Lektion 17 von 20 · Stufe 4: Analyse

Die ganze Familie der HRV-Messgrößen

Die Messgrößen der Herzfrequenzvariabilität (HRV), die direkt aus der NN-Folge berechnet werden, lassen sich in drei Gruppen einteilen: Statistiken der Intervalle und ihrer Differenzen, Größen aus dem Histogramm und der Poincaré-Plot. Jede beantwortet eine andere Frage zu denselben Schlägen. Diese Lektion rechnet jede davon an der Beispielaufzeichnung durch und endet mit einer Tabelle zu Einheiten, Mindestlängen und Einsatz.

Auf dieser Seite 5 Abschnitte

Das Wichtigste in Kürze

  • Der SDNN misst die Gesamtstreuung der Intervalle; RMSSD, SDSD und pNN50 messen den Sprung von einem Schlag zum nächsten, der überwiegend vagal gesteuert ist.
  • SDANN und der SDNN-Index teilen eine 24-Stunden-Messung in 5-Minuten-Abschnitte auf: Der eine behält die langsamen Veränderungen zwischen den Abschnitten, der andere die schnellen innerhalb der Abschnitte.
  • Der Triangularindex und der TINN werten die Form des Histogramms aus, sind bei einer langen Aufzeichnung unempfindlich gegen einige fehlerhafte Schläge und brauchen 20 Minuten oder mehr.
  • SD1 ist der RMSSD geteilt durch die Quadratwurzel aus zwei. SD2 ergibt sich aus SDNN und SD1. Der Poincaré-Plot liefert bei einer kurzen Aufzeichnung ein Bild, keine neue Information.
  • Kurzzeit- und 24-Stunden-Werte derselben Messgröße sind verschiedene Größen. Vergleichen Sie Gleiches mit Gleichem.
Nach dieser Lektion können Sie
  • SDNN, RMSSD, SDSD, NN50, pNN50 und pNN20 aus einer Liste von Intervallen berechnen und sagen, welchen Sprung jede davon erfasst.
  • SDANN, den SDNN-Index und den HRV-Triangularindex erklären und begründen, warum sie lange Aufzeichnungen brauchen.
  • SD1 und SD2 aus einem Poincaré-Plot ablesen und mit RMSSD und SDNN in Beziehung setzen.
  • Für eine Frage die passende Messgröße und die nötige Aufzeichnungsdauer wählen.

Die Messgrößen der Herzfrequenzvariabilität (HRV), die direkt aus der NN-Folge berechnet werden, lassen sich in drei Gruppen einteilen: Statistiken der Intervalle und ihrer Differenzen, Größen aus dem Histogramm und der Poincaré-Plot Poincaré-Plot Streudiagramm, das jeden Abstand zwischen Herzschlägen gegen den folgenden aufträgt, auf beiden Achsen in Millisekunden. Die Form der Punktwolke zeigt auf einen Blick die kurzfristige und die gesamte Variabilität. Mehr zu Poincaré-Plot . Jede beantwortet eine andere Frage zu denselben Schlägen. Diese Lektion rechnet jede davon an der Beispielaufzeichnung durch, fünf Minuten mit 341 Intervallen und einem Mittelwert von 881 ms, und endet mit einer Tabelle zu Einheiten, Mindestlängen und Einsatz.

Lektion 6 behandelte RMSSD RMSSD Quadratwurzel aus dem Mittelwert der quadrierten Differenzen aufeinanderfolgender Intervalle: eine HRV-Messgröße in ms, die zeigt, wie stark sich jeder Herzschlagabstand vom nächsten unterscheidet. Spiegelt vor allem die Vagusaktivität wider. Mehr zu RMSSD , SDNN SDNN Die Standardabweichung aller NN-Intervalle einer Aufzeichnung, in Millisekunden. Sie misst die Gesamtvariabilität, und ihr Wert hängt stark von der Dauer der Aufzeichnung ab. Mehr zu SDNN und lnRMSSD lnRMSSD Der natürliche Logarithmus des RMSSD, ohne Einheit. Das Logarithmieren gleicht die Streuung der RMSSD-Werte aus, sodass sich Veränderungen von Tag zu Tag leichter vergleichen und auswerten lassen. Mehr zu lnRMSSD . Sie kommen hier noch einmal kurz vor, weil die übrigen Messgrößen in Bezug auf sie definiert sind. Durchgehend ist NN die Anzahl der Intervalle, NNi\mathrm{NN}_i das ii-te Intervall in Millisekunden und Δi=NNi+1−NNi\Delta_i = \mathrm{NN}_{i+1} - \mathrm{NN}_i der Sprung von einem Intervall zum nächsten.

Gruppe 1: Statistiken der Intervalle

Mittleres NN-Intervall Mittleres RR-Intervall Der durchschnittliche Abstand zwischen zwei Herzschlägen in einer Aufzeichnung, in Millisekunden. Die Herzfrequenz ist der Kehrwert davon: 60.000 geteilt durch das mittlere RR-Intervall. Mehr zu Mittleres RR-Intervall und Herzfrequenz. Das durchschnittliche Intervall und 60.000 geteilt durch dieses. Der Mittelwert der Aufzeichnung beträgt 881 ms, das sind 68 Schläge pro Minute (S/min). Die Herzfrequenz ist keine HRV-Messgröße, aber jede HRV-Messgröße hängt von ihr ab: Ein langsameres Herz lässt den Intervallen mehr Spielraum zum Schwanken (Lektion 4).

SDNN, die Standardabweichung der Intervalle, in ms:

SDNN=1N−1∑i=1N(NNi−NNmean)2\mathrm{SDNN} = \sqrt{\frac{1}{N-1}\sum_{i=1}^{N}\left(\mathrm{NN}_i-\mathrm{NN}_{\mathrm{mean}}\right)^2}

Ziehen Sie von jedem Intervall den Mittelwert ab, quadrieren Sie, addieren Sie, teilen Sie durch die Anzahl minus eins und ziehen Sie die Quadratwurzel. Der SDNN misst die Gesamtstreuung, woher sie auch kommt: Atmung, Blutdruckwellen, langsame Drifts und alles andere. Der SDNN der Aufzeichnung beträgt 28,7 ms. Über 24 Stunden ist der SDNN die Messgröße mit der besten Datenlage zum kardialen Risiko, mit Grenzwerten von 50 und 100 ms; über 5 Minuten hat er diese Bedeutung nicht, weil die langsamen Anteile fehlen, die den 24-Stunden-Wert bestimmen (Shaffer und Ginsberg, 2017).

SDANN SDANN Die Standardabweichung des mittleren NN-Intervalls jedes 5-Minuten-Abschnitts einer 24-Stunden-Messung, in Millisekunden. Sie misst die langsamen Veränderungen über einen Tag und blendet alles Schnellere aus. Mehr zu SDANN und der SDNN-Index SDNN-Index Der Mittelwert des SDNN aller 5-Minuten-Abschnitte einer 24-Stunden-Aufzeichnung, in Millisekunden. Er erfasst die Variabilität innerhalb jedes Abschnitts und lässt die langsame Drift zwischen den Abschnitten weg. Mehr zu SDNN-Index gibt es nur für lange Aufzeichnungen. Zerlegen Sie eine 24-Stunden-Folge in 288 Fünf-Minuten-Abschnitte. Der SDANN ist die Standardabweichung der 288 Abschnittsmittelwerte: Er behält die langsamen Schwankungen zwischen den Abschnitten (Schlaf, Mahlzeiten, Aktivität) und verwirft die schnellen Veränderungen innerhalb jedes Abschnitts. Der SDNN-Index ist der Mittelwert der 288 SDNN-Werte innerhalb der Abschnitte: Er behält die schnellen Veränderungen und verwirft die langsamen Schwankungen. Zusammen trennen sie den langsamen vom schnellen Teil des SDNN. Beide sind Messgrößen der Task Force der European Society of Cardiology und der North American Society of Pacing and Electrophysiology (1996), und das Kubios-Handbuch definiert sie ebenso.

SDANN=SD ⁣(NNmean,(1),…,NNmean,(288)),SDNN index=1288∑k=1288SDNN(k)\mathrm{SDANN} = \mathrm{SD}\!\left(\mathrm{NN}_{\mathrm{mean},(1)}, \ldots, \mathrm{NN}_{\mathrm{mean},(288)}\right), \qquad \mathrm{SDNN\ index} = \frac{1}{288}\sum_{k=1}^{288}\mathrm{SDNN}_{(k)}

Lesen Sie die erste als „die Streuung der Abschnittsmittelwerte“ und die zweite als „den Mittelwert der Abschnittsstreuungen“.

Gruppe 2: Statistiken der Sprünge

Diese Messgrößen folgen Δi\Delta_i, der Differenz zwischen benachbarten Intervallen. Der Vagusnerv Vagusnerv Der Hauptnerv des Parasympathikus, der vom Hirnstamm zu Herz, Lunge und Darm zieht. Seine schnellen Signale an das Herz bestimmen den größten Teil der HRV von Schlag zu Schlag. Mehr zu Vagusnerv kann den nächsten Schlag in weniger als einer Sekunde verändern; die sympathischen Nerven können das nicht (Lektion 3). Alles, was auf Δi\Delta_i beruht, spiegelt deshalb überwiegend die Vagusbremse wider, und über sie die Atmung.

