Discussion

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

Z ponad 3100 cytowań tylko 44 dotyczyły krótkoterminowych pomiarów HRV u zdrowych dorosłych uczestników (n ≥ 30) i były zgodne ze standardami/zaleceniami metodologicznymi Task Force. Liczba badań była ograniczona przez następujące czynniki:

  • W wielu badaniach HRV oceniano dłuższe, 24-godzinne monitorowanie;

  • Badania były zasilane w celu wykorzystania małych liczebności prób;

  • Badania często obejmują populacje kliniczne bez uwzględnienia zdrowej kohorty i/lub odniesienia do wartości zdrowych;

  • Zachowanie zgodności z zaleceniami metodologicznymi Task Force było słabe.

Niektóre z czynników odnoszących się do powyższych ustaleń można łatwiej wyjaśnić niż inne. Preferowane stosowanie pomiarów 24-godzinnych w stosunku do pomiarów krótkoterminowych może wynikać z ich większej mocy prognostycznej lub dodatkowych informacji, takich jak stosunek nocy do dnia, które można określić tylko na podstawie 24-godzinnego monitorowania. Bardziej prawdopodobne wyjaśnienie leży w fakcie, że wiele badań HRV ma charakter retrospektywny, raportując dane z 24-godzinnego monitorowania holterowskiego przeprowadzonego jako część standardowej oceny kardiologicznej.

Fakt, że badania wykorzystują tylko małą wielkość próby, można wyjaśnić charakterem badania, ograniczeniami zasobów i/lub obliczeniami mocy statystycznej. Inne czynniki, takie jak niezgłaszanie rzeczywistych wartości miar HRV, występowały, gdy badania były zainteresowane punktacją zmian lub wolały przedstawiać wyniki w formie graficznej.

Zaniechanie podania średniego odstępu RR przez 54% badań jest niepokojące. Ze względu na wzajemną zależność HR i średniego odstępu RR, badania przedstawiające pomiary HRV często decydują się na podawanie tylko średniego HR lub w niektórych przypadkach żadnego z nich. Błąd ten można porównać do oceny zachowania zawieszenia samochodu bez uwzględnienia jego prędkości. Takie błędy odzwierciedlają również, zarówno po stronie autora, jak i redaktora publikacji, braki w zrozumieniu podstaw danych HRV i ich analizy.

Trzydzieści sześć procent włączonych badań raportowało TP i VLF, które nie są zalecane z krótkich zapisów RR ze względu na ich niejednoznaczne znaczenie fizjologiczne w takich warunkach. Użycie jednostek różniących się od standardowych (np. beats per minute/√Hz) dodatkowo ograniczyło liczbę kwalifikujących się badań. Jeśli takie badania są publikowane, świadczą o słabym stosowaniu się do zaleceń Task Force. Świadczy to również o braku spójności między autorami i redaktorami co do tego, jak i co należy przedstawiać podczas raportowania krótkoterminowych pomiarów HRV.

Porównania między literaturą a wartościami Task Force

The Task Force does not provide norm values for short-term time-domain measures of HRV and therefore comparisons can only be made between spectral measures. Dane liczbowe Task Force są następujące: 1170 ms2 dla mocy LF, 975 ms2 dla mocy HF, 54 i 29 dla znormalizowanych LF i HF, oraz 1,5-2,0 dla stosunku LF:HF. Wartość LF Grupy Roboczej jest o ponad 1,5 SD wyższa od średniej wartości literaturowej (519 ms2). Wartość HF w Task Force jest również wyższa w porównaniu z wartością z piśmiennictwa (657 ms2). Znormalizowane przez Task Force i literaturę miary mocy LF i HF są bardziej jednorodne, ale wartość Task Force dla LF:HF (1,5-2,0) jest znacznie niższa niż wartość uzyskana z literatury (2,8).

Przyczyny tych rozbieżności mogą wynikać z wielu czynników, w tym różnych cech uczestników i różnic w metodach dekompozycji spektralnej. Badania, z których uzyskano normy, nie zostały przytoczone przez autorów Task Force, więc porównania pod względem uczestników nie są możliwe. W raporcie Task Force podano szczegóły dotyczące szerokości pasma częstotliwości, które wykorzystano do określenia rozkładów mocy LF i HF. Oscylacje w odstępach RR występujące w LF oceniano w zakresie od 0,04 do 0,15 Hz, a w HF od 0,15 do 0,4 Hz. Czterdzieści siedem procent przedstawionych tu badań podaje wartości mocy LF i HF uzyskane przy szerokościach pasma częstotliwości różniących się od zalecanych przez Grupę Roboczą. