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

Da oltre 3.100 citazioni, solo 44 hanno riportato misure a breve termine della HRV in partecipanti adulti sani (n ≥ 30) ed erano conformi agli standard/raccomandazioni metodologiche della task force. Il numero di studi è stato limitato dai seguenti fattori:

  • Molti studi sulla HRV hanno valutato un monitoraggio a lungo termine di 24 ore;

  • Gli studi erano alimentati per l’uso di piccole dimensioni del campione;

  • Gli studi spesso includono popolazioni cliniche senza l’inclusione di una coorte sana e/o il riferimento a valori sani;

  • L’aderenza alle raccomandazioni metodologiche della Task Force era scarsa.

Alcuni dei fattori relativi ai risultati di cui sopra possono essere spiegati più facilmente di altri. Un uso preferito delle misurazioni di 24 ore rispetto a quelle a breve termine potrebbe risiedere nel loro maggiore potere prognostico, o nelle informazioni aggiuntive come i rapporti notte/giorno che possono essere determinati solo dal monitoraggio di 24 ore. Una spiegazione più plausibile risiede nel fatto che molti studi sulla HRV sono di natura retrospettiva, riportando i dati del monitoraggio Holter di 24 ore effettuato come parte della valutazione cardiaca standard.

Il fatto che gli studi utilizzino solo una piccola dimensione del campione può essere spiegato dalla natura dello studio, dai limiti delle risorse e/o dai calcoli della potenza statistica. Altri fattori, come la mancata segnalazione dei valori effettivi per le misure di HRV, sono stati riscontrati quando gli studi erano interessati ai punteggi di cambiamento o preferivano presentare i risultati in modo grafico.

La mancata segnalazione dell’intervallo RR medio da parte del 54% degli studi è preoccupante. A causa della natura reciproca della HR e dell’intervallo RR medio, gli studi che riportano misure di HRV spesso scelgono di riportare solo la HR media o, in alcuni casi, nessuna delle due. Questo errore può essere paragonato alla valutazione del comportamento delle sospensioni di un’auto senza riconoscere la velocità dell’auto. Tali errori riflettono anche, sia da parte dell’autore che dell’editore, fallimenti nella comprensione dei fondamenti dei dati HRV e della loro analisi.

Il 36% degli studi inclusi ha riportato TP e VLF che non sono raccomandati da brevi registrazioni RR a causa del loro ambiguo significato fisiologico in tali condizioni. L’uso di unità che differiscono dalle unità standard (ad esempio, battiti al minuto/√Hz) ha ulteriormente limitato il numero di studi ammissibili. Quando tali studi vengono pubblicati, riflettono una debolezza nell’aderenza alle raccomandazioni della Task Force. Questo dimostra anche una mancanza di coerenza tra gli autori e gli editori su come e cosa presentare quando si riportano misure a breve termine della HRV.

Confronti tra la letteratura e i valori della Task Force

La Task Force non fornisce valori normali per le misure a breve termine del dominio temporale della HRV e quindi i confronti possono essere fatti solo tra misure spettrali. I valori della Task Force sono i seguenti: 1.170 ms2 per la potenza LF, 975 ms2 per la potenza HF, 54 e 29 per LF e HF normalizzate, e 1,5-2,0 per il rapporto LF:HF. Il valore LF della Task Force è più di 1,5 SD sopra il valore medio della letteratura (519 ms2). Il valore HF della Task Force è anche superiore a quello della letteratura (657 ms2). Le misure normalizzate dalla Task Force e dalla letteratura della potenza LF e HF sono più omogenee, ma il valore della Task Force per LF:HF (1.5-2.0) è notevolmente inferiore al valore ricavato dalla letteratura (2.8).

Le ragioni di queste discrepanze potrebbero essere dovute a una serie di fattori, comprese le diverse caratteristiche dei partecipanti e le differenze nei metodi di decomposizione spettrale. Gli studi da cui sono state ottenute le norme non sono stati citati dagli autori della Task Force, quindi i confronti in termini di partecipanti non sono possibili. Il rapporto della Task Force fornisce dettagli sulle larghezze di banda di frequenza utilizzate per determinare le distribuzioni di potenza LF e HF. Le oscillazioni negli intervalli RR che si verificano a LF sono state valutate tra 0.04 e 0.15 Hz e a HF tra 0.15 e 0.4 Hz. Il 47% degli studi qui presentati riporta valori di potenza LF e HF ottenuti con larghezze di banda di frequenza diverse da quelle raccomandate dalla Task Force. Alcuni hanno considerato come parte della componente LF le oscillazioni dei periodi cardiaci a frequenze da zero a 0,003. Altri hanno utilizzato valori di cutoff molto più bassi (0,3 Hz) per la componente HF. Le discrepanze nelle bande di frequenza LF e HF potrebbero portare all’inclusione e/o all’esclusione di oscillazioni di diversa origine fisiologica e certamente risulterebbero in valori diversi per LF, HF, e/o entrambi. È interessante e in qualche modo eloquente che questi studi riportino alcune delle maggiori discrepanze per le misure spettrali della HRV.

