LIIKEANTURILLA HAVAITTUJEN UNENAIKAISTEN HENGITYSLUOKKIEN AIKAINEN SYKEVAIHTELU

Transkriptio

1 LIIKEANTURILLA HAVAITTUJEN UNENAIKAISTEN HENGITYSLUOKKIEN AIKAINEN SYKEVAIHTELU Sonja Kuusimäki Syventävien opintojen kirjallinen työ Tampereen yliopisto Lääketieteen yksikkö Pirkanmaan sairaanhoitopiirin unitutkimusryhmä Tammikuu 2012

2 Tampereen yliopisto Lääketieteen yksikkö Pirkanmaan sairaanhoitopiirin unitutkimusryhmä KUUSIMÄKI SONJA: LIIKEANTURILLA HAVAITTUJEN UNENAIKAISTEN HENGITYSLUOKKIEN AIKAINEN SYKEVAIHTELU Kirjallinen työ, 18 s. Ohjaajat: Dos Sari-Leena Himanen ja FL Mirja Tenhunen Tammikuu 2012 Avainsanat: uni, hengityshäiriö, sykevariaatioanalyysi, uniapnea, pitkäkestoinen osittainen ylähengitystieahtauma Johdanto: Unenaikaisia hengityshäiriöitä on perinteisesti tutkittu monimutkaisilla ja resursseja vaativilla rekisteröinneillä. Korvaavaksi menetelmäksi on kehitetty unipatja, jonka etuna on helppous ja noninvasiivisuus. Emfit-liikeanturi on perinteistä unipatjaa pienempi, ja sen signaali on verrattavissa perinteisen unipatjan signaaliin. Tämän työn tarkoituksena on tutkia unenaikaisia hengityshäiriöitä ja erityisesti lisääntynyttä hengitysvastusta kuvaavaa IRR-ilmiötä sydämen sykevaihteluanalyysin avulla. Aineisto ja menetelmät: Tutkimuksen aineistona ovat 30 hengityshäiriöpotilaan unirekisteröinnit ja Emfit-signaalit. Rekisteröinnit luokiteltiin univaiheisiin, ja Emfit-signaalille tehtiin hengitysluokkajako sovittujen sääntöjen mukaisesti. Lopullisessa analyysissa hengityskatkoja sisältävät hengitysluokat (OP1 OP3) yhdistettiin. Jokaiselle hengitysluokalle laskettiin erikseen syke ja sykevariaatio (HR ja HRV) sekä määritettiin tyypilliset sykevariaation taajuusanalyysin parametrit (VLF, LF, HF, LF-HF-suhde). Tulokset: OP-luokassa sykevariaatio oli suurinta. IRR- ja NB-luokissa (normaali hengitys) sykevariaatio oli melko samanlaista. OP-luokassa sympaattista vaikutusta kuvaava LF-HF-suhde oli suurin, ja se erosi tilastollisesti merkitsevästi IRR- ja NB-luokista. Pohdinta: Tulosten perusteella IRR ei näytä aiheuttavan sympaattisen aktiivisuuden lisääntymistä. Vaikka sykevariaatioanalyysillä ei saatu osoitettua merkittävää apua IRR-ilmiön diagnostikkaan, on sillä kuitenkin huomattava rooli muiden unenaikaisten hengityshäiriöiden diagnostiikassa.

3 SISÄLLYS 1 JOHDANTO AINEISTO JA MENETELMÄT TULOKSET POHDINTA LÄHTEET... 15

4 1 JOHDANTO 1 Unen laatua arvioidaan yleisimmin univaiheluokituksen avulla. Rechtschaffen ja Kales -uniluokitus jakaa unen viiteen luokkaan; non-rem-unta kuvaavat luokat S1 S4, ja lisäksi on oma luokkansa REM-unelle. S1-univaiheet ovat tyypillisimmin melko lyhyitä. Niitä esiintyy nukahtamisen jälkeen ennen muita univaiheita sekä unessa kehon liikehdinnän jälkeen. S2-unessa aivosähkökäyrässä alkaa näkyä unisukkuloita ja K-komplekseja. Ne kertovat aivojen siirtymisestä pinnallisesta hieman syvempään uneen. Vaiheet S3 ja S4 kuvaavat varsinaista syvää unta. REM-unessa aivosähkökäyrä muistuttaa eniten S1-unta, eli luonteeltaan REM-uni on melko pinnalista unta. (Rechtschaffen ja Kales 1968.) Unihäiriöt ovat unen laatua heikentäviä tekijöitä. Unettomuus on yleisin Suomessa esiintyvä unihäiriö. Sillä tarkoitetaan toistuvaa nukahtamisvaikeutta, liian lyhyttä yöunta tai huonolaatuista unta. Unettomuuden ilmaantuvuus on suurinta yli 65-vuotiailla, ja jatkuvasta unettomuudesta kärsii 5 12 % aikuisväestöstä. (Unettomuus: Käypä hoito -suositus 2008.) Unettomuudesta seuraa päiväväsymystä, joka johtaa toimintakyvyn laskuun ja työongelmiin sekä elämänlaadun heikkenemiseen (Pigeon 2010). Lisäksi unettomuuden ja masennuksen välillä on todettu vahva yhteys (Szklo-Coxe ym. 2010). Unenaikaiset hengityshäiriöt ovat unettomuuden jälkeen toiseksi yleisin unihäiriötyyppi. Oireista uniapneaa sairastaa miehistä vähintään 4 % ja naisista 2 % (Telakivi ym. 1987, Young ym. 1993, Partinen ja Hublin 2005). Uniapnea on yleisintä vuotiailla (Partinen ja Hublin 2005). Uniapnean Käypä hoito -suosituksessa hengityshäiriöt määritellään usein toistuviksi vähintään kymmenen sekunnin mittaisiksi jaksoiksi. Häiriö tarkoittaa joko täyttä hengityskatkosta eli apneaa tai hengityksen vaimentumista eli hypopneaa. Näiden häiriöiden taustalla on ylähengitysteiden ahtautuminen, joka voi johtua esimerkiksi liiallisesta rasvamäärästä kaulan alueella. Vaikutus tulee esille yöaikana, kun ylähengitysteiden lihakset rentoutuvat. Ongelmallisia hengityshäiriöistä tekee paitsi veren happipitoisuuden lasku, myös se, että hengityshäiriö päättyy yleisimmin lyhyeen tiedostamattomaan havahtumiseen. Tämä tekee unesta hyvin katkonaista, mikä taas johtaa jatkuvaan univajeeseen ja päiväväsymykseen. Hengityshäiriöiden vakavuutta on totuttu ilmoittamaan AHI-indeksinä (apnea-hypopnea-indeksi), joka kertoo hengityshäiriöiden keskimääräisen ilmaantuvuuden tuntia kohden. (Uniapnea: Käypä hoito -suositus 2010.) Uniapnea lisää sympaattisen hermoston aktiivisuutta sekä unen että valveen aikana (Somers ym. 1995,

