Skip to main content
SpringerLink
Log in

Polysomnographic reference curves for the first and second year of life

Perzentilkurven polysomnographischer Parameter für das erste und zweite Lebensjahr

  • Original Article
  • Published:
Somnologie - Schlafforschung und Schlafmedizin Aims and scope Submit manuscript

Summary

Objective

To derive reference curves of polysomnographic parameters for clinically healthy infants and children in the first and second year of life.

Study design

From January 1989 to December 1999 a total of 13373 polygraphic sleep recordings were carried out at the sleep laboratory of the Vestische Kinderklinik Datteln, a tertiary referral centre for sleep-related respiratory problems in infants and children. In order to create a data base for reference curves, 681 recordings were retrospectively selected from the total pool, if the following criteria were fulfilled: first polygraphic sleep recording of the proband, clinically healthy term infants without symptoms of upper respiratory infection at the time of sleep study. Premature birth (<37 weeks of gestation), low birth weight (<2500 g), apparent life-threatening events (ALTE), neonatal complications, known cardial, pulmonary, cerebral and metabolic disorders, dysmorphic syndromes, sudden infant death (SIDS) of a sibling, heavy parental smoking (>10 cigarettes per day), and maternal drug addiction were exclusion criteria for the reference group. Recording and evaluation of polysomnographies were carried out according to published recommendations of the Pediatric Task Force of the German Sleep Society (DGSM).

Results

Reference curves covering an age range of 1 to 24 months are presented for the following parameters: quiet and active sleep, coordinated and paradoxical patterns of thoracic and abdominal breathing movements, periodic breathing, frequency of respiratory pauses of ≥3 seconds ≥5 seconds and ≥10 seconds duration, respectively, frequency, mean and maximal duration of respiratory pauses following a sigh, central, obstructive and mixed respiratory pauses, respectively, transcutaneous partial pressure of oxygen and carbon dioxide, oxygen saturation of hemoglobin as measured by pulse oximetry, and instantaneous heart rate. Periodic breathing and apnea frequencies, especially obstructive apneas showed an asymmetric distribution of individual measurements.

Conclusion

These reference curves facilitate the judgement of individual polysomnographic results to be adequate for age, to be deviating from the normal age range, or to be pathologic.

Zusammenfassung

Ziel

Referenzkurven polysomnographischer Parameter für klinisch gesunde Säuglinge und Kleinkinder im ersten und zweiten Lebensjahr sollten erstellt werden.

Studiendesign

Von Januar 1989 bis Dezember 1999 wurden im Schlaflabor der Vestischen Kinderklinik Datteln 13373 polygraphische Schlafuntersuchungen an Kindern durchgeführt. Die Berechnung der Referenzwerte für das erste und zweite Lebensjahr erfolgte auf der Basis von 681 Polysomnographien, die folgende Kriterien erfüllten: erste polygraphische Untersuchung, klinisch gesunde reifgeborene Kinder ohne Anzeichen von Infekten der oberen Luftwege zum Zeitpunkt der Polygraphie. Frühgeburtlichkeit (<37 SSW), niedriges Geburtsgewicht (<2500 g), offensichtlich lebensbedrohliche Ereignisse (ALTE) in der eigenen Anamnese, Komplikationen in der Neonatalzeit, kardiale, pulmonale, zerebrale und metabolische Erkrankungen, Fehlbildungssyndrome, plötzlicher Tod (SIDS) bei Geschwistern, starkes Rauchen der Eltern (>10 Zigaretten/Tag) sowie Drogenabusus der Mutter während der Schwangerschaft waren Ausschlusskriterien für das Referenzkollektiv. Die Durchführung und Auswertung der Polysomnographien erfolgte entsprechend den Empfehlungen der Arbeitsgruppe Pädiatrie der DGSM.

Ergebnisse

Perzentilkurven für das erste und zweite Lebensjahr wurden für folgende polysomnographische Parameter erstellt: ruhiger und aktiver Schlaf, koordinierte und paradoxe Atembewegungen, periodische Atmung, Atempausen ≥3s, ≥5s, respektive ≥10s, die Häufigkeit, mittlere und maximale Dauer der Atempausen nach einem Seufzer, respektive der zentralen, obstruktiven und gemischten Atempausen sowie transkutaner Sauerstoff- und Kohlendioxidpartial druck, Sauerstoffsättigung und instantane Herzfrequenz. Diese Parameter zeigten einen ausgeprägten Altersgang, insbesondere in den ersten 6 Monaten. Eine asymmetrische Verteilung der Einzelwerte fiel besonders bei der periodischen Atmung und den obstruktiven Atempausen auf.

