SYKEVARIAATIOTUTKIMUS MENETELMÄNÄ JA KÄYTÄNNÖN TYÖKALUNA. Erikoislääkäri, Dosentti, LT Arja Uusitalo, HUS Kuvantaminen, HY



Samankaltaiset tiedostot
Arja Uusitalo, Erikoislääkäri, LT HUSLAB, Helsingin liikuntalääketieteen keskus

Biosignaalien mittaaminen haasteena stressi. Tulppo Mikko Merikosken kuntoutus- ja tutkimuskeskus Liikuntalääketieteen tutkimusyksikkö

Sykevälivaihtelu palautumisen arvioinnissa

Stressin psykofysiologiaa sykevariaation kertomana

Työpanoksen ja palkitsemisen epätasapaino yhteys sykevaihteluun. Saija Mauno & Arja Uusitalo

The relationship between leisuretime physical activity and work stress with special reference to heart rate variability analyses

SYKEVÄLIVAIHTELU VALMENNUKSEN VÄLINEENÄ

Kuinka ohjeistaa sydänpotilaan liikuntaa

Case: Kuinka myöhäisillan liikunta vaikuttaa yöuneen? Tero Myllymäki LitM, tutkija Liikuntabiologian laitos Jyväskylän yliopisto

Sydän pelissä sykevariaation käyttö valmennuksessa

MITEN SYKKEESTÄ ANALYSOIDAAN STRESSIÄ?

Hyvinvointia työstä. Arja Uusitalo Työterveyslaitos

Fysiologiset signaalit ylikuormituksen varhaisessa tunnistamisessa. Harri Lindholm erikoislääkäri Työterveyslaitos

Data quality points. ICAR, Berlin,

Tiedettä teknologian takana taustaa kuormittumisen ja palautumisen arviointiin. Piia Kaikkonen, LitT, testauspäällikkö, Tampereen Urheilulääkäriasema

Harjoittelun optimointi palautumisanalyysin avulla

Results on the new polydrug use questions in the Finnish TDI data

Mitä sydämen sykevaihtelu kertoo?

Voiko työstressiä mitata? Jussi Konttinen Työterveyslaitos

Inhalaatioanesteettien sydän- ja verenkiertovaikutukset

METELI-projekti lopetuskokous

Elixir of life Elixir for Mind and Body

SPIROMETRIAN UUDET VIITEARVOT TULKINTAPERIAATTEET

S Sähkön jakelu ja markkinat S Electricity Distribution and Markets

Benchmarking Controlled Trial - a novel concept covering all observational effectiveness studies

Verenpaine,sen säätely ja käyttäytyminen levossa ja rasituksessa. Jyrki Taurio Sisätautilääkäri TAYS/PSS

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACKREDITERAT TESTNINGSLABORATORIUM ACCREDITED TESTING LABORATORY TYKS-SAPA-LIIKELAITOS KLIININEN NEUROFYSIOLOGIA

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY VERKOTAN OY VERKOTAN LTD.

Sosiaali- ja terveydenhuollon kehittämisestä

Teksti: TIINA FÖHR Liikunta ja hyvä kunto vähentävät työstressiä

Vertailutestien tulosten tulkinta Mikä on hyvä tulos?

Palautumista seurataan myös urheilussa

Käsiteltävät asiat Verenpaineen pitkäaikaismittauksen merkitys ja laatukriteerit

Masennus ja mielialaongelmien ehkäisy Timo Partonen

1. SIT. The handler and dog stop with the dog sitting at heel. When the dog is sitting, the handler cues the dog to heel forward.

Gap-filling methods for CH 4 data

SUBJEKTIIVISEN LIIKUNNAN YHTEYS SYKEVAIHTELUUN NUORILLA MIEHILLÄ

Miten tulkitsen urheilijan EKG:ta. Hannu Parikka

Efficiency change over time

FYSE301(Elektroniikka(1(A3osa,(kevät(2013(

Elämänkulku ja vanheneminen

Eläintutkimuspäivät Subjektiivisen luonnearvion yhteys sykevälivaihteluun lypsylehmillä


Bayesiläinen tilastollinen vaihtelu

Suomen Potilasturvallisuusyhdistys SPTY ry

Kaksiportainen vierianalytiikan koulutusmalli

ISEB/ISTQB FOUNDATION CERTIFICATE IN SOFTWARE TESTING III

Sähköjärjestelmän käyttövarmuus & teknologia Käyttövarmuuspäivä

Export Demand for Technology Industry in Finland Will Grow by 2.0% in 2016 GDP growth 2016/2015, %

