Lääketieteellisen fysiikan alaan kuuluva väitöskirja tarkastetaan luonnontieteiden, metsätieteiden ja tekniikan tiedekunnassa. Tilaisuutta voi seurata Kuopion kampuksella ja verkossa.
Mikä on väitöstutkimuksesi aihe? Miksi aihepiiriä on tärkeää tutkia?
Obstruktiivinen uniapnea on yksi yleisimmistä unihäiriöistä, jota sairastaessa potilas kärsii unenaikaisista hengityskatkoista ja niistä seuraavista toistuvista veren happisaturaation laskuista, desaturaatioista. Toistuvista desaturaatioista aiheutuva hypoksinen kuorma on yksi uniapnean keskeisimmistä mekanismeista, joka aiheuttaa muun muassa autonomisen hermoston toimintahäiriöitä ja kasvattaa sydämen kuormitusta. Nämä ovat merkittäviä tekijöitä uniapneapotilaiden kohonneen sydän- ja verisuonitautiriskin sekä neurokognitiivisten toimintahäiriöiden taustalla.
Vaikka uniapnean pitkäaikaiset vaikutukset sydämen fysiologiseen stressiin tunnetaankin jo hyvin, hengityskatkojen ja desaturaatioiden akuutteja vaikutuksia sydämen autonomiseen säätelyyn ei ole juurikaan tutkittu. Sydämen autonomista säätelyä voidaan tutkia sykevälivaihtelun (heart rate variability, HRV) avulla. Tutkimalla HRV-muutoksia voidaan saada uutta tietoa hypoksisen kuorman ja sen vakavuuden välittömistä vaikutuksista sydänterveyteen. Yhdistämällä uusia analysointimenetelmiä uniapnean nykydiagnostiikkaan voitaisiin uniapnean aiheuttamaa sydänkuormitusta arvioida kokonaisvaltaisemmin. Samalla unirekisteröinneissä kerättävää dataa voitaisiin hyödyntää monipuolisemmin, sillä HRV on mahdollista määrittää rutiinisti unirekisteröinnin yhteydessä mitattavasta sydänsähkökäyrästä, mutta tätä ei juurikaan hyödynnetä osana nykyistä kliinistä diagnostiikkaa.
Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tulokset tai havainnot?
Yleensä autonomisen hermoston toimintaa arvioidessa käytetyt menetelmät keskittyvät pitkän aikavälin analyyseihin, mutta tässä väitöstutkimuksessa sydämen autonomista säätelyä lähestyttiin uudesta näkökulmasta arvioiden hypoksisen kuorman välittömiä, lyhyen aikavälin vaikutuksia. Väitöstutkimuksessa havaittiinkin, että erittäin lyhyen aikavälin sykevälivaihtelu kasvoi pidempien hengityskatkojen yhteydessä. Sykevälivaihtelun muutokset korostuivat täydellisten hengityskatkojen jälkeen ja miehillä nämä muutokset olivat yleisesti suurempia kuin naisilla.
Tutkimuksessa havaittiin myös, että hypoksisen kuorman kasvaessa myös autonomisen hermoston epätasapaino siirtyi akuutisti kohti sympaattista hallitsevuutta: vakavampi hypoksinen kuorma aktivoi sympaattista hermostoa samalla rajoittaen parasympaattisen hermoston aktiivisuutta. Hypoksinen kuorma johti myös sykkeen ja hengityksen koordinoidun säätelyn akuutteihin häiriöihin lisäten näin sydämen kuormitusta.
Tutkimuksessa ei löytynyt merkittävää yhteyttä unen aikana mitatun pitkäaikaisen sykevälivaihtelun ja päiväaikaisen vireystilan välillä. Matalampi lyhytaikainen sykevälivaihtelu puolestaan kytkeytyi merkittävästi alentuneeseen päiväaikaiseen vireystilaan.
Miten väitöstutkimuksesi tuloksia voidaan hyödyntää käytännössä?
Tulokset viittaavat siihen, että hypoksinen kuorma kasvattaa hermostollista ja sydänperäistä stressiä kasvattaen mahdollisesti myös sydän- ja verisuonitautien riskiä uniapneapotilailla. Vaikka HRV ei ole optimaalinen työkalu päiväaikaisen vireystilan arviointiin, yhdistettynä nykydiagnostiikkaan hypoksisen kuorman vakavuuden ja HRV:n arviointi voisivat tarjota kokonaisvaltaisemman kuvan uniapnean aiheuttamasta fysiologisesta stressistä ja sydämen kuormituksesta. Samalla diagnostiikasta tulisi yksilöllisempää ja kustannustehokkaampaa, sillä unirekisteröinneissä jo nyt kerättävää dataa hyödynnettäisiin monipuolisemmin.
Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tutkimusmenetelmät ja -aineistot?
Väitöstutkimus toteutettiin Itä-Suomen yliopiston teknillisen fysiikan laitoksella (ent. sovelletun fysiikan laitos) STAR-tutkimusryhmässä (https://sites.uef.fi/star) tiiviissä yhteystyössä Kuopion yliopistollisen sairaalan kanssa. Tutkimuksissa hyödynnettiin Prinsessa Alexandran sairaalassa (Brisbane, Australia) vuosina 2015–2017 kerättyä kliinistä tutkimusaineistoa, joka koostui 901 epäillyn uniapneapotilaan unirekisteröinneistä.
Hengityskatkojen välittömiä vaikutuksia sydämen autonomiseen säätelyyn tutkittiin analysoimalla erittäin lyhyen aikavälin sykevälivaihtelua katkojen aikana ja välittömästi niiden jälkeen. Sykevälivaihtelua tutkittiin hengityskatkojen keston ja tyypin (täydellinen vs. osittainen katko) perusteella jaetuissa ryhmissä sekä miehillä ja naisilla erikseen. Hypoksisen kuorman välittömiä vaikutuksia autonomisen hermoston toimintaan arvioitiin tutkimalla lyhyen aikavälin aika- ja taajuustason sykevälivaihtelua hypoksisen kuorman perusteella jaetuissa ryhmissä. Samoissa ryhmissä vertailtiin myös sykkeen ja hengityksen koordinoitua säätelyä syke- ja hengityssignaalien spektrikoherenssin avulla. Autonomisen hermoston toiminnan ja päiväaikaisen vireystilan välistä yhteyttä arvioitiin regressioanalyysein ennustamalla psykomotorisen vireystilatestin tuloksia sekä unenaikaisen koko yön että lyhyen aikavälin sykevälivaihtelun avulla, hypoksisen kuorman sekä sykkeen ja hengityksen spektrikoherenssin avulla.
FM Salla Hietakosteen lääketieteellisen fysiikan alaan kuuluva väitöskirja Nocturnal heart rate variability in obstructive sleep apnea - Novel digital biomarker for acutely increased cardiac workload (Unenaikainen sykevälivaihtelu obstruktiivisessa uniapneassa - Uusi digitaalinen biomarkkeri äkillisesti lisääntyneeseen sydämen kuormitukseen) tarkastetaan luonnontieteiden, metsätieteiden ja tekniikan tiedekunnassa, Kuopion kampuksella ja verkossa. Vastaväittäjänä toimii apulaisprofessori Martino Pengo, University of Milano-Bicocca, Milano, Italia, ja kustoksena dosentti Sami Myllymaa, Itä-Suomen yliopisto. Tilaisuuden kieli on englanti, mutta lektio pidetään suomeksi.
Lisätietoja:
Salla Hietakoste, salla.hietakoste@uef.fi
