Frequenza di picco

La frequenza di picco di una banda è la frequenza, al suo interno, alla quale lo spettro è più alto, in hertz (cicli al secondo).

Perché esiste questa misura

La potenza di banda dice quanta variazione contiene una banda; il picco dice quale ritmo la produce. Il documento del 1996 del gruppo di lavoro (Task Force) della Società Europea di Cardiologia e della North American Society of Pacing and Electrophysiology chiede agli studi che usano spettri autoregressivi di riportare la frequenza centrale delle bande LF LF Potenza LF La varianza degli intervalli tra i battiti nella banda da 0,04 a 0,15 Hz, in ms²: ritmi con un periodo da 7 a 25 secondi. Un tempo letta come attività simpatica, lettura oggi contestata. Approfondisci: Potenza LF (bassa frequenza) e HF HF Potenza HF La varianza degli intervalli tra i battiti compresa nella banda da 0,15 a 0,40 Hz, in ms²: la fascia di frequenze della respirazione normale. Riflette soprattutto l'attività vagale quando si respira da 9 a 24 volte al minuto. Approfondisci: Potenza HF (alta frequenza). Shaffer e Ginsberg definiscono il picco LF come la frequenza di ampiezza massima nella banda LF, e allo stesso modo il picco HF. In una registrazione a riposo il picco HF è la frequenza respiratoria frequenza respiratoria 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 : 0,25 Hz corrispondono a 15 respiri al minuto. Il picco LF sta vicino a 0,1 Hz, la frequenza delle onde di pressione arteriosa prodotte dal baroriflesso 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 , e una respirazione guidata a 6 respiri al minuto colloca un picco spettrale esattamente a quella frequenza, che è la base della respirazione in risonanza respirazione in risonanza Biofeedback della HRV Una pratica di respirazione in cui osservi la frequenza cardiaca in tempo reale e respiri lentamente, spesso intorno a 6 respiri al minuto, per rendere la salita e la discesa della frequenza cardiaca a ogni respiro il più ampie possibile. Approfondisci: Biofeedback della HRV e del punteggio di coerenza punteggio di coerenza Coerenza Un punteggio di HeartMath che indica quanta parte dello spettro della HRV si concentra in un unico picco stretto tra 0,04 e 0,26 Hz. La produce la respirazione lenta, a circa 6 respiri al minuto, quindi misura in gran parte il ritmo del respiro. Approfondisci: Coerenza di HeartMath.

La formula

$$f_{\mathrm{peak}} = \arg\max_{f \in \text{band}} P(f)$$

All’interno dei limiti di frequenza della banda, trova la frequenza $f$ alla quale la densità spettrale di potenza $P(f)$ è massima. Per trasformarla in una frequenza respiratoria, moltiplica per 60: 0,25 Hz × 60 = 15 respiri al minuto.

Esempio svolto

Scomponi il ritmo

Cinque minuti della registrazione di esempio

Potenza a ciascuna frequenza, Hz Respirazione

VLFLFHF

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

ULF

servono 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

Picco

0,250 Hz, HF

A riposo, 15 respiri al minuto (0,250 Hz), 5 minuti, Metodo di Welch dopo la rimozione del trend. Il picco respiratorio si trova a 0,250 Hz, nella banda HF, con l’onda della pressione arteriosa a circa 0,1 Hz come picco LF più piccolo. Il rapporto LF/HF è 0,19.

A riposo Sotto stress Con deriva Battiti ectopici

Frequenza respiratoria 15 respiri al minuto Durata della registrazione 5 minuti

Welch (FFT) Lomb–Scargle

Rimuovi prima il trend (metodo smoothness priors, λ = 500)

I controlli funzionano con JavaScript attivo.

Un grafico a linee della potenza rispetto alla frequenza da 0 a 0,5 Hz con le bande VLF (0,003–0,04 Hz), LF (0,04–0,15 Hz) e HF (0,15–0,4 Hz) colorate e un indicatore alla frequenza respiratoria. I valori mostrano la potenza ULF, VLF, LF, HF e totale in ms², LF e HF in unità normalizzate, il rapporto LF/HF e la frequenza di picco, seguiti da una frase che spiega che cosa è cambiato. Comandi: un cursore della frequenza respiratoria da 5 a 20 respiri al minuto, un cursore della durata della registrazione, una casella per la rimozione del trend, i pulsanti Welch o Lomb–Scargle e quattro pulsanti preimpostati per una registrazione a riposo, sotto stress, con deriva o con battiti ectopici.

I cinque minuti della registrazione di esempio, con respirazione a 15 respiri al minuto, mostrano un picco a 0,250 Hz nella banda HF. Porta la frequenza respiratoria a 6 respiri al minuto e il picco 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 sposta a 0,100 Hz, proprio dove si trova già l’onda di pressione arteriosa di ~0,1 Hz, e i due ritmi si fondono in un unico alto picco LF.

Che cosa la fa variare

La frequenza respiratoria determina direttamente il picco HF, e Kubios HRV stima una frequenza respiratoria dall’ ECG 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 e dalla serie dei battiti. Il picco LF varia meno a riposo, anche se la Task Force osserva che le frequenze centrali di LF e HF non sono fisse e si spostano con i cambiamenti autonomici. La risoluzione in frequenza del metodo stabilisce con quanta finezza si può collocare un picco: una finestra di 256 campioni a 4 Hz dà punti di frequenza distanti 1/64 Hz, quindi un picco è noto solo con un’approssimazione di circa 0,016 Hz.

Quando può trarre in inganno

Quando la respirazione è irregolare non esiste un unico picco HF, e la frequenza riportata è quella del punto di frequenza che per caso ha prevalso. Quando la respirazione è lenta, il picco respiratorio cade nella banda LF e il «picco LF» è la respirazione, non il baroriflesso. E una frequenza di picco non dice nulla su quanta potenza ci sia sotto: un picco alto e stretto e una gobba bassa e larga possono avere la stessa frequenza di picco.

Dove la incontrerai

Kubios HRV riporta una frequenza di picco per VLF VLF Potenza VLF La varianza degli intervalli tra i battiti nella banda da 0,003 a 0,04 Hz, in ms²: ritmi con un periodo da 25 secondi a 5 minuti. Richiede almeno 5 minuti di registrazione e si legge meglio su 24 ore. Approfondisci: Potenza VLF , LF e HF in Hz accanto alla potenza di ciascuna banda e, se la registrazione è un ECG, la frequenza della respirazione derivata dall’ECG (EDR). Le app per allenare la respirazione mostrano il picco respiratorio quando disegnano uno spettro. La coerenza è un punteggio costruito attorno alla quota di spettro occupata dal picco.