Variabilità del battito cardiaco - Heart rate variability

Registrazione dell'elettrocardiogramma (ECG) di un cuore canino che illustra la variabilità da battito a battito nell'intervallo R–R (in alto) e nella frequenza cardiaca (in basso).

La variabilità della frequenza cardiaca ( HRV ) è il fenomeno fisiologico della variazione nell'intervallo di tempo tra i battiti cardiaci. Viene misurato dalla variazione dell'intervallo tra i battiti.

Altri termini utilizzati sono: "ciclo lunghezza variabilità", "RR variabilità" (dove R è un punto corrispondente al picco del complesso QRS del ECG dell'onda, e RR è l'intervallo tra Rs successive), e "periodo cardiaco variabilità".

I metodi utilizzati per rilevare i battiti includono: ECG, pressione sanguigna, ballistocardiogrammi e il segnale dell'onda del polso derivato da un fotopletismografo (PPG). L'ECG è considerato superiore perché fornisce una forma d'onda chiara, che rende più facile escludere i battiti cardiaci che non hanno origine nel nodo senoatriale . Il termine "NN" viene utilizzato al posto di RR per enfatizzare il fatto che i battiti elaborati sono battiti "normali".

Significato clinico

È stato dimostrato che la riduzione dell'HRV è un predittore di mortalità dopo infarto miocardico, sebbene altri abbiano dimostrato che le informazioni nell'HRV relative alla sopravvivenza dell'infarto miocardico acuto sono completamente contenute nella frequenza cardiaca media. Una serie di altri esiti e condizioni può anche essere associata a HRV modificata (di solito più bassa), tra cui insufficienza cardiaca congestizia , neuropatia diabetica , depressione post -trapianto cardiaco , suscettibilità alla SIDS e scarsa sopravvivenza nei bambini prematuri , nonché gravità dell'affaticamento nei bambini prematuri. sindrome da stanchezza cronica .

Aspetti psicologici e sociali

Una rappresentazione semplificata del modello di integrazione neuroviscerale

C'è interesse per HRV nel campo della psicofisiologia . Ad esempio, l'HRV è correlato all'eccitazione emotiva. È stato riscontrato che l'attività ad alta frequenza (HF) diminuisce in condizioni di pressione temporale acuta e tensione emotiva e stato di ansia elevato, presumibilmente correlato all'attenzione focalizzata e all'inibizione motoria. È stato dimostrato che l'HRV è ridotto nelle persone che riferiscono di preoccuparsi di più. Negli individui con disturbo da stress post-traumatico (PTSD), l'HRV e la sua componente HF (vedi sotto) è ridotta mentre la componente a bassa frequenza (LF) è elevata. Inoltre, i pazienti con PTSD non hanno dimostrato alcuna reattività a LF o HF al ricordo di un evento traumatico.

L'integrazione neuroviscerale è un modello di HRV che vede la rete autonomica centrale come il decisore della regolazione cognitiva, comportamentale e fisiologica in quanto appartengono a un continuum di emozioni. Il modello di integrazione neuroviscerale descrive come la corteccia prefrontale regola l'attività nelle strutture limbiche che agiscono per sopprimere l'attività del sistema nervoso parasimpatico (PSNS) e attivare i circuiti del sistema nervoso simpatico (SNS). La variazione nell'output di questi due rami del sistema autonomo produce HRV e l'attività nella corteccia prefrontale può quindi modulare l'HRV.

HRV è la misura degli spazi incoerenti tra ogni battito cardiaco ed è usato come indice per diversi aspetti della psicologia. Si dice che l'HRV sia un indice dell'influenza sia del sistema nervoso parasimpatico che del sistema nervoso simpatico. Diversi aspetti della psicologia rappresentano l'equilibrio di queste due influenze. Ad esempio, un HRV alto mostra una corretta regolazione delle emozioni, processo decisionale e attenzione, e un HRV basso riflette il contrario. Il sistema nervoso parasimpatico lavora rapidamente per diminuire la frequenza cardiaca, mentre il SNS lavora lentamente per aumentare la frequenza cardiaca, e questo è importante perché si applica ai diversi stati psicologici sopra menzionati. Ad esempio, qualcuno con HRV alto può riflettere un'attività parasimpatica aumentata e qualcuno con HRV basso può riflettere un'attività simpatica aumentata.

