Del electrodo al número: la cadena de la señal

Todo valor de variabilidad de la frecuencia cardiaca (VFC) es el final de una cadena. Un sensor registra una señal, un reloj interno la muestrea, un programa localiza cada latido, un paso de limpieza retira los latidos que no son normales y lo que queda es la serie NN de la que se calcula toda medida. Cada eslabón añade su propio error, y las decisiones que se toman en cada uno explican por qué dos programas pueden discrepar sobre un mismo registro.

Los niveles 1 a 3 trataron casi toda esta cadena como una caja negra. Este nivel la abre. Los ejemplos resueltos usan el registro de ejemplo del curso: cinco minutos de latidos en reposo, 341 intervalos, con una media de 881 ms (68 latidos por minuto), un RMSSD RMSSD RMSSD Raíz cuadrada de la media de los cuadrados de las diferencias sucesivas: medida de VFC basada en cuánto difiere cada intervalo entre latidos del siguiente, en milisegundos. Refleja sobre todo la actividad vagal. Más sobre RMSSD de 33,4 ms y un SDNN SDNN SDNN La desviación estándar de todos los intervalos NN de un registro, en milisegundos. Mide la variabilidad global, y su valor depende mucho de la duración del registro. Más sobre SDNN de 28,7 ms. El mismo registro se usa en las lecciones 17 a 19.

Eslabón 1: la señal, eléctrica u óptica

Un electrocardiograma electrocardiograma ECG Un registro de la actividad eléctrica del corazón, tomado con electrodos sobre la piel. Los intervalos RR obtenidos con un ECG son el patrón de referencia para medir la VFC. Más sobre ECG (ECG) registra el voltaje entre electrodos colocados sobre la piel. Cada latido produce un pico agudo, la onda R, cuya cima da una marca de tiempo nítida. Una banda pectoral es un ECG de dos electrodos que hace la detección en la propia banda.

Un trazado de electrocardiograma con cuatro picos altos, los picos R. Los intervalos entre ellos están marcados como 0,98; 1,06; 0,95 segundos, así que no hay dos iguales.

Un sensor de fotopletismografía fotopletismografía PPG Método óptico que envía luz a la piel y detecta el pulso de la sangre con cada latido. La mayoría de los relojes, los anillos y las aplicaciones que usan la cámara del teléfono se basan en él para estimar la VFC. Más sobre PPG (PPG), la luz verde o roja de un reloj, un anillo o la cámara del teléfono, mide cuánta luz absorbe la sangre bajo la piel. Cada latido envía una onda de presión por las arterias, y el sensor la ve como una elevación ancha que llega después del latido, cuando la onda ha recorrido las arterias. Esta elevación no tiene un borde nítido, y el retraso entre el latido y la elevación cambia con la rigidez de los vasos, la postura y la temperatura. Por eso el intervalo entre dos pulsos no es exactamente el intervalo entre dos latidos. Las guías de Psychophysiology de 2024 describen la relación señal-ruido de la PPG como mucho menor que la del ECG, con una concordancia «de buena a aceptable» en reposo y peor durante la actividad física, y que varía de un dispositivo a otro (Quigley y colaboradores, 2024). El resultado es la variabilidad de la frecuencia del pulso variabilidad de la frecuencia del pulso Variabilidad de la frecuencia del pulso Variación del tiempo entre un pulso y el siguiente, medida de forma óptica por relojes, anillos y cámaras de teléfono. En reposo sigue de cerca a la VFC, pero se aleja de ella durante el movimiento. Más sobre Variabilidad de la frecuencia del pulso (PRV), estrechamente emparentada con la VFC. Nuestra guía de la PPG explica la onda, el sensor y lo que puede salir mal.

1. Pico sistólico
2. Incisura dicrótica
3. Pico diastólico
4. Intervalo de pulso a pulso, de un pico sistólico al siguiente

Una onda suave con dos pulsos. Cada pulso sube bruscamente hasta un pico sistólico, baja hasta una pequeña hendidura llamada incisura dicrótica, vuelve a subir hasta un pico diastólico más bajo y después regresa a la línea de base. El intervalo entre los dos picos sistólicos está marcado como 1,00 segundos.