RMSSD, die Quadratwurzel des Mittelwerts der quadrierten Differenzen aufeinanderfolgender NN-Intervalle, in ms:

RMSSD=1N−1∑i=1N−1Δi2\mathrm{RMSSD} = \sqrt{\frac{1}{N-1}\sum_{i=1}^{N-1}\Delta_i^2}

Quadrieren Sie jeden Sprung, mitteln Sie die Quadrate und ziehen Sie die Quadratwurzel. Die Aufzeichnung ergibt 33,4 ms. Sein Logarithmus, der lnRMSSD, beträgt 3,51; der Logarithmus mildert die Schiefe, damit sich Mittelwerte und prozentuale Veränderungen vernünftig verhalten (Lektion 6).

SDSD SDSD Die Standardabweichung der Differenzen zwischen benachbarten NN-Intervallen, in Millisekunden. Sie hat fast denselben Wert wie der RMSSD und misst dieselbe schnelle Veränderung von Schlag zu Schlag. Mehr zu SDSD , die Standardabweichung der aufeinanderfolgenden Differenzen, ist der nahe Zwilling des RMSSD:

SDSD=1N−2∑i=1N−1(Δi−Δmean)2\mathrm{SDSD} = \sqrt{\frac{1}{N-2}\sum_{i=1}^{N-1}\left(\Delta_i-\Delta_{\mathrm{mean}}\right)^2}

Der einzige Unterschied ist, dass zuerst der mittlere Sprung abgezogen wird. Endet eine Aufzeichnung ungefähr bei der Frequenz, mit der sie begonnen hat, heben sich die Sprünge nach oben und unten auf, und der mittlere Sprung liegt nahe null. SDSD und RMSSD fallen dann fast zusammen: hier 33,5 ms gegenüber 33,4 ms. Die beiden gehen auseinander, wenn die Herzfrequenz während der Aufzeichnung stetig driftet. Das Widget unten zeigt jeden Schritt; ändern Sie einen Schlag und sehen Sie, wie sich der mittlere Sprung und das Ergebnis verändern.

SDSD Schritt für Schritt

Zehn Schläge, jede Zahl sichtbar

Die zehn Intervalle in ms (300 bis 2.000)

SDSD aus diesen 10 Intervallen: 27,5 ms.

Schritt 5 von 5

  1. Schritt 1 von 5 Mit den Intervallen beginnen

    Schlag 1880 ms
    Schlag 2826 ms
    Schlag 3812 ms
    Schlag 4823 ms
    Schlag 5848 ms
    Schlag 6877 ms
    Schlag 7880 ms
    Schlag 8866 ms
    Schlag 9828 ms
    Schlag 10815 ms

    10 Intervalle zwischen 11 Schlägen, in Millisekunden.

  2. Schritt 2 von 5 Jedes Intervall vom nächsten abziehen

    Schlag 2 − Schlag 1−54 ms
    Schlag 3 − Schlag 2−14 ms
    Schlag 4 − Schlag 3+11 ms
    Schlag 5 − Schlag 4+25 ms
    Schlag 6 − Schlag 5+29 ms
    Schlag 7 − Schlag 6+3 ms
    Schlag 8 − Schlag 7−14 ms
    Schlag 9 − Schlag 8−38 ms
    Schlag 10 − Schlag 9−13 ms

    Plus bedeutet, dass das Herz bei einem Schlag langsamer wurde; Minus bedeutet, dass es schneller wurde.

  3. Schritt 3 von 5 Die mittlere Differenz bestimmen

    −65 ÷ 9−7,22 ms

    In einer langen Aufzeichnung in Ruhe liegt der Mittelwert der Differenzen fast bei null, weshalb SDSD und RMSSD nahezu übereinstimmen.

  4. Schritt 4 von 5 Die mittlere Differenz abziehen und quadrieren

    Differenz 12188,16
    Differenz 245,94
    Differenz 3332,05
    Differenz 41038,27
    Differenz 51312,05
    Differenz 6104,49
    Differenz 745,94
    Differenz 8947,27
    Differenz 933,38
    Summe6047,56
  5. Schritt 5 von 5 Durch die Anzahl der Differenzen minus eins teilen, dann die Quadratwurzel ziehen

    6047,56 ÷ 8755,94
    √755,9427,5 ms

    SDSD 27,5 ms

Mit aktiviertem JavaScript erscheinen die Schritte nacheinander, und die Schläge lassen sich ändern.

SDSD, aus zehn Schlägen der Beispielaufzeichnung Schritt für Schritt berechnet. Ändern Sie einen beliebigen Schlag, und jeder Schritt wird neu berechnet.

