CÁC NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA Y HỌC GIẤC NGỦ, ẤN BẢN THỨ 2 (2026)
(Fundamentals of Sleep Medicine, 2nd Edition)
Tác giả: Richard B. Berry, Mary H. Wagner và Scott M. Ryals.
Dịch & chú giải: THS.BS. LÊ ĐÌNH SÁNG. Xuất bản trực tuyến bởi THƯ VIỆN Y HỌC MEDIPHARM vì mục đích lan toả tri thức, hoàn toàn phi lợi nhuận. NGHIÊM CẤM thương mại hoá bản dịch này dưới bất kỳ hình thức nào.

Chương 2: Công nghệ và Phương pháp Theo dõi Giấc ngủ

(Bộ khuếch đại vi sai, Đa ký giấc ngủ kỹ thuật số và Hiệu chuẩn sinh học)
The technology and methods of sleep monitoring (differential amplifiers, digital polysomnography, and biocalibration)
Richard B. Berry, MD, FAASM; Mary H. Wagner, MD, FAASM; Scott M. Ryals, MD, FAASM
Fundamentals of Sleep Medicine, Chapter 2, 12-32

TỔNG QUAN VỀ ĐA KÝ GIẤC NGỦ KỸ THUẬT SỐ

Đa ký giấc ngủ (Polysomnography – PSG) là phương pháp theo dõi chi tiết giấc ngủ. Các hệ thống đa ký giấc ngủ kỹ thuật số cung cấp khả năng ghi lại nhiều kênh hơn rất nhiều so với thời kỳ ghi bằng giấy. Trong Bảng 2-1, các thông số thường được ghi lại và mục đích của chúng được trình bày chi tiết. Chúng bao gồm các tín hiệu điện não đồ (electroencephalographic – EEG), điện nhãn đồ (electrooculographic – EOG) và điện cơ (electromyographic – EMG) để phát hiện và phân loại các giai đoạn giấc ngủ; các cảm biến luồng khí (airflow sensors) để phát hiện ngưng thở (apnea) và giảm thở (hypopnea); các cảm biến nỗ lực hô hấp (respiratory effort sensors) để phân loại các loại ngưng thở (tắc nghẽn, trung ương và hỗn hợp); máy đo oxy xung nhịp (pulse oximetry) để đo độ bão hòa oxy động mạch; và các điện cực đo điện cơ chày trước hai bên (bilateral anterior tibial EMG electrodes) để phát hiện cử động chân.

Bảng 2-1: Các kênh được ghi lại trong Đa ký giấc ngủ

(Ghi chú: ECG, Điện tâm đồ; EEG, điện não đồ; EMG, điện cơ; EOG, điện nhãn đồ; LAT, chày trước trái; PAP, áp lực đường thở dương; PCO2, phân áp carbon dioxide; PLMS, cử động chi chu kỳ trong giấc ngủ; RAT, chày trước phải; RERA, thức giấc do nỗ lực hô hấp; RIP, thể tích đồ điện cảm hô hấp; RIPflow, đạo hàm theo thời gian của RIPsum; RIPsum, tổng tín hiệu của đai ngực và bụng).

Trong quá trình ghi đa ký giấc ngủ để chuẩn độ áp lực đường thở dương (positive airway pressure – PAP), các tín hiệu từ thiết bị PAP của phòng lab bao gồm lưu lượng PAP, áp lực PAP được cung cấp và mức độ rò rỉ khí thường được ghi lại và có thể theo dõi. Có ba dạng đa ký giấc ngủ (PSG) chính: PSG chẩn đoán, PSG chuẩn độ PAP, và PSG chia đôi đêm (split PSG – nửa đầu để chẩn đoán, nửa sau để chuẩn độ PAP). Trong điện não đồ lâm sàng, thuật ngữ sơ đồ đạo trình (montage) dùng để chỉ các đạo trình đang được ghi lại và cách thức sắp xếp các tín hiệu. Trong PSG, một sơ đồ đạo trình có thể ám chỉ toàn bộ tập hợp các đạo trình EEG, EOG, tín hiệu hô hấp và các kênh cử động chân sẽ được hiển thị. Ở một số hệ thống PSG, thuật ngữ được sử dụng là chế độ hiển thị (display view) hoặc không gian làm việc (workspace). Các chế độ hiển thị mặc định cho từng loại trong ba loại nghiên cứu PSG có thể được tùy chỉnh cho những người xem khác nhau (Bảng 2-2).

