Puissance VLF

La puissance VLF (très basses fréquences) est la part de la variance des intervalles entre battements qui tombe entre 0,003 et 0,04 Hz, en ms² : des ondes qui mettent de 25 secondes à environ 5 minutes pour se répéter.

Pourquoi cette mesure existe

La Task Force de 1996 (Société européenne de cardiologie et Société nord-américaine de stimulation et d’électrophysiologie) a fixé les limites de la bande et lui a donné un nom, tout en restant prudente sur sa signification : sur les enregistrements courts, la VLF est « une mesure douteuse », à éviter pour interpréter des spectres de 5 minutes. L’intérêt est venu des études sur 24 heures. Bigger et ses collègues ont suivi 715 personnes après un infarctus et ont constaté que les deux bandes les plus lentes, 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 VLF, étaient plus fortement liées au décès que 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 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 , et que la VLF était la seule mesure plus fortement liée aux décès d’origine arythmique qu’aux décès toutes causes confondues. La revue de Shaffer, McCraty et Zerr (2014) indique que la VLF est plus fortement associée à la mortalité toutes causes confondues que LF et HF.

Ce qui produit ce rythme est moins bien établi. Les revues citent comme candidats la thermorégulation, le système hormonal rénine-angiotensine, l’activité physique et le système nerveux intrinsèque du cœur ; le blocage parasympathique parasympathique Système nerveux parasympathique La branche « repos et digestion » du système nerveux autonome. Elle ralentit le cœur, surtout par le nerf vague, et produit l’essentiel de la variation de la VFC d’un battement à l’autre. En savoir plus sur Système nerveux parasympathique le supprime presque entièrement, et 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 semble en déterminer l’amplitude.

La formule

$$\mathrm{VLF} = \int_{0.003}^{0.04} P(f)\,\mathrm{d}f$$

Additionnez la densité spectrale de puissance $P(f)$, en ms² par Hz, sur toutes les fréquences $f$ de 0,003 à 0,04 Hz. Dans un enregistrement de 5 minutes, la bande ne contient que quelques points de fréquence, 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 bien que l’estimation est grossière.

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 VLF de 3 ms² : 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 retire la dérive lente de l’enregistrement avant la transformée. Choisissez l’enregistrement « Avec dérive » et désactivez la suppression de la tendance : la VLF indique 179 ms², presque entièrement due au glissement de la moyenne qui déborde dans les points de fréquence les plus bas ; réactivez-la et elle retombe à 2 ms². Pour savoir laquelle de ces valeurs est la « bonne », il faudrait savoir si la dérive était un rythme ou une tendance, et en 5 minutes aucun logiciel ne peut le dire.

Ce qui la fait varier

Sur 24 heures : l’activité, les repas, la régulation de la température, les hormones et le sommeil. Sur un enregistrement court : surtout l’ampleur de la dérive de la fréquence cardiaque pendant l’enregistrement, et les réglages de l’analyse. Selon Shaffer et Ginsberg, la VLF demande au moins 5 minutes et se surveille mieux sur 24 heures ; un minimum ultracourt de 270 secondes a été proposé.

Quand elle induit en erreur

Sur tout enregistrement de moins de 5 minutes, où une onde lente ne peut pas accomplir ne serait-ce qu’un cycle. Sur tout enregistrement court sans suppression de la tendance, où elle est en grande partie la tendance elle-même. Et chaque fois que la fréquence de coupure de la suppression de la tendance d’un logiciel se situe à l’intérieur de la bande : la méthode « smoothness priors » (Tarvainen et coll., 2002), appliquée par défaut par Kubios, agit comme un filtre passe-haut, et le guide de Kubios précise que son réglage par défaut supprime volontairement la plus grande partie de la puissance sous 0,04 Hz. Avec le réglage λ = 500, courant dans les logiciels d’analyse de la variabilité de la fréquence cardiaque (VFC), et un rééchantillonnage à 4 Hz, la fréquence de coupure du filtre se situe autour de 0,035 Hz. La VLF d’un logiciel n’est pas celle d’un autre.

Où vous la verrez

La Task Force l’appelle VLF. 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 , sa puissance absolue, sa puissance logarithmique et sa puissance relative ; les applications grand public la montrent rarement. Sur 24 heures, l’ indice SDNN indice SDNN Indice SDNN Moyenne des SDNN de chaque segment de 5 minutes d’un enregistrement sur 24 heures, en millisecondes. Il garde la variabilité à l’intérieur de chaque segment et écarte la lente dérive entre les segments. En savoir plus sur Indice SDNN mesure à peu près la même chose. Que signifient LF, HF, VLF et n.u. dans mon appli ? explique un écran d’application type.