Como estudar a VFC: um guia para pesquisadores

Este guia é para quem planeja um estudo ou ensaio com a variabilidade da frequência cardíaca (VFC) como medida: uma tarefa de estresse em laboratório, uma prova ou dias de registro contínuo na vida diária. Ele termina com uma lista de verificação para percorrer antes, durante e depois da coleta de dados. A leitura de artigos sobre VFC é tema da aula Como ler estudos de VFC e validações de dispositivos; esta página trata de como conduzir um estudo.

O que a VFC pode e não pode indicar

A VFC é a variação do tempo entre os batimentos do coração. As medidas que a maioria dos estudos de estresse usa vêm de registros curtos e refletem principalmente 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 , o “freio” parassimpático parassimpático Sistema nervoso parassimpático O ramo de “repouso e digestão” do sistema nervoso autônomo. Desacelera o coração, principalmente pelo nervo vago, e comanda a maior parte da variação batimento a batimento da VFC. Mais sobre Sistema nervoso parassimpático que desacelera o coração:

• 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 , a raiz quadrada da média dos quadrados das diferenças entre intervalos RR sucessivos: o quanto cada intervalo entre batimentos intervalo entre batimentos Intervalo RR O tempo de um batimento cardíaco ao seguinte, medido em milissegundos entre os picos R de um ECG. A VFC é calculada a partir de uma série desses intervalos. Mais sobre Intervalo RR difere do seguinte, em milissegundos.
• 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 , o logaritmo natural do RMSSD, que aproxima da normal a sua distribuição assimétrica.
• Potência HF Potência 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 (alta frequência), a variabilidade nas frequências da respiração, de 0,15 a 0,4 Hz na definição do documento de padrões da Sociedade Europeia de Cardiologia e da Sociedade Norte-Americana de Estimulação e Eletrofisiologia (Task Force, 1996).
• Arritmia sinusal respiratória Arritmia sinusal respiratória Arritmia sinusal respiratória O aumento normal da frequência cardíaca ao inspirar e a queda ao expirar. É comandado pelo nervo vago e responde por boa parte da VFC em repouso. Mais sobre Arritmia sinusal respiratória (ASR), a aceleração do coração a cada inspiração e a desaceleração a cada expiração, que a potência HF e o RMSSD captam em grande parte.

Laborde e colaboradores (2017) tratam essas medidas como medidas do tônus vagal cardíaco tônus vagal cardíaco 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 e recomendam escolher uma delas como medida principal: o RMSSD, uma medida de ASR de pico a vale ou a potência HF. Shaffer e Ginsberg (2017) explicam os fundamentos de cada uma.

O que a VFC não indica é o próprio estresse. Uma revisão de 2018 com 37 estudos constatou que a VFC mudou em resposta ao estresse na maioria deles, e o achado mais comum foi menor atividade parassimpática (Kim e colaboradores, 2018). A mesma queda acompanha outras cargas. Em cerca de 9 milhões de medições matinais feitas com um aplicativo de celular, a VFC caiu depois do consumo de álcool, de treinos pesados e de doenças, o que levou os autores a chamá-la de marcador sensível, mas não específico, de estresse (Altini e Plews, 2021).

Quatro fatores alteram a VFC independentemente do estresse, e o desenho do estudo precisa lidar com cada um:

• Respiração. A frequência e a profundidade da respiração mudam a ASR e a potência HF, o que pode criar um fator de confusão quando elas são usadas como medidas de tônus vagal (Grossman e Taylor, 2007).
• Postura e movimento. Ficar em pé, falar e andar mudam a VFC. Grossman e Taylor descrevem a ASR como “profundamente influenciada” pela atividade física do momento, o que pode enviesar as estimativas de tônus vagal.
• Frequência cardíaca. Toda medida comum de VFC aumenta quando o intervalo entre os batimentos fica mais longo, de modo que um coração mais rápido tende a mostrar menos variabilidade. De Geus e colaboradores (2019) argumentam que a VFC não é, de forma simples nem uniforme, um substituto da frequência cardíaca, e encerram com orientações para relatar as duas juntas.
• A razão LF/HF razão LF/HF Razão LF/HF Potência LF dividida pela potência HF, sem unidade. Foi proposta como medida do equilíbrio entre os sistemas simpático e parassimpático, mas as pesquisas mostram que ela não consegue medi-lo de forma confiável. Mais sobre Razão LF/HF . Ela não mede um “balanço” entre os ramos simpático simpático Sistema nervoso simpático O ramo de “luta ou fuga” do sistema nervoso autônomo. Acelera o coração e o faz bombear com mais força, mas age devagar demais para comandar a VFC de um batimento ao outro. Mais sobre Sistema nervoso simpático e parassimpático (Billman, 2013). Evite-a como índice de estresse índice de estresse Índice de estresse de Baevsky Um número sem unidade, obtido do histograma dos intervalos entre os batimentos cardíacos. Sobe quando o ritmo fica mais estável e menos variável, o que Baevsky lia como tensão sobre a regulação do organismo. Mais sobre Índice de estresse de Baevsky .

