wandabschnitt liegt der knöchernen Schnecke breitbasig an und
besteht in der äußeren Schicht aus dem Ligamentum spirale, welches mit dem
Periost verwachsen ist, und innen aus der Stria vascularis (Gefäßstreifen), der
Prominentia spiralis und dem Sulcus spiralis externus.
2. Der 2-5 μm dünne vestibuläre Wandabschnitt (Reissner-Membran) erstreckt
sich von der Basis der Lamina spiralis ossea zur knöchernen Schnecke und strahlt
dort in das Ligamentum spirale ein.
3. Der tympanale Wandabschnitt besteht aus den tragenden Strukturen Lamina
5
spiralis ossea und Membrana basilaris. In dem Winkel, der sich zwischen ReissnerMembran und Lamina spiralis ossea bildet, wölbt sich der bindegewebige Limbus
spiralis in den Schneckengang vor, welcher rinnenförmig ausgehöhlt ist (Sulcus
spiralis internus oder Canalis spiralis). Von der in den Ductus cochlearis vorspringenden Kante des Limbus (Labium limbi verstibulare) geht die Membrana
tectoria (Deckmembran) aus, die sich über das Organum spirale ausdehnt und es
bedeckt. (Drenckhahn, 2004)
Abbildung 1.2: Querschnitt durch die Kochlea, schematisch (Klinke et al., 2005), (Seite
662)
Die Scala vestibuli und Scala tympani enthalten Perilymphe (grün), die Scala media
ist mit Endolymphe (rot) gefüllt.
Organum spirale (Corti-Organ)
Das Corti-Organ liegt der Basilarmembran auf und beﬁndet sich zwischen Sulcus spiralis internus und externus. Es besteht aus Sinneszellen (Haarzellen), die von Stützzellen
im Epithel gehalten werden. Die Kopfabschnitte der Stützzellen sind mit den Haarzellen
zur mosaikartigen Retikularmembran verbunden.
• Zu den Stützzellen zählen Pfeilerzellen und Phalangenzellen. Die inneren Pfeilerzellen bilden mit den äußeren Pfeilerzellen die Begrenzung des mit Perilymphe
gefüllten inneren Tunnels (Corti-Tunnel). Sie bestimmen und stabilisieren die
6
Höhe des Sinnesepithels. Es gibt 3 Reihen von äußeren Phalangenzellen (DeitersZellen) und eine Reihe innerer Phalangenzellen. In einer schüsselförmigen Vertiefung in der Mitte dieser Zellen sind die Basalabschnitte der Haarzellen mit ihren
Synapsen eingelassen. In Richtung Ligamentum spirale gehen die Stützzellen in
Grenzzellen (Hensen-Zellen und Claudius-Zellen) über. (Drenckhahn, 2004)
• Ein menschliches Ohr besitzt etwa 3500 innere und 15000 äußere Haarzellen.
Medial der inneren Pfeilerzellen beﬁndet sich eine Reihe von Stützzellen umhüllter innerer Haarzellen. (Fanghaenel & Waldeyer, 2003) Innere Haarzellen sind
birnenförmig und jede besitzt an ihrer apikalen Fläche durchschnittlich 75 Stereozilien, die jeweils aus einem Bündel von 200-800 Actinﬁlamenten bestehen.
An der Zellbasis ﬁnden sich aﬀerente Synapsen des Ganglion cochleare, welche
ihrerseits widerrum von eﬀerenten Synapsen kontaktiert werden.
Die säulenförmigen, ebenfalls mit Stereozilien ausgestatteten äußeren Haarzellen
bilden zwischen innerem und äußerem Tunnel (Nuel-Raum) 3 Reihen. Sie werden
nicht von Stützzellen eingehüllt, um frei mit der Corti-Lymphe (Perilymphe) des
Nuel-Raums kommunizieren zu können. An der Zellbasis ﬁnden sich ein paar afferente und auﬀällig viele eﬀerente Synapsen. Die langen Stereozilien der äußeren
Haarzellen haften an der Tektorialmembran. (Drenckhahn, 2004)
Abbildung 1.3: Querschnitt durch das Corti-Organ, schematisch (Klinke et al., 2005),
(Seite 663)
Perilymphe und Endolymphe
Die Zusammensetzung der Perilymphe entspricht weitgehend der der normalen Extrazellulärﬂüssigkeit: K+ = 3mmol, Na+ = 145mmol. (Speckmann, 2008) Sie entstammt
7
zum Teil dem Liquor cerebrospinalis, wird aber auch aus dem Blut ﬁltriert. (Boenninghaus & Lenarz, 2007)
Die Endolymphe wird hingegen von der Stria vascularis produziert und ist äußerst K+ reich (K+ = 150mmol, Na+ = 1 mmol). Um den Elektrolytgradienten zwischen Periund Endolymphe aufrechtzuerhalten werden die Epithelien um die Scala media durch
Tight Junctions abgedichtet. (Speckmann, 2008)
1.1.3.3 Blutversorgung des Innenohrs
Das Innenohr wird von der A. labyrinthi (A. auditiva interna) versorgt, die normalerweise von der A. inf. ant. cerebelli (AICA) oder in einigen Fällen auch direkt von
der A. basilaris abzweigt. Nach dem Durchtritt durch den inneren Gehörgang teilt sie
sich in die A. cochlearis communis und in die A. vestibularis anterior. Die A. cochlearis
communis wiederum zweigt sich in die A. cochlearis propria (A. spiralis modioli) und in
die A. vestibulocochlearis auf, von denen letztere die A. vestibularis posterior und den
Ramus cochlearis abgibt. Der Vestibularapparat wird von den Aa. vestibulares anterior
und posterior versorgt. Der Hauptanteil der Kochlea, nämlich die apikalen 3/4tel, wird
von der A. cochlearis propria gespeist, während der Ramus cochlearis das basale Viertel ernährt. Der venöse Abﬂuss des Innenohres erfolgt über den Sinus petrosus inferior
und den Sinus lateralis. (Axelsson, 1968; Mazzoni, 1990; Schuknecht, 1974)
8
1.2 Physiologie des Ohres
1.2.1 Der Schall
Schall ist die Bezeichnung für Druckwellen, die sich in einem elastischen Medium ausbreiten. Diese Druckwellen entstehen, wenn Luftmoleküle von einem vibrierenden Körper in Schwingung versetzt werden. Da die Moleküle in der Ausbreitungsrichtung der
Schallwelle schwingen, sind Schallwellen Longitudinalwellen. Das Medium (z.B. Luft)
wird hierbei periodisch komprimiert und verdünnt.
Eine Schallwelle ist durch folgende Variablen charakterisiert:
1. Die Frequenz wird in Schwingungen pro Sekunde [1Hz (Hertz) = 1 Schwingung
/ sec] angegeben. Hohe Frequenzen werden als hoher Ton und tiefe Frequenzen
als tiefer Ton wahrgenommen. Das menschliche Ohr nimmt Frequenzen von 16
Hz bis 20 kHz wahr, während der Bereich darunter Infraschall und jener Bereich
darüber Ultraschall genannt wird.
2. Die Amplitude wird als Schalldruck (Pa=Pascal) oder als Schalldruckpegel (db
SPL=Dezibel sound pressure level) angegeben, wobei der Schalldruckpegel das
logarithmische Maß für den Schalldruck ist. Mit ihr ändert sich die empfundene
Lautstärke. Die menschliche Hörschwelle ist der niedrigste Schalldruck, der zu
einer Schallempﬁndung (Hören) führt und ist frequenzabhängig.
Die subjektiv empfundene Lautstärke ist nun aber kein direktes Abbild der physikalischen Größe Schalldruckpegel, sondern reﬂektiert die stark frequenzabhängige
Empﬁndlichkeit des Gehörs. Deshalb wurde als Maß für die Lautstärkeempﬁndlichkeit der Lautstärkepegel mit der Einheit phon eingeführt. Hierbei wird allen
gleich laut empfundenen Tönen der gleiche Lautstärkepegel zugeordnet. (Speckmann, 2008)
9
Schall kann in drei verschiedenen Formen auftreten:
1. Als Ton wird eine Sinusschwingung bezeichnet. (z.B. Signaltöne in technischen
Geräten)
Abbildung 1.4: Ton (Klinke et al., 2005), (Seite 658)
2. Ein Klang setzt sich aus mehreren Sinusschwingungen zusammen, einem Grundton und einem oder mehreren Obertönen, deren Frequenz ganzzahlige Vielfache
des Grundtons sind. (z.B. ein auf einem Musikinstrument gespielter Ton)
Abbildung 1.5: Klang (Klinke et al., 2005), (Seite 658)
3. Ein Geräusch ist Schall, der aus zahlreichen Frequenzen besteht, die keinen
regelhaften Bezug zueinander aufweisen. (z.B. Konsonanten in der Sprache)
Abbildung 1.6: Geräusch (Klinke et al., 2005), (Seite 658)
10
1.2.2 Die Schallweiterleitung des menschlichen Ohres
1.2.2.1 Äußeres Ohr
Eintreﬀende Schallwellen werden durch Erhebungen und Vertiefungen von Ohrmuschel
und -knorpel reﬂektiert und in Richtung äußerer Gehörgang geleitet. (Fanghaenel &
Waldeyer, 2003)
1.2.2.2 Mittelohr
Triﬀt der Schall auf das Trommelfell, wird dieses zusammen mit der Gehörknöchelchenkette in Vibration versetzt und der Schall wird so über das ovale Fenster in das
Innenohr übertragen (=Luftleitung). Um nun zu verhindern, dass der überwiegende
Teil der Schallenergie beim Übertritt vom leicht kompimierbaren Medium Luft in das
schwer komprimierbare ﬂüssigkeitsgefüllte Innenohr reﬂektiert wird, nimmt das Mittelohr eine Impedanzanpassung vor. (Impedanz=Schallwellenwiderstand)
In erster Linie beruht diese Druckerhöhung der Schwingungen auf dem Flächenverhältnis zwischen Trommelfell (90mm2 ) und ovalem Fenster (3mm2 ), durch das der
Druck am ovalen Fenster um den Faktor 30 gegenüber dem Trommelfell erhöht wird.
Zusätzlich wir der Druck durch die Hebelwirkung der Gehörknöchelchen erhöht. Durch
die reﬂexartige Kontraktion der beiden Mittelohrmuskeln M. tensor tympani und M.
stapedius bei hohen Schalldruckpegeln wird die Eﬀektivität der Schallübertragung zum
Schutz des Innenohres verringert.
Schall wird ebenso, wenn auch in geringerem Ausmaß, direkt über Schwingungen des
Schädelknochens an das Innenohr weitergeleitet (=Knochenleitung). Mittels klinischen
Tests der Luft- sowie der Knochenleitung kann man Schwerhörigkeiten unterschiedlicher Genese voneinander diﬀerenzieren. (Speckmann, 2008)
Durch die Tuba Eustachii wird der Luftdruck im Mittelohr an den Umgebungsdruck
angeglichen. Dieser Druckausgleich, der z.B. durch Schlucken erreicht wird, ist wichtig
für die Schwingungsfähigkeit des Trommelfells und somit für das Hörvermögen und
spielt beim Tauchen oder Fliegen eine besonders große Rolle. (Klinke et al., 2005)
1.2.3 Die Schalltransformation im Innenohr
1.2.3.1 Wanderwelle, Frequenzdispersion und Tonotopie
Die Aufgabe der Kochlea besteht darin, mechanische Energie in elektrische umzuwandeln (mechanoelektrische Transduktion). (Boenninghaus & Lenarz, 2007)
Nachdem der Schalldruck im Mittelohr verstärkt wurde, versetzt nun die Vibration
11
des Stapes am ovalen Fenster die praktisch inkompressible Perilymphe der Scala vestibuli und der Scala tympani in Bewegung. So wird ein Wechseldruck erzeugt, indem
das ovale und runde Fenster abwechselnd eingedrückt werden. Dies wiederum führt zu
einer Schwingung der Basilarmembran mit dem auﬂiegenden Cortiorgan in Form einer
Wanderwelle.
