Entropia campionaria

L’entropia campionaria (SampEn) è un valore che dice quanto è imprevedibile il battito successivo, noti gli ultimi: il logaritmo naturale, cambiato di segno, della probabilità che due sequenze di $m$ battiti, coincidenti entro una tolleranza $r$, continuino a coincidere quando entrambe si 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 allungano di un battito. Non ha unità di misura.

Perché esiste questa misura

Richman e Moorman l’hanno introdotta nel 2000 per correggere due difetti della più vecchia entropia approssimata 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 : quella misura contava ogni sequenza come coincidente con sé stessa, il che la sbilanciava verso la regolarità, e il suo valore cambiava con la lunghezza della registrazione. L’entropia campionaria elimina le coincidenze con se stessa e conta entrambi gli insiemi di coincidenze sulle stesse sequenze, quindi segue più da vicino i valori teorici sui dati casuali e si può calcolare da registrazioni brevi, sotto i 200 battiti. L’idea alla base di entrambe è la stessa. Una serie che si ripete è prevedibile, quindi quasi ogni coincidenza su $m$ battiti sopravvive a un battito in più battito in più 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 e l’entropia è vicina a 0; una serie casuale è imprevedibile, quindi ne sopravvivono poche e l’entropia è alta. Il documento pubblicato nel 2015 da Sassi e colleghi la raggruppa con le misure di entropia e regolarità che hanno approfondito la comprensione del segnale senza aggiungere ancora molto in ambito clinico.

La formula

$$\mathrm{SampEn}(m, r) = -\ln\frac{A}{B}$$

Scegli una lunghezza di sequenza $m$ (di solito 2 battiti) e una tolleranza $r$ (di solito 0,2 volte la deviazione standard degli intervalli). $B$ è il numero di coppie di sequenze diverse di $m$ battiti in cui ogni battito dista al massimo $r$ dal corrispondente dell’altra sequenza; $A$ è il numero di quelle coppie che coincidono ancora quando entrambe le sequenze sono estese a $m+1$ battiti. Calcola il logaritmo naturale di $A/B$ e cambia il segno. I valori sono in nats, l’unità del logaritmo naturale, anche se la maggior parte dei programmi li mostra senza unità.

Esempio svolto

Quanto è prevedibile il battito successivo?

Cinque minuti della registrazione di esempio

Primi 64 intervalli corrisp. su m e su m + 1

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.

Periodica A riposo Casuale

Lunghezza sequenza m 2 battiti Tolleranza r 0,20 × DS

I controlli funzionano con JavaScript attivo.

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.

Cinque minuti della registrazione di esempio danno un’entropia campionaria di 1,67 con $m = 2$ e $r$ = 5,7 ms. La sequenza di due battiti evidenziata coincide con altre 13 sequenze, e 1 di queste coincidono ancora con un battito in più. Una serie perfettamente periodica ottiene 0,01; battiti casuali con la stessa dispersione ottengono 2,35. Se allarghi $r$ quasi tutto coincide, e il valore cala qualunque sia la serie.

Che cosa la fa variare

La respirazione: un ritmo respiratorio ritmo respiratorio Frequenza respiratoria Quanti respiri fai al minuto. Da sola fa variare la HRV: un respiro più lento e profondo amplia l'oscillazione tra i battiti, che sotto circa 9 respiri al minuto passa dalla banda HF alla LF. Approfondisci: Frequenza respiratoria regolare rende i battiti in parte prevedibili e la abbassa; una respirazione irregolare la alza. I battiti ectopici e i disturbi del segnale la alzano. La scelta di $m$ e $r$ la fa variare molto, quindi Kubios usa per impostazione predefinita $m = 2$ e $r = 0.2 \times \mathrm{SDNN}$. Sassi e colleghi riportano che le misure di entropia calano con l’età e durante l’inclinazione passiva sul lettino basculante, e Shaffer e Ginsberg la collegano a regolarità e complessità.

Quando può trarre in inganno

Quando due programmi usano $m$, $r$ o durate diverse: i valori non sono confrontabili. Nelle serie molto regolari (respirazione guidata) per costruzione si legge un valore vicino a 0, e quando nessuna sequenza coincide su $m+1$ battiti non è definita, e un programma può mostrarla come un numero molto grande. Richiede inoltre una serie pulita, perché gli artefatti artefatti Artefatto Un errore nella registrazione dei battiti, come un battito mancato, in più o collocato nel momento sbagliato, spesso per il movimento o lo scarso contatto del sensore. Può falsare molto la HRV. Approfondisci: Artefatto aggiungono un’irregolarità che sembra complessità.

Dove la incontrerai

Kubios HRV riporta la SampEn (insieme a ApEn, DFA DFA 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 , dimensione di correlazione, misure di ricorrenza ed entropia multiscala) tra le sue misure non lineari. Per calcolarla su una tua registrazione con la fascia toracica, il convertitore RR ricava gli intervalli dall’esportazione e segnala i battiti che sembrano artefatti. Gli articoli di ricerca la usano, per esempio sull’invecchiamento e nei neonati, dove ha permesso di prevedere la sepsi nei neonati prematuri; i dispositivi indossabili non la mostrano. Se tutto questo conti per chi usa un dispositivo indossabile lo valuta la domanda Che cosa sono le misure HRV non lineari? Ti servono?