Três desenhos de estudo

Os três desenhos compartilham o que Laborde e colaboradores (2017) chamam de os três erres da VFC: repouso (a linha de base linha de base Linha de base O seu nível habitual de VFC e a faixa em que ela costuma variar, obtidos de semanas de medições feitas sempre do mesmo modo. Comparar uma medição com a sua linha de base diz mais do que compará-la com a de outras pessoas. Mais sobre Linha de base ), reatividade (a mudança da linha de base para o evento) e recuperação (a mudança do evento para o período seguinte).

Um estressor de laboratório: linha de base, tarefa, recuperação

O desenho mais controlado leva as pessoas ao laboratório, registra uma linha de base de repouso, aplica um estressor e registra a recuperação. O estressor mais conhecido é o Trier Social Stress Test (TSST): cerca de 10 minutos de preparação, seguidos de 10 minutos de discurso livre e aritmética mental diante de uma plateia. No conjunto de seis estudos, ele elevou a frequência cardíaca e multiplicou o cortisol salivar por dois a quatro em relação à linha de base (Kirschbaum e colaboradores, 1993). Também se usam tarefas mais simples, como aritmética cronometrada feita a sós ou trabalho no computador com estressores mentais acrescentados. Em um estudo assim, 12 mulheres fizeram duas vezes o mesmo trabalho no computador, uma das vezes com estressores acrescentados. A potência HF foi menor na sessão estressante do que na sessão de controle e se recuperou em parte durante 8 minutos de repouso, enquanto a pressão arterial não voltou ao nível de repouso nesse tempo (Hjortskov e colaboradores, 2004).

1. Acomodação pelo menos 5 min
2. Linha de base 5 min
3. Preparação 10 min
4. Discurso e aritmética 10 min
5. Recuperação pelo menos 10 min
6. Repouso
7. Reatividade
8. Recuperação

Uma linha do tempo com cinco fases proporcionais à duração: acomodação por pelo menos 5 minutos, linha de base por 5 minutos, preparação por 10 minutos, discurso e aritmética por 10 minutos e recuperação por pelo menos 10 minutos. Uma segunda fileira as agrupa: repouso cobre a acomodação e a linha de base, reatividade cobre a preparação e o discurso com aritmética, e recuperação cobre a última fase.

Quanto deve durar cada fase:

• Acomodação. Laborde e colaboradores (2017) pedem que as pessoas mantenham a postura do teste por pelo menos 5 minutos antes de a linha de base começar. A postura habitual é sentada, com os joelhos em ângulo reto.
• Linha de base. Cinco minutos são o padrão para registros de curta duração (Task Force, 1996). Jennings e colaboradores (1992), que mediram a frequência cardíaca e a pressão arterial de 48 homens jovens, observam que nem 20 minutos de repouso garantem uma linha de base estável e consideraram aceitavelmente estáveis linhas de base de repouso de 10 minutos. A linha de base “vanilla” que usaram, uma tarefa simples de detecção de cor com pouca exigência, funcionou tão bem quanto o repouso puro, ou melhor.
• Janelas da tarefa. Um lnRMSSD de 1 minuto tem boa confiabilidade (Laborde e colaboradores, 2017). A potência HF precisa de pelo menos cerca de 1 minuto e a potência LF potência LF Potência LF A variância dos intervalos entre batimentos que cai na banda de 0,04 a 0,15 Hz, em ms²: ritmos que se repetem a cada 7 a 25 segundos. Já foi lida como atividade simpática, leitura hoje contestada. Mais sobre Potência LF (baixa frequência), de cerca de 2 (Task Force, 1996). Compare janelas de mesma duração: valores de registros de durações diferentes não são intercambiáveis (Shaffer e Ginsberg, 2017).
• Recuperação. Nenhuma diretriz fixa a sua duração; por isso, deixe-a longa o bastante para ver o retorno e declare a duração com antecedência. A pressão arterial pode levar mais tempo do que a VFC: no estudo de Hjortskov, a VFC se recuperou em parte depois de 8 minutos de repouso, mas a pressão arterial não tinha voltado aos valores de repouso.

Falar muda a respiração, de modo que a VFC durante um discurso reflete em parte o próprio discurso; registre a respiração e interprete a janela do discurso com cuidado. Uma sessão de controle com o mesmo cronograma e a mesma postura, mas sem estressor, em ordem contrabalançada, separa o efeito do estressor do efeito de 40 minutos na posição sentada em um laboratório.

Um estressor da vida real: provas

As provas são um estressor que os estudantes enfrentam de qualquer modo, sem manipulação do pesquisador. Não é possível sortear quem faz a prova nem quando; por isso, cada estudante serve como o próprio controle: meça a mesma pessoa no mesmo horário do dia, na mesma postura, em dias com e sem prova.

1. Semanas antes Linha de base em repouso, em horário e posição fixos
2. Véspera Leitura à noite e depois o sono dessa noite
3. Dia da prova Antes, durante se possível, e depois
4. Dias depois Leituras de recuperação
5. Semanas depois Uma segunda linha de base, longe das provas

Uma fileira de cinco pontos em uma linha: semanas antes, uma linha de base de repouso em horário e postura fixos; véspera, uma medição à noite e depois o sono; dia da prova, em destaque, com medições antes, durante se possível e depois; dias depois, medições de recuperação; semanas depois, uma segunda linha de base longe das provas.

