A família completa das medidas de VFC

As medidas de variabilidade da frequência cardíaca (VFC) construídas diretamente a partir da série NN formam três grupos: estatísticas dos intervalos e de suas diferenças, medidas lidas no histograma e o gráfico de Poincaré gráfico de Poincaré Gráfico de Poincaré Gráfico de dispersão em que cada intervalo entre batimentos é marcado em função do seguinte, em milissegundos nos dois eixos. O formato da nuvem de pontos mostra de imediato a variabilidade de curto prazo e a global. Mais sobre Gráfico de Poincaré . Cada uma responde a uma pergunta diferente sobre os mesmos batimentos. Esta aula calcula todas elas no registro de exemplo, cinco minutos com 341 intervalos e média de 881 ms, e termina com uma tabela de unidades, durações mínimas e usos.

A aula 6 tratou do RMSSD RMSSD RMSSD Raiz quadrada da média dos quadrados das diferenças sucessivas: medida de VFC calculada a partir de quanto cada intervalo entre batimentos difere do seguinte, em milissegundos. Reflete principalmente a atividade vagal. Mais sobre RMSSD , do SDNN SDNN SDNN O desvio padrão de todos os intervalos NN de um registro, em milissegundos. Mede a variabilidade global, e o valor depende muito da duração do registro. Mais sobre SDNN e do lnRMSSD lnRMSSD lnRMSSD O logaritmo natural do RMSSD, sem unidade. Com o logaritmo, a dispersão dos valores do RMSSD fica mais uniforme, o que facilita comparar e analisar as mudanças de um dia para o outro. Mais sobre lnRMSSD . Eles reaparecem aqui, resumidamente, porque o resto da família é definido em relação a eles. Ao longo da aula, $N$ é o número de intervalos, $\mathrm{NN}_i$ o $i$-ésimo intervalo em milissegundos e $\Delta_i = \mathrm{NN}_{i+1} - \mathrm{NN}_i$ o salto de um intervalo para o seguinte.

Grupo 1: estatísticas dos intervalos

NN médio e frequência cardíaca. O intervalo médio e 60.000 dividido por ele. A média do registro é de 881 ms, ou 68 batimentos por minuto. A frequência cardíaca não é uma medida de VFC, mas toda medida de VFC depende dela: um coração mais lento deixa mais espaço para os intervalos variarem (aula 4).

SDNN, o desvio padrão dos intervalos, em ms:

$$\mathrm{SDNN} = \sqrt{\frac{1}{N-1}\sum_{i=1}^{N}\left(\mathrm{NN}_i-\mathrm{NN}_{\mathrm{mean}}\right)^2}$$

Subtraia a média de cada intervalo, eleve ao quadrado, some, divida pela contagem menos um e extraia a raiz quadrada. Ele mede a dispersão total, seja qual for a origem: respiração, ondas de pressão arterial, derivas lentas e qualquer outra coisa. O SDNN do registro é 28,7 ms. Em 24 horas, o SDNN é a medida com a evidência mais forte de risco cardíaco, com pontos de corte de 50 e 100 ms; em 5 minutos, não tem esse significado, porque faltam os componentes lentos que determinam o valor de 24 horas (Shaffer e Ginsberg, 2017).

O SDANN SDANN SDANN O desvio padrão do intervalo NN médio de cada segmento de 5 minutos de um registro de 24 horas, em milissegundos. Mede as mudanças lentas ao longo do dia e ignora tudo o que é mais rápido. Mais sobre SDANN e o índice SDNN índice SDNN Índice SDNN A média do SDNN de cada segmento de 5 minutos de um registro de 24 horas, em milissegundos. Mantém a variabilidade dentro de cada segmento e descarta a deriva lenta entre eles. Mais sobre Índice SDNN existem apenas para registros longos. Corte uma série de 24 horas em 288 trechos de cinco minutos. O SDANN é o desvio padrão das 288 médias dos trechos: guarda as oscilações lentas entre os trechos (sono, refeições, atividade) e descarta as mudanças rápidas dentro de cada trecho. O índice SDNN é a média dos 288 SDNN dentro dos trechos: guarda as mudanças rápidas e descarta as oscilações lentas. Juntos, eles separam as partes lenta e rápida do SDNN. Ambos são medidas do documento de padrões da Sociedade Europeia de Cardiologia e da Sociedade Norte-Americana de Estimulação e Eletrofisiologia (Task Force, 1996), e o guia do Kubios os define da mesma forma.