Die Basilarmembran ist nun von der Basis der Kochlea bis zum Apex anders beschaﬀen. Während die Breite der Basilarmembran in Richtung Apex auf das 5-Fache
zunimmt, nimmt gleichzeitig die Stärke und somit auch die Steiﬁgkeit ab. Dies führt
dazu, dass die verschiedenen Abschnitte nicht in gleichem Maße ausgelenkt werden,
sondern die Trennwand in Form einer Wanderwelle, bei der sich die Schwingungsmaxima von basal nach apikal bewegen, schwingt.
Der Ort der höchsten Schwingungsamplitude ist frequenzspeziﬁsch: Hohe Frequenzen haben ihr Maximum nahe der Basis und je tiefer die Frequenzen werden, desto
weiter verlagert sich die stärkste Auslenkung der Trennwand nach apikal. Diese sogenannte Frequenzdispersion sorgt dafür, dass jeder Stelle der Basilarmembran und ihren
zugehörigen Sinneszellen eine speziﬁsche Frequenz zugeordnet ist. Dieses Prinzip nennt
man Tonotopie oder Ortsprinzip. (Speckmann, 2008)
Abbildung 1.7: Wanderwelle (Klinke et al., 2005), (Seite 664)
1.2.3.2 Mechanoelektrische Transduktion durch die Haarzellen
Durch die Basilarmembranschwingung werden die Stereozilienbündel der Haarzellen
abwechselnd in Richtung der längsten und dann der kürzesten Stereozilien ausgelenkt.
12
Diese Scherbewegungen der Haarbündel lösen ein Rezeptorpotenzial in den inneren und
äußeren Haarzellen aus.
Jede Spitze eines Stereoziliums ist nun mit dem nächstgrößeren Stereozilium über
einen elastischen Faden (tip link) miteinander verbunden, welcher wiederum wahrscheinlich direkt mit dem Transduktionskanal am distalen Ende der Stereozilien kommuniziert. Wenn die Stereozilienbündel in Richtung der längsten Stereozilien ausgelenkt werden (exzitatorische Auslenkungsrichtung), werden die tip links gedehnt und
die Transduktionskanäle geöﬀnet. Dies hat einen Einstrom von K+ aus der Endolymphe
und somit eine Depolarisation der Zelle zur Folge. Die Auslenkung in die entgegengesetzte Richtung (inhibitorische Auslenkungsrichtung) entdehnt die tip links und die
Transduktionskanäle werden geschlossen. Die Haarzelle wird hyperpolarisiert.
Während die apikale Membran der Haarzellen in die sehr K+ -reiche Endolymphe der
Scala media ragt, ist die basolaterale Membran von Na+ -reicher Perilymphe umgeben.
Der depolarisierende K+ -Einstrom an der apikalen Membran wird nun ausschließlich
von elektrischem Potenzial angetrieben, einerseits durch das positive elektrische Potenzial der Scala media (+80 bis +100 mV) gegenüber der übrigen Scalae (endocochleäres
Potenzial), welches mittels Ionenpumpen in der Stria vascularis aufrecht erhalten wird,
und andererseits durch das Membranpotenzial der Haarzelle gegenüber der Scala tympani (-50mV bis -70 mV). Durch die Summe der beiden ergibt sich ein Potenzialgefälle
für K+ von -130 bis -150mV. Das so apikal in die Haarzelle einströmende K+ verlässt
diese dann durch K+ -Kanäle an der basolateralen Membran. (Boenninghaus & Lenarz,
2007; Speckmann, 2008)
13
Abbildung 1.8: Stereovilli und tip links einer äußeren Haarzelle, rasterelektronenmikroskopische Aufnahme (Klinke et al., 2005), (Seite 663)
1.2.3.3 Der kochleäre Verstärker
Der Dynamikbereich der Kochleamechanik umfasst im Gegensatz zu jenem des Trommelfells (130 db) nur 60 db. Würde der gesamte Dynamikbereich des Schalls linear
in der Kochlea abgebildet werden, würden die kochleären Strukturen zerstört werden.
(Janssen, 2005) Um dies zu verhindern werden die Schwingungseigenschaften der Basilarmembran durch einen mechanischen Verstärkungsprozess in der Kochlea im Sinne
einer Dynamikkompression optimiert. Dabei bilden die äußeren Haarzellen den kochleären Verstärker, indem sich bei Elektrostimulation die Länge ihres Zellkörpers durch
ihr Aktinﬁlamentskelett mit ihrem Membranpotenzial ändert: Depolarisation führt zur
Kontraktion und Hyperpolarisation zur Elongation (=Elektromotilität). Auf diese Weise ﬂießt zusätzliche Energie in die Schwingung der Basilarmembran ein und eine lokale
Verstärkung ist die Folge. Bei normaler Kochleafunktion verstärken nun die äußeren
Haarzellen kleine Schallpegel durch eine gesteigerte Basilarmembranauslenkung, während sie bei hohen Schallpegeln ihre Verstärkerfunktion verlieren. (Speckmann, 2008)
Verglichen mit einer linearen passiven Kochlea verleiht das Prinzip des kochleären Verstärkers dem Gehör wesentlich mehr Sensitivität und Trennschärfe. (Boenninghaus &
Lenarz, 2007; Janssen, 2005; Franklin et al., 1992; Kim, 1986) So wird den inneren
Haarzellen ermöglicht, auch bei sehr schwachen akustischen Reizen sensorisch wirksam zu werden und leise Töne/ Geräusche werden überhaupt erst hörbar. (=niedrige
14
Hörschwelle). Eine Hemmung der kochleären Verstärkung durch die Aktivierung von
eﬀerenten Nervenfasern schützt die Kochlea vor akustischer Überstimulation. (Speckmann, 2008)
1.2.3.4 Funktion der inneren Haarzellen
Die inneren Haarzellen sind für die Übermittlung der Sinnesinformationen zuständig.
(Boenninghaus & Lenarz, 2007) Jede innere Haarzelle wird von 10-20 primären auditorischen Neuronen innerviert, von denen jede Kochlea insgesamt ungefähr 30.000
besitzt. Die Zellkörper dieser Neurone bilden das Ganglion spirale in der Kochlea und
deren Axone formieren sich zum N. cochlearis, welcher die auditorische Information dem
Nucleus cochlearis übermittelt. Die depolarisierende Phase des Rezeptorpotenzials löst
an der aﬀerenten Synapse der inneren Haarzelle die Transmitterfreisetzung (Glutamat)
aus. Dies geschieht über die Öﬀnung spannungsgesteuerter Calcium-Kanäle. Das freigesetzte Glutamat bindet an postsynaptische Glutamatrezeptoren, deren Öﬀnung schnelle exzitatorische postsynaptische Potenziale im auditorischen Neuron generiert, welche
schließlich Aktionspotentiale auslösen. (Speckmann, 2008)
1.2.3.5 Prinzipien der Schallcodierung im auditorischen Nerv
Die Schallamplitude wird im Hörnerv durch die Aktionspotenzialfrequenz codiert. Je
größer der Schalldruckpegel ist, desto höher wird die Frequenz, bis sie bei maximal 100
Hz sättigt. Die Aktionspotentialfrequenz eines einzelnen Neurons kann deshalb jedoch
nur über einen Bereich von etwa 50 db variiert werden. Um den gesamten dynamischen
Bereich von 120 db abzudecken, erreichen jede Haarzelle Neuronen unterschiedlicher
Erregungsschwelle, sodass bei steigendem Schalldruckpegel zunehmend Neurone mit
höherer Erregungsschwelle rekrutiert werden.
Die Schallfrequenz wird mittels 2 Prinzipien analysiert:
1. Ortscodierung: Die unterschiedlichen Nervenfasern repräsentieren jeweils speziﬁsche Frequenzen (Prinzip der Tonotopie).
2. Periodizitätsanalyse: Das zeitliche Muster der Aktionspotentiale steht in fester
Beziehung zur Phase des Rezeptorpotenzials und somit auch zur Schallschwingung. Diese sogenannte Phasenkoppelung tritt bei Frequenzen bis zu 5 kHz auf.
Durch sie wird auch das räumliche Hören ermöglicht, da hierzu die Laufzeitunterschiede des Schalls zu den beiden Ohren analysiert werden. (Speckmann,
2008)
15
1.2.4 Hörbahn
Zur Hörbahn zählen alle Strukturen des Zentralnervensystems, die an der Weiterleitung
und Verarbeitung des Reizes bis hin zur bewussten Wahrnehmung (Hören) beteiligt
sind.
1.2.4.1 Aﬀerentes System
Das erste Neuron bilden die bipolaren Ganglienzellen des Ganglion spirale cochleae,
deren periphere Fortsätze bis zu den Haarzellen reichen, während sie zentral als N.
cochlearis im Kleinhirnbrückenwinkel in den Hirnstamm eintreten und im dorsalen und
ventralen Cochleariskern enden. Während die Fasern des zweiten Neurons vom dorsalen
Kern zum Colliculus inferior der anderen Seite kreuzen, ziehen die vom ventralen Kern
hauptsächlich gekreuzt, ein Teil jedoch auch ungekreuzt zur oberen Olive. Von der
oberen Olive laufen die Fasern des dritten Neurons im Lemniscus lateralis über den
Colliculus inferior zum Corpus geniculatum mediale. Von dort zieht das vierte Neuron
zum primären auditorischen Kortex im Schläfenlappen und zu der diesen umgebenden
sekundären Hörrinde.
1.2.4.2 Eﬀerentes System
Die eﬀerenten Bahnen dienen der Anpassung und Filterung akustischer Wahrnehmungen und ziehen von der kontralateralen Olive gekreuzt vorwiegend zu den äußeren
Haarzellen und in geringer Anzahl von der ipsilateralen Olive ungekreuzt zu den von
den inneren Haarzellen abgehenden aﬀerenten Fasern. (Boenninghaus & Lenarz, 2007)
16
1.3 Otoakustische Emissionen
Otoakustische Emissionen (OAE) beim Menschen wurden erstmals 1978 von Kemp
nachgewiesen. (Kemp, 1978) Sie ermöglichen es, die individuelle Schallverarbeitung in
der Kochlea (kochleärer Verstärker) und somit die Funktion der äußeren Haarzellen
nicht-invasiv und objektiv zu detektieren. (Janssen, 2005) Generell kann man OAE
nur bei annähernd Hörgesunden nachweisen und sie nehmen mit zunehmendem Alter
ab. (Stenklev & Laukli, 2003; Mazelova et al., 2003) Es gibt verschiedene Arten von
OAE: Spontan emittierte OAE (SOAE) kann man bei ca. 50% der Normalhörenden
nachweisen; SOAE spielen für den klinischen Alltag eine untergeordnete Rolle. (Janssen, 2005; Kemp, 1981) Evozierte OAE (EOAE) hingegen werden als Antwort auf
einen Stimulus von den äußeren Haarzellen durch mechanische Oszillation generiert.
(Brownell, 1990; Kemp et al., 1990) In einer gesunden Kochlea wird der Stimulus vom
Corti-Organ verarbeitet und ein Teil der Energie wird als OAE wieder in den äußeren
Gehörgang ausgesandt. (Franklin et al., 1992) Die wichtigsten EOAE sind die transitorisch evozierten otoakustischen Emissionen (TEOAE) und die Distorsionsprodukte
otoakustischer Emissionen (DPOAE). TEOAE werden durch Klicks oder Tonimpluse ausgelöst und repräsentieren die Impulsantworten der äußeren Haarzellen. (Kemp,
1979; Shera & Guinan Jr, 1999)
1.3.1 Distorsionsprodukte otoakustischer Emissionen (DPOAE)
DPOAE entstehen, indem man 2 Sinustöne benachbarter Frequenz (f1 und f2) mittels
einer im äußeren Gehörgang platzierten Sonde simultan appliziert. Durch die nichtlineare Schallverarbeitung in der Kochlea werden nun Töne in den äußeren Gehörgang
emittiert, wo sie als Distorsionsprodukte otoakustischer Emissionen mit einem in der
Sonde integrierten Mikrofon gemessen werden können. Auf diese Weise können Funktionsstörungen des Innenohrs frequenzselektiv erfasst werden. (Janssen, 2005; Wagner
et al., 2008)
17
Abbildung 1.9: Schematische Abbildung der Funktionsweise einer DPOAE Sonde
(Janssen, 2005), (Seite 125)
Die in den äußeren Gehörgang eingebrachte Sonde besteht aus 2 Lautsprechern, welche simultan die beiden Primärtöne mit den Primärtonpegeln L1 und L2 aussenden,
und einem rauscharmen Mikrofon zur Erfassung der DPOAE. Die Emissionen entstehen
im Überlappungsbereich der beiden Wanderwellen auf der Basilarmembran, die durch
die Primärtöne hervorgerufen werden. (Kummer et al., 1995; Martin et al., 1998) Die
Frequenz der DPOAE setzt sich aus der Kombination der Primärtonfrequenzen f1 und
f2 zusammen. Beim Menschen hat die Emission mit der Frequenz 2f1-f2 die größte Amplitude und ﬁndet daher in der Praxis die häuﬁgste Anwendung. (Lonsbury-Martin &
Martin, 1990; Lonsbury-Martin et al., 1990; Probst et al., 1991; Janssen, 2005) Ebenfalls ist ein Verhältnis der Frequenzen der Primärtöne von f2/f1=1,21 Voraussetzung
für das Erreichen maximaler Emissionspegel. (Harris et al., 1989)
Um die kompressive Schallverarbeitung in der Kochlea so gut es geht darstellen zu
können, werden die DPOAE mit einem speziellen Reizparadigma ausgelöst. (Boege &
Janssen, 2002) Diese sogenannte Pegelschere (L1 = 0,4 L2 + 39) gibt jene optimale Relation der Primärtonschallpegel L1 und L2 zueinander vor, die einen maximalen
DPOAE-Pegel gewährleisten. (Kummer et al., 2000; Janssen et al., 1995a,b) So steigen gemäß des Prinzips des kochleären Verstärkers die DPOAE-Pegel bei niedrigen
Primärtonpegeln stark an und bei hohen Primärtonpegeln ﬁndet sich nur ein geringer
Anstieg. (Janssen, 2005)
18
DPOAE können auf zwei verschiedene Arten dargestellt werden:
• DP-Gramm: Hierbei wird der Pegel der DPOAE bei verschiedenen f2-Frequenzen
und konstanten Primärtonschallpegeln gemessen. Weil die Emission nahe f2 entsteht, wird der Schallpegel Ldp als Funktion der Frequenz f2 aufgetragen.
• DPOAE-Wachstumsfunktion: Hier wird der Schallpegel Ldp als Funktion des Primärtonschallpegels L2 aufgetragen. Im Vergleich zum DP-Gramm werden die
Primärtonschallpegel variiert, die Frequenz dagegen bleibt konstant. (Janssen,
2005)
Ein Kriterium für die Verwendbarkeit der Messungen ist die Berücksichtigung des
Signal-Rausch-Verhältnisses (=SNR oder Sound to Noise Ratio), welches deﬁniert wird
als Quotient von Nutzsignalleistung durch Rauschleistung. Um die Daten sinnvoll verwerten zu können, sollte das Signal-Rausch-Verhältniss größer sein als 6 db. (Kummer
et al., 2000; Wagner et al., 2008) Deshalb ist es wichtig, während den Messungen alle
Störgeräusche (z.B. Umgebungslärm, Atemgeräusche) möglichst zu minimieren.
DPOAE sind im Frequenzbereich zwischen 500 Hz und 8 kHz messbar. (Janssen,
2005) Die Varianz der Messresultate von verschiedenen DPOAE Messungen bei einer
Person ist im Bereich von 2-8kHz sehr gering (durchschnittlich etwa 2 db). Bei 1 kHz ist
die Zuverlässigkeit/ Reproduzierbarkeit für die Konstanz der Messwerte bei Wiederholungsmessungen auch noch als gut einzustufen. Frequenzen <1 kHz haben auf Grund
des mit niedrigeren Frequenzen immer mehr an Bedeutung gewinnenden Störschalls
keine gute Reproduzierbarkeit. (Franklin et al., 1992)
Um möglichst qualitativ wertvolle Messergebnisse zu erhalten, ist es weiters wichtig
folgende Dinge zu beachten:
• Minimierung der Umgebungsgeräusche
• Verwenden eines rauscharmen Mikrofons
• Korrektes Einsetzen der Sonde in den äußeren Gehörgang mit dem Ohrstöpsel
der richtigen Größe (komplettes Abdichten nach außen)
• Ausschluss von Pathologien des Trommelfells und des Mittelohres mit der Durchführung einer Otoskopie und einer Tympanometrie (Kemp et al., 1990; Wagner
et al., 2008)
19
1.3.1.1 Vor-und Nachteile der DPOAE
1. Vorteile: Nachdem die Emissionen frequenzspeziﬁsch sind, ist es möglich über
verschiedene Abschnitte der Kochlea Informationen zu gewinnen. Mit DPOAEWachstumsfunktionen ist eine quantitative Erfassung einer Innenohrfunktionsstörung möglich. (Janssen, 2005) Die Testung dauert nur wenige Minuten und ist
nicht-invasiv und objektiv. Diesen Vorteil kann man sich bei Patienten zu Nutze machen, die eine geringe Compliance aufweisen (z.B. Kinder). (Kemp et al.,
1990) Weiters ist das individuelle Messergebnis eines einzelnen Probanden bei
verschiedenen Messungen annähernd gleich. (hohe Reproduzierbarkeit) (Franklin
et al., 1992; Kemp et al., 1986; Lonsbury-Martin et al., 1991)
2. Nachteile: Man kann von den gewonnenen Messwerten nicht exakt auf die Hörschwelle des Patienten rückschließen. Obwohl die Distorsionprodukte otoakustischer Emissonen mit der Hörschwelle korrelieren, (Gaskill & Brown, 1990; Martin
et al., 1990; Nelson & Kimberley, 1992; Stover et al., 1996) kann die Messung die
Audiometrie nicht ersetzen. Des weiteren kann man die Emissionen nur bei annähernd Hörgesunden nachweisen (bis zu einem Hörverlust von 50 db). (Janssen,
2005; Wagner et al., 2008)
1.3.1.2 Anwendung der DPOAE im klinischen Alltag
• Durch das Hörscreening von Neugeborenen mittels DPOAE oder TEOAE kann
man die Diagnose einer frühkindlichen Hörstörung früh genug stellen und rechtzeitig eine Therapie einleiten. (Janssen et al., 2005, 2003) Seit 2003 ist das
Neugeborenen-Hörscreening in Österreich im Mutter-Kind-Pass verankert. (Weichbold et al., 2005)
• Diﬀerentialdiagnostisch kann man mit OAE zwischen einem kochleären und einem retrokochleärem Hörverlust unterscheiden. Sind OAE trotz Hörverlust messbar, ist anzunehmen, dass sich die Funktionsstörung zentral der äußeren Haarzellen beﬁndet. (Ohlms et al., 1991)
• Mit OAE kann die Innenohrfunktion unter einer Therapie mit ototoxischen Medikamenten monitorisiert werden und bei Absinken der Werte noch vor subjektiv
wahrgenommenem Hörverlust ein Therapiewechsel durchgeführt werden. (Brown
et al., 1989; Stavroulaki et al., 2002)
20
1.4 Schlafbezogene Atmungsstörungen
Zu den schlafbezogenen Atmungsstörungen gehören gemäß der Internationalen Klassiﬁkation von Schlafstörungen (ICSD-2) der American Academy of Sleep Medicine
(AASM) insgesamt 14 verschiedene Krankheitsbilder. (siehe Tabelle 1.1) Das folgende Kapitel beschäftigt sich hauptsächlich mit dem obstruktiven Schlafapnoe-Syndrom
(OSAS) Erwachsener, da es für die durchgeführte Studie die größte Relevanz besitzt.
Schlafbezogene Atmungsstörungen
Zentrale Schlafapnoe-Syndrome
Primäre zentrale Schlafapnoe
Zentrale Schlafapnoe mit Cheyne Stokes Atemmuster
Zentrale Schlafapnoe bei Höhenaufenthalt
Zentrale Schlafapnoe bei internistischen/ neurologischen Erkrankungen
(außer Cheyne Stokes Atmung)
Zentrale Schlafapnoe bei Drogen- oder Medikamentengebrauch
Primäre Schlafapnoe in der frühen Kindheit
Obstruktive Schlafapnoe-Syndrome
Obstruktive Schlafapnoe, Erwachsene
Obstruktive Schlafapnoe, Pädiatrie
Schlafbezogene Hypoventilation/ hypoxämische Syndrome
Schlafbezogene nicht-obstruktive alveoläre Hypoventilation, idiopathisch
Kongenitales zentrales alveoläres Hypoventilations-Syndrom
Schlafbezogene Hypoventilation/ Hypoxämie bei internistischen/
neurologischen Erkrankungen
Schlafbezogene Hypoventilation/ Hypoxämie bei Lungenparenchymoder Gefäß-Erkrankungen
Schlafbezogene Hypoventilation/ Hypoxämie bei obstruktiver
Atemwegserkrankung
Schlafbezogene Hypoventilation/ Hypoxämie bei neuromuskulären
Erkrankungen oder Thoraxerkrankungen
Andere schlafbezogene Atmungsstörungen
Schlafapnoe/ schlafbezogene Atmungsstörung, unklassiﬁziert
Tabelle 1.1: Schlafbezogene Atmungsstörungen gemäß ICSD-2 (American Academy of
Sleep Medicine, 2005)
Das obstruktive Schlafapnoe-Syndrom ist gekennzeichnet durch rezidivierende Obstruktionen der oberen Atemwege während des Schlafes von deﬁnitionsgemäß mindestens 10 Sekunden Dauer, die komplett (Apnoe) oder inkomplett (Hypopnoe) sein können. Die Atmungsmuskulatur ist währenddessen jedoch weiterhin gänzlich aktiv. Durch
den dadurch bedingten Abfall der Sauerstoﬀsättigung (Hypoxämie) und einem Anstieg
21
des Kohlenstoﬀdioxidgehaltes (Hyperkapnie) im Blut wird eine Weckreaktion (Arousal) im Körper hervorgerufen, die die Apnoe/Hypopnoe wieder beendet. Dies kann,
muss aber nicht, vom Betroﬀenen als plötzliches Erwachen mit Erstickungsangst und
nach Luft schnappen bemerkt werden. Der erhöhte Atemwegswiderstand während der
Obstruktionen verursacht meist lautes Schnarchen oder Atemstillstände, die oft vom
Bettpartner des Betroﬀenen wahrgenommen werden. Durch die unerholsame Schlaffragmentierung verspüren die Betroﬀenen tagsüber vermehrte Müdigkeit und eventuell
ungewollte Einschlafepisoden (sogenannter Sekundenschlaf). (American Academy of
Sleep Medicine, 2005) Um ein OSAS diagnostizieren zu können, wird eine Polysomnographie im Schlaﬂabor duchgeführt. Folgende Parameter werden dabei kontinuierlich
während des Schlafes erfasst und ausgewertet:
• Atemﬂuss: Deﬁnitionsgemäß ist die Unterbrechung des Atemﬂusses für länger als
10 Sekunden als Apnoe und die Verminderung des Atemﬂusses um mindestens
50% vom Ausgangswert mit darauﬀolgender Sauerstoﬀentsättigung (Abfall um
mindestens 3%) oder Weckreaktion als Hypopnoe zu bezeichnen.