Eine Reihe von zehn bearbeitbaren Herzschlagintervallen in Millisekunden, dann die Berechnung von SDSD in nummerierten Schritten: Mit den Intervallen beginnen; Jedes Intervall vom nächsten abziehen; Die mittlere Differenz bestimmen; Die mittlere Differenz abziehen und quadrieren; Durch die Anzahl der Differenzen minus eins teilen, dann die Quadratwurzel ziehen. Der letzte Schritt lautet SDSD 27,5 ms. Die Schaltflächen „Zurück“ und „Weiter“ wechseln zwischen den Schritten.

NN50 NN50 Die Anzahl der Paare benachbarter NN-Intervalle, die sich um mehr als 50 Millisekunden unterscheiden. Teilt man sie durch die Zahl der Intervalle, erhält man den pNN50. Mehr zu NN50 , pNN50 pNN50 Der Anteil benachbarter NN-Intervalle, die sich um mehr als 50 Millisekunden unterscheiden. Er bildet wie der RMSSD schnelle, vagal bestimmte Veränderungen ab, aber als Anteil und nicht als Größe. Mehr zu pNN50 und pNN20 pNN20 Der Anteil benachbarter NN-Intervalle, die sich um mehr als 20 Millisekunden unterscheiden. Ein naher Verwandter des pNN50 mit niedrigerer Schwelle, der auch dann noch ausschlägt, wenn sich die Abstände von Schlag zu Schlag nur wenig ändern. Mehr zu pNN20 zählen die Sprünge, statt ihre Größe zu messen. Der NN50 ist die Anzahl der Sprünge über 50 ms; der pNN50 ist diese Anzahl als Prozentsatz aller Sprünge; der pNN20 tut dasselbe mit einer Schwelle von 20 ms:

pNN50=#{ i:∣Δi∣>50 ms }N−1×100\mathrm{pNN50} = \frac{\#\{\,i : |\Delta_i| > 50\ \mathrm{ms}\,\}}{N-1}\times 100

Zählen Sie die Sprünge über 50 ms, teilen Sie durch die Anzahl der Sprünge und rechnen Sie das Ergebnis in Prozent um. Die Aufzeichnung hat 28 Sprünge über 50 ms, der pNN50 beträgt also 8,2 %, der pNN20 70,0 %. Eine Zählung ist gröber als der RMSSD: Bei einer Person, deren Sprünge meist 40 ms betragen, liegt der pNN50 nahe null, wie lebhaft die Vagusbremse auch ist. Deshalb wurde der pNN20 vorgeschlagen, und deshalb bevorzugt die Arbeitsgruppe um Laborde (2017) den RMSSD. Der pNN50 gehört zu den Messgrößen der Task Force (1996) im Zeitbereich, und in Kubios ist die Schwelle einstellbar (NNxx, standardmäßig 50 ms).

HR max − HR min ist die mittlere Schwankung der Herzfrequenz innerhalb jedes Atemzugs, in Schlägen pro Minute, und braucht mindestens 2 Minuten (Shaffer und Ginsberg, 2017). Kubios gibt unter einem ähnlichen Namen eine andere Größe aus: die niedrigste und die höchste Herzfrequenz der gesamten Stichprobe, jeweils aus einem gleitenden Durchschnitt über 5 Schläge. Der Abstand zwischen diesen beiden, den die Rechenbibliothek dieser Website berechnet, beträgt in der Aufzeichnung 4 Schläge pro Minute. In beiden Fällen folgt der Wert mindestens ebenso stark der Atemtiefe und der Atemfrequenz Atemfrequenz Atemzüge pro Minute. Die Atmung allein verändert schon die HRV: Langsames, tiefes Atmen vergrößert die Schwankung; unter etwa 9 pro Minute wandert sie vom HF- ins LF-Band. Mehr zu Atemfrequenz wie dem Vagustonus Vagustonus Der fortlaufende Einfluss des Vagusnervs auf das Herz, der es verlangsamt. Er wird meist aus HRV-Messgrößen wie dem RMSSD und der HF-Leistung abgeschätzt. Mehr zu Vagustonus .

Gruppe 3: das Histogramm

Sortieren Sie die Intervalle in Klassen und zählen Sie. Die Task Force verwendete Klassen von 1/128 Sekunde, 7,8125 ms, dem Abtastabstand der damaligen Langzeit-EKG-Geräte mit 128 Hz, und definierte auf dem entstehenden Histogramm D(k)D(k) zwei Messgrößen (Task Force, 1996).