$$\mathrm{SDANN} = \mathrm{SD}\!\left(\mathrm{NN}_{\mathrm{mean},(1)}, \ldots, \mathrm{NN}_{\mathrm{mean},(288)}\right), \qquad \mathrm{SDNN\ index} = \frac{1}{288}\sum_{k=1}^{288}\mathrm{SDNN}_{(k)}$$

Leia a primeira como “a dispersão das médias dos trechos” e a segunda como “a média das dispersões dos trechos”.

Grupo 2: estatísticas dos saltos

Estas acompanham $\Delta_i$, a diferença entre intervalos vizinhos. O nervo vago nervo vago Nervo vago O principal nervo do sistema nervoso parassimpático, que vai do tronco encefálico ao coração, aos pulmões e ao intestino. Os sinais rápidos que envia ao coração geram a maior parte da VFC batimento a batimento. Mais sobre Nervo vago consegue mudar o próximo batimento em menos de um segundo; os nervos simpáticos não (aula 3). Assim, tudo o que se baseia em $\Delta_i$ reflete sobretudo o freio vagal, e a respiração, que age por meio dele.

RMSSD, a raiz quadrada da média dos quadrados das diferenças entre intervalos RR sucessivos, em ms:

$$\mathrm{RMSSD} = \sqrt{\frac{1}{N-1}\sum_{i=1}^{N-1}\Delta_i^2}$$

Eleve cada salto ao quadrado, calcule a média dos quadrados e extraia a raiz quadrada. O registro dá 33,4 ms. O logaritmo natural dele, o lnRMSSD, é 3,51; o logaritmo atenua a assimetria para que médias e variações percentuais se comportem bem (aula 6).

SDSD SDSD SDSD Desvio padrão das diferenças entre intervalos NN vizinhos, em milissegundos. Dá quase o mesmo valor que o RMSSD e mede a mesma variação rápida de um batimento para o outro. Mais sobre SDSD , o desvio padrão das diferenças sucessivas, é quase gêmeo do RMSSD:

$$\mathrm{SDSD} = \sqrt{\frac{1}{N-2}\sum_{i=1}^{N-1}\left(\Delta_i-\Delta_{\mathrm{mean}}\right)^2}$$

A única diferença é que o salto médio é subtraído primeiro. Em um registro que termina perto da frequência em que começou, os saltos para cima e para baixo se cancelam e o salto médio fica perto de zero; por isso o SDSD e o RMSSD quase coincidem: 33,5 ms contra 33,4 ms aqui. Eles se separam quando a frequência cardíaca muda de forma contínua ao longo do registro. A ferramenta abaixo mostra cada etapa; mude um batimento e veja como o salto médio e o resultado se alteram.

SDSD passo a passo

Dez batimentos, todos os números à mostra

Os dez intervalos, em ms (300 a 2.000)

Batimento 1 Batimento 2 Batimento 3 Batimento 4 Batimento 5 Batimento 6 Batimento 7 Batimento 8 Batimento 9 Batimento 10

SDSD destes 10 intervalos (ms): 27,5.

Passo 5 de 5

Voltar Começar no passo 1

1. Passo 1 de 5 Comece pelos intervalos

   Batimento 1	880 ms
   Batimento 2	826 ms
   Batimento 3	812 ms
   Batimento 4	823 ms
   Batimento 5	848 ms
   Batimento 6	877 ms
   Batimento 7	880 ms
   Batimento 8	866 ms
   Batimento 9	828 ms
   Batimento 10	815 ms

   10 intervalos entre 11 batimentos, em milissegundos.