Schlussfolgerung

Die Abgrenzung auffälliger Befunde von altersentsprechenden Befunden sowie die Einschätzung eines Befundes als pathologisch wird durch die vorgelegten Perzentilkurven erleichtert.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this article

Log in via an institution

Price excludes VAT (USA)
Tax calculation will be finalised during checkout.

Instant access to the full article PDF.

Institutional subscriptions

Similar content being viewed by others

References

  1. Anders T, Emde R, Parmalee A (eds): A manual of standardized techniques and criteria for scoring of states of sleep and wakefulness in newborn infants. UCLA Brain Information Service, NINDS Neurological Information Network, 1971.

  2. Barschdorff D, Jäger A, Gerhardt D, Trowitzsch E, Buschatz D, Schlüter B: Automatische Apnoebewertung zur Beurteilung von Atemregulationsstörungen bei Säuglingen. Z EEG-EMG 25:205–209, 1994.

    Google Scholar 

  3. Basler K, Largo RH, Molinari L: Die Entwicklung des Schlafverhaltens in den ersten fünf Lebensjahren. Helv Pädiat Acta 35:211–223, 1980.

    CAS  Google Scholar 

  4. Brazy JE, Kinney HC, Oakes WJ: Central nervous system structural lesions causing apnea at birth. J Pediatr 111:163–175, 1987.

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

  5. Buschatz D, Schlüter B, Zernikow B, Trowitzsch E: Interkorrelation von epidemiologischen und polysomnographischen Risikofaktoren des plötzlichen Säuglingstodes. Somnologie 3:101–107, 1999.

    Google Scholar 

  6. Buschatz D, Schlüter B, Trowitzsch E: Beeinflussung polysomnographischer Meßdaten durch Luftweginfekte. Klin Pädiatr 212 (Suppl):S40, 2000.

    Google Scholar 

  7. Curzi-Dascalova L: Phase relationships between thoracic and abdominal respiratory movement during sleep in 31–38 weeks conceptional age normal infants. Comparison with full-term (39–41 weeks) newborns. Neuropediatrics 13 [suppl]:15–20, 1982.

    PubMed  Google Scholar 

  8. Curzi-Dascalova L, Lebrun F, Korn G: Respiratory frequency according to sleep states and age in normal premature infants: a comparison with full term infants. Pediatr Res 17:152–156, 1983.

    PubMed  CAS  Google Scholar 

  9. Davidson Ward SL, Bautista D, Chan L, Derry M, Lisbin A, Durfee MJ, Mills KSC, Keens TG: Sudden infant death syndrome in infants of substance-abusing mothers. J Pediatr 117:876–881, 1990.

    Article  Google Scholar 

  10. Eaton-Evans J, Dugdale AE: Sleep patterns of infants in the first year of life. Arch Dis Child 63:647–649, 1988.

    PubMed  CAS  Google Scholar 

  11. Ellingson RJ, Peters JF: Development of EEG and daytime sleep patterns in normal full-term infants during the first months of life: longitudinal observations. EEG Clin Neurophysiol 49:112–124, 1980.

    Article  CAS  Google Scholar 

  12. Finer NN, Barrington KJ, Hayes B: Prolonged periodic breathing: significance in sleep studies. Pediatrics 89:450–453, 1992

    PubMed  CAS  Google Scholar 

  13. Flores-Guevara R, Plouin P, Curzi-Dascalova L, Radvanyi M-F, Guidasci S, Pajot N, Monod N: Sleep apneas in normal neonates and infants during the first 3 months of life. Neuropediatries 13 [suppl]:21–28, 1982.

    Google Scholar 

  14. Flores-Guevara P, Lacombe J, Monod B, Bernhard N, Guidasci S, Monod N: Polysomnograms and cardiopneumograms in SIDS research. Biol Neonate 49:270–276, 1986.

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

  15. Flores-Guevara R, Sternberg B, Peirano P, Guidasci S, Durupt N, Monod N: Respiratory pauses and periodic breathing assessed by cardiopneumography in normal infants and in SIDS siblings. Neuropediatrics 17:59–62, 1986.

    PubMed  CAS  Google Scholar 

  16. Freed GE, Steinschneider A, Glassman M, Winn K: Sudden infant death syndrome prevention and an understanding of selected clinical issues. Pediatr Clin North Amer 41:967–989, 1994.

    CAS  Google Scholar 

  17. Gaultier C: Unreife der cardiorespiratorischen Mechanismen in Neugeborenen und Säuglingen. Annales. Nestlé 50:62–66, 1992.

    Google Scholar 

  18. Grether JK, Schulman J: Sudden infant death syndrome and birth weight. J Pediatr 114:561–567, 1989.

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

  19. Guilleminault C, Pelayo R, Leger D, Clerk A, Bocian RCZ: Recognition of sleep-disordered breathing in children. Pediatrics 98:871–882, 1996.

    PubMed  CAS  Google Scholar 

  20. Haddad GG, Krongrad E, Epstein RA, Epstein MAF, Law HS, Katz JB, Mazza NM, Mellins RB: Effect of sleep state on the QT interval in normals infants. Ped Res 13:139–141, 1979.

    CAS  Google Scholar 

  21. Harper RM, Leake B, Hoppenbrouwers T, Steman MB, McGinty DJ, Hodgman J: Polygraphic studies of normal infants and infants at risk for sudden infant death syndrome: heart rate and variability as a function of state. Pediat Res 12:778–785, 1978.

    PubMed  CAS  Google Scholar 

  22. Hoppenbrouwers T, Hodgman JE, Harper RM, Hofmann E, Sterman MB, McGinty DJ: Polygraphic studies of normal infants during the first six months of life: III. Incidence of apnea and periodic breathing. Pediatrics 60:418–425, 1977.

    PubMed  CAS  Google Scholar 

  23. Irgens LM, Skjaerven R, Peterson DR: Prospective assessment of recurrence risk in sudden infant death syndrome siblings. J Pediatr 104:349–351, 1984.

    PubMed  CAS  Google Scholar 

  24. Jorch G, Schmidt-Troschke S, Bajanowski T, Heinecke A, Findeisen M, Nowaek C, Rabe G, Freislederer A, Brinkmann B, Harms E: Epidemiologische Risikofaktoren des plötzlichen Kindstodes. Monatsschr Kinderheilkd 142:45–51, 1994.

    Google Scholar 

  25. Kahn A, Rebuffat E, Sottiaux M, Blum, D: Infant with an apparent life-threatening event and possible risk for sudden infant death syndrome. Pädiatr Pädol 23:293–306, 1988.

    PubMed  CAS  Google Scholar 

  26. Kahn A, Blum D, Rebuffat E, Sottiaux Levitt J, Bochner A, Alexander M, Groswasser J, Muller MF: Polysomnographic studies of infants who subsequently died of sudden infant death syndrome. Pediatrics 82:721–727, 1988.

    PubMed  CAS  Google Scholar 

  27. Kandall SR, Gaines J, Habel L, Davidson G, Jessop D: Relationship of maternal substance abuse to subsequent sudden infant death syndrome in offspring. J Pediatr 123:120–126, 1993.

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

  28. Keens TG, Davidson Ward SL, Gates EP, Hart LD, Basile A, Tinajero LA, Lau AM, Chan CE: A comparison of pneumogram recordings in infants in the hospital and at home. Pediatr Pulmonol 2:373–377, 1986.

    PubMed  CAS  Google Scholar 

  29. Kelly DH, Stellwagen LM, Kaitz E, Shannon DC: Apnea and periodic breathing in normal full-term infants during the first twelve months. Pediatr Pulmonol 1:215–219, 1985.

    PubMed  CAS  Google Scholar 

  30. Kerbl R: SIDS und Polygraphie. Wien Klin Wschr 112/5:204–208, 2000.

    Google Scholar 

  31. Koepchen H-P: Atmungsregulation. In: Gauer OH, Kramer K, Jung R (Hrsg): Physiologie des Menschen. Bd 6: Atmung. Urban und Schwarzenberg, München, Berlin, Wien, 1972.

    Google Scholar 

  32. Litscher G, Pfurtscheller G, Bes F, Poiseau E: Respiration and heart rate variation in normal infants during quiet sleep in the first year of life. Klin Pädiatr 205:170–175, 1993.

    PubMed  CAS  Google Scholar 

  33. Maier U, Paditz E, Friebel D: Normalwerte der mittleren Herz-frequenz (HF) im Säuglingsalter im Aktivschlaf und im Ruhigschlaf. Somnologie 4 (Suppl. 1):23, 2000.

