Medidas não lineares da VFC: você precisa delas?

Medidas não lineares da variabilidade da frequência cardíaca (VFC), como o DFA α1 e a entropia amostral, descrevem o padrão dos intervalos entre os batimentos, e não a dispersão: se os batimentos “se lembram” dos anteriores e o quanto o próximo é previsível. Elas revelam coisas que o SDNN e o RMSSD não revelam e aparecem em programas de pesquisa. Para acompanhar a sua própria recuperação com um relógio, anel ou pulseira, você não precisa delas; o documento de posicionamento europeu de 2015 considerou o uso clínico delas, até agora, bastante limitado.

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Pontos principais

  • As medidas não lineares descrevem o padrão dos batimentos, e não a dispersão: memória (DFA), previsibilidade (entropia) e a resposta a um batimento prematuro (turbulência).
  • O DFA α1 perto de 1 significa que os batimentos “se lembram” uns dos outros em várias escalas; perto de 0,5, eles se comportam como ruído. Entropia perto de 0 indica um padrão que se repete; 2 ou mais é próximo do aleatório.
  • Elas não são versões melhores do RMSSD. Acrescentam outro tipo de informação e dependem muito das configurações e da duração do registro.
  • Documento de posicionamento de Sassi e colaboradores (2015): esses métodos ampliaram a compreensão do sinal, mas o sucesso deles como ferramentas clínicas tem sido bastante limitado.
  • Para uma medição diária de um relógio, anel ou pulseira, basta o RMSSD ou o lnRMSSD em relação à sua própria linha de base.

As medidas não lineares da variabilidade da frequência cardíaca (VFC) descrevem o padrão dos intervalos entre os batimentos, e não a dispersão. O 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 diz o quanto os intervalos se afastam da média; o 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 diz o quanto eles variam de um batimento para o seguinte; as medidas não lineares perguntam se os batimentos “se lembram” dos anteriores ( análise de flutuações destendenciadas DFA α1 Expoente de escala de curto prazo da análise de flutuações destendenciadas. Perto de 1, os batimentos têm memória em todas as escalas; perto de 0,5, comportam-se como ruído. O α2 é a mesma inclinação em trechos mais longos. Mais sobre DFA α1 ), o quanto o próximo é previsível ( entropia amostral Entropia amostral Quão imprevisível é a série de batimentos cardíacos: menos o logaritmo natural da chance de que sequências que coincidem continuem coincidindo com mais um batimento. Perto de 0 indica um padrão que se repete; 2 ou mais, uma série quase aleatória. Mais sobre Entropia amostral e entropia aproximada Entropia aproximada Antecessora da entropia amostral, sem unidade: medida de regularidade que conta cada trecho de batimentos como coincidente consigo mesmo, o que a enviesa para valores baixos em registros curtos. Mais sobre Entropia aproximada ) e como o ritmo responde a um batimento prematuro 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 ( turbulência da frequência cardíaca Turbulência da frequência cardíaca A breve aceleração e a recuperação mais lenta do ritmo cardíaco após uma extrassístole ventricular, medidas em um ECG de 24 horas e expressas em dois números: início da turbulência (%) e inclinação da turbulência (ms por batimento). Mais sobre Turbulência da frequência cardíaca , capacidade de desaceleração Capacidade de desaceleração Tamanho médio das desacelerações do coração, em milissegundos, obtido pela média do padrão em torno de cada batimento mais lento que o anterior. Medida vagal de 24 horas usada após um infarto. Mais sobre Capacidade de desaceleração ). Você não precisa delas para acompanhar a sua própria recuperação com um relógio, anel ou pulseira. Elas aparecem em programas de pesquisa, e o documento de posicionamento europeu de 2015 sobre o tema concluiu que elas ampliaram a compreensão do sinal, mas que o uso delas como ferramentas clínicas tem sido, até agora, bastante limitado.

Por que “não linear”

Pegue um registro, embaralhe os batimentos em ordem aleatória e calcule o SDNN: ele não muda. O histograma, o índice triangular 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 e o índice de Baevsky 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 também não. Essas medidas enxergam apenas a dispersão dos intervalos. Embaralhar destrói a ordem, e é na ordem que está a fisiologia: a onda da respiração, a onda mais lenta da pressão arterial, o modo como um batimento lento tende a ser seguido por outro. Os métodos que leem a ordem, e cujos resultados não são simples somas dos valores, chamam-se não lineares. Peng, Havlin, Stanley e Goldberger tornaram essa família famosa em 1995 ao mostrar que corações saudáveis têm correlações de longo alcance que se desfazem na insuficiência cardíaca grave.

As duas que você vai encontrar

DFA α1: os batimentos se lembram uns dos outros?

O ritmo tem memória?

Cinco minutos do registro de exemplo

α1 (4–16 batimentos)
0,49
α2 (16–64 batimentos)
0,65

O registro em repouso é sintético: uma onda respiratória limpa a cada quatro batimentos, com ruído aleatório entre os batimentos; por isso, em 4 a 16 batimentos ele se parece quase com ruído (α1 0,49), e as ondas mais lentas dão alguma memória às escalas de 16 a 64 batimentos (α2 0,65). Registros reais em repouso costumam dar um α1 de cerca de 1 ou mais.