Asiakkaiden ja terapeuttien korkean stressin ja vireystilan hetket pariterapiassa

Työkuormituksesta palautuminen

Terveysfoorumi 2015 Vaikuttavuustutkimus laadun takeena. Antti Malmivaara, LKT, dosentti, ylilääkäri THL/Terveys- ja sosiaalitalouden yksikkö

HR-analytiikan seuraava vaihe: työkyvyn johtaminen ja henkilöstötuottavuus Ossi Aura, filosofian tohtori Petteri Laine, seniorikonsultti, Silta Oy

MS-C2128 Ennustaminen ja aikasarja-analyysi ARMA esimerkkejä

Mitä ylipaino ja metabolinen oireyhtymä tekevät verenkiertoelimistön säätelylle? SVPY:n syyskokous Pauliina Kangas, EL Tampereen yliopisto

(Core) & (Test Manager). Sertifikaattikoe klo

Naisnäkökulma sijoittamiseen Vesa Puttonen

Työn imun yhteys sykemuuttujiin. Heikki Ruskon juhlaseminaari Piia Akkanen

Rekisteriaineistojen käyttö väestön ikääntymisen tutkimuksessa. Pekka Martikainen Väestöntutkimuksen yksikkö Sosiaalitieteiden laitos

Hyvinvointia työstä. Työterveyslaitos

Hyvinvointia työstä. Työterveyslaitos

Integrated teaching of clinical physiology

Firstbeat-hyvinvointianalyysi Keittiötyöntekijät Mikkeli ja Pieksämäki

TIETOTEKNIIKAN OSASTO. Petri Laine SOVELLUS SYDÄMEN SYKEVÄLIVAIHTELUN MITTAAMISEEN

Ihmisten yksilöllisten lämpöaistimusten. vaikutukset talotekniikan suunnitteluun. Evicures,

AKKREDITOITU KALIBROINTILABORATORIO ACCREDITED CALIBRATION LABORATORY K013

MILLAISESTA NÄKÖKULMASTA AISTITIEDON KÄSITTELYN HÄIRIÖITÄ JA NIIDEN APUKEINOJA TARKASTELLAAN?

Ylikuormitus ja alipalautuminen testaus ja toteaminen. Tampereen Urheilulääkäriasema

LYTH-CONS CONSISTENCY TRANSMITTER

Tynnyrivaara, OX2 Tuulivoimahanke. ( Layout 9 x N131 x HH145. Rakennukset Asuinrakennus Lomarakennus 9 x N131 x HH145 Varjostus 1 h/a 8 h/a 20 h/a

Wearable sensors and Big Data. prof. Jukka Vanhala TUT / ELT Industrial Big Data

MAGNEETTITEKNOLOGIAKESKUS. Ajan myötä tapahtuvat häviöt sintratuissa NdFeB magneeteissa

GEENEISTÄ SOSIAALISEEN KÄYTTÄYTYMISEEN. Markus Jokela, Psykologian laitos, HY

Additions, deletions and changes to courses for the academic year Mitä vanhoja kursseja uusi korvaa / kommentit

Valintakoe klo Liikuntalääketiede/Itä-Suomen yliopisto

NAO- ja ENO-osaamisohjelmien loppuunsaattaminen ajatuksia ja visioita

Yksi elämä -hanke. Kuluttajakysely Yksi elämä -hankkeesta Marraskuu 2016

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

Tuloksia Sipoon terveyskeskuksen ja HUS:n Kardiologian klinikan omahoitokokeiluista

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

HARJOITUS- PAKETTI A

1 db Compression point

Jaakko Myllylä ja Anssi Lampinen Liikkuvan kelihavainnoinnin automatisointi

Finland, Data Sources Last revision:

LAADUSTA KANSAINVÄLISTÄ KILPAILUKYKYÄETUA ESITELMÄN SISÄLTÖ: 1. SABRISCAN-TARINA 2. TULOKSET 3. YHTEENVETO

TM ETRS-TM35FIN-ETRS89 WTG

Menetelmät ja tutkimusnäyttö

Helsingin Johtajatutkimus syntyneiden johtajien vuoden seurantatutkimus

Työn muutokset kuormittavat

Perhevapaiden palkkavaikutukset

Käytännön kokemuksia osallistumisesta EU projekteihin. 7. puiteohjelman uusien hakujen infopäivät 2011


Työntekijäryhmien analyysit kuormituksen arvionnin apuvälineenä. Harri Lindholm erikoislääkäri Työterveyslaitos

Liikunnan vaikuttavuus ja kuntoutus

CIE Division 1: Vision and Colour. MarjukkaPuolakka

AKKREDITOITU KALIBROINTILABORATORIO ACCREDITED CALIBRATION LABORATORY SGS FIMKO OY

Metsälamminkankaan tuulivoimapuiston osayleiskaava

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

Transkriptio:

SYKEVARIAATIOTUTKIMUS MENETELMÄNÄ JA KÄYTÄNNÖN TYÖKALUNA Erikoislääkäri, Dosentti, LT Arja Uusitalo, HUS Kuvantaminen, HY

Sisältö Mitä on syke(väli)vaihtelu (HRV)? Analyysimenetelmiä Ominaisuuksia Diagnostinen työkalu?, Osviittaa antava apukeino?, Ennusteellinen markkeri?

HRV Kh4,työ1:klo 13:10-21:05 900 850 800 750 700 650 Sy kev älidata 600 Tarkkailu Huono data 550 22:35:42 22:45:42 22:55:42 23:05:42 23:15:42 23:25:42 23:35:42 1) Korkeataajuinen sykevaihtelu yli 9/minute 2) Matalataajuinen sykevaihtelu 2.4-9/minute Kellonaika mittauksen alusta HH:MM:SS klo 13:10-21:05 140 Sy ke 130 120 110 100 90 80 70 60 50 18:35:42 18:45:42 18:55:42 19:05:42 19:15:42 19:25:42 19:35:42 19:45:42 19:55:42 20:05:42 20:15:42 20:25:42 20:35:42 20:45:42 20:55:42 21:05:42 21:15:42 21:25:42 21:35:42 21:45:42 21:55:42 22:05:42 22:15:42 22:25:42 22:35:42 22:45:42 22:55:42 23:05:42 23:15:42 23:25:42 23:35:42 23:45:42 23:55:42 00:05:42 00:15:42 00:25:42 00:35:42 00:45:42 00:55:42 01:05:42 01:15:42 01:25:42 01:35:42 01:45:42 01:55:42 02:05:42 02:15:42 02:25:42 Kellonaika mittauksen alusta HH:MM:SS

R-R välien muutos - interventiot

Uupunut naisurheilija Makuulla, säädelty hengitys (0.20 Hz) 5 min At the normal well-trained situation, HR 48 bpm, SD of RRI 82 ms In overtraining condition, HR 47 bpm, SD of RRI 12 ms Uusitalo 2000, Suomen Lääkärilehti

Mistä sykevaihtelu saa alkunsa? Hengityksen säätelemä sykevaihtelu parasympattinen säätely = korkeataajuinen vaihtelu HF n. 0.2 Hz (0.15-0.40-1Hz) Sentraalisesti säädelty inspiratorinen vagaalisten neuronien inhibitio (ja sympaattisten neuronien exitaatio) Hengitys perifeeriset hemodynaamiset refleksit ja rintakehän venytysrespetorit Taajuus, syvyys, tilavuus

Hengityksen vaikutus

Hengityksen vaikutus - hypobaric hypoxia Controls Yoga trainees Bernardi et al. (J Hypertens 19: 947-58, 2001) n=10 yoga trained, 9 controls, middle-aged

Mistä sykevaihtelu saa alkunsa? Valtimopaine ja perifeerinen verisuonten vastus vaihtelevat ja sitä säätelee sympaattinen hermojärjestelmä - barorefleksi loop = matalataajuinen vaihtelu (LF) n. 0.1 Hz (0.04-0.15 Hz) Lämmön säätely, reniini-angiotensiini-aldosteroni-järjestelmä (RAAS) = VLF alle 0.04 Hz

Barorefleksi kaari Timmers H J L M et al. J Physiol 2003;553:3-11 2003 by The Physiological Society

Sykevaihtelu 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 40 79 117 158 195 222 248 272 296 318 340 360 381 402 422 442 462 482 501 521 541 561 582 601 621 640 seconds seconds Uusitalo et al. 1998 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 21 41 61 81 102 124 146 168 191 213 237 260 284 307 331 354 378 402 427 451 475 499 523 547 572 596 seconds seconds Atropinization 0,01 mg/kg -blockade (propranolol)

Stolarz et al. Host and enviromental determinants of heart rate and heart rate variability in four European populations. J Hypertens 21: 525-35, 2003. N=1208 Vahvimmin määrittävät tekijät ovat ikä, sukupuoli, kehon asento, hengitystaajuus, verenpaine

Analyysitapoja 1) Aikasarjan muuttujat mm. keskihajonta, RMSSD, SDSD, pnn50 + toistattavimpia - tavallisimpia RMSSD(x)= (1/(n-1) (x(i)-x(i+1)) 2 ), 1:n-1 = perättäisten N-N välien erotuksen toisen potenssin summan neliöjuuri, pnn50 on sellaisten välien osuus prosentteina, jotka ovat suurempia kuin 50 ms R P Q T R-R interval, ms S

2) Taajuusanalyysi: HF (>0.15 Hz), LF (0.04-0.15 Hz), VLF (< 0.04 Hz, ULF) -vähemmän toistettava, -herkkä ulkoisille ja sisäisille häiriöille +pyrkii määrittämään vaihtelun alkuperää Huom! Käytetään ns. normalisoituja yksiköitä myös: 110 90 kuvaavat suhdetta, 70 50 ei absoluuttista määrää!!! 30 HR (bpm) Power [ms²/hz] 25000 V L F Power 20000 2529 ms² 15000 L F Power 10000 557 ms² 5000 POWER SPECTRAL ANALYSIS Supine period Standing 0 100 200 300 400 500 t (s) H F Power 1349 ms² 0.00 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0.24 0.28 0.32 0.36 0.40 Orthostatic Heart Rate Test Supine period Standing period Power [ms²/hz] 25000 V L F power 20000 195 ms² 15000 10000 L F power 406 ms² 5000 H F power Freq [Hz] 79 ms² Freq [Hz] 0.00 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0.24 0.28 0.32 0.36 0.40

Eri spektrianalyysimenetelmät AR (eri malleja numeroitu 14 18) Fast Fourier Transform Coarse graining spectral analysis (Yamamoto and Hughson 1991, J Appl Physiol)

FFT normaali päivä

3) Epälineaariset metodit esim. SD1, SD2, ApEN, SampEN, DFA HR turbulenssi - vähiten tutkituja + eivät niin herkkiä ulkoisille häiriöille + erilainen informaatio mallintaa syke(väli)vaihtelua ja antaa laadullista infoa

Short-time Fourier Transform: Frekvenssianalyysi ajan funktiona R-R interval, ms R standing up T P Q S Low Frequency Power (0,04 0,15 Hz) LFP ln(ms 2 ) High Frequency Power (0,15 1,0 Hz) HFP ln(ms 2 ) Mahdollistaa jatkuvan frekvenssianalyysin muuttuvissa olosuhteissa

STFT - kaksi esimerkkiä DANIEL W. GRIFFIN AND JAE S. LIM Signal Estimation from Modified Short-Time Fourier Transform. IEEE TRANSACTIONS ON ACOUSTICS, SPEECH, AND SIGNAL PROCESSING, VOL. ASSP-32, NO. 2, APRIL 1984

Käytäntöön? Erilaiset tutkimuspaketit muutamia/useita markkereita Lepo/interventio/vertailut Neuroverkkoihin perustuvat päätelmät/ohjelmat

Mittaustapoja -Lyhyen ajan (laboratorio) mittaukset -Lepo, interventiot, hengitystaajuus? - Pitkän ajan seurannat (24 h - Holter tutkimus)

Ominaisuuksia Toistettavuus Validisuus Sensitiivisyys/Spesifisyys /negatiivinen ja positiivinen ennustearvo

The intrasubject [n = 122, 2-16 (mean 10) times in 6 months] reproducibility in the ULTRA study, the coefficient of variation (%) Whole recording (40 min) Rest (5 min) Paced breathing (5 min) Standing (5 min) Exercise (5 min) Recovery (5 min) lnmeannn 0.9 1.0 1.4 1.0 1.0 1.0 lnsdnn 5.4 7.5 9.3 6.7 9.5 7.8 lnr-mssd 8.0 11.1 12.4 11.4 12.1 11.0 lntotal power 4.8 7.7 9.6 7.2 10.7 8.0 lnlf 8.9 12.0 16.3 11.5 18.8 11.7 lnhf 11.4 14.9 14.9 15.5 19.3 14.6 ln(lf/hf-%) 7.6 11.8 16.2 10.7 15.8 11.9 Tarkiainen et al. Proceedings of 27the Progress Report Meeting of the Finnish Cardiac Society, Oulu, Finland 2001