Bảng 2-2: Ví dụ về Các Chế độ Hiển thị Đa ký Giấc ngủ (Sơ đồ Đạo trình)

(Ghi chú: ECG, Điện tâm đồ; EEG, điện não đồ; EMG, điện cơ; LAT, điện cơ chày trước trái; ON therm, Lưu lượng nhiệt mũi miệng; PAP, thiết bị áp lực đường thở dương; PtcCO2, Phân áp CO2 qua da; RAT, điện cơ chày trước phải; SpO2, độ bão hòa oxy động mạch bằng máy đo oxy xung nhịp. Nhịp mạch đo bằng oximetry là chỉ số thay thế cho nhịp tim. Ngực và Bụng là các đai nỗ lực RIP quấn quanh ngực và bụng).

Tại một số trung tâm giấc ngủ, cảm biến tư thế cơ thể được sử dụng, trong khi ở hầu hết các hệ thống PSG, tư thế cơ thể được kỹ thuật viên theo dõi nhập thủ công cùng với mức áp lực PAP điều trị hiện tại và lưu lượng oxy (nếu có chỉ định). Các hệ thống PSG kỹ thuật số cho phép xem toàn bộ hoặc một phần các thông số được ghi lại. Một kênh (channel) là hình ảnh hiển thị theo chiều ngang của một thông số được ghi lại theo thời gian. Số lượng kênh hiển thị có thể tùy chỉnh. Các cửa sổ hiển thị kéo dài 5, 10, 15, 30, 60, 90, 180 và 240 giây thường có sẵn. Số thứ tự của kỷ nguyên (epoch) hiện tại, tư thế cơ thể và mức PAP (nếu có) được hiển thị cùng với các đường biểu diễn đã chọn. Thông tin này cũng có thể được hiển thị dưới dạng hình mờ (watermark) trong một số hệ thống PSG. Ngoài ra, một bản tóm tắt toàn bộ đêm (all-night summary) cũng có sẵn (Hình 2-1) và có thể được bật tắt bên dưới cửa sổ chính chứa các kênh đang xem.

Một dạng hiển thị tóm tắt toàn đêm điển hình sẽ bao gồm một biểu đồ giấc ngủ (hypnogram – biểu diễn đồ họa các giai đoạn giấc ngủ) và các đường dọc để chỉ ra thời điểm xảy ra các sự kiện hô hấp, giảm oxy máu động mạch và cử động chân, cũng như một đường biểu diễn thu gọn của độ bão hòa oxy động mạch, mức PAP và tư thế cơ thể. Một thanh kẻ dọc cho biết vị trí hiện tại của cửa sổ chính trong phần tóm tắt toàn đêm. Nhấp đúp vào một điểm trên cửa sổ tóm tắt sẽ di chuyển cửa sổ biểu diễn chính đến mốc thời gian đó. Nội dung của chế độ xem tóm tắt toàn đêm có thể được chỉnh sửa và lưu lại thành chế độ xem mặc định. Ví dụ, người ta có thể chọn hiển thị các loại sự kiện hô hấp riêng biệt.

Trong Hình 2-2, bản tóm tắt toàn đêm của một nghiên cứu giấc ngủ chia đôi đêm (phần đầu chẩn đoán, phần sau chuẩn độ PAP) được trình bày. Sự giảm thiểu đáng kể các sự kiện hô hấp khi áp lực đường thở dương liên tục (continuous positive airway pressure – CPAP) tăng lên được minh họa rất rõ. Ở các chương tiếp theo, việc theo dõi hô hấp, điện tâm đồ (ECG), cử động chân, cũng như việc ghi lại và sử dụng các tín hiệu của thiết bị PAP sẽ được thảo luận chi tiết. Chương này sẽ tập trung bàn luận về công nghệ theo dõi giấc ngủ, mặc dù một số khía cạnh cũng liên quan trực tiếp đến các thông số khác đang được ghi lại.