5 2 Narkiewicz ym. 1998, Shamsuzzaman ym. 2003). Lisäksi se kohottaa sydän- ja verisuonitautien riskiä (Shamsuzzaman ym. 2003, Somers ym. 2008, Sjösten ym. 2009) sekä ennenaikaista kuolleisuutta (Young ym. 2008). Viime vuosien aikana uneen ja sen laatuun on alettu kiinnittää yhä enemmän huomiota. Tämän myötä myös unitutkimus on vilkastunut. Unen arviointi ja luokittelu perustuvat monimutkaiseen rekisteröintiin. Potilaalta mitataan aivo-, lihas-, sydän- ja silmäsähkökäyrää sekä hengitystä. Tutkimus on vaativa ja raskas, ja se vaatii runsaasti mm. henkilökuntaresursseja. (Kortelainen ym ) Korvaavia mittausmenetelmiä onkin kehitetty runsaasti. Suomessa Turun yliopiston uniyksikössä kehitettiin klassinen unipatja vuosina (Static Charge Sensitive Bed, SCSB, Alihanka ym. 1981). Unipatjalla mitattavan signaalin perusteella unenaikainen hengitys voidaan jakaa kuuteen luokkaan. Normal breathing (NB) -luokka kuvaa normaalia hengitystä. Periodinen hengitysluokka 1 (P1) vaikuttaa edustavan normaalia hengitysvaihtelua alentuneen vireyden aikana. Obstruktiiviset periodiset hengitysluokat (OP1, OP2 sekä OP3) esiintyvät hengityskatkojen aikana. IRR-luokka (increased respiratory resistance) esiintyy pitkäkestoisen ylähengitystieahtauman aikana (Tenhunen ym. 2011). Unipatjojen etu on noninvasiivisuus. Potilaaseen ei tarvitse kiinnittää johtoja, jotka saattaisivat joko irrota tai ainakin häiritä nukkumista. Unipatjoja voidaan käyttää sekä osana unipolygrafiaa että itsenäisesti. Tämä tekee tutkimuksen suorittamisesta helppoa ja vapaata, koska ei tarvitse olla tiettyyn paikkaan sidottuna. Noninvasiivisuus tekee unipatjarekisteröinnistä myös tavallista unipolygrafiaa halvemman vaihtoehdon. (Rauhala ym ) Hengitysjaksojen lisäksi unipatjasignaalilla nähdään myös jaksoittainen jalkaliikehäiriö (Rauhala ym. 1996, Rauhala ym. 2009). Perinteistä unipatjaa pienempi Emfit-liikeanturi on monissa Suomen unilaboratorioissa syrjäyttänyt SCSB-unipatjan. Emfit-signaali muistuttaa suuresti SCSB-signaalia (Alametsä ym. 2006), ja samoihin periaatteisiin pohjautuvaa hengitysluokittelua voidaan käyttää molemmissa (Tenhunen ym. 2011). Emfit-patja on noninvasiivinen liikeanturi. Se koostuu ohuista polymeerikerroksista, joita erottavat ilmakerrokset. Sen pinnalla on sähköä johtava, pysyvästi polarisoitunut kerros. Paineen muutokset saavat Emfit-patjassa aikaan sähköisiä muutoksia, joita voidaan mitata (Paajanen ym. 2000).

6 3 Unitutkimuksissa hengitystyön mittauksen kultaisena standardina pidetään ruokatorvesta mitattavaa rintakehän sisäistä painetta. Ylähengitystietukoksen aikana ruokatorvesta mitattu negatiivinen paine kohoaa. Tutkimusryhmämme aikaisemmassa työssä todettiin, että Emfit-patjasignaalissa esiintyvä piikikkyys lisääntyy silloin, kun negatiivinen paine on koholla (Tenhunen ym 2011). Tuon työn perusteella hengitystyö on voimistunutta OP-luokissa ja myös IRR-luokan aikana. Toisin kuin OPluokissa, IRR-ilmiön aikana ruokatorvipaineen poikkeavan negatiivisia arvoja esiintyy pitkinä, jopa puolen tunnin mittaisina jaksoina. Postmenopausaalisilla naisilla IRR-luokan esiintyminen on yleistä, jopa kymmenen kertaa yleisempää kuin varsinaisen uniapnean esiintyminen (Polo-Kantola ym. 2003, Anttalainen ym. 2007). Unen IRR-vaihe päättyy yleensä havahtumiseen ja liikehdintään (Polo 1992). Rauhalan työryhmän mukaan IRR-vaiheeseen liittyy kohonnut kudoshiilidioksidipitoisuus (Rauhala ym. 2007). Yllättäen IRR-potilaiden on todettu käyttävän vähemmän verenpainelääkkeitä suomalaiseen yleisväestöön verrattuna (Anttalainen ym. 2010). Vuonna 1965 Hon ja Lee esittelivät sydämen sykevaihtelun (HRV) kliinisen merkityksen. He huomasivat sikiöllä muutoksia sydämen lyöntien välisissä intervalleissa jo ennen kuin sydämen sykkeessä tapahtui havaittavia muutoksia. (Hon ja Lee 1965.) Vuonna 1977 todettiin, että sydäninfarktin jälkeinen kuolleisuus on koholla, jos HRV on matala (Wolf ym. 1978). Vuonna 1981 Akselrod ym. esittelivät sykkeen taajuusanalyysin (Akselrod ym. 1981), jonka avulla on opittu ymmärtämään paremmin RR-intervallien vaihtelun autonomista taustaa (Pomeranz ym. 1985, Pagani ym. 1986). Sydämen sykevaihtelua arvioidaan yleensä kahdella eri menetelmällä. Aikasarja-analyysissä määritetään joko sydämen syke tiettynä ajanhetkenä tai RR-intervallit peräkkäisten normaalien QRS-kompleksien välillä. Aikasarjoja voidaan käyttää sekä lyhyiden että pidempien EKG:stä rekisteröityjen ajanjaksojen tutkimiseen. Aikasarjoista lasketaan useita eri muuttujia, kuten esimerkiksi keskisyke (HR), keskimääräinen RR-intervallin kesto, lyhimmän ja pisimmän RRintervallin kesto tai RR-intervallien vuorokausivaihtelu. HRV-muuttuja (heart rate variability) kuvaa peräkkäisten sydämenlyöntien vaihtelua eli sykevariaatiota. (American Heart Association 1996.) Toinen sykevariaation arviointimenetelmä on taajuusanalyysi. Taajuusanalyysissä EKG:n tehospektristä erotellaan eri taajuuskaistoja, joiden on osoitettu kuvaavan sydämen ja verenkierron autonomista säätelyä. HF-kaista (high frequency) sisältää taajuudet 0,15 0,4 Hz. Sen on ajateltu

7 4 kuvaavan sydämen sähköisen toiminnan vagaalista säätelyä. LF-kaistalla (low frequency) on taajuudet 0,04 0,15 Hz. LF-kaistan ajatellaan olevan sympaattisen aktiivisuuden mittari, joka sisältää myös parasympaattisen komponentin. (American Heart Association 1996.) Tämän perusteella on ajateltu, että LF-HF-suhde edustaisi sympatovagaalista tasapainoa. Kaikista matalimpia VLF-taajuuksia, 0,003 0,04 Hz, (very low frequency) on tutkittu vähiten, ja niiden merkitys on toistaiseksi kiistanalainen, mutta niiden on ajateltu liittyvän pitempiaikaiseen parasympaattiseen säätelyyn, kuten lämmönsäätelyyn ja reniini-angiotensiini-aldosteronijärjestelmään (American Heart Association 1996). Taajuuskomponentteja voidaan käyttää sekä lyhytaikaisissa, 2 5 minuutin mittaisissa, että pitkäaikaisissa 24 tunnin rekisteröinneissä (Sayers 1973, Akselrod ym. 1981, Pagani ym. 1986, Malliani ym. 1991). Jälkimmäisessä analyysissä tulee huomioida signaalin muuttumattomuus ajan suhteen (stationaarisuus). Eniten tietoa saadaan, kun samoille rekisteröinneille tehdään sekä aikasarja- että taajuusanalyysit (American Heart Association 1996). Sykevariaatioanalyysiä käytetään jo nykyään apuna kliinisessä työssä etenkin autonomisen säätelyn tutkimisessa. Vähentynyt HRV ennustaa korkeampaa kardiovaskulaarista riskiä ja kokonaiskuolleisuutta (Bigger ym. 1993, Tsuji ym. 1994, Tsuji ym. 1996). Sydäninfarktin jälkeen matala HRV kuvaa vähentynyttä sydämen vagaalista aktiivisuutta. Tästä seuraa sympaattisten mekanismien korostuminen ja sydämen sähköisen toiminnan epävakaisuus ja rytmihäiriöalttius. (Casolo ym ) Diabeettisessa neuropatiassa aikasarja-analyysin parametrien pienenemisellä on todettu olevan yhteys autonomisen neuropatian kliiniseen ilmentymiseen (Ewing ym. 1984, Pagani ym. 1988, Freeman ym. 1991). HRV-analyysi soveltuu hyvin myös unitutkimukseen. Sen avulla voidaan tutkia autonomisen toiminnan muutoksia eri univaiheissa. Syke laskee ja sen vaihtelu vähenee univaiheissa S1 S4, kun taas REM-unessa sekä syke että sykevaihtelu ovat suurempia (Zemaityte ym. 1984, Bonnet ja Arand 1997). Vanhemmilla henkilöillä non-rem-unen aikainen syke on korkeampi ja HF matalampi kuin nuoremmilla, mikä osoittaa, että ikääntyminen vähentää vagaalista aktiivisuutta yöaikana (Crasset ym. 2001). Uniapnean vaikutus autonomisen hermoston säätelyyn on siis yleisesti tiedossa. Sen sijaan pitkäkestoinen osittainen ylähengitystieahtauma (IRR) on vielä huonosti ymmärretty ilmiö. Sen vaikutusta autonomiseen hermostoon ei ole tutkittu. Tämän tutkimuksen tarkoituksena onkin selvittää IRR-ilmiön taustaa ja sen mahdollista merkitystä yleisemmän sairastavuuden kannalta sykevaihteluparametrien avulla.

