Abschätzung des Unfallrisikos bei obstruktivem Schlafapnoe-Syndrom (OSAS) durch Fahrsimulation

Einleitung

Schlafstörungen, die die Tagesbefindlichkeit, insbesondere die Wachheit am Tage beeinflussen, sind für eine Vielzahl von müdigkeitsbezogenen Verkehrs- und Arbeitsunfällen verantwortlich. Die Analyse der Struktur der Unfälle mit Getöteten auf Autobahnen in Bayern im Jahr 1991 zeigt, das bei 49 von 204 Unfällen (entsprechend 24 %) Einschlafen am Steuer das den Unfall auslösende Ereignis darstellte [1]. In den USA wurden die Gesamtkosten für müdigkeitsbedingte Arbeits- und Verkehrsunfälle im Jahr 1988 zwischen 43 und 56 Milliarden Dollar geschätzt [2]. In den USA geht man davon aus, dass das obstruktive Schlafapnoe-Syndrom (OSAS) eine der häufigsten Ursachen gesteigerter Tagesschläfrigkeit darstellt [3] [4]. Hierbei ist das Vollbild des OSAS jedoch nur der Endpunkt einer Entwicklung, die ihren Anfang beim obstruktiven Schnarchen bzw. Upper Airway Resistance Syndrom hat. Bereits bei diesen Vorstufen des OSAS kann ausgeprägte Tagesschläfrigkeit bestehen. Schon beim habituellen, d. h. schweren Schnarchen ist das relative Risiko, mindestens einen Unfall innerhalb von 5 Jahren zu verursachen auf 3,4 erhöht [5]. Beim OSAS ist das Unfallrisiko mindestens um den Faktor 2 - 3, in einigen Untersuchungen sogar 7fach höher als bei Gesunden [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13].

Untersuchungen zur Unfallhäufigkeit bei OSAS basieren auf anamnestischen Angaben, Unfallstatistiken und Fahrsimulatoruntersuchungen. Hierbei bergen anamnestische Angaben und Unfallstatistiken das Risiko der Unterschätzung der tatsächlichen Unfallhäufigkeit. So verschweigen Patienten mit OSAS im Rahmen des ersten Arztkontaktes ²/₃ der tatsächlich verursachten Unfälle [5] [8] [14] [15]. Hinzu kommt die Unsicherheit der Unfallstatistik, in die nur die gemeldeten Unfälle eingehen [5]. Fahrsimulatoren werden zunehmend zur Evaluierung der Unfallhäufigkeit bei OSAS angewandt. Mit den bislang eingesetzten Fahrsimulatoren (z. B. Divided Attention Driving Test, Steer clear, STISIM®, Ambrocker Vigilanztest, Carsim) können unterschiedliche beim Steuern eines Fahrzeuges erforderliche Aufmerksamkeitskomponenten getestet werden [16] [17]. Hierzu gehören z. B. die geteilte Aufmerksamkeit (z. B. reger Stadtverkehr) bzw. die Daueraufmerksamkeit, d. h. die längerfristige Aufmerksamkeitsleistung bei hoher Reizfrequenz [18] [19]. Mit Hilfe dieser Instrumente gelingt zum einen der Nachweis einer bei OSAS im Vergleich zu Gesunden erhöhten Fehlerrate in der simulierten Fahrsituation sowie eine signifikante Absenkung unter adäquater Therapie [7] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [30]. Die dargestellten Fahrsimulatoren testen jedoch zumeist nicht den Aufmerksamkeitsaspekt der Vigilanz, d. h. der Aufrechterhaltung der Aufmerksamkeit bei monotonen Umgebungsbedingungen [18] [19]. Die Einschlafneigung am Steuer imponiert jedoch vor allem bei langen, monotonen Autofahrten, die hohe Anforderungen an die Vigilanz stellen.

Die vorliegende Untersuchung diente der Klärung der Frage, ob der von uns eingesetzte Fahrsimulator C.A.R. geeignet ist, das Unfallrisiko bei OSAS im Vergleich zu Gesunden sowie den Therapieerfolg unter CPAP (continuous positive airway pressure) zu objektivieren.

Patienten und Methoden

Bei 31 Patienten mit polysomnographisch (Alice IV, Healthdyne) gesichertem OSAS (29 Männer, 2 Frauen, Alter 55,3 ± 10,2 Jahre, BMI 29,8 ± 6,2 kg/m², AHI 24,8 ± 21,5/h) erfolgte eine Fahrsimulatoruntersuchung vor, 2 Tage und 42 Tage nach Einleitung einer CPAP-Therapie. Der Kontrollzeitpunkt nach 6 Wochen wurde anhand der Empfehlungen zur Begutachtung von Schlaf-Wach-Störungen und Tagesschläfrigkeit ausgewählt [29]. Als Kontrollkollektiv dienten 10 gesunde Probanden (8 Männer, 2 Frauen, Alter 55,1 ± 7,8 Jahre, BMI 23,1 ± 3,2 kg/m²), bei denen ein OSAS mittels 2 in der häuslichen Umgebung durchgeführter Polysomnographien (Portable Sleep Monitoring-System®, Compumedics) ausgeschlossen wurde.

Der angewandte Fahrsimulator C.A.R. (Computer Aided Risksimulator, Dr. Ing. Reiner Foerst, Gummersbach, Preis ca. DM 100 000,-) ist in Abb. [1] dargestellt. Die Fahrkabine ist exakt dem Fahrerplatz eines Pkw nachgebildet. Lenkrad, Blinker und Scheibenwischer, Pedale und Amaturen funktionieren exakt wie in einem Auto. Straße und Verkehrsgeschehen werden über einen Monitor eingespielt, der vor dem Fahrer angebracht ist. Die Fahrgeräusche (Motor, Reifen) werden synchron zum Bildablauf eingespielt. Bremsverzögerung, Beschleunigung und Fliehkraft in den Kurven werden durch die entsprechenden Bewegungen des Fahrersitzes dargestellt. Die technischen Daten des Gerätes sind wie folgt: Länge 2,50 m, Breite 0,80 m, Höhe 1,60 m, Gewicht 500 kg. Mit Hilfe des Computerprogramms können unterschiedliche Fahrbedingungen wie z. B. Alkohol- oder Schlechtwetterprogramm simuliert werden. Neben der computergestützten Auswertung (Anzahl der Unfälle, Reaktionszeit, Gesamtfahrzeit, gefahrene Distanz) erfolgte eine personelle Überwachung während der einstündigen Fahrt sowie eine exakte Analyse der Konzentrationsfehler (z. B. Fehlbedienung von Scheibenwischer oder Lichtanlage) und der Abweichungen von der exakten Fahrspur. Zur Gewöhnung an die simulierte Fahrsituation erfolgte zunächst eine Einweisung der Patienten und der Kontrollpersonen durch den Untersucher. Anschließend wurde zur Adaptation an das System eine 15-minütige Fahrsituation simuliert, erst danach erfolgte die eigentliche Messung. Die der vorliegenden Untersuchung zugrunde liegenden Fahrbedingungen sind in Tab. [1] dargestellt. Hierbei wurde besonderer Wert auf eine ausreichend lange Fahrtdauer und monotone Fahrbedingungen gelegt, da die Mehrzahl der Einschlafattacken unter diesen Umständen auftritt.

Statistik

Zur Analyse der erhobenen Daten dienten das Programm Sigma Stat Version 2.0 von Jandel Scientific sowie SPSS Version 9.0.1 von SPSS. Es erfolgte eine Analyse der klinischen Daten mittels parametrischer Testverfahren: Student-t-Test für gepaarte (verbundene) Stichproben mit Normalverteilung bzw. Wilcoxon- Signed-Rank-Test bei nicht vorhandener Normalverteilung zur Erkennung von Therapieeffekten. Zum Gruppenvergleich zwischen Normal- und Patientenkollektiv dienten der t-Test für unverbundene Stichproben bei Normalverteilung bzw. der Mann-Whitney-Rank-Summen-Test bei nicht normal verteilten Daten. Statistische Signifikanz wurde bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von p < 0,05 angenommen.