2. Passo 2 de 5 Subtraia cada intervalo do seguinte

   Batimento 2 − batimento 1	−54 ms
   Batimento 3 − batimento 2	−14 ms
   Batimento 4 − batimento 3	+11 ms
   Batimento 5 − batimento 4	+25 ms
   Batimento 6 − batimento 5	+29 ms
   Batimento 7 − batimento 6	+3 ms
   Batimento 8 − batimento 7	−14 ms
   Batimento 9 − batimento 8	−38 ms
   Batimento 10 − batimento 9	−13 ms

   Um valor positivo significa que o coração desacelerou naquele batimento; um negativo, que acelerou.

3. Passo 3 de 5 Calcule a diferença média

   −65 ÷ 9	−7,22 ms

   Em um registro longo em repouso, as diferenças têm média quase zero, e por isso o SDSD e o RMSSD quase coincidem.

4. Passo 4 de 5 Subtraia a diferença média e eleve ao quadrado

   Diferença 1	2188,16
   Diferença 2	45,94
   Diferença 3	332,05
   Diferença 4	1038,27
   Diferença 5	1312,05
   Diferença 6	104,49
   Diferença 7	45,94
   Diferença 8	947,27
   Diferença 9	33,38
   Soma	6047,56

5. Passo 5 de 5 Divida por um a menos que o número de diferenças e extraia a raiz quadrada

   6047,56 ÷ 8	755,94
   √755,94	27,5 ms

   SDSD 27,5 ms

Com o JavaScript ativado, os passos aparecem um de cada vez e os batimentos podem ser alterados.

Uma linha de dez intervalos entre batimentos editáveis, em milissegundos, e depois o cálculo de SDSD em passos numerados: Comece pelos intervalos; Subtraia cada intervalo do seguinte; Calcule a diferença média; Subtraia a diferença média e eleve ao quadrado; Divida por um a menos que o número de diferenças e extraia a raiz quadrada. O último passo mostra SDSD 27,5 ms. Os botões Voltar e Próximo percorrem os passos.

NN50 NN50 NN50 O número de pares de intervalos NN vizinhos que diferem em mais de 50 milissegundos. Dividido pelo número de diferenças sucessivas, uma a menos que o de intervalos, dá o pNN50. Mais sobre NN50 , pNN50 pNN50 pNN50 Percentual de intervalos NN vizinhos que diferem em mais de 50 milissegundos. Acompanha as mudanças rápidas de origem vagal, como o RMSSD, mas como proporção, e não como tamanho. Mais sobre pNN50 e pNN20 pNN20 pNN20 A porcentagem de intervalos NN vizinhos que diferem em mais de 20 milissegundos. Uma variante do pNN50 com limite mais baixo, que continua variando em pessoas cujas mudanças de um batimento para o outro são pequenas. Mais sobre pNN20 contam os saltos em vez de medir o tamanho deles. O NN50 é o número de saltos maiores que 50 ms; o pNN50 é essa contagem como percentual de todos os saltos; o pNN20 faz o mesmo com um limiar de 20 ms:

$$\mathrm{pNN50} = \frac{\#\{\,i : |\Delta_i| > 50\ \mathrm{ms}\,\}}{N-1}\times 100$$

Conte os saltos maiores que 50 ms, divida pelo número de saltos e transforme em percentual. O registro tem 28 saltos acima de 50 ms; portanto, o pNN50 é 8,2%, enquanto o pNN20 é 70,0%. Uma contagem é mais grosseira que o RMSSD: uma pessoa cujos saltos são em sua maioria de 40 ms tem um pNN50 próximo de zero por mais ativo que seja o freio vagal, e é por isso que o pNN20 foi proposto e que Laborde e colaboradores (2017) preferem o RMSSD. O pNN50 é uma das medidas no domínio do tempo da Task Force (1996), e o Kubios apresenta o limiar como uma configuração (NNxx, 50 ms por padrão).