Cada ponto responde a uma pergunta diferente. A linha de base de semanas antes é a referência. A medição da noite e o sono da véspera mostram a antecipação e como a pessoa dormiu, e o sono altera a VFC por si só. As medições logo antes, durante e depois da prova dão a reatividade e a recuperação. Uma segunda linha de base semanas depois, longe das provas, separa a prova das mudanças lentas ao longo de um semestre ou de uma estação do ano, já que uma única linha de base só permite uma comparação de antes e depois.

Três estudos mostram a variedade de desenhos. Lucini e colaboradores (2002) examinaram estudantes universitários pouco antes de uma prova e de novo 3 meses depois, durante as férias. No dia da prova, o intervalo entre os batimentos era mais curto, a pressão arterial mais alta, uma medida normalizada de baixa frequência mais alta e o ganho do barorreflexo ganho do barorreflexo Barorreflexo O reflexo que estabiliza a pressão arterial a cada batimento, mudando a frequência cardíaca. O atraso próprio do circuito faz a frequência subir e descer mais ou menos a cada 10 segundos: o ritmo de 0,1 Hz da potência LF. Mais sobre Barorreflexo mais baixo, e o cortisol salivar era de 5,6 contra 2,4 ng/mL. Dimitriev e colaboradores (2016) registraram 96 estudantes deitados por 5 minutos em dois dias diferentes, um em repouso e outro logo antes de uma prova oral. Antes da prova, a frequência cardíaca média frequência cardíaca média RR médio O tempo médio entre os batimentos em um registro, em milissegundos. A frequência cardíaca é o mesmo valor invertido: 60.000 dividido pelo RR médio. Mais sobre RR médio foi de 83 contra 72 batimentos por minuto, e 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 , o equivalente do RMSSD no 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 , de 26 contra 36 ms. A queda do SD1 se manteve após o ajuste estatístico pela frequência cardíaca, o que não aconteceu com as quedas 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 da potência HF. Hammoud e colaboradores (2018) monitoraram 90 estudantes por 4 horas, 1 antes, 2 durante e 1 depois de uma prova final, sem registro em um dia mais calmo. O SDNN foi mais alto na hora seguinte à prova, e o RMSSD foi mais alto depois da prova do que durante ela. A frequência cardíaca foi mais alta na hora anterior à prova, passada em atividades rotineiras de pré-prova, e mais baixa durante a prova.

Dias de registro contínuo com marcadores de eventos e diários

O desenho mais realista registra todos os batimentos durante um ou mais dias enquanto as pessoas levam a vida normalmente. Os eventos são anotados de duas formas: por marcadores de eventos, um toque em um botão ou um registro no aplicativo no momento em que algo acontece, e pela avaliação ecológica momentânea (EMA, na sigla em inglês), questionários curtos no celular, várias vezes ao dia, sobre humor, preocupação, atividade ou cafeína.

Batimentos de uma cinta de ECG

Movimento

Marcadores de eventos

Avisos do diário

Sono

Dia 1Dia 2Dia 3

Cinco faixas ao longo de três dias, com as noites sombreadas. A faixa dos batimentos é uma linha contínua, mais alta durante as noites. A faixa do movimento tem barras de alturas variadas durante o dia e nenhuma à noite. A faixa dos marcadores de eventos tem algumas marcas verticais por dia. A faixa do diário tem cinco pontos por dia, mais ou menos a cada três horas, da manhã à noite. A faixa do sono tem um bloco por noite.

Dois estudos mostram o que esse desenho pode encontrar. Brosschot e colaboradores (2007) deram um diário de hora em hora, por um dia, a 52 pessoas saudáveis, enquanto um ECG ECG ECG Um registro da atividade elétrica do coração, feito com eletrodos na pele. Os intervalos RR obtidos por ECG são o padrão de referência para medir a VFC. Mais sobre ECG ambulatorial registrava o coração. Estressores e preocupação se associaram a frequência cardíaca mais alta e VFC mais baixa durante a vigília, os efeitos se estenderam ao sono da noite seguinte e a duração da preocupação mediou o efeito dos estressores. Verkuil e colaboradores (2016) foram um passo além com 32 pessoas: uma calibração curta estimou quanto o RMSSD de cada uma caía com o movimento, e os pesquisadores procuraram nas 24 horas seguintes períodos de pelo menos 7,5 minutos em que o RMSSD caía mais do que o movimento explicava. Esses períodos se associaram a preocupação, humor menos positivo e mais tensão, mas não ao número de eventos estressantes relatados.

O movimento é o principal problema dos dados da vida diária. A atividade física altera muito a ASR (Grossman e Taylor, 2007); por isso, um desenho que registra o movimento consegue distinguir uma resposta ao estresse de uma caminhada, e um que não o registra pode acabar medindo o quanto as pessoas estavam ativas.

A cadeia de medição

Todo número de VFC em um estudo passa pela mesma cadeia. Um erro em qualquer etapa se propaga até a estatística.