Abb. 1 Fahrsimulator C.A.R.

Tab. 1 Fahrtbedingungen in der simulierten Fahrsituation

Fahrtdauer:	60 Minuten
Ort:	überwiegend Landstraße
mittlere Geschwindigkeit:	100 km/h
unterschiedliche Witterung:	Regen, Nebel, Schnee, Schönwetterfahrt
unterschiedliche Tageszeiten:	Tag-, Dämmerungs-, Nachtfahrt
wenig Hindernisse:	Reh, Fußgänger, andere Fahrzeuge

Ergebnisse

Tab. [2] zeigt den Vergleich der anamnestischen Angaben mittels Fragebogen nach Siegrist [30] bzw. der Epworth Sleepiness Scale (ESS) zwischen Gesunden und Patienten vor und unter CPAP. Die OSAS-typischen Symptome (Tagesschläfrigkeit, Einschlafneigung, eingeschränkte Leistungfähigkeit) überwogen bei den Patienten. Zusätzlich wiesen Patienten mit OSAS einen pathologischen ESS-Score auf, der sich signifikant von den Gesunden unterschied. Unter CPAP besserten sich die OSAS-typischen Beschwerden im vorliegenden Kollektiv zwar nicht im Rahmen der Akuttherapie, sondern erst im mittelfristigen Verlauf nach sechs Wochen. Der ESS-Score nahm bereits nach 2 Tagen CPAP signifikant ab und besserte sich zusätzlich im weiteren Verlauf.

Tab. [3] zeigt die polysomnographischen Ergebnisse des Normkollektivs und der Patienten mit OSAS vor, 2 und 42 Tage nach eingeleiteter CPAP Therapie. Der REM-Anteil war im vorliegenden Patientenkollektiv höher als bei den Kontrollen, ohne das Signifikanz erreicht wurde. Insgesamt ist der REM-Anteil in beiden Patientenkollektiven niedrig, was u. U. durch die ungewohnte Messsituation begründet ist. Der Tiefschlafanteil lag in beiden Kollektiven im Normbereich, wobei der Tiefschlafanteil bei Normprobanden signifikant höher war als bei OSAS-Patienten. Der Wachanteil war in beiden Gruppen gegenüber der Norm erhöht. Der Definition des OSAS entsprechend zeigten sich deutlich Unterschiede im Hinblick auf die ventilatorischen Parameter Apnoe- und Apnoe-Hypopnoe-Index sowie die minimale Sauerstoffsättigung und die Zeitdauer der Entsättigungen < 90 % (t90), die mittlere Sauerstoffsättigung unterschied sich nicht zwischen beiden Kollektiven. Unter CPAP wurde REM- und Tiefschlafanteil nicht beeinflusst, der Wachanteil nahm tendenziell, jedoch nicht signifikant, zu. Bereits nach 2 Tagen CPAP gelang eine signifikante Besserung der ventilatorischen Parameter und der Sauerstoffsättigung, die sich nach 6 Wochen bestätigte. Hinsichtlich der Schlafarchitektur kam es zu keiner Zunahme des REM- und Tiefschlafanteils, der Wachanteil nahm tendenziell im Laufe der Therapie ab. Bezüglich der ventilatorischen Parameter und der Sauerstoffsättigung konnte bereits im Rahmen der Akuttherapie eine signifikante Besserung unter CPAP erzielt werden; diese Ergebnisse bestätigten sich im mittelfristigen Verlauf.

Tab. [4] zeigt die Ergebnisse der Fahrsimulatoruntersuchung bei Gesunden und bei OSAS-Patienten bei Diagnosestellung, 2 und 42 Tage nach eingeleiteter CPAP-Therapie. Es zeigten sich signifikante Unterschiede zwischen OSAS-Patienten und Kontrollen bzgl. der Gesamtzahl der verursachten Unfälle, wobei OSAS-Patienten häufiger Auffahrunfälle verursachten. Konzentrationsfehler mit potenzieller Unfallfolge traten bei OSAS-Patienten ebenfalls signifikant häufiger auf. Die Durchschnittsgeschwindigkeit und die gefahrene Distanz unterschieden sich nicht zwischen beiden Kollektiven. Auch zeigten sich bei verschiedenen Tageszeiten keine Unterschiede der Unfallhäufigkeit zwischen Patienten und Kontrollen. Unter CPAP kam es zu einer signifikanten Reduktion der Gesamtzahl der Unfälle, Auffahrunfälle, Konzentrationsfehler sowohl im Rahmen der Akuttherapie als auch im Verlauf nach 6 Wochen. Die Abb. [2] und [3] stellen den Vergleich der Gesamtzahl der Unfälle und Konzentrationsfehler bei Gesunden und OSAS-Patienten vor und unter Therapie grafisch dar. Unter CPAP gelingt eine Absenkung beider Faktoren unter den Messwert bei Gesunden.

Tab. 2 Anamnestische Angaben bei Normprobanden und OSAS-Patienten vor und unter CPAP. (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, *, **, *** bezieht sich auf den Vergleich der jeweiligen Spalte zu OSAS vor CPAP)

	OSAS vor CPAP (n = 31)	OSAS + CPAP (Tag 2) (n = 24)	OSAS + CPAP (Tag 42) (n = 21)	Normprobanden (n = 10)
Fragebogen nach Siegrist
Tagesmüdigkeit	3,4 ± 0,9	3,2 ± 0,9	2,4 ± 0,9***	2,6 ± 0,7*
Einschlafneigung	2,7 ± 1,2	2,3 ± 1,2	1,5 ± 0,7**	1,5 ± 0,7**
eingeschränkte Leistungsfähigkeit	3,3 ± 1,3	2,9 ± 0,9**	2,1 ± 1,1***	1,7 ± 0,8**
vom Partner bemerkte Atemstillstände	1,0 ± 1,2	0,6 ± 0,5	0,4 ± 1,1***	0,3 ± 0,5
morgendliches ausgeruhtes Erwachen	2,9 ± 1,3	2,8 ± 1,1	4,1 ± 0,9***	4,2 ± 0,8**
Schnarchen	3,9 ± 1,2	3,9 ± 0,9	1,8 ± 1,1***	3,6 ± 0,9
Epworth Score	10,1 ± 4,2	8,9 ± 4,5*	6,1 ± 3,3***	6,6 ± 3,6*

Tab. 3 Polysomnographische und pulsoximetrische Messergebnisse bei Normprobanden und OSAS-Patienten vor und unter CPAP. (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, *, **, *** bezieht sich auf den Vergleich der jeweiligen Spalte zu OSAS vor CPAP)

	OSAS vor CPAP (n = 31)	OSAS + CPAP (Tag 2) (n = 24)	OSAS + CPAP (Tag 42) (n = 21)	Normprobanden (n = 10)
Schlaf
Gesamtschlafzeit (min)	345,9 ± 64,6	347,4 ± 53,6	347,7 ± 57,7	393,9 ± 9,2
REM (%)	16,1 ± 8,5	17,4 ± 9,0	17,8 ± 6,2	12,9 ± 5,0
Tiefschlaf (%)	9,9 ± 8,7	12,1 ± 7,9	10,9 ± 8,3	18,5 ± 6,1**
Wachanteil (%)	10,3 ± 9,9	8,3 ± 9,9	6.3 ± 7,7	8,4 ± 5,6
Atmung/Sauerstoffsättigung
Apnoe-Hypopnoe-Index (/h)	24,8 ± 21,5	1,2 ± 2,0***	0,7 ± 0,9***	5,6 ± 6,3***
SaO2m (%)	93,5 ± 3,1	95,3 ± 0,8***	95,1 ± 0,9***	94,3 ± 2,6
SaO2min (%)	80,5 ± 10,9	86,3 ± 17,9***	88,4 ± 5,0***	90,0 ± 2,3***
t90 (%)	6,9 ± 12,5	0,5 ± 0,8***	1,1 ± 1,9**	0,2 ± 0,2***