8 2 AINEISTO JA MENETELMÄT 5 Tämän tutkimuksen aineistona ovat 30 hengityshäiriöpotilaan unirekisteröinnit. Rekisteröinnit on tehty Pirkanmaan sairaanhoitopiirin (PSHP) unilaboratoriossa. Tutkimuksella on Pirkanmaan sairaanhoitopiirin eettisen toimikunnan lupa, ja kaikki potilaat ovat antaneet kirjallisen, tietoon perustuvan suostumuksen tutkimuksen tekoon. Unirekisteröinnit suoritettiin Embla N7000 -laitteella ja Somnologica Studio -ohjelmalla. Rekisteröinnissä mitattiin 8 aivosähkökäyräkanavaa (EEG-kanavat: Fp1-M2, Fp2-M1, F3-M2, F4-M1, C3-M2, C4-M1, O1-M2, O2-M1), kaksi silmänliikekanavaa (EOG, elektrookulografia), kolme lihasjäntevyyskanavaa (EMG, elektromyografia: leuanalus ja molemmat jalat) sekä sydämen sähkökäyrä (EKG: vasen kylki oikea soliskuoppa). Rintakehän ja vatsan alueen hengitystyö rekisteröitiin induktiivisilla hengitysvöillä. Hengityksen virtausta mitattiin termistorilla ja paineanturilla happiviiksien kautta. Lisäksi rekisteröitiin potilaan asentoa ja liikkeitä käyttäen Emfit-patja-anturia. Veren happikyllästeisyys ja pulssi mitattiin oksimetrillä (Nonin) ja rintakehän sisäinen paine erillisellä manometrillä (Reggie, Camtech AS, Norway). Näytteenottotaajuudet olivat 2 Hz oksimetrille, 10 Hz hengitysliikkeille, 500 Hz EKG:lle ja 200 Hz muille signaaleille. Unirekisteröinnit luokiteltiin univaiheisiin Somnologica Studio -ohjelmalla perinteisen univaiheluokituksen mukaisesti (Rechtschaffen ja Kales 1968). Apnea-hypopnea-indeksi (AHI) määritettiin laskemalla obstruktiivisten apneoiden ja hypopneoiden lukumäärä kokonaisuniaikaa kohden. Obstruktiivinen apnea määriteltiin vähintään 90 prosentin hengityssignaalin laskuna, joka kesti vähintään 10 sekuntia. Hypopnea määritettiin happiviiksien paineanturisignaalin vähintään 50 prosentin amplitudin laskuna, johon liittyy yli 3 prosentin happisaturaation lasku tai havahtuminen (hypopneasääntö 4 B, Iber ym. 2007). Havahtumiset luokiteltiin American Sleep Disorders Association -kriteerien mukaisesti (American Sleep Disorders Association (ASDA) 1992). Unenaikainen Emfit-signaali luokiteltiin 3 minuutin jaksoissa sovittujen sääntöjen mukaisesti (Tenhunen ym. 2011). Hengitysluokkajaon suorittivat kaksi itsenäistä analysoijaa, joiden välisen luokittelun yhteneväisyys oli 85,0 % (mediaani, vaihteluväli 69,9 95,7 %). Varsinainen tulosten analysointi tehtiin yhteneväisyysluokitelluista hengitysluokista. Sykeanalyysiin valittiin jokaiselta potilaalta yksi 3 minuutin edustava jakso jokaisesta hengitysluokasta, mikäli potilaalta löytyi kyseistä hengitysluokkaa. Lisäksi poimittiin valveluokka mittauksen alusta, juuri ennen nukahtamista. Nukahtamisluokka on rekisteröinnin ensimmäinen 3 minuutin kestoinen P1-

9 6 hengitysjakso uniluokittelun aloituksesta. Muiden hengitysluokkien (NB, OP1-3, IRR) poimintakohtia ei vakioitu. Lopullisessa sykeanalyysissa OP-luokkaan yhdistettiin OP1 3-jaksot. EKG:stä tunnistettiin QRS-kompleksien R-piikit adaptiivisella algoritmilla ja määritettiin kunkin RR-intervallin kesto. Mukaan otettiin vain normaalit sydämen sinuslyönnit, eli lisälyönnit ja artefaktat poistettiin. RR-intervalleista määritettiin sydämen minuuttisyke (HR, = 60/RR). Sykevariaatio (HRV) määritettiin RR-intervallien keskihajontana (SDNN). Taajuustason analyysi suoritettiin laskemalla ensin Fast Fourier Transform (FFT) -muunnos. Taajuusanalyysissä sykevariaatiota analysoitiin käyttäen kolmea taajuuskaistaa, VLF (very low frequency band) 0,003 0,04 Hz, LF (low frequency band) 0,04 0,15 Hz ja HF (high frequency band) 0,15 0,4 Hz. Lisäksi määritettiin LF-HF-suhde. Jokaiselle valitulle 3 minuutin kestoiselle hengitysluokalle laskettiin erikseen syke ja sykevariaatio (HR ja HRV), sekä niiden vaihteluvälit (min-max). Tyypilliset taajuusanalyysin parametrit (VLF, LF, HF, LF-HF-suhde) määritettiin samoille hengitysluokille. Tulokset ilmoitettiin 3 minuutin keskilukuna vaihteluväleineen. Hengitysluokkien välinen tilastollinen vertailu tehtiin SPSS for Windows -ohjelman versiolla Analyysiin käytettiin nonparametrisiä testejä, sillä muuttujat eivät olleet normaalisti jakautuneita. Friedmanin testiä käytettiin aluksi vertailtaessa useita muuttujia toisiinsa, lopullinen vertailu tehtiin pareittain Wilcoxonin testillä. Aineiston pienuuden vuoksi lopuksi suoritettiin Bonferroni-korjaus. P-arvoa alle 0,05 pidettiin tilastollisesti merkitsevänä. 3 TULOKSET Tutkimukseen osallistui yhteensä 30 vapaaehtoista, 25 miestä ja 5 naista. Heidän keski-ikänsä oli 43 vuotta (vaihteluväli vuotta) ja painoindeksien (BMI) keskiarvo 30,5 kg/m2 (vaihteluväli 22,2 53,9 kg/m2 ). Taulukossa 1 on esitetty potilaiden unitutkimuksen keskeisimmät unisuureet.