Os controles funcionam quando o JavaScript está ativado.

Análise de flutuações destendenciadas de cinco minutos do registro de exemplo. Cada ponto é a flutuação típica da soma acumulada dentro de caixas com um dado número de batimentos; em escala logarítmica nos dois eixos, os pontos caem sobre retas cujas inclinações são α1 (4 a 16 batimentos) e α2 (16 a 64 batimentos). O ruído branco dá 0,5 e o ruído 1/f dá 1. O registro de exemplo é sintético e dá cerca de 0,5; registros reais em repouso costumam dar cerca de 1 ou mais. Troque a série, ou misture ruído nela, e observe as inclinações.

Um gráfico com escala logarítmica nos dois eixos da flutuação em função do tamanho da caixa, de 4 a 64 batimentos, com pontos para cada tamanho de caixa e duas retas ajustadas: uma sobre 4 a 16 batimentos, para α1, e outra sobre 16 a 64 batimentos, para α2. Indicadores mostram α1 e α2, seguidos de uma frase que os explica. Quatro botões escolhem o registro em repouso, o ruído branco, o ruído 1/f ou o registro com batimentos ectópicos; um controle deslizante mistura ruído branco à série escolhida.

A análise de flutuações destendenciadas pergunta como a oscilação da série cresce quando se olham trechos cada vez mais longos dela, em eixos log–log. O ruído branco, sem memória, dá uma inclinação de 0,5; o ruído 1/f, com memória em todas as escalas, dá 1; um passeio aleatório dá 1,5. Cinco minutos do registro de exemplo dão α1 = 0,49 em 4 a 16 batimentos e α2 = 0,65 em 16 a 64. Mude para o ruído branco e as duas inclinações ficam perto de 0,5 (α1 0,48); mude para o ruído 1/f e elas ficam perto de 1 (α1 1,04). Os registros reais em repouso costumam dar cerca de 1 ou mais. O registro de exemplo dá um valor baixo porque é sintético: uma onda de respiração limpa a cada quatro batimentos, com ruído aleatório entre os batimentos, o que parece ruído nas escalas curtas. Uma oscilação respiratória forte e regular pode puxar valores reais de α1 para baixo, no mesmo sentido. O exercício o empurra de cerca de 1 para 0,5 à medida que o esforço aumenta, e alguns aplicativos de treino o mostram ao vivo por esse motivo.

Entropia amostral: o quanto o próximo batimento é previsível?

Quão previsível é o próximo batimento?

Cinco minutos do registro de exemplo

SampEn
1,67
ApEn
1,02
Tolerância r
5,7 ms
Coincidências em m
13
Coincidências em m+1
1

Em repouso, m = 2, r = 0,20 × DP = 5,7 ms. Coincidências da sequência destacada de 2 batimentos com outras sequências, dentro de 5,7 ms: 13. Com um batimento a mais nas duas sequências, continuam coincidindo: 1. Contada em todas as sequências do registro, a entropia amostral é 1,67: o ritmo da respiração torna o batimento seguinte em parte previsível.

Os controles funcionam quando o JavaScript está ativado.

Os primeiros 64 batimentos do registro de exemplo. Uma sequência de m batimentos é destacada com uma faixa de ±r em torno de cada batimento; qualquer outra sequência que fique dentro da faixa é uma coincidência, e as caixas mais escuras são coincidências que continuam valendo com um batimento a mais. A entropia amostral (SampEn) é menos o logaritmo natural da parcela das coincidências que sobrevivem, contada em todo o registro; a entropia aproximada (ApEn) é a antecessora dela. Mude m e r, ou passe para uma série periódica ou aleatória.

Um gráfico de linhas de 64 intervalos entre batimentos, em ordem. Uma caixa destacada marca uma sequência-modelo de m batimentos, com uma faixa de tolerância de mais ou menos r milissegundos em torno de cada batimento; caixas mais claras marcam outras sequências de m batimentos que coincidem com o modelo dentro da faixa, e as mais escuras, as que ainda coincidem quando as duas sequências têm um batimento a mais. Indicadores mostram a entropia amostral, a entropia aproximada, a tolerância em milissegundos e as duas contagens de coincidências, seguidos de uma frase que as explica. Dois controles deslizantes definem m (1 a 4 batimentos) e r (0,1 a 0,6 vezes o desvio padrão); três botões escolhem uma série periódica, o registro em repouso ou batimentos aleatórios.

A entropia amostral pega cada trecho de dois batimentos, encontra os trechos que coincidem com ele dentro de uma tolerância e pergunta quantos ainda coincidem um batimento depois. A entropia é menos o logaritmo natural dessa proporção. O registro de exemplo dá 1,67; uma série perfeitamente periódica dá 0,01, porque todo trecho que coincide continua coincidindo; batimentos aleatórios dão 2,35. Richman e Moorman a criaram em 2000 para corrigir a antiga entropia aproximada, que contava cada trecho como coincidente consigo mesmo e variava com a duração do registro. As duas dependem muito do comprimento do trecho mm, da tolerância rr e do número de batimentos, então valores de programas ou durações de registro diferentes não podem ser comparados.

