Discussion

Results of Literature Retrieval for Normal Values of Short-term HRV

Van de meer dan 3.100 citaten, rapporteerden slechts 44 kortetermijnmetingen van HRV bij gezonde volwassen deelnemers (n ≥ 30) en waren in overeenstemming met de methodologische normen/aanbevelingen van de Task Force. Het aantal studies werd beperkt door de volgende factoren:

  • Veel HRV-studies beoordeelden 24-uurs monitoring op langere termijn;

  • Studies waren powered voor het gebruik van kleine steekproefgroottes;

  • Studies omvatten vaak klinische populaties zonder inclusie van een gezond cohort en/of verwijzing naar gezonde waarden;

  • Handhaving van de methodologische aanbevelingen van de taakgroep was slecht.

Enkele van de factoren met betrekking tot bovenstaande bevindingen kunnen gemakkelijker worden verklaard dan andere. De voorkeur voor 24-uurs-metingen boven kortetermijnmetingen zou kunnen liggen in het grotere prognostische vermogen ervan, of in de extra informatie zoals de nacht/dag-verhoudingen die alleen kan worden bepaald met 24-uurs monitoring. Een meer plausibele verklaring ligt in het feit dat veel HRV-studies retrospectief van aard zijn, waarbij gegevens worden gerapporteerd van 24-uurs Holter-monitoring die is uitgevoerd als onderdeel van de standaard hartbeoordeling.

Het feit dat studies slechts een kleine steekproefgrootte gebruiken, kan worden verklaard door de aard van de studie, beperkingen in de middelen, en/of de berekening van de statistische power. Andere factoren, zoals het niet rapporteren van de werkelijke waarden voor HRV-maten, bleken voor te komen wanneer studies geïnteresseerd waren in veranderingsscores of er de voorkeur aan gaven de resultaten grafisch te presenteren.

Het niet rapporteren van het gemiddelde RR-interval door 54% van de studies is een punt van zorg. Vanwege de wederkerige aard van HR en gemiddelde RR interval, kiezen studies die HRV maten rapporteren er vaak voor om alleen gemiddelde HR te rapporteren of in sommige gevallen, geen van beide. Deze fout kan worden vergeleken met het beoordelen van het veergedrag van een auto zonder rekening te houden met de snelheid van de auto. Dergelijke fouten weerspiegelen ook, zowel van de kant van de auteur als van de uitgever, een gebrek aan begrip van de fundamenten van HRV gegevens en hun analyse.

Zesendertig procent van de geïncludeerde studies rapporteerden TP en VLF die niet worden aanbevolen van korte RR opnames vanwege hun dubbelzinnige fysiologische betekenis onder dergelijke omstandigheden. Het gebruik van eenheden die verschillen van standaardeenheden (bv. slagen per minuut/√Hz) beperkte het aantal in aanmerking komende studies nog meer. Wanneer dergelijke studies worden gepubliceerd, weerspiegelen zij een gebrekkige naleving van de aanbevelingen van de taskforce. Dit toont ook een gebrek aan samenhang aan tussen auteurs en redacteuren over hoe en wat te presenteren bij het rapporteren van kortetermijnmetingen van HRV.

Vergelijkingen tussen literatuur en taskforce-waarden

De taskforce geeft geen normwaarden voor kortetermijnmetingen van HRV in tijddomeinen en daarom kunnen alleen vergelijkingen worden gemaakt tussen spectrale metingen. De cijfers van de Task Force zijn als volgt: 1.170 ms2 voor LF-vermogen, 975 ms2 voor HF-vermogen, 54 en 29 voor genormaliseerd LF en HF, en 1,5-2,0 voor de LF:HF-ratio. De LF-waarde van de taskforce ligt meer dan 1,5 SD boven de gemiddelde literatuurwaarde (519 ms2). De Task Force HF-waarde is ook hoger in vergelijking met die uit de literatuur (657 ms2). De door de taskforce en de literatuur genormaliseerde metingen van LF- en HF-vermogen zijn homogener, maar de waarde van de taskforce voor LF:HF (1,5-2,0) is aanzienlijk lager dan de waarde uit de literatuur (2,8).