10 Taulukko 1: Tutkittavien unisuureet 7 Mediaani Min Max TIB a (min) TST b (min) SEI c (%) SL d (min) REMlat e (min) %S1 f %S2 f %SWS f %SREM f ARI g AHI h ODI4 i SaO2min j (%) PLMI k a Time in bed, vuoteessaoloaika b Total sleep time, kokonaisuniaika c Sleep efficiency index, unen tehokkuusindeksi d Sleep latency, univiive e REMlat, REM-unen viive f Univaiheiden (S1-SREM) prosenttiosuus kokonaisuniajasta g Arousal index, havahtumisten määrä per tunti unen aikana h Apnea-hypopnea index, apneoiden ja hypopneoiden määrä per tunti unen aikana i Oxygen desaturation index, yli 4% suuruisten happikyllästeisyyslaskujen määrä tunnissa nukutun ajan aikana j Happikyllästeisyyden minimiarvo k Periodic limb movement index, jaksottaisten jalkaliikkeiden määrä per tunti Valvejakso ja OP-luokka pystyttiin löytämään kaikkien potilaiden rekisteröinnistä. Nukahtamisjakso löytyi 28 potilaalta, NB-luokka 27 potilaalta ja IRR-luokka 24 potilaan rekisteröinnistä. Valveen ja nukahtamisvaiheen aikaiset syketasot osoittautuivat olevan korkeammat kuin OP-luokan aikainen syketaso (kuva 1). Muut erot eivät olleet tilastollisesti merkitseviä. Valveluokassa syketason mediaani oli 65/min (vaihteluväli ), nukahtamisluokassa 61/min (47 92), NBluokassa 60/min (44 95), OP-luokassa 59/min (47 85) ja IRR-luokassa 60/min (44 79).

11 8 Kuva 1: Eri hengitysluokkien aikaiset sykkeet ilmoitettuna keskilukuina vaihteluväleineen. Tilastollisesti merkitsevät erot ovat merkittyinä kuvaan väliviivoin. Periodinen hengitysluokka (OP) eroaa tilastollisesti merkitsevästi valve- ja nukahtamisluokasta (p = 0,001 ja p = 0,008). NB kuvaa normaalia hengitystä ja IRR lisääntynyttä hengitysvastusta. Sen sijaan sykevariaatiossa eri luokkien aikana löytyi tilastollisesti merkitseviä eroja (kuva 2, taulukko 2). Valveluokassa sykevariaation mediaani oli 51,7 ms (vaihteluväli 23,1 136,7 ms), nukahtamisluokassa 65,1 ms (19,0 279,1 ms), NB-luokassa 38,8 ms (13,1 133,5 ms), OP-luokassa 81,6 ms (31,0 208,5 ms), sekä IRR-luokassa 42,2 ms (15,1 110,1 ms). Sykevariaatio oli suurinta OP-luokassa sen aikainen sykevariaatio erosi tilastollisesti merkitsevästi kaikista muista hengitysluokista. Nukahtamisvaiheen sykevaihtelu puolestaan oli suurempaa kuin NB:n tai IRR:n aikainen sykevaihtelu. Valveen aikainen sykevaihtelu oli lisäksi suurempaa kuin NB:n aikainen sykevaihtelu. Muut erot eivät osoittautuneet tilastollisesti merkitseviksi.

12 9 Taulukko 2: Sykevariaation tilastolliset vertailut hengitysluokkien välillä Luokat Valve vs. Nukahtaminen vs. NB vs. OP vs. Nukahtaminen em NB 0,01 0,0005 OP 0,0005 0,006 0,0001 IRR em 0,02 em 0,001 em = tilastollisesti ei merkitsevä Kuva 2: Eri hengitysluokkien aikaiset sykevariaatiot ilmoitettuna keskilukuina vaihteluväleineen. Tilastollisesti merkitsevät erot ovat merkittyinä kuvaan väliviivoin. NB kuvaa normaalia hengitystä, OP periodista hengitystä ja IRR lisääntynyttä hengitysvastusta. Korkeataajuuskaistalla (HF 0,15 0,4 Hz) (kuva 3) ei löytynyt eri hengitysluokkien välillä tilastollisesti merkitseviä eroja, kuten ei myöskään matalataajuuskaistalla (LF 0,04 0,15 Hz) (kuva 4). Sen sijaan kaikkein matalimmalla taajuuskaistalla (VLF 0,003 0,04 Hz) (kuva 5) löytyi tilastollisesti merkitseviä eroja. Valveen aikana VLF-kaistaa esiintyi vähemmän kuin muissa hengitysluokissa lukuunottamatta IRR-luokkaa. Eri hengitysluokkien väliltä löytyi tilastollisesti merkitsevää eroa myös LF-HF-suhteessa (kuva 6). LF-HF-suhde oli tilastollisesti suurempi OPluokassa kuin NB-luokassa tai IRR-luokassa. Taajuuskaista-arvot ja p-arvot ovat esitettyinä taulukossa 3.