1. 1 Sensor Cinta peitoral de ECG ou Holter; relógio ou anel com PPG
2. 2 Intervalos RR O tempo entre batimentos, em ms
3. 3 Correção de artefatos Encontrar, corrigir e contar os batimentos ruins
4. 4 Janelas Menos de 5 min, 5 min ou 24 h
5. 5 Medidas RMSSD, lnRMSSD, potência HF
6. 6 Estatística Variação dentro de cada pessoa, modelos mistos

Manter constante ou registrar respiração, posição, horário, cafeína, álcool, exercício recente, fase do ciclo menstrual, medicação

Seis etapas numeradas em uma fileira: sensor, uma cinta peitoral de ECG ou um Holter, ou um relógio ou anel com PPG; intervalos RR, o tempo entre batimentos em milissegundos; correção de artefatos, achar, corrigir e contar os batimentos ruins; janelas, menos de 5 minutos, 5 minutos ou 24 horas; medidas, RMSSD, lnRMSSD e potência HF; estatística, mudança dentro de cada pessoa e modelos mistos. Embaixo, uma faixa lista o que manter constante ou registrar: respiração, postura, horário do dia, cafeína, álcool, exercício recente, fase do ciclo menstrual e medicamentos.

Sensor

Um ECG determina o instante de cada batimento pelo pico R, a ponta aguda do sinal elétrico do coração, e é a referência para a VFC; a Task Force (1996) indica de 250 a 500 amostras por segundo como a faixa ideal. Uma cinta peitoral é um ECG de uma derivação e funciona bem em sessões de laboratório e em dias de registro; um Holter clínico acrescenta derivações e a revisão batimento a batimento. Relógios e anéis usam fotopletismografia fotopletismografia PPG Método óptico que emite luz sobre a pele e registra a pulsação do sangue a cada batimento. A maioria dos relógios, anéis e aplicativos que medem pela câmera do celular usa esse método para estimar a VFC. Mais sobre PPG (PPG), que, em vez disso, determina o instante da onda de pulso na pele. Uma revisão de estudos que compararam os dois métodos constatou que a medida pela pulsação é precisa o bastante em repouso, mas a atividade física e alguns estressores mentais pioraram a concordância, muitas vezes a ponto de torná-la inaceitável (Schäfer e Vagedes, 2013). Para uma tarefa de estresse, a PPG se presta mal; a página Relógio ou cinta peitoral? O que a PPG faz com a VFC mostra os erros etapa por etapa.

Intervalos RR e correção de artefatos

O sensor fornece uma série de intervalos RR série de intervalos RR Tacograma Um gráfico de linhas com os intervalos entre os batimentos na ordem em que ocorreram, um ponto por batimento, em milissegundos. Mostra a VFC como uma linha ondulada, em vez de um único número. Mais sobre Tacograma , os tempos entre batimentos sucessivos. Batimentos perdidos, batimentos extras e 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 (batimentos prematuros que não se originam no marca-passo natural do coração marca-passo natural do coração Nó sinusal O marca-passo natural do coração, um pequeno grupo de células que dá início a cada batimento normal. Sozinho, dispara cerca de 100 vezes por minuto; em repouso, o nervo vago o mantém mais lento. Mais sobre Nó sinusal ) distorcem as medidas, e os registros curtos são mais sensíveis a eles do que os longos. Os métodos de edição apagam, interpolam ou filtram os batimentos ruins, e a escolha muda os valores de VFC; o quanto muda depende do contexto, do método, da medida, das pessoas e da duração do registro (Peltola, 2012). Escolha o método e um limite de exclusão para a proporção de batimentos corrigidos antes de ver os resultados, e apresente a proporção corrigida em cada registro. A página Artefatos e batimentos extras que distorcem a VFC mostra como esses erros aparecem nos dados.

Janelas

• Ultracurtas, menos de 5 minutos. Em 3.387 adultos em repouso, um único ECG de 10 segundos já deu um RMSSD válido, e registros de 2 minutos concordaram quase perfeitamente com os de 4 a 5 minutos; o RMSSD se saiu melhor do que o SDNN em todas as durações (Munoz e colaboradores, 2015). Isso foi em repouso; a janela de uma tarefa ainda precisa caber dentro da tarefa.
• Curtas, o padrão de 5 minutos (Task Force, 1996).
• Longas, nominalmente 24 horas, que captam o ritmo dia-noite ritmo dia-noite Ritmo circadiano O relógio de 24 horas do corpo. À noite, a frequência cardíaca é mais baixa e a VFC vagal, mais alta do que de dia; por isso, as medições só são comparáveis quando feitas no mesmo horário. Mais sobre Ritmo circadiano e são usadas para medidas diferentes (Task Force, 1996).

Mantenha uma só duração de janela por comparação.

Medidas

Para janelas curtas, as medidas no domínio do tempo, como o RMSSD, são a escolha mais segura. O RMSSD foi válido a partir de 10 segundos em repouso (Munoz e colaboradores, 2015), enquanto a potência HF precisa de cerca de um minuto (Task Force, 1996), e o RMSSD é menos ligado à respiração do que a potência HF (Laborde e colaboradores, 2017). A potência HF pressupõe que a frequência respiratória frequência respiratória Frequência respiratória Quantas respirações você faz por minuto. Ela muda a VFC por si só: respirar mais devagar e mais fundo aumenta a oscilação entre os batimentos e, abaixo de cerca de 9 respirações por minuto, essa oscilação passa da banda HF para a LF. Mais sobre Frequência respiratória fique dentro da sua banda: abaixo de cerca de 9 respirações por minuto (0,15 Hz), a onda da respiração passa para a banda LF, e é assim que a respiração lenta infla a potência LF. A aula Análise de frequência explicada com clareza trata disso, e a aula RMSSD, SDNN e lnRMSSD explicados apresenta as medidas no domínio do tempo.