De redenen voor deze discrepanties kunnen aan een aantal factoren te wijten zijn, waaronder uiteenlopende kenmerken van de deelnemers en verschillen in spectrale decompositiemethoden. De studies waaruit de normen werden verkregen, werden door de auteurs van de taskforce niet geciteerd, zodat vergelijkingen wat betreft de deelnemers niet mogelijk zijn. Het verslag van de taskforce bevat wel bijzonderheden over de frequentiebandbreedtes die voor de bepaling van de LF- en HF-vermogensverdeling zijn gebruikt. Oscillaties in RR-intervallen die bij LF optreden, werden beoordeeld tussen 0,04 en 0,15 Hz en bij HF tussen 0,15 en 0,4 Hz. Zevenenveertig procent van de hier gepresenteerde onderzoeken rapporteren waarden voor LF- en HF-vermogen die zijn verkregen bij frequentiebandbreedtes die afwijken van die welke door de taskforce worden aanbevolen. Sommige beschouwden oscillaties in hartperioden bij frequenties zo laag als nul tot 0,003 als deel van de LF-component. Anderen gebruikten veel lagere afkapwaarden (0,3 Hz) voor de HF-component. Discrepanties in LF- en HF-frequentiebanden zouden kunnen leiden tot het opnemen en/of uitsluiten van oscillaties van verschillende fysiologische oorsprong en zouden zeker resulteren in uiteenlopende waarden voor LF, HF, en/of beide. Het is dan ook zowel interessant als enigszins veelzeggend dat deze studies enkele van de grootste discrepanties rapporteren voor spectrale metingen van HRV.

Van tabel SI kan worden gezien dat de volgende op bevolkingsniveau gebaseerde studies waarden rapporteren voor kortetermijn HRV-metingen van grote steekproeven (~1.000): Rennie e.a., Kuo e.a. Dekker e.a., Liao e.a., Hemingway e.a., Britton e.a. Bij nader onderzoek waren een aantal van deze studies gebaseerd op lopende longitudinale en/of cross-sectionele beoordelingen van dezelfde deelnemerspopulaties. Hoewel in deze studies sprake is van steekproeven van verschillende omvang en verschillende hypothesen werden getest, is er een mogelijkheid van significante overlapping tussen de respectieve steekproeven. Dit kan de gelijkenis in waarden verklaren tussen Dekker e.a. en Liao e.a. en tussen Rennie e.a., Hemingway e.a. en Britton e.a. (tabel SII). Om deze redenen zou men kunnen stellen dat slechts drie grote populaties zijn geëvalueerd sinds het rapport van de taskforce van 1996. Bovendien was de laagste leeftijd van de deelnemers aan deze drie populaties 40 jaar. Dit betekent dat er momenteel geen gepubliceerde gegevens zijn voor korte-termijn HRV metingen verkregen in een grote populatie met volwassenen jonger dan 40 jaar. De negatieve relatie tussen HRV en leeftijd kan ook een verklaring zijn voor de relatief lage waarden voor HRV-metingen die in deze studies werden waargenomen. De impact van deze grote steekproeven op de gemiddelde publicatiewaarden die hier worden gepresenteerd, is ook opmerkelijk.

Studies die Discrepante Absolute HRV-waarden rapporteren

Een nadere blik op de kenmerken van de bovenstaande studies onthulde een aantal overeenkomsten en verschillen met betrekking tot studiedeelnemers, RR-intervalgegevensregistratie, artefactidentificatie, en interpolatie- en spectrale decompositieprotocollen. Aangezien deze factoren verschillende effecten kunnen hebben, afhankelijk van de maatregel, zullen zij afzonderlijk worden besproken voor respectievelijk tijd- en frequentiedomein metingen.

Tijd-domein metingen

De hoge RR waarden gerapporteerd door Melanson en de hoge SDNN waarden gerapporteerd door zowel Melanson als Sandercock et al. zouden kunnen worden verklaard door hun gebruik van jonge en matig tot goed getrainde deelnemers. Er bestaat een duidelijk verband tussen leeftijd en HRV, met een daling van de HR bij toenemende leeftijd, waarbij jongere personen hogere waarden laten zien. SDNN is ook een functie van de opnamelengte, waarbij langer geanalyseerde opnamen grotere waarden opleveren. Daarom beveelt de taskforce een gestandaardiseerde duur van 5 minuten aan voor SDNN op korte termijn (en andere HRV-metingen). Deze factoren verklaren hoogstwaarschijnlijk de grotere waarden die werden waargenomen door Evrengul en collega’s, die de SDNN bepaalden van RR-intervalgegevens die gedurende een periode van 1 uur waren opgenomen. De auteurs gaven geen rechtvaardiging voor een dergelijke opnameduur.

