Der Musculus hypoglossus, auch Zungenmuskel genannt, wird vom Nervus hypoglossus (zwölfter Hirnnerv) innerviert. Dieser Artikel beleuchtet die Anatomie und Funktion des Nervus hypoglossus, seine Rolle bei der obstruktiven Schlafapnoe (OSA) und die Möglichkeiten der Nervus-hypoglossus-Stimulation als Therapieoption.
Anatomie und Funktion des Nervus Hypoglossus
Der Nervus hypoglossus ist der zwölfte Hirnnerv und besteht aus etwa 2.000 bis 3.000 Nervenfasern. Die Nervenfasern des Nervus hypoglossus entspringen an der basalen Fläche der Medulla oblongata zwischen Pyramide und Olive. Er ist der einzige Hirnnerv, der ventral der Olive aus der Medulla oblongata austritt. Die Fasern durchtreten meist in zwei Bündeln die Dura und verlassen den Schädel durch den Canalis nervi hypoglossi in der seitlichen Umrahmung des Foramen magnum. Im weiteren Verlauf wendet sich der Nervus hypoglossus dorsal und lateral um den Nervus vagus und die Arteria carotis interna (ICA) herum und läuft entlang der ICA abwärts und im Bogen durch das Trigonum caroticum lateral an den Aufzweigungen der Arteria carotis externa vorbei. Der Nervus hypoglossus versorgt die gesamte Zungenmuskulatur. Bei einer einseitigen Lähmung des Nervus hypoglossus weicht die herausgestreckte Zunge durch das Überwiegen der Kraft des Musculus genioglossus der gesunden Seite zu der erkrankten Seite ab.
Obstruktive Schlafapnoe (OSA) und die Rolle des Musculus Hypoglossus
Die Obstruktive Schlafapnoe (OSA) ist die häufigste schlafbezogene Atmungsstörung. Sie ist durch wiederholte Episoden von Atemstillstand (Apnoe) bzw. verminderter Atmung (Hypopnoe) während des Schlafs gekennzeichnet. Diese Ereignisse führen zu einer Verminderung der Sauerstoffsättigung im Blut und zu häufigen Aufwachreaktionen (Arousals).
Bei Patienten mit OSA werden einerseits Schädigungen der afferenten und efferenten Nerven zur Steuerung der Pharynxmuskulatur und Störungen der zeitlichen Koordination von Atemwegs- und Atmungsmuskulatur, andererseits Einschränkungen im oxidativen Stoffwechsel ebenso wie Veränderungen der Muskelfasern selbst gefunden und für die verstärkte Kollapsibilität der oberen Atemwege im Schlaf verantwortlich gemacht. Ohne oder mit gegebener anatomischer Prädisposition muss der pharyngeale Muskeltonus im Schlaf ausreichend sein, um den Atemweg für eine suffiziente Atmung stabil und offen zu halten. Der Muskeltonus des Musculus genioglossus spielt dabei eine wichtige Rolle.
Die OSA wird anhand des Apnoe-Hypopnoe-Index (AHI) bestimmt, der die Anzahl der Apnoen und Hypopnoen pro Stunde Schlaf angibt. Es werden verschiedene Schweregrade der OSA unterschieden.
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Nervus-Hypoglossus-Stimulation als Therapieoption
Die elektrische Stimulation des Nervus (N.) hypoglossus als neueres Therapiekonzept soll den Pharynx im Schlaf ausreichend tonisieren, analog dem natürlichen Verhalten der Pharynxmuskulatur im Wachzustand, und so die Atmung normalisieren. Hierfür wird der Muskeltonus des Musculus (M.) genioglossus durch einen elektrischen Impulsgenerator erhöht, der den N. hypoglossus stimuliert.
Indikation
Die Stimulation des N. hypoglossus kommt ausschließlich bei Versagen bzw. Unverträglichkeit einer Positivdrucktherapie und mittel- bis schwergradiger OSA zum Einsatz. Es gibt bisher keine Hinweise, dass eine allein oder gleichzeitig vorliegende zentrale Schlafapnoe oder ein Hypoventilationssyndrom dadurch beseitigt werden könnten. Eine ausgeprägte Tonsillenhyperplasie sollte nicht vorliegen. Die chirurgische Korrektur einer bestehenden Kieferrücklage sollte zuvor mit dem Patienten diskutiert werden.
