Kliinisten rasitus- ja verenkiertotutkimusten perusteet

Kliinisten rasitus- ja verenkiertotutkimusten perusteet Kliinisten rasituskokeiden perusteet Petri Haapalahti vastuualuejohtaja HUS-Kuvantaminen, kliininen fysiologia ja isotooppilääketiede Wasserman 1994 Mitä elimistössä tapahtuu rasituksessa? Metabolia Hapenkulutus ja hiilidioksidin tuotto kasvavat heti Aerobinen metabolia C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 Þ 6 CO 2 + 6 H 2 O + 36 ATP (RQ = 1.0) (glukoosi) C 16 H 32 O 2 + 23 O 2 Þ 16 CO 2 + 16 H 2 O + 130 ATP (RQ = 0.71) (rasvahappo) Anaerobinen metabolia Mitä elimistössä tapahtuu rasituksessa? Sydän Hapenkulutus riippuvainen sydämen minuuttitilavuudesta VO 2 = SV x HR x (CaO 2 - CvO 2 ) glukoosi + 2 ADP Þ 2 H + laktaatti + 2 ATP (maitohappo) H + laktaatti - + Na + HCO - 3 Þ Na + laktaatti - + H 2 CO 3 H 2 CO 3 Þ H 2 O + CO 2 Rasituksessa sydämen iskutilavuus (SV) kasvaa alussa, syketaajuus (HR) nousee Mitä elimistössä tapahtuu rasituksessa? Verenkierto Systeemisen verenkierron uudelleenjakautuminen iho, työtä tekevät lihakset sisäelimet, kuormittumattomat lihakset Mitä elimistössä tapahtuu rasituksessa? Verenkierto Lisääntynyt hapen ekstraktio CaO 2 - CvO 2 Keuhkoverenkierto keuhkojen veritilavuus, diffuusiokapasiteetti 1

Mitä elimistössä tapahtuu rasituksessa? Hengitys Kliinisten rasituskokeiden perusteet Minuuttiventilaatio O 2, CO 2, H + Kertahengitystilavuus (Vt) kasvaa alussa, myöhemmin minuuttiventilaation kasvu enemmän hengitystaajuudesta riippuvainen Wasserman 1994 Kliinisten rasituskokeiden tarkoitus rasituksessa ilmaantuvien oireiden syyn selvittäminen yleensä rintakipu, hengenahdistus sepelvaltimotaudin diagnostiikka suorituskyvyn ja sitä rajoittavien subjektiivisten ja objektiivisten patofysiologisten tekijöiden selvittäminen (verenkierto, hengitys, muu syy) erityisindikaatiot (toimenpidekelpoisuus, terveystarkastukset riskiryhmissä tai erityisammateissa) Rintakipu Onko kyseessä sepelvaltimotaudin ilmentymä? Tyypillinen angina pectoris Oireessa on kaikki kolme tyypillistä piirrettä: Rintakehän alla tuntuu kipua tai epämukavuutta, joka kestää alle 10 minuuttia. Oire ilmenee fyysisessä ponnistelussa tai voimakkaassa tunnetilassa. Oire helpottaa minuuttien sisällä levolla tai nitraateilla Epätyypillinen Oireessa on kaksi tyypillistä piirrettä. Muu kipu Oireessa on yksi tai ei yhtään tyypillistä piirrettä Mahdollisia syitä: hyperventilaatiosyndrooma (HVS) obstruktiivinen keuhkosairaus (COPD, astma) keuhkoparenkyymisairaus (esim. fibroosi, emfyseema) keuhkoverenkierron sairaus (keuhkoembolian jälkitila) Hengenahdistus ( awareness of respiratory effort ) ylähengitysteiden ahtauma (esim. trakeastenoosi, äänihuulihalvaus) hengityslihassairaus (esim. myastenia) sydämen pumppufunktion alentuminen (sepelvaltimotauti, kardiomyopatia) sydämen rytmihäiriöt 2