Le emozioni derivano dal tempo e dall'impatto di una situazione su una persona. La capacità di regolare le emozioni è essenziale per gli ambienti sociali e il benessere. L'HRV ha fornito una finestra sulle componenti fisiologiche associate alla regolazione emotiva. È stato dimostrato che l'HRV riflette la regolazione emotiva a due diversi livelli, durante il riposo e durante il completamento di un compito. La ricerca suggerisce che una persona con una HRV più alta a riposo può fornire risposte emotive più appropriate rispetto a quelle che hanno una HRV bassa a riposo. La ricerca empirica ha scoperto che l'HRV può riflettere una migliore regolazione emotiva da parte di coloro con una HRV a riposo più elevata, in particolare con le emozioni negative. Quando si completa un'attività, l'HRV è soggetta a modifiche, soprattutto quando le persone hanno bisogno di regolare le proprie emozioni. Ancora più importante, le differenze individuali sono legate alla capacità di regolare le emozioni. Non solo è necessaria la regolazione emotiva, ma lo è anche l'attenzione.

Ricerche precedenti hanno suggerito che gran parte della regolazione dell'attenzione è dovuta alle proprietà inibitorie predefinite della corteccia prefrontale. I processi dall'alto verso il basso della corteccia prefrontale forniscono influenze parasimpatiche e, se per qualche ragione, tali influenze sono attive, l'attenzione può risentirne. Ad esempio, i ricercatori hanno suggerito che l'HRV può indicizzare l'attenzione. Ad esempio, un gruppo di ricercatori ha scoperto che i gruppi con elevata ansia e bassa HRV hanno scarsa attenzione. In linea con questa ricerca, è stato anche suggerito che una maggiore attenzione sia stata collegata all'elevata HRV e all'aumento dell'attività del nervo vago. L'attività del nervo vago riflette la modulazione fisiologica del sistema nervoso parasimpatico e simpatico. L'attività dietro la corteccia prefrontale e il sistema nervoso parasimpatico e simpatico può influenzare l'attività cardiaca. Tuttavia, le persone non sono tutte colpite allo stesso modo. Una revisione sistematica dell'HRV e della funzione cognitiva ha suggerito che l'HRV a riposo può prevedere le differenze individuali nelle prestazioni dell'attenzione. Anche in concetti psicologici come l'attenzione, l'HRV può indicizzare le differenze individuali. Inoltre, l'HRV è stato in grado di indicizzare il ruolo dell'attenzione e delle prestazioni, supportando un'elevata HRV come biomarcatore di maggiore attenzione e prestazioni. Sia l'emozione che l'attenzione possono far luce su come l'HRV viene utilizzato come indice per il processo decisionale.

Le capacità decisionali sono state indicizzate da HRV in diversi studi. Ricerche precedenti hanno suggerito che sia l'emozione che l'attenzione sono legate al processo decisionale; ad esempio, uno scarso processo decisionale è legato all'incapacità di regolare o controllare le emozioni e l'attenzione e viceversa. Il processo decisionale è influenzato negativamente da una HRV inferiore e positivamente da livelli più elevati di HRV. Ancora più importante, l'HRV a riposo è risultato essere un predittore significativo di funzioni cognitive come il processo decisionale. È stato scoperto che la HRV, accompagnata da uno stato psicologico, come l'ansia, porta a decisioni sbagliate. Ad esempio, un gruppo di ricercatori ha scoperto che una bassa HRV era un indice di maggiore incertezza che portava a scarse capacità decisionali, in particolare quelli con livelli più elevati di ansia. L'HRV è stato utilizzato anche per valutare le capacità decisionali in un gioco ad alto rischio ed è risultato essere un indice di attivazione simpatica superiore (HRV inferiore) quando si prendono decisioni che comportano rischi. HRV può indicizzare concetti psicologici, come quelli delineati sopra, per valutare la domanda per le situazioni che le persone sperimentano.

La teoria polivagale è un altro modo per descrivere i percorsi nel sistema nervoso autonomo che mediano l'HRV. La teoria polivagale evidenzia tre principali processi ordinali, la risposta inattiva a una minaccia ambientale, la risposta attiva a una minaccia ambientale e la fluttuazione tra la connessione e la disconnessione a una minaccia ambientale. Questa teoria, come altre, scompone la variabilità della frequenza cardiaca in base alle caratteristiche del dominio della frequenza. Tuttavia, pone maggiore enfasi sull'aritmia sinusale respiratoria e sulla sua trasmissione tramite un ipotetico percorso neurale distinto dagli altri componenti dell'HRV. Esistono prove anatomiche e fisiologiche di un controllo polivagale del cuore.

Variazione

La variazione dell'intervallo tra i battiti è un fenomeno fisiologico. Il nodo SA riceve diversi input e la frequenza cardiaca istantanea o intervallo RR e la sua variazione sono i risultati di questi input.

Gli input principali sono il sistema nervoso simpatico e parasimpatico (PSNS) e i fattori umorali . La respirazione dà origine a onde nella frequenza cardiaca mediate principalmente tramite il PSNS e si pensa che il ritardo nel ciclo di feedback dei barocettori possa dare origine a onde di 10 secondi nella frequenza cardiaca (associate alle onde di Mayer della pressione sanguigna), ma questo rimane controverso .

I fattori che influenzano l'input sono il baroriflesso , la termoregolazione , gli ormoni , il ciclo sonno-veglia , i pasti, l'attività fisica e lo stress .

La diminuzione dell'attività PSNS o l'aumento dell'attività SNS si tradurrà in una riduzione dell'HRV. L'attività ad alta frequenza (HF) (da 0,15 a 0,40 Hz), in particolare, è stata collegata all'attività PSNS. L'attività in questo intervallo è associata all'aritmia sinusale respiratoria (RSA), una modulazione vagamente mediata della frequenza cardiaca tale che aumenta durante l'inspirazione e diminuisce durante l'espirazione. Si sa meno sugli input fisiologici dell'attività a bassa frequenza (LF) (da 0,04 a 0,15 Hz). Sebbene si pensasse in precedenza che riflettesse l'attività SNS, ora è ampiamente accettato che rifletta una combinazione di SNS e PSNS.

Fenomeni

Ci sono due fluttuazioni primarie:

• Aritmia respiratoria (o aritmia sinusale respiratoria ). Questa variazione della frequenza cardiaca è associata alla respirazione e traccia fedelmente la frequenza respiratoria su una gamma di frequenze.
• Oscillazioni a bassa frequenza. Questa variazione della frequenza cardiaca è associata alle onde di Mayer ( onde di Traube-Hering-Mayer) della pressione sanguigna ed è solitamente a una frequenza di 0,1  Hz o un periodo di 10 secondi.

Artefatto

Errori nella posizione del battito cardiaco istantaneo comporteranno errori nel calcolo dell'HRV. L'HRV è altamente sensibile agli artefatti e gli errori anche solo nel 2% dei dati si tradurranno in distorsioni indesiderate nei calcoli dell'HRV. Per garantire risultati accurati, quindi, è fondamentale gestire gli artefatti e gli errori RR in modo appropriato prima di eseguire qualsiasi analisi HRV.

La gestione robusta degli artefatti, compresa l'identificazione, l'interpolazione e l'esclusione RWave richiede un alto grado di cura e precisione. Questo può richiedere molto tempo in studi di grandi dimensioni con dati registrati su lunghe durate. I pacchetti software sono in grado di assistere gli utenti con una varietà di strumenti di gestione degli artefatti robusti e testati. Questi programmi software includono anche alcune funzionalità automatizzate, ma è importante che un essere umano esamini qualsiasi gestione automatizzata degli artefatti e modifichi di conseguenza.

Analisi

I metodi più utilizzati possono essere raggruppati nel dominio del tempo e nel dominio della frequenza. Una task force congiunta europea e americana ha descritto gli standard nelle misurazioni HRV nel 1996. Sono stati proposti altri metodi, come i metodi non lineari.

Metodi nel dominio del tempo

Questi si basano sugli intervalli da battito a battito o NN, che vengono analizzati per fornire variabili come:

• SDNN, la deviazione standard degli intervalli NN. Spesso calcolato su un periodo di 24 ore. SDANN, la deviazione standard degli intervalli NN medi calcolati su brevi periodi, solitamente 5 minuti. SDANN è quindi una misura delle variazioni della frequenza cardiaca dovute a cicli più lunghi di 5 minuti. SDNN riflette tutte le componenti cicliche responsabili della variabilità nel periodo di registrazione, quindi rappresenta la variabilità totale.
• RMSSD (" radice quadrata della media delle differenze successive "), la radice quadrata della media dei quadrati delle differenze successive tra NN adiacenti.
• SDSD (" deviazione standard delle differenze successive "), la deviazione standard delle differenze successive tra NN adiacenti.
• NN50, il numero di coppie di NN successive che differiscono di oltre 50 ms.
• pNN50, la proporzione di NN50 divisa per il numero totale di NN.
• NN20, il numero di coppie di NN successive che differiscono di oltre 20 ms.
• pNN20, la proporzione di NN20 divisa per il numero totale di NN.
• EBC (" ciclo respiratorio stimato "), l'intervallo (max-min) all'interno di una finestra mobile di una determinata durata nel periodo di studio. Le finestre possono muoversi in modo autosovrapponibile o essere finestre strettamente distinte (sequenziali). EBC viene spesso fornito in scenari di acquisizione dati in cui il feedback HRV in tempo reale è un obiettivo primario. È stato dimostrato che l'EBC derivato da PPG su finestre sequenziali e sovrapposte di 10 secondi e 16 secondi è altamente correlato con SDNN.

