Un articolo sulla variabilità della frequenza cardiaca (HRV) vale quanto ciò che dice della catena della lezione 16 e delle impostazioni delle lezioni da 17 a 19. Due liste di controllo pubblicate indicano che cosa un articolo deve dichiarare. La validazione di un dispositivo aggiunge quattro misure statistiche, e ognuna risponde a una domanda diversa. Questa lezione mostra come leggere sia gli articoli sia le validazioni, con uno studio del 2025 sui dispositivi indossabili come esempio svolto, e 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 chiude su ciò che la parola «validato» può e non può significare su una confezione.
Parte 1: lo studio si può riprodurre?
Parti dalla sezione dei metodi, non dal riassunto. Se non riesci a capire come i battiti sono stati registrati, puliti e analizzati, il risultato non si può confrontare con nessun altro, qualunque cosa sostenga.
La lista di controllo GRAPH (Quintana, Alvares e Heathers, 2016) è stata scritta per la psichiatria ma vale per qualsiasi studio sulla HRV. Ha 13 punti in quattro ambiti. Selezione dei partecipanti: come è stato reclutato e valutato ogni gruppo, i criteri di inclusione, le caratteristiche della malattia e i farmaci, e i dati demografici, compresi attività fisica, alcol e nicotina. Raccolta degli intervalli tra battiti: l’hardware e la configurazione degli elettrodi, la frequenza di campionamento Frequenza di campionamento Quante volte al secondo un sensore misura il segnale, in hertz (Hz). Determina con quale precisione si può collocare nel tempo ogni battito: circa ±1 ms a 1000 Hz, ±4 ms a 250 Hz e ±20 ms con una fotocamera a 25 Hz. Approfondisci: Frequenza di campionamento grezza, la durata della registrazione, l’ora del giorno, il filtraggio, la posizione del corpo e le istruzioni. Preparazione dei dati: come gli intervalli sono stati calcolati e ricampionati, come sono stati individuati gli 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 , perché i dati sono andati persi e come sono stati puliti, con la percentuale di battiti corretti. Calcolo della HRV: le misure, il software e l’eventuale trasformazione logaritmica, e le bande di frequenza con la loro interpretazione. L’articolo osserva che una soglia di perdita dei dati del 5% è comune e non ha alcun fondamento empirico, e che le stime di 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 con FFT e con modelli AR si correlano con r = 0,96, quindi il metodo conta meno di come lo si riporta.
La lista di controllo di Catai (Catai e colleghi, 2020) ha 30 punti pensati per la cardiologia e la riabilitazione cardiaca e va più a fondo sulle condizioni: la stanza (da 20 a 24 °C, dal 40 al 60% di umidità, rumore, persone che passano), almeno 15 minuti di riposo nella posizione della registrazione, sostanze da evitare il giorno prima e il giorno stesso (alcol, caffeina, nicotina, cioccolato, bibite gassate, bevande energetiche), nessun esercizio intenso il giorno prima, l’ora del giorno, la 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 controllata (sotto gli 8 respiri al minuto la banda 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 non si può interpretare), un criterio dichiarato di qualità del segnale, il numero di battiti omessi e interpolati, e se le finestre sono state fissate in tempo o in battiti.
Le linee guida di Psychophysiology (Quigley e colleghi, 2024) aggiungono il requisito minimo dell’hardware: 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 a 1000 Hz come impostazione predefinita, PPG PPG Metodo ottico che manda luce nella pelle e registra la pulsazione del sangue a ogni battito. La maggior parte degli orologi, degli anelli e delle app con la fotocamera del telefono lo usa per stimare la HRV. Approfondisci: PPG e frequenze più basse, fino a un minimo di 100 Hz, solo dove l’ECG non è fattibile, il numero di battiti corretti, qualsiasi intervallo senza dati superiore a 5 secondi, una verifica dell’effetto della correzione ogni volta che supera l’1% e, per i dispositivi di consumo, una validazione rispetto a un riferimento.
Leggi un articolo con queste tre liste aperte. Heathers (2014) ha esaminato 97 studi di HRV a breve termine pubblicati nel 2012 e ha constatato che prima della registrazione solo il 45% teneva conto del cibo, il 23% dell’acqua e il 4% della vescica piena. Uno studio che riporta una differenza di HF tra gruppi senza la frequenza respiratoria ha riportato una differenza che non può interpretare (lezione 18).
Approfondisci Domande sul disegno dello studio che le liste di controllo non pongono
Laborde e colleghi (2017) impostano uno studio attorno a tre R: riposo (il livello nella fase basale), reattività (il cambiamento dalla fase basale a un compito) e recupero (il cambiamento dopo di esso). Un articolo che ne misura una sola ha risposto a un solo terzo della domanda, e le tre non sono intercambiabili: un tono vagale a riposo più alto è di solito un bene, mentre una riduzione dell’attività vagale sotto sforzo può essere adattiva o no a seconda del compito. Chiediti quale R lo studio abbia misurato, se la posizione del corpo nella fase basale corrispondesse a quella del compito, e se chi puliva i battiti sapesse quale condizione stava pulendo. Laborde raccomanda che non lo sapesse.
Parte 2: le quattro misure statistiche della concordanza
La validazione di un dispositivo confronta un nuovo strumento con un riferimento sugli stessi battiti. Compaiono quattro valori, e rispondono a domande diverse.
La correlazione non misura la concordanza. La r di Pearson dice se due misure salgono e scendono insieme. Un orologio che segna esattamente il doppio dell’ECG ottiene r = 1. Bland e Altman (1986) hanno aperto con questo punto, «l’uso della correlazione è fuorviante», e hanno proposto il metodo che l’ha sostituita.
Bland-Altman: bias e limiti di concordanza. Per ogni coppia di misurazioni prendi la differenza e riportala su un grafico in funzione della media della coppia. La differenza media è il bias, e i limiti di concordanza sono
Leggila così: la differenza media, più e meno circa due deviazioni standard delle differenze. L’articolo del 1986 arrotonda 1,96 a 2. Se le differenze sono approssimativamente normali, il 95% dei singoli confronti cade dentro quei limiti. Il bias dice se il dispositivo in media segna alto o basso; i limiti dicono di quanto può sbagliare una singola misurazione. Una validazione che riporta il bias senza i limiti ha riportato la media e nascosto la dispersione.
ICC: il coefficiente di correlazione intraclasse. Tratta i due strumenti come valutatori e chiede quale quota della varianza totale venga da differenze reali tra le persone invece che dal disaccordo tra i valutatori:
Leggila così: la varianza che è segnale, divisa per segnale più rumore. Koo e Li (2016) descrivono dieci forme di ICC, ciascuna con ipotesi diverse, e chiedono agli autori di indicare il modello, il tipo e la definizione usati e di riportare l’intervallo di confidenza al 95%. Le loro fasce: sotto 0,5 scarso, da 0,5 a 0,75 moderato, da 0,75 a 0,9 buono, sopra 0,9 eccellente. Un ICC dipende da quanto sono diverse le persone del campione: un campione molto vario fa sembrare un dispositivo più affidabile dello stesso dispositivo su persone simili.
CCC: il coefficiente di correlazione di concordanza. Lin (1989) lo ha definito come la correlazione tra le due misurazioni lungo la retta a 45 gradi passante per l’origine. Moltiplica la r di Pearson (precisione, quanto è stretta la nuvola) per un fattore di correzione del bias (accuratezza, quanto la nuvola sta lontana dalla retta di concordanza perfetta):
Leggila così: il doppio della covarianza, diviso per le due varianze più il quadrato della differenza tra le due medie. Una differenza costante o un errore di scala lo abbassano; una nuvola stretta sulla retta dà 1. È il coefficiente usato dallo studio sui dispositivi indossabili che segue.
MAPE: errore percentuale assoluto medio. La media delle differenze assolute, ciascuna espressa come percentuale del riferimento:
Leggila così: in media, di quanto sbaglia in percentuale. È facile da leggere e ha una trappola: per una misura come 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 , che può essere 15 ms in una persona e 90 ms in un’altra, lo stesso errore di 5 ms è il 33% per la prima e il 6% per la seconda.
Parte 3: un esempio svolto
Dial e colleghi (2025) hanno fatto indossare a 13 adulti sani (6 donne, età media 33 anni) una fascia toracica Polar H10, cioè un ECG a derivazione singola campionato a 1000 Hz, insieme a cinque dispositivi indossabili, per 536 notti in tutto, e hanno confrontato il RMSSD notturno. Le finestre erano diverse: gli anelli e il Garmin facevano la media di segmenti di 5 minuti nell’arco della notte, WHOOP usava una media ponderata a favore dell’ultimo tratto di sonno a onde lente, e l’orologio Polar usava le quattro ore dopo l’inizio del sonno. Il riferimento era il valore dell’intera notte della fascia calcolato con Kubios, tenuto solo quando era stato necessario correggere meno del 5% dei battiti.
| Dispositivo | Limiti al 95% (ms) | CCC (da 0 a 1) | MAPE (%) |
|---|---|---|---|
| Oura Gen 4 | da −11,8 a +9,9 | 0,99 | 6,0 |
| Oura Gen 3 | da −11,4 a +6,4 | 0,97 | 7,2 |
| WHOOP 4.0 | da −12,5 a +10,9 | 0,94 | 8,2 |
| Garmin Fenix 6 | da −15,2 a +11,6 | 0,87 | 10,5 |
| Polar Grit X Pro | da −14,3 a +23,6, come stampato (vedi sotto) | 0,82 | 16,3 |
L’articolo riporta i limiti con due decimali; qui sono arrotondati a uno. Le notti per dispositivo vanno da 139 (Oura Gen 4) a 470 (Oura Gen 3), e ogni bias nella tabella dell’articolo è negativo: −1,0 ms per l’anello Gen 4, −2,5 per il Gen 3, −0,8 per WHOOP, −1,8 per il Garmin e −4,7 per l’orologio Polar. Per quattro dispositivi i limiti sono il bias più e meno 1,96 deviazioni standard, come deve essere. La riga del Polar no: il suo bias è −4,65 ms con una deviazione standard di 9,67 ms, che dà limiti da −23,6 a +14,3 ms, cioè i limiti stampati con i segni scambiati. Uno dei due segni in quella riga è un refuso, e l’articolo non dice quale. In entrambi i casi la fascia dell’orologio Polar è larga circa 38 ms, mentre quella degli anelli e di WHOOP è larga tra circa 18 e 23 ms.
Gli autori hanno classificato il CCC come inaccettabile sotto 0,80, scarso da 0,80 a 0,89, moderato da 0,90 a 0,95, sostanziale da 0,95 a 0,99 e quasi perfetto sopra 0,99, e hanno considerato inaccettabile un MAPE superiore al 10%. Leggi la tabella attraverso le quattro statistiche. Ogni dispositivo ha un bias piccolo: in media tutti si discostano dalla fascia di pochi millisecondi al massimo. A separarli sono i limiti: gli anelli e WHOOP tengono il 95% delle notti entro circa 12 ms in un senso o nell’altro, mentre le notti dell’orologio Polar si distribuiscono su una fascia larga quasi il doppio. Il CCC li ordina così perché penalizza la dispersione, e il MAPE mette due dispositivi oltre la soglia degli autori. Le cautele dello studio stesso: 13 persone, tutte apparentemente sane, e algoritmi proprietari che possono essere aggiornati, ed è per questo che gli autori chiedono una validazione continua.
Parte 4: risultato di gruppo, valore individuale
La tabella descrive dispositivi su più persone. La tua domanda è diversa: questo dispositivo è abbastanza preciso da mostrare i cambiamenti che ti interessano nei tuoi dati? Dipende da un valore che nessuna validazione può darti, l’entità della tua dispersione da un giorno all’altro.