Sepelvaltimotauti ja sydänlihasiskemia Sydänlihasiskemian esille saaminen laboratorio-olosuhteissa Sydänlihaksen hapentarpeen tärkeimmät osatekijät: - vasemman kammion systolinen seinämäkuormitus - syketaajuus - supistusvireys Ahtauman aste vs. rasituksen aste - missä mennään? Angina pectoris-kipu Iskeeminen ST-väli EKG:ssä Vasemman kammion täyttöpaineen nousu ja hengenahdistus Poikkeava seinämän liike Huonontunut relaksaatio perfusion mismatch syketaajuus Sydänlihasiskemian osoittaminen EKG perustutkimus ( rasitus-ekg ) iskeemisen ST-välin muutoksen osoittamisen perfuusion kuvantaminen (SPET, PET, MRI) Erityyppiset ST-vajoamat: <1 mm: ei patologinen Nopeasti ylöspäin viettävä: ei patologinen Hitaasti ylöspäin viettävä: todennäköisesti patologinen ST-välin muutoksen arviointi rasitus- EKG:ssä merkitsevänä pidetään 1 mm ST-vajoamaa seinämäliikehäiriön osoittaminen (ultraääni) Vaakasuora: patologinen Alaspäin viettävä: voimakkaasti patologinen Iskemiadiagnostiikka rasitus-ekg:llä Sepelvaltimotaudin riskitekijät sensitiivisyys ja spesifisyys noin 70% ideaalipopulaatiossa valtaosa potilaista ei ole ideaalipopulaatiota, minkä vuoksi ongelmana: väärät positiiviset löydökset pienen riskin populaatiossa väärät negatiiviset löydökset suuren riskin populaatiossa tulkinnassa siksi olennaista huolellinen ennakkotodennäköisyyden arviointi (hyvä lähete!): tarkka oireanamneesi valtimotautien riskitekijät perimä veren lipidit tupakointi diabetes verenpaine riski 3 riskitekijää 2 riskitekijää 1 riskitekijä aika 3

Sepelvaltimotaudin ennakkotodennäköisyys Suomen Lääkärilehti 2011;66(8):627-633 Pretest probability EKG: ongelmat Sepelvaltimotaudin diagnostiikkan haasteita rasituskokeessa: ß-salpaajat Nitraatit LBBB RBBB Infarkti Riittämätön rasitus Angio + Angio + Angio - Rasituskoe - Rasituskoe + Rasituskoe + Digitalis Elektrolyyttihäiriö Koronaarispasmi LVH, RVH WPW Läppäviat Kardiomyopatiat Hyperventilaatio Syndrooma X Hypertensio Riittämätön rasitustaso (syke <85% ikämaksimista) Vasen haarakatkos (LBBB): iskemian toteaminen tai pois sulkeminen mahdotonta Väärät positiiviset löydökset: sympatikotonia, kammiohypertrofia (LVH), vahva hypertensio, kammioiden varhaisaktivaatio (WPW), digitalisvaikutus Väärät negatiiviset löydökset: poikkeava EKG (aiempi sydänlihasvaurio), lääkitys, riittämätön sykkeen nousu Sympatikotonia Kliininen rasituskoe; suoritus Kliininen rasituskoe; tyypillinen suoritusohjelma polkupyöräergometri tai juoksumatto työjohteinen, lineaarinen tai porrasteinen kuormannosto (esim. 40-50W/3min, 10-20W/min) submaksimaalinen (n. 90 % maksimista) oirerajoitteinen, ellei ilmaannu objektiivisia keskeytyssyitä Sovijärvi 2003 4

Kliininen rasituskoe; seurattavat suureet oireet (esim. hengenahdistus, rintakipu) hengitys- ja sydänäänet rasittavuustuntemus (Borgin asteikko) syketaajuus (maksimi yleensä n. 220 - ½ * ikä) hengitystaajuus 12-kytkentäinen EKG verenpaine valtimoveren happisaturaatio (pulssioksimetrillä) PEF tai FEV 1 (ennen, 1, 4 ja 10 min jälkeen) Rasitus-EKG; Mason-Likar - kytkennät Borgin asteikko Mikä luku mielestänne parhaiten vastaa juuri tällä hetkellä tuntemaanne kuormitusta? 6 7 erittäin 8 9 hyvin kevyt 10 11 kevyt 12 13 hieman rasittava 14 15 rasittava 16 17 hyvin rasittava 18 19 erittäin rasittava 20 äärimmäisen rasittava, en jaksa enää Kliininen rasituskoe; arvioitavat asiat Kokonaissuorituskyky saavutettu teho (Wmax, Wmax/3min, Wlast4 ) vertailu iän ja ruumiinrakenteen mukaiseen viitearvoon (normaali >80 % viitearvosta) Suoritusta rajoittavat tekijät subjektiiviset objektiiviset Kliininen rasituskoe; arvioitavat asiat EKG kertoo sydämen rytmin ja impulssien johtumisen haetaan merkkejä sydänlihaksen hapenpuutteesta (iskemiasta) subendokardiaalinen iskemia ilmenee tyypillisesti ST-välin vajoamana (joka ei ole lokalisoiva) ei kerro sydämen pumppufunktiosta verenpaine normaalisti systolinen verenpaine nousee, diastolinen pysyy ennallaan tai jopa laskee Poikkeavaa: hypertensiivinen verenpaineen nousu (>240/115 mmhg) verenpaineen lasku Kliininen rasituskoe; arvioitavat asiat Hengitystaajuus normaalisti <40/min maksimirasituksessa PEF tai FEV 1 15 % lasku merkitsee rasitusastmareaktiota Auskultaatio hengityksen vinkuna (obstruktio), rahinat läppävuoto galoppi (vajaatoiminta, iskemia) Happisaturaatio normaalisti 96 % 5

Sepelvaltimotauti: suuren riskin löydös verenpaineen lasku >2 mm ST-vajoama matalalla kuormitustasolla ST-välin nousu tyypillinen angina pectoris-oire matalalla kuormitustasolla Juoksumattorasitus Käsiergometria Perifeerisen verenkierron tutkimukset - alaraajojen valtimoinsuffisienssin toteaminen ABI = Ankle Brachial Index = olkavarsinapaine/nilkkapaine Kaasujenvaihdunnan suora mittaus kliinisessä rasituskokeessa Spiroergometria Kaasujenvaihdunta rasituksessa VO 2 VCO 2 hapenkulutus hiilidioksidin tuotto VE hengitystaajuus ja -tilavuus = minuuttiventilaatio Sovijärvi 2003 6

Spiroergometriatutkimuksessa mitattavia ja laskettavia kaasujenvaihduntamuuttujia VE = minuuttiventilaatio (L/min) VT = hengityksen syvyys (L) BF = hengitystaajuus (L/min) VO 2 = hapenkulutus (L/min) RQ = VCO 2 /VO 2 = hengitysosamäärä AT = anaerobinen kynnys (L/min VO 2 ) EQCO 2 = VE/VCO 2 = hiilidioksidin hengitysekvivalentti EQO 2 = VE/VO 2 = hapen ekvivalentti VO 2 /HR = happipulssi (ml) BR = hengitysreservi (%) Spiroergometria; tulkintaa VO 2 max (L/min, ml/min/kg) = CO x C(a-v) O 2 CO = Cardiac Output = sydämen minuuttitilavuus a-v = arteriovenöösi ero maksimaalinen hapenottokyky = suorituskyky VO 2 /HR max (happipulssi, ml) = SV x C(a-v) O 2 SV = Stroke Volume = iskutilavuus sydämen pumppufunktio + perifeerinen hapenotto Spiroergometria; tulkintaa RQ (hengitysosamäärä) = VCO 2 /VO 2 nousee > 1.0-1.2, kun maksimaalinen aerobinen rasitus (mukana anaerobinen komponentti) oliko suoritus maksimaalinen? BR, hengitysreservi = MVV VEmax/MVV x 100 MVV = arvioitu tai mitattu maksimiventilaatio (L/min), arvioidaan yleensä MVV = 38 * FEV 1 normaalisti >30 % oliko ventilatorista rajoittumista? Spiroergometria; tulkintaa VE/VCO 2 = ventilatorinen hengitysekvivalentti hiilidioksidille normaalisti < 40, nousee hyperventiloidessa VE/VO 2 = ventilatorinen hengitysekvivalentti hapelle normaalisti < 40, nousee hyperventiloidessa AT = anaerobinen kynnys (L/min VO 2 ) graafinen ratkaisu VCO 2 /VO 2 käyrältä matala jos huono aerobinen kapasiteetti Spiroergometrian käyttöaiheet Suorituskyvyn rajoittumisen syyn selvittely rasitushengenahdistus (sydän/keuhkot/muu syy) väsyminen (sydän/lihasmetabolia) Spesifinen diagnostiikka sepelvaltimotauti hyperventilaatiosyndrooma Kardiorespiratorisen kapasiteetin objektiivinen arviointi työkykyarviot eläkepäätökset Hoidon tehon ja kuntoutuksen objektiivinen arviointi Preoperatiivinen varakapasiteetin ja leikkauskomplikaatioriskien arviointi Terveiden henkilöiden (mini-suomi 1990) keskiarvoina laskettu suorituskyky ilmaistuna metabolisena ekvivalenttina (MET) ja maksimaalisena hapenkulutuksena (VO2max) eri ikäkausina miehillä ja naisilla Ikä, v Miehet Naiset MET VO 2 max(ml min -1 kg -1 ) MET VO 2 max (ml min -1 kg -1 ) 20-29 12 43 10 36 30-39 12 42 10 34 40-49 11 40 9 32 50-59 10 36 8 27 60-69 9 33 8 27 70-79 8 29 8 27 1 MET = 3,5 ml min -1 kg -1 VO 2 7