Metodi geometrici

La serie di intervalli NN può anche essere convertita in uno schema geometrico come: Misure geometriche Indice triangolare HRV: integrale della distribuzione della densità / massimo della distribuzione della densità indice triangolare HRV massimo = Numero di tutti gli intervalli NN / numero massimo. Dipendente dalla lunghezza del bin -> quotare la dimensione del bin+ relativo insensibile alla qualità analitica della serie di NN intervalli - necessità di un numero ragionevole di NN intervalli per generare il pattern geometrico (in pratica da 20 min a 24 h) - non appropriato per valutare le variazioni a breve termine della HRV

• la distribuzione della densità campionaria delle durate degli intervalli NN;
• distribuzione della densità campionaria delle differenze tra intervalli NN adiacenti;
• un grafico a dispersione di ciascun intervallo NN (o RR) con l'intervallo NN (o RR) immediatamente precedente — chiamato anche "grafico di Poincaré" o (apparentemente in errore) un "grafico di Lorenz";

e così via. Viene quindi utilizzata una semplice formula che giudica la variabilità sulla base delle proprietà geometriche e/o grafiche del pattern risultante.

Metodi nel dominio della frequenza

I metodi nel dominio della frequenza assegnano bande di frequenza e quindi contano il numero di intervalli NN che corrispondono a ciascuna banda. Le bande sono tipicamente ad alta frequenza (HF) da 0,15 a 0,4 Hz, a bassa frequenza (LF) da 0,04 a 0,15 Hz e a bassissima frequenza (VLF) da 0,0033 a 0,04 Hz.

Sono disponibili diversi metodi di analisi. La densità spettrale di potenza (PSD), utilizzando metodi parametrici o non parametrici, fornisce informazioni di base sulla distribuzione della potenza tra le frequenze. Uno dei metodi PSD più comunemente usati è la trasformata discreta di Fourier . I metodi per il calcolo della PSD possono essere generalmente classificati come non parametrici e parametrici. Nella maggior parte dei casi, entrambi i metodi forniscono risultati comparabili. I vantaggi dei metodi non parametrici sono (1) la semplicità dell'algoritmo utilizzato ( trasformata di Fourier veloce [FFT] nella maggior parte dei casi) e (2) l'elevata velocità di elaborazione. I vantaggi dei metodi parametrici sono (1) componenti spettrali più uniformi che possono essere distinti indipendentemente dalle bande di frequenza preselezionate, (2) facile postelaborazione dello spettro con un calcolo automatico delle componenti di potenza a bassa e alta frequenza con una facile identificazione della centrale frequenza di ciascun componente, e (3) una stima accurata della PSD anche su un piccolo numero di campioni su cui si suppone che il segnale mantenga la stazionarietà. Lo svantaggio fondamentale dei metodi parametrici è la necessità di verificare l'idoneità del modello prescelto e la sua complessità (cioè l'ordine del modello).

Oltre ai classici metodi basati su FFT utilizzati per il calcolo dei parametri di frequenza, un metodo di stima PSD più appropriato è il periodogramma Lomb-Scargle . L'analisi ha dimostrato che il periodogramma LS può produrre una stima più accurata della PSD rispetto ai metodi FFT per i dati RR tipici. Poiché i dati RR sono dati campionati in modo non uniforme, un altro vantaggio del metodo LS è che, a differenza dei metodi basati su FFT, è possibile utilizzarlo senza la necessità di ricampionare e decurtare i dati RR.

In alternativa, per evitare artefatti che si creano nel calcolo della potenza di un segnale che include un singolo picco ad alta intensità (per esempio causato da un battito cardiaco aritmico), è stato introdotto il concetto di 'Ampiezza istantanea', che si basa su la trasformata di Hilbert dei dati RR.