Controles

Laborde e colaboradores (2017) listam o que manter constante ou registrar antes de uma sessão:

• Sono. Uma noite de sono normal antes da sessão, com os horários habituais de dormir e acordar registrados.
• Exercício. Nenhum treino intenso no dia anterior. Depois do exercício, o freio vagal volta por etapas, nos primeiros 90 minutos e depois ao longo de até 48 horas (Stanley e colaboradores, 2013).
• Comida e bebida. Nenhuma refeição, café, chá ou outra bebida com cafeína nas 2 horas anteriores, e nenhum álcool nas 24 horas anteriores.
• Horário do dia. O mesmo horário em todas as sessões e para todos os participantes.
• Postura. A mesma postura do começo ao fim, mantida por pelo menos 5 minutos antes da linha de base.
• Respiração. Registre-a em vez de impor um ritmo. Laborde e colaboradores desaconselham corrigir a VFC pela respiração de forma rotineira quando as pessoas respiram no próprio ritmo. Eles observam que a respiração guiada pode deslocar a potência HF de formas difíceis de prever e atrapalhar a tarefa, e pedem que os pesquisadores verifiquem se a respiração fica entre 9 e 24 respirações por minuto, a banda HF.
• Medicamentos. Registre todo medicamento que atue sobre o coração.
• Ciclo menstrual. Uma metanálise de 37 estudos com 1.004 pessoas constatou atividade vagal menor na fase lútea do que na fase folicular (d = −0,39) e recomenda registrar ou controlar a fase do ciclo (Schmalenberger e colaboradores, 2019).

Todo número posterior é comparado com a linha de base de repouso que essas regras produzem; por isso, exija da linha de base o mesmo rigor que da tarefa.

VFC contínua com marcadores de eventos

Um dia de janelas de 5 minutos é difícil de interpretar tal como está, porque tudo o que aconteceu no dia está nele. A média alinhada aos eventos sobrepõe as janelas em torno de cada marcador de um mesmo tipo, de certo tempo antes do marcador até certo tempo depois, e tira a média delas. O que o evento faz com a VFC se soma entre os eventos; o que acontece em horários aleatórios se anula na média. É a mesma ideia da média de potenciais evocados no EEG, aplicada à frequência cardíaca.

Um registro, três marcadores

Alinhados no marcador e com média

Antes Marcador Depois

Média

Dois gráficos. O primeiro é uma linha ondulada ao longo de seis horas, com três linhas verticais de marcadores; depois de cada marcador a linha cai e se recupera devagar, e uma faixa sombreada cobre de 30 minutos antes a 90 minutos depois de cada marcador. O segundo gráfico tem uma linha vertical de marcador a um quarto da largura, com uma área sombreada antes dela, três linhas finas e uma linha grossa. Todas as linhas ficam niveladas antes do marcador, caem logo depois dele e sobem de volta no resto do gráfico. Os rótulos dizem antes, marcador e depois.

Experimente com três dias inventados de um estudante em semana de provas. A visão “Dias inteiros” mostra a frequência cardíaca e o RMSSD com cada prova, caminhada e café marcados. Escolha um marcador para alinhar as janelas a ele.

Alinhe as janelas aos marcadores

Um modelo didático, não um registro

Mostrar

Dias inteiros Início da prova Fim da prova Caminhada Café

RMSSD em janelas de 5 minutos (ms) Prova Caminhada Café

204060

Frequência cardíaca (bpm)

6080100

Dia 1Dia 2Dia 3

Janelas de prova

28 ms

Todas as outras janelas

38 ms

Outras janelas, sem as caminhadas

42 ms

Frequência cardíaca e RMSSD, r

−0,89

Nos três dias, as janelas de prova têm média de 28 ms contra 38 ms das outras janelas, 27% abaixo. Sem as caminhadas e os 45 minutos depois de cada uma, as outras janelas têm média de 42 ms, o que deixa as janelas de prova 34% abaixo. As caminhadas baixam o RMSSD porque o corpo se move, então escondiam parte do efeito da prova. A correlação do dia inteiro entre frequência cardíaca e RMSSD, r = −0,89, mistura caminhadas e provas num só número.

RMSSD em janelas de 5 minutos (ms) Cada evento Média

204060

Frequência cardíaca (bpm)

6080100

30 min antes Marcador 90 min depois

30 minutos antes

39 ms

Primeira hora depois

28 ms

Variação

−29%

Alinhado a “Início da prova” e com média de 3 eventos: o RMSSD foi de 39 ms nos 30 minutos antes e de 28 ms na primeira hora depois, 29% abaixo. A queda começa antes do marcador, enquanto o estudante espera, e dura tanto quanto a prova.

Os botões funcionam quando o JavaScript está ativado.