Sydämen lyöntitaajuuden suhde hapenkulutukseen maksimirasituksessa Happipulssi rasituksessa: keuhkoahtaumatauti (COPD) ja mitraaliläppävika (MVD) Sovijärvi 2003 Sovijärvi 2003 Minuuttiventilaatio (VE) rasituksessa eri sairauksissa Virtaustilavuussilmukat rasituksessa Sovijärvi 2003 Sovijärvi 2003 Uloshengityksen virtausrajoitus rasituksessa: bronkusobstruktio Spiroergometrian tulosprofiileja = huomattavasti normaalia korkeampi arvo = lievästi kohonnut arvo = alentunut arvo Norm. = normaali arvo Sovijärvi, 1994 8

Spiroergometrian antama lisäarvo kliiniseen rasituskokeeseen verrattuna Rasitushengenahdistuksen ja suorituskyvyn rajoittumisen syyn selvittäminen helpompaa sydänperäinen syy VO 2 /HR alentunut keuhkoperäinen syy: esim. BR matala (obstruktiivinen sairaus) VE/CO 2 korkea (hyperventilaatio) SaO 2 laskee (keuhkoparenkyymivika, oikea-vasen oikovirtaus) Spiroergometrian antama lisäarvo kliiniseen rasituskokeeseen verrattuna Hyperventilaatiosyndrooman noninvasiivinen diagnostiikka ortostaattinen koe Suorituksen metabolisen maksimaalisuuden objektiivinen arviointi mahdollista RQ > 1 AT Verenpaineen ja EKG:n ambulatoriset pitkäaikaisrekisteröinnit Verenpaineen ambulatorinen pitkäaikaisrekisteröinti Verenpaineen pitkäaikaisrekisteröinti Mittausmenetelmät (suora mittaus) epäsuora mittaus oskillometrinen tai akustinen menetelmä mittaukset: päivällä 15-20 min välein yöllä 30 min välein tulokset tallentuvat vyöllä kannettavaan muistiin 9

Verenpaineen mittaus painemansetilla Verenpaineen oskillometrinen mittaus Mittaa maksimiheilahduksen ja laskee matemaattisesti systolisen ja diastolisen paineen Verenpaineen pitkäaikaisrekisteröinnin aiheet Hypertension diagnostiikka ja seuranta hypertension vaikeusasteen arviointi valkotakkihypertension tai piilevän hypertension epäily mittaustilanteesta toiseen huomattavasti vaihtelevat ajoittain hypertensiiviset verenpainearvot verenpainelääkityksen tehon arviointi lääkityksen teho vuorokauden eri aikoina verenpaineen vuorokausivaihtelun arviointi työssä, nukkuessa etc. onko verenpaine liian matala? Normaali Lievä hypertensio Säätelyhäiriö Verenpaineen pitkäaikaisrekisteröinnin arviointi mittauksen luotettavuus vuorokausivaihtelu: yöllä RR tulee olla ainakin 10 % alhaisempi kuin päivällä lääkityksen vaikutus oireiden liittyminen verenpainevaihteluihin huimaus, päänsärky Ambulatorisen verenpaineen viitearvot Hypertensiivinen Hypotensiivinen Koko vuorokauden keskiarvo > 130 / 80 mmhg < 97 / 57 Valvetason keskiarvo > 135 / 85 mmhg <101 / 61 Unenaikainen keskiarvo > 120 / 70 mmhg < 86 / 48 Systolinen painekuormitus valveilla Diastolinen painekuormitus valveilla Systolinen painekuormitus yöllä Diastolinen painekuormitus yöllä 40% > 135 mmhg 40% > 85 mmhg 40% > 120 mmhg 40% > 70 mmhg 2007 (ESC ja ESH) Guidelines for management of Arterial Hypertension. J Hypertens. 2007;25(9):1751-62. Verenpaineen käypä-hoitosuositus Duodecim 2009 White WB J Hypertension 1991;9;S27-S32. StaessenAm J Cardiol 1991;67:723-727 10