Un indice HRV appena utilizzato, che dipende dalle misure di entropia wavelet, è una scelta alternativa. Le misure di entropia wavelet sono calcolate utilizzando una procedura in tre fasi definita in letteratura. Innanzitutto, l'algoritmo del pacchetto wavelet viene implementato utilizzando la funzione Daubechies 4 (DB4) come wavelet madre con una scala di 7. Una volta ottenuti i coefficienti wavelet, l'energia per ciascun coefficiente viene calcolata come descritto in letteratura. Dopo aver calcolato i valori normalizzati delle energie wavelet, che rappresentano l'energia wavelet relativa (o la distribuzione di probabilità), si ottengono le entropie wavelet utilizzando la definizione di entropia data da Shannon.

Metodi non lineari

Data la complessità dei meccanismi che regolano la frequenza cardiaca, è ragionevole ritenere che l'applicazione dell'analisi HRV basata su metodi di dinamica non lineare possa fornire informazioni preziose. Sebbene sia stato ipotizzato un comportamento caotico , test più rigorosi hanno dimostrato che la variabilità della frequenza cardiaca non può essere descritta come un processo caotico a bassa dimensione. Tuttavia, è stato dimostrato che l'applicazione di globali caotici all'HRV è in grado di predire lo stato del diabete. Il metodo non lineare più comunemente usato per analizzare la variabilità della frequenza cardiaca è il grafico di Poincaré . Ogni punto dati rappresenta una coppia di battiti successivi, l'asse x è l'intervallo RR corrente, mentre l'asse y è l'intervallo RR precedente. L'HRV viene quantificato adattando ai dati forme geometriche definite matematicamente. Altri metodi utilizzati sono la dimensione di correlazione , la dinamica simbolica, la prevedibilità non lineare, la dimensione di correlazione puntuale, l' analisi della fluttuazione detrended , l'entropia approssimativa, l' entropia del campione , l'analisi dell'entropia multiscala, l'asimmetria del campione e la lunghezza della memoria (basata sull'analisi statistica inversa). È anche possibile rappresentare geometricamente correlazioni a lungo raggio.

Correlazioni a lungo termine

È stato scoperto che le sequenze di intervalli RR hanno correlazioni a lungo termine. Tuttavia, un difetto di queste analisi è la mancanza di statistiche sulla bontà dell'adattamento, ovvero vengono derivati ​​valori che possono o meno avere un rigore statistico adeguato. Diversi tipi di correlazioni sono stati trovati durante le diverse fasi del sonno.

Correlazione incrociata con altri sistemi

La questione di come i ritmi del battito cardiaco siano correlati con altri sistemi fisiologici come il polmone e il cervello è stata studiata da Bashan et al. Si è scoperto che mentre durante la veglia, il sonno leggero e il sonno REM la correlazione tra il battito cardiaco con altri sistemi fisiologici è elevata, quasi svaniscono durante il sonno profondo.

Durata e circostanze della registrazione ECG

I metodi nel dominio del tempo sono preferiti ai metodi nel dominio della frequenza quando si studiano le registrazioni a breve termine. Ciò è dovuto al fatto che la registrazione dovrebbe essere almeno 10 volte la lunghezza d'onda del limite di frequenza più basso di interesse. Pertanto, è necessaria una registrazione di circa 1 minuto per valutare le componenti HF di HRV (ovvero, un limite inferiore di 0,15 Hz è un ciclo di 6,6 secondi e quindi 10 cicli richiedono ~60 secondi), mentre sono necessari più di 4 minuti per affrontare la componente LF (con un limite inferiore di 0,04 Hz).

Sebbene i metodi nel dominio del tempo, in particolare i metodi SDNN e RMSSD, possano essere utilizzati per indagare su registrazioni di lunga durata, una parte sostanziale della variabilità a lungo termine è costituita dalle differenze giorno-notte. Pertanto, le registrazioni a lungo termine analizzate con metodi nel dominio del tempo dovrebbero contenere almeno 18 ore di dati ECG analizzabili che includono l'intera notte.

Correlati fisiologici dei componenti HRV

Influenze autonome della frequenza cardiaca

Sebbene l'automaticità cardiaca sia intrinseca a vari tessuti pacemaker, la frequenza cardiaca e il ritmo sono in gran parte sotto il controllo del sistema nervoso autonomo. L'influenza parasimpatica sulla frequenza cardiaca è mediata dal rilascio di acetilcolina da parte del nervo vago. I recettori muscarinici dell'acetilcolina rispondono a questo rilascio principalmente da un aumento della conduttanza K+ della membrana cellulare. L'acetilcolina inibisce anche la corrente "pacemaker" attivata dall'iperpolarizzazione. L'ipotesi del "decadimento Ik" propone che la depolarizzazione del pacemaker derivi dalla lenta disattivazione della corrente del raddrizzatore ritardato, Ik, che, a causa di una corrente di fondo indipendente dal tempo, provoca la depolarizzazione diastolica. Al contrario, l'ipotesi "attivazione If" suggerisce che dopo la cessazione del potenziale d'azione, If fornisce una corrente verso l'interno attivante lentamente che predomina su Ik in decadimento, iniziando così una lenta depolarizzazione diastolica.

