UTVÄRDERING AV TILLFÖRLITLIGHETEN AV REFERENSVÄRDEN FÖR DJUPANDNINGSTEST LUDVIG PALMQVIST

Transkript

1 UTVÄRDERING AV TILLFÖRLITLIGHETEN AV REFERENSVÄRDEN FÖR DJUPANDNINGSTEST LUDVIG PALMQVIST Examensarbete i biomedicinsk laboratorievetenskap Malmö högskola hp Hälsa och samhälle Biomedicinska analytikerprogrammet Malmö Mars 2017

2 UTVÄRDERING AV TILLFÖRLITLIGHETEN AV REFERENSVÄRDEN FÖR DJUPANDNINGSTEST LUDVIG PALMQVIST Palmqvist, L. Utvärdering av tillförlitligheten av referensvärden för djupandningstest. Examensarbete i biomedicinsk laboratorievetenskap, 15 högskolepoäng. Malmö högskola: Fakulteten för hälsa och samhälle, Institutionen för Biomedicinsk vetenskap, Det autonoma nervsystemets funktion är att kontrollera de icke-viljestyrda organen, exempelvis hjärtat, samt skapa och bevara en balanserad miljö i vår kropp, så kallad homeostas. Nervsystemet delas in i det sympatiska och parasympatiska nervsystemet, och i de flesta icke-viljestyrda organ föreligger en finstämd balansgång mellan sympatisk och parasympatisk stimulering. Om det autonoma nervsystemet blir påverkat av exempelvis en neurologisk sjukdom eller en skada kan dess funktion bli försämrad. Detta kallas för autonom dysfunktion och den drabbade kan få allvarliga komplikationer samt ökad mortalitetsrisk. En etablerad metod för diagnostisering av autonom dysfunktion är djupandningstest. Syftet med studien är att beräkna E/I-kvoten hos friska individer under djupandningstest och jämföra med nuvarande referensvärden för att undersöka om dessa är tillförlitliga. Vid djupandningstestet instruerades deltagaren att andas in under fem sekunder och ut under fem sekunder. Detta upprepades sex gånger samtidigt som utskrift av EKG. På EKG mättes R-R intervallen och kvoten mellan utandning och inandning (E/I-kvoten) beräknades. I studien deltog 40 frivilliga individer och resultatet visade att 42,5 % av deltagarna bedömdes som misstänkt patologiska eller patologiska enligt nuvarande referensvärden. Resultatet visade även att det finns en signifikant korrelation mellan E/I-kvoten, deltagarnas ålder samt BMI. Studien talar för att referensvärdena som används idag är inaktuella och bör revideras. Nyckelord: Autonom dysfunktion, djupandningstest, E/I-kvot, parasympatiska nervsystemet, referensvärden. 2

3 EVALUATION OF THE RELIABILITY OF REFERENCE VALUES FOR DEEP BREATHING TESTS LUDVIG PALMQVIST Palmqvist, L. Evaluation of the reliability of reference values for deep breathing tests. Degree project in Biomedical Science, 15 Credit Points. Malmö University: Faculty of Health and Science, Department of Biomedical Science, The function of the autonomic nervous system is to control the involuntary organs, as an example the heart, but also to create and maintain a balanced environment in our body, so called homeostasis. The nervous system is divided into the sympathetic and the parasympathetic nervous system, and in most of the involuntary organs there is a delicate balance between sympathetic and parasympathetic stimulation. If the autonomic nervous system is affected by a neurologic disease or by an injury, the function of the nervous system may be impaired. This is called autonomic dysfunction and the affected individuals may have severe complications and increased risk of mortality. An established diagnostic method for autonomic dysfunction is a deep breathing test. The aim of this study is to calculate the E/I-ratio in healthy individuals during deep breathing and compare to current reference values to verify if these are reliable. In deep breathing the participant was instructed to breathe in during five seconds and out during five seconds. This was repeated six times at the same time as the printing of the ECG. The ECG was then used for measuring of the R-R intervals and the calculation of the ratio between expiration and inspiration (E/I-ratio). There were 40 participants in the study and the results show that 42,5 % of the participants have a pathological or suspicious pathological E/I-ratio according to current reference values. It also shows a significant correlation between the E/I-ratio, age and body mass index of the participants. The results of this study indicate that the reference values of 1996 are out-dated and should be revised. Keywords: Autonomic dysfunction, deep breathing, E/I-ratio, parasympathetic nervous system, reference values. 3

4 FÖRORD Jag skulle vilja rikta ett stort tack till min handledare Gunnel Hansson, vars hjälp och vägledning var essentiell för denna studie. Jag vill även tacka sektionschef Jonas Jögi för att ha gett mig möjligheten att genomföra denna studie på avdelningen för klinisk fysiologi och nuklearmedicin, SUS i Lund. Ett sista tack går till alla personer som deltog i min studie, utan er skulle detta arbete inte vara möjligt. 4