• Atemanstrengung: Atembewegungen geben Auskunft über die Entität der Schlafapnoe. Während sie beim zentralen Schlafapnoe-Syndrom fehlen, ist die Tätigkeit
der Atemmuskulatur beim OSAS ausreichend vorhanden.
• Pulsoxymetrie: Die Dauer und die Höhe der Sauerstoﬀentsättigungen lassen auf
das Ausmaß an Hypoxie schließen.
• Elektrokardiogramm, (EKG) Puls- und Blutdruckmessung: Die Kreislaufparameter geben Aufschluss über den Allgemeinzustand des Patienten, begleitende
kardiovaskuläre Erkrankungen oder eine Sympathikusaktivierung.
• Schlafposition, Bewegung, Geräusche: Mittels Video- und Mikrofonaufzeichnung
lassen sich lageabhängige Apnoen/Hypopnoen und richtungsweisende Schnarchgeräusche erfassen.
• Elektroenzephalogramm (EEG): Das EEG dient der Unterscheidung der einzelnen Schlafstadien [Non-REM (Rapid Eye Movement) 1–4 und REM-Schlaf oder
Traumschlaf]. (Hader et al., 2004) Im Vergleich zu Schlafgesunden ﬁnden sich
bei OSAS-Patienten vermehrt Phasen des Schlafstadiums 1 (Einschlafphasen),
während diese des Stadiums 2 (Leichtschlafphasen) vermindert sind. Zusätzlich
ﬁnden vermehrt Weckreaktionen statt. Bei Patienten mit einem moderaten und
schweren OSAS liegt weiters ein Tief- und Traumschlaf-Deﬁzit vor. (Fietze et al.,
2004)
22
• Elektrookulogramm (EOG): Die Detektion von Augenbewegungen mittels EOG
ist ebenso erforderlich zur Bestimmung der Schlafstadien, insbesondere des REMSchlafes.
• Elektromyogramm (EMG): Die Bestimmung des basalen Muskeltonus ist ein weiteres Kriterium zur Einordnung in die verschiedenen Schlafstadien. Diﬀerenzialdiagnostisch werden mittels EMG auch Beinbewegungen erfasst, da auch ein
Restless-Legs-Syndrom zu Arousal und somit auch zu Tagesmüdigkeit führen
kann. (Hader et al., 2004)
Zur Diagnosestellung wird der Apnoe-Hypopnoe-Index (AHI) verwendet, der die aufgetretene Anzahl an Apnoen, Hypopnoen und RERAs (Respiratory Eﬀort Related
Arousals) pro Stunde angibt. RERAs sind obstruktive Schnarchepisoden ohne Apnoen
und Hypopnoen im eigentlichen Sinn, die jedoch auf Grund der konsekutiven Weckreaktionen ebenfalls zu Schlaﬀragmentierung und ausgeprägter Tagesmüdigkeit führen
und deshalb zum obstruktiven Schlafapnoe-Syndrom gezählt werden. Ein OSAS kann
nun diagnostiziert werden wenn ohne dem Auftreten von Symptomen der AHI ≥ 15
beträgt oder wenn der AHI ≥ 5 ist und begleitet wird von mindestens einem der
charakteristischen Symptome (Tagesmüdigkeit, ungewollte Einschlafepisoden, nicht erholsamer Schlaf, nächtliche Erstickungsanfälle, lautes Schnarchen oder Atemstillstände
im Schlaf).
Schweregradeinteilung:
AHI: < 5: physiologisch
AHI: 5-15: leichtes OSAS
AHI: 16-30: moderates OSAS
AHI: > 30: schweres OSAS (American Academy of Sleep Medicine, 2005)
Die obstruktive Schlafapnoe ist ein in der Bevölkerung weit verbreitetes Syndrom, denn
4% der Männer und 2% der Frauen zwischen dem 30. und 60. Lebensjahr erfüllen die
Kriterien zur Diagnosestellung. (Young et al., 1993) OSAS kann prinzipiell in jeder
Altersgruppe auftreten, jedoch nimmt die Häuﬁgkeit mit dem Alter zu. (Duran et al.,
2001; Bixler et al., 1998) Die Ursachen, die im Schlaf zur Obstruktion der oberen
Atemwege führen, sind multifaktoriell.
Bestimmte anatomische Verhältnisse führen zur Verengung der oberen Atemwege
und gelten als Faktoren zur Entwicklung eines OSAS:
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• Spezielle kraniofaziale Gegebenheiten (z.B.: Hypoplasie oder Rückverlagerung
von Maxilla oder Mandibula) (Watanabe et al., 2002)
• Verdickung des Weichteilgewebes durch Hypertrophie, Entzündungsprozesse/ Ödeme in der Mukosa (Anastassov & Trieger, 1998) oder vermehrte Fettgewebseinlagerung in der Rachenwand bei adipösen Patienten (BMI≥30) (Horner et al.,
1989; Shelton et al., 1993)
Zusätzlich zu den verengten Atemwegen besteht eine vermehrte Kollapsneigung der
oberen Atemwege bei OSAS Patienten im Schlaf. Die Erschlaﬀung der Pharynxmuskeln
M. tensor veli palatini und M. genioglossus führt in Kombination zu den anatomischen
Gegebenheiten zur Obstruktion und dadurch zu rezidivierenden Apnoen bzw. Hypopnoen. (Mezzanotte et al., 1996) Es gibt auch Hinweise dafür, dass genetische Faktoren
eine gewisse Rolle in der Ätiologie des OSAS spielen. (Patel, 2005) Adipositas ist der
signiﬁkanteste prädisponierende Faktor für die Entwicklung des Syndroms. (Young &
McDonald, 2004) Schon geringe Veränderungen des BMI können den AHI und die Ausprägung der Symptome beeinﬂussen. (Peppard et al., 2000a) Prädisponierend wirken
weiters Akromegalie (Grunstein et al., 1991), ein Down-Syndrom (Marcus et al., 1991),
Hypothyreose (Rajagopal et al., 1984) sowie Nikotinabusus (Kashyap et al., 2001).
1.4.1 Auswirkungen des obstruktiven Schlafapnoe-Syndroms
Zahlreiche Studien bringen einen Zusammenhang zwischen dem obstruktiven SchlafapnoeSyndrom und verschiedenen Erkrankungen ans Licht, deren exakte pathogenetische
Entwicklung noch nicht vollständig geklärt ist. Es ist jedoch wahrscheinlich, dass es
sich um ein multifaktorielles Geschehen handelt. OSAS ist assoziiert mit dem vermehrten Auftreten von arterieller Hypertonie (Peppard et al., 2000b; Hla et al., 1994; Grote
et al., 1999; Lavie et al., 2000), Schlaganfällen (Arzt et al., 2005; Yaggi et al., 2005),
KHK (Koronare Herzkrankheit) (Shahar et al., 2001), pulmonaler Hypertonie (Arias
et al., 2006), Herzrhythmusstörungen (Harbison et al., 2000) und Typ-2-Diabetes (Babu et al., 2005; Ip et al., 2002; Punjabi et al., 2002). Außerdem sind Patienten mit
OSAS aufgrund der Tagesmüdigkeit vermehrt in Autounfälle involviert. (George et al.,
1987) Als pathogenetische Faktoren werden folgende Mechanismen angenommen:
1.4.1.1 Gesteigerte Aktivität des Sympathikus
• Die vorübergehende Hypoxie, Hyperkapnie und die intrathorakalen Druckveränderungen während den Apnoen/Hypopnoen führen zu einer gesteigerten Aktivität
des Sympathikus und einer vermehrten Ventilation. (Somers & Abboud, 1993)
24
Die vermehrte Ventilation hemmt unter physiologischen Bedingungen die sympathische Überaktivität. Da dies bei der obstruktiven Schlafapnoe aufgrund der
Verengung der oberen Atemwege aber nicht möglich ist, kommt es zu einer Potenzierung der sympathischen Antwort. Diese wird zusätzlich noch von Arousals
gesteigert. (Somers et al., 1989, 1988) Eine periphere Vasokonstriktion mit einer
konsekutiven Blutdrucksteigerung ist die Folge. (Somers et al., 1995) Bei vielen
OSAS-Patienten ﬁndet man auch tagsüber eine gesteigerte Aktivität des Sympathikus (Carlson et al., 1993), die sich auch durch erhöhte Katecholaminspiegel in
Urin und Serum messen lässt. (Marrone et al., 1993)
• Es wird vermutet, dass eine abnormale Antwort von peripheren Chemorezeptoren auf die intermittierenden Hypoxien mit einem erhöhten kardiovaskulären
Stress und einer erhöhten Morbidität bei OSAS-Patienten in Zusammenhang
steht. (Narkiewicz et al., 1999) Periphere Chemorezeptoren beﬁnden sich in den
Glomera carotica und lösen ab einer gewissen Sauerstoﬀentsättigung im Blut einerseits durch eine Sympathikusaktivierung eine Vasokonstriktion und somit eine
Blutdrucksteigerung aus. Andererseits wird aber auch der vagale Einﬂuss auf die
Herzaktivität dadurch gesteigert und führt zu einer Bradykardie. (de Burgh Daly
et al., 1979) Bei Menschen mit OSAS ist die Funktion der peripheren Chemorezeptoren gestört und die Antwort auf Hypoxie wird potenziert. (Narkiewicz et al.,
1999) Dies könnte für das Auftreten von plötzlichem Herztod bei OSAS-Patienten
verantwortlich sein.
• Die Unterdrückung der Sensitivität der Barorezeptoren im Sinus caroticus bei
OSAS-Patienten, die den Blutdruck registrieren und über das autonome Nervensystem anpassen, könnte ebenso in die gesteigerte sympathische Aktivierung
involviert sein. Dies könnte zur vermehrten kardiovaskulären Morbidität und Mortalität im Zusammenhang mit dem obstruktiven Schlafapnoe-Syndrom beitragen.
(Parati et al., 1997)
1.4.1.2 Systemische Entzündung
Es hat sich gezeigt, dass OSAS-Patienten ohne kardiovaskuläre Vorerkrankungen frühe
Zeichen einer Atherosklerose zeigen, die in ihrer Ausprägung signiﬁkant mit dem Schweregrad des Syndroms korrelieren. (Drager et al., 2005) Eine systemische Entzündung
nimmt einen entscheidenden Platz in der Entwicklung und Progression der Atherosklerose ein. Eine Erhöhung der Entzündungsparameter CRP (C-reaktives Protein) und
TNF-α (Tumornekrosefaktor α) wurden bei Patienten mit OSAS beobachtet. (Sham-
25
suzzaman et al., 2002; Minoguchi et al., 2004) Ebenso konnten Ohga et al. vermehrt
zirkulierende, lösliche Adhäsionsmoleküle bei OSAS-Patienten messen, die durch eine
Vermittlung der Leukozytenadhäsion am Gefäßendothel zum Entzündungsvorgang beitragen. (Ohga et al., 1999) Dies unterstützt die These, dass OSAS als Risikofaktor in
der Entstehung der Atherosklerose durch Entzündungsprozesse beteiligt ist.
1.4.1.3 Oxidativer Stress
Freie Sauerstoﬀradikale könnten auch zur Entwicklung kardiovaskulärer Erkrankungen
beitragen. (Halliwell, 1993) Bei Patienten mit obstruktiver Schlafapnoe wurde eine
vermehrte Produktion an reaktiven Sauerstoﬀspezies nachgewiesen. Dyugovskaya et
al. und Yamauchi at al. fanden heraus, dass der Schweregrad von OSAS signiﬁkant
mit dem Ausmaß an oxidativem Stress korreliert. (Dyugovskaya et al., 2002; Yamauchi
et al., 2005) Zu erklären wäre dies damit, dass während der Reoxygenierung nach einer
Hypoxie reaktive Sauerstoﬀspezies produziert werden, die durch Oxidation zu Schäden
am Gewebe führen. (McCord, 2000)
1.4.1.4 Endotheliale Dysfunktion
Ross zeigte auf, dass eine endotheliale Dysfunktion der Entwicklung von Atherosklerose
vorausgeht oder diese beschleunigt. (Ross, 1999) Bei OSAS-Patienten stellte man auch
eine Beeinträchtigung der Endothel-abhängigen Vasodilatation fest. (Ip et al., 2004;
Kato et al., 2000) Das Gefäßendothel sorgt für das Gleichgewicht zwischen vasodilatatorischen und vasokonstriktorischen Substanzen. Bei der obstruktiven Schlafapnoe fand
man eine verminderte Freisetzung des Vasodilatators Stickstoﬀmonoxid (NO) (Schulz
et al., 2000; Ip et al., 2000a) und erhöhte Spiegel von Vasokonstriktoren wie Endothelin
oder Angiotensin II (AT II). (Phillips et al., 1999) Dieser Umstand könnte zur erhöhten
kardiovaskulären Morbidität und Mortalität bei Patienten mit OSAS beitragen.
1.4.1.5 Erhöhte Blutkoagulabilität
Diverse Studien entdeckten bei Patienten mit OSAS eine vermehrte Thrombozytenaktivierung während des Schlafens. (Bokinsky et al., 1995; Eisensehr et al., 1998; Geiser
et al., 2000) Auch ein erhöhter Fibrinogen-Spiegel im Plasma von OSAS-Patienten
wurde postuliert.(Wessendorf et al., 2000; Nobilia et al., 2000) Die daraus resultierende erhöhte Koagulabilität des Blutes könnte einen entscheidenden Faktor in der
Pathogenese von kardio- und zerebrovaskulären Ereignissen darstellen.
26
1.4.1.6 Metabolische Dysregulation
Es besteht ein Zusammenhang zwischen dem OSAS und einer gestörten GlukoseToleranz bzw. erhöhten Insulinresistenz unabhängig von Adipositas, in Korrelation mit
dem AHI. (Ip et al., 2002; Punjabi et al., 2002) Hypoxie könnte die gestörte Glukosetoleranz über erhöhte Epinephrinspiegel direkt auslösen. (Oltmanns et al., 2004) Weiters
könnte das aus Fettzellen sezernierte Hormon Leptin, das bei OSAS-Patienten erhöht
ist, (Ip et al., 2000b) in der Pathogenese der kardiovaskulären Morbiditäten eine Rolle
spielen.
1.4.2 Therapie
Die Therapie des OSAS ist eine kontinuierliche pneumatische Schienung der oberen
Atemwege durch Überdruck während des Schlafes. Über eine CPAP (continuous positive airway pressure) - Maske werden durch den erhöhten Druck die Atemwege freigehalten und bei richtiger Anwendung Apnoen und Hypopnoen wirkungsvoll verhindert.
(Sullivan et al., 1981) CPAP wirkt allerdings nicht kausal, denn bei Absetzen der Therapie kehren die Symptome wieder. Bei konsequenter Anwendung der CPAP-Therapie
bessert sich die Symptomatik wie Tagesmüdigkeit und viele der Auswirkungen, die
OSAS mit sich bringt, werden reduziert oder verhindert. (Peker et al., 2006; MartinezGarcia et al., 2005; Koehler et al., 1998; Brooks et al., 1994) Es gibt wenige, seltene
Nebenwirkungen im Zuge der CPAP-Therapie, wie gelegentliche Rhinitis, Trockenheit
der oberen Atemwege, (Richards et al., 1996) Beschwerden, die durch den erhöhten
thorakalen Druck einhergehen, wie z.B. erhöhter Augeninnendruck (Alvarez-Sala et al.,
1992) oder durch falsche Anwendung entstehen, wie z.B. Hautschäden (Pepin et al.,
1995). Ein Problem ist jedoch die geringe Akzeptanz der Maskentherapie und die dadurch oft unregelmäßige Anwendung unter den Patienten. (Kribbs et al., 1993)
Zusätzlich kann man durch Modiﬁkation des Lebensstils, wie Gewichtsabnahme bei
Adipositas, (Smith et al., 1985) Verbesserung der Schlafhygiene, Veränderung der
Schlafposition im Sinne einer Rückenlageverhinderung (McEvoy et al., 1986) sowie
Optimierung des Nikotin- und Alkoholverhaltens die Lebensqualität verbessern.
Alternativ zur CPAP-Therapie gibt es chirurgische Methoden, wie z.B. die Uvulopalatopharyngoplastik, (Sher et al., 1996) die maxillo-mandibuläre Umstellungsosteotomie oder ein Genioglossus Advancement, (Riley et al., 2000) deren Wirksamkeit jedoch
widersprüchlich ist.
Die Tracheotomie stellte in den Anfängen der OSAS-Behandlung die erste eﬀektive
Therapiemethode dar und wird bis heute noch angewandt. Auf Grund der damit verbundenen Einschränkung der Lebensqualität muss die Indikation jedoch streng gestellt
27
werden. (Simmons, 1979)
Des weiteren gibt es pharmakologische Ansätze zur Behandlung der Symptome, wie
z.B. die Gabe von Modaﬁnil bei einzelnen Patienten, welches als Psychostimulator bei
exzessiver Tagesmüdigkeit wirkt. (Arnulf et al., 1997)
In der OSAS-Therapie ﬁnden auch Aufbissschienen Verwendung, die auf die Position
der Zunge, des Unterkiefers oder andere oropharyngeale Strukturen Einﬂuss nehmen
und auf diese Weise den Atemﬂuss verbessern. (Lowe, 2000)
28
1.5 Entstehungstheorien zu funktionellen
Hörstörungen
Zu den funktionellen oder auch idiopathischen Hörstörungen gehören der Hörsturz, Tinnitus oder die Altersschwerhörigkeit (Presbyakusis). Die Erkrankungen sind, wie der
Name schon sagt, noch keinem eindeutigen Pathomechanismus zuzuordnen. Es existieren jedoch zahlreiche Theorien dazu, wie es wahrscheinlich durch ein Zusammenspiel
mehrerer Faktoren zu den Störungen kommen kann. Die wichtigsten davon werden im
Anschluss besprochen.
Für den Hörsturz gibt es keine einheitliche Deﬁnition; gebräuchlich ist die Beschreibung, dass eine sensorineurale Schwerhörigkeit von mindestens 30 db in 3 aufeinander
folgenden Frequenzen auftritt, die sich in einem Zeitraum von maximal 3 Tagen entwickelt. (Byl, 1977) Meistens tritt der Hörverlust unilateral auf (Oh et al., 2007) und
wird in 80% der Fälle von Tinnitus und in 30% von Schwindel begleitet. (NosratiZarenoe et al., 2007) Einer aktuellen Studie zufolge beträgt die Inzidenz des Hörsturzes 160/100.000 Einwohner und zählt somit nicht mehr zu den seltenen Erkrankungen.
(Klemm et al., 2009)
Presbyakusis wird als Hörverlust, der durch den physiologischen Alterungsprozess
des auditorischen Systems ab dem 5. bis 6. Lebensjahrzehnt verursacht wird, deﬁniert.
(Ganz & Jahnke, 1996) Doch nicht nur der Alterungsprozess, sondern auch diverse
exogene und endogene Faktoren spielen vermutlich bei der Pathogenese eine Rolle.
Altersschwerhörigkeit tritt sehr häuﬁg auf; 37% der 61-70-Jährigen sind von einem
Hörverlust von mindestens 25 db betroﬀen. (Davis, 1989)
“Tinnitus ist deﬁniert als subjektive Wahrnehmung eines Geräusches bei Fehlen einer
äußeren Schallquelle. In der Regel geht Tinnitus mit Hörstörungen einher, kann aber
auch als unabhängiges Symptom auftreten.” (Mazurek et al., 2006)
Tinnitus kann man je nach Entstehungsort einteilen in einen Schallleitungstinnitus, einen sensorineuralen Tinnitus oder einen zentralen Tinnitus. Beim sensorineuralen Tinnitus können entweder der kochleäre Verstärker, die Transduktion der inneren
Haarzellen, der Signaltransfer auf die aﬀerenten Hörnervenfasern oder extrasensorische
Elemente wie die Stria vascularis gestört sein. (Zenner, 1998) Aufgrund der schweren
Zugänglichkeit des Innenohres kann man die Erkrankung jedoch meist nicht 100%ig
einer Untergruppe zuordnen.
Für die Genese der verschiedenen funktionellen Hörstörungen gibt es zahlreiche gemeinsame Theorien, wovon im Folgenden die wichtigsten anhand des Hörsturzes besprochen werden:
29
1.5.1 Vaskuläre Genese
Die Hypothese, dass sich der idiopathische Hörsturz aufgrund einer vaskulären Pathophysiologie enwickelt, wird unterstützt durch das plötzliche Eintreten der Symptomatik, meist innerhalb von ein paar Stunden, so wie es auch bei anderen vaskulär
bedingten Pathologien, wie z.B. dem Insult der Fall ist. Weiters stellt die A. labyrinthi,
die das Innenohr versorgt, eine funktionelle Endarterie dar. Dies bedeutet, dass die
Anastomosen zu anderen Gefäßen bei Verschluss der A. labyrinthi die Blutversorgung
des Innenohrs nicht aufrechterhalten können. (Nakashima et al., 2003) Hinzu kommt,
dass die Kapillaren der Stria vascularis einen sehr kleinen Durchmesser haben, der
zum Teil kleiner ist als ein Erythrozytendurchmesser. Außerdem gibt es sehr viele und
lange Kapillaren, die zusätzlich noch eine niedrige Fließgeschwindigkeit besitzen. (Mazurek et al., 2006) Diese Tatsachen machen die Kochlea sehr anfällig auf Störungen der
Dynamik und Rheologie des Blutes, wie u.a. bei thromboembolischen Ereignissen.
Eine verminderte Durchblutung des Innenohrs könnte durch verschiedene Ursachen
zustande kommen, die die Viskosität des Blutes erhöhen. Dazu zählen eine vermehrte Erythrozytenaggregation oder eine reduzierte Verformbarkeit der Erythrozyten, die
z.B. durch akute Virusinfekte der oberen Atemwege zustande kommen kann. (Hall
et al., 1991) Weiters könnten Viren eine Hämagglutination verursachen, die einen temporären Verschluss der versorgenden Gefäße zur Folge hat. (Mattox & Simmons, 1977)
Fibrinogen bestimmt die Plasmaviskosität ebenfalls mit. In einer Studie zeigten sich
erhöhte Fibrinogenspiegel bei Patienten mit idiopathischem Hörsturz. (Rudack et al.,
2006) Die erhöhten Fibrinogenspiegel könnten über eine vermehrte Plasmaviskosität
und Thrombozytenaggregation zur Entstehung des Hörsturzes beitragen. Da Fibrinogen ein Akut-Phasen-Protein ist, könnten die erhöhten Fibrinogenspiegel z.B. durch
akute Entzündungsvorgänge im Körper herrühren.
Es spricht auch für die vaskuläre Hypothese, dass bei Erkrankungen, die mit vermehrter Plasmaviskosität einhergehen, wie z.B. Waldenstroms Makroglobulinämie (Platia
& Saral, 1979) oder Sichelzellanämie (Schreibstein et al., 1997), die Inzidenz von idiopathischen Hörstürzen erhöht ist.
Ebenso sind Menschen mit westlicher Ernährungsweise anfälliger für einen idiopathischen Hörsturz als Personen, die weniger gesättigte Fettsäuren zu sich nehmen. Die
vermehrte Zufuhr gesättigter Fettsäuren hat nämlich eine erhöhte Thrombozytenaggregation und eine Faktor VII Aktivierung zur Folge, worauf sich eine Hyperkoagulabilität
einstellt. Dies könnte zu einer verminderten Sauerstoﬀversorgung im Innenohr und zu
einer kochleären Unterfunktion führen. (Nakamura et al., 2001)
Die Kochlea besitzt autoregulatorische Eigenschaften, die zur Folge haben, dass bei
30
Änderungen des systemischen Blutdrucks innerhalb gewisser Grenzen der kochleäre
Blutdruck annähernd konstant bleibt. (Nakashima et al., 2003) Die Autoregulation erfolgt einerseits über das sympathische Nervensystem und andererseits über das NO
(Stickstoﬀ-monoxid)- Endothelin-System. Da in der Stria vascularis jedoch keine adrenergen Muskelfasern vorkommen, erfolgt die Autoregulation hier lediglich über das
NO-Endothelin-System. NO vermittelt hierbei eine Vasodilatation, während Endothelin für die Vasokonstriktion verantwortlich ist. (Mazurek et al., 2006) In der Stria vascularis sorgen vermutlich Perizyten, hochkontraktile Zellen, die auf aus dem Endothel
ausgeschüttete Substanzen wie NO und Endothelin reagieren, für die Aufrechterhaltung
des Vasotonus. (Chakravarthy & Gardiner, 1999) Eine Störung der Perizyten- oder der
Endothelfunktion hätte auch eine negative Auswirkung auf die kochleäre Durchblutung
zur Folge.
Vasospasmen der A. spiralis modioli könnten in der Pathophysiologie des Hörsturzes
ebenso eine Rolle spielen. (Scherer et al., 2002) Dafür würde auch die hohe Remissionsrate der Krankheit sprechen, die für den Tieftonhörsturz in einer Studie 70% beträgt.
(Linssen & Schultz-Coulon, 1997) Bei einer längerdauernden Okklusion der versorgenden Gefäße wäre eine irreversible Zerstörung kochleärer Strukturen zu erwarten.
1.5.2 Hypoxie und oxidativer Stress
Hypoxie kann, z.B. als Folge von Durchblutungsstörungen der Kochlea, Membranveränderungen, Ödembildung, Entzündung, Störungen der Ionenhomöostase und die Bildung
von reaktiven Sauerstoﬀspezies (ROS) und Stickstoﬀspezies in der Kochlea auslösen.
(Mazurek et al., 2006)
Unter normoxischen Bedingungen sind ROS, wie z.B. Superoxidanionen, Hydroxylradikale und Wasserstoﬀperoxide, Nebenprodukte der oxidativen Phosphorylierung, die
durch das antioxidative System neutralisiert werden. (Evans & Halliwell, 1999)
Unter hypoxischen Bedingungen werden durch eine Störung des ATP-Stoﬀwechsels
und der Mitochondrienfunktion ROS gebildet. (Gross, 2005)
Reaktive Sauerstoﬀspezies wirken auf die Haarzellen toxisch. Es erfolgt eine verstärkte Glutamatausschüttung an den Haarzellen, die zum intrazellulären Kalziumanstieg in den angrenzenden Neuronen führt. Daraufhin wird verstärkt Stickstoﬀmonoxid
produziert, (Kopke et al., 1999) welches unter physiologischen Bedingungen eine Vasodilatation und Neurotransmission in der Kochlea vermittelt. (Ruan, 2002) Unter
Sauerstoﬀmangel verbindet sich NO jedoch mit Superoxidanionen zu Peroxinitriten,
die ihrerseits wiederum das endokochleäre Potential beeinﬂussen und einen toxischen
Eﬀekt auf die Haarzellen ausüben.
31
Gleichzeitig bewirkt NO eine Erhöhung des zyklischen Guanosinmonophosphats (cGMP)
in den Haarzellen. Dieser Botenstoﬀ vermittelt eine Öﬀnung der Ionenkanäle, was eine
weitere Glutamatausschüttung und eine Verstärkung der Haarzellschädigung im Sinne
eines Circulus vitiosus zur Folge hat. (Kopke et al., 1999)
ROS
cGMP in den
Haarzellen
Glutamatausschüttung
NO-Produktion
Su
pe
ro
+
an
io
Ca-Anstieg in den
Neuronen
xid
ne
n
Peroxinitrite
Haarzellschädigung
Abbildung 1.10: Der Einﬂuss von ROS auf die Haarzellen unter hypoxischen
Bedingungen
1.5.3 Virale Genese
Eine virale Infektion könnte über mehrere Wege das Innenohr betreﬀen und in weiterer
Folge zum Hörsturz führen. Man unterscheidet einerseits zwischen der akuten viralen
Infektion, entweder der oberen Atemwege oder intrakraniell, und andererseits zwischen
einer Reaktivierung einer latenten Infektion. Die Viren können das Innenohr potenziell über den hämatogenen Weg, über den Ductus perilymphaticus oder den inneren
Gehörgang erreichen.
Die virale Hypothese beruht unter anderem auf der Assoziation von histopathologischen Entdeckungen im Temporalknochen bei verstorbenen Patienten, die einmal
einen idiopathischen Hörsturz erlitten haben. Verschiedene Studien konnten zwar kei-
32
nen direkten Virusnachweis erbringen, jedoch indirekte Zeichen einer Virusinfektion,
vor allem eine Atrophie der Haar- und Stützzellen sowie der Stria vascularis und des
Ligamentum spirale im Corti-Organ nachweisen. (Vasama & Linthicum Jr, 2000; Schuknecht & Donovan, 1986) Viele Studien beschäftigten sich auch mit dem Zusammenhang von Hörstürzen mit einer positiven Serokonversion für verschiedene Viren. Fukuda et al. fanden in 7,2% der erwachsenen Patienten mit idiopathischem Hörsturz
anti-Mumps-IgM Antikörper. (Fukuda et al., 2001) Westmore et al. konnten aus der
Perilymphe einer 26-jährigen Patientin mit idiopathischem Hörsturz Mumpsviren isolieren. (Westmore et al., 1979) Eine Infektion mit Inﬂuenza-, Masern- oder Rötelnviren
könnte auch eine ursächliche Rolle in der Hörsturzentwicklung haben. (Kobayashi et al.,
1994; Veltri et al., 1981) Viren aus der Gruppe der Herpes-Familie stehen hauptsächlich unter dem Verdacht, mit einer Reaktivierung einer latenten Infektion zum Hörsturz
zu führen. (Koide et al., 1988; Wilson, 1986) Zu den Herpes-Viren zählen der Herpes
simplex Virus Typ 1 und 2, Varizella Zoster Virus (VZV), Zytomegalievirus (CMV),
Eppstein-Barr Virus und die humanen Herpesviren (HHV) 6, 7 und 8. Das Problem ist
jedoch, dass eine Reaktivierung einer latenten Infektion eines Herpesvirus serologisch
nicht nachzuweisen ist. Mentel et al. konnten zwar keine Assoziation zwischen dem
idiopathischen Hörsturz und Herpesviren ﬁnden, fanden jedoch einen Zusammenhang
mit dem Auftreten von Enteroviren. (Mentel et al., 2004)
Untermauert wird die virale Hypothese auch durch von Patienten berichtete virale
Infekte in der unmittelbaren Vorgeschichte von idiopathischen Hörstürzen. (Van Dishoeck & Bierman, 1957)
Insgesamt kann man annehmen, dass Viren in der Pathogenese des Hörsturzes eine
Rolle spielen, jedoch klare Beweise dafür sind noch ausstehend.
1.5.4 Autoimmune Genese
Die Annahme, dass immunologische Vorgänge zur Entstehung des idiopathischen Hörsturzes beitragen, wird durch das Ansprechen der Patienten auf eine KortikosteroidTherapie unterstützt. Ein immun-vermittelter Hörsturz könnte entweder alleine, begrenzt auf das Innenohr auftreten, oder in Zusammenhang mit einer systemischen Erkrankung. Zu den systemischen Immunerkrankungen, bei welchen Hörstürze gehäuft
vorkommen zählen das Cogan-Syndrom (St Clair & McCallum, 1999), der systemische
Lupus erythematodes (SLE) (Naarendorp & Spiera, 1998), die Arteriitis temporalis
(Loﬀredo et al., 2004), die rheumatoide Arthritis, das Sjögren-Syndrom (Tumiati et al.,
1997), die Colitis ulcerosa (Hoistad et al., 1998), der Mb. Behcet (Brama & Fainaru,
1980) oder die Multiple Sklerose (MS) (Oezuenlue et al., 1998).
33
Es wird angenommen, dass eine Kreuzreaktion zirkulierender Antikörper mit Antigenen des Innenohrs oder eine Inﬁltration aktivierter T-Lymphozyten eine Schädigung
im Innenohr verursacht. (Veldman, 1986; Berrocal & Ramirez-Camacho, 2002) Die Antikörper könnten möglicherweise wiederum durch Viren getriggert werden. (Oldstone,
1989)
1.6 Ziel der Studie
Die Literatur bezüglich dem Einﬂuss von Hypoxie auf das Innenohr, gemessen an Distorsionsprodukten otoakustischer Emissionen, ist rar. Jiang et al. führten bei Neugeborenen, die eine perinatale Hypoxie erlitten haben, DPOAE-Messungen jeweils 3-5 Tage
und ein Monat nach der Geburt durch. Speziell in den Frequenzen 1-5 kHz konnte ein
Absinken der DPOAE festgestellt werden, die auch nach einem Monat nicht wieder
anstiegen. (Jiang et al., 2005)
Olzowy et al. induzierten in einer Studie bei Meerschweinchen hypoxische Phasen
mit einer Sauerstoﬀsättigung von höchstens 75%. Während diesen hypoxischen Phasen konnte ein Rückgang der DPOAE beobachtet werden, der mit der Abnahme der
Sauerstoﬀsättigung korrelierte. (Olzowy et al., 2008b)
Eine Studie an 13 Bergsteigern in Höhen von bis zu 7400 Metern zeigte ein Absinken
der DPOAE bei einer Frequenz von 4 kHz bei 5 Personen. Potentielle Ursachen dafür, wie z.B. eine Erhöhung des intrakraniellen Drucks, eine Einnahme von Salicylaten,
Druckschwankungen im Mittelohr oder Veränderungen der Serumosmolarität konnten
in der Studie das Absinken der DPOAE nicht zufriedenstellend erklären. Deshalb nahmen die Autoren an, dass die Hypoxie, die in großer Höhe auftritt, zumindest einen
Teil dazu beitragen könnte. (Olzowy et al., 2008a)
Das Ziel der Studie ist herauszuﬁnden, ob bei Patienten mit schlafbezogenen Atmungsstörungen unter hypoxischen Bedingungen die DPOAE im Vergleich zum normoxischen Wachzustand absinken. Obwohl noch keine vergleichbaren Studien in der
Literatur beschrieben wurden, kann man anhand der oben erwähnten Untersuchungen
am Tier annehmen, dass ein nächtliches Absinken der DPOAE nicht unwahrscheinlich
ist. Wäre dies tatsächlich der Fall, würde die Studie einen weiteren Hinweis dafür liefern, dass sich Hypoxie auf die kochleäre Funktion auswirkt und in der Pathophysiologie
von funktionellen Hörstörungen eine Rolle spielt.
34
2 Material und Methoden
2.1 Patientenkollektiv
Insgesamt wurden während des Zeitraums von 31. Jänner bis 24. Oktober 2010 39
Patienten in die Studie eingeschlossen. Es handelt sich dabei um Patienten, die sich
planmäßig bei Verdacht auf eine schlafbezogene Atmungsstörung einer Polysomnographie auf der Abteilung für Pulmologie am LKH Universitätsklinikum Graz unterzogen.
Die Rekrutierung der Probanden erfolgte im Vorfeld telefonisch.
Einschlusskriterien:
1. Detektierbare DPOAE
2. Normaler Befund in der Otoskopie
3. Reintonaudiometrieschwellen besser/gleich 40 db HL (Hearing level)
4. Normales Tympanogramm
5. Zustimmung zur Studienteilnahme mittels Einverständniserklärung
Ausschlusskriterien:
1. Nicht detektierbare DPOAE
2. Bekannte Ohrenerkrankung in der Anamnese
3. Pathologischer Otoskopiebefund
4. Reintonaudiometrieschwellen schlechter als 40 db HL
5. Pathologisches Tympanogramm
6. Fehlende Einverständniserklärung
35
2.2 Untersuchungsablauf
Jeweils am Abend vor der Durchführung der geplanten Polysomnographie erfolgte die
Untersuchung der Probanden an der Abteilung für HNO am LKH Universitätsklinikum Graz. Nach einer otologischen Inspektion und der Durchführung einer Audiosowie Tympanometrie wurden die DPOAE in Form von DP-Grammen unter normoxischen Bedingungen im Wachzustand erfasst. Die zweite DPOAE-Messung erfolgte
während der Polysomnographie zwischen 03:30 und 04:30 Uhr nachts. Bei den Patienten mit einem diagnostizierten OSAS gingen der zweiten DPOAE-Messung im Verlauf
der Nacht Phasen von Sauerstoﬀentsättigungen zuvor. Das Prozedere der Untersuchung
wurde bei allen Patienten in gleicher Weise durchgeführt.
2.2.1 Otoskopie
Zum Ausschluss von Pathologien des äußeren Gehörgangs und des Trommelfells wurde
erst eine Otoskopie durchgeführt und, falls notwendig, Cerumen entfernt.
36
2.2.2 Audiometrie
Anschließend wurden die Hörschwellen für die Frequenzen 0.125, 0.25, 0.5, 0.75, 1, 1.5,
2, 3, 4, 6, 8, 10, 12.5 und 16 kHz mit einem AD 17 Computer Audiometrie System
(Audio-Data GmbH, Duvensee, Deutschland) bestimmt. Es wurden in weiterer Folge
nur Frequenzen verwertet, die eine Reintonaudiometrieschwelle von besser oder gleich
40 db HL aufwiesen.
Abbildung 2.1: Audiogramm
37
2.2.3 Tympanometrie
Für die Erfassung des Mittelohrstatus wurden Tympanogramme mit einem GSI 33
Middle Ear Analyzer (Grason-Stadler Inc., Milford, USA) erstellt und eventuell vorhandene Pathologien ausgeschlossen.
Abbildung 2.2: GSI 33 Middle Ear Analyzer
38
2.2.4 1. DPOAE-Messung
Die Messungen der DPOAE wurden im Liegen in einem schallisolierten Raum durchgeführt. Es wurden an beiden Ohren jeweils 3 Messungen durchgeführt und deren
Mittelwert als Ausgangswert bei guter Sauerstoﬀsättigung herangezogen. Die Sonde
wurde bei jeder Messung neu im Gehörgang platziert (multiple-ﬁt-mode/ MF-mode)
und die Probanden wurden angehalten, Atemgeräusche und Kopfbewegungen so gut
wie möglich zu vermeiden, um den Störgeräuschpegel gering zu halten.
2f1-f2-DPOAE wurden bei 1, 1.4, 2, 2.8, 4, 6 und 8 kHz bei einem Verhältnis der
Frequenzen der Primärtone von f2/f1=1,2 gemessen. Die Primärtonschallpegel wurden
bei L1=63db und L2=60 db entsprechend der Pegelschere für alle Messungen festgelegt. Es wurden ausschließlich Messergebnisse weiterverwertet, bei welchen die SNR
größer/gleich 6db betrug.
Die DPOAE wurden mit einem DP Echoport ILO 292 USB II device, einer ILO V6
Clinical OAE Software (Otodynamics Ltd., Hertfordshire, United Kingdom) und einem
ACER Laptop gemessen.
Abbildung 2.3: DPOAE-Sonde
2.2.5 Polysomnographie
Vor der Polysomnographie wurden die Patienten statuiert, es wurde ein EKG angefertigt und der Blutdruck gemessen. Ein Epworth-Sleepiness-Scale (ESS)-Score zur anamnestischen Erfassung von Tagesmüdigkeit wurde ebenso erhoben wie ein International
Restless-Legs-Syndrome Severity-Scale (IRLS)-Score zur Erfassung eines eventuell vor-
39
handenen Restless-Legs-Syndroms.
Die Polysomnographie wurde mit der Software Domino Version 2.3.0 (Firma Somnomedics, Randersacker, Deutschland) durchgeführt. Folgende Parameter wurden kontinuierlich gemessen:
1. EEG
2. EOG beidseits
3. Submentales EMG
4. EMG des M. tibialis anterior beidseits
5. EKG
6. Blutdruck
7. Pulsoxymetrie
8. Atemﬂuss mittels oronasalem Thermistor (Messung anhand des Temperaturunterschieds zwischen ausgeatmeter und eingeatmeter Luft)
9. Atemanstrengung mittels thorakalen und abdominellen Piezosensoren
10. Video- und Mikrofonaufzeichnung
Nach der Polysomnographie erfolgte eine venöse Blutabnahme, eine Blutgasanalyse
(BGA) und eine Lungenfunktionsprüfung.
40
2.2.6 2. DPOAE-Messung
Die Messung der DPOAE während der Polysomnographie erfolgte bei jedem Probanden
zwischen 03:30 und 04:30 Uhr, unabhängig von eventuell vorangegangenen Sauerstoffentsättigungen. Die nächtliche Messung erfolgte unter denselben Bedingungen wie die
1. DPOAE-Messung am Vorabend. Es wurde pro Ohr eine Messung durchgeführt, die
anschließend mit dem zuvor erhaltenen Ausgangswert verglichen wurde.
Abbildung 2.4: Beispiel einer DPOAE-Messung
2.3 Datenanalyse
Die Datenanalyse und die Erstellung der Graﬁken erfolgte mit Microsoft Excel 2011.
41
3 Ergebnisse
3.1 Gruppen
Die 39 Patienten, die an der Studie teilnahmen, wurden im Zuge der Auswertung
in 2 Gruppen eingeteilt. 26 Patienten wiesen einen Apnoe-Hypopnoe-Index ≥ 5 auf
und wurden als OSAS-Gruppe zusammengefasst. In der NOSAS (NonOSAS)-Gruppe
beﬁnden sich 13 Patienten mit einem gemessenen AHI < 5, bei welchen sich keine
schlafbezogene Atmungsstörung diagnostizieren ließ.
Insgesamt nahmen 13 Frauen und 26 Männer an der Studie teil, wovon der OSASGruppe 7 Frauen und 19 Männer angehörten.
Abbildung 3.1: Geschlechterverteilung
Die Probanden in der OSAS-Gruppe waren zum Untersuchungszeitpunkt zwischen
22 und 75 Jahre alt (im Durchschnitt 54,8 Jahre), die der NOSAS-Gruppe waren im
Alter von 19 bis 73 Jahre (im Durchschnitt 51,5 Jahre).
42
Abbildung 3.2: Altersverteilung
Der AHI variierte in der OSAS-Gruppe von 5,1 bis hin zu 77,1 (im Schnitt 29,74),
in der NOSAS-Gruppe zwischen 0 und 4,7 (im Schnitt 2,16).
Abbildung 3.3: Apnoe-Hypopnoe-Index in der OSAS-Gruppe
Die niedrigste Sauerstoﬀsättigung, die vor der 2.DPOAE-Messung detektierbar war,
betrug in der OSAS-Gruppe zwischen 88,9% und 52% (im Schnitt 77,1%), in der
NOSAS-Gruppe zwischen 95,5% und 81,9% (im Schnitt 89,5%).
43
Abbildung 3.4: Geringste Sauerstoﬀsättigung in der OSAS-Gruppe
3.2 DPOAE-Messungen
Insgesamt wurden in der OSAS-Gruppe bei 52 Ohren DPOAE-Messungen durchgeführt, wobei die Ergebnisse bei 41 Ohren (21 rechts, 20 links) verwertbar waren. In
der NOSAS-Gruppe waren bei einer Anzahl von insgesamt 26 Ohren die Messungen an
25 Ohren (12 rechts, 13 links) zur Auswertung heranziehbar. Es wurden pro Patient
jeweils 3 Messungen pro Ohr am Tag bei guter Sauerstoﬀsättigung (deren Mittelwert
wird zusammengefasst unter OSAS bzw. NOSAS Tag) und 1 Messung in der Nacht
(OSAS bzw. NOSAS Nacht) durchgeführt.
Abbildung 3.5: Verwertbare Ohren beider Gruppen in Prozent
Insgesamt wurden 2730 DPOAE-Messungen durchgeführt. Von den detektierbaren
Werten wiesen 927 eine SNR von ≤ 6 auf. Nachdem mit der Frequenz 8 kHz zu wenig
44
DPOAE-Werte (7 in der OSAS- und 16 in der NOSAS-Gruppe) messbar waren, wurden
sie in der Auswertung nicht berücksichtigt. Dementsprechend konnten von insgesamt
2340 Messungen 904 DPOAE-Werte (38,6%) für die Auswertung herangezogen werden.
(36,3% in der OSAS- und 43,2% in der NOSAS-Gruppe)
Abbildung 3.6: DPOAE-Messungen der OSAS-Gruppe
Abbildung 3.7: DPOAE-Messungen der NOSAS-Gruppe
3.2.1 Störgeräusche
Die Störgeräusche, die bei jeder Messung in db SPL registriert wurden, dienten dazu,
die SNR zu ermitteln. In der Frequenz 1 kHz wurde bei den Nacht-Messungen der
OSAS-Gruppe ein höherer Schalldruckpegel gemessen als bei der NOSAS-Gruppe (im
Durchschnitt um 2,75 db SPL mehr). In der Frequenz 1,4 kHz war der Unterschied
45
zwischen den Störgeräusch-Schalldruckpegeln der Nacht-Messungen zwischen den beiden Gruppen am größten (im Durchschnitt bei der OSAS-Gruppe um 6,25 db mehr
als bei der NOSAS-Gruppe). Bei den Tag-Messungen gab es keine bedeutenden Unterschiede zwischen den beiden Gruppen in diesen Frequenzen. Die Schalldruckpegel der
Störgeräusche in den Frequenzen 2, 2.8, 4 und 6 kHz waren jeweils zwischen beiden
Gruppen bei den Nacht- und Tag-Messungen annähernd gleich. Somit kann man die
Untersuchungsbedingungen und die Vergleichbarkeit zwischen den einzelnen Messungen tagsüber in allen Frequenzen und nachts zumindest in den Frequenzen 2, 2.8, 4
sowie 6 kHz als sehr gut bezeichnen.
Abbildung 3.8: Störgeräusche während den Messungen
Unter OSAS bzw. NOSAS Tag sind die Störgeräusche aller 3 Vormessungen an allen
Patienten an beiden Ohren zusammengefasst und gemittelt. OSAS bzw. NOSAS
Nacht stellt den Mittelwert der Störgeräusche aller Messungen nachts für alle Ohren
dar.
46
3.2.2 OSAS-Gruppe
In der OSAS-Gruppe wurden die gemessenen Ausgangswerte am Tag mit den Werten
in der Nacht für die gesamte Gruppe verglichen. Bei 1 kHz kommt es zu einem Anstieg
der DPOAE-Werte nachts im Vergleich zum Tag um +2,09 db, bei 1,4 kHz um +2,2 db
und bei 2 kHz um +1,51 db. Bei den Frequenzen 2,8 und 4 kHz blieben die DPOAEWerte annähernd gleich (-0,36 db bei 2,8 kHz und -0,08 db bei 4 kHz). Bei 6 kHz ergibt
sich ein Absinken der DPOAE-Werte in der Nacht um -5,65 db.
Abbildung 3.9: Vergleich der Tag- und Nacht-Messungen in der OSAS-Gruppe
47
3.2.3 NOSAS-Gruppe
In der NOSAS-Gruppe wurden ebenfalls die Ausgangswerte tagsüber mit den Werten in
der Nacht für die gesamte Gruppe verglichen. Dabei ergeben sich bei 1 kHz annähernd
gleiche DPOAE-Werte (Absinken der Nacht-Werte um -0,48 db), bei 1,4 kHz ist ein
Absinken um -1,5 db zu beobachten, in den Frequenzen 2, 2.8 und 4 kHz bleiben die
Werte annähernd gleich (+0,06 db bei 2 kHz, +0,08 db bei 2,8 kHz und +0,23 db bei
4 kHz). Bei 6 kHz kommt es zu einem Anstieg der Nacht-Werte um +1,48.
Abbildung 3.10: Vergleich der Tag- und Nacht-Messungen in der NOSAS-Gruppe
48
3.2.4 Vergleich beider Gruppen
Wenn man die mittleren Ausgangswerte tagsüber beider Gruppen vergleicht, sind die
DPOAE-Werte in 4 Frequenzen annähernd gleich (bei 1 kHz OSAS +0,03 db, bei 1,4
kHz OSAS -0,73 db, bei 2,8 kHz OSAS +0,61 db und bei 6 kHz OSAS +0,24 db). Bei
2 kHz sind die Werte der NOSAS-Gruppe im Durchschnitt um 1,89 db niedriger als
bei der OSAS-Gruppe. Zu bemerken ist der um 3,66 db niedrigere Ausgangswert bei 4
kHz in der OSAS-Gruppe.
Abbildung 3.11: Vergleich der Ausgangswerte beider Gruppen
Beim Vergleich der mittleren Nacht-Werte zwischen beiden Gruppen ergeben sich
bei der OSAS-Gruppe in den niedrigen Frequenzen höhere DPOAE-Werte als in der
NOSAS-Gruppe (bei 1 kHz +2,6 db, bei 1,4 kHz +2,97 db und bei 2 kHz +3,34 db).
Bei 2,8 kHz sind die DPOAE-Werte der beiden Gruppen wieder annähernd gleich
(OSAS +0,17 db). Festzustellen ist nun auch nachts ein im Vergleich zur NOSASGruppe erniedrigter DPOAE-Mittelwert bei 4 kHz in der OSAS-Gruppe von -3,97 db.
Bei 6 kHz ergibt sich der größte Unterschied zwischen den DPOAE-Mittelwerten beider
Gruppen (OSAS -6,89 db).
Abbildung 3.13 vermittelt eine Übersicht über die gesamten DPOAE-Mittelwerte
beider Gruppen.
49
Abbildung 3.12: Vergleich der Nacht-Werte beider Gruppen
Abbildung 3.13: Vergleich aller DPOAE-Mittelwerte
50
4 Diskussion
Die Fragestellung der Studie war, inwiefern sich die Distorsionsprodukte otoakustischer Emissionen unter rezidivierenden Sauerstoﬀentsättigungen ausgelöst durch das
obstruktive Schlafapnoesyndrom verändern. Die Erwartungshaltung lag in einem nächtlichen Absinken der DPOAE im Vergleich zu den Ausgangswerten bei den OSASPatienten ähnlich wie Olzowy et al. schon im Tiermodell beobachteten. (Olzowy et al.,
2008b) Wenn man das Patientenkollektiv betrachtet, ergeben sich folgende Punkte:
Bezüglich der Gruppengröße umfasst die NOSAS-Gruppe um 50% weniger Probanden als die OSAS-Gruppe. Dies schränkt die Vergleichbarkeit zwischen den beiden
Gruppen etwas ein. Wenn man den Altersschnitt betrachtet (54,8 Jahre in der OSASbzw. 51,5 Jahre in der NOSAS-Gruppe) sind die Probanden beider Gruppen gut miteinander zu vergleichen.
Betrachtet man die Geschlechterverteilung, so ﬁnden sich in der OSAS-Gruppe bedeutend mehr Männer als Frauen (Verhältnis: 2,7:1), während das Verhältnis in der
NOSAS-Gruppe ausgeglichen ist. Diese Beobachtung lässt sich sehr gut mit der Studie
von Young et al. vereinbaren, in der sich auch eine etwa doppelt so hohe Prävalenz der
Krankheit für Männer ergab. (Young et al., 1993)
Das Verhältnis von gültigen zu insgesamt möglichen Messungen ist in beiden Gruppen nicht hoch, in der NOSAS-Gruppe jedoch mit 43,2% verglichen mit der OSASGruppe (36,3%) doch höher. Das schlechte Verhältnis könnte auf den Altersdurchschnitt von insgesamt 53,2 Jahren zurückzuführen sein. Dass es in der OSAS-Gruppe
vergleichsweise weniger valide Messungen gegeben hat könnte auch daran liegen, dass
insgesamt die Funktion der äußeren Haarzellen durch die Schlafapnoen/ -hypopnoen
beeinträchtigter sein könnte.
Bei den Messungen der DPOAE-Werte ﬁelen vor allem zwei Ergebnisse auf:
• Bei 4 kHz konnte man einen um im Mittel 3,66 db niedrigeren Ausgangswert in
der OSAS-Gruppe als in der NOSAS-Gruppe beobachten, der sich nachts nicht
weiter veränderte.
• Bei 6 kHz erfolgte ein Absinken der mittleren DPOAE-Werte nachts um -5,65 db
im Vergleich zu den Ausgangswerten tagsüber in der OSAS-Gruppe.
51
Den Ergebnissen einer Studie von Wagner et al. zufolge kann man Veränderungen der
DPOAE in den Frequenzen 1-5 kHz um mehr als 3,1 db, sowie bei 6 kHz um mehr als
3,7 db bei Anwendung des multiple-ﬁt-mode als signiﬁkant bezeichnen. (Wagner et al.,
2008) Das nächtliche Absinken der Werte von -5,65 db bei 6 kHz in der OSAS-Gruppe
ist demnach als aussagekräftig zu betrachten.
Schädigungen im Innenohr betreﬀen als erstes am ehesten die Basalwindung der
Schnecke. Bei Hörschädigungen verursacht durch Lärm oder durch ototoxische Substanzen ist die Funktion der äußeren Haarzellen dieser Region als erstes beeinträchtigt.
(Ganz & Jahnke, 1996) Entsprechend des Prinzips der Frequenzdispersion ﬁnden sich
hier Frequenzen von 4-6 kHz und höher. Su-Hua Sha et al. postulierten, dass bei Meerschweinchen die basale Schneckenwindung gegenüber Traumata am empﬁndlichsten ist
und führten dies auf die hohe Empﬁndlichkeit der äußeren Haarzellen dieses Bereiches auf reaktive Sauerstoﬀspezies zurück. Dies wiederum könnte darauf zurückzuführen sein, dass in den apikalen Haarzellen eine höhere Konzentration des Antioxidans
Glutathion anzuﬁnden ist. (Sha et al., 2001) Die ROS, die unter hypoxischen Bedingungen, wie bei OSAS-Patienten nach Apnoen bzw. Hypopnoen entstehen, könnten
temporäre Schäden an den äußeren Haarzellen im basalen Bereich verursachen, die
sich in einem Abfall der DPOAE-Werte im höheren Frequenzbereich bemerkbar machen. Dies könnte das Absinken der Messwerte nachts bei 6 kHz in der OSAS-Gruppe
erklären. Dyugovskaya et al. und Yamauchi et al. beobachteten dementsprechend eine vermehrte Bildung von reaktiven Sauerstoﬀspezies nach Apnoen/ Hypopnoen bei
OSAS-Patienten. (Dyugovskaya et al., 2002; Yamauchi et al., 2005) Zum Vergleich veränderten sich die DPOAE-Werte bei der NOSAS-Gruppe gegenüber der Tag-Messung
nachts nicht bemerkenswert, was wiederum oben erwähnte Theorie bekräftigt.
Die im Vergleich zur NOSAS-Gruppe erniedrigten Tag- sowie auch Nacht-Werte der
OSAS-Patienten bei 4 kHz könnten auf eine persistierende Haarzellschädigung in diesem Bereich durch die vermehrte Bildung von ROS unter hypoxischen Bedingungen
zurückzuführen sein. In der oben erwähnten Studie an Bergsteigern kam es unter hypoxischen Verhältnissen ebenso vor allem im Bereich von 4 kHz zu einem Absinken der
DPOAE-Werte. (Olzowy et al., 2008a) Jedoch konnte in der Nacht-Messung der OSASGruppe im Vergleich zu den Ausgangswerten kein weiteres Absinken der DPOAE-Werte
beobachtet werden.
Dass die DPOAE-Werte in der OSAS-Gruppe nachts bei 1, 1.4 und 2 kHz nicht absanken, sondern im Gegenteil sogar etwas anstiegen, war im Vorfeld nicht zu erwarten.
Dennoch könnte sich das Nicht-Absinken der Werte auch dadurch erklären lassen, dass
zuerst die Haarzellen der basalen Schneckenwindung von einer Schädigung betroﬀen
sind und die Sinneszellen an den tiefen Frequenzen im apikalen Bereich ungeschädigt
52
bleiben.
Limitationen der Studie umfassen einerseits eine relativ niedrige Anzahl an validen DPOAE-Messwerten, andererseits erfolgten die Messungen nachts zu deﬁnierten
Zeitpunkten und nicht exakt nach rezidivierenden Sauerstoﬀentsättigungen. Mit einer
derartigen Vorgehensweise könnte man die Ergebnisse eindeutiger mit den hypoxischen
Phasen in ursächliche Verbindung bringen.
Da die Studienergebnisse zu einem großen Teil mit den erwarteten Ergebnissen
korrelieren, wäre die Durchführung größer angelegter Studien mit eventuellen NachtMessungen direkt nach den Sauerstoﬀentsättigungen empfehlenswert.
53
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Curriculum vitae
Name
Geburtsdatum
Geburtsort
Staatsbürgerschaft
Bettina Pletschko
27.01.1985
Klagenfurt
Österreich
Schulbildung
09/1991-1995
1995-06/2003
Grundschule VS 16 St. Ruprecht,
Klagenfurt
Gymnasium BG/BRG Mössingerstraße,
Klagenfurt
Hochschulbildung
10/2003
05/2005
02/2010
01/2011
Studium der Humanmedizin,
Medizinische Universität, Graz
I. Abschnitt Humanmedizin
II. Abschnitt Humanmedizin
III. Abschnitt Humanmedizin
Spezielle Studienmodule
Klinisch-topograﬁsche Anatomie der Eingeweide
Klinisch-topograﬁsche Anatomie der Extremitäten
Case-based learning in Klinik und Praxis
Von der Theorie zur Praxis - Chirurgische Operationslehre
Individualmedizin und Gesundheitsplanung
Famulaturen
4
3
2
4
2
2
4
Wochen
Wochen
Wochen
Wochen
Wochen
Wochen
Wochen
(07/2005)
(08/2007)
(02/2008)
(02/2009)
(07/2009)
(09/2009)
(01/2010)
Interne, Klagenfurt
Kinderchirurgie, LKH Klagenfurt
Radiologie, Universitätsklinik Graz
Psychiatrie, LKH Klagenfurt
Plastic Surgery, Cho Ray Hospital Saigon
Neurologie, Universitätsklinik Graz
Interne, BHB I Marschallgasse Graz
Praktisches Studienjahr
5 Wochen (03-04/2010)
10 Wochen (04-07/2010)
9 Wochen (07-09/2010)
5 Wochen (10-11/2010)
Allgemeinmedizin, Praxis Dr. Fromm,
Schwanberg
Chirurgie, LKH Deutschlandsberg
Neurologie, Charité Berlin Mitte
Psychiatrie, BHB II Eggenberg, Graz
Berufserfahrungen
4 Wochen (07/2001)
4 Wochen (08/2002)
8 Wochen (08/2003, 07/2004)
2 Wochen (07/2005)
16 Wochen (08/2005-2008)
FA Copyplan, Klagenfurt
LKH Klagenfurt
Österreichische Post AG, Klagenfurt
Naturfreunde Kärnten
Herba Chemosan, Klagenfurt
Fremdsprachenkenntnisse
Englisch
Italienisch
sehr gut
Grundkenntnisse