Keskustelu

Lyhytaikaisen HRV:n normaaliarvojen kirjallisuushaun tulokset

Lyhytaikaisen HRV:n normaaliarvojen kirjallisuushaun tulokset

Yli 3100 lainauksesta vain 44:ssä raportoitiin lyhytaikaisia HRV:n mittaustuloksia terveiltä aikuisilta osanottajilta (n≥ 30), ja vain 44 raportoitua mittausmenetelmää oli työryhmämenetelmää koskevien standardien/suositusten mukainen. Tutkimusten määrää rajoittivat seuraavat tekijät:

  • Monissa HRV:tä koskevissa tutkimuksissa arvioitiin pidempiaikaista 24 tunnin seurantaa;

  • Tutkimuksissa käytettiin pieniä otoskokoja;

  • Tutkimukset sisältävät usein kliinisiä populaatioita ilman, että mukaan otettiin tervettä kohorttia ja/tai viitattiin terveisiin arvoihin;

  • Työryhmän metodologisten suositusten noudattaminen oli heikkoa.

Joitakin edellä mainittuihin tuloksiin liittyviä tekijöitä voidaan selittää helpommin kuin toisia. Se, että 24 tunnin mittauksia käytetään mieluummin kuin lyhytaikaisia mittauksia, voi johtua niiden suuremmasta ennustevoimasta tai lisätiedoista, kuten yö:päivä-suhteista, jotka voidaan määrittää vain 24 tunnin seurannasta. Todennäköisempi selitys on se, että monet HRV:tä koskevat tutkimukset ovat luonteeltaan retrospektiivisiä, ja niissä raportoidaan tietoja 24 tunnin Holter-seurannasta, joka suoritetaan osana tavanomaista sydämen arviointia.

Se, että tutkimuksissa käytetään vain pientä otoskokoa, voi selittyä tutkimuksen luonteella, resurssien rajallisuudella ja/tai tilastollisen tehon laskemisella. Muita tekijöitä, kuten HRV:n mittausten todellisten arvojen ilmoittamatta jättämistä, havaittiin esiintyvän silloin, kun tutkimuksissa oltiin kiinnostuneita muutosarvoista tai haluttiin esittää tulokset mieluummin graafisesti.

Keskimääräisen RR-välin ilmoittamatta jättäminen 54 prosentissa tutkimuksista on huolestuttavaa. Koska HRV:n ja keskimääräisen RR-välin luonne on vastavuoroinen, HRV:n mittauksista raportoivat tutkimukset päättävät usein raportoida vain keskimääräisen HR:n tai joissakin tapauksissa ei kumpaakaan. Tätä virhettä voidaan verrata auton jousituskäyttäytymisen arviointiin ottamatta huomioon auton nopeutta. Tällaiset virheet heijastavat myös sekä kirjoittajan että julkaisutoimittajan epäonnistumista HRV-tietojen ja niiden analyysin perusteiden ymmärtämisessä.

36 prosenttia mukana olleista tutkimuksista raportoi TP:n ja VLF:n, joita ei suositella lyhyistä RR-tallenteista niiden epäselvän fysiologisen merkityksen vuoksi tällaisissa olosuhteissa. Standardiyksiköistä poikkeavien yksiköiden (esim. lyönnit/minuutti/√Hz) käyttö rajoitti tukikelpoisten tutkimusten määrää entisestään. Kun tällaisia tutkimuksia julkaistaan, ne kuvastavat työryhmän suositusten noudattamisen heikkoutta. Tämä osoittaa myös, että kirjoittajat ja toimittajat eivät ole yksimielisiä siitä, miten ja mitä HRV:n lyhytaikaisia mittauksia raportoitaessa on esitettävä.

Kirjallisuuden ja työryhmän arvojen vertailu

Työryhmä ei anna normiarvoja HRV:n lyhytaikaisille aika-aluemittauksille, joten vertailuja voidaan tehdä vain spektristen mittausten välillä. Task Force -arvot ovat seuraavat: 1 170 ms2 LF-teholle, 975 ms2 HF-teholle, 54 ja 29 normalisoidulle LF- ja HF-teholle ja 1,5-2,0 LF:HF-suhteelle. Task Force LF-arvo on yli 1,5 SD yli kirjallisuuden keskiarvon (519 ms2). Task Force HF-arvo on myös korkeampi kuin kirjallisuuden arvo (657 ms2). Task Forcen ja kirjallisuuden normalisoidut LF- ja HF-tehon mittaukset ovat homogeenisempia, mutta Task Forcen arvo LF:HF:lle (1,5-2,0) on huomattavasti alhaisempi kuin kirjallisuudesta saatu arvo (2,8).

Syyt näihin eroavaisuuksiin voivat johtua useista tekijöistä, kuten osallistujien erilaisista ominaisuuksista ja eroista spektrin hajotusmenetelmissä. Työryhmän kirjoittajat eivät maininneet tutkimuksia, joista normit saatiin, joten vertailu osallistujien osalta ei ole mahdollista. Työryhmän raportissa annetaan yksityiskohtaisia tietoja LF- ja HF-tehojakaumien määrittämisessä käytetyistä taajuuskaistanleveyksistä. LF:ssä esiintyviä RR-intervallien värähtelyjä arvioitiin välillä 0,04-0,15 Hz ja HF:ssä välillä 0,15-0,4 Hz. Neljäkymmentäseitsemän prosenttia tässä esitetyistä tutkimuksista ilmoittaa LF- ja HF-tehon arvot, jotka on saatu taajuuskaistanleveyksillä, jotka poikkeavat työryhmän suosittelemista. Joissakin tutkimuksissa sydämen jaksojen värähtelyt niinkin matalilla taajuuksilla kuin nollasta 0,003:een katsottiin osaksi LF-komponenttia. Toiset käyttivät HF-komponentin osalta paljon alhaisempia raja-arvoja (0,3 Hz). Eroavaisuudet LF- ja HF-taajuusalueissa voisivat johtaa eri fysiologista alkuperää olevien värähtelyjen sisällyttämiseen ja/tai poissulkemiseen ja johtaisivat varmasti erilaisiin arvoihin LF:lle, HF:lle ja/tai molemmille. On siis sekä mielenkiintoista että jokseenkin kuvaavaa, että näissä tutkimuksissa raportoidaan suurimpia eroavaisuuksia HRV:n spektraalisten mittausten osalta.

Taulukosta SI nähdään, että seuraavissa väestöpohjaisissa tutkimuksissa raportoidaan arvoja lyhytaikaisista HRV-mittauksista suurista näytteistä (~1 000): Rennie et al., Kuo et al. Dekker et al., Liao et al., Hemingway et al., Britton et al. Tarkemmin tarkasteltuna useat näistä tutkimuksista perustuivat samojen osallistujapopulaatioiden jatkuviin pitkittäis- ja/tai poikkileikkausarviointeihin. Vaikka näissä tutkimuksissa on erikokoisia näytteitä ja niissä testattiin eri hypoteeseja, niiden näytteiden välillä voi olla merkittävää päällekkäisyyttä. Tämä saattaa selittää Dekkerin ym. ja Liaon ym. sekä Rennien ym., Hemingwayn ym. ja Brittonin ym. välisten arvojen samankaltaisuuden (taulukko SII). Näistä syistä voidaan väittää, että vain kolme suurta populaatiota on arvioitu vuoden 1996 työryhmän raportin jälkeen. Lisäksi osallistujien alin ikä näissä kolmessa populaatiossa oli 40 vuotta. Tämä tarkoittaa, että tällä hetkellä ei ole julkaistuja tietoja lyhytaikaisista HRV-mittauksista, jotka on saatu suuressa, alle 40-vuotiaita aikuisia sisältävässä populaatiossa. HRV:n ja iän välinen negatiivinen suhde voi myös selittää näissä tutkimuksissa havaitut suhteellisen alhaiset HRV-arvot. Huomionarvoista on myös se vaikutus, joka näillä suurilla otoksilla on tässä esitettyihin keskimääräisiin julkaisuarvoihin.

Tutkimukset, joissa raportoidaan poikkeavia absoluuttisia HRV-arvoja

Tarkasteltaessa lähemmin edellä mainittujen tutkimusten ominaisuuksia havaittiin useita yhtäläisyyksiä ja eroja, jotka liittyivät tutkimukseen osallistujiin, RR-intervallitietojen tallentamiseen, artefaktien tunnistamiseen sekä interpolaatio- ja spektrihajotusprotokolliin. Koska näillä tekijöillä voi olla erilaisia vaikutuksia mittauksesta riippuen, niitä käsitellään erikseen aika- ja taajuusalueen mittausten osalta.

Aika-alueen mittaukset

Melansonin raportoimat korkeat RR-arvot ja sekä Melansonin että Sandercockin ym. raportoimat korkeat SDNN-arvot saattavat selittyä sillä, että niissä käytettiin nuoria ja kohtalaisen hyvin koulutettuja osallistujia. Iän ja HRV:n välillä on vakiintunut yhteys, jossa HR laskee iän kasvaessa, kun nuoremmat henkilöt osoittavat korkeampia arvoja. SDNN riippuu myös tallenteen pituudesta, ja pidemmät analysoidut tallenteet tuottavat suurempia arvoja. Tästä syystä työryhmä suosittelee 5 minuutin standardoitua kestoa lyhytaikaiselle SDNN:lle (ja muille HRV:n mittauksille). Nämä tekijät selittävät todennäköisesti Evrengulin ja kollegoiden havaitsemat suuremmat arvot, kun he määrittivät SDNN:n yhden tunnin aikana tallennetuista RR-intervallitiedoista. Kirjoittajat eivät perustelleet tällaista tallennuspituutta.

Parasympaattinen hermoliikenne toteuttaa vaikutuksensa paljon nopeammin (<1 sekunti) kuin sympaattinen ulosvirtaus (>5 sekuntia); siksi RR-intervallien lyönti lyönniltä lyönnille tapahtuvien muutosten (rMSSD) katsotaan heijastavan vaguksen ulosvirtausta. rMSSD-mittaukset ovat hyvin vaihtelevia olosuhteissa, joissa vaguksen ulosvirtaus on lisääntynyt. Yksi tällainen tila on tahdistettu hengitys, erityisesti selinmakuulla. Lisäksi korkeammin koulutetuilla henkilöillä havaittuun bradykardiaan liittyy yleisesti lisääntyneitä sydämen vagaalisen modulaation merkkiaineita, vaikka tätä yhteyttä ei aina havaita. Melansonin ja Sandercockin ym. raportoimat rMSSD:n poikkeavat arvot johtuvat todennäköisesti nuorten, koulutettujen henkilöiden, joilla on korkeampi lähtötason vagaalinen tonus, sekä selinmakuulla ja tahdistetun hengityksen protokollien käytön yhteisvaikutuksesta.

Taajuusalueen mittaukset

Monissa ihmis- ja eläintutkimuksissa on havaittu LF-oskillaatioiden ja spektrisen tehon löydöksiä sekä sympaattisesta että parasympaattisesta alkuperästä. Lisääntyneellä ja vähentyneellä LF-teholla parasympaattisen salpauksen yhteydessä on vaikutuksia tutkimuksiin, joissa vagaaliset olosuhteet ovat tehostuneet, kuten tahdistetun hengityksen aikana. Melansonin havaitsemat korkeammat arvot voivat olla seurausta tahdistetun hengityksen olosuhteista johtuvasta vagaalisesti välittyneestä LF-tehon lisääntymisestä.

Terveissä normotensiivisissä kontrolleissa Piccirillo ym. raportoivat arvon 82 ms2. Lisäksi tätä arvoa käytettiin ”epänormaalin” HF-tehon määrittämiseen kroonista sydämen vajaatoimintaa sairastavilla (CHF) potilailla. Näiden arvojen sisällyttäminen tähän tutkimukseen saattaa selittää HF-tehon alhaisemman kokonaiskeskiarvon. Tärkeä havainto on, että nämä arvot ovat huomattavasti alhaisemmat kuin Task Force -työryhmän HF:n normiarvo ja tässä esitetyt tutkimusten keskiarvot. Kuten koko kirjallisuudessa on tavallista, niin sanottujen ”terveiden” arvojen ”normaalisuuden” tarkastelu jätetään huomiotta.

Spektraaliset mittaukset ovat erittäin herkkiä RR-tiedoissa esiintyville teknisille virheille, kuten artefakteille, puuttuvien tietojen virheelliselle sijoittelulle, huonolle esikäsittelylle ja epästationaarisuudelle. Evrengul et al. eivät toimittaneet tietoja virheiden havaitsemismenetelmistä 1 tunnin Holterin RR-intervallidataa varten, eikä havaittujen ja/tai poistettujen virheiden määrästä annettu mitään tietoa. Se, että Mehlsen et al. eivät raportoi virheiden tunnistamis-, poistamis- ja/tai korjausmenetelmien suorituskykyä, viittaa siihen, että he eivät ole ymmärtäneet oikeiden RR-intervallitietojen merkitystä niiden vaihtelun analysoinnissa. RR-välien katsottiin myös olevan ”normaalialueella”, mutta kirjoittajat eivät kuitenkaan anna mitään viitettä tälle niin sanotulle ”normaalialueelle”.

Työryhmän suosituksissa korostetaan RR-välien tietojen manuaalisen muokkauksen tarvetta. Todisteet täysin automatisoitujen HRV-mittausten vahvasta ennustearvosta ja niiden tarkasta ja luotettavasta määrittämisestä verrattuna perinteisiin menetelmiin viittaavat siihen, että työryhmän suositukset saattavat olla vanhentuneita. Ne vaativat ainakin päivittämistä, jotta voidaan ottaa huomioon nykyisten automatisoitujen RR-tallennus- ja HRV-analyysilaitteiden laskentateho.

Tutkimukset, joissa raportoitiin poikkeavia log-muunnettuja HRV-arvoja

Tutkimuksista, joissa raportoitiin log-muunnettuja HRV:n mittauksia, vain yhdessä osoitettiin poikkeavia arvoja HRV-mittauksille. Ho ym. tutkimuksessa HRV:n spektraalisia mittaustuloksia koskevat tiedot saatiin terveestä kontrolliryhmästä, joka oli iältään ja sukupuoleltaan yhdenmukainen CHF-potilaiden ryhmän kanssa. Kontrolliryhmän osallistujista 44 prosenttia oli naisia, heidän keski-ikänsä oli 72 vuotta ja heidän leposykkeensä oli 76 lyöntiä/min. HRV:ssä on tunnettu ikään liittyvä heikkeneminen, joka vaikuttaa erityisesti naisilla sydämen sykkeen vagaalisiin modulaatioihin liittyviin mittauksiin. Muualla esitetyt tiedot osoittavat negatiivisen korrelaation HRV:n ja HRV:n spektrimittausten välillä. Pelkästään nämä kaksi tekijää voivat selittää Ho ym. havaitsemat alhaiset arvot LF:n (2,05 ln ms2) ja erityisesti HF-tehon (0,08 ln ms2) osalta. Kuten useimmissa tutkimuksissa, joissa käytetään kontrolli-”vertailuryhmää”, kirjoittajat eivät kyseenalaista kontrolliryhmässä esitettyjä arvoja niiden normaaliuden/epänormaalisuuden osalta.

Yhteenveto tärkeimmistä tekijöistä, jotka ovat terveiden henkilöiden lyhytaikaisen HRV:n poikkeavien arvojen taustalla

Toimenpidekohtainen analyysi, joka suoritettiin niille tutkimuksille, joissa raportoitiin poikkeavia arvoja, paljasti useita taustalla olevia tekijöitä, mukaan lukien:

  1. Osallistujien kohtalainen tai korkea tavanomainen fyysinen aktiivisuus;

  2. Tahdistettujen hengitysprotokollien käyttö erityisesti silloin, kun ne suoritettiin osallistujille, joilla oli kohtalainen tai korkea fyysinen aktiivisuus;

  3. Jos mitataan nuorempia osallistujia, HRV:n arvot ovat tyypillisesti korkeammat;

  4. RR-välien virheiden tunnistamisen, poistamisen ja/tai korjausmenettelyjen heikko raportointi ja/tai suorittaminen;

  5. erilaisten taajuuskaistanleveyksien ja normalisointimenetelmien käyttö LF- ja HF-spektrimittauksissa;

  6. Suuri vaihtelu HRV-mittauksissa saman tutkimuksen terveiden osallistujien välillä;

  7. Osallistujien virheellinen luokittelu terveiksi;

  8. Tutkimuksissa ei tunnisteta terveiltä osallistujilta saatujen arvojen normaalisuutta/abnormalisuutta.

Jotkin edellä mainituista kohdista (1, 2, 3 ja 6) eivät olleet odottamattomia. Jonkin verran yllätystä aiheutti se, että useissa tutkimuksissa ei ollut suoritettu virheenkorjausmenetelmiä ja että toisissa tutkimuksissa näiden menetelmien raportointi oli puutteellista. Kolme viimeistä yhteenvetokohtaa ovat erityisen tärkeitä ja korostavat niin sanotun ”normaalin” HRV:n määrittelyn luontaista ongelmaa.

Nämä kohdat liittyvät toisiinsa myös sikäli, että se, että terveiltä osallistujilta saatujen tietojen normaaliutta ei kyseenalaisteta, johtuu mahdollisesti siitä, että jopa homogonaalisissa terveissä ryhmissä HRV:n mittauksissa voi esiintyä suuria yksilöiden välisiä vaihteluita (jopa 260 000 %, Fagard et al.;Taulukko IV).

On kuitenkin tärkeää tunnustaa, että muutkin tekijät voivat vaikuttaa tutkimusten välisiin ristiriitoihin. HRV:n mittauksiin vaikuttavat ruokavalio (kofeiinin ja alkoholin saanti) sekä fyysinen ja henkinen stressi. Hyvin harvat tässä mukana olevista tutkimuksista sisältävät tietoja näistä tekijöistä, eikä niiden vaikutusta esitettyihin arvoihin voida määrittää. Arvioidessaan tutkimuksia, joissa raportoidaan niin sanotusta normaalista HRV:stä, lukijan on tarkasteltava tarkasti edellä mainittuja tekijöitä sekä mahdollisia muita tekijöitä (esim. ruokavalio, stressi), jotka liittyvät kunkin tutkimuksen yksittäisiin näkökohtiin. Kun nämä tekijät otetaan huomioon, tässä tutkimuksessa esitetyt tiedot voivat tarjota HRV:n käyttäjille viitealueita, joiden avulla voidaan määrittää lyhytaikaisen HRV:n yleisten mittausten epäyhtenäiset arvot.