FC máx. menos FC mín. é a oscilação média da frequência cardíaca em cada respiração, em batimentos por minuto, e precisa de pelo menos 2 minutos (Shaffer e Ginsberg, 2017). O Kubios apresenta uma grandeza diferente com nome parecido: a menor e a maior frequência cardíaca de toda a amostra, cada uma a partir de uma média móvel de 5 batimentos. A diferença entre as duas, que a biblioteca deste site calcula, é de 4 batimentos por minuto no registro. De um jeito ou de outro, ela acompanha a profundidade e o ritmo da respiração pelo menos tanto quanto o tônus vagal tônus vagal Tônus vagal A influência contínua do nervo vago sobre o coração, que o desacelera. Costuma ser estimada a partir de medidas de VFC, como o RMSSD e a potência HF. Mais sobre Tônus vagal .

Grupo 3: o histograma

Distribua os intervalos em classes e conte. A Task Force usou classes de 1/128 de segundo, 7,8125 ms, o espaçamento de amostragem dos gravadores Holter de 128 Hz da época, e definiu duas medidas sobre o histograma resultante $D(k)$ (Task Force, 1996).

O índice triangular da VFC índice triangular da VFC Índice triangular da VFC Número de intervalos NN de um registro dividido pela altura da barra mais alta do histograma deles. Medida geométrica da variabilidade geral, sem unidade, que alguns batimentos com erro quase não alteram. Mais sobre Índice triangular da VFC é o número de intervalos dividido pela altura da classe mais alta:

$$\mathrm{HRV\ triangular\ index} = \frac{N}{\max_k D(k)}$$

Um histograma alto e estreito (pouca variabilidade) dá um índice pequeno; um baixo e largo dá um índice grande. Os 341 intervalos do registro se distribuem em 17 classes, a mais cheia tem 39, e o índice é 8,7. Ele não tem unidade.

TINN TINN TINN Largura, em milissegundos, da base do triângulo que melhor se ajusta ao histograma dos intervalos NN. Medida geométrica da variabilidade global, obtida na análise de Holter de 24 horas. Mais sobre TINN , a interpolação triangular do histograma dos intervalos NN, ajusta um triângulo ao histograma por mínimos quadrados e dá a largura da base dele em ms. O TINN do registro é 125 ms.

$$\mathrm{TINN} = N_t - M_t, \qquad (M_t, N_t) = \arg\min_{M, N}\sum_k \bigl(D(k) - q_{M,N}(k)\bigr)^2$$

Leia assim: deslize os dois pés do triângulo até que ele se ajuste ao histograma da melhor forma e depois meça a distância entre eles.

Em um registro longo, alguns intervalos isolados em uma classe distante quase não alteram o pico nem o triângulo ajustado. Essa é a vantagem dessas duas medidas sobre o SDNN em uma gravação de 24 horas com muito ruído, e o motivo de terem sido concebidos para registros longos: Catai e colaboradores (2020), citando a Task Force, recomendam pelo menos 20 minutos e, de preferência, 24 horas para os métodos geométricos. Em 5 minutos o histograma é irregular, o índice depende da única classe mais cheia, e Shaffer e Ginsberg (2017) observam que dois artefatos artefatos Artefato Um erro em um registro de batimentos, como um batimento perdido, extra ou marcado no momento errado, muitas vezes causado por movimento ou por mau contato do sensor. Artefatos podem distorcer muito os valores de VFC. Mais sobre Artefato em um trecho de 5 minutos podem distorcer o TINN, como distorcem o SDNN e o RMSSD.

Separe os batimentos em colunas

Cinco minutos do registro de exemplo

Intervalos em cada coluna 500 a 1300 ms

500 700 900 1100 1300

Intervalos

341

Na coluna mais cheia

39

Índice triangular

8,7

TINN

125 ms

SDNN

28,7 ms

Em repouso: 341 intervalos separados em 17 colunas de 7,8 ms. A contagem da coluna mais cheia é 39; portanto, o índice triangular é 341 ÷ 39 = 8,7. O triângulo que melhor se ajusta ao histograma vai de 816 a 941 ms; portanto, o TINN é 125 ms. Os dois números descrevem o formato deste histograma, não a ordem dos batimentos.

Em repouso Com estresse Com deriva Batimentos ectópicos

Largura das colunas 7,8 ms (1/128 s, a coluna da Task Force)

Os controles funcionam quando o JavaScript está ativado.