As medidas clínicas

A turbulência da frequência cardíaca e a capacidade de desaceleração foram desenvolvidas como marcadores de risco e testadas principalmente em ECGs de 24 horas de pessoas que tinham sofrido um infarto. A turbulência lê o 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 a partir da resposta do ritmo a um batimento ventricular prematuro; a capacidade de desaceleração calcula a média das desacelerações do coração ao longo de um dia. O estudo de 2006 de Bauer e colaboradores com 1.455 sobreviventes de infarto, validado em mais duas coortes, mostrou que a capacidade de desaceleração previa a morte melhor do que a fração de ejeção ou o SDNN. São marcadores de risco para cardiologistas, e não números de bem-estar, e relógios, anéis e pulseiras não os mostram.

O veredito

Sassi e colaboradores revisaram toda essa família em 2015 para o grupo de trabalho de e-Cardiologia da Sociedade Europeia de Cardiologia e para a Associação Europeia do Ritmo Cardíaco: medidas fractais, entropia, dinâmica simbólica e caos. A conclusão deles é que os métodos melhoraram a compreensão do sinal, que os resultados de laboratórios especializados em pacientes selecionados são interessantes, mas não estabelecem uso clínico, que o sucesso na construção de ferramentas clínicas, como a identificação de risco, tem sido bastante limitado e que são necessários novos estudos prospectivos. A visão geral de 2017 de Shaffer e Ginsberg lista as medidas ao lado das da Task Force, o documento de padrões da Sociedade Europeia de Cardiologia e da Sociedade Norte-Americana de Estimulação e Eletrofisiologia, e observa, por exemplo, que o DFA foi concebido para registros de várias horas.

Você precisa delas?

Para uma medição matinal ou noturna de um relógio, anel ou pulseira, não. O RMSSD ou o 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 em relação à sua própria 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 responde à pergunta para a qual essas medições servem, e os valores não lineares exigem registros mais limpos e mais longos do que um sensor de pulso fornece, além de configurações que você teria de manter fixas. Vale conhecê-las se você lê artigos científicos, usa o Kubios HRV ou um programa parecido, ou vê o DFA α1 em um aplicativo de treino. Os verbetes do glossário sobre DFA α1, entropia amostral, entropia aproximada, turbulência da frequência cardíaca e capacidade de desaceleração trazem, para cada uma, a fórmula e um exemplo resolvido; e, para os valores de frequência que costumam aparecer ao lado delas, leia O que significam LF, HF, VLF e un no meu aplicativo de VFC?

Perguntas frequentes

O meu aplicativo mostra o DFA α1 durante o exercício. Para que serve?

Alguns aplicativos de treino usam o α1 como marcador da intensidade do exercício: ele fica perto de 1 em esforço leve e cai em direção a 0,5 conforme o esforço aumenta, e Rogers e colaboradores propuseram em 2021, com 15 corredores, que o ponto em que ele cruza 0,75 marca o primeiro limiar ventilatório. O método exige um sinal limpo de cinta peitoral e ainda está sendo validado.

Uma entropia amostral mais alta é melhor?

Não como regra. Um ritmo perfeitamente regular tem valor perto de 0 e batimentos aleatórios têm valor alto, e os dois extremos são padrões não saudáveis. Em estudos, as medidas de entropia diminuem com a idade, mas o valor depende tanto das configurações que só se podem comparar valores do mesmo programa e da mesma duração de registro.

O meu relógio consegue calcular essas medidas?

Os cálculos rodam em qualquer celular, mas relógios, anéis e pulseiras não as mostram, e a maioria exige uma série de intervalos mais limpa e mais longa do que a de um sensor de pulso. Programas de pesquisa como o Kubios HRV as calculam a partir de uma cinta peitoral ou de uma exportação de ECG.

Fontes

  1. Advances in heart rate variability signal analysis: joint position statement by the e-Cardiology ESC Working Group and the European Heart Rhythm Association co-endorsed by the Asia Pacific Heart Rhythm Society Europace, 2015
  2. Quantification of scaling exponents and crossover phenomena in nonstationary heartbeat time series Chaos, 1995
  3. Physiological time-series analysis using approximate entropy and sample entropy American Journal of Physiology: Heart and Circulatory Physiology, 2000
  4. Deceleration capacity of heart rate as a predictor of mortality after myocardial infarction: cohort study The Lancet, 2006
  5. An overview of heart rate variability metrics and norms Frontiers in Public Health, 2017
  6. Heart rate turbulence: standards of measurement, physiological interpretation, and clinical use: International Society for Holter and Noninvasive Electrophysiology consensus Journal of the American College of Cardiology, 2008
  7. A new detection method defining the aerobic threshold for endurance exercise and training prescription based on fractal correlation properties of heart rate variability Frontiers in Physiology, 2021