Eslabón 2: el reloj

Un registrador digital lee la señal a un ritmo fijo, la frecuencia de muestreo frecuencia de muestreo Frecuencia de muestreo Cuántas veces por segundo mide un sensor la señal, en hercios (Hz). Determina con qué precisión se sitúa cada latido en el tiempo: unos ±1 ms a 1000 Hz, ±4 ms a 250 Hz y ±20 ms con una cámara de 25 Hz. Más sobre Frecuencia de muestreo , en muestras por segundo (Hz). Entre dos muestras no se sabe nada, así que un pico solo puede colocarse en la cuadrícula de muestras. El error de tiempo de un solo latido es de aproximadamente la mitad de la separación entre muestras:

$$\Delta t \approx \frac{1}{2 f_s}$$

Se lee así: un segundo dividido entre la frecuencia de muestreo es la separación entre muestras, y la mitad de esa separación es lo máximo que puede alejarse un pico real de la muestra más cercana: ±0,5 ms a 1000 Hz y ±2 ms a 250 Hz. Un intervalo tiene dos extremos, así que su error puede llegar a una separación completa. Quigley y colaboradores (2024, apartado 3.1) dan la separación completa como la precisión de la detección de la onda R, ±1 ms a 1000 Hz y ±4 ms a 250 Hz, una cifra prudente, y recomiendan 1000 Hz. Las referencias a la cifra que da el grupo de trabajo (Task Force) de la Sociedad Europea de Cardiología y la North American Society of Pacing and Electrophysiology (1996) no coinciden: Catai y colaboradores (2020), que la citan, consideran ideal el intervalo de 250 a 500 Hz, mientras que Peltola (2012) la interpreta como al menos 500 a 1000 Hz. Laborde y colaboradores (2017) aconsejan al menos 125 Hz, con 500 Hz como mínimo prudente cuando la oscilación de la respiración es pequeña, y señalan que interpolar el pico entre muestras permite bajar todavía más la frecuencia.

El error importa en proporción a la variabilidad que oculta. Esta es la tabla con el registro de ejemplo, en la que cada latido se ha situado en la marca más cercana de relojes cada vez menos precisos, con el mismo modelo que usa el gráfico interactivo de más abajo:

La última fila es la cámara de un teléfono a 25 fotogramas por segundo, sin interpolación entre fotogramas. Con un RMSSD de 33,4 ms, una cuadrícula de 4 ms casi no cambia nada. Una cuadrícula de 40 ms sube el RMSSD un 31 %, porque cada intervalo arrastra el redondeo de sus dos latidos y el RMSSD cuenta esos saltos falsos. Los saltos falsos son del mismo tamaño en cualquier persona, así que pesan más en un corazón tranquilo: si si Índice de estrés de Baevsky Un número, sin unidad, calculado a partir del histograma de los intervalos entre latidos. Sube cuando el ritmo se vuelve más estable y menos variable, algo que Baevsky interpretaba como tensión en la regulación del organismo. Más sobre Índice de estrés de Baevsky se reduce a un tercio cada oscilación del registro, hasta un RMSSD real de 11,1 ms, la misma cámara marca 28,3 ms. Por eso las aplicaciones de cámara y de reloj interpolan el pico entre fotogramas en lugar de usar el tiempo bruto del fotograma. En el gráfico interactivo, cambia a la onda de pulso y activa la interpolación para ver cuánto se recupera.

Con qué precisión se mide cada latido

El registro de ejemplo, remuestreado

Intervalo antes de cada latido, primeros 60 segundos 780–980 ms; la línea discontinua son los instantes reales

Resolución temporal

±0,5 ms

RMSSD, medido

33,4 ms

RMSSD, real

33,4 ms

SDNN

28,7 ms

pNN50

8,2 %

A 1000 Hz cada latido se mide con una precisión de un milisegundo. El RMSSD coincide con el valor real.

Frecuencia de muestreo 1000 Hz, una muestra cada 1 ms 10005002501005025

Forma de cada latido

Pico del ECG (estrecho) Onda de pulso (ancha)

Interpolar entre muestras para afinar el instante de cada latido

Los controles funcionan cuando JavaScript está activado.

Una línea con el intervalo entre latidos durante los primeros 60 segundos del registro de ejemplo, con los instantes reales en línea discontinua y los del dispositivo en línea continua. Unos indicadores dan la resolución temporal en milisegundos, el RMSSD medido y el real, el SDNN y el pNN50. Un control deslizante ajusta la frecuencia de muestreo de 1000 a 25 Hz, dos botones de opción eligen un pico estrecho de ECG o una onda de pulso ancha, y una casilla activa la interpolación entre muestras. A 1000 Hz los valores coinciden; a 25 Hz sin interpolación, el RMSSD sale alrededor de un tercio más alto.

Eslabón 3: localizar cada latido

El programa de detección marca un punto en cada latido. En un ECG ese punto es la cima de la onda R, que se encuentra con reglas de altura y de pendiente y luego se afina ajustando una curva a las muestras que rodean el pico, de modo que la marca de tiempo pueda caer entre dos muestras. En una PPG el punto es el pie de la onda, su pico o el punto más empinado de la subida, y la elección cambia los intervalos unos pocos milisegundos.

Las guías coinciden en que, después de la detección automática, hay que revisar el trazado. Quigley y colaboradores (2024) describen una detección «seguida de una inspección visual interactiva», y Laborde y colaboradores (2017) aconsejan registrar el propio ECG en lugar de fiarse de los intervalos que da una banda o un reloj, para poder comprobar los latidos. Un dispositivo de consumo se salta este paso. Es una de las razones por las que un valor obtenido con un protocolo de investigación merece más confianza que el de un reloj.

Eslabón 4: la limpieza, con los métodos por su nombre

En una serie de latidos pueden fallar tres cosas. Una detección perdida deja un intervalo de más o menos el doble que los vecinos. Una detección de más parte un intervalo en dos cortos. Un latido prematuro latido prematuro Latido ectópico Un latido que nace fuera del marcapasos normal del corazón y suele llegar antes de tiempo. Los latidos ectópicos son frecuentes, pero distorsionan la VFC si no se eliminan o se corrigen. Más sobre Latido ectópico (ectópico), que viene del corazón y no del programa, da un intervalo corto seguido de una pausa compensatoria larga. Hay que encontrar y tratar los tres, porque las medidas suponen que todo intervalo es un latido normal. El artículo Artefactos y latidos extra dibuja la forma que deja cada uno y sus causas cotidianas.

Esto es lo que hace un latido prematuro. El intervalo número 171 del registro de ejemplo era de 910 ms, seguido de otro de 877 ms. Si ese latido llega antes, al 60 % de su intervalo, queda en 546 ms, y el intervalo siguiente absorbe el resto, 1241 ms. El tiempo total no cambia. Las medidas, sí:

«Par eliminado» quita los dos intervalos alterados; «par interpolado» sustituye los dos por la media de sus vecinos, 909 ms; la regla de la mediana local es la que usa la calculadora de este sitio, y aquí descartó 2 intervalos, el 0,6 % del registro. Un solo latido de 341 subió el RMSSD en tres cuartas partes, porque el RMSSD eleva cada salto al cuadrado y un salto de 695 ms pesa más que cientos de saltos de 20 o 30 ms. Laborde y colaboradores (2017) recogen la misma lección de Berntson y Stowell: un solo latido puede cambiar el resultado. Los métodos para tratarlo tienen nombre, y un informe debe usarlos.

Eliminación. Quita los intervalos defectuosos y cierra el hueco. Es tolerable para el SDNN, pero une dos intervalos que nunca fueron vecinos, así que las medidas de diferencias sucesivas y el espectro ven un escalón falso. Peltola (2012) describe la forma escalonada que deja la eliminación y los componentes falsos de LF LF Potencia LF La varianza de los intervalos entre latidos que cae en la banda de 0,04 a 0,15 Hz, en ms²: ritmos que se repiten cada 7 a 25 segundos. Antes se leía como actividad simpática, una lectura hoy discutida. Más sobre Potencia LF y HF HF Potencia HF La varianza de los intervalos entre latidos que cae en la banda de 0,15 a 0,40 Hz, en ms²: el rango de la respiración normal. Refleja sobre todo la actividad vagal si se respira de 9 a 24 veces por minuto. Más sobre Potencia HF que añade, y la considera inadecuada para las bandas lentas.

Interpolación. Sustituye los intervalos defectuosos por valores calculados a partir de sus vecinos: su media (grado cero), una recta (lineal) o una curva suave que pasa por los puntos de alrededor (spline cúbico). Conserva el número de latidos y su momento, algo que los espectros necesitan. Su inconveniente es que actúa como un filtro de paso bajo: cada tramo interpolado es más suave que unos latidos reales, y se ha descrito que los rellenos lineales y de spline suben la potencia LF y la potencia VLF potencia VLF Potencia VLF Varianza de los intervalos RR en la banda de 0,003 a 0,04 Hz, en ms²: ritmos con ciclos de 25 segundos a 5 minutos. Necesita al menos 5 minutos de registro y se interpreta mejor en 24 horas. Más sobre Potencia VLF (Peltola, 2012). Salo y colaboradores, citados en la misma revisión, prefirieron la interpolación a la eliminación para el RMSSD y el pNN50.

Reglas de umbral. Deciden qué intervalos sustituir. La corrección por umbral de Kubios HRV compara cada intervalo con una mediana local y marca los que difieren en más de una cantidad fijada: 0,45 s en el ajuste «very low» (muy bajo), 0,35 s en «low» (bajo), 0,25 s en «medium» (medio), 0,15 s en «strong» (fuerte) y 0,05 s en «very strong» (muy fuerte), ajustadas a la frecuencia cardiaca media frecuencia cardiaca media RR medio El tiempo medio entre latidos en un registro, en milisegundos. La frecuencia cardiaca es el mismo valor al revés: 60.000 dividido entre el RR medio. Más sobre RR medio ; después rellena los intervalos marcados con un spline cúbico (guía de usuario de Kubios HRV, 2021). El ajuste importa, y también comprobarlo. Laborde y colaboradores (2017) muestran un registro en el que la corrección automática por umbral, incluso en «very low», marcó latidos reales como artefactos artefactos Artefacto Un error en el registro de los latidos (uno no detectado, uno de más o uno mal situado en el tiempo), a menudo por movimiento o mal contacto del sensor. Puede distorsionar mucho los valores de VFC. Más sobre Artefacto y alteró una medida vagal en un 11 %, y aconsejan revisar el ECG en lugar de fiarse solo de la corrección automática. La calculadora de VFC de este sitio usa una regla de rango (de 300 a 2000 ms) y una regla de la mediana local que descarta cualquier intervalo que se aleje más del 25 % de la mediana de sus vecinos; en la tabla de arriba detectó los dos intervalos alterados y nada más. Descartar en lugar de rellenar es una decisión propia de una herramienta que da medidas en el dominio del tiempo; un espectro pediría el relleno.

Clasificación automática de latidos. Examina las diferencias entre intervalos sucesivos (la serie dRR) en lugar de los propios intervalos. El método de Kubios, en la edición Premium, fija un umbral para cada latido a partir de la desviación cuartil de los 90 latidos que lo rodean multiplicada por 5,2, y busca las formas que deja un artefacto en la serie dRR: un latido ectópico da un patrón negativo-positivo-negativo o positivo-negativo-positivo, un intervalo largo da positivo-negativo y uno corto, negativo-positivo. Los latidos perdidos y los de más se encuentran comparando los intervalos con la mediana de los 10 que los rodean (guía de usuario de Kubios HRV, 2021). En registros con latidos ectópicos auriculares y ventriculares reales, el algoritmo publicado encontró el 96,96 % de ellos con una especificidad del 99,94 %. Con latidos perdidos y de más simulados, el error en las medidas de VFC tras la corrección fue inferior al 2 %, y subió a poco menos del 8 % para los desplazamientos de tiempo más pequeños (Lipponen y Tarvainen, 2019).

En esta página aparecen dos reglas de umbral distintas, así que conviene no confundir sus nombres. El gráfico interactivo de más abajo usa un umbral fijo, el nivel «medium» de Kubios: marca un intervalo que se aleje más de 250 ms de la mediana de sus diez vecinos, y te deja elegir cómo rellenarlo. La calculadora del sitio, que se usó en la tabla de arriba, usa una regla proporcional: descarta un intervalo que se aleje más del 25 % de la mediana de sus vecinos. En el registro de ejemplo, con intervalos cercanos a 881 ms, el 25 % son unos 220 ms, cerca de los 250 ms fijos; con una frecuencia cardiaca más alta, y por tanto intervalos más cortos, la regla proporcional pasa a ser la más estricta de las dos.

Corrige un latido erróneo

El registro de ejemplo, 341 intervalos

Intervalo antes de cada latido, primeros 60 segundos Marcado

Registro limpio Latido perdido Latido extra Latido ectópico

Sin corregir Eliminar Media de los vecinos Interpolación lineal Spline cúbico

Marcados: 1 de 341 intervalos

Medida	Limpio	Latido erróneo	Corregido
RMSSD (ms)	33,4	70,2	70,2
SDNN (ms)	28,7	51,7	51,7
pNN50 (%)	8,2	8,8	8,8
Potencia LF (ms²)	120	1241	1241
Potencia HF (ms²)	635	2314	2314

Un latido perdido hace que un intervalo dure aproximadamente el doble que sus vecinos. Sin corregir, eleva el RMSSD de 33,4 a 70,2 ms, 2,1 veces el valor real, mientras que el SDNN cambia menos.

Los botones funcionan cuando JavaScript está activado.

Una línea con el intervalo entre latidos durante los primeros 60 segundos del registro de ejemplo, con el artefacto introducido como un pico, un círculo sobre cada intervalo marcado y la línea corregida dibujada encima. Una tabla da el RMSSD, el SDNN, el pNN50 y la potencia LF y HF del registro limpio, con el artefacto sin corregir y después de la corrección, además de cuántos intervalos se marcaron. Un grupo de botones introduce un latido perdido, un latido extra o un latido ectópico, o restablece el registro limpio; otro elige el método de corrección: sin corregir, eliminar, media de los vecinos, interpolación lineal o spline cúbico. Un latido perdido sin corregir multiplica por dos aproximadamente el RMSSD; todos los métodos lo devuelven a un pequeño porcentaje del valor limpio.

Para saber más ¿Cuánta edición es demasiada?

No hay un límite acordado. Peltola (2012) señala que la mayoría de los investigadores exigen al menos un 80 % de intervalos normales, que los estudios publicados editaron entre el 1 % y el 30 % de los latidos, y que en registros cortos incluso menos del 5 % de intervalos editados desplaza de forma medible el HF, el LF, el pNN50 y el RMSSD. Quigley y colaboradores (2024) piden a los autores que indiquen el número de latidos eliminados o sustituidos y cualquier hueco de más de 5 segundos, y que comprueben el efecto de la edición siempre que supere el 1 %. Catai y colaboradores (2020) piden que se indique el número de latidos omitidos e interpolados. En un estudio que usó la VFC para hallar un umbral de ejercicio, dos de 17 participantes se excluyeron por ectopia frecuente y los segmentos analizados tenían entre un 0 y un 3 % de artefactos (Rogers y colaboradores, 2021, citado en la lección 19). La regla práctica: un registro con más de un pequeño porcentaje de latidos corregidos debe leerse con desconfianza, haga lo que haga el programa con él.

Eslabón 5: la serie NN

Lo que sobrevive a la limpieza es una lista de intervalos entre latidos sinusales normales, la serie NN (Task Force, 1996). Se escribe «NN» y no «RR» para dejar claro que solo quedan latidos sinusales normales (Peltola, 2012); las aplicaciones usan las dos etiquetas sin mucho rigor, y Kubios llama IBI IBI Intervalo RR El tiempo que pasa de un latido al siguiente, medido en milisegundos entre los picos R de un ECG. La VFC se calcula a partir de una serie de estos intervalos. Más sobre Intervalo RR (intervalo entre latidos) a esa misma serie.

Dos propiedades de esta lista condicionan todo lo que sigue. La primera: está indexada por latido, no por tiempo. El intervalo 100 ocurrió hacia el segundo 88, el intervalo 200 hacia el segundo 176, y un corazón más rápido mete más intervalos en un minuto. Las medidas en el dominio del tiempo (lección 17) no se ven afectadas. Las medidas de frecuencia (lección 18) sí, y por eso la serie se remuestrea a un reloj regular antes de calcular un espectro. La segunda: su longitud depende de la frecuencia cardiaca. Cinco minutos a 68 latidos por minuto dan 341 intervalos; a 50 latidos por minuto darían unos 250. Una regla expresada en latidos y una regla expresada en segundos no son la misma regla.

Qué significa esto para tu reloj, anillo o pulsera

Un reloj, un anillo y una banda pectoral en la misma persona siguen tres cadenas distintas: sensor distinto, frecuencia de muestreo distinta, punto de detección distinto y limpieza distinta, sin que nada de eso sea visible para ti. La lección 8 enumeró los motivos por los que los dispositivos discrepan; esta lección explica el mecanismo de dos de ellos. Cuando un fabricante dice que su VFC está «validada», la pregunta es qué eslabones de la cadena se probaron y frente a qué. La lección 20 enseña a leer una afirmación así.

La lección 17 parte de la serie NN y recorre todas las medidas temporales, geométricas y de Poincaré que se construyen sobre ella.