Dalla tabella SI, si può vedere che i seguenti studi basati sulla popolazione riportano valori per le misurazioni della HRV a breve termine da grandi campioni (~1.000): Rennie et al., Kuo et al. Dekker et al., Liao et al., Hemingway et al., Britton et al. Ad un esame più attento, alcuni di questi studi si basano su valutazioni longitudinali e/o trasversali in corso sulle stesse popolazioni di partecipanti. Mentre questi studi presentano campioni di dimensioni diverse e stavano testando ipotesi diverse, c’è un potenziale di sovrapposizione significativa tra i loro rispettivi campioni. Questo può spiegare la somiglianza dei valori tra Dekker et al. e Liao et al. e tra Rennie et al., Hemingway et al. e Britton et al. Per queste ragioni, si potrebbe sostenere che solo tre grandi popolazioni sono state valutate dal rapporto della Task Force del 1996. Inoltre, l’età più bassa dei partecipanti in queste tre popolazioni era di 40 anni. Ciò significa che attualmente non ci sono dati pubblicati per misure di HRV a breve termine ottenute in una vasta popolazione che includa adulti di età inferiore ai 40 anni. La relazione negativa tra la HRV e l’età può anche spiegare i valori relativamente bassi delle misure della HRV osservati da questi studi. L’impatto di questi grandi campioni sui valori medi di pubblicazione qui presentati è anch’esso degno di nota.

Studi che riportano valori assoluti di HRV discordanti

Un esame più attento delle caratteristiche degli studi di cui sopra ha rivelato una serie di somiglianze e differenze relative ai partecipanti allo studio, alla registrazione dei dati degli intervalli RR, all’identificazione degli artefatti e ai protocolli di interpolazione e decomposizione spettrale. Poiché questi fattori possono avere effetti diversi a seconda della misura, saranno discussi separatamente per le misure nel dominio del tempo e della frequenza, rispettivamente.

Misure nel dominio del tempo

Gli alti valori RR riportati da Melanson e gli alti valori SDNN riportati sia da Melanson che da Sandercock et al. potrebbero essere spiegati dall’uso di partecipanti giovani e moderatamente allenati. C’è un legame ben stabilito tra l’età e l’HRV, con una diminuzione dell’HR all’aumentare dell’età e con individui più giovani che dimostrano valori più alti. La SDNN è anche una funzione della lunghezza della registrazione, con registrazioni analizzate più lunghe che producono valori più grandi. Per questo motivo, la Task Force raccomanda una durata standardizzata di 5 minuti per la SDNN a breve termine (e altre misure di HRV). Questi fattori spiegano molto probabilmente i valori più grandi osservati da Evrengul e colleghi che hanno determinato la SDNN dei dati degli intervalli RR registrati su un periodo di 1 ora. Nessuna giustificazione per tale lunghezza di registrazione è stata data dagli autori.

Il traffico nervoso parasimpatico attua i suoi effetti a un ritmo molto più veloce (<1 secondo) rispetto al deflusso simpatico (>5 secondi); pertanto, i cambiamenti da battito a battito negli intervalli RR (rMSSD) sono considerati un riflesso del deflusso vagale. Misure di rMSSD sono altamente variabile in condizioni di flusso vagale maggiore. Una di queste condizioni è la respirazione stimolata, in particolare nella posizione supina. Inoltre, la bradicardia osservata per gli individui più altamente addestrati è comunemente accompagnata da marcatori aumentati di modulazione vagale cardiaca, anche se questo rapporto non è sempre osservato. I valori discrepanti per rMSSD riportati da Melanson e Sandercock et al. sono probabilmente il risultato dell’effetto combinato di individui giovani e allenati con un tono vagale di base più alto e l’uso di protocolli di respirazione supina e stimolata.

Misure nel dominio della frequenza

Un certo numero di studi umani e animali hanno dimostrato risultati di origini sia simpatiche che parasimpatiche per le oscillazioni LF e la potenza spettrale. Una potenza LF aumentata e diminuita sotto blocco parasimpatico ha implicazioni per gli studi in cui le condizioni vagali sono aumentate, come durante le condizioni di respirazione stimolata. I valori più alti osservati da Melanson possono essere la conseguenza di un aumento vagalmente mediato della potenza LF risultante dalla condizione di respirazione stimolata.

In controlli sani normotesi, un valore di 82 ms2 è stato riportato da Piccirillo et al. Inoltre, questo valore è stato utilizzato per determinare la potenza HF “anormale” in pazienti con insufficienza cardiaca cronica (CHF). L’inclusione di questi valori nel presente studio può spiegare il valore medio complessivo inferiore per la potenza HF. Un’osservazione importante è che questi valori sono considerevolmente inferiori al valore normale della Task Force per l’HF e al valore medio degli studi presentato qui. Come è comune in tutta la letteratura, la considerazione sulla “normalità” dei cosiddetti valori “sani” è ignorata.