Dois gráficos de linhas com três dias lado a lado: em cima o RMSSD em milissegundos e embaixo a frequência cardíaca em batimentos por minuto, um ponto a cada 5 minutos. Faixas sombreadas marcam três provas de 90 minutos e seis caminhadas de 45 minutos; pontos marcam seis cafés. Uma fileira de botões muda para a visão alinhada ao evento, que alinha as janelas de 30 minutos antes a 90 minutos depois de cada marcador escolhido, desenha cada evento como uma linha fina e a média como uma linha grossa, com o nível dos 30 minutos anteriores como linha tracejada. Indicadores e uma frase dão os números da visão exibida.

O gráfico interativo mostra três pontos que valem também para dados reais:

• Uma comparação do dia inteiro mistura todo o resto. Comparar as janelas de prova com todas as outras janelas põe na comparação as caminhadas, que baixam o RMSSD porque o corpo se move. No modelo, a diferença aumenta quando as caminhadas ficam de fora.
• Uma correlação do dia inteiro é, em grande parte, movimento. Considerando todas as janelas juntas, a frequência cardíaca e o RMSSD têm forte correlação, porque caminhar altera os dois. O número mistura caminhadas e provas e diz pouco sobre cada uma.
• Eventos diferentes têm formas diferentes. A caminhada dá uma queda profunda e curta; a prova, uma queda menor que começa antes do marcador e dura o tempo da prova; o café, ao qual o modelo não dá efeito algum, tem média plana, embora cada evento de café isolado ainda varie alguns milissegundos. Essa variação é o motivo de um só evento não bastar.

Em um estudo real:

• Sincronize os relógios internos do ECG, do acelerômetro e do celular antes de registrar e confira-os no fim.
• Anote os marcadores em tempo real, com um botão ou um aplicativo, e confronte-os depois com o diário. Um marcador acrescentado depois, de memória, só é tão preciso quanto a memória.
• Fixe o trecho alinhado e a linha de base antes da análise, por exemplo de 30 minutos antes a 90 minutos depois do marcador, com os 30 minutos anteriores como linha de base.
• Sinalize o movimento. Use o acelerômetro ou a frequência cardíaca para marcar as janelas com atividade física, como fizeram Verkuil e colaboradores (2016), e analise-as à parte ou faça o ajuste estatístico por elas.
• Mantenha os eventos isolados visíveis. Uma média pode esconder um evento que foi no sentido oposto, ou uma caminhada que caiu dentro do trecho.
• Tire a média dentro de cada pessoa primeiro e depois entre as pessoas, ou deixe um modelo de efeitos mistos fazer as duas coisas.

Análise

Efeitos dentro de cada pessoa e efeitos entre pessoas

Medições repetidas trazem dois tipos de informação: como as pessoas diferem entre si em média (entre pessoas) e como cada pessoa muda de uma ocasião para a seguinte (dentro de cada pessoa). Os dois podem apontar em sentidos opostos.

RMSSD (ms)

Minutos em movimento por hora

• Pessoa A
• Pessoa B
• Pessoa C
• Entre pessoas: inclinação para cima
• Dentro de cada pessoa: inclinação para baixo

Um gráfico de dispersão do RMSSD em milissegundos em função dos minutos em movimento na hora. Três grupos de seis pontos, um por pessoa: a pessoa A com pouca atividade e RMSSD baixo, a pessoa B no meio, a pessoa C com muita atividade e RMSSD alto. Uma linha tracejada que passa pelos centros dos três grupos sobe da esquerda para a direita. Dentro de cada grupo, uma linha contínua na cor da pessoa desce da esquerda para a direita.

O exemplo é inventado. Em dados reais, uma característica que difere entre as pessoas, como a forma física, pode puxar para um lado enquanto a atividade do momento dentro de uma pessoa puxa para o outro. Curran e Bauer (2011) mostram como dados longitudinais permitem separar os dois efeitos e observam que muitos estudos não o fazem. Grossman e Taylor (2007) fazem o mesmo argumento para a VFC: dentro de uma pessoa, a ASR e o controle vagal costumam estar intimamente relacionados, enquanto entre pessoas a relação pode ser modesta.

A correção habitual é a centralização na média da pessoa: divida cada preditor repetido na média da própria pessoa, que representa o efeito entre pessoas, e na diferença de cada ocasião em relação a essa média, que representa o efeito dentro da pessoa. Inclua os dois no modelo.

Medidas repetidas e modelos de efeitos mistos

Um modelo de efeitos mistos, também chamado de modelo multinível, é uma regressão que dá a cada pessoa o seu próprio intercepto e, se preciso, as suas próprias inclinações, em torno da média do grupo. Ele usa todas as janelas, lida com pessoas que têm números diferentes de janelas ou janelas ausentes e estima juntos os efeitos dentro de cada pessoa e entre pessoas (Curran e Bauer, 2011). Uma ANOVA de medidas repetidas é um caso especial que exige dados completos e balanceados. Em dados alinhados aos eventos, as janelas estão aninhadas nos eventos, e os eventos, nas pessoas.

