Нелинейные показатели вариабельности сердечного ритма (ВСР) описывают структуру интервалов между ударами, а не их разброс. SDNN SDNN Стандартное отклонение всех NN-интервалов записи, в миллисекундах. Показывает общую вариабельность; его значение сильно зависит от длительности записи. Подробнее: SDNN говорит, как далеко интервалы отклоняются; RMSSD RMSSD Среднеквадратичное значение разностей соседних NN-интервалов: показатель ВСР в миллисекундах, построенный на том, насколько каждый интервал между ударами отличается от следующего. В основном отражает активность блуждающего нерва. Подробнее: RMSSD — насколько они скачут от удара к удару; нелинейные показатели выясняют, «помнят» ли удары предыдущие ( детрендированный флуктуационный анализ DFA α1 Краткосрочный скейлинговый показатель детрендированного флуктуационного анализа. Около 1 — удары связаны «памятью» на всех масштабах, около 0,5 — ведут себя как шум. α2 — тот же наклон на более длинных участках. Подробнее: DFA α1 ), насколько предсказуем следующий (выборочная и приближённая энтропия Приближённая энтропия Предшественница выборочной энтропии, без единицы измерения: показатель регулярности, который засчитывает каждому отрезку совпадение с самим собой и поэтому на коротких записях занижен. Подробнее: Приближённая энтропия ) и как ритм отвечает на преждевременное сокращение Эктопическое сокращение Сокращение сердца, которое возникает вне обычного водителя ритма и обычно приходит раньше срока. Эктопические сокращения встречаются часто, но искажают ВСР, если их не убрать или не исправить. Подробнее: Эктопическое сокращение ( турбулентность сердечного ритма Турбулентность сердечного ритма Кратковременное ускорение и более медленное восстановление сердечного ритма после желудочковой экстрасистолы; её измеряют по ЭКГ за 24 часа и выражают двумя числами: начало турбулентности (%) и наклон турбулентности (мс на удар). Подробнее: Турбулентность сердечного ритма , способность к замедлению ритма Способность к замедлению ритма Средняя величина замедлений сердца в миллисекундах: её находят, усредняя картину вокруг каждого удара, который медленнее предыдущего. 24-часовой вагусный показатель, применяемый после инфаркта миокарда. Подробнее: Способность к замедлению ритма ). Чтобы следить за собственным восстановлением по носимому устройству, они не нужны. Они встречаются в исследовательских программах, а в европейском позиционном документе 2015 года о них сделан вывод, что они углубили понимание сигнала, но как клинические инструменты пока применялись довольно ограниченно.
Почему «нелинейные»
Возьмите запись, перемешайте удары в случайном порядке и рассчитайте SDNN: он не изменится. Не изменятся и гистограмма, триангулярный индекс Триангулярный индекс ВСР Число NN-интервалов в записи, делённое на высоту самого высокого столбца их гистограммы. Безразмерный геометрический показатель общей вариабельности, который почти не меняется от нескольких ошибочных ударов. Подробнее: Триангулярный индекс ВСР , стресс-индекс Баевского Стресс-индекс Баевского Безразмерное число, построенное по гистограмме интервалов между ударами. Оно растёт, когда ритм становится ровнее и менее изменчивым; Баевский видел в этом напряжение регуляторных систем организма. Подробнее: Стресс-индекс Баевского . Эти показатели видят только разброс интервалов. Перемешивание разрушает порядок, а физиология живёт именно в порядке: дыхательная волна, более медленная волна давления, то, как за одним медленным ударом обычно следует другой. Методы, которые учитывают порядок и результаты которых не сводятся к сумме значений, называют нелинейными. Peng, Havlin, Stanley и Goldberger прославили это семейство в 1995 году, показав, что у здоровых сердец есть дальние корреляции, исчезающие при тяжёлой сердечной недостаточности.
Два, с которыми вы встретитесь
DFA α1: помнят ли удары друг друга?
Помнит ли ритм своё прошлое?
Пять минут учебной записи
- α1 (4–16 ударов)
- 0,49
- α2 (16–64 ударов)
- 0,65
Запись в покое синтетическая: чистая дыхательная волна каждые четыре удара и случайный шум между ударами, поэтому на 4–16 ударах она почти похожа на шум (α1 0,49), а более медленные волны придают окнам от 16 до 64 ударов некоторую память (α2 0,65). Настоящие записи в покое обычно дают α1 около 1 или выше.
Элементы управления работают при включённом JavaScript.
График на двойной логарифмической шкале: колебание в зависимости от длины окна от 4 до 64 ударов; для каждой длины окна — точка, и проведены две прямые: одна по окнам от 4 до 16 ударов для α1, другая по окнам от 16 до 64 ударов для α2. Ниже выведены α1 и α2 и предложение, объясняющее их. Четыре кнопки выбирают запись в покое, белый шум, шум 1/f или запись с экстрасистолами; ползунок подмешивает белый шум в выбранный ряд.
Детрендированный флуктуационный анализ выясняет, как растёт размах колебаний ряда, когда вы смотрите на всё более длинные его участки, в логарифмических осях. Белый шум без памяти даёт наклон 0,5; шум 1/f с памятью на всех масштабах даёт 1; случайное блуждание даёт 1,5. Пять минут учебной записи дают α1 = 0,49 на участках от 4 до 16 ударов и α2 = 0,65 на участках от 16 до 64. Переключитесь на белый шум, и оба наклона окажутся около 0,5 (α1 0,48); переключитесь на шум 1/f, и они окажутся около 1 (α1 1,04). Реальные записи в покое обычно дают около 1 или больше. Учебная запись показывает низкое значение, потому что она синтетическая: чистая дыхательная волна раз в четыре удара и случайный шум между ударами, поэтому на коротких масштабах запись похожа на шум. Сильное регулярное колебание от дыхания может сдвинуть реальные значения α1 в ту же сторону. Нагрузка сдвигает его примерно от 1 к 0,5 по мере роста усилия, и по этой причине некоторые приложения для тренировок показывают его в реальном времени.
Выборочная энтропия: насколько предсказуем следующий удар?
Насколько предсказуем следующий удар?
Пять минут учебной записи
- SampEn
- 1,67
- ApEn
- 1,02
- Допуск r
- 5,7 мс
- совпадения по m
- 13
- совпадения по m+1
- 1
Покой, m = 2, r = 0,20 × SD = 5,7 мс. Выделенный отрезок (m = 2) совпадает с другими отрезками в пределах 5,7 мс: всего совпадений — 13; из них сохраняются при удлинении обоих отрезков на один удар — 1. При подсчёте по всем отрезкам записи выборочная энтропия равна 1,67: дыхательный ритм делает следующий удар отчасти предсказуемым.
Элементы управления работают при включённом JavaScript.
Линейный график интервалов между ударами сердца по порядку (всего 64). Выделенная рамка отмечает образец из m ударов с полосой допуска плюс-минус r миллисекунд вокруг каждого удара; светлые рамки отмечают другие отрезки из m ударов, совпадающие с образцом в пределах полосы, а тёмные — те, которые совпадают и тогда, когда оба отрезка длиннее на один удар. Ниже выведены выборочная энтропия, приближённая энтропия, допуск в миллисекундах и число совпадений в двух вариантах, а затем объясняющее их предложение. Два ползунка задают m (от 1 до 4 ударов) и r (от 0,1 до 0,6 стандартного отклонения); три кнопки выбирают периодический ряд, запись в покое или случайные удары.
Выборочная энтропия Выборочная энтропия Насколько непредсказуем ряд ударов сердца: минус логарифм вероятности того, что совпавшие отрезки из нескольких ударов совпадут и при увеличении на один удар. Около 0 — повторяющийся ряд, 2 и больше — почти случайный. Подробнее: Выборочная энтропия берёт каждый отрезок из двух ударов, находит отрезки, совпадающие с ним в пределах допуска, и выясняет, сколько из них продолжают совпадать на следующем ударе. Минус логарифм этой доли и есть энтропия. Учебная запись даёт 1,67; идеально периодический ряд даёт 0,01, потому что каждое совпадение продолжает совпадать; случайные удары дают 2,35. Richman и Moorman создали её в 2000 году, чтобы исправить прежнюю приближённую энтропию, которая считала каждый отрезок совпадающим с самим собой и смещалась в зависимости от длины записи. Обе сильно зависят от длины отрезка , допуска и числа ударов, поэтому значения из разных программ или при разной длительности записи сравнивать нельзя.
Клинические показатели
Турбулентность сердечного ритма и способность к замедлению ритма разработаны как маркеры риска и проверены в основном на 24-часовых ЭКГ ЭКГ Запись электрической активности сердца с помощью электродов на коже. RR-интервалы, полученные по ЭКГ, — эталонный метод измерения ВСР. Подробнее: ЭКГ людей, переживших инфаркт. Турбулентность оценивает 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 по ответу ритма на желудочковую экстрасистолу; способность к замедлению ритма усредняет замедления сердца за сутки. В исследовании Bauer и коллег 2006 года с участием 1455 переживших инфаркт, проверенном ещё на двух когортах, способность к замедлению ритма лучше предсказывала смерть, чем фракция выброса или SDNN. Это маркеры риска для кардиологов, а не числа для оценки самочувствия, и носимые устройства их не показывают.
Вывод
Sassi и коллеги в 2015 году рассмотрели всё семейство для рабочей группы по электронной кардиологии (e-Cardiology) Европейского общества кардиологов и Европейской ассоциации сердечного ритма: фрактальные показатели, энтропию, символическую динамику и хаос. Они заключают, что методы улучшили понимание сигнала, что результаты специализированных лабораторий у отобранных пациентов интересны, но не подтверждают клинической применимости, что создать клинические инструменты, например для выявления риска, удалось довольно ограниченно и что нужны новые проспективные исследования. В обзоре Shaffer и Ginsberg 2017 года эти показатели перечислены рядом с показателями Task Force, и отмечено, например, что DFA рассчитан на записи длительностью несколько часов.
Нужны ли они вам?
Для утреннего или ночного измерения с носимого устройства — нет. RMSSD или lnRMSSD lnRMSSD Натуральный логарифм RMSSD; единиц измерения нет. Логарифм сглаживает разброс значений RMSSD, поэтому изменения от дня ко дню проще сравнивать и анализировать. Подробнее: lnRMSSD относительно вашего базового уровня отвечает на вопрос, для которого такие измерения годятся, а нелинейным показателям нужны более чистые и длинные записи, чем даёт датчик на запястье, и настройки, которые пришлось бы держать неизменными. Знать о них стоит, если вы читаете научные статьи, пользуетесь Kubios HRV или похожей программой или видите DFA α1 в приложении для тренировок. Статьи глоссария о DFA α1, выборочной энтропии, приближённой энтропии, турбулентности сердечного ритма и способности к замедлению ритма приводят для каждого формулу и разобранный пример, а материал Что означают LF, HF, VLF и n.u. в приложении с ВСР? объясняет частотные показатели, которые обычно стоят рядом с ними.