Le misure spettrali sono altamente sensibili agli errori tecnici all’interno dei dati RR come artefatti, errata collocazione dei dati mancanti, scarsa pre-elaborazione e non stazionarietà. Evrengul et al. non hanno fornito informazioni sui metodi di rilevamento degli errori per i dati degli intervalli RR Holter di 1 ora e non hanno fornito alcuna indicazione sul numero di errori osservati e/o rimossi. Il fatto che Mehlsen et al. non riportino l’esecuzione di alcuna procedura di identificazione, rimozione e/o correzione degli errori suggerisce una mancata comprensione dell’importanza di dati corretti sugli intervalli RR nell’analisi della loro variazione. Gli intervalli RR sono stati anche considerati “all’interno del range di normalità”, eppure gli autori non forniscono alcun riferimento per questo cosiddetto range “normale”.

Le raccomandazioni della Task Force sottolineano la necessità di un editing manuale dei dati degli intervalli RR. L’evidenza di un forte valore prognostico per le misure completamente automatizzate di HRV e la loro determinazione accurata e affidabile rispetto ai metodi tradizionali suggerisce che le raccomandazioni della Task Force possono essere superate. Come minimo, richiedono un aggiornamento per tenere conto della potenza di calcolo degli attuali dispositivi automatici di registrazione RR e di analisi HRV.

Studi che riportano valori HRV log-trasformati discordanti

Tra gli studi che riportano misure log-trasformate di HRV, solo uno ha dimostrato valori discordanti per le misure HRV. Nello studio di Ho et al. i dati per le misure spettrali della HRV sono stati ottenuti in un gruppo di controllo sano abbinato per età e sesso a un gruppo di pazienti affetti da CHF. I partecipanti al gruppo di controllo erano per il 44% donne, con un’età media di 72 anni e una frequenza cardiaca a riposo di 76 battiti/min. Esiste un noto declino dell’HRV legato all’età che colpisce in particolare le misure relative alle modulazioni vagali dell’HR nelle donne. I dati presentati altrove dimostrano una correlazione negativa tra la FC e le misure spettrali della HRV. Questi due fattori da soli possono spiegare i bassi valori per LF (2,05 ln ms2) e in particolare per la potenza HF (0,08 ln ms2) osservati da Ho et al. Come nella maggior parte degli studi che utilizzano un gruppo di controllo “di riferimento”, i valori presentati nel gruppo di controllo non sono messi in discussione dagli autori per quanto riguarda la loro normalità/abnormalità.

Sommario dei fattori principali che sottolineano i valori discrepanti nella HRV a breve termine degli individui sani

L’analisi misura per misura eseguita per quegli studi che riportano valori discrepanti ha rivelato una serie di fattori sottostanti, tra cui:

  1. Livello da moderato ad alto di attività fisica abituale dei partecipanti;

  2. L’uso di protocolli di respirazione a ritmo, in particolare quando eseguiti in partecipanti con livelli di attività fisica da moderati ad alti;

  3. Dove vengono misurati i partecipanti più giovani, i valori di HRV sono tipicamente più alti;

  4. Povero reporting e/o esecuzione di procedure di riconoscimento, rimozione e/o correzione degli errori degli intervalli RR;

  5. L’uso di diverse larghezze di banda di frequenza e metodi di normalizzazione per le misure spettrali LF e HF;

  6. Ampia variazione nelle misure HRV tra partecipanti sani dello stesso studio;

  7. L’errata classificazione dei partecipanti come sani;

  8. Un fallimento degli studi nel riconoscere la normalità/abnormalità dei valori ottenuti nei partecipanti sani.

Alcuni dei punti precedenti (1, 2, 3, e 6) non erano inaspettati. Un po’ di sorpresa è stata la mancata esecuzione di procedure di correzione degli errori da parte di un certo numero di studi e la scarsa segnalazione di queste procedure da parte di altri. Gli ultimi tre punti riassuntivi sono particolarmente importanti ed evidenziano il problema inerente alla definizione di una HRV cosiddetta “normale”.

Questi punti sono anche interconnessi in quanto il fallimento nel mettere in dubbio la normalità dei dati quando sono ottenuti in partecipanti sani probabilmente deriva dal fatto che anche in gruppi sani omogenei, le misure di HRV possono mostrare ampie variazioni interindividuali (fino al 260.000%, Fagard et al.;Tabella IV).

È importante, tuttavia, riconoscere che altri fattori potrebbero influenzare le discrepanze tra gli studi. Le misure di HRV sono influenzate dalla dieta (assunzione di caffeina e alcol) e dallo stress fisico e mentale. Pochissimi degli studi qui inclusi includono informazioni su questi fattori e il loro impatto sui valori presentati non può essere determinato. Quando si valutano gli studi che riportano la cosiddetta HRV normale, i lettori dovrebbero impiegare un attento esame dei fattori delineati sopra, nonché di potenziali altri fattori (ad esempio, la dieta, lo stress) relativi ai singoli aspetti di ogni studio. Con la considerazione di questi fattori, i dati presentati in questo studio possono fornire agli utenti della HRV degli intervalli di riferimento con cui determinare i valori disparati per le misure comuni della HRV a breve termine.