Detecting fatigue from nocturnal heart rate variability
Loading...
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Perustieteiden korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Author
Date
2018-01-22
Department
Major/Subject
Biomedical Engineering
Mcode
SCI3059
Degree programme
Master’s Programme in Life Science Technologies
Language
en
Pages
44+5
Series
Abstract
The focus of this thesis was to study if the level of fatigue could be assessed via nocturnal heart rate variability (HRV). HRV is a phenomenon that can be used to evaluate the status of the autonomic nervous system. A commonly used method for assessing the level of fatigue via HRV is an orthostatic test. The test is widely used by athletes in order to maintain the right balance between training and recovery. The test should be done every day as soon as possible after waking up, and therefore it may seem too laborious for nonprofessional athletes. Evaluating fatigue via nocturnal HRV would make monitoring fatigue less laborious by automating the measurement. The data that was used in this study consisted of 234 overnight recordings of RRi (time interval between adjacent heart beats) and 234 orthostatic test from 11 different persons. The results of the orthostatic test were then compared to different HRV variables calculated from the nocturnal RRi measurements. The nocturnal HRV variables were calculated from two different segments from the RRi data. The results reveal that the standard deviation of the RRi (std RRi) from the estimated slow-wave sleep (SWS) segment correlated with the mean RRi in the orthostatic test in standing position. The average correlation was minor (τ = 0.26 ± 0.26) and it was calculated with non-parametric Kendall’s Tau test. Out of 11 participants, the correlation was statistically significant (p < 0.05) for eight participants. It was concluded that the std RRi can not yet replace the orthostatic test in fatigue analysis. Despite the significant correlation, further analysis on the similarity of the std RRi and the orthostatic test should be conducted. Also due to interindividual differences, the suitability of this nocturnal parameter needs to be verified for each individual before one can consider leaving out the orthostatic test.Tässä diplomityössä tutkittiin ihmisen rasituksen tason tunnistamista unenaikaisen sykevälivaihtelun (HRV) avulla. Sykevälivaihtelun avulla pyritään selvittämään autonomisen hermoston tila, joka puolestaan reagoi fyysiseen harjoitteluun ja siitä aiheutuvaan rasitukseen. Rasitusta arvioidaan ortostaattisen sykevälivaihtelutestin avulla, joka on erityisesti urheilijoiden käytössä. Ortostaattinen testi tulisi suorittaa päivittäin, aamulla heti heräämisen jälkeen. Tämän vuoksi se voi tuntua työläältä. Unen aikana tehtävä automaattinen rasittuneisuuden mittaus voisi helpottaa oman rasituksen tason seurantaa. Tutkimuksessa käytetty aineisto koostui 234:stä ortostaattisesta testistä ja yhtä monesta läpi yön kestäneestä RRi (peräkkäisten sydämen lyöntien välinen aika) mittauksesta. Aineisto oli kerätty 11:ltä eri ihmiseltä. Unenaikaset sykevälivaihtelumuuttujat laskettiin kahdella erilaisella aikaikkunalla. Rasituksen arviointia unenaikaisesta sykevälivaihtelusta tutkittiin vertaamalla unenaikaista sykevälivaihtelua ortostaattisen testin tuloksiin. Vertailu tehtiin laskemalla korrelaatio yksittäisen henkilön unenaikaisen sykevälivaihtelun ja ortostaattisen testin tuloksien välille. Voimakkain korrelaatio löydettiin arvioidun syvänunenaikaisen aikaikkunan (SWS segment) RRi:n keskihajonnan ja ortostaattisen testin seisomavaiheen keskimääräisen RRi:n välillä. Korrelaatio laskettiin parametrittomalla Kendallin Tau testillä ja keskimäärin se oli pieni (τ = 0.26 ± 0.26). Käytössä olleen data-aineiston 11 osallistujasta kahdeksalla tämä korrelaatio oli kuitenkin tilastollisesti merkittävä (p < 0.05). Unenaikaisen RRi:n keskihajonta ei sellaisenaan sovellu korvaamaan ortostaattista testiä. Lisätutkimusta unenaikaisen RRi:n keskihajonnan käyttäytymisestä suhteessa ortostaattisen testin tuloksiin tarvitaan. Lisäksi suurien yksilöiden välisten erojen vuoksi, unenaikaisen RRin: keskihajonnan sopivuus tulisi varmistaa yksilökohtaisesti.Description
Supervisor
Stenroos, MattiThesis advisor
Korhonen, TopiKeywords
heart rate variability, orthostatic test, fatigue, autonomic nervous system, sleep