    Google Scholar 

  34. Malloy MH, Freeman Jr DH: Birth weight- and gestational age-specific sudden infant death syndrome mortality: United States, 1991 versus 1995. Pediatrics 105:1227–1231, 2000.

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

  35. Marcus CL, Keens TG, Bautista DB, von Pechmann WS, Davidson Ward SL: Obstructive sleep apnea in children with Down syndrome. Pediatrics 88:132–139, 1991.

    PubMed  CAS  Google Scholar 

  36. Mok JYQ, McLaughlin FJ, Pintar M, Hak H, Amaro-Galvez R, Levison H: Transcutaneous monitoring of oxygenation: what is normal? J Pediatr 108:365–371 1986.

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

  37. Monod N, Plouin P, Sternberg B, Peirano P, Pajot N, Flores R, Linnett S, Kastler B, Scavone C, Guidasci S: Are polygraphic patterns useful tools for predicting the risk for sudden infant death syndrome? Biol Neonate 50:147–153, 1986.

    PubMed  CAS  Google Scholar 

  38. Niewerth HJ, Wiater A: Neurovegetative Symptome bei Säuglingen mit schlafbezogenen Atmungsregulationsstörungen. Klin Pädiatr 209:54–58, 1997.

    PubMed  CAS  Google Scholar 

  39. Niewerth HJ, Wiater A, Scholle S, Hederer B, Hoch B, Schäfer T: Wertigkeit periodischer Atmung im Säuglingsalter. Somnologie 2:140–147, 1998.

    Article  Google Scholar 

  40. Niewerth HJ, Wiater A: Polysomnographische Untersuchungen für Säuglinge und Kinder-Anleitung für die Laborarbeit. Somnologie 4:43–52, 2000.

    Article  Google Scholar 

  41. Paky F, Kytir J: Der plötzliche Kindstod im 20. Jahrhundert-Hypothesen, Dogmen, Holzwege. Wien Klin Wschr 112/5:193–197, 2000.

    Google Scholar 

  42. Patzak A, Lipke K, Orlow W, Mrowka R, Strauss H, Windt E, Persson PB, Schubert E: Development of heart rate power spectra reveals neonatal pecularities of cardiorespiratory control. Am J Physiol 271 (Regulatory Integrative Comp Physiol 40): R1025-R1032, 1996.

    PubMed  CAS  Google Scholar 

  43. Patzak A, Schlüter B, Orlow W, Mrowka R, Gerhardt D, Schubert E, Persson PB, Barschdorff D, Trowitzsch E: Linear and nonlinear properties of heart rate control in infants at risk. Am J Physiol 273 (Regulatory Integrative Comp Physiol 42): R540-R547, 1997.

    PubMed  CAS  Google Scholar 

  44. Patzak A, Schlüter B, Mrowka R, Unbehann A, Gerhardt D, Persson PB, Barschdorff D, Trowitzsch E: Rhythms and complexity of respiration during sleep in pre-term infants. Clin Physiol 19, 6:458–466, 1999.

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

  45. Patzak A, Mrowka R, Springer S, Eckard T, Ipsiroglu OS, Erler T, Hofmann S: Herzfrequenzvariabilität-Methoden, Physiologie und Applikation im pädiatrischen Schlaflabor. Wien Klin Wschr 112:234–250, 2000.

    PubMed  CAS  Google Scholar 

  46. Poets CF, Stebbens VA, Samuels MP, Southall DP: Oxygen saturation and breathing patterns in children. Pediatrics 92:686–690, 1993.

    PubMed  CAS  Google Scholar 

  47. Rechtschaffen A, Kales A (Eds), Berger RJ, Dement WC, Jacobson A, Johnson LC, Jouvet M, Monroe LJ, Oswald I, Roffwarg HP, Roth B, Walter RD. A manual of standardized terminology, techniques and scoring system for sleep stages of human subjects. Public Health Service, US Government Printing Office, Washington, D.C., 1968.

    Google Scholar 

  48. Richards JM, Alexander JR, Shinebourne EA, de Swiet M, Wilson AJ, Southall DP: Sequential 22-hour profiles of breathing patterns and heart rate in 110 full-term infants during their first 6 months of life. Pediatrics 74:763–777, 1984.

    PubMed  CAS  Google Scholar 

  49. Roffwang HP, Dement WC, Fisher C: Preliminary observations of the sleep-dream pattern in neonates, infants, children and adults. In: Harms E (Ed): Problems of sleep and dreams in children. Macmillan, New York, pp60–72, 1964.

