Biosignaalien mittaaminen haasteena stressi Tulppo Mikko Merikosken kuntoutus- ja tutkimuskeskus Liikuntalääketieteen tutkimusyksikkö
Ookkonää kuullu Miten stressi ilmenee? Stressin määritelmä? Stressin mittaaminen? Liikunta ja stressi?
Los Angeles tammikuu 1996 Äkkikuolemien määrä (kpl) 18 16 14 12 10 8 6 4 2 4 / päivä 16 Leor et al. NEJM 1996 3 / päivä 0 7 päivää ennen maanjäristystä Maanjäristys 6 päivää maanjäristyksen jälkeen
Myerburgin paradoksi SUDDEN DEATHS; INCIDENCE GENERAL POPULATION CORONARY RISK SUBGROUP RECENT MI RECENT MI + EF <40% HEART FAILURE, EF<30% CARDIAC ARREST SURVIVORS CONVALESCENT PHASE; VT/VF 10 20 30 Myerburg et al Am J Cardiol 1997
Myerburgin paradoksi SUDDEN DEATHS; INCIDENCE TOTAL EVENTS GENERAL POPULATION CORONARY RISK SUBGROUP RECENT MI RECENT MI + EF <40% HEART FAILURE, EF<30% CARDIAC ARREST SURVIVORS CONVALESCENT PHASE; VT/VF 10 20 30 100 200 300 Myerburg et al Am J Cardiol 1997
Myerburgin paradoksi SUDDEN DEATHS; INCIDENCE TOTAL EVENTS NUMBER OF STUDIES EVALUATING THE RISK GENERAL POPULATION CORONARY RISK SUBGROUP RECENT MI RECENT MI + EF <40% HEART FAILURE, EF<30% CARDIAC ARREST SURVIVORS CONVALESCENT PHASE; VT/VF 10 20 30 100 200 300 20 40 60
Stressin Määritelmä Stressillä tarkoitetaan sympaatisen hermoston yliaktiivisuutta.
Sydämen säätelyjärjestelmä Keskushermosto Vagaalinen Jarru Sympaattinen Kaasu
Sydämen säätelyjärjestelmä Keskushermosto Vagaalinen Suojelee sydäntä Voidaan mitata sykevälivaihtelun avulla
Sydämen sähköinen käyrä (EKG)
Sykevälivaihtelu R-R-intervalli (s) 1.50 1.25 1.00 50 100 150 40 50 60 Syke (krt/min) Sydämen lyöntien lukumäärä (kpl)
HRV in PubMed Number of publications 700 600 500 400 300 200 100 5540 publications 0 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 Year Updated from Huikuri et al. JACC 1999
Sydämen säätelyjärjestelmä Keskushermosto Sympaattinen Kaasu Verisuoni neula Signaali
BP EKG MSNA Recording at Rest MSNA Respiration 10 seconds Tulppo et al Circulation 2005
SNA Recording during Sympathetic Stimulus Baseline Cold Hand Immersion 5 seconds Tulppo et al Circulation 2005
MSNA-Artikkelit 100 Artikkeleiden määrä (kpl) 80 60 40 20 0 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006
Sympaattisen aktiivisuuden mittaaminen Suora mittaaminen mahdollista vain laboratorio olosuhteissa. Sympaattisen aktiivisuuden mittaaminen non-invasiivisesti??
Liikunta ja Stressi
Effects of Training on Vagal Outflow 6x30min/week 6x60min/week Vagal activity (SD1) 80 60 40 20 0 Pre XXX XXX Post XXX p<0.001 Tulppo et al. J Appl Physiol 2003
Harjoittelun vaikutus sympaattiseen aktiivisuuteen Sympaattinen aktiivisuus laskee sydänpotilailla. - Roveda et al. JACC 2003 - Mimura et al Chest 2005 Terveillä tulokset ristiriitaisia nousee, laskee tai ei muutu.
Individual Training Response Bouchard C et al J Appl Physiol 1999
Yksilöllinen kuntomuutos 20 Moderate volume High volume Vo 2max 15 10 5 0 Hautala et al. Am J Physiol 2003
Relationship between HRV and Training Response 20 Vo 2max (%) 15 10 5 r= 0.52, p=0.001 0 3 4 5 6 7 8 9 10 Vagal activity in the baseline (HF ln, ms 2 ) Hautala et al. Am J Physiol 2003
Sympaattinen aktiivisuus ja kuntomuutos Time to Exhaustion (sec) 140 120 100 80 60 40 20 0-20 -40 r = -0.67 p = 0.008 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Baseline MSNA (bursts min -1 ) Hautala et al. ECSS Lausanne 2006
Training Response and Mental Fatigue Maximal Work (W kg -1 ) 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0-0.1-0.2 012345678910 Self-rated mental score r=0.45, p=0.002 Ruuska et al. SCMSS Vierumäki 2006
Training Response and Mental Fatigue Vo 2max (ml kg -1 min -1 ) 45 40 35 30 p=0.010 for main effect Score 9 (n=8) Score 4-8 (n=30) Score 3 (n=6) 25 Pre Post Ruuska et al. SCMSS Vierumäki 2006
Ookkonää kuullu Miten stressi ilmenee Stressin määritelmä Stressin mittaaminen Liikunta ja stressi
Mihi-nää-meet -> Hunting for the best index to measure -> Long-term recordings are needed to measure -> Combinations of various parameters to measure...
Sympathetic Activity at Different Phases of Exercise Rest Exercise Recovery Tulppo et al. SCMSS Vierumäki 2006
Long-term recordings Adamson et al., Circulation 2004;110:2389-2394
Oulu Consortium Clinical Cardiology Research Group Prof. Heikki Huikuri et al. - Patient cohords - Risk stratification methods Exercise Physiology Research Group Dos. Mikko Tulppo et al. - Exercise interventions - ANS methodology Signal Processing Research Group Prof. Tapio Seppänen et al. - Signal processing methods - Mathematical modeling
ACKNOWLEDGMENTS These studies are funded by grants from: Medical Council of the Academy of Finland Ministry of Education, Finland TEKES, Finland Polar Electro Oy, Finland Hur Oy, Finland