JOURNAL OF FUNCTIONAL VENTILATION AND PULMONOLOGY [Journal de la Fonction Ventilatoire et de Pneumologie]

ABSTRACT

One important parameter of polysomnography (PSG) is the recording of one channel electrocardiography (ECG) and the derived heart rate. Within standard PSG the analysis and evaluation of ECG is minimal and reflected in the summarizing reports. However this parameter adds much information to the main sleep signals, such as EEG, EOG, and EMG: the cardiac signal give additional diagnostic information for autonomic nervous activity during sleep. This presentation shows methodological developments in sleep research focusing on ECG, heart rate, and cardio-respiratory couplings. I will report on physiological and pathophysiological insights related to sleep medicine obtained by ECG, heart rate. I will also show the new technical developments exploiting these signals.

Recorded nocturnal ECG facilitates conventional heart rate variability (HRV) analysis, studies of cyclical variations of heart rate, and analysis of ECG waveform. In healthy adults, the autonomous nervous system is regulated in different ways during wakefulness, slow-wave sleep, and REM sleep. Analysis of beat-to-beat heart-rate variations with statistical methods allows to estimate sleep stages based on the differences in autonomic nervous system regulation. Up to some degree, it is possible to track transitions from wakefulness to sleep by analysis of heart-rate variations. ECG and heart rate analysis allow assessment of selected sleep disorders as well. Sleep disordered breathing can be detected reliably by studying cyclical variation of heart rate combined with respiration-modulated changes in ECG morphology. The physiological background for this detection method are presented.

RÉSUMÉ

Un paramètre important de la polysomnographie (PSG) est l'enregistrement d'un canal d'électrocardiogramme (ECG) et de la fréquence cardiaque qui en est dérivée. Dans une PSG standard, l'analyse et l'évaluation de l'ECG sont minimales et se reflètent dans les rapports de synthèse. Cependant, ce paramètre ajoute de nombreuses informations aux principaux signaux du sommeil, tels que l'EEG, l'EOG et l'EMG : le signal cardiaque fournit des informations diagnostiques supplémentaires sur l'activité du système nerveux autonome pendant le sommeil. Cette présentation expose les développements méthodologiques de la recherche sur le sommeil axés sur l'ECG, la fréquence cardiaque et les couplages cardio-respiratoires. J'exposerai les connaissances physiologiques et physiopathologiques liées à la médecine du sommeil obtenues par l'ECG et la fréquence cardiaque. Je présenterai également les nouveaux développements techniques exploitant ces signaux.L'enregistrement de l'ECG nocturne facilite l'analyse conventionnelle de la variabilité de la fréquence cardiaque (VFC), l'étude des variations cycliques de la fréquence cardiaque et l'analyse de la morphologie de l'onde ECG. Chez l'adulte sain, le système nerveux autonome est régulé différemment durant l'éveil, le sommeil lent et le sommeil paradoxal (REM). L'analyse des variations de la fréquence cardiaque battement par battement, à l'aide de méthodes statistiques, permet d'estimer les stades du sommeil basés sur les différences de régulation du système nerveux autonome. Dans une certaine mesure, il est possible de suivre les transitions de l'éveil au sommeil par l'analyse des variations de la fréquence cardiaque. L'analyse de l'ECG et de la fréquence cardiaque permet également d'évaluer certains troubles du sommeil. Les troubles respiratoires du sommeil peuvent être détectés de manière fiable en étudiant la variation cyclique de la fréquence cardiaque combinée aux changements de la morphologie de l'ECG modulés par la respiration. Les bases physiologiques de cette méthode de détection seront présentées.