Puissance totale

La puissance totale est la somme de la puissance de toutes les bandes du spectre de la variabilité de la fréquence cardiaque (VFC), en ms². C’est la variance de la série d’intervalles, vue du côté des fréquences.

Pourquoi cette mesure existe

Un spectre répartit un total unique entre ses fréquences, et la Task Force de 1996 (Société européenne de cardiologie et Société nord-américaine de stimulation et d’électrophysiologie) a retenu ce total comme une mesure à part entière : la variance des intervalles NN intervalles NN Intervalle NN Intervalle RR entre deux battements normaux, en millisecondes, une fois les extrasystoles et les erreurs de mesure retirées. La plupart des mesures de VFC se calculent à partir des intervalles NN. En savoir plus sur Intervalle NN sur l’enregistrement, jusqu’à 0,4 Hz. C’est l’équivalent, côté fréquences, du SDNN SDNN SDNN Écart type de tous les intervalles NN d’un enregistrement, en millisecondes. Il mesure la variabilité globale, et sa valeur dépend fortement de la durée de l’enregistrement. En savoir plus sur SDNN , qui est la racine carrée de la variance ; sur 24 heures, Shaffer, McCraty et Zerr notent que le SDNN est fortement corrélé à l’ ULF ULF Puissance ULF Variance des intervalles entre battements en dessous de 0,003 Hz, en ms² : rythmes plus lents qu’un cycle toutes les 5 minutes, dont le cycle jour-nuit. Ne se mesure que sur un enregistrement de 24 heures. En savoir plus sur Puissance ULF et à la puissance totale. Son rôle principal est celui de dénominateur : la puissance relative divise chaque bande par elle, et les 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 divisent 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 par le total moins la 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 .

La formule

$$\mathrm{TP} = \mathrm{ULF} + \mathrm{VLF} + \mathrm{LF} + \mathrm{HF} = \int_{0}^{0.40} P(f)\,\mathrm{d}f$$

Additionnez les puissances des quatre bandes, ou additionnez la densité spectrale de puissance $P(f)$ sur toutes les fréquences $f$ jusqu’à 0,40 Hz. Pour un enregistrement court, il n’y a pas de bande ULF : le total est alors VLF + LF + HF.

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 3 + 120 + 635 = 758 ms². Le SDNN des mêmes intervalles est de 28,7 ms, et 28,7² vaut environ 826 ms² : les deux valeurs sont proches sans être égales, parce que le spectre a subi une 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 un fenêtrage, ce qui n’est pas le cas du SDNN. Choisissez l’enregistrement « Avec dérive », désactivez la suppression de la tendance et regardez le total gonfler avec la bande VLF.

Ce qui la fait varier

Tout ce qui fait varier une bande, quelle qu’elle soit : la respiration, 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 , les dérives lentes et, sur une journée, l’activité et le sommeil. Le tableau de la Task Force donne 3 466 ± 1 018 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, et prévient que ses valeurs normatives proviennent en partie de petites études et ne sont qu’approximatives ; comme toute puissance absolue, sa distribution est asymétrique, et les articles en rapportent donc souvent le logarithme.

Quand elle induit en erreur

Elle dépend de la durée de l’enregistrement, comme le SDNN, et de la suppression de la tendance appliquée par le logiciel : plus on retire de tendance lente, plus le total baisse. Deux logiciels donneront des totaux différents à partir des mêmes battements. Un total ne dit rien de la bande où se situe la puissance, ce qui est justement la raison d’être des bandes.

Où vous la verrez

La Task Force l’appelle puissance totale (total power), en ms². Kubios HRV s’en sert comme dénominateur de sa colonne « Relative power » (puissance relative) et l’indique pour chaque méthode. Que signifient LF, HF, VLF et n.u. dans mon appli ? explique un écran d’application type.