Parasympathisch zenuwverkeer werkt veel sneller (<1 seconde) dan sympatische uitstroom (>5 seconden); daarom worden beat-to-beat veranderingen in RR intervallen (rMSSD) beschouwd als een weerspiegeling van vagale uitstroom. Metingen van rMSSD zijn zeer variabel onder omstandigheden van verhoogde vagale uitstroom. Een van die omstandigheden is een versnelde ademhaling, vooral in rugligging. Bovendien gaat de bradycardie die bij hoger opgeleide personen wordt waargenomen gewoonlijk gepaard met verhoogde markers van cardiale vagale modulatie, hoewel dit verband niet altijd wordt waargenomen. De afwijkende waarden voor rMSSD die Melanson en Sandercock e.a. rapporteerden, zijn waarschijnlijk het gevolg van het gecombineerde effect van jonge, getrainde personen met een hogere vagale basistoon en het gebruik van rugligging en gepacete ademhalingsprotocollen.

Frequency-domain Measures

Een aantal humane en dierlijke studies hebben bevindingen aangetoond van zowel sympathische als parasympathische oorsprong voor LF oscillaties en spectraal vermogen. Een verhoogd en verlaagd LF vermogen onder parasympatische blokkade heeft implicaties voor studies waar vagale condities versterkt zijn, zoals tijdens paced breathing condities. De hogere waarden waargenomen door Melanson kunnen het gevolg zijn van een vagaal gemedieerde verhoging van het LF vermogen als gevolg van de paced breathing conditie.

In gezonde normotensieve controles werd een waarde van 82 ms2 gerapporteerd door Piccirillo et al. Bovendien werd deze waarde gebruikt om “abnormaal” HF vermogen in chronisch hartfalen (CHF) patiënten te bepalen. Het meenemen van deze waarden in de huidige studie kan de lagere algemene gemiddelde waarde voor HF-vermogen verklaren. Een belangrijke observatie is dat deze waarden aanzienlijk lager zijn dan de normwaarde van de Task Force voor HF en de gemiddelde studiewaarde die hier wordt gepresenteerd. Zoals in de hele literatuur gebruikelijk is, wordt de “normaliteit” van de zogenaamde “gezonde” waarden buiten beschouwing gelaten.

Spectrale metingen zijn zeer gevoelig voor technische fouten in de RR-gegevens, zoals artefacten, verkeerde plaatsing van ontbrekende gegevens, slechte voorbewerking, en niet-stationariteit. Informatie over foutdetectiemethoden voor 1-uurs Holter RR intervalgegevens werd niet verstrekt door Evrengul et al. en er werd geen indicatie gegeven van het aantal fouten dat werd waargenomen en/of verwijderd. Het feit dat Mehlsen et al. geen melding maken van de uitvoering van procedures voor foutenidentificatie, -verwijdering en/of -correctie wijst erop dat zij het belang van correcte RR-intervalgegevens bij de analyse van de variatie ervan niet begrijpen. RR-intervallen werden ook beschouwd als “binnen het normale bereik”, maar de auteurs geven geen referentie voor dit zogenaamde “normale” bereik.

De aanbevelingen van de Task Force benadrukken de noodzaak van handmatige bewerking van RR-intervalgegevens. Het bewijs van een sterke prognostische waarde voor volledig geautomatiseerde metingen van HRV en hun nauwkeurige en betrouwbare bepaling in vergelijking met traditionele methoden suggereert dat de aanbevelingen van de Task Force achterhaald kunnen zijn. Op zijn minst moeten ze worden bijgewerkt om rekening te houden met de rekenkracht van de huidige geautomatiseerde RR-opname- en HRV-analyseapparaten.

