Le misure non lineari della variabilità della frequenza cardiaca (HRV) descrivono lo schema degli intervalli tra i battiti anziché la loro dispersione. Il SDNN SDNN La deviazione standard di tutti gli intervalli NN di una registrazione, in millisecondi. Misura la variabilità complessiva e il suo valore dipende molto dalla durata della registrazione. Approfondisci: SDNN indica quanto si Indice di stress di Baevsky Un valore senza unità di misura, ricavato dall'istogramma degli intervalli tra i battiti. Sale quando il ritmo diventa più regolare e meno variabile, cosa che Baevsky leggeva come tensione nella regolazione dell'organismo. Approfondisci: Indice di stress di Baevsky allontanano gli intervalli; il RMSSD RMSSD Radice quadrata della media dei quadrati delle differenze successive: misura della HRV, in ms, di quanto ogni intervallo tra battiti differisce dal successivo. Riflette soprattutto l'attività vagale. Approfondisci: RMSSD indica quanto saltano da un battito all’altro; le misure non lineari chiedono se i battiti ricordano quelli precedenti ( analisi delle fluttuazioni detrendizzate DFA α1 L'esponente di scala a breve termine dell'analisi delle fluttuazioni detrendizzate. Vicino a 1, i battiti hanno memoria a ogni scala; vicino a 0,5 si comportano come rumore. α2 è la stessa pendenza su tratti più lunghi. Approfondisci: DFA α1 , in inglese detrended fluctuation analysis o DFA), quanto sia prevedibile il successivo ( entropia campionaria Entropia campionaria Imprevedibilità dei battiti: meno il logaritmo della probabilità che sequenze di battiti coincidenti coincidano ancora con un battito in più. Vicino a 0: schema ripetitivo; 2 o più: quasi casuale. Approfondisci: Entropia campionaria e approssimata) e come il ritmo risponde a un battito prematuro Battito ectopico Un battito che nasce fuori dal pacemaker naturale del cuore e di solito arriva in anticipo. È comune, ma altera la HRV se non viene eliminato o corretto. Approfondisci: Battito ectopico ( turbolenza della frequenza cardiaca Turbolenza della frequenza cardiaca Breve accelerazione e poi recupero più lento del ritmo dopo un'extrasistole ventricolare, misurati su un ECG di 24 ore: inizio della turbolenza (%) e pendenza della turbolenza (ms per battito). Approfondisci: Turbolenza della frequenza cardiaca , capacità di decelerazione). Non servono per seguire il tuo recupero con un dispositivo indossabile. Compaiono nei software di ricerca, e il documento di consenso europeo del 2015 ha concluso che hanno fatto progredire la comprensione del segnale, mentre il loro uso come strumenti clinici è stato finora piuttosto limitato.
Perché «non lineari»
Prendi una registrazione, rimescola i battiti in ordine casuale e calcola il SDNN: non cambia. Non cambiano nemmeno l’istogramma, l’ indice triangolare Indice triangolare della HRV Numero di intervalli NN di una registrazione diviso per l'altezza della colonna più alta del loro istogramma. Misura geometrica adimensionale della variabilità complessiva, che pochi battiti errati modificano pochissimo. Approfondisci: Indice triangolare della HRV e l’indice di Baevsky. Queste misure vedono solo la dispersione degli intervalli. Il rimescolamento distrugge l’ordine, ed è nell’ordine che sta la fisiologia: l’onda del respiro, l’onda più lenta della pressione arteriosa, il modo in cui a un battito lento tende a seguirne un altro. I metodi che leggono l’ordine, e i cui risultati non sono semplici somme dei valori, si chiamano non lineari. Peng, Havlin, Stanley e Goldberger resero famosa questa famiglia di metodi nel 1995 mostrando che i cuori sani hanno correlazioni a lungo raggio che si perdono nello scompenso cardiaco grave.
Le due che incontrerai
DFA α1: i battiti si ricordano?
Il ritmo ha memoria?