Anche senza eventi, le singole misurazioni oscillano tra 37 e 57 ms. La media a 7 giorni resta tra 45 e 49 ms.
| Giorno | Misurazione (ms) | Media a 7 giorni (ms) | Evento |
|---|---|---|---|
| 29 giorni fa | 41 | 48 | Nessuno |
| 28 giorni fa | 43 | 47 | Nessuno |
| 27 giorni fa | 47 | 46 | Nessuno |
| 26 giorni fa | 45 | 45 | Nessuno |
| 25 giorni fa | 46 | 45 | Nessuno |
| 24 giorni fa | 52 | 46 | Nessuno |
| 23 giorni fa | 51 | 46 | Nessuno |
| 22 giorni fa | 45 | 47 | Nessuno |
| 21 giorni fa | 52 | 48 | Nessuno |
| 20 giorni fa | 37 | 47 | Nessuno |
| 19 giorni fa | 42 | 46 | Nessuno |
| 18 giorni fa | 40 | 45 | Nessuno |
| 17 giorni fa | 52 | 45 | Nessuno |
| 16 giorni fa | 57 | 46 | Nessuno |
| 15 giorni fa | 53 | 47 | Nessuno |
| 14 giorni fa | 42 | 46 | Nessuno |
| 13 giorni fa | 41 | 46 | Nessuno |
| 12 giorni fa | 46 | 47 | Nessuno |
| 11 giorni fa | 53 | 49 | Nessuno |
| 10 giorni fa | 46 | 48 | Nessuno |
| 9 giorni fa | 43 | 46 | Nessuno |
| 8 giorni fa | 45 | 45 | Nessuno |
| 7 giorni fa | 51 | 46 | Nessuno |
| 6 giorni fa | 46 | 47 | Nessuno |
| 5 giorni fa | 47 | 47 | Nessuno |
| 4 giorni fa | 52 | 47 | Nessuno |
| 3 giorni fa | 41 | 46 | Nessuno |
| 2 giorni fa | 40 | 46 | Nessuno |
| Ieri | 45 | 46 | Nessuno |
| Oggi | 52 | 46 | Nessuno |
Un grafico di 30 misurazioni simulate del RMSSD mattutino che salgono e scendono da un giorno all’altro, con una linea più stabile per la media a 7 giorni e un’area ombreggiata per l’intervallo abituale. Dopo il grafico trovi una tabella con ogni misurazione.
Supponi che le tue mattine si disperdano di ±20 ms attorno a una media a 7 giorni di 60 ms. Un dispositivo le cui singole notti stanno entro circa ±12 ms dal vero aggiunge meno rumore di quello che hai già, e il suo andamento è utilizzabile. Supponi che la tua dispersione sia ±5 ms attorno a 25 ms. L’errore dello stesso dispositivo ora è più grande della tua variazione, e un cambiamento di 8 ms in una notte può dipendere dal sensore tanto quanto da te. Il rimedio è quello della lezione 10: leggi la media a 7 giorni, non la notte. Un bias conta meno di quanto sembri, perché un dispositivo che segna sempre 2,5 ms in meno mostra comunque fedelmente i tuoi cambiamenti; conta solo quando confronti il tuo valore con quello di un’altra persona, o con una tabella di valori normativi costruita su un altro dispositivo (lezione 7).
La stessa logica vale per ogni risultato di gruppo in questo corso. Una metanalisi che lega una HRV bassa a eventi cardiovascolari (lezione 14) descrive una popolazione. Un ICC di 0,9 descrive quanto bene un dispositivo separi le persone una dall’altra. Nessuno dei due è un’affermazione su una singola misurazione di una singola mattina.
Parte 5: leggere un titolo sul rischio
Gli studi su HRV e salute finiscono con un altro tipo di valore: un rischio relativo. «Le persone nel gruppo con la HRV più bassa avevano un rischio più alto del 35%» significa che in quel gruppo la frequenza dell’evento era 1,35 volte quella del gruppo di confronto. Non dice quanto fosse frequente l’evento già di per sé, e quello, il rischio assoluto, decide di quante persone parli il titolo.
Il widget qui sotto trasforma un rischio relativo in persone. Imposta un rischio di partenza, cioè quante persone su 100 avrebbero comunque l’evento; il rischio di partenza qui è un esempio inventato, non il rischio reale di qualcuno. Poi carica un rischio relativo da uno di tre studi citati nella pagina HRV e longevità: una metanalisi dei primi eventi cardiovascolari in persone senza malattie cardiache note (Hillebrand 2013), una metanalisi della morte per qualsiasi causa (Jarczok 2022) e uno studio del 1987 su sopravvissuti a un infarto (Kleiger). Conta le persone in più che ciascuno comporta.
Il rischio relativo, in persone
Un rischio di base inventato, rischi relativi reali
- Al rischio di base
- 4 su 100
- Persone in più
- 1 su 100
- Evento al rischio di base
- In più con il rischio maggiore
- Nessun evento in entrambi i casi
Con 4 su 100 al rischio di base, un rischio relativo di 1,35 significa circa 5 su 100: 1 persona in più, e 95 delle 100 senza alcun evento in entrambi i casi.
I cursori funzionano con JavaScript attivo.
Una griglia di 10 per 10 con 100 cerchi. I cerchi ambra pieni sono le persone che avrebbero l’evento con il rischio di base, quelli con il solo contorno ambra sono le persone in più con il rischio relativo più alto, e quelli grigi sono le persone senza evento in entrambi i casi. Un cursore imposta il rischio di base da 1 a 30 su 100; un altro imposta il rischio relativo da 1 a 6. Tre pulsanti caricano i rischi relativi di Hillebrand 2013, Jarczok 2022 e Kleiger 1987. Una frase conta le persone di ciascun gruppo.
Leggi qualsiasi titolo sul rischio con tre domande. Rispetto a chi: il gruppo con la HRV più alta, il resto del campione o una soglia fissa? Su quanti: qual è il rischio assoluto nel gruppo di confronto? E in chi: adulti sani, o pazienti dopo un infarto, misurati con un ECG medico nelle 24 ore invece che con un dispositivo indossabile di notte? Un rischio relativo di 5 dopo un infarto e uno di 1,35 in adulti sani sono risultati diversi su persone diverse, e nessuno dei due è una previsione per una singola persona.
Parte 6: che cosa significa «validato» su una confezione
«Validato clinicamente» non è una formula regolamentata per la HRV di consumo. Quando la incontri, poni sei domande, e aspettati che la risposta a ciascuna sia in un articolo pubblicato, non nella pagina del prodotto.
- Rispetto a che cosa? Un ECG a 1000 Hz o una fascia toracica sono un riferimento; un altro dispositivo indossabile no.
- Su chi? Quante persone, di che età, quanto sane, e se è stato incluso chi ha un ritmo irregolare. Lo studio del 2025 riguarda 13 adulti con un’età media di 33 anni.
- Quale misura e quale finestra? Il RMSSD notturno da segmenti di 5 minuti non è la stessa grandezza di una misurazione del mattino di 5 minuti o di un 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 di 24 ore (lezione 17).
- Quale statistica? La sola correlazione non è concordanza. Cerca il bias con i limiti, e un ICC o un CCC con il suo intervallo.
- Quale firmware? Gli algoritmi cambiano. La validazione del firmware dell’anno scorso è un documento storico.
- Chi ha pagato? Gli studi finanziati dal produttore possono essere solidi, e dovrebbero dichiararlo.
Un dispositivo che supera tutte e sei le verifiche è validato per quell’uso. Non è comunque uno strumento diagnostico, e i segnali d’allarme della lezione 14 valgono qualunque sia il suo CCC.
Con il Livello 4 il corso è finito. La pagina dell’attestato controlla tutti i quiz, tutti e venti, e stampa il tuo attestato una volta superati.