Tab. 4 Fahrsimulatoruntersuchung bei Normprobanden und OSAS-Patienten vor und unter CPAP. (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, *, **, *** bezieht sich auf den Vergleich der jeweiligen Spalte zu OSAS vor CPAP)

	OSAS vor CPAP (n = 31)	OSAS + CPAP (Tag 2) (n = 24)	OSAS + CPAP (Tag 42) (n = 21)	Normprobanden (n = 10)
Gesamtzahl Unfälle	2,7 ± 2,0	1,5 ± 1,4**	0,9 ± 1,3**	1,3 ± 1,5*
Auffahrunfälle	1,9 ± 1,7	0,9 ± 1,2*	0,8 ± 1,0**	0,8 ± 0,9*
Konzentrationsfehler	12,4 ± 5,1	6,5 ± 3,9**	4,9 ± 3,3**	7,1 ± 3,2**
Unfälle bei versch. Wetterlagen/Tageszeiten
schönes Wetter	1,6 ± 1,4	0,8 ± 1,2*	0,5 ± 0,8**	0,8 ± 1,2
Regen	0,4 ± 0,6	0,3 ± 0,6	0,1 ± 0,2**	0,0 ± 0,0
Nebel	0,2 ± 0,5	0,1 ± 0,3	0,1 ± 0,3	0,1 ± 0,3
Schnee	0,2 ± 0,5	0,0 ± 0,2	0,2 ± 0,4	0,1 ± 0,3
Nacht	0,6 ± 0,8	0,3 ± 0,6	0,1 ± 0,2	0,3 ± 0,7
gefahrene Distanz (km)	51,1 ± 8,6	47,9 ± 8,3	52,6 ± 7,6	53,1 ± 8,8
Durchschnittsgeschwindigkeit (km/h)	51,4 ± 8,8	48,7 ± 8,2	52,6 ± 7,6	53,1 ± 8,8

Abb. 2 Boxplot der Unfallhäufigkeit in der simulierten Fahrsituation bei Kontrollen und Patienten mit OSAS vor und unter CPAP.

Abb. 3 Boxplot der Häufigkeit von Konzentrationsfehlern in der simulierten Fahrsituation bei Kontrollen und Patienten mit OSAS vor und unter CPAP.

Diskussion

Neben einer individuellen Gefährdung aufgrund einer erhöhten Prävalenz kardiovaskulärer Erkrankungen [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] stellt das OSAS auch eine kollektive Gefährdung dar. Diese resultiert aus den Auswirkungen des OSAS auf die subjektive Tagesbefindlichkeit, bei der Müdigkeit und Einschlafneigung mit konsekutiv erhöhter Unfallgefahr im Vordergrund stehen. Es konnte nachgewiesen werden, dass das Unfallrisiko bei OSAS im Vergleich zu Gesunden um das mindestens 2 - 3fache bis zum 7fachen erhöht ist [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13]. Da diese erhöhte Unfallneigung nicht nur die Teilnahme am Straßenverkehr, sondern vor allem auch den Arbeitsplatz betrifft, ist das OSAS auch arbeitsmedizinisch von großer Bedeutung. Die Erfassung und Quantifizierung der Unfallneigung und -häufigkeit bei OSAS ist insbesondere im Hinblick auf die Beurteilung sozialmedizinischer und gutachterlicher Fragestellungen wie z. B. der Fahrtüchtigkeit und der Arbeitsfähigkeit des Patienten erforderlich. Die Erfassung der Unfallhäufigkeit erfolgt anhand von anamnestischen Angaben, Unfallstatistiken und Fahrsimulatoruntersuchungen. Anamnese und Unfallstatistiken bergen das Risiko der Unterschätzung der tatsächlichen Unfallhäufigkeit, da viele Patienten aus Angst vor beruflichen Sanktionen wie z. B. Arbeitslosigkeit ihre tatsächliche Unfallneigung verschweigen.