Studies die discrepante log-getransformeerde HRV-waarden rapporteren

Van de studies die log-getransformeerde HRV-waarden rapporteren, toonde slechts één discrepante waarden aan voor HRV-maten. In de studie van Ho et al. werden gegevens voor spectrale HRV-metingen verkregen in een gezonde controlegroep die qua leeftijd en geslacht gelijk was aan een groep patiënten met hartinsufficiëntie. De deelnemers in de controlegroep waren 44% vrouw, met een gemiddelde leeftijd van 72 jaar en een HR in rust van 76 slagen/min. Er is een bekende leeftijdsgerelateerde afname in HRV, die vooral van invloed is op metingen die verband houden met vagale modulaties van de HR bij vrouwen. Gegevens elders gepresenteerd tonen een negatieve correlatie tussen HR en spectrale metingen van HRV. Deze twee factoren alleen al kunnen de lage waarden voor LF (2,05 ln ms2) en vooral voor HF-vermogen (0,08 ln ms2) verklaren die door Ho e.a. werden waargenomen. Zoals bij de meeste studies die gebruik maken van een “referentie”-controlegroep, worden de waarden die in de controlegroep worden gepresenteerd, door de auteurs niet in twijfel getrokken wat hun normaliteit/abnormaliteit betreft.

Samenvatting van de belangrijkste factoren die ten grondslag liggen aan afwijkende waarden in HRV op korte termijn bij gezonde personen

De analyse per maatregel die werd uitgevoerd voor de studies die afwijkende waarden rapporteerden, bracht een aantal onderliggende factoren aan het licht, waaronder:

  1. Matig tot hoog niveau van gebruikelijke fysieke activiteit van de deelnemers;

  2. Het gebruik van versnelde ademhalingsprotocollen, met name wanneer deze werden uitgevoerd bij deelnemers met een matig tot hoog niveau van fysieke activiteit;

  3. Wanneer jongere deelnemers worden gemeten, zijn de HRV-waarden doorgaans hoger;

  4. Slechte rapportage en/of uitvoering van RR-intervalfoutherkennings-, verwijderings- en/of correctieprocedures;

  5. Het gebruik van verschillende frequentiebandbreedtes en normalisatiemethoden voor LF- en HF-spectrale metingen;

  6. Grote variatie in HRV-metingen tussen gezonde deelnemers aan hetzelfde onderzoek;

  7. Het onjuist classificeren van deelnemers als gezond;

  8. Het niet onderkennen in studies van de normaliteit/abnormaliteit van waarden verkregen bij gezonde deelnemers.

Enkele van de bovenstaande punten (1, 2, 3, en 6) waren niet onverwacht. Wat wel enige verbazing wekte, was het feit dat in een aantal studies geen foutcorrectieprocedure werd toegepast en dat in andere studies deze procedures slecht werden gerapporteerd. De laatste drie samenvattende punten zijn bijzonder belangrijk en benadrukken het inherente probleem van het definiëren van een zogenaamde “normale” HRV.

Deze punten zijn ook met elkaar verbonden in die zin dat het niet in twijfel trekken van de normaliteit van gegevens wanneer deze bij gezonde deelnemers zijn verkregen, mogelijk voortkomt uit het feit dat zelfs in homogene gezonde groepen, HRV-metingen grote interindividuele variaties kunnen vertonen (zo hoog als 260.000%, Fagard et al.;Tabel IV).

Het is echter belangrijk om te erkennen dat andere factoren van invloed kunnen zijn op discrepanties tussen studies. Metingen van HRV worden beïnvloed door voeding (cafeïne- en alcoholinname) en fysieke en mentale stress. Zeer weinig van de hier opgenomen studies bevatten informatie over deze factoren en hun invloed op de gepresenteerde waarden kan niet worden vastgesteld. Bij de beoordeling van studies die zogenaamd normale HRV rapporteren, moet de lezer de hierboven geschetste factoren zorgvuldig bestuderen, evenals mogelijke andere factoren (bv. dieet, stress) die verband houden met de individuele aspecten van elke studie. Met inachtneming van deze factoren kunnen de gegevens die in deze studie worden gepresenteerd, gebruikers van HRV referentiebereiken bieden waarmee ongelijksoortige waarden voor gemeenschappelijke metingen van HRV op korte termijn kunnen worden bepaald.