    Google Scholar 

  50. Ruggins NR: Pathophysiology of apnea in preterm infants. Arch Dis Child 66:70–73, 1991.

    PubMed  CAS  Google Scholar 

  51. Schäfer T, Schäfer D, Schläfke ME: Breathing, transcutaneous blood gases, and CO2-response in SIDS siblings and control infants during sleep. J Appl Physiol 74:88–102, 1993.

    PubMed  Google Scholar 

  52. Schläfke ME, Hein H, Kotterba S, Rasche K, Rühle KH, Sanner B, Schäfer C, Schäfer D, Schäfer T: Zur Bedeutung des CO2-Partialdrucks als Meßgröße im Schlaflabor. Somnologie 1:184–196, 1997.

    Google Scholar 

  53. Schlüter B, Buschatz D, Trowitzsch E, Andler W: Obstruktive Apnoen und periodische Atmung bei Frühgeborenen. Monatsschr Kinderheilkd 141:805–812, 1993.

    PubMed  Google Scholar 

  54. Schlüter B, Buschatz D, Trowitzsch E: Polygraphische Schlafuntersuchungen vor und nach einem offensichtlichen lebensbedrohlichen Ereignis (ALTE). Monatsschr Kinderheilkd 144:613–619, 1996.

    Google Scholar 

  55. Schlüter B, Buschatz D, Holtmannspötter K, Aksu F, Trowitzsch: Entwicklung kardiorespiratorischer Parameter bei Kindern drogenabhängiger Mütter. In: Mayer G (Hrsg): Jahrbuch Schlafmedizin in Deutschland 1996, S. 68–71, MMV Medizin Verlag München, 1997.

    Google Scholar 

  56. Schlüter B: Schlafpolygraphie bei Kindern: Methodik, Referenzwerte, Anwendungsgebiete. Regensburg: Roderer Verlag, S. 45–65, 1999.

    Google Scholar 

  57. Schlüter B: Erkrankungen mit Schlafstörungen: Hypersomnie. Somnologie 3:111–118, 1999.

    Article  Google Scholar 

  58. Scholle S, Zwacka G: Schlafbewertung im Säuglings-, Klein-kindes- und Kindesalter. Klin Pädiatr 208:285–289, 1996.

    PubMed  CAS  Google Scholar 

  59. Scholle S, Poley M, Glaser S, Zwacka G: Periodische Atmung im ersten Lebensjahr in Abhängigkeit von den Schlafstadien. Somnologie 2:14–20, 1998.

    Article  Google Scholar 

  60. Scholle S, Schäfer T: Atlas of states of sleep and wakefulness in infants and children. Somnologie 3:163–241, 1999.

    Article  Google Scholar 

  61. Stein IM, Fallom M, Merisalo RL, Kennedy JL: The frequeney of apnea and bradycardia in a population of healthy, normal infants. Neuropediatrics 14:73–75, 1983.

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

  62. Strollo jr PJ, Rogers RM: Obstructive sleep apnea. N Engl J Med 334 (No 2):99–104, 1996.

    Article  PubMed  Google Scholar 

  63. van Someren V, Stothers JK: A critical dissection of obstructive apnea in the human infant. Pediatrics 71:721–725, 1983.

    PubMed  Google Scholar 

  64. Wiater A, Niewerth HJ (together with the Pediatric Task Foree in the German Sleep Society (DGSM)): Polysomnographic standards for infants and children. Somnologie 4:39–42, 2000.

    Article  Google Scholar 

Download references

Author information

Authors and Affiliations

  1. Vestische Kinderklinik, Universität Witten/Herdecke, Dr-Friedrich-Steiner-Str 5, D-45711, Datteln

    Bernhard Schlüter, Dirk Buschatz & Eckardt Trowitzsch

Authors
  1. Bernhard Schlüter
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  2. Dirk Buschatz
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  3. Eckardt Trowitzsch
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

Corresponding author

Correspondence to Bernhard Schlüter.

Rights and permissions

Reprints and permissions

About this article

Cite this article

Schlüter, B., Buschatz, D. & Trowitzsch, E. Polysomnographic reference curves for the first and second year of life. Somnologie 5, 3–16 (2001). https://doi.org/10.1046/j.1439-054x.2001.01148.x

Download citation

  • Issue Date:

  • DOI: https://doi.org/10.1046/j.1439-054x.2001.01148.x

Keywords

Schlüsselwörter

Search

Navigation