L'influenza simpatica sulla frequenza cardiaca è mediata dal rilascio di epinefrina e noradrenalina. L'attivazione dei recettori β-adrenergici determina la fosforilazione mediata dal cAMP delle proteine ​​di membrana e aumenta l'ICaL e l'If il risultato finale è un'accelerazione della lenta depolarizzazione diastolica.

In condizioni di riposo, prevale il tono vagale e le variazioni del periodo cardiaco dipendono in gran parte dalla modulazione vagale. L'attività vagale e simpatica interagiscono costantemente. Poiché il nodo del seno è ricco di acetilcolinesterasi, l'effetto di qualsiasi impulso vagale è breve perché l'acetilcolina viene rapidamente idrolizzata. Le influenze parasimpatiche superano gli effetti simpatici probabilmente attraverso due meccanismi indipendenti: una riduzione colinergica della noradrenalina rilasciata in risposta all'attività simpatica e un'attenuazione colinergica della risposta a uno stimolo adrenergico.

Componenti

Le variazioni dell'intervallo RR presenti durante le condizioni di riposo rappresentano variazioni battito per battito negli input autonomici cardiaci. Tuttavia, l'attività vagale efferente (parasimpatica) contribuisce in modo importante alla componente HF, come si è visto nelle osservazioni cliniche e sperimentali di manovre autonomiche come la stimolazione vagale elettrica, il blocco del recettore muscarinico e la vagotomia. Più problematica è l'interpretazione della componente LF, che è stata considerata da alcuni come un marker di modulazione simpatica (specialmente quando espressa in unità normalizzate) ma ora è nota per includere sia influenze simpatiche che vagali. Ad esempio, durante l'attivazione simpatica la tachicardia risultante è solitamente accompagnata da una marcata riduzione della potenza totale, mentre si verifica il contrario durante l'attivazione vagale. Quindi le componenti spettrali cambiano nella stessa direzione e non indicano che LF riflette fedelmente gli effetti simpatici.

L'HRV misura le fluttuazioni degli input autonomici al cuore piuttosto che il livello medio degli input autonomici. Pertanto, sia l'astinenza che livelli saturanti di input autonomico al cuore possono portare a una diminuzione della HRV.

Cambiamenti legati a specifici stati biologici e patologie

Una riduzione dell'HRV è stata riportata in diverse malattie cardiovascolari e non cardiovascolari.

Infarto miocardico

HRV depresso dopo infarto miocardico può riflettere una diminuzione dell'attività vagale diretta al cuore. L'HRV nei pazienti sopravvissuti a un infarto miocardico acuto rivela una riduzione della potenza totale e individuale delle componenti spettrali. La presenza di un'alterazione nel controllo neurale si riflette anche in un ottundimento delle variazioni giorno-notte dell'intervallo RR. Nei pazienti post-infarto miocardico con HRV molto depressa, la maggior parte dell'energia residua è distribuita nell'intervallo di frequenza VLF inferiore a 0,03 Hz, con solo piccole variazioni legate alla respirazione.

Neuropatia diabetica

Nella neuropatia associata al diabete mellito caratterizzata da alterazione delle piccole fibre nervose, una riduzione dei parametri nel dominio del tempo dell'HRV sembra non solo avere un valore prognostico negativo, ma anche precedere l'espressione clinica della neuropatia autonomica. Nei pazienti diabetici senza evidenza di neuropatia autonomica, è stata riportata anche una riduzione della potenza assoluta di LF e HF in condizioni controllate. Allo stesso modo, i pazienti diabetici possono essere differenziati dai controlli normali sulla base della riduzione dell'HRV.

Trapianto cardiaco

Un HRV molto ridotto senza componenti spettrali definiti è stato riportato in pazienti con un recente trapianto di cuore. Si ritiene che la comparsa di componenti spettrali discreti in alcuni pazienti rifletta la reinnervazione cardiaca. Questa reinnervazione può verificarsi già da 1 a 2 anni dopo il trapianto e si presume che sia di origine simpatica. Inoltre, una correlazione tra la frequenza respiratoria e la componente HF dell'HRV osservata in alcuni pazienti trapiantati indica anche che un meccanismo non neurale può generare un'oscillazione ritmica correlata alla respirazione.