The interobserver (n = 6) reproducibility in the ULTRA study,the coefficient of variation (%) Whole Rest Paced Standing Exercise Recovery recording breathing (40 min) (5 min) (5 min) (5 min) (5 min) (5 min) lnmeannn 0.01 0.03 0.06 0.2 0.1 0.3 lnsdnn 0.06 1.2 1.1 1.6 6.2 3.4 lnr-mssd 0.6 1.2 1.3 1.5 4.8 3.5 lntotal power 0.2 1.6 1.2 1.4 6.5 3.4 lnlf 0.8 1.5 3.5 5.7 5.5 4.7 lnhf 1.3 2.8 3.6 2.8 7.5 5.2 ln(lf/hf-%) 1.0 2.2 6.6 1.4 4.2 5.2 Tarkiainen et al. Proceedings of 27the Progress Report Meeting of the Finnish Cardiac Society, Oulu, Finland 2001

Toistettavuus edelleen Töyry et al. 1995 (intrasubject): n = 4, 4 consecutive days, sedentary healthy people Power spectral analysis and RMSSD CV% 18-52 % Uusitalo 1998 (intrasubject): n = 5, 5 consecutive days, athletes HR at supine and in orthostatic test CV% 4-8 %, SD of RRI CV% 12-24 %, power spectral analysis CV% 22-45 % Reproducibility of 24 hour recordings has been shown to be better than short-term recordings

1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Validisuus? 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 40 79 117 158 195 222 248 272 296 318 340 360 381 402 422 442 462 482 501 521 541 561 582 601 621 640 seconds seconds 1 21 41 61 81 102 124 146 168 191 213 237 260 284 307 354 331 378 402 427 451 475 499 523 547 572 596 SD1 during atropine seconds seconds 80 60 40 20 0 * * * n=10 rmssd ** ** * ** * 4 8 12 16 20 24 28 Atropine (µg/kg) Tulppo et al. Am J Physiol 1996 SD1 (ms)

Sykevaihtelua työkaluna? Epidemiologiset tutkimukset - OK Fysiologisten ja patofysiologisten ilmiöiden tutkiminen - OK Kliininen käyttö? ei vielä käytännössä ole -Diagnostiset testit? Autonominen neuropatia OK -Prediktiivinen markkeri? (Esim. kuolemanriski? Artymiariski?) - Seurannat: hoitovasteet? Vaikuttavuus?

Toistomittaukset-huomioitavia asioita Table 4. Factors have to take into consideration/have to be controlled when monitoring intraindividual training effects by measuring physiological markers Standardized Conditions Time of the day (56) Time of the year Testing environment; humidity, temperature, lightness Use of caffeine, alcohol, tobacco etc. substances Nutrition and previous meal Medication Actual health Menstrual cycle Training history (57) Training volume and intensity during previous days (58) Time interval to previous exercise Quality and quantity of sleep (59) Stress level (psychological, social, economical) Methodological Posture Identical collection, transportation, storage and analyze protocol Others Changes in blood volume (60) Changes in weight Uusitalo 2000, The physician and sportsmedicine

Unen eri vaiheet Villa et al. (Chest 117: 460-66, 2000) Friedman ANOVA p<0.05 7 infants 7 children

Yhteenvetoa 1 Hyvä fysiologinen markkeri vahvuuksineen ja heikkouksineen sydämen autonomisen säätelyn mittaamiseen Hallittu käyttö erilaisessa seurannassa mahdollista empiiristä ja keskitasoisesti tutkimuksellista näyttöä yhteydestä erilaisiin ilmiöihin kuten ylikuormittumiseen ja työstressiin tulkinta krittisesti osaaviin käsiin toisaalta mitä ja miten? Vaikuttavuudesta ei tietoa! Lisää tutkimusta! Erittäin potentiaalinen ikkuna kuvaamaan ihmisen terveyttä ja stressitasoa (kts. Thayer ym. Neuroscience and Behavioral Reviews 36; 2012.)

Yhteenvetoa 2 Tarvitaan uusia lähestymistapoja ja lisää tutkimusta Diagnostisena ja ennusteellisena testinä vaatii lisätutkimuksia mm. validiteetti, vaikuttavuus Autonominen neuropatia OK muiden testien ohessa kts. Esim. Karayannis ym, Expert Rev Cardiovasc Ther, 10; 2012. Review. Ennuste kts. Sanderock & Brodie Pace 9; 2006 ja nyt Huikuri & Stein Frontiers in Physiology 3; 2012

Task Force 1996 Eur Heart J 17; 1996, Circulation 93; 1996. 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. Tarvittaisiin uusittu laitos