Sykevälivaihtelumuuttujien yhteydet sydämen veren virtaukseen, hapen ekstraktioon, veritilavuuteen, veren läpivirtausaikaan, vaskulaariseen resistanssiin ja sydämen pumppauksen taloudellisuuteen levossa ja rasituksessa

Abstract

Tämän pro gradu -tutkielman tarkoituksena oli selvittää, onko sydämen sykevälivälivaihtelumuuttujien ja sydämen veren virtauksen (MBF), hapen ekstraktion (OEF), sydämen hapenkulutuksen (MVO2), sydämen veritilavuuden (MBV), sydämen veren läpivirtausajan (MTT), vaskulaarisen resistanssin (MVR) ja sydämen pumppauksen taloudellisuuden (ME) välillä tilastollisia yhteyksiä. Lisäksi tutkittiin, että selittääkö tutkittavien kuntotaso, painoindeksi, ikä tai rasituksen aikaansaama sykkeennousu mahdollisia yhteyksiä. Autonomisen hermoston vaikutukset sydämen toimintaan ovat melko hyvin tiedossa, mutta vastaavia tutkimuksia, joissa olisi tutkittu sykevälivaihtelumuuttujien yhteyksiä edellä mainittuihin sydänmuuttujiin ei ole tiedettävästi aiemmin juurikaan tehty. Aiemmissa tutkimuksissa on löydetty, että sydämen autonominen toiminta on yhteydessä verenvirtauksen ja -reservin kanssa. Sydämen toimintaa kuvaavat muuttujat mitattiin PET-tutkimuksen avulla. Sekä sykevälivaihtelumuuttujia, että PET-sydänmuuttujia mitattiin sekä levossa, että rasituksessa. Kuormitus suoritettiin pyöräergometrillä selinmakuulla. Tutkimuksessa hyödynnettiin EXEHEART-tutkimuksen aineistoa. Koehenkilöinä oli 26 tervettä, hyvin erikuntoista miestä, joiden keski-ikä oli 30 vuotta. Kaikkien sykevälivaihtelumuuttujien arvot laskivat rasituksessa lepoon verrattuna, paitsi LF/HF-suhde kasvoi. Sydämen PET-muuttujien osalta rasituksessa nousivat MBF, MVO2 ja OEF kun MBV, MTT ja MVR laskivat. Levossa PET-sydänmuuttujien ja sykevälivaihtelumuuttujien väliltä ei löytynyt merkitseviä yhteyksiä. Rasituksessa MTT korreloi positiivisesti RMSSD:n (r=.552, p=.004) ja HF:n (r=.511 ja p=.009) kanssa. Lisäksi veritilavuus korreloi HF:n kanssa (r=.414, p=.040) ja verenvirtaus RMSSD:n kanssa (r=-.418, p=.037). Muuttujille laskettiin lisäksi lepo- ja rasitustilanteen arvon erotus. Muutosarvojen perusteella tehdyistä korrelaatioista merkitseviä yhteyksiä sykevälivaihtelumuuttujien ja PET-muuttujien väliltä ei löytynyt. Lisäksi tutkittiin vielä sykevälivaihtelumuuttujien ja PET-muuttujien yhteyksiä koehenkilöiden kuntotasoon, rasituksen aiheuttamaan sykkeen nousuun, ikään ja painoindeksiin. Sykkeen muutos oli yhteydessä RMSSD:n, LF:n ja HF:n kanssa. Kuntotaso korreloi RMSSD:n ja HF:n kanssa, kun PET-sydänmuuttujista sydämen verenvirtaus oli yhteydessä sykkeen muutokseen ja kuntotasoon. Tulokset olivat osittain ristiriidassa aiempaan vähäiseen tutkimustietoon. Aiheeseen liittyvissä jatkotutkimuksissa voisi olla mukana myös muita urheilulajien edustajia kuin kestävyysurheilijoita. Lisäksi olisi tärkeää saada tutkittua yhteyksiä eri rasitustasoilla, jotta saataisiin lisätietoa kuntotason vaikutuksesta.

The purpose of this master's thesis was to determine whether there are connections between heart rate variability (HRV) variables and myocardial blood flow (MBF), oxygen extraction fraction (OEF), cardiac oxygen consumption (MVO2), cardiac blood volume (MBV), blood mean transit time (MTT), vascular resistance (MVR). and the efficiency of cardiac pumping (ME) and to investigate whether the fitness level, body mass index, age or exercise-induced increase in heart rate explain possible links. The effects of the autonomic nervous system on cardiac function are fairly well known, but similar studies investigating the association of heart rate variables with the above-mentioned cardiac variables have not been known in the past. Previous studies have found that the autonomic function of the heart is related to both myocardial blood flow and its reserve. Variables describing cardiac function were measured using a positron emission tomography. Both HRV variables and PET cardiac variables were measured at rest and during supine bicycle exercise at 100 W. The material of the EXEHEART study was utilized in the study. The subjects were 26 voluntary healthy men of various conditions, with a mean age of 30 years. The values of all HRV variables decreased during exercise compared to rest, except for an increase in the LF/HF ratio. MBF, MVO2 and OEF increased in exercise, while MBV, MTT and MVR decreased. At rest, no statistically significant correlations were found between PET cardiac variables and HRV variables. During exercise, MTT correlated with RMSSD (r=.552, p=.004) and HF (r=.511 and p=.009). In addition, MBV correlated with HF (r =.414, p=.040) and MBF with RMSSD (r=-. 418, p=.037). Also, the difference between the value of the rest and exercise was calculated for each variable. No significant correlations were found between the HRV and the PET variables in the correlations based on the change in values. The associations of HRV and PET heart variables with the subjects' fitness level, exercise-induced heart rate increase, age, and body mass index were also studied. The change in heart rate was associated with RMSSD, LF, and HF. Fitness level correlated with RMSSD and HF, when MBF was associated with heart rate change and fitness level. The results were in part inconsistent with previously limited research data. Other athletes than endurance athletes should be involved in further research. In addition, it would be important to study the correlations at different levels of exertion in order to obtain more information about the effect of fitness level.