Disfunzione del miocardio

Una HRV ridotta è stata osservata costantemente in pazienti con insufficienza cardiaca. In questa condizione caratterizzata da segni di attivazione simpatica come battiti cardiaci più veloci e alti livelli di catecolamine circolanti, è stata segnalata una relazione tra i cambiamenti nell'HRV e l'entità della disfunzione ventricolare sinistra. Infatti, mentre la riduzione delle misure di HRV nel dominio del tempo sembrava parallela alla gravità della malattia, la relazione tra componenti spettrali e indici di disfunzione ventricolare sembra essere più complessa. In particolare, nella maggior parte dei pazienti con una fase molto avanzata della malattia e con una drastica riduzione della HRV, non è stato possibile rilevare una componente LF nonostante i segni clinici di attivazione simpatica. Ciò riflette che, come affermato sopra, il LF potrebbe non riflettere accuratamente il tono simpatico cardiaco.

Cirrosi epatica

La cirrosi epatica è associata a una ridotta HRV. La diminuzione dell'HRV nei pazienti con cirrosi ha un valore prognostico e predice la mortalità. La perdita di HRV è anche associata a livelli plasmatici di citochine pro-infiammatorie più elevati e a una funzione neurocognitiva compromessa in questa popolazione di pazienti.

Sepsi

L'HRV è diminuito nei pazienti con sepsi. La perdita di HRV ha valore sia diagnostico che prognostico nei neonati con sepsi. La fisiopatologia della diminuzione dell'HRV nella sepsi non è ben compresa, ma esistono prove sperimentali per dimostrare che il disaccoppiamento parziale delle cellule del pacemaker cardiaco dal controllo neurale autonomo può svolgere un ruolo nella diminuzione dell'HRV durante l'infiammazione sistemica acuta.

Tetraplegia

I pazienti con lesioni croniche complete del midollo spinale cervicale alto hanno vie neurali vagali efferenti intatte dirette al nodo del seno. Tuttavia, una componente LF può essere rilevata nella HRV e nella variabilità della pressione arteriosa di alcuni pazienti tetraplegici. Pertanto, la componente LF di HRV in quelli senza input simpatici intatti al cuore rappresenta la modulazione vagale.

Morte cardiaca improvvisa

È stato riscontrato che le vittime di morte cardiaca improvvisa avevano una HRV più bassa rispetto agli individui sani. Si può osservare che l'HRV è depresso prima dello sviluppo della SCD, il che solleva dubbi sul fatto che la funzione autonomica alterata svolga o meno un ruolo nello sviluppo dell'instabilità elettrica. L'HRV è anche depresso nei sopravvissuti a SCD, che sono ad alto rischio di episodi successivi.

Cancro

L'HRV è correlata alla progressione della malattia e all'esito dei pazienti oncologici, secondo una revisione sistematica degli studi pubblicati. I pazienti nelle prime fasi del cancro hanno una HRV significativamente più alta rispetto ai pazienti nelle fasi successive del cancro, suggerendo che la gravità della malattia influenza la HRV. Diversi intervalli di HRV possono essere osservati tra i tipi di cancro.

Gravidanza

Alterazioni dell'HRV si verificano in gravidanze sane così come cambiamenti simili nelle gravidanze con diabete gestazionale che includono valori medi dell'HRV più bassi.

Disturbi dell'umore e d'ansia

Un basso RMSSD, che si pensa rappresenti il ​​tono vagale, è stato associato alla depressione maggiore. SDNN inferiore e LF/HF elevato sono stati trovati in quelli con disturbo bipolare, e in particolare quelli caratterizzati da una maggiore gravità della malattia a causa di un maggior numero di episodi, durata della malattia e se c'era stata psicosi. I pazienti con disturbo da stress post-traumatico avevano anche uno SC più basso, una misura del tono vagale.

Modifiche da interventi specifici

Gli interventi che aumentano l'HRV possono essere protettivi contro la mortalità cardiaca e la morte cardiaca improvvisa. Sebbene la motivazione per la modifica dell'HRV sia valida, contiene anche il pericolo intrinseco di portare all'assunto ingiustificato che la modifica dell'HRV si traduca direttamente in protezione cardiaca, il che potrebbe non essere il caso. Nonostante il crescente consenso sul fatto che l'aumento dell'attività vagale possa essere vantaggioso, non è ancora noto quanta attività vagale (o HRV come marker) debba aumentare per fornire una protezione adeguata.