Fahrsimulatoren werden zunehmend zur Evaluierung der Unfallhäufigkeit bei OSAS vor und unter Therapie eingesetzt. Der Vorteil von Fahrsimulatoren besteht in dem fehlenden Risiko sowohl für den Untersucher als auch für den Untersuchten. Die in der Literatur beschriebenen Fahrsimulatoren testen jedoch zumeist nicht den Aufmerksamkeitsaspekt der Vigilanz, d. h. der Aufrechterhaltung der Aufmerksamkeit unter monotonen Umgebungsbedingungen, sondern die Aufmerksamkeitskomponente der geteilten Aufmerksamkeit (z. B. DADT) bzw. die Daueraufmerksamkeit (z. B. Steer clear) [7] [9] [10].

Der in der vorliegenden Untersuchung angewandte Fahrsimulator C.A.R. ermöglicht eine realitätsnahe, ausreichend lange Fahrsimulation unter Monotoniebedingungen und erfasst somit den Aufmerksamkeitsaspekt der Vigilanz, der bei länger dauernden Autofahrten und wenig Verkehrsdichte gefordert ist. Der Vergleich der Fahrsimulatorleistung von OSAS-Patienten und Gesunden zeigt in der vorliegenden Untersuchung signifikante Unterschiede im Hinblick auf die Gesamtzahl der Unfälle, wobei die Auffahrunfälle im Vordergrund stehen. Die Literaturangaben einer bei OSAS um das mindestens 2 - 3fach erhöhten Unfallhäufigkeit gegenüber Gesunden bestätigen sich anhand der Ergebnisse. Auch die Konzentrationsfehler, die zu Beinahe-Unfällen bzw. tatsächlichen Unfällen führen können, sind im vorliegenden Kollektiv von OSAS-Patienten gegenüber dem Normkollektiv erhöht. Die Unterschiede im Fahrverhalten zwischen Patienten und Normprobanden bessern sich unter Therapie und gleichen sich den Werten der Normalpersonen an. Bereits nach 2 Nächten CPAP kommt es zu einer signifikanten Absenkung der Gesamtzahl der Unfälle, der Auffahrunfälle und der Konzentrationsfehler. Nach 6 Wochen lässt sich nochmals eine weitere Besserung der Unfallhäufigkeit und der Konzentrationsfehler in der simulierten Fahrsituation feststellen. Letztendlich kann anhand der vorliegenden Ergebnisse nicht ausgeschlossen werden, dass der Therapieerfolg nach 2 Nächten CPAP-Therapie auf einem Lerneffekt der zwei Tage zuvor stattgehabten Untersuchung beruht, ein nach sechs Wochen anhaltender Lernerfolg als Ursache für die weitere Besserung der Fahrsimulatorleistung kann zwar ohne einen entsprechenden Vergleich mit der Kontrollgruppe nicht sicher ausgeschlossen werden, erscheint jedoch unwahrscheinlich. Die vorliegende Fahrsimulatoruntersuchung bestätigt somit die Ergebnisse anderer Fahrsimulatoruntersuchungen, die zum einen signifikante Unterschiede in der Fahrsimulatorleistung zwischen OSAS-Patienten und Gesunden sowie eine relevante Absenkung der Fehlerhäufigkeit unter adäquater Therapie bestätigen können [7] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [30].

Der vorgestellte Fahrsimulator C.A.R. ist in der Lage, die intraindividuelle Unfallgefährdung vor bzw. unter Therapie abzuschätzen. Da möglichst realitätsnahe Fahrsimulatoren einen hohen finanziellen und personellen Aufwand bedeuten, ist die Integration von Fahrsimulatoruntersuchungen in das routinemäßige diagnostische Spektrum müdigkeits- und schläfrigkeitsbezogener Symptome schwer realisierbar. Empfehlenswert ist jedoch die Integration einer Fahrsimulatoruntersuchung in das diagnostische Management der Beurteilung der Fahrtüchtigkeit bei arbeitsmedizinischen und gutachterlichen Fragestellungen wie z. B. Fahrtüchtigkeit sowie zur Beurteilung der Fahrtüchtigkeit bei Patienten mit trotz optimaler Therapie fortbestehender Einschlafneigung bzw. erhöhter Unfallneigung.

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