Verenpaineen vuorokausivaihteluun vaikuttavat tekijät fyysinen aktiviteetti psyykkiset tekijät, stressi verenkiertoelimistön ja autonomisen hermoston sairaudet verenkiertoelimistöön ja autonomiseen hermostoon vaikuttavat lääkkeet biologiset rytmit ikä Rajoitukset ja haitat häiriöt mittauksissa (>90% mittauksista tulisi onnistua) työ ja nukkuminen saattavat häiriintyä mansetin puristus laitteistoa ei voi kastella mittausten välisiä vaihteluita ei voida todeta (intervalli 15-30 min) EKG:n pitkäaikaisrekisteröinti EKG:n ambulatorinen pitkäaikaisrekisteröinti ( Holter ) Menetelmä EKG, tavallistesti 3-kanavainen (avf, V 1, V 5 ) tallennus kannettavaan digitaaliseen laitteeseen rekisteröintiaika 24 h (48 h 72 h) Analyysi tietokoneella syketaajuus rytmihäiriöt ST-segmentti Potilaspäiväkirja toiminnot, lääkkeiden ottoajankohdat oireet (rintakipu, huimaus ym.) EKG:n pitkäaikaisrekisteröinnin tärkeimpiä käyttöaiheíta rytmihäiriöön viittaavat hankalat oireet, joitten aikaista EKG:ta ei muuten saatu oirekorrelaation osoittaminen syketaajuuden arviointi bradykardiaepäily eteisvärinän vauhtikontrolli tiedossa olevan rytmi- tai johtumishäiriön lisäselvitys tai hoidon tehon arviointi epäselvät huimaus- tai tajuttomuuskohtaukset 11

Vuosi elämästä Lisälyönnit 24h EKG synkopee FA VES 0 vrk 365 Karkeasti: Alle 60-vuotiaalla yleensä normaalisti <100 eteislisälyöntiä <100 kammiolisälyöntiä Yli 60 vuotiaalla yleensä normaalisti <1000 eteislisälyöntiä <1000 kammiolisälyöntiä Monimuotoisuus, yhteys oireisiin ja aktiviteetteihin Peräkkäiset, bigeminia: poikkeavaa, mutta potilaskohtaiselta ennustemerkitykseltään epävarmaa Tiheälyöntisyyskohtaukset Harvalyöntisyys Karkeasti Yli 60-vuotiaalla voi esiintyä normaalisti: Muutama lyhytkestoinen eteistakykardiapyrähdys Lyhyt (<10 QRS, <180/min) kammioperäinen sarja Kapeakompleksinen takykardia Lyhyet eteistakykardiat tavallisia Tarkka SVT-mekanismi harvoin tunnistettavissa Sinussolmukkeen toimintahäiriö ( sick sinus ) - sinusbradykardia - sinuspysähdykset - kronotrooppinen insuffisienssi Eteiskammiojohtumisen häiriöt - hidastunut eteiskammiojohtuminen - II eteiskammiokatkos - totaaliblokki - eteisvärinässä hidas kammiovaste tai korvaava rytmi Lisälyönnit Sinussolmukkeen toimintahäiriö ( sick sinus ) 12

EKG:n pitkäaikaisrekisteröinnin arviointi syketasot (myös suhteessa aktiviteettiin) eteisvärinän vauhtikontrolli johtumisen häiriöt lisälyönnit, muut rytmihäiriöt myös niille altistavat mekanismit iskemia esiintyikö oireita? korreloivatko oireet ja löydökset? oire ja samanaikainen normaali EKG hyvä ja yleinen havainto Lopuksi: kaikissa rasitus/verenkiertotutkimuksissa tulkinta voimakkaasti riippuvainen kliinisistä tiedoista hyvä tutkimuslähete sisältää: relevantit tiedot aiemmista sairauksista ja niiden riskitekijöistä, tieto nykyisestä lääkityksestä ja selkeä kysymyksen asettelu 13