Verfahren
In Europa sind zwei Verfahren für Erwachsene seit 2013 zugelassen:
- Atmungssynchrone Stimulationstherapie (Upper Airway Stimulation, UAS®): Diese misst die Atmung über einen interkostal liegenden Drucksensor und gibt die Impulse nur während der Inspiration ab. Während der Exspiration wird die Muskulatur entspannt, um einer Ermüdung vorzubeugen. Die atmungssynchrone Stimulation kann bei einem Apnoe-Hypopnoe-Index (AHI) von 15-65/h eingesetzt werden und benötigt zur Indikationsstellung eine Schlafvideoendoskopie, bei der ein konzentrischer vollständiger Verschluss im retropalatalen Segment ausgeschlossen werden muss. Alle anderen Verschlussmuster und Ebenen sind kein Kriterium für oder gegen die atmungssynchrone Stimulation. Zunächst wird der N. hypoglossus der rechten Seite unter Neuromonitoring im Trigonum submandibulare dargestellt. Bei der atmungssynchronen Stimulation wird die Stimulationselektrode ausschließlich um jene distalen Äste des N. hypoglossus gelegt, die eine rechtsseitige oder bilaterale Zungenprotrusion bewirken. Als nächstes wird das Elektrodenkabel subplatysmal nach infraklavikulär in die für den Impulsgenerator subkutan angelegte Tasche geführt und mit diesem verbunden. Beim atmungssynchronen System wird über einen lateralen Zugang der 4. Interkostalraum aufgesucht und der Piezosensor zwischen M. intercostalis externus und internus geschoben und das Kabel fixiert sowie subkutan zum Impulsgenerator geführt und mit diesem verbunden. Zum Abschluss werden Stimulations- und ggf. Atmungssignal intraoperativ per Telemetrie elektrisch und funktionell überprüft.
- Atmungsunabhängige Stimulationstherapie (Targeted Hypoglossal Neurostimulation, THN®): Diese stimuliert alternierend über 6 zirkulär angeordnete Kontakte unterschiedliche Segmente des proximalen N. hypoglossus in einem einstellbaren Rhythmus und verzichtet auf eine Atmungsmessung. Die Muskelanteile, die von den jeweils nicht stimulierten Kontakten innerviert werden, können sich entspannen. Für die Indikationsstellung zur atmungsunabhängigen Stimulation existieren darüber hinaus bisher keine weiteren Kriterien. Während bei der atmungsunabhängigen Stimulation die Elektrode um den proximalen Anteil des N. hypoglossus vor dem Abgang des Ramus (R.) stylohyoideus gelegt wird.
Nachsorge und Titration
Das System bleibt in den ersten 4 Wochen nach Implantation ausgeschaltet. Alle Stimulatoren werden vom Patienten mit einer eigenen Fernbedienung vor dem Schlafen ein- und nach dem Erwachen wieder ausgeschaltet, sodass die normale Pharynxfunktion am Tage nicht beeinflusst wird. Ein Monat nach Implantation werden Schwellenwerte für Fühlen der Stimulation, deutliche Tonisierung und Unbehaglichkeit im Wachzustand definiert. In der ersten Nacht oder nach Eingewöhnung über 2-4 Wochen zu Hause werden die notwendigen Titrationsparameter zur Beseitigung der OSA unter polysomnographischer Kontrolle präzise festgelegt. Während des Schlafes werden dabei nicht nur die Stimulationsamplitude, sondern auch verschiedene andere elektrophysiologische Parameter angepasst, um eine optimale Stimulation mit einer ungestörten Schlafqualität zu verknüpfen. Während beim atmungssynchronen System ein weiteres Ziel der Titration die Synchronisation der Stimulation mit der Atmung ist, müssen beim ImThera-System diejenigen Kontakte erkannt und ausgewählt werden, deren Aktivierung zu einer regelrechten Atmung führt. In aller Regel sind dies 2-4 der 6 Kontakte, wohingegen die Aktivierung der übrigen Kontakte den Pharynx verschließt. Im Verlauf können weitere Titrationen unter Kardiorespiratorischer Polysomnographie notwendig werden, um die Therapie zu optimieren.