5 INNEHÅLLSFÖRTECKNING BAKGRUND 6 Autonoma nervsystemet 6 Elektrokardiografi 6 Vilo-EKG 7 Autonom dysfunktion 7 Komplikationer vid autonom dysfunktion 8 Syfte 8 Material och metod 8 Elektrodplacering av bröstavledningar enligt 12-avlednings-EKG (figur 1) 8 Elektrodplacering av extremitetsavledningar enligt 12-avlednings-EKG 9 Urval 9 Metod 10 Statistik 10 Etisk bedömning 11 RESULTAT 11 DISKUSSION 13 Urvalsdiskussion 13 Statistikdiskussion 14 Metoddiskussion 14 Resultatdiskussion 15 Begränsningar 16 REFERENSER 18 5

6 BAKGRUND I kroppen kontrollerar det autonoma nervsystemet våra icke-viljestyrda organ exempelvis hjärtat, glatt muskulatur samt körtlar genom så kallade autonoma reflexer. Genom att fungera som gas och broms har detta nervsystem en viktig roll i bland annat hjärtats funktion. Om det autonoma nervsystemet blir påverkat av exempelvis en neurologisk sjukdom eller skada, kan dess funktion bli försämrad. Detta tillstånd kallas autonom dysfunktion och kan leda till allvarliga komplikationer eller förtidig död hos den drabbade [1]. Idag finns det etablerade metoder för att diagnostisera autonom dysfunktion, exempelvis djupandningstest. Referensvärdena som används på Lunds universitetssjukhus för djupandningstest härrör från en äldre metodbeskrivning som uppdaterades senast för ungefär 20 år sedan. Autonoma nervsystemet Det autonoma nervsystemets uppgift är att reglera och bevara kroppens inre miljö på en balanserad nivå, så kallad homeostas. Det styr även kroppens resurser under situationer av stress eller fara. Homeostas bevaras genom autonoma reflexer som grundas i negativ återkoppling. Detta fungerar genom att sinnesceller registrerar rubbningar i kroppens inre miljö och skickar impulser via sensoriska nerver till centrala nervsystemet (CNS). I CNS uppmärksammas rubbningen och för att återställa balansen i miljön skickas impulser via autonoma nervceller till sina målorgan. Det autonoma nervsystemet delas in i det sympatiska- och parasympatiska nervsystemet. Ökning av sympatisk respektive parasympatisk aktivitet har motsatt effekt. Ökad sympatisk aktivitet kan ses som gas och ger exempelvis högre hjärtfrekvens samt andningsfrekvens. Ökad parasympatisk aktivitet kan ses som broms vilket sänker frekvensen på hjärtat samt andningen. Majoriteten av de organ som styrs av det autonoma nervsystemet har en finstämd balans mellan sympatisk och parasympatisk påverkan [2]. Det autonoma nervsystemet påverkar hjärtfrekvensen genom sympatisk stimulering via nerver från vasomotorcentrum i medulla oblongata, samt parasympatisk stimulering via vagusnerven [3]. I vila är det främst det parasympatiska nervsystemet som har påverkan på hjärtfrekvensen och skapar därmed hjärtats vilofrekvens. Utan det autonoma nervsystemet hade hjärtfrekvensen varit ungefär 100 slag/min i vila då detta är sinusknutans egenfrekvens [2]. Respiratorisk sinusarytmi kallas det normala fenomen där hjärtfrekvensen är varierande mellan in- och utandning. Detta orsakas av det parasympatiska nervsystemets påverkan på hjärtat via vagusnerven. Vid inandning föreligger en högre hjärtfrekvens som orsakas av minskad parasympatisk stimulering på hjärtat. Vid utandning ökar den parasympatiska stimuleringen vilket resulterar i en lägre hjärtfrekvens [4]. Elektrokardiografi Hjärtats kontraktioner startar när det uppstår en aktionspotential i sinusknutan, som ligger i hjärtats högra förmak. Via hjärtats retledningssystem sprids denna aktionspotential och skapar en depolarisationsvåg genom hjärtat, vilket aktiverar hjärtats alla celler till kontraktion i en bestämd ordningsföljd. Eftersom hjärtat ligger i ett elektriskt ledande medium kan man med elektroder fästa på huden, registrera de potentialskillnader som uppstår vid depolarisationsvågens utbredning. Denna registrering av potentialskillnaderna i hjärtat kallas för 6

7 elektrokardiografi (EKG) och används för att kontrollera hjärtats elektriska aktivitet. På elektrokardiogrammet ses vågor som representerar aktiveringen av hjärtats olika delar. När depolarisationsvågen går mot en specifik elektrod erhålls ett positivt utslag på EKG. Ett negativt utslag ses på EKG när depolarisationsvågen går från elektroden. P-vågen representerar förmakens depolarisation. Kamrarnas depolarisation representeras av QRS-vågen medan kamrarnas repolarisation representeras av T-vågen. Totalt används 10 elektroder vilket möjliggör registrering från 12 olika avledningar; varav sex är bröstavledningar och sex är extremitetsavledningar. Bröstavledningarna registrerar hjärtats elektriska aktivitet i transversalplanet och extremitetsavledningarna aktiviteten i frontalplanet [5]. Vilo-EKG Vilo-EKG är en undersökning där hjärtats elektriska aktivitet registreras på en patient när denne är i ett avslappnat tillstånd och liggande på rygg. Vilo-EKG är en av de mest tillämpade undersökningarna på sjukhusen eftersom metoden är snabb och enkel att genomföra samt att den ger mycket värdefull information kring hjärtats funktion. Undersökningen används främst för diagnostisering av myokardsjukdomar, men även preoperativt samt för hjärtscreening [6]. Autonom dysfunktion Skador eller sjukdomar som påverkar det autonoma nervsystemet, exempelvis ryggmärgsskador eller neurologiska sjukdomar, kan orsaka nedsättning av det autonoma nervsystemets funktion. Detta kallas för autonom dysfunktion och kan påverka den drabbade personens liv allvarligt samt öka mortalitetsrisken. De aktuella sjukdomarna är många och även faktorer som exempelvis droger eller toxin kan påverka det autonoma nervsystemet. En person med de neurologiska sjukdomarna amyotrofisk lateralskleros (ALS) eller Guillain-Barrés syndrom (GBS) har ökad risk för asystoli, hjärtstillestånd [1]. Båda sjukdomarna påverkar det autonoma nervsystemet, men gör det på olika sätt. ALS är en sjukdom där motoriska nerver i hjärnan samt ryggmärgen förstörs. Idag är orsaken till denna undergång av motoriska nerver okänd [7]. GBS är en akut inflammatorisk polyneuropati som drabbar perifera nerver och leder till nedbrytning av nervernas myelin. Funktionen hos dessa nerver blir därför nedsatt [8]. Även multipel skleros (MS) samt Parkinsons sjukdom påverkar det autonoma nervsystemet [1]. MS är en autoimmun sjukdom där axonernas myelin i CNS bryts ner och nervimpulsernas fortledning via dessa försvåras. Parkinsons sjukdom är en sjukdom som beror på en brist på celler som producerar signalsubstansen dopamin. Bristen på dopamin försvårar nervsystemets kontroll av kroppens rörelser, samt ökar kolinerga biverkningar, exempelvis tremor [7]. Autonom dysfunktion påvisas genom många olika symtom, och vilka som är aktuella för varje individ är beroende på vilken del av det autonoma nervsystemet som är drabbat. Vanliga symtom är bland annat ortostatism, hypotoni, kronotrop insufficiens, kräkning, yrsel, pre-syncope, erektil dysfunktion eller ptos [9]. Eftersom det autonoma nervsystemet har en viktig roll i regleringen av hjärtats funktioner, fungerar symtomen för autonom dysfunktion även som en markör för hjärtsjukdomar, så kallade kardiovaskulära komplikationer [10]. Idag finns ingen direkt metod som ensam kan användas för att erhålla ett korrekt värde på funktionen av både den sympatiska och parasympatiska delen av det 7

8 autonoma nervsystemet. Att det dessutom finns flera externa samt interna faktorer som konstant har en påverkande roll på nervsystemet, gör funktionen svårbedömbar. Exempel på dessa faktorer kan vara bland annat födointag, stress, träning och droger [9]. Därför används idag flera metoder, specifika för olika delar av det autonoma nervsystemet, för att kontrollera funktionen. De mest etablerade metoderna är de fem metoder som ingår i Ewing battery. En av dessa metoder går ut på att mäta R-R intervallet på EKG och beräkna kvoten mellan inoch utandning under ett så kallat djupandningstest, vilket ger ett värde på främst det parasympatiska nervsystemets innervering av hjärtat. Kvoten som erhålls kallas för E/I-kvoten (expiration/inspiration-kvoten). Vid utandning skall R-R intervallen vara längre än vid inandning och tidigare forskning har visat att skillnaden är tydligast hos yngre individer samt avtar normalt med åldern. Om skillnaden i R-R intervallen är mindre än 10 %, finns det en risk för ett skadat parasympatiskt nervsystem. I Ewing battery ingår utöver djupandningstestet en kontroll av hjärtfrekvensresponsen vid valsalvamanöver, ett ortostatistisk prov, samt blodtryckskontroll vid ortostatistiskt prov och statiskt arbete [11-12]. Komplikationer vid autonom dysfunktion Sensorisk neuropati är en vanlig komplikation hos personer drabbade av diabetes mellitus, detta innebär att sensoriska nervtrådar är skadade. Tidigare studier har visat att personer drabbade av sensorisk neuropati har en hög risk att utveckla autonom dysfunktion. Det är av stor vikt att dessa får en korrekt diagnos eftersom diabetiker med autonom dysfunktion även har en ökad risk för kardiorespiratorisk död både under samt efter operation [12]. I referensvärdena som idag används på avdelningen för klinisk fysiologi och nuklearmedicin, SUS i Lund, för djupandningstest bedöms E/I-kvotvärden >1,18 som normalt. Mellan 1,09-1,18 bedöms resultatet vara misstänkt patologiskt, samt klart patologiskt vid <1,09. Eftersom en suspekt stor andel av de remitterade patienterna till djupandningstest får resultatet misstänkt patologiskt, kan referensvärdenas tillförlitlighet ifrågasättas och fler studier skulle kunna ge viktig kunskap inom området. Syfte Syftet med denna studie är att beräkna E/I-kvoten hos friska individer under djupandningstest och jämföra med nuvarande referensvärden för att undersöka om dessa är tillförlitliga. MATERIAL OCH METOD I denna undersökning togs materialet fram med hjälp av en elektrokardiograf (Siemens Megacart, Tyskland) med tillhörande voltmetrar, så kallade elektroder, EKG-papper, brits och ett tidtagarur. Elektroderna fästs på standardiserade placeringar på huden och registrerar potentialskillnaderna som skapas av hjärtat. På EKG-pappret ses potentialskillnaden i Y-led och i X-led ses tiden. Placering av elektroderna sker enligt följande: Elektrodplacering av bröstavledningar enligt 12-avlednings-EKG (figur 1) V1: Till höger om bröstbenet i fjärde revbensmellanrummet (röd elektrod). V2: Till vänster om bröstbenet i fjärde revbensmellanrummet (gul elektrod). 8

9 V3: Mittemellan elektrod V2 och V4 (grön elektrod). V4: I medioklavikularlinjen i femte revbensmellanrummet på vänster sida om bröstbenet (brun elektrod) V5: Främre axillarlinjen i höjd med V4 på vänster sida om bröstbenet (svart elektrod). V6: I mellersta axillarlinjen i höjd med V4 och V5 på vänster sida om bröstbenet (violett elektrod). Figur 1. Elektrodplacering av bröstavledningar enligt 12-avlednings-EKG [5]. Publiceras med författarens tillstånd. Elektrodplacering av extremitetsavledningar enligt 12-avlednings-EKG Gul: Vänster arm. Röd: Höger arm. Grön: Vänster fot. Svart: Höger fot eller varsomhelst på kroppen [5]. Urval Urvalet till studien bestod av frivilliga friska män och kvinnor som arbetade på avdelningen för klinisk fysiologi och nuklearmedicin, SUS i Lund. Med frisk menas i detta sammanhang att deltagaren har normal sinusrytm. Personer med arytmierna takykardi eller bradykardi exkluderades från studien då detta kan ge missvisande resultat. Övriga hjärtsjukdomar ansågs inte påverka resultatet i denna studie. För att få delta i studien skulle deltagarna vara minst 18 år. De frivilliga individerna rekryterades till studien genom utdelning av informationsbrev. Målet var att totalt 40 personer skulle delta i studien där andelen män var lika stor som andelen kvinnor. 9

10 Metod Innan undersökningen började samlades information av deltagaren angående ålder, längd samt vikt (för beräkning av BMI). Dessa faktorer förväntades ha ett inflytande på resultatet av undersökningen [13]. Elektroderna kopplades på patienten på ett standardiserat sätt enligt 12- avlednings-ekg. Försöken började med en registrering av vilo-ekg samt utskrift av en rytmremsa med pappershastighet på 10 mm/s. Efter registreringen av vilo- EKG skulle deltagaren ligga kvar på britsen med elektroderna påkopplade. Deltagaren instruerades hur nästa del i undersökningen skulle gå till. Deltagaren skulle genomföra sex lugna och djupa andetag genom näsa eller mun (fem sekunder inandning och fem sekunder utandning) samtidigt som utskrift av EKG skedde, med svephastigheten 25 mm/s. Det är viktigt att andningen är djup samt sker i en jämn takt. Tidtagaruret startades och varje påbörjad inandning markerades med ett streck på EKG-pappret. Därefter skulle deltagaren andas ut i fem sekunder och påbörjad utandning markerades på EKG. Processen upprepades under en minut, vilket gav totalt sex omgångar [14]. Av de sex mätningarna beräknades medelvärdet av de kortaste R-R intervallen i varje inandning samt längsta R-R intervallen i varje utandning (mm). Av dessa medelvärden beräknades E/I-kvoten (exspiration/inspiration) med ekvationen: E/I = Medelvärde R R intervall (utandning) Medelvärde R R intervall (inandning) Statistik Med materialet från djupandningstesterna utfördes tre olika statistiska analyser i programmet IBM SPSS Statistics (version 23). Bland dessa analyser fanns histogram, scatterplots och Pearsons korrelation. Ett histogram skapades för att kontrollera om materialet var normalfördelat. Ett normalfördelat material ses som en symmetrisk fördelning kring medelvärdet i histogrammet. För att bestämma om det förelåg någon korrelation mellan E/I-kvoten, deltagarnas ålder samt BMI, skapades scatterplots, vilket är ett grafiskt sätt för att bedöma om det finns någon korrelation mellan två variabler. I scatterplot ritas en regressionslinje mellan alla punkter och om denna har en positiv eller negativ lutning finns det en korrelation mellan variablerna. En regressionslinje utan lutning har korrelation 0 och innebär att inget samband finns mellan variablerna. Korrelationen bestämdes även med Pearsons-korrelation. En korrelation på 1 respektive -1 är starkast och svagast är en korrelation på 0. I Pearsons korrelation används olika säkerhetsnivåer, där vanliga säkerhetsnivåer är 95 % och 99 %. Om korrelationen är signifikant på exempelvis 95 % säkerhetsnivå, innebär detta att det finns en sannolikhet på 95 % att det föreligger en korrelation mellan variablerna. Att det föreligger en korrelation mellan variablerna kan även ses med hjälp av signifikansnivån som även denna erhålls med Pearsons korrelation. Det finns en korrelation mellan två variabler med säkerhetsnivå på 95 % om signifikansnivån är mindre än 0,05, respektive mindre än 0,01 i en säkerhetsnivå på 99 %. Desto lägre signifikansnivå ju starkare korrelation föreligger i materialet [15]. 10

11 Etisk bedömning Eftersom studien baseras på material från frivilliga individer skulle en etikansökan vara godkänd innan rekryteringen samt försöken påbörjades. Etikansökan blev godkänd av Malmö högskolas etikråd den 20/ Deltagarna fick både skriftlig information, i form av informationsbrev, och muntlig information kring studien innan de signerade ett dokument för samtycke att delta. Studien medförde inga risker för deltagarna. Deltagandet i studien var frivilligt och deltagarna kunde när som helst under studien välja att avbryta sitt deltagande utan närmare motivering. Alla uppgifter i studien hanterades konfidentiellt där personuppgifter samt övrig information kring deltagarna avidentifierades i rapporten så att dessa inte kan kopplas till enskilda individer. RESULTAT I studien deltog 40 frivilliga personer. Resultatet presenteras nedan i form av tabeller samt diagram. Tabell 1. Tabell där deltagarnas E/I-kvot presenteras som frekvens och procent (n=40). E/I-kvot Frekvens Procent <1, ,5 % 1,09-1, % >1, ,5 % Medelvärdet beräknades till 1,28 med en standardavvikelse på 0,21, vilket gav ett övre gränsvärde på 1,35 och ett nedre gränsvärde på 1,22 i ett konfidensintervall på 95 %. Medianen beräknades till 1,27. Hos 42,5 % av deltagarna erhölls en E/Ikvot under 1,19, vilket bedöms som patologiskt eller misstänkt patologiskt med nuvarande referensvärden. I denna grupp bedömdes 25 % som misstänkt patologiskt och 17,5 % som klart patologiskt. Figur 2. Deltagarnas E/I-kvot visualiserat i ett histogram. Normalfördelningskurvan visar att materialet inte är normalfördelat, det är snedfördelat. 11

12 Figur 3. Åldersfördelningen visualiserat i ett histogram. Normalfördelningskurvan visar att materialet är normalfördelat. Medelåldern hos deltagarna i studien beräknades till 47,5 år och minimum samt maximum till 22 år respektive 84 år. Åldersfördelningen i studien var normalfördelad (figur 2). Figur 4. E/I-kvot plottat mot deltagarnas ålder i ett scatterplot för att på ett grafiskt sätt visualisera korrelationen mellan variablerna. Korrelationen mellan E/I-kvot och ålder beskrivs enligt ekvationen: y = -0,0085x + 1,6802. Bedömning av E/I-kvotens korrelation till deltagarnas ålder med Pearsons metod resulterade i en signifikant korrelation på -0,715 i en 99 % (0,01) säkerhetsnivå. Signifikansnivån beräknades till <0,

13 Figur 5. E/I-kvot plottat mot deltagarnas BMI i ett scatterplot för att på ett grafiskt sätt visualisera korrelationen mellan variablerna. Korrelationen mellan E/I-kvot och BMI beskrivs enligt ekvationen: y = -0,0198x + 1,7862. Bedömning av E/I-kvotens korrelation till deltagarnas BMI med Pearsons metod resulterade i en signifikant korrelation på -0,361 i en 95 % (0,05) säkerhetsnivå. Signifikansnivån beräknades till 0,022. DISKUSSION Forskning har visat att nedsatt funktion av det autonoma nervsystemet, så kallad autonom dysfunktion, kan leda till allvarliga komplikationer samt öka mortalitetsrisken [1]. Det är av stor vikt att personer med autonom dysfunktion kombinerat med exempelvis diabetes mellitus får rätt diagnos tidigt. Detta eftersom dessa har en ökad risk för kardiorespiratorisk död [12]. På grund av dessa komplikationer krävs det det en pålitlig metod för diagnostisering av autonom dysfunktion. På avdelningen för klinisk fysiologi och nuklearmedicin, SUS i Lund, används idag referensvärden för djupandningstest från en metodbeskrivning daterad år I denna studie kontrollerades om dessa referensvärden är tillförlitliga. Urvalsdiskussion Då studien var tidsbegränsad till 9 veckor fick urvalet inkludera personal som arbetar på avdelningen för klinisk fysiologi och nuklearmedicin, SUS i Lund. Kriterierna för deltagande var minst 18 års ålder samt normal sinusrytm. Personer med takykardi samt bradykardi exkluderas på grund av osäkerheten kring ett korrekt värde på variationen i hjärtfrekvensen. Målsättningen med urvalet var att lika andel män som kvinnor skulle delta i studien. Antalet frivilliga deltagare uppgick till 40, varav 19 var kvinnor och 21 män. Hade mer tid för rekrytering till 13

14 studien funnits skulle fler deltagare rekryterats. Denna rekrytering hade skett slumpmässigt ur befolkningsregistret med en hälsoundersökning. Då studien inte medför risker för deltagaren samt utförs på ca 15 minuter, förväntas rekryteringen gå relativt enkelt. En större mängd deltagare i en framtida liknande studie skulle öka tillförlitligheten till resultatet. Statistikdiskussion Ett histogram (figur 2) användes för att kontrollera huruvida normalfördelat materialet var och normalfördelningen visualiseras med regressionslinjen i histogrammet. Ett normalfördelat material ses i ett histogram som är symmetriskt på båda sidor kring medelvärdet. Enligt histogrammet (figur 2) är materialet inte symmetriskt kring medelvärdet. Detta innebär att materialet inte är normalfördelat, därmed snedfördelat med en svans åt höger. Svansen åt höger kan orsakas på grund av att medianvärdet ligger strax under medelvärdet samt brist på E/I-kvot värden < 1. Flera deltagare i studien var över 50 år och enligt tidigare studier minskar E/I-kvoten med åldern [11]. Detta kan vara ytterligare en orsak till att materialet inte är normalfördelat. Vid jämförelse hur E/I-kvoten påverkas av ålder respektive BMI plottades kurvorna i scatterplots. I diagrammen skapades linjära regressionslinjer för att kunna bedöma korrelationen mellan variablerna. Korrelationen mellan variablerna bestämdes även med hjälp av Pearsons korrelation. Korrelationen mellan E/Ikvoten och deltagarnas ålder bestämdes till -0,715 i en 99 % säkerhetsnivå. Korrelationen är signifikant och minustecknet innebär att det är en negativ korrelation. Att det finns en korrelation mellan E/I-kvoten och deltagarnas ålder kan även ses eftersom signifikansnivån är mindre än 0,01. Dessa beräkningar tillsammans med den negativa linjära kurvan i figur 4, talar för att det finns en stark korrelation mellan E/I-kvoten och deltagarnas ålder. Korrelationen mellan E/I-kvoten och deltagarnas BMI bestämdes till -0,361 i en säkerhetsnivå på 95 %. Även detta är en signifikant och negativ korrelation. Signifikansnivån är lägre än 0,05 vilket stödjer antagandet att det finns en korrelation mellan variablerna. Dessa beräkningar tillsammans med den negativa linjära kurvan i figur 5, talar för att det finns en korrelation mellan E/I-kvoten och deltagarnas BMI. Denna korrelation är dock svagare än den mellan E/I-kvoten och deltagarnas ålder. Metoddiskussion För att kontrollera det autonoma nervsystemets påverkan på hjärtfrekvensen krävs en pålitlig metod för att mäta tiden mellan hjärtslagen. Genom att mäta sträckan mellan R-R intervallen på ett vilo-ekg under in- och utandning erhålls ett resultat av hög validitet. I undersökningen valdes andningsfrekvensen till 6 andetag per minut, då detta har påvisat den största hjärtfrekvensvariationen i tidigare studier [11]. Vilo-EKG med kontrollerad andningsfrekvens, så kallad djupandningstest, är en metod som är mycket enkel att genomföra, icke-invasiv, går snabbt samt medför ingen risk för varken patient eller undersökare. Eftersom den samtidigt ger ett resultat med hög tillförlitlighet, föredras denna metod jämfört med andra metoder som också kan användas för att mäta hjärtfrekvensvariationen, exempelvis 24- timmars Holter-EKG. Men metoden ger även utrymme för felkällor som kan orsaka signifikant falskt resultat. Eftersom kontrollen av det autonoma nervsystemets funktion baseras på hjärtfrekvensen, krävs det ett normalt fungerande hjärta för att tillförlitligheten av resultatet ska vara god. Vid ett 14

15 eventuellt hjärtfel finns risk för att ett normalt autonomt nervsystem ses som dysfunktionellt på elektrokardiogrammet [16]. Ytterligare en orsak till falskt resultat med djupandningstest är ett bristfälligt samarbete mellan deltagare och undersökare. För att ett bra resultat skall erhållas är det väsentligt att deltagaren kan och aktivt följer undersökarens instruktioner för att andas med rätt teknik, och i korrekt takt. I denna studie var samarbetet optimalt mellan samtliga deltagare och undersökare, men i en framtida studie skulle utveckling av denna del i metoden kunna bidra till ett mer tillförlitligt resultat. Minskad felaktig andningsteknik skulle kunna erhållas med exempelvis en applikation på en datorskärm som visar exakt hur deltagaren ska andas. Mer tid (cirka 30 minuter) skulle även kunna avsättas till avslappning för deltagaren innan djupandningstestet för att denne verkligen skall hamna i ett avslappnat tillstånd [13]. I denna studie fanns inte denna tid eftersom försöken utfördes på arbetstid för deltagarna. Idag utförs beräkning av R-R intervallen manuellt med en linjal direkt på elektrokardiogrammet. Det finns system som används vid vilo-ekg och arbetsprov, där datorn automatiskt mäter sträckan på de olika kurvorna i elektrokardiogrammet. I en framtida studie skulle det vara intressant att ta reda på om en liknande automatisk mätning gjord av EKG-apparaten skulle göra resultatet mer exakt vid R-R intervallmätning. Resultatdiskussion Eftersom endast friska individer deltog i studien förväntades E/I-kvoten hos dessa ligga över 1,18 vilket är gränsen för nomal kvot enligt nuvarande referenvärden. Bara 57,5 % låg över 1,18, resterande 42,5 % bedömdes som misstänkt patologiska (1,09-1,18) eller klart patologiska (<1,09). Detta innebär att de deltagare som har bedömts till misstänkt- eller klart patologiskt i denna studie, antingen har en nedsatt funktion på det autonoma nervsystemet, eller så är referensvärdena felaktiga. Risken för att någon deltagare är falskt frisk anses, enligt undersökaren i denna studie, vara minimal på grund av de många och allvarliga symtom som tillståndet medför. En drabbad person borde, även utan diagnos, misstänka att något angående sin egen hälsa är onormalt. En faktor som signifikant påverkar resultatet ses i figur 4. Diagrammet tolkas som att E/I-kvoten minskar proportionellt med åldern. Detta förklarar varför alla deltagare med E/I-kvot <1,09 i denna studie har en ålder på 55 år eller äldre. Att äldre har en mindre skillnad mellan R-R intervallen än yngre har beskrivits i tidigare litteratur, men orsaken till detta är idag inte säkerställd [17]. I tidigare genomförda studier har materialet på deltagare över 60 år varit litet, vilket gjort resultatet angående denna åldersgrupp otillförlitlig [17]. En bidragande faktor till att yngre visar bättre resultat kan vara att dessa har enklare för att prestera optimalt under undersökningen, då djupandning kan vara ett krävande moment för äldre. Resultatet talar för att äldre patienter som utför ett djupandningstest bör bedömas utefter ett eget referensvärde för att erhålla en korrekt diagnos. Enligt den negativa trendlinjen i diagrammet (figur 4) kommer skillnaden i R-R intervallen vid cirka 85 års ålder vara noll. Resultat från djupandningstest på patienter utan någon skillnad i R-R intervall blir mycket svårbedömd och därför bör andra metoder för denna åldersgrupp användas. Alternativt att en åldersbegränsning för undersökningen införs. Därför föreslås att tid läggs på en ny studie där nya referensvärden eller metoder för autonom dysfunktion hos personer över 55 år studeras och tas fram. 15

16 Resultatet som ses i figur 5, visar att även deltagarens BMI har en påverkan på E/I-kvoten. Vid ett BMI på 39,7 (fetma grad 2) kommer skillnaden mellan ut- och inandning vara obefintlig. Från år 1980 till 2014 har antalet människor med fetma fördubblats världen över. Antalet människor med fetma beräknades till ca 600 miljoner och antalet överviktiga till 1,9 miljarder [18]. Resultatet från denna studie baseras därmed på ett samhälle där antalet individer med övervikt och fetma ökar kraftigt. Tidigare har inte patienternas BMI tagits i beaktande vid djupandningstest på Lunds universitetssjukhus. Eftersom denna studie visar att det finns ett samband mellan BMI och E/I-kvoten, talar detta för att BMI bör tas i beaktande för att alla patienter skall få en korrekt diagnos. I efterforskningen som genomfördes i samband med denna studie påträffades inget belägg som stödjer att en E/I-kvot mellan 1,09-1,18 skulle vara patologiskt. I metodbeskrivningen från år 1996 finns inte heller någon källhänvisning eller annan hänvisning till litteratur som stödjer dess referensvärden [14]. Således är det svårt att veta vad dessa värden är baserade på. En förklaring till referensvärdet misstänkt patologiskt, kan vara att det fanns en brist på äldre deltagare i studien där detta referensvärde skapades. Brist på äldre deltagare samt en population med lägre förekomst av fetma och kraftig övervikt, skulle kunna vara orsaken till ett högre E/I-kvotnormalvärde än vad som är sant idag. Trots att resultat från tidigare forskning visat att det finns faktorer som signifikant påverkar E/I-kvoten, exempelvis ålder och BMI, används samma referensvärden för alla patienter för djupandningstest på Lunds universitetssjukhus. Anledningen till att patienternas ålder och BMI inte tas i beaktande i referensvärdena, är troligtvis att vetskapen om deras inverkan inte fanns när referensvärdena skapades. Orsaken till varför referensvärdena inte har uppdaterats tidigare är med stor sannolikhet eftersom djupandningstest är en undersökning som sällan utförs (fem undersökningar under 2016 på Lunds universitetssjukhus). Begränsningar Deltagarnas eventuella medicinering kontrollerades inte under försökens gång då detta inte utförs i rutinen för djupandningstest. För att säkerställa att medicinering inte hade någon inverkan på resultatet, kontrollerades detta efter försökens genomförande. Av informationen som samlades in går det inte att finna något samband mellan deltagarnas eventuella medicinering och E/I-kvoten. Trots att urvalet till studien var litet var det flera deltagare som var onåbara efter försökens gång. Materialet som detta resultat baseras på är därmed litet och detta begränsar möjligheten att dra slutgiltiga slutsatser angående mediciners påverkan på E/Ikvoten. Därför går det inte, utifrån detta resultat, att påstå att medicin inte har inverkan på E/I-kvoten. 16

17 SLUTSATS Referensvärdena som används för djupandningstest på klinisk fysiologi och nuklearmedicin, SUS i Lund, härrör från en metodbeskrivning som är daterad år Resultatet från denna studie visar att 42,5 % av de friska individerna erhöll en E/I-kvot som enligt dessa referensvärden är klart patologiskt eller misstänkt patologiskt. Studien visar även att både patienters ålder samt BMI har en inverkan på E/I-kvoten. Detta resultat, trots litet urval, talar för att referensvärdena som idag används för djupandningstest inte är tillförlitliga och bör uppdateras. 17

18 REFERENSER 1. Karlsson A, (2009) Autonom dysfunktion ska dokumenteras enligt standard. Läkartidningen, 106, Sand O, Haug E, Bjålie J, Sjaastad Ö, (2007) Människokroppen: fysiologi och anatomi (Upplaga 2). Stockholm: Liber. 3. Purves D, Augustine GJ, Fitzpatrick D, (2001) Neuroscience (Upplaga 2). Sunderland (MA): Sinauer Associates. 4. Yasuma F, Hayano J, (2004) Respiratory sinus arrhythmia: why does the heartbeat synchronize with respiratoryrythm? Chest Journal, 2, Jonson B, Wollmer P, (2011) Klinisk fysiologi: med nuklearmedicin och klinisk neurofysiologi (upplaga 3). Stockholm: Liber. 6. Sverker J, (2012) EKG-Diagnostik 2.0 (upplaga 1). Ljungskile: Sverker Jern utbildning. 7. Hedner L P, editor (2010) Invärtesmedicin (upplaga 10:2). Lund: Studentlitteratur 8. Walling AD, Dickson G, (2013) Guillain-Barré syndrome. American Family Physician, 3, Dobrek L, Thor P, (2015) Current concepts in clinical and laboratory assessments of autonomic nervous system activity. Journal of Pre-Clinical and Clinical Research, 9, Bergfeldt L, (2006) Om att breda sin smörgås. Läkartidningen, 103, Baron R, Ewing D.J, (1999) Heart rate variability. The international federation of Clinical Neurophysiology, 52, Sundkvist G, Almér L-O, Lilja B, (1979) Respiratory influence on heart rate in diabetes mellitus. British Medical Journal, 1, Zygmunt A, Stanczyk J, (2010) Methods of evaluation of automatic nervous system function. Archives of Medical Science, 1, (1996) Metodbeskrivning: Djupandningstest, SUS i Lund. 15. Ejlertsson, G (2012) Statistik för hälsovetenskaperna (upplaga 2). Studentlitteratur. 16. (1996) Assesment: Clinical automatic testing report of the Therapeutics and Technology Assesment Subcommittee of the American Academy of Neurology. American Academy of Neurology, 46,

19 17. Low PA, Denq JC, Opfer-Gehrking TL, Dyck PJ, O Brien PC, Slezak JM, (1997) Effect of age and gender on sudomotor and cardiovagal function and blood pressure response to tilt in normal subjects. Muscle & Nerve, 12, WHO, (2016) Obesity and overweight. > ( ) 19