Der HRV-Triangularindex HRV-Triangularindex Die Zahl der NN-Intervalle einer Aufzeichnung, geteilt durch die Höhe der höchsten Säule ihres Histogramms. Ein einheitenloses geometrisches Maß der Gesamtvariabilität, auf das einige fehlerhafte Schläge kaum Einfluss haben. Mehr zu HRV-Triangularindex ist die Anzahl der Intervalle geteilt durch die Höhe der höchsten Klasse:

HRV triangular index=Nmax⁡kD(k)\mathrm{HRV\ triangular\ index} = \frac{N}{\max_k D(k)}

Ein hohes, schmales Histogramm (wenig Variabilität) ergibt einen kleinen Index; ein niedriges, breites einen großen. Die 341 Intervalle der Aufzeichnung verteilen sich auf 17 Klassen, die größte enthält 39, und der Index beträgt 8,7. Er hat keine Einheit.

TINN TINN Die Breite der Grundlinie des Dreiecks, das am besten zum Histogramm der NN-Intervalle passt, in Millisekunden. Ein geometrisches Maß der Gesamtvariabilität aus der 24-Stunden-Auswertung eines Langzeit-EKGs. Mehr zu TINN , die triangulare Interpolation des NN-Histogramms, passt ein Dreieck nach der Methode der kleinsten Quadrate an das Histogramm an und gibt die Breite seiner Basis in ms an. Der TINN der Aufzeichnung beträgt 125 ms.

TINN=Nt−Mt,(Mt,Nt)=arg⁡min⁡M,N∑k(D(k)−qM,N(k))2\mathrm{TINN} = N_t - M_t, \qquad (M_t, N_t) = \arg\min_{M, N}\sum_k \bigl(D(k) - q_{M,N}(k)\bigr)^2

Lesen Sie es so: Verschieben Sie die beiden Fußpunkte des Dreiecks, bis es am besten zum Histogramm passt, und messen Sie dann zwischen ihnen.

Bei einer langen Aufzeichnung verschieben einige verirrte Intervalle in einer weit entfernten Klasse den Gipfel oder das angepasste Dreieck kaum. Das ist der Vorteil der beiden geometrischen Messgrößen gegenüber dem SDNN bei einer verrauschten 24-Stunden-Messung und der Grund, warum sie für lange Aufzeichnungen entworfen wurden: Die Arbeitsgruppe um Catai (2020) empfiehlt unter Berufung auf die Task Force für die geometrischen Methoden mindestens 20 Minuten und möglichst 24 Stunden. Bei 5 Minuten ist das Histogramm zerklüftet, der Index hängt von der einen größten Klasse ab, und Shaffer und Ginsberg (2017) weisen darauf hin, dass zwei Artefakte Artefakt Fehler in einer Herzschlagaufzeichnung, etwa ein übersehener, zusätzlicher oder falsch erfasster Schlag, oft durch Bewegung oder schlechten Sensorkontakt. Kann HRV-Werte stark verfälschen. Mehr zu Artefakt in einem 5-Minuten-Abschnitt den TINN verzerren können, wie sie es auch beim SDNN und beim RMSSD tun.

Die Schläge in Klassen sortieren

Fünf Minuten der Beispielaufzeichnung

Intervalle
341
In der am stärksten besetzten Klasse
39
Triangularindex
8,7
TINN
125 ms
SDNN
28,7 ms

In Ruhe: 341 Intervalle, in 17 Klassen von 7,8 ms sortiert. Die am stärksten besetzte Klasse enthält 39, daher beträgt der Triangularindex 341 ÷ 39 = 8,7. Das Dreieck, das am besten zum Histogramm passt, reicht von 816 bis 941 ms, daher beträgt der TINN 125 ms. Beide Werte beschreiben die Form dieses Histogramms, nicht die Reihenfolge der Schläge.

Die Bedienelemente funktionieren, wenn JavaScript aktiviert ist.

Das Histogramm von fünf Minuten der Beispielaufzeichnung: wie viele Intervalle in jede Klasse fallen. Der HRV-Triangularindex ist die Anzahl der Intervalle geteilt durch die Höhe des höchsten Balkens; der TINN ist die Basis des Dreiecks, das am besten zu den Balken passt. Ändern Sie die Klassenbreite oder wechseln Sie zu einer Aufzeichnung unter Stress, mit Drift oder mit Extrasystolen, und beobachten Sie beide Werte.

Ein Balkendiagramm der RR-Intervalle von 500 bis 1.300 ms, in Klassen von 7,8 ms sortiert. Der höchste Balken ist hervorgehoben, und über den Balken ist ein Dreieck von seinem linken Fußpunkt über die Spitze zum rechten Fußpunkt gezeichnet. Anzeigen nennen die Anzahl der Intervalle, die Anzahl in der am stärksten besetzten Klasse, den HRV-Triangularindex, den TINN mit seinen beiden Fußpunkten und den SDNN. Danach folgt ein Satz, der die Werte erklärt. Ein Regler stellt die Klassenbreite ein, und vier Schaltflächen wählen eine Aufzeichnung in Ruhe, unter Stress, mit Drift oder mit Extrasystolen.

Der Poincaré-Plot

Tragen Sie jedes Intervall gegen das nächste auf: NNi+1\mathrm{NN}_{i+1} auf der senkrechten Achse, NNi\mathrm{NN}_i auf der waagerechten. Bei einem gleichmäßigen Herzschlag entsteht eine enge Wolke auf der Diagonale; die Atmung zieht sie entlang der Diagonale in die Länge; das Zittern von Schlag zu Schlag macht sie quer dazu breiter. Zwei Standardabweichungen beschreiben die Wolke: SD1 SD1 und SD2 Zwei Maße für die Streuung der Punkte in einem Poincaré-Plot, in Millisekunden. SD1 ist die Breite und bildet die kurzfristige Variabilität ab, wie der RMSSD; SD2 ist die Länge und bildet die Gesamtvariabilität ab. Mehr zu SD1 und SD2 quer zur Diagonale und SD2 entlang von ihr, beide in ms.

SD1 und SD2 liefern keine neue Information. SD1 ist der RMSSD geteilt durch die Quadratwurzel aus zwei (genau genommen der SDSD, der fast derselbe ist), und Shaffer und Ginsberg (2017) bezeichnen SD1 und RMSSD als identisch:

SD1=RMSSD2,SD2=2 SDNN2−SD12\mathrm{SD1} = \frac{\mathrm{RMSSD}}{\sqrt{2}}, \qquad \mathrm{SD2} = \sqrt{2\,\mathrm{SDNN}^2 - \mathrm{SD1}^2}

Der SD1 der Aufzeichnung beträgt 23,6 ms, der SD2 33,1 ms, und ihr Verhältnis SD1/SD2 0,71. Das Widget unten beginnt beim RMSSD und zeigt die Division.

SD1 Schritt für Schritt

Zehn Schläge, jede Zahl sichtbar

Die zehn Intervalle in ms (300 bis 2.000)

SD1 aus diesen 10 Intervallen: 19,0 ms.

Schritt 6 von 6

  1. Schritt 1 von 6 Mit den Intervallen beginnen

    Schlag 1880 ms
    Schlag 2826 ms
    Schlag 3812 ms
    Schlag 4823 ms
    Schlag 5848 ms
    Schlag 6877 ms
    Schlag 7880 ms
    Schlag 8866 ms
    Schlag 9828 ms
    Schlag 10815 ms

    10 Intervalle zwischen 11 Schlägen, in Millisekunden.

  2. Schritt 2 von 6 Jedes Intervall vom nächsten abziehen

    Schlag 2 − Schlag 1−54 ms
    Schlag 3 − Schlag 2−14 ms
    Schlag 4 − Schlag 3+11 ms
    Schlag 5 − Schlag 4+25 ms
    Schlag 6 − Schlag 5+29 ms
    Schlag 7 − Schlag 6+3 ms
    Schlag 8 − Schlag 7−14 ms
    Schlag 9 − Schlag 8−38 ms
    Schlag 10 − Schlag 9−13 ms

    Plus bedeutet, dass das Herz bei einem Schlag langsamer wurde; Minus bedeutet, dass es schneller wurde.

  3. Schritt 3 von 6 Jede Differenz quadrieren

    Differenz 12916
    Differenz 2196
    Differenz 3121
    Differenz 4625
    Differenz 5841
    Differenz 69
    Differenz 7196
    Differenz 81444
    Differenz 9169
    Summe6517

    Das Quadrieren macht jeden Wert positiv und gibt großen Veränderungen mehr Gewicht.

  4. Schritt 4 von 6 Die Quadrate mitteln

    6517 ÷ 9724,11
  5. Schritt 5 von 6 Die Quadratwurzel ziehen

    √724,1126,9 ms
  6. Schritt 6 von 6 Durch die Quadratwurzel aus zwei teilen

    26,9 ÷ 1,41419,0 ms

    Der SD1 ist die Breite der Poincaré-Wolke quer zu ihrer Diagonalen; er enthält dieselbe Information wie der RMSSD.

    SD1 19,0 ms

Mit aktiviertem JavaScript erscheinen die Schritte nacheinander, und die Schläge lassen sich ändern.

SD1, aus zehn Schlägen der Beispielaufzeichnung Schritt für Schritt berechnet. Ändern Sie einen beliebigen Schlag, und jeder Schritt wird neu berechnet.

Eine Reihe von zehn bearbeitbaren Herzschlagintervallen in Millisekunden, dann die Berechnung von SD1 in nummerierten Schritten: Mit den Intervallen beginnen; Jedes Intervall vom nächsten abziehen; Jede Differenz quadrieren; Die Quadrate mitteln; Die Quadratwurzel ziehen; Durch die Quadratwurzel aus zwei teilen. Der letzte Schritt lautet SD1 19,0 ms. Die Schaltflächen „Zurück“ und „Weiter“ wechseln zwischen den Schritten.

Was der Plot hinzufügt, ist ein Bild. Extrasystolen Extrasystole Ein Herzschlag, der nicht vom normalen natürlichen Schrittmacher des Herzens ausgeht und meist zu früh kommt. Extrasystolen sind häufig, verzerren die HRV aber, wenn man sie nicht entfernt oder korrigiert. Mehr zu Extrasystole liegen weit außerhalb der Wolke; der Poincaré-Plot ist deshalb die schnellste Sichtprüfung, ob eine Aufzeichnung sauber ist. Seine Fläche, S=π SD1 SD2S = \pi\,\mathrm{SD1}\,\mathrm{SD2}, wird manchmal als Gesamtvariabilität angegeben. Shaffer und Ginsberg (2017) merken an, dass SD1/SD2 nur bei langen Aufzeichnungen, in denen eine Aktivierung des Sympathikus Sympathikus Der „Kampf-oder-Flucht“-Zweig des autonomen Nervensystems. Er beschleunigt das Herz und lässt es kräftiger pumpen, wirkt aber zu langsam, um die schnellen Schwankungen der HRV von Schlag zu Schlag zu steuern. Mehr zu Sympathikus vorliegt, als Gleichgewichtsindex verwendet wird, und die Arbeitsgruppe um Laborde (2017) behandelt die Poincaré-Messgrößen als Ergänzung zu RMSSD und HF HF-Leistung Die Varianz der Herzschlagabstände im Frequenzband von 0,15 bis 0,40 Hz, in ms²: dem Bereich der normalen Atmung. Bei einer Atmung von 9 bis 24 Atemzügen pro Minute spiegelt sie vor allem die Vagusaktivität wider. Mehr zu HF-Leistung , nicht als eigenständige Kennwerte.

Jeder Schlag im Vergleich zum nächsten

Fünf Minuten der Beispielaufzeichnung

SD1 (quer)
23,6 ms
SD2 (längs)
33,1 ms
SD1/SD2
0,71
RMSSD
33,4 ms
SDNN
28,7 ms

Die Wolke ist 1,4-mal so lang wie breit: SD1 23,6 ms quer zur Diagonalen (schnelle Veränderung), SD2 33,1 ms entlang der Diagonalen (langsame und schnelle Veränderung zusammen).

Die Regler und die Schaltfläche funktionieren, wenn JavaScript aktiviert ist.

Jedes Intervall der Beispielaufzeichnung, aufgetragen gegen das folgende. Die Breite der Wolke quer zur Diagonalen ist der SD1 (schnelle Veränderung von Schlag zu Schlag), ihre Länge entlang der Diagonalen ist der SD2 (langsame und schnelle Veränderung zusammen). Mit den Reglern ändern Sie jede Art von Schwankung, oder Sie fügen einen vorzeitigen Schlag hinzu und beobachten, wie der SD1 springt.

Ein quadratisches Streudiagramm mit dem vorherigen Intervall waagerecht und dem nächsten senkrecht, beide in Millisekunden und auf die Wolke gezoomt, mit einer diagonalen Identitätslinie und einer Ellipse, die entlang dieser Linie geneigt ist. Anzeigen nennen SD1, SD2, ihr Verhältnis, RMSSD und SDNN. Danach folgt ein Satz, der die Form erklärt. Zwei Regler stellen die Größe der Schwankung von Schlag zu Schlag und der langsamen Schwankungen ein; eine Schaltfläche fügt einen vorzeitigen Schlag hinzu, und die Anzeige nennt dann auch SD1 und SD2 von vor diesem Schlag.