Cinque minuti della registrazione di esempio
- α1 (4–16 battiti)
- 0,49
- α2 (16–64 battiti)
- 0,65
La registrazione a riposo è sintetica: un’onda respiratoria pulita ogni quattro battiti con rumore casuale tra un battito e l’altro, quindi tra 4 e 16 battiti somiglia quasi al rumore (α1 0,49), mentre le onde più lente danno una certa memoria tra 16 e 64 battiti (α2 0,65). Le registrazioni reali a riposo di solito danno un α1 di circa 1 o più.
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Un grafico log–log della fluttuazione rispetto alla dimensione della finestra (box) da 4 a 64 battiti, con un punto per ogni dimensione e due rette adattate: una da 4 a 16 battiti per α1, una da 16 a 64 battiti per α2. I valori mostrano α1 e α2, seguiti da una frase che li spiega. Quattro pulsanti scelgono la registrazione a riposo, il rumore bianco, il rumore 1/f o la registrazione con battiti ectopici; un cursore mescola rumore bianco nella serie scelta.
L’analisi delle fluttuazioni detrendizzate chiede come cresce l’oscillazione della serie quando se ne guardano tratti più lunghi, su assi logaritmici. Il rumore bianco, senza memoria, dà una pendenza di 0,5; il rumore 1/f, con memoria a ogni scala, dà 1; una passeggiata casuale dà 1,5. Cinque minuti della registrazione di esempio danno α1 = 0,49 su una scala da 4 a 16 battiti e α2 = 0,65 da 16 a 64. Passa al rumore bianco e le due pendenze stanno vicino a 0,5 (α1 0,48); passa al rumore 1/f e stanno vicino a 1 (α1 1,04). Le registrazioni reali a riposo di solito danno circa 1 o più. La registrazione di esempio dà un valore basso perché è sintetica: un’onda respiratoria pulita ogni quattro battiti, con rumore casuale tra un battito e l’altro, che a scale brevi somiglia a rumore. Una forte oscillazione respiratoria regolare può portare verso il basso anche i valori reali di α1. Durante l’esercizio, man mano che lo sforzo cresce, α1 scende da circa 1 verso 0,5, e per questo alcune app di allenamento lo mostrano in tempo reale.
Entropia campionaria: quanto è prevedibile il battito successivo?
Quanto è prevedibile il battito successivo?
Cinque minuti della registrazione di esempio
- SampEn
- 1,67
- ApEn
- 1,02
- Tolleranza r
- 5,7 ms
- Corrisp. m
- 13
- Corrisp. m+1
- 1
A riposo, m = 2, r = 0,20 × DS = 5,7 ms. La sequenza evidenziata di 2 battiti corrisponde a 13 altre sequenze entro 5,7 ms; 1 di queste corrisponde ancora quando entrambe le sequenze si allungano di un battito. Contata su ogni sequenza della registrazione, l’entropia campionaria è 1,67: il ritmo respiratorio rende il battito successivo in parte prevedibile.
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Un grafico a linee di 64 intervalli tra battiti in ordine. Un riquadro evidenziato indica una sequenza modello di m battiti con una banda di tolleranza di più o meno r millisecondi attorno a ciascun battito; i riquadri più chiari indicano altre sequenze di m battiti che corrispondono al modello entro la banda, e quelli più scuri le sequenze che corrispondono ancora quando entrambe si allungano di un battito. I valori mostrano l’entropia campionaria, l’entropia approssimata, la tolleranza in millisecondi e i due conteggi delle corrispondenze, seguiti da una frase che li spiega. Due cursori impostano m (da 1 a 4 battiti) e r (da 0,1 a 0,6 volte la deviazione standard); tre pulsanti scelgono una serie periodica, la registrazione a riposo o battiti casuali.
L’entropia campionaria prende ogni sequenza di due battiti, trova le sequenze che le corrispondono entro una tolleranza e chiede quante continuano a corrispondere un battito dopo. Il logaritmo di quella quota, cambiato di segno, è l’entropia. La registrazione di esempio ottiene 1,67; una serie perfettamente periodica ottiene 0,01, perché ogni corrispondenza continua a corrispondere; i battiti casuali ottengono 2,35. Richman e Moorman la crearono nel 2000 per correggere la più vecchia entropia approssimata Entropia approssimata La parente più anziana dell'entropia campionaria, senza unità di misura: una misura di regolarità che conta ogni tratto di battiti come corrispondente a sé stesso, e per questo dà valori troppo bassi nelle registrazioni brevi. Approfondisci: Entropia approssimata , che contava ogni sequenza come corrispondente a se stessa e variava con la lunghezza della registrazione. Entrambe dipendono molto dalla lunghezza della sequenza , dalla tolleranza e dal numero di battiti, quindi i valori di programmi o durate diverse non si possono confrontare.
