Мощность LF

Мощность LF (от англ. low frequency, низкие частоты, НЧ) — это дисперсия интервалов между ударами, приходящаяся на диапазон от 0,04 до 0,15 Гц, в мс². Это медленные волны, которые повторяются примерно каждые 7–25 секунд.

Зачем нужен этот показатель

Частотный анализ раскладывает колебания интервалов на ритмы разной скорости, примерно как музыку делят на низкие и высокие тона. Рабочая группа ESC и NASPE (Task Force) в 1996 году закрепила четыре диапазона. Низкочастотный диапазон должен был уловить волну частоты сердечных сокращений около 0,1 Гц, которая повторяет волны артериального давления того же периода. Годами его считали маркером симпатической активности ( «бей или беги» «бей или беги» Симпатическая нервная система Ветвь вегетативной нервной системы, отвечающая за реакцию «бей или беги». Она учащает сердцебиение и усиливает сокращения сердца, но действует слишком медленно, чтобы определять ВСР от удара к удару. Подробнее: Симпатическая нервная система ). Более поздние работы это не подтверждают. Goldstein и коллеги в 2011 году пришли к выводу, что мощность LF отражает работу барорефлекса — контура, который стабилизирует артериальное давление, — а не симпатический тонус, а обзор Billman 2013 года назвал связь LF с активностью симпатических нервов крайне слабой. В этот диапазон вносят вклад обе ветви нервной системы.

Формула

$$\mathrm{LF} = \int_{0.04}^{0.15} P(f)\,\mathrm{d}f$$

Сложите спектральную плотность мощности $P(f)$, в мс² на Гц, по всем частотам $f$ от 0,04 до 0,15 Гц. $P(f)$ получают из спектра ряда интервалов, который передискретизируют с частотой 4 Гц, избавляют от тренда и преобразуют методом Уэлча (или оценивают авторегрессионной моделью, либо периодограммой Ломба — Скаргла прямо по моментам ударов). Результат — дисперсия, поэтому единица измерения — мс².

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 дают мощность LF 120 мс² при мощности 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 635 мс²; пик дыхания приходится на 0,250 Гц. Уменьшите частоту дыхания до 7 вдохов в минуту: пик сместится на 0,116 Гц, внутрь диапазона LF, мощность LF вырастет до 3462 мс², а мощность HF упадёт до 19 мс². Нервная система при этом не изменилась, изменилось только дыхание.

Что на неё влияет

В покое — 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 и волны артериального давления. Ещё — дыхание реже примерно 9 вдохов в минуту (0,15 Гц), при котором весь дыхательный ритм попадает в этот диапазон; переход в положение стоя, который её повышает; и длительность записи: по данным Task Force, для оценки диапазона LF нужно около 2 минут. В таблице Task Force для стационарной 5-минутной записи лёжа приведено значение 1170 ± 416 мс², которое сама рабочая группа называет приблизительным; среднее по краткосрочным значениям, объединённым Nunan и коллегами, равно 519 мс².

Когда она вводит в заблуждение

Всякий раз, когда её толкуют как показатель симпатической активности. Рост LF при упражнениях с медленным дыханием — это пик дыхания, пересёкший границу диапазона: человек, который дышит с частотой 6 вдохов в минуту, покажет большую мощность LF, даже если глубоко расслаблен. Абсолютная мощность распределена асимметрично, поэтому несколько человек с большими значениями растягивают любое среднее; в статьях часто приводят её логарифм или долю в нормализованных единицах. Две программы могут дать разные значения LF по одной и той же записи, потому что на оценку влияют частота передискретизации, удаление тренда удаление тренда Удаление тренда Удаление медленного дрейфа из ряда интервалов между ударами до расчёта спектра, чтобы дрейф не превратился в ложную мощность в самых низких частотах. Подробнее: Удаление тренда и длина окна.

Где вы её увидите

В терминологии Task Force этот показатель называется LF, он выражается в мс² и в нормализованных единицах. Kubios HRV выводит частоту пика LF, абсолютную мощность в мс², её логарифм, относительную мощность в процентах и нормализованную мощность ( n.u. n.u. Нормализованные единицы Мощность LF или HF в процентах от их суммы (LF + HF), а не в мс². В сумме две доли всегда дают 100, поэтому несут только одно значение на двоих. Подробнее: Нормализованные единицы ); Elite HRV показывает LF в мс² и предупреждает, что для точных частотных показателей нужна запись не короче 5 минут. Материал что означают LF, HF, VLF и n.u. в приложении для ВСР? разбирает типичный экран приложения.