Um gráfico de barras de intervalos RR de 500 a 1.300 ms, separados em colunas de 7,8 ms. A barra mais alta é destacada e um triângulo é desenhado sobre as barras, do pé esquerdo ao ápice e ao pé direito. Indicadores mostram o número de intervalos, a contagem na coluna mais cheia, o índice triangular da VFC, o TINN com seus dois pés e o SDNN, seguidos de uma frase que explica os números. Um controle deslizante define a largura das colunas e quatro botões escolhem um registro em repouso, com estresse, com deriva ou com batimentos ectópicos.

O gráfico de Poincaré

Marque cada intervalo em função do seguinte: $\mathrm{NN}_{i+1}$ no eixo vertical e $\mathrm{NN}_i$ no horizontal. Um coração estável desenha uma nuvem compacta na diagonal; a respiração a estica ao longo da diagonal; a variação rápida de um batimento para o outro a alarga no sentido transversal. Dois desvios padrão descrevem a nuvem: o SD1 SD1 SD1 e SD2 Duas medidas da dispersão dos pontos em um gráfico de Poincaré, em milissegundos. O SD1 é a largura e acompanha a variabilidade de curto prazo, como o RMSSD; o SD2 é o comprimento e acompanha a variabilidade global. Mais sobre SD1 e SD2 no sentido transversal à diagonal e o SD2 ao longo dela, ambos em ms.

Eles não são informação nova. O SD1 é o RMSSD dividido pela raiz quadrada de dois (a rigor, o SDSD, que é quase o mesmo), e Shaffer e Ginsberg (2017) chamam o SD1 e o RMSSD de idênticos:

$$\mathrm{SD1} = \frac{\mathrm{RMSSD}}{\sqrt{2}}, \qquad \mathrm{SD2} = \sqrt{2\,\mathrm{SDNN}^2 - \mathrm{SD1}^2}$$

O SD1 do registro é 23,6 ms, o SD2 é 33,1 ms, e a razão SD1/SD2 entre eles é 0,71. A ferramenta abaixo parte do RMSSD e mostra a divisão.

SD1 passo a passo

Dez batimentos, todos os números à mostra

Os dez intervalos, em ms (300 a 2.000)

Batimento 1 Batimento 2 Batimento 3 Batimento 4 Batimento 5 Batimento 6 Batimento 7 Batimento 8 Batimento 9 Batimento 10

SD1 destes 10 intervalos (ms): 19,0.

Passo 6 de 6

Voltar Começar no passo 1

1. Passo 1 de 6 Comece pelos intervalos

   Batimento 1	880 ms
   Batimento 2	826 ms
   Batimento 3	812 ms
   Batimento 4	823 ms
   Batimento 5	848 ms
   Batimento 6	877 ms
   Batimento 7	880 ms
   Batimento 8	866 ms
   Batimento 9	828 ms
   Batimento 10	815 ms

   10 intervalos entre 11 batimentos, em milissegundos.

2. Passo 2 de 6 Subtraia cada intervalo do seguinte

   Batimento 2 − batimento 1	−54 ms
   Batimento 3 − batimento 2	−14 ms
   Batimento 4 − batimento 3	+11 ms
   Batimento 5 − batimento 4	+25 ms
   Batimento 6 − batimento 5	+29 ms
   Batimento 7 − batimento 6	+3 ms
   Batimento 8 − batimento 7	−14 ms
   Batimento 9 − batimento 8	−38 ms
   Batimento 10 − batimento 9	−13 ms

   Um valor positivo significa que o coração desacelerou naquele batimento; um negativo, que acelerou.

3. Passo 3 de 6 Eleve cada diferença ao quadrado

   Diferença 1	2916
   Diferença 2	196
   Diferença 3	121
   Diferença 4	625
   Diferença 5	841
   Diferença 6	9
   Diferença 7	196
   Diferença 8	1444
   Diferença 9	169
   Soma	6517

   Elevar ao quadrado deixa todos os valores positivos e dá mais peso às mudanças grandes.