-Blocco adrenergico

I dati sull'effetto dei -bloccanti sull'HRV nei pazienti post-infarto del miocardio sono sorprendentemente scarsi. Nonostante l'osservazione di incrementi statisticamente significativi, le variazioni effettive sono molto modeste. Nei cani coscienti post-infarto del miocardio, i beta-bloccanti non modificano l'HRV. L'osservazione inattesa che prima dell'infarto del miocardio il -blocco aumenta l'HRV solo negli animali destinati ad essere a basso rischio di aritmie letali dopo l'infarto può suggerire nuovi approcci alla stratificazione del rischio post-infarto.

Farmaci antiaritmici

Esistono dati per diversi farmaci antiaritmici. È stato riportato che la flecainide e il propafenone, ma non l'amiodarone, riducono le misure di HRV nel dominio del tempo nei pazienti con aritmia ventricolare cronica. In un altro studio, il propafenone ha ridotto l'HRV e ha diminuito l'LF molto più dell'HF. Uno studio più ampio ha confermato che la flecainide, anche encainide e moricizina, ha ridotto l'HRV nei pazienti post-infarto del miocardio, ma non ha trovato alcuna correlazione tra la variazione dell'HRV e la mortalità durante il follow-up. Pertanto, alcuni farmaci antiaritmici associati ad un aumento della mortalità possono ridurre l'HRV. Tuttavia, non è noto se questi cambiamenti nella HRV abbiano un significato prognostico diretto.

scopolamina

I bloccanti dei recettori muscarinici a basso dosaggio, come l'atropina e la scopolamina , possono produrre un aumento paradossale degli effetti vagali sul cuore, come suggerito da una diminuzione della frequenza cardiaca. Inoltre, scopolamina e atropina a basso dosaggio possono aumentare notevolmente l'HRV. Tuttavia, sebbene la frequenza cardiaca rallenti in proporzione alla (bassa) dose di atropina, l'aumento dell'HRV varia ampiamente tra e all'interno degli individui. Ciò suggerisce che anche per l'attività vagale al cuore, l'HRV può essere un marker limitato.

Trombolisi

L'effetto della trombolisi sull'HRV (valutato da pNN50) è stato riportato in 95 pazienti con infarto miocardico acuto. L'HRV era più alto 90 minuti dopo la trombolisi nei pazienti con pervietà dell'arteria correlata all'infarto. Tuttavia, questa differenza non era più evidente quando sono state analizzate tutte le 24 ore.

Esercizio fisico

L'esercizio fisico può ridurre la mortalità cardiovascolare e la morte cardiaca improvvisa. Si ritiene inoltre che l'esercizio fisico regolare modifichi il controllo autonomico cardiaco. Gli individui che si allenano regolarmente hanno una "bradicardia da allenamento" (cioè una bassa frequenza cardiaca a riposo) e generalmente hanno una HRV più alta rispetto agli individui sedentari.

Biofeedback

La tecnica chiamata biofeedback della respirazione risonante insegna come riconoscere e controllare la variabilità involontaria della frequenza cardiaca. Uno studio randomizzato di Sutarto et al. valutato l'effetto del biofeedback respiratorio risonante tra gli operatori di produzione; depressione, ansia e stress sono significativamente diminuiti. Una prima meta-analisi complessiva di Goessl VC et al. (24 studi, 484 individui, 2017) indica che "l'allenamento con il biofeedback HRV è associato a una grande riduzione dello stress e dell'ansia auto-riferiti", menzionando al contempo che sono necessari studi più ben controllati.

Strumenti a fiato

Uno studio che ha esaminato gli effetti fisiologici del suonare i flauti dei nativi americani ha riscontrato un aumento significativo dell'HRV quando si suonano flauti sia bassi che acuti.

Valori normali delle misure standard

Anche se non esistono valori standard ampiamente accettati per HRV che possono essere utilizzati per scopi clinici, la Task Force della European Society of Cardiology and Heart Rhythm Society (precedentemente chiamata North American Society of Pacing Electrophysiology) ha fornito valori normativi iniziali delle misure standard di HRV:

Guarda anche

• Turbolenza della frequenza cardiaca
• ritmo sinusale

Riferimenti

link esterno

• Associazione per la Psicofisiologia Applicata e il Biofeedback
• Federazione europea del biofeedback
• Linee guida del 1996
• Recensione sui meccanismi della variabilità cardiovascolare nel Journal of Physiology
• Corsi e materiale didattico
• Variabilità della frequenza cardiaca e Ayurveda