Частота пика

Частота пика диапазона — это частота внутри него, на которой спектр максимален, в герцах (циклах в секунду).

Зачем нужен этот показатель

Мощность диапазона показывает, сколько в нём изменчивости, а пик — какой ритм её создаёт. Task Force 1996 года рекомендует исследованиям с авторегрессионными спектрами указывать центральную частоту LF LF Мощность LF Дисперсия интервалов между ударами в диапазоне 0,04–0,15 Гц, в мс²: ритмы, повторяющиеся каждые 7–25 секунд. Раньше её считали показателем симпатической активности, но теперь это оспаривают. Подробнее: Мощность LF и HF HF Мощность HF Дисперсия интервалов между ударами в диапазоне от 0,15 до 0,40 Гц, в мс²: это диапазон обычного дыхания. Отражает в основном вагусную активность при частоте дыхания от 9 до 24 вдохов в минуту. Подробнее: Мощность HF . Shaffer и Ginsberg определяют пик LF как частоту с наибольшей амплитудой в диапазоне LF, пик HF — аналогично. В записи в покое пик HF — это частота дыхания частота дыхания Частота дыхания Сколько вдохов вы делаете за минуту. Она сама по себе меняет ВСР: чем медленнее и глубже дыхание, тем больше размах колебаний от удара к удару, а при частоте ниже примерно 9 вдохов в минуту дыхательный пик переходит из диапазона HF в LF. Подробнее: Частота дыхания : 0,25 Гц соответствует 15 вдохам в минуту. Пик LF находится около 0,1 Гц — это частота волн артериального давления, которые создаёт барорефлекс барорефлекс Барорефлекс Рефлекс, который от удара к удару удерживает артериальное давление, меняя пульс. Из-за задержки в самом рефлексе пульс повышается и снижается примерно каждые 10 секунд: это ритм 0,1 Гц в мощности LF. Подробнее: Барорефлекс ; при дыхании в заданном ритме 6 вдохов в минуту спектральный пик оказывается ровно на этой частоте, и на этом основаны резонансное дыхание резонансное дыхание Биологическая обратная связь по ВСР Дыхательная практика, при которой вы видите пульс в реальном времени и дышите медленно, часто около 6 вдохов в минуту, чтобы пульс как можно сильнее поднимался и опускался с каждым дыхательным циклом. Подробнее: Биологическая обратная связь по ВСР и показатель когерентности показатель когерентности Когерентность Показатель HeartMath: какая часть спектра ВСР приходится на один узкий пик между 0,04 и 0,26 Гц. Такой пик даёт медленное дыхание, около 6 вдохов в минуту, поэтому показатель в основном измеряет темп дыхания. Подробнее: Когерентность HeartMath.

Формула

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

В границах диапазона найдите частоту $f$, на которой спектральная плотность мощности $P(f)$ наибольшая. Чтобы перевести её в частоту дыхания, умножьте на 60: 0,25 Гц × 60 = 15 вдохов в минуту.

Пример расчёта

Раскладываем ритм на части

Пять минут учебной записи

Мощность на каждой частоте, Гц Дыхание

VLFLFHF

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

ULF

нужны 24 ч

VLF

3 мс²

LF

120 мс²

HF

635 мс²

Всего

758 мс²

LF n.u.

15,9

HF n.u.

84,1

LF/HF

0,19

Пик

0,250 Гц, HF

Покой, 15 вдохов в минуту (0,250 Гц), 5 минут, метод Welch после удаления тренда. Дыхательный пик находится на 0,250 Гц, в диапазоне HF, а волна давления около 0,1 Гц образует меньший пик в LF. LF/HF равно 0,19.

Покой Стресс С дрейфом Экстрасистолы

Частота дыхания 15 вдохов в минуту Длительность записи 5 минут

Welch (БПФ) Lomb–Scargle

Сначала удалить тренд (smoothness priors, λ = 500)

Элементы управления работают при включённом JavaScript.

Линейный график мощности по частоте от 0 до 0,5 Гц с закрашенными диапазонами VLF (0,003–0,04 Гц), LF (0,04–0,15 Гц) и HF (0,15–0,4 Гц) и меткой на частоте дыхания. Ниже выведены мощность ULF, VLF, LF, HF и общая мощность в мс², LF и HF в нормализованных единицах, отношение LF/HF и пиковая частота, затем предложение о том, что изменилось. Элементы управления: ползунок частоты дыхания от 5 до 20 вдохов в минуту, ползунок длительности записи, флажок удаления тренда, кнопки Welch и Lomb–Scargle и четыре кнопки предустановок для записи в покое, в состоянии стресса, с дрейфом или с экстрасистолами.

Пять минут учебной записи при дыхании 15 раз в минуту дают пик на частоте 0,250 Гц в диапазоне HF. Если задать частоту дыхания 6 раз в минуту, пик сместится на 0,100 Гц — туда, где уже находится волна давления около 0,1 Гц, и два ритма сольются в один высокий пик LF.

Что на него влияет

Частота дыхания прямо задаёт пик HF, а Kubios HRV оценивает частоту дыхания по ЭКГ ЭКГ ЭКГ Запись электрической активности сердца с помощью электродов на коже. RR-интервалы, полученные по ЭКГ, — эталонный метод измерения ВСР. Подробнее: ЭКГ и ряду ударов. Пик LF в покое смещается меньше, хотя Task Force отмечает, что центральные частоты LF и HF не фиксированы и сдвигаются при изменениях вегетативной регуляции. От частотного разрешения метода зависит, насколько точно можно указать положение пика: окно из 256 отсчётов при 4 Гц даёт шаг между точками спектра 1/64 Гц, поэтому положение пика известно лишь с точностью около 0,016 Гц.

Когда он вводит в заблуждение

Когда дыхание нерегулярно, единого пика HF нет, и указанная частота — просто та точка спектра, которая случайно оказалась выше остальных. Когда дыхание медленное, дыхательный пик попадает в диапазон LF, и «пик LF» отражает дыхание, а не барорефлекс. И частота пика ничего не говорит о том, сколько мощности под ним: высокий узкий пик и низкий широкий горб могут иметь одну и ту же частоту пика.

Где вы его увидите

Kubios HRV выводит частоту пика для VLF VLF Мощность VLF Дисперсия интервалов между ударами в диапазоне от 0,003 до 0,04 Гц, в мс²: ритмы с периодом от 25 секунд до 5 минут. Нужна запись не короче 5 минут, а надёжнее всего оценивать её за 24 часа. Подробнее: Мощность VLF , LF и HF в герцах рядом с мощностью каждого диапазона, а при записи ЭКГ — ещё и оценку дыхания по ЭКГ (EDR) — частоту дыхания, рассчитанную по сигналу ЭКГ. Приложения-тренажёры дыхания показывают дыхательный пик, когда рисуют спектр. Когерентность — это показатель, построенный на доле пика в спектре.