Transforme o RMSSD em logaritmo

O RMSSD tem assimetria à direita, e Laborde e colaboradores (2017) recomendam uma transformação em logaritmo natural antes da análise. Uma diferença no lnRMSSD se aproxima de uma mudança proporcional: uma diferença de 0,10 equivale, grosso modo, a uma mudança de 10%.

Mudança normalizada pela linha de base

A reatividade e a recuperação podem ser relatadas como mudança absoluta ou percentual em relação à linha de base (Laborde e colaboradores, 2017). Na escala logarítmica, a diferença em relação à linha de base já é uma mudança proporcional. Para comparar grupos, como uma intervenção contra um controle, Vickers e Altman (2001) recomendam a análise de covariância como abordagem geral: o valor do acompanhamento como desfecho, com a linha de base como covariável, em vez de um simples escore de mudança.

Frequência cardíaca e respiração

Apresente a frequência cardíaca junto de cada resultado de VFC. De Geus e colaboradores (2019) encerram sua revisão com orientações provisórias de relato que reconhecem o quanto a média e a variabilidade do intervalo entre os batimentos estão ligadas. Se ajustar a VFC pela frequência cardíaca, apresente o resultado com e sem o ajuste. Registre a frequência respiratória em cada janela e diga se ela ficou dentro da banda HF.

Comparações múltiplas

Os programas de VFC calculam dezenas de medidas, e um estudo tem várias janelas e fases. Teste todas e algo vai aparecer por acaso. Defina com antecedência um desfecho principal, como o lnRMSSD da linha de base para a tarefa. Para os desfechos secundários, controle a taxa de falsas descobertas, a proporção esperada de falsos positivos entre os resultados considerados significativos (Benjamini e Hochberg, 1995), e rotule como exploratória qualquer análise escolhida depois de ver os dados.

Tamanho da amostra e tamanhos de efeito

Baseie o tamanho da amostra em uma análise de poder com um tamanho de efeito estimado a partir de dados-piloto ou de desenhos publicados semelhantes. Lakens (2013) explica como os tamanhos de efeito diferem entre desenhos intrassujeitos e entre sujeitos: em um desenho intrassujeitos, o tamanho de efeito pode incluir a correlação entre as medidas repetidas, e Lakens argumenta que isso é adequado a perguntas sobre mudança dentro de pessoas. Para ter uma noção de com que frequência um efeito de dado tamanho se destaca do ruído do dia a dia, experimente o exercício da seção Descubra o que altera a sua VFC.

Pré-registro

Pré-registrar é escrever as perguntas de pesquisa e o plano de análise antes de observar os desfechos, para que se possam distinguir as previsões testadas dos padrões encontrados depois (Nosek e colaboradores, 2018). Em um estudo de VFC, registre a medida principal, as janelas, as regras para 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 e o limite de exclusão, as covariáveis e o modelo. Os ensaios clínicos são inscritos em uma base de registro, como o ClinicalTrials.gov; os exemplos abaixo mostram como os desfechos de VFC aparecem ali.

O que os estudos publicados constataram

Estresse de prova

Os dois estudos de prova que compararam a prova com um período mais calmo concordam que o coração batia mais rápido antes da prova. Lucini e colaboradores (2002) observaram um intervalo mais curto entre os batimentos, pressão arterial mais alta, uma medida normalizada de baixa frequência mais alta e cortisol mais alto antes da prova do que 3 meses depois. Dimitriev e colaboradores (2016) observaram SD1 cerca de 29% menor e potência HF cerca de 45% menor logo antes da prova do que em repouso, com a frequência cardíaca cerca de 11 batimentos por minuto mais alta. Hammoud e colaboradores (2018) não tinham um dia mais calmo para comparar, mas observaram o SDNN mais alto na hora seguinte à prova. Os dados deles também mostram como as circunstâncias turvam o quadro: a frequência cardíaca foi mais baixa durante a própria prova, e a medida HF normalizada foi a mais alta nesse momento. Cada amostra era de estudantes de uma única universidade, as medidas, posturas e janelas diferiam e não havia protocolo comum; por isso, o tamanho do efeito continua em aberto.

Estressores de laboratório

O TSST eleva a frequência cardíaca e o cortisol de forma confiável (Kirschbaum e colaboradores, 1993), e no estudo de Hjortskov e colaboradores (2004) a potência HF foi menor durante o trabalho no computador com estressores mentais acrescentados do que durante o mesmo trabalho sem eles. Uma metanálise de 12 artigos com 758 voluntários saudáveis constatou potência HF menor e razão LF/HF maior durante o estresse mental agudo do que em repouso (Castaldo e colaboradores, 2015). Os autores interpretam isso como ativação simpática e retirada parassimpática; o resultado de HF é compatível com a retirada vagal, enquanto a parte da razão LF/HF se apoia em uma razão que não mede a atividade simpática (Billman, 2013).

Revisões e metanálises sobre estresse e VFC

Kim e colaboradores (2018) revisaram 37 publicações de 2007 a 2017 que usaram a VFC como medida objetiva de estresse psicológico e constataram que a VFC mudou com o estresse na maioria delas, mais frequentemente na forma de menor atividade parassimpática. Apesar do título, a revisão resume os estudos um a um e não combina os tamanhos de efeito, de modo que não dá um valor geral. Somada à de Castaldo e colaboradores (2015), essa evidência sustenta a VFC como medida da resposta do corpo ao estresse em grupos. Ela não sustenta a leitura do número de uma única pessoa como um nível de estresse.