13 10 Taulukko 3: Sykevariaation taajuusanalyysin kaistamediaanit Valve Nukahtaminen NB OP IRR VLF ms 2 * 0,012 0,023 0,023 0,020 0,023 LF ms 2 0,078 0,074 0,070 0,053 0,059 HF ms 2 0,254 0,244 0,246 0,237 0,260 LF/HF ** 0,950 1,653 0,875 2,493 0,580 * valve eroaa merkittävästi nukahtamisesta, NB:stä ja OP:stä (p < 0,0004, p < 0,03, p < 0,002) ** NB eroaa merkittävästi OP-luokasta (p < 0,006) ja OP IRR-luokasta (p < 0,002) Kuva 3: Eri hengitysluokkien aikaiset korkeat taajuudet (HF-kaista; 0,15 0,4 Hz) ilmoitettuna keskilukuina vaihteluväleineen. NB kuvaa normaalia hengitystä, OP periodista hengitystä ja IRR lisääntynyttä hengitysvastusta.

14 11 Kuva 4: Eri hengitysluokkien aikaiset matalat taajuudet (LF-kaista; 0,04 0,15 Hz) ilmoitettuna keskilukuina vaihteluväleineen. NB kuvaa normaalia hengitystä, OP periodista hengitystä ja IRR lisääntynyttä hengitysvastusta. Kuva 5: Eri hengitysluokkien aikaiset matalimmat taajuudet (VLF-kaista; 0,003 0,04 Hz) ilmoitettuna keskilukuina vaihteluväleineen. Tilastollisesti merkitsevät erot ovat merkittyinä kuvaan väliviivoin. NB kuvaa normaalia hengitystä, OP periodista hengitystä ja IRR lisääntynyttä hengitysvastusta.

15 12 Kuva 6: Eri hengitysluokkien aikaiset taajuuskaistasuhteet (LF-HF-suhde). Tilastollisesti merkitsevät erot ovat merkittyinä kuvaan väliviivoin. NB kuvaa normaalia hengitystä, OP periodista hengitystä ja IRR lisääntynyttä hengitysvastusta. 4 POHDINTA Aikaisemmin on todettu, että siirryttäessä valveesta kevyeen uneen, ja siitä syvään uneen sydämen keskisyke laskee, sillä elimistön metaboliset vaatimukset vähenevät (Markov ja Goldman 2006). Tässä työssä keskisyke oli vain osin korkeampi valveen kuin unen aikana. Tähän saattaa vaikuttaa se, että valvetta ja nukahtamista lukuunottamatta 3 minuutin jaksojen poimintakohtien ajankohta ja univaihe eivät olleet vakioituja. Tässä työssä tuli kuitenkin esille, että kun nukahtamista verrataan valveeseen, autonomisen hermoston säätelyyn vaikuttaa parasympakotonia, eli syke hidastuu. Sykevariaatiossa (HRV) sen sijaan löytyi paljon tilastollisesti merkitseviä eroja. OP-luokassa sykevariaatio oli suurinta. Tämä liittyy apneoihin ja hypopneoihin. Unessa normaalin hengityksen aikana vallitsee bradykardia, kun taas hengityskatkoihin liittyy veren happiosapaineen lasku ja hiilidioksidiosapaineen nousu, mikä aiheuttaa lisääntynyttä ventilaatiota, mistä seuraa sydämen takykardia. OP-luokassa hengityskatkot ovat toistuvia ja kestoltaan vaihtelevia, mikä lisää sykevariaatioita. Apneoiden ja niihin liittyvien bradykardioiden kesto vaikuttaa puolestaan