Batterielebensdauer
Die Lebensdauer der Batterie im Impulsgenerator wird auf 8-12 Jahre (Inspire, nicht wiederaufladbar) bzw. auf 15 oder mehr Jahre (ImThera-Akku, transkutan wiederaufladbar mit der Patientenfernbedienung) geschätzt. Die ersten Wechsel erschöpfter Batterien von in Deutschland im Rahmen der ersten Studien implantierten Hypoglossusstimulatoren verliefen 8 Jahre nach Implantation komplikationslos.
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Studienergebnisse
Die Ergebnisse aus Pilotstudien zeigten die Machbarkeit, technische Einsetzbarkeit und Sicherheit der Produkte.
Für das Inspire UAS®-System wurden zunächst ein Body-Mass-Index (BMI) unter 32 kg/m2, ein AHI zwischen 20/h und 50/h sowie der Ausschluss eines zirkulären Kollaps im Velumbereich im Rahmen einer Endoskopie in Sedierung als gute Prädiktoren für einen Therapieerfolg erarbeitet. Auf dieser Grundlage wurde eine Multicenterstudie an 126 Patienten aufgelegt, die nach 12 Monaten eine suffiziente Reduktion des AHI bei 66 % der Patienten sowie eine Verbesserung von Lebensqualität und Tagesschläfrigkeit zeigte. Ein angeschlossener randomisierter Therapieentzug über eine Woche an den ersten 46 erfolgreich behandelten Patienten erlaubte es, den Effekt der Stimulation nachzuweisen. Der Therapieeffekt hielt über 18, 24, 36, 48 und zuletzt 60 Monate an. In einer deutschen trizentrischen Studie konnten bei 60 Patienten mit einem höheren BMI (bis 35 kg/m2) und AHI-Bereich (15-65/h) nahezu identische Ergebnisse 6 und 12 Monate nach Implantation nachgewiesen werden. Die weltweit ersten 301 Patienten eines insgesamt auf 2500 Patienten ausgelegten Patientenregisters zeigten eine Reduktion des AHI von einem Median von 32,5 auf 5,5/h. In der gleichen Population wurde ein AHI < 15/h bei 81 % der Patienten erreicht. Die Nutzung der Therapie lag im Mittel bei 6,5 ± 2,3 h/Nacht, 91 % der Patienten waren mit der Therapie zufrieden bis sehr zufrieden.
Eine Pilotstudie mit dem THN-System zeigte als positive Prädiktoren einen AHI < 65/h, einen Arousal-Index (AI) < 30, einen BMI < 35 kg/m2 und weniger als 15 Entsättigungen >10 % in der Stunde (Friedman et al. 2016). Eine randomisiert-kontrollierte Multicenterstudie überprüft diese Kriterien aktuell an einem größeren Patientenkollektiv gegenüber einer Plazebo-Stimulation.
Kombinationsmöglichkeiten
Die atmungssynchrone Stimulationstherapie wurde bereits in Einzelfällen mit einem Rückenlagetraining und Operationen am Weichgaumen kombiniert.
Mögliche Komplikationen
Die postoperativen Beschwerden bestehen im Wesentlichen in vorübergehenden Wundschmerzen bei bis zu 26 % der Patienten, vor allem im Bereich der thorakalen Inzision, sowie einer vorübergehenden Zungenschwäche bei der atmungsabhängigen Stimulation (von 18 % in der Zulassungsstudie auf unter 1 % im Register). Initial 9 % nehmen die Stimulation wahr oder bekommen davon Zungenabrasionen, was durch Veränderungen der Programmierung bzw. die Beseitigung scharfer Zahnkanten behoben werden kann. Selten stört die Stimulation den Schlaf (1 %). Anfängliche Benutzungsschwierigkeiten die Stimulation oder die Fernbedienung betreffend werden über die Jahre immer weniger berichtet (zuletzt 5 %). Über einen Zeitraum von 5 Jahren mussten bei 6 % der Patienten der Impulsgenerator, die Stimulations- oder die Sensorelektrode ausgetauscht bzw. verschoben werden.
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