Puissance LF

La puissance LF (basses fréquences) est la part de la variance des intervalles entre battements qui se situe entre 0,04 et 0,15 Hz, en ms² : les ondes lentes qui se répètent à peu près toutes les 7 à 25 secondes.

Pourquoi cette mesure existe

L’analyse fréquentielle sépare les hausses et les baisses des intervalles en rythmes de vitesses différentes, un peu comme on sépare les graves et les aigus en musique. La Task Force de 1996 (Société européenne de cardiologie et Société nord-américaine de stimulation et d’électrophysiologie) a fixé quatre bandes. La bande des basses fréquences devait saisir l’onde d’environ 0,1 Hz de la fréquence cardiaque, qui suit les ondes de pression artérielle de même période, et pendant des années on y a vu un indicateur de l’activité sympathique sympathique Système nerveux sympathique La branche « combat ou fuite » du système nerveux autonome. Elle accélère le cœur et le fait battre plus fort, mais agit trop lentement pour piloter la VFC d’un battement à l’autre. En savoir plus sur Système nerveux sympathique (la réaction de combat ou de fuite). Des travaux plus récents ne confirment pas cette lecture. Goldstein et ses collègues ont conclu en 2011 que la puissance LF reflète la fonction du 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 , la boucle qui stabilise la pression artérielle, plutôt que le tonus sympathique, et la revue de Billman de 2013 a jugé la relation de la LF avec l’activité des nerfs sympathiques extrêmement faible. Les deux branches du système nerveux alimentent la bande.

La formule

$$\mathrm{LF} = \int_{0.04}^{0.15} P(f)\,\mathrm{d}f$$

Additionnez la densité spectrale de puissance $P(f)$, en ms² par Hz, sur toutes les fréquences $f$ de 0,04 à 0,15 Hz. $P(f)$ provient du spectre de la série d’intervalles : on la rééchantillonne à 4 Hz, on en supprime la tendance, puis on la transforme par la méthode de Welch (ou on estime le spectre avec un modèle autorégressif, ou avec le périodogramme de Lomb–Scargle directement à partir des instants des battements). Le résultat est une variance, son unité est donc le ms².

Exemple de calcul

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 donnent une puissance LF de 120 ms² contre une puissance HF puissance 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 de 635 ms², avec le pic respiratoire à 0,250 Hz. Faites descendre 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 à 7 par minute : le pic se déplace à 0,116 Hz, à l’intérieur de la bande LF, la puissance LF monte à 3462 ms² et la HF tombe à 19 ms². Rien n’a changé dans le système nerveux ; c’est la respiration qui a changé.

Ce qui la fait varier

Le baroréflexe et les ondes de pression artérielle au repos ; une respiration plus lente qu’environ 9 respirations par minute (0,15 Hz), qui fait entrer tout le rythme respiratoire dans la bande ; le passage en position debout, qui l’augmente ; et la durée de l’enregistrement : selon la Task Force, environ 2 minutes sont nécessaires pour apprécier la bande LF. Le tableau de la Task Force donne 1 170 ± 416 ms² pour un enregistrement stationnaire stationnaire Stationnarité L’hypothèse que les rythmes d’un enregistrement restent les mêmes du début à la fin. Les mesures fréquentielles comme LF et HF en ont besoin ; un enregistrement qui change en cours de route la met en défaut. En savoir plus sur Stationnarité de 5 minutes en position allongée, une valeur qu’elle qualifie d’approximative ; les valeurs à court terme regroupées par Nunan et ses collègues ont une moyenne de 519 ms².

Quand elle induit en erreur

Chaque fois qu’elle est lue comme « sympathique ». Une hausse de la LF pendant des exercices de respiration lente correspond au pic respiratoire qui franchit la limite de la bande, et une personne qui respire à 6 respirations par minute affichera une puissance LF élevée tout en étant profondément détendue. La puissance absolue a une distribution très asymétrique : quelques personnes ayant de grandes valeurs tirent toute moyenne vers le haut ; les publications indiquent souvent son logarithme ou sa part en unités normalisées unités normalisées Unités normalisées La puissance LF ou HF exprimée en pourcentage de leur somme (LF + HF) et non en ms². Les deux valeurs totalisent toujours 100 : à elles deux, elles ne portent qu’une seule information. En savoir plus sur Unités normalisées . Deux logiciels peuvent donner des valeurs de LF différentes pour le même enregistrement, parce que la fréquence de rééchantillonnage, la suppression de la tendance suppression de la tendance Suppression de la tendance Retirer la dérive lente d’une série d’intervalles entre battements avant de calculer un spectre, pour qu’elle ne s’accumule pas en fausse puissance dans les plus basses fréquences. En savoir plus sur Suppression de la tendance et la longueur de la fenêtre modifient l’estimation.

Où vous la verrez

La Task Force l’appelle LF, en ms² et en unités normalisées. Kubios HRV affiche la fréquence du pic fréquence du pic Fréquence du pic La fréquence, en Hz, à laquelle une bande du spectre de la VFC a sa puissance la plus élevée. Le pic HF correspond en général à la fréquence respiratoire ; le pic LF se situe en général près de 0,1 Hz. En savoir plus sur Fréquence du pic LF, la puissance absolue en ms², son logarithme, la puissance relative en pourcentage et la puissance normalisée en n.u. ; Elite HRV montre la LF en ms² et précise que les mesures fréquentielles demandent au moins 5 minutes pour être exactes. Pour décoder l’écran type d’une application de variabilité de la fréquence cardiaque (VFC), consultez Que signifient LF, HF, VLF et n.u. dans mon appli ?