Was man wann nutzt

Messgröße (Einheit)FolgtBraucht mindestensEinsatz
Mittleres NN-Intervall (ms), Herzfrequenz (S/min)AllemBeliebige LängeKontext für jede andere Zahl
SDNN (ms)Gesamtstreuung5 min; 24 h für das RisikoGesamtvariabilität; Risikobereiche über 24 Stunden
SDANN (ms)Langsame Schwankungen zwischen 5-Minuten-Abschnitten24 hTagesrhythmus und Aktivitätsmuster
SDNN-Index (ms)Schnelle Veränderungen innerhalb von 5-Minuten-Abschnitten24 hDurchschnittliche Kurzzeitvariabilität über einen Tag
RMSSD (ms), lnRMSSD (ohne Einheit)Sprünge von Schlag zu Schlag (vagal)1 min; 5 min Standard; 10 s vorgeschlagenMorgenmessungen, Training, Stress
SDSD (ms)Sprünge, Drift entferntWie RMSSDWie RMSSD; unterscheidet sich nur, wenn die Frequenz driftet
NN50 (Anzahl), pNN50 (%)Große Sprünge (vagal)2 minGegenprobe zum RMSSD; ältere Studien
pNN20 (%)Kleinere Sprünge2 minMenschen, deren Sprünge selten über 50 ms liegen
HR max − HR min (S/min)Atemschwankung2 min Respiratorische Sinusarrhythmie Respiratorische Sinusarrhythmie Der normale Anstieg der Herzfrequenz beim Einatmen und ihr Abfall beim Ausatmen. Sie wird vom Vagusnerv gesteuert und macht einen großen Teil der HRV in Ruhe aus. Mehr zu Respiratorische Sinusarrhythmie (RSA) bei bekannter Atemfrequenz
HRV-Triangularindex (ohne Einheit)Höhe des Histogramms20 min, ideal 24 hVerrauschte lange Aufzeichnungen
TINN (ms)Breite des Histogramms20 min, ideal 24 hVerrauschte lange Aufzeichnungen
SD1 (ms), SD2 (ms), SD1/SD2Sprünge; Streuung; ihr Verhältnis90 s vorgeschlagen; 5 minSichtprüfung; dieselben Aussagen wie RMSSD und SDNN

Die Mindestlängen stammen von der Task Force (1996) und aus den Studien zu sehr kurzen Aufzeichnungen, die Shaffer und Ginsberg (2017) und die Arbeitsgruppe um Laborde (2017) zusammenfassen. Zwei Einschränkungen gelten für alle. Erstens sind ein Kurzzeitwert und ein 24-Stunden-Wert derselben Messgröße verschiedene Größen, weil die lange Aufzeichnung langsame Vorgänge enthält, die die kurze nicht enthalten kann (Shaffer und Ginsberg, 2017). Zweitens gehen eine Regel in Schlägen und eine in Minuten auseinander, wenn sich die Herzfrequenz ändert: 5 Minuten sind bei 60 pro Minute etwa 300 Schläge und bei 100 pro Minute etwa 500. Deshalb verlangt die Arbeitsgruppe um Catai (2020), dass Arbeiten angeben, ob ein Fenster in Zeit oder in Schlägen festgelegt wurde.

Lektion 18 lässt die nach Schlägen indizierte Folge hinter sich und fragt, wie viel der Variabilität bei welchem Rhythmus liegt: das Spektrum.

Übung

Exportieren Sie eine Aufzeichnung von mindestens fünf Minuten aus der App Ihres Brustgurts oder nehmen Sie die Beispielaufzeichnung des Rechners, und notieren Sie RMSSD, SDNN, pNN50 und SD1. Prüfen Sie, ob SD1 dem RMSSD geteilt durch 1,414 entspricht, und überlegen Sie dann, welcher der vier Werte sich am stärksten ändern würde, wenn ein Schlag fehlte.

Prüfen Sie Ihr Verständnis

Beantworten Sie 3 von 5 Fragen richtig (60 %), um zu bestehen und diese Lektion abzuhaken. Sie können es beliebig oft versuchen; die Antworten werden jedes Mal neu gemischt, und Ihr bestes Ergebnis bleibt gespeichert.

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Frage 1 RMSSD und SDSD werden aus denselben aufeinanderfolgenden Differenzen berechnet. Im Rechenbeispiel lagen sie höchstens 0,1 ms auseinander. Warum?
Frage 2 Das Schritt-für-Schritt-Widget zeigt, wie SD1 aus dem RMSSD berechnet wird. Wie ist der Zusammenhang?
Frage 3 Eine 24-Stunden-Messung wird in 288 Fünf-Minuten-Abschnitte zerlegt. Welche Messgröße ist die Standardabweichung der 288 Abschnittsmittelwerte?
Frage 4 Welche dieser Messgrößen braucht die längste Aufzeichnung, um aussagekräftig zu sein?
Frage 5 Sie möchten einen Morgenwert, der der Vagusbremse folgt und sich von einem einzelnen fehlerhaften Schlag nicht aus der Bahn werfen lässt. Welches Paar passt am besten?

Kursübersicht

Quellen

  1. Heart rate variability: standards of measurement, physiological interpretation and clinical use Circulation (Task Force of the European Society of Cardiology and the North American Society of Pacing and Electrophysiology), 1996
  2. An overview of heart rate variability metrics and norms Frontiers in Public Health, 2017
  3. Heart rate variability and cardiac vagal tone in psychophysiological research: recommendations for experiment planning, data analysis, and data reporting Frontiers in Psychology, 2017
  4. Heart rate variability: are you using it properly? Standardisation checklist of procedures Brazilian Journal of Physical Therapy, 2020
  5. Kubios HRV User's Guide, version 3.5 Kubios Oy, 2021