Quelle cliniche
La turbolenza della frequenza cardiaca e la capacità di decelerazione sono state sviluppate come indicatori di rischio e sperimentate soprattutto su ECG ECG Una registrazione dell'attività elettrica del cuore, ottenuta con elettrodi sulla pelle. Gli intervalli RR ricavati dall'ECG sono il metodo di riferimento per misurare la HRV. Approfondisci: ECG di 24 ore di persone che avevano avuto un infarto. La turbolenza legge il baroriflesso Baroriflesso Il riflesso che stabilizza la pressione arteriosa battito dopo battito tramite la frequenza cardiaca. Il suo ritardo innato la fa oscillare ogni 10 secondi circa: il ritmo a 0,1 Hz della potenza LF. Approfondisci: Baroriflesso dalla risposta del ritmo a un battito ventricolare prematuro; la capacità di decelerazione fa la media dei rallentamenti del cuore nell’arco di una giornata. Lo studio di Bauer e colleghi del 2006 su 1455 sopravvissuti a un infarto, convalidato in altre due coorti, mostrò che la capacità di decelerazione prediceva la morte meglio della frazione di eiezione o del SDNN. Sono indicatori di rischio per i cardiologi, non valori di benessere, e i dispositivi indossabili non li riportano.
Il verdetto
Sassi e colleghi hanno passato in rassegna l’intera famiglia nel 2015 per il gruppo di lavoro e-Cardiology della Società Europea di Cardiologia e per la European Heart Rhythm Association: misure frattali, entropia, dinamica simbolica e caos. La loro conclusione è che i metodi hanno migliorato la comprensione del segnale, che i risultati dei laboratori specializzati in pazienti selezionati sono interessanti ma non stabiliscono un uso clinico, che il successo nel costruire strumenti clinici come l’individuazione del rischio è stato piuttosto limitato, e che servono nuovi studi prospettici. La panoramica di Shaffer e Ginsberg del 2017 elenca queste misure accanto a quelle della Task Force (il gruppo di lavoro della Società Europea di Cardiologia e della North American Society of Pacing and Electrophysiology) e osserva, per esempio, che la DFA è stata concepita per registrazioni di diverse ore.
Ti servono?
Per una misurazione del mattino o notturna con un dispositivo indossabile, no. Il RMSSD o il lnRMSSD lnRMSSD Il logaritmo naturale del RMSSD, senza unità di misura. Il logaritmo riduce la dispersione dei valori del RMSSD e rende più facile confrontare e analizzare le variazioni da un giorno all'altro. Approfondisci: lnRMSSD rispetto al tuo valore di riferimento personale Valore di riferimento Il tuo livello abituale di HRV e l'intervallo in cui oscilla, ricavati da settimane di misurazioni fatte sempre allo stesso modo. Confrontare una misurazione con il tuo valore di riferimento dice più che confrontarla con quelle di altre persone. Approfondisci: Valore di riferimento risponde alla domanda per cui quelle misurazioni vanno bene, e i valori non lineari richiedono registrazioni più pulite e più lunghe di quelle che dà un sensore da polso, e impostazioni che dovresti mantenere fisse. Vale la pena conoscerle se leggi articoli di ricerca, usi Kubios HRV o un programma simile, o vedi il DFA α1 in un’app di allenamento. Per provarle su una tua registrazione con la fascia toracica, il convertitore RR trasforma l’esportazione in un file che Kubios può aprire. Le pagine del glossario su DFA α1, entropia campionaria, entropia approssimata, turbolenza della frequenza cardiaca e capacità di decelerazione danno di ciascuna la formula e un esempio svolto, e la pagina Che cosa significano LF, HF, VLF e n.u. nell’app? tratta i valori di frequenza che di solito stanno accanto a questi.