16 alentavasti keskisykkeeseen. IRR- ja NB-luokissa sykevariaatio oli melko samanlaista. Tästä voidaan päätellä, ettei IRR aiheuta sympaattisen aktiivisuuden nousua. 13 Taajuusanalyyseissä valveluokan VLF-kaista erosi kaikkien muiden luokkien VLF-kaistoista. Koska VLF-kaista kuvaa pitkäaikaista säätelyä, voidaan todeta, että valveen ja unen aikana elimistön säätelymekanismit eroavat toisistaan, eli valve on sympaattinen tila ja unessa puolestaan parasympaattinen säätely on vallitsevaa. Unen aikana pitkäaikainen säätely, esimerkiksi humoraalinen säätely ja lämmönsäätely, vaikuttaa voimakkaammin kuin valveen aikana. Valveen aikana lyhytaikaisen säätelyn mekanismit ovat ensisijaisia. LF-HF-suhde on suurin OP-luokassa, ja se eroaa tilastollisesti merkitsevästi NB- ja IRR-luokista. Tästä voidaan päätellä, että OP-luokassa sympaattisen aktiivisuuden vaikutus korostuu, kun taas NB- ja IRR-luokissa sympaattinen vaikutus on vähäisempää. Tämäkin vahvistaa epäilyä, että IRR ei aiheuta sympaattisen aktiivisuuden lisääntymistä. HR- ja HRV-analyysimenetelmistä on osoitettu olevan hyötyä obstruktiivisen uniapnean diagnostiikassa (Somers ym. 1995). Sydän ja verisuonitaudit ovat tärkeä kansantautimme, johon hoitamattomalla uniapnealla on osoitettu olevan selvä syy-yhteys. Unen aikaiset hengityshäiriöt aiheuttavat sympaattisen aktiivisuuden lisääntymistä unen aikana ja uniapnea-potilailla sympakotonia on koholla päiväsaikaankin (Somers ym. 1995). Unen virkistävä ja parasympakotonian rauhoittava vaikutus eivät näin toteudu sydämen ja verenkierron säätelyssä. Seurauksena on verenpaineen kohoaminen ja sydämen kuormittuminen (Trinder ym. 2012). On osoitettu, että CPAP-hoito saa aikaan sympakotonian laskun ja yhdistettynä elintapamuutoksiin CPAP-hoidolla on neuropsykologisia ja elämänlaatua kohentavia vaikutuksia. On esitetty myös epidemiologisia tutkimustuloksia siitä, että koetut sydän- ja verenkiertosairaudet edesauttavat unenaikaisten hengityshäiriöiden kehittymisestä huonompaan suuntaan (AHI kasvaa) (Chami ym. 2011). Olisi ensiarvoisen tärkeää tehdä unirekisteröintidiagnostiikkaa näiden potilaiden hoidonseurannassa. Yönaikaisen EKG:n rekisteröinti on halpaa ja helppoa, kuten myös noninvasiivinen hengitysliikkeiden ja lisääntyneen hengitysvastuksen arviointi Emfit-signaalista. Vaikka kvantitatiivisella sykevariaatioanalyysilla ei saatu osoitettua merkittävää apua IRRin diagnostiikkaan, eikä näin hienosäätöä unenaikaisten hengityshäiriöiden erotusdiagnostiikkaan, sykevariaatioanalyyseillä on merkittävä rooli etenkin obstuktiivisen uniapnean ja muiden

17 unenaikaisten havahtelua aiheuttavien ongelmatilanteiden (mm. levottomat jalat ja unettomuus) kardiovaskulaarisia vaikutuksia arvioitaessa. 14

18 LÄHTEET 15 American Heart Association. Heart rate variability: standards of measurement, physiological interpretation and clinical use. Task Force of the European Society of Cardiology and the North American Society of Pacing and Electrophysiology. Circulation 1996;93: American Sleep Disorders Association (ASDA). EEG arousals: scoring rules and examples: a preliminary report from the Sleep Disorders Atlas Task Force of the American Sleep Disorders Association. Sleep 1992;15: Akselrod S, Gordon D, Ubel FA, Shannon DC, Berger AC, Cohen RJ. Power spectrum analysis of heart rate fluctuation: a quantitative probe of beat-to-beat cardiovascular control. Science 1981;213: Alametsä J, Rauhala E, Huupponen E, ym. Automatic detection of spiking events in EMFi sheet during sleep. Med Eng Phys 2006;28: Alihanka J, Vaahtoranta K, Saarikivi I. A new method for long-term monitoring of the ballistocardiogram, heart rate, and respiration. Am J Physiol 1981;240:R Anttalainen U, Polo O, Vahlberg T, Saaresranta T. Reimbursed drugs in patients with sleepdisordered breathing: A static-charge-sensitive bed study. Sleep Med 2010;11: Anttalainen U, Saaresranta T, Kalleinen N, Aittokallio J, Vahlberg T, Polo O. CPAP adherence and partial upper airway obstruction during sleep. Sleep Breath 2007;11: Bigger JT, Fleiss JL, Rolnitzky LM, Steinman RC. The ability of several short-term measures of RR variability to predict mortality after myocardial infarction. Circulation 1993;88: Bonnet MH, Arand DL. Heart rate variability: sleep stage, time of night, and arousal influences. Electroencephalogr Clin Neurophysiol 1997;102: Casolo GC, Stroder P, Signorini C, ym. Heart rate variability during the acute phase of myocardial infarction. Circulation 1992;85: Chami HA, Resnick HE, Quan SF, Gottlieb DJ. Association of incident cardiovascular disease with progression of sleep-disordered breathing. Circulation 2011;123: Crasset V, Mezzetti S, Antoine M, Linkowski P, Degaute JP, van de Borne P. Effects of aging and cardiac denervation on heart rate variability during sleep. Circulation 2001;103:84-8. Ewing DJ, Neilson JM, Travis P. New method for assessing cardiac parasympathetic activity using 24 hour electrocardiograms. Br Heart J 1984;52: Freeman R, Saul JP, Roberts MS, Berger RD, Broadbridge C, Cohen RJ. Spectral analysis of heart rate in diabetic autonomic neuropathy. A comparison with standard tests of autonomic function. Arch Neurol 1991;48: Hon EH, Lee ST. Electronic evaluations of the fetal heart rate patterns preceding fetal death: further observations. Am J Obstet Gynecol 1965;87:

19 16 Iber C, Ancoli-Israel S, Chesson A, Quan S. The AASM Manual for the Scoring of Sleep and Associated Events; Rules, Terminology and Technical Specifications. American Academy of Sleep Medicine, Westchester, Illinois, 2007, 1. painos. Kortelainen JM, Mendez MO, Bianchi AM, Matteucci M, Cerutti S. Sleep staging based on signals acquired through bed sensor. IEEE Trans Inf Technol Biomed 2010;14: Malliani A, Pagani M, Lombardi F, Cerutti S. Cardiovascular neural regulation explored in the frequency domain. Circulation 1991;84: Markov D, Goldman M. Normal sleep and circadian rhythms: neurobiologic mechanisms underlying sleep and wakefulness. Psychiatr Clin North Am 2006;29: Narkiewicz K, van de Borne PJ, Cooley RL, Dyken ME, Somers VK. Sympathetic activity in obese subjects with and without obstructive sleep apnea. Circulation 1998;98: Paajanen M, Välimäki H, Lekkala J. Modelling the electromechanical film (EMFi). J Electrostatics 2000;48: Pagani M, Lombardi F, Guzzetti S, ym. Power spectral analysis of heart rate and arterial pressure variabilities as a marker of sympatho-vagal interaction in man and conscious dog. Circ Res 1986;59: Pagani M, Malfatto G, Pierini S, ym. Spectral analysis of heart rate variability in the assessment of autonomic diabetic neuropathy. J Auton Nerv Syst 1988;23: Partinen M, Hublin C. Epidemiology of sleep disorders. Kirjassa: Kryger MH, Roth T, Dement WC toim. Principles and Practice of Sleep Medicine. 4. painos. Elsevier 2005, s Pigeon WR. Diagnosis, prevalence, pathways, consequences & treatment of insomnia. Indian J Med Res 2010;131: Polo-Kantola P, Rauhala E, Helenius H, Erkkola R, Irjala K, Polo O. Breathing during sleep in menopause: a randomized, controlled, crossover trial with estrogen therapy. Obstet Gynecol 2003;102: Polo O. Partial upper airway obstruction during sleep. Studies with the static-charge-sensitive bed (SCSB). Väitöskirja. Turun yliopisto Pomeranz B, Macaulay RJ, Caudill MA, ym. Assessment of autonomic function in humans by heart rate spectral analysis. Am J Physiol 1985;248:H Rauhala E, Erkinjuntti M, Polo O. Detection of periodic leg movements with a static-chargesensitive bed. J Sleep Res 1996;5: Rauhala E, Himanen SL, Saastamoinen A, Polo O. Prolonged spiking in the Emfit sensor in patients with sleep-disordered breathing is characterized by increase in transcutaneous carbon dioxide. Physiol Meas 2007;28: Rauhala E, Virkkala J, Himanen SL. Periodic limb movement screening as an additional feature of Emfit sensor in sleep-disordered breathing studies. J Neurosci Methods 2009;178:

20 17 Rechtschaffen A, Kales A. A manual of standardized terminology, techniques and scoring systems for sleep stages of human subjects. National Institute of Health, Washington DC, Sayers BM. Analysis of heart rate variability. Ergonomics 1973;16: Shamsuzzaman AS, Gersh BJ, Somers VK. Obstructive sleep apnea: implications for cardiac and vascular disease. JAMA 2003;290: Sjösten N, Vahtera J, Salo P, ym. Increased risk of lost workdays prior to the diagnosis of sleep apnea. Chest 2009;136: Somers VK, White DP, Amin R, ym. Sleep apnea and cardiovascular disease: an American Heart Association/american College Of Cardiology Foundation Scientific Statement from the American Heart Association Council for High Blood Pressure Research Professional Education Committee, Council on Clinical Cardiology, Stroke Council, and Council On Cardiovascular Nursing. Circulation 2008;118: Somers VK, Dyken ME, Clary MP, Abboud FM. Sympathetic neural mechanisms in obstructive sleep apnea. J Clin Invest 1995;96: Szklo-Coxe M, Young T, Peppard PE, Finn LA, Benca RM. Prospective associations of insomnia markers and symptoms with depression. Am J Epidemiol 2010;171: Telakivi T, Partinen M, Koskenvuo M, Salmi T, Kaprio J. Periodic breathing and hypoxia in snorers and controls: validation of snoring history and association with blood pressure and obesity. Acta Neurol Scand 1987;76: Tenhunen M, Rauhala E, Virkkala J, Polo O, Saastamoinen A, Himanen SL. Increased respiratory effort during sleep is non-invasively detected with movement sensor. Sleep Breath 2011;15: Trinder J, Waloszek J, Woods MJ ja Jordan AS. Sleep and cardiovascular regulation. Pflugers Arch 2012;463: Tsuji H, Larson MG, Venditti FJ Jr, ym. Impact of reduced heart rate variability on risk for cardiac events. The Framingham Heart Study. Circulation 1996;94: Tsuji H, Venditti FJ Jr, Manders ES, ym. Reduced heart rate variability and mortality risk in an elderly cohort. The Framingham Heart Study. Circulation 1994;90: Unettomuus [verkkodokumentti]. Käypä hoito -suositus. Suomen Unitutkimusseura ry:n asettama työryhmä. Helsinki: Suomalainen Lääkäriseura Duodecim 2008 [päivitetty ]. Uniapnea [verkkodokumentti]. Käypä hoito -suositus. Suomen Keuhkolääkäriyhdistyksen ja Suomen Unitutkimusseura ry:n asettama työryhmä. Helsinki: Suomalainen Lääkäriseura Duodecim 2010 [päivitetty ]. Wolf MM, Varigos GA, Hunt D, Sloman JG. Sinus arrhythmia in acute myocardial infarction. Med J Aust 1978;2:52-3.

21 18 Young T, Finn L, Peppard PE, ym. Sleep disordered breathing and mortality: eighteen-year followup of the Wisconsin sleep cohort. Sleep 2008;31: Young T, Palta M, Dempsey J, Skatrud J, Weber S, Badr S. The occurrence of sleep-disordered breathing among middle-aged adults. N Engl J Med 1993;328: Zemaityte D, Varoneckas G, Sokolov E. Heart rhythm control during sleep. Psychophysiology 1984;21: