Sykevälivaihtelu työkuormituksen arvioinnissa

Mitä on sykevälivaihtelu?

Sykevälivaihtelulla eli sykevariaatiolla (engl. Heart Rate Variability, HRV) tarkoitetaan sydämen peräkkäisten lyöntien välisen ajan vaihtelua, joka on autonomisen eli tahdosta riippumattoman hermoston säätelemää. Autonominen hermosto puolestaan mukautuu erilaisiin haasteisiin säätelemällä sympaattisen ja parasympaattisen osan aktiivisuutta. Nämä osat täydentävät toisiaan ja niillä on vastakkaiset vaikutukset elimistön toiminnassa.

Sympaattisen hermoston tarkoituksena on lisätä elimistön vireyttä ja fyysistä suorituskykyä. Sympaattisen aktiivisuuden lisääntyessä sykintätaajuus kasvaa ja sykevälivaihtelu pienenee. Stressireaktiot, fyysinen aktiivisuus sekä sydänsairaudet lisäävät autonomisen hermoston sympaattista aktiivisuutta. Parasympaattinen osa puolestaan aktivoituu levon ja palautumisen aikana kiihdyttäen ruuansulatuselimistöä ja elimistön varastojen kartuttamista. Tällöin sykintätaajuus pienenee ja sykevälivaihtelu kasvaa.

Sykevälivaihtelun avulla on mahdollista arvioida autonomisen hermoston tilaa ja edelleen yksilön kuormittumista työssä ja vapaa-aikana.

Sykevälivaihtelumittauksia voidaan toteuttaa lyhyt- tai pitkäkestoisena. Mittauksen kestoon vaikuttaa mittauksen tarkoitus. Lyhytkestoiset mittaukset eli 5–10 minuuttia kestävät rekisteröinnit tehdään yleensä vakioiduissa laboratorio-olosuhteissa. Työkuormituksen arvioinnissa käytettävät pitkäkestoiset eli 24–48 tunnin rekisteröinnit toteutetaan tutkittavien henkilöiden eläessä mahdollisimman tavanomaista elämää. Pitkäkestoinen mittaus mahdollistaa sykevälivaihtelun vertailun eri aktiviteettien, kuten esimerkiksi nukkumisen, liikunnan ja työnteon välillä. Pitkäaikaisrekisteröintien sekoittavien tekijöiden vakiointi on lähes mahdotonta, sillä tutkittavien henkilöiden elintavat, elämäntilanteet sekä ympäristöt vaihtelevat runsaasti.

Käytännössä mittauksissa käytetään yleensä langatonta sykepantaa, joka mahdollistaa tavanomaisen toiminnan työssä ja vapaa-aikana.

Sykevälivaihteluun vaikuttavista tekijöistä

Sykevälivaihteluun vaikuttavat monet sekä yksilölliset että ympäristöön liittyvät tekijät, jotka on tulosten tulkinnassa otettava huomioon.

Perusterveillä henkilöillä merkittävin sykevälivaihteluun vaikuttava tekijä on ikä. Nuorilla aikuisilla (15–39-vuotiailla) sykevaihtelu on suurimmillaan. Sen jälkeen sykevälivaihtelu alkaa taas pienentyä ja on vähäisintä yli 60-vuotiailla.

Sykevälivaihteluun vaikuttaa myös vuorokauden aika. Yö- ja päiväarvoissa esiintyy merkittäviä eroja, sillä yöllä parasympaattinen aktiivisuus on suurempaa. Tämä normaali sykevälinvaihtelun vuorokausirytmi on otettava huomioon esimerkiksi vuorotyön kuormituksen arvioinnissa.

Myös sukupuoli vaikuttaa sykevälivaihteluun, mutta erot ovat suhteellisen pieniä iän vaikutukseen verrattuna. Tutkittavan heikko fyysinen kunto, terveydentila, perinnölliset tekijät sekä fyysinen kuormitus alentavat sykevälivaihtelua.

Useilla perussairauksillakin on yhteys sykevälivaihteluun. Alentuneen sykevälivaihtelun on todettu olevan yhteydessä esimerkiksi kohonneeseen verenpaineeseen, sepelvaltimotautiin, astmaan ja diabetekseen. Koska perussairaudet usein vaikuttavat sykevälivaihteluun, on työnkuormituksen mittaamista suunniteltaessa harkittava, käytetäänkö sykevälivaihtelun mittausta vai jotakin muuta työkuormituksen arviointimenetelmää. Jos päädytään käyttämään sykevälivaihtelumittausta, on tulosten tulkinnassa perussairauden vaikutus tuloksiin osattava ottaa huomioon. Tulosten tulkinnassa on otettava huomioon myös mahdollinen nautintoaineiden vaikutus autonomisen hermoston toimintaan: esimerkiksi tupakointi ja alkoholin nauttiminen lisäävät sympaattista autonomisen hermoston aktiivisuutta.

Myös lääkkeet voivat vaikuttaa sykevälivaihteluun. Esimerkiksi beetasalpaajien, kalsiumestäjien sekä salbutamolin on havaittu lisäävän sykevälivaihtelua. Karkeasti voitaneen yleistää, että sairaudet alentavat ja lääkitys suurentaa sykevälivaihtelua.

Lukuisten yksilöllisten ja sekoittavien tekijöiden vuoksi sykevälivaihteluanalyysissä saatuja tuloksia ei näin ollen voi käyttää edes terveiden yksilöiden väliseen vertailuun. Yksilön omien tulosten seurannassa menetelmää voidaan pitää käyttökelpoisena ja suhteellisen luotettavana.

Sykevälivaihtelun käyttö työkuormituksen arvioinnissa

Sykevälivaihtelun yhteyttä työelämän kuormitustekijöihin on selvitetty useissa tutkimuksissa 2000-luvun aikana. Togon ja Takahashin (2009) tekemässä systemoidussa kirjallisuuskatsauksessa tarkasteltiin sykevälivaihtelumuuttujien avulla työympäristötekijöiden, psykososiaalisen työkuormituksen sekä työaikojen vaikutusta autonomiseen hermostoon. Katsauksessa oli mukana kaikkiaan vuosilta 1994–2007 46 alkuperäisartikkelia, joissa oli käytetty vähintäänkin yhtä sykevälivaihtelumuuttujaa ja joissa mittaukset oli toteutettu todellisilla työpaikoilla. Näistä tutkimuksista 96 % oli poikittaistutkimuksia. Tarve pitkittäistutkimuksille on siis ilmeinen. Toinen mielenkiintoinen havainto systemoidussa kirjallisuuskatsauksessa oli suuri vaihtelu tutkimusten otoskoossa, sillä pienin otoskoko oli kuusi ja suurin 2 197 tutkittavaa. Otoskoon mediaani oli 51,5 tutkittavaa.

Työssä esiintyvistä kemiallisista altisteista on ainakin mangaanin, hiilidisulfidin eli rikkihiilen sekä lyijyn havaittu olevan yhteydessä alentuneisiin sykevälivaihtelun arvoihin. On todennäköistä, että muitakin sykevälivaihtelua alentavia kemiallisia altisteita jatkossa havaitaan.

Erityisinä mielenkiinnon kohteina tutkimuksissa ovat olleet työstressin ja työuupumuksen arviointi. Sykevälivaihtelun käyttö henkisen kuormituksen arvioinnissa on saanut alkunsa urheilijoiden ylikuntotutkimuksesta, sillä urheilijan ylikunnon ja työuupumuksen vaikutukset yksilön fysiologiaan sekä psyykkisiin toimintoihin muistuttavat paljon toisiaan. Ylikuntotutkimusta ovat tehneet esimerkiksi Uusitalo-Koskinen (2000), Selänne ja Leppäluoto (2001) sekä Hynynen (2010) työryhmineen. Hynynen (2011) havaitsi ylikunnossa olevilla urheilijoilla parasympaattisen säätelyn heikentymistä, mikä näkyi alentuneena sykevälivaihteluna. Työuupumuksen vaikutuksista sykevälivaihteluun sen sijaan ei ole kiistatonta ja yhdenmukaista näyttöä.

Sykevälivaihtelun avulla on myös pyritty tunnistamaan työstressiä mahdollisimman varhaisessa vaiheessa. Esimerkiksi Hynynen (2010) havaitsi terveillä työikäisillä miehillä ja naisilla yhteyden koetun stressin ja alentuneen sykevälivaihtelun välillä. Kansainvälisissäkin tutkimuksissa sama yhteys on havaittu, mutta myös eriäviä tuloksia on esitetty. Esimerkiksi Riese työryhmineen (2004) ei havainnut yhteyttä sairaanhoitajien työstressin ja sykevälivaihtelun välillä. Toistaiseksi ei siis ole voitu yksiselitteisesti osoittaa yhteyttä koetun stressin sekä alentuneen sykevälivaihtelun välillä. Tässä yhtenä vaikeutena on yksilölliset erot stressin kokemisessa ja stressireaktioissa.

Pohdinta

Sykevälivaihtelumittaus on luotettava menetelmä autonomisen hermoston toiminnan kuvaamiseen, erityisesti vakioiduissa laboratorio-olosuhteissa. Myös ns. kenttäolosuhteissa, esimerkiksi työssä, sykevälivaihtelumittauksen käyttö kuormituksen arvioinnin menetelmänä on yleistymässä.

Työkuormituksen arvioinnissa menetelmä antaa objektiivista tietoa autonomisen hermoston tilasta, mutta tulosten tulkinnassa on oltava kriittinen ja otettava huomioon sykevälivaihteluun vaikuttavat yksilölliset sekä ympäristöstä johtuvat tekijät. Sen vuoksi menetelmän käyttö edellyttää hyvää perehtyneisyyttä sykevälivaihtelun taustateoriaan, mittaamiseen sekä tulosten tulkintaan. Pelkästä sykevälivaihtelun mittaustuloksesta ei voida arvioida, mikä osuus havaitusta kuormittumisesta johtuu työkuormituksesta ja mikä osa muusta elämäntilanteesta. Sen vuoksi sykevälivaihtelun tueksi tarvitaan myös subjektiivisia mittareita kuten kyselyjä, haastatteluja ja kliinistä tutkimusta.

Tarvitaan myös lisää tutkimusnäyttöä erilaisten työn kuormitustekijöiden yhteydestä sykevälivaihteluun. Erityisesti pitkittäistutkimuksille on tarvetta, jonka Togon ja Takahashin (2009) tekemä systemoitu kirjallisuuskatsaus osoittaa.

Sykevälivaihtelu on siis yksi kuormituksen arviointimenetelmä muiden joukossa. Sen hyödyntämisessä työkuormituksen arvioinnissa on tärkeää muistaa menetelmän käyttöön liittyvät mahdollisuudet, mutta myös sen rajoitukset. Tämä johtopäätös koskee kaikkien mittaus- ja arviointimenetelmien käyttöä.