Diretrizes de relato

• A Task Force (1996) fixou as definições, as bandas de frequência e as durações de registro que a maior parte dos trabalhos posteriores usa.
• Laborde e colaboradores (2017) dão recomendações para planejar, analisar e relatar experimentos de VFC em psicofisiologia; boa parte desta página as segue.
• A GRAPH (Quintana e colaboradores, 2016) é uma lista de verificação de relato em quatro domínios: quem participou, como os batimentos foram coletados, como os dados foram preparados e como a VFC foi calculada.
• Quigley e colaboradores (2024) apresentam diretrizes de publicação para estudos de frequência cardíaca e VFC em psicofisiologia, começando pela fisiologia e pelos fundamentos da medição.

A aula Como ler estudos de VFC e validações de dispositivos mostra como conferir um artigo com a GRAPH.

Ensaios registrados com a VFC como desfecho

Os registros descrevem o que um estudo planeja medir, não o que ele encontrou. Quatro entradas do ClinicalTrials.gov mostram como estudos de estresse e de provas definem desfechos de VFC:

• NCT06138457, o estudo ECOSTRESS (Hospital Universitário de Clermont-Ferrand): um estudo observacional com estudantes de medicina que compara a VFC ao longo de 24 horas no dia de um exame clínico estruturado objetivo (OSCE) com a de uma prova escrita tradicional e a de um dia de controle. A VFC é o desfecho principal; estão previstos 100 estudantes e o recrutamento está aberto.
• NCT05380076 (Universidade Claude Bernard): 490 estudantes de medicina foram distribuídos entre 6 minutos de atenção plena, mobilização de recursos internos, biofeedback cardíaco ou um vídeo de controle antes de um OSCE. O desfecho principal é a VFC medida por um sensor de pulsação na orelha durante esses 6 minutos, o que a torna uma medida baseada na pulsação. O estudo está concluído.
• NCT02708979, StrEat (Universidade de Copenhague): estudantes medidos uma semana antes de uma prova e outra vez em um período afastado das provas por quatro a cinco semanas, com a VFC de um teste de respiração de um minuto como desfecho secundário. A situação do estudo é desconhecida.
• NCT05570721 (Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill): 41 mulheres de meia-idade fizeram o TSST, com o RMSSD em repouso antes da tarefa e aos 0, 10 e 20 minutos depois dela como desfechos secundários. O estudo está concluído.

Uma lista de verificação

Antes da coleta de dados

• Escreva a hipótese em termos vagais, com uma medida principal (em geral o lnRMSSD), suas janelas e a comparação.
• Fixe as regras para artefatos, o limite de exclusão, as covariáveis e o modelo, e pré-registre-os.
• Escolha um sensor de ECG para tarefas e vida diária; se tiver de usar a PPG, confira-a com um ECG no seu contexto.
• Defina o horário e a postura da sessão e planeje uma sessão de controle ou uma segunda linha de base.
• Dê aos participantes as instruções sobre sono, exercício, comida, cafeína e álcool, e planeje registrar os medicamentos e a fase do ciclo menstrual.
• Calcule o tamanho da amostra a partir de um tamanho de efeito dentro de cada pessoa.

Durante a coleta de dados

• Deixe cada pessoa se acomodar por pelo menos 5 minutos e depois registre uma linha de base de 5 minutos na mesma postura.
• Registre a respiração e deixe as pessoas respirarem no próprio ritmo.
• Sincronize os relógios dos aparelhos e registre os marcadores em tempo real; anote tudo o que fuja do protocolo, como um café, uma caminhada ou um telefonema.
• Acompanhe o sinal e anote as lacunas ou os trechos com ruído à medida que acontecem.

Depois da coleta de dados

• Inspecione cada registro, corrija os artefatos pela regra pré-registrada, apresente a proporção corrigida e aplique o limite de exclusão.
• Calcule as medidas em janelas de mesma duração e transforme o RMSSD em logaritmo.
• Ajuste um modelo de efeitos mistos com termos dentro de cada pessoa e entre pessoas; apresente a frequência cardíaca e a respiração junto da VFC.
• Controle a taxa de falsas descobertas nos desfechos secundários e rotule as análises exploratórias.
• Relate o estudo seguindo a GRAPH e as recomendações de Laborde e colaboradores (2017), e compartilhe os dados dos batimentos e o código sempre que o consentimento permitir.

Ferramentas do hrv.expert

• O Analisador de VFC lê muitos registros de uma vez e grava um CSV com todas as medidas. Ele corrige artefatos com as regras do site ou com os níveis de limiar do Kubios, mostra a proporção de batimentos corrigidos em cada registro e escreve um parágrafo de métodos com referências para o artigo. Os registros são analisados no navegador e nada é enviado. A página de métodos lista cada algoritmo, o artigo que ele segue e como os resultados foram verificados.
• O Conversor de RR transforma exportações de arquivos FIT da Garmin, do app Saúde da Apple, da Polar ou do Movesense em arquivos simples de intervalos RR, CSV ou texto do Kubios, com um relatório de qualidade de cada registro.