4. Passo 4 de 6 Tire a média dos quadrados

   6517 ÷ 9	724,11

5. Passo 5 de 6 Extraia a raiz quadrada

   √724,11	26,9 ms

6. Passo 6 de 6 Divida pela raiz quadrada de dois

   26,9 ÷ 1,414	19,0 ms

   O SD1 é a largura da nuvem de Poincaré na direção perpendicular à diagonal; traz a mesma informação que o RMSSD.

   SD1 19,0 ms

Com o JavaScript ativado, os passos aparecem um de cada vez e os batimentos podem ser alterados.

Uma linha de dez intervalos entre batimentos editáveis, em milissegundos, e depois o cálculo de SD1 em passos numerados: Comece pelos intervalos; Subtraia cada intervalo do seguinte; Eleve cada diferença ao quadrado; Tire a média dos quadrados; Extraia a raiz quadrada; Divida pela raiz quadrada de dois. O último passo mostra SD1 19,0 ms. Os botões Voltar e Próximo percorrem os passos.

O que o gráfico acrescenta é uma imagem. Os batimentos ectópicos batimentos ectópicos Batimento ectópico Batimento que se origina fora do marca-passo natural do coração e costuma chegar antes da hora. É comum, mas distorce a VFC se não for removido ou corrigido. Mais sobre Batimento ectópico ficam bem fora da nuvem; por isso o gráfico de Poincaré é a verificação visual mais rápida da limpeza de um registro. A área dele, $S = \pi\,\mathrm{SD1}\,\mathrm{SD2}$, às vezes é apresentada como a variabilidade total. Shaffer e Ginsberg (2017) observam que a razão SD1/SD2 é usada como índice de balanço apenas em registros longos com ativação simpática presente, e Laborde e colaboradores (2017) tratam as medidas de Poincaré como complementos do RMSSD e da HF HF Potência HF A variância dos intervalos entre os batimentos que cai na banda de 0,15 a 0,40 Hz, em ms²: a faixa da respiração normal. Reflete principalmente a atividade vagal quando a respiração é de 9 a 24 por minuto. Mais sobre Potência HF , e não como índices independentes.

Cada batimento em função do seguinte

Cinco minutos do registro de exemplo

SD1 (na largura)

23,6 ms

SD2 (no comprimento)

33,1 ms

SD1/SD2

0,71

RMSSD

33,4 ms

SDNN

28,7 ms

O comprimento da nuvem equivale a 1,4 vezes a largura: SD1 de 23,6 ms na largura (mudança rápida) e SD2 de 33,1 ms no comprimento (mudanças lentas e rápidas juntas).

Oscilação batimento a batimento (respiração) 35 ms Oscilações lentas (pressão arterial, deriva) 25 ms

Adicionar um batimento ectópico

Os controles deslizantes e o botão funcionam quando o JavaScript está ativado.

Um gráfico de dispersão quadrado, com o intervalo anterior na horizontal e o seguinte na vertical, ambos em milissegundos e ampliados sobre a nuvem, uma linha diagonal de identidade e uma elipse inclinada ao longo dela. Indicadores mostram o SD1, o SD2, a razão entre eles, o RMSSD e o SDNN, seguidos de uma frase que explica o formato. Dois controles deslizantes definem o tamanho da oscilação batimento a batimento e das oscilações lentas; um botão acrescenta um batimento prematuro e, depois disso, o indicador mostra também o SD1 e o SD2 de antes dele.

Qual usar e quando

As durações mínimas vêm da Task Force (1996) e dos estudos de ultracurta duração resumidos por Shaffer e Ginsberg (2017) e Laborde e colaboradores (2017). Duas ressalvas valem para todas. Primeiro, um valor curto e um valor de 24 horas da mesma medida são grandezas diferentes, porque o registro longo contém processos lentos que o curto não capta (Shaffer e Ginsberg, 2017). Segundo, uma regra enunciada em batimentos e outra em minutos divergem quando a frequência cardíaca muda: 5 minutos são cerca de 300 batimentos a 60 por minuto e 500 a 100 por minuto, e é por isso que Catai e colaboradores (2020) pedem que os autores digam se a janela foi definida em tempo ou em batimentos.

A aula 18 deixa para trás a série indexada por batimento e pergunta quanta variabilidade há em cada ritmo: o espectro.