Hình 2-1: Đường thẳng đứng cho biết vị trí của các đường biểu diễn chi tiết hiện đang được hiển thị ở cửa sổ chính trong biểu đồ tóm tắt toàn đêm. Người đánh giá có thể chọn các thông số bổ sung để hiển thị (ví dụ: mức áp lực đường thở dương). PLMS, Cử động chi chu kỳ trong giấc ngủ; SpO2, độ bão hòa oxy động mạch bằng máy đo oxy xung nhịp. (Phỏng theo Berry RB, Wagner MH, Sleep Medicine Pearls. 3rd ed. Elsevier, 2015:81.)

Hình 2-2: Bản tóm tắt toàn đêm của một nghiên cứu giấc ngủ chia đôi đêm. Có thể thấy các sự kiện hô hấp và tình trạng giảm oxy máu xuất hiện thường xuyên trong phần đầu của nghiên cứu, và giảm đáng kể khi mức áp lực đường thở dương liên tục (CPAP) được tăng lên. Bệnh nhân này có lượng lớn giai đoạn R (REM) và giai đoạn N3 khi dùng CPAP (hiện tượng dội ngược giấc ngủ N3 và REM). SpO2, độ bão hòa oxy động mạch.

GHI LẠI GIẤC NGỦ (RECORDING SLEEP)

Trong quá trình theo dõi giấc ngủ, các tín hiệu EEG, EOG và EMG được ghi lại bởi các bộ khuếch đại dòng điện xoay chiều vi sai (differential alternating current amplifiers – AC) nhằm khuếch đại sự chênh lệch điện áp giữa hai đầu vào (Hình 2-3 và 2-4). Mỗi bộ khuếch đại vi sai có hai đầu vào và một đầu nối đất (ground). Theo quy ước, trong ghi điện não đồ, nếu đầu vào 1 (G1) mang điện tích âm so với đầu vào 2 (G2), đường biểu diễn sẽ hướng lên trên (quy ước cực âm hướng lên). Các tín hiệu chung cho cả hai đầu vào sẽ không được khuếch đại (hiện tượng triệt tiêu tín hiệu chung – common mode rejection).

Hình 2-3: Sơ đồ giản lược minh họa đầu ra của một bộ khuếch đại dòng xoay chiều vi sai dùng để ghi tín hiệu điện não đồ (EEG) và điện nhãn đồ (EOG). Các tín hiệu chung cho cả hai đầu vào G1 và G2 bị triệt tiêu, và chỉ có sự chênh lệch mới được khuếch đại. Ở đây hệ số khuếch đại là 1. Lưu ý rằng khi G1 âm so với G2, độ lệch hướng lên trên. Đây là quy ước cực âm hướng lên trên được sử dụng trong ghi EEG. AC, dòng điện xoay chiều. (Từ Berry RB, Wagner MH. Sleep Medicine Pearls. 3rd ed. Elsevier, 2015:3.)

Mỗi đầu vào được ghi lại so với điểm nối đất chung và đầu vào 2 bị đảo ngược (Hình 2-4). Điều này cho phép các tín hiệu chung tự triệt tiêu lẫn nhau, trong khi sự khác biệt giữa đầu vào 1 và đầu vào 2 lại được khuếch đại. Việc sử dụng các bộ khuếch đại vi sai cho phép ghi lại các tín hiệu EEG điện áp rất thấp nằm đè lên các thay đổi điện áp da đầu dòng điện một chiều (direct current – DC) lớn hơn và tình trạng nhiễu sóng 60 chu kỳ từ các đường dây điện xoay chiều gần đó. Sự triệt tiêu tín hiệu chung phụ thuộc vào việc trở kháng ở đầu vào 1 và đầu vào 2 phải tương đối bằng nhau. Nếu không, các tín hiệu chung sẽ tạo ra các điện áp không bằng nhau tại hai đầu vào.