Fréquence du pic

La fréquence du pic d’une bande est la fréquence, à l’intérieur de cette bande, où le spectre est le plus élevé, en hertz (cycles par seconde).

Pourquoi cette mesure existe

La puissance d’une bande indique la quantité de variation qu’elle contient ; le pic indique quel rythme la produit. Les normes de la Task Force de 1996 (Société européenne de cardiologie et Société nord-américaine de stimulation et d’électrophysiologie) demandent aux études qui utilisent des spectres autorégressifs de rapporter la fréquence centrale des bandes LF LF Puissance LF Variance des intervalles entre battements dans la bande de 0,04 à 0,15 Hz, en ms² : des rythmes qui se répètent toutes les 7 à 25 secondes. Autrefois interprétée comme un reflet de l’activité sympathique, une lecture aujourd’hui contestée. En savoir plus sur Puissance LF (basses fréquences) et HF HF Puissance HF La variance des intervalles entre battements dans la bande de 0,15 à 0,40 Hz (en ms²), celle de la respiration normale. Elle reflète surtout l’activité vagale quand on respire de 9 à 24 fois par minute. En savoir plus sur Puissance HF  ; Shaffer et Ginsberg, eux, définissent le pic LF comme la fréquence d’amplitude maximale de la bande LF, et le pic HF de la même façon. Dans un enregistrement au repos, le pic HF correspond à la fréquence respiratoire fréquence respiratoire Fréquence respiratoire Nombre de respirations par minute. Elle fait varier la VFC à elle seule : une respiration plus lente et plus profonde accroît l’oscillation d’un battement à l’autre, et sous environ 9 respirations par minute, celle-ci passe de la bande HF à la bande LF. En savoir plus sur Fréquence respiratoire  : 0,25 Hz équivaut à 15 respirations par minute. Le pic LF se situe près de 0,1 Hz, la fréquence des ondes de pression artérielle que produit le baroréflexe baroréflexe Baroréflexe Réflexe qui stabilise la pression artérielle d’un battement à l’autre en modifiant la fréquence cardiaque. Son délai de réaction fait monter et descendre la fréquence cardiaque environ toutes les 10 secondes : c’est le rythme à 0,1 Hz de la puissance LF. En savoir plus sur Baroréflexe , et une respiration à rythme imposé de 6 par minute place un pic spectral exactement à cette fréquence, ce qui fonde la respiration à la fréquence de résonance respiration à la fréquence de résonance Biofeedback de VFC Exercice de respiration : on suit sa fréquence cardiaque en direct en respirant lentement, souvent vers 6 respirations par minute, pour rendre aussi amples que possible l’accélération et le ralentissement du cœur à chaque respiration. En savoir plus sur Biofeedback de VFC et le score de cohérence score de cohérence Cohérence Score de HeartMath : part du spectre de la VFC dans un seul pic étroit entre 0,04 et 0,26 Hz. Une respiration lente, à environ 6 par minute, le produit : il mesure surtout le rythme respiratoire. En savoir plus sur Cohérence de HeartMath.

La formule

$$f_{\mathrm{peak}} = \arg\max_{f \in \text{band}} P(f)$$

Dans les limites de fréquence de la bande, trouvez la fréquence $f$ pour laquelle la densité spectrale de puissance $P(f)$ est la plus grande. Pour la convertir en fréquence respiratoire, multipliez par 60 : 0,25 Hz × 60 = 15 respirations par minute.

Exemple détaillé

Décomposer le rythme

Cinq minutes de l’enregistrement d’exemple

Puissance à chaque fréquence, Hz Respiration

VLFLFHF

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

ULF

nécessite 24 h

VLF

3 ms²

LF

120 ms²

HF

635 ms²

Totale

758 ms²

LF (n.u.)

15,9

HF (n.u.)

84,1

LF/HF

0,19

Pic

0,250 Hz, HF

Au repos, 15 respirations par minute (0,250 Hz), 5 minutes, méthode de Welch après suppression de la tendance. Le pic respiratoire se situe à 0,250 Hz, dans la bande HF, avec l’onde de pression artérielle d’environ 0,1 Hz comme pic LF plus petit. Le rapport LF/HF est de 0,19.

Au repos Sous stress Avec dérive Battements ectopiques

Fréquence respiratoire 15 respirations par minute Durée d’enregistrement 5 minutes

Welch (FFT) Lomb–Scargle

Supprimer d’abord la tendance (smoothness priors, λ = 500)

Les commandes fonctionnent lorsque JavaScript est activé.

Un graphique en courbe de la puissance en fonction de la fréquence, de 0 à 0,5 Hz, avec les bandes VLF (0,003–0,04 Hz), LF (0,04–0,15 Hz) et HF (0,15–0,4 Hz) ombrées et un repère à la fréquence respiratoire. Des indicateurs donnent la puissance ULF, VLF, LF, HF et totale en ms au carré, la LF et la HF en unités normalisées, le rapport LF/HF et la fréquence du pic, suivis d’une phrase qui explique ce qui a changé. Commandes : un curseur de fréquence respiratoire de 5 à 20 respirations par minute, un curseur de durée d’enregistrement, une case à cocher pour la suppression de la tendance, des boutons Welch ou Lomb–Scargle, et quatre boutons prédéfinis pour un enregistrement « Au repos », « Sous stress », « Avec dérive » ou « Battements ectopiques ».

Les cinq minutes de l’enregistrement d’exemple, avec une respiration à 15 par minute, montrent un pic à 0,250 Hz dans la bande HF. Réglez la « Fréquence respiratoire » sur 6 respirations par minute et le pic passe à 0,100 Hz, exactement là où se trouve déjà l’onde de pression artérielle d’environ 0,1 Hz : les deux rythmes fusionnent en un seul grand pic LF.

Ce qui le fait varier

La fréquence respiratoire détermine directement le pic HF, et Kubios HRV estime une fréquence respiratoire à partir de l’ ECG ECG ECG Un enregistrement de l’activité électrique du cœur, réalisé avec des électrodes posées sur la peau. Les intervalles RR obtenus par ECG sont la méthode de référence pour mesurer la VFC. En savoir plus sur ECG et de la série de battements. Le pic LF bouge moins au repos, même si si Indice de stress de Baevsky Un nombre sans unité tiré de l’histogramme des intervalles entre battements. Il monte quand le rythme devient plus stable et moins variable, ce que Baevsky interprétait comme une régulation de l’organisme sous tension. En savoir plus sur Indice de stress de Baevsky la Task Force note que les fréquences centrales de LF comme de HF ne sont pas fixes et se déplacent avec les changements du système nerveux autonome système nerveux autonome Système nerveux autonome La partie du système nerveux qui régit le corps sans contrôle conscient, dont la fréquence cardiaque. La VFC reflète surtout la façon dont il ajuste le cœur d’un instant à l’autre. En savoir plus sur Système nerveux autonome . La résolution en fréquence de la méthode détermine la finesse avec laquelle on peut situer un pic : une fenêtre de 256 échantillons à 4 Hz donne des points de fréquence espacés de 1/64 Hz, donc un pic n’est connu qu’à environ 0,016 Hz près.

Quand il induit en erreur

Quand la respiration est irrégulière, il n’y a pas de pic HF unique, et la fréquence rapportée est celle du point de fréquence qui l’a emporté par hasard. Quand la respiration est lente, le pic respiratoire se situe dans la bande LF et le « pic LF » reflète la respiration, et non le baroréflexe. Enfin, la fréquence du pic ne dit rien de la puissance qu’il contient : un pic haut et étroit et une bosse basse et large peuvent culminer à la même fréquence.

Où vous le verrez

Kubios HRV affiche la fréquence du pic en Hz pour les bandes VLF VLF Puissance VLF Variance des intervalles entre battements dans la bande de 0,003 à 0,04 Hz, en ms² : des rythmes dont la période va de 25 secondes à 5 minutes. Elle demande au moins 5 minutes d’enregistrement et se lit mieux sur 24 heures. En savoir plus sur Puissance VLF , LF et HF à côté de la puissance de chacune et, à partir de l’ECG, une fréquence respiratoire dérivée de l’ECG. Les applications d’entraînement à la respiration montrent le pic respiratoire quand elles tracent un spectre. La cohérence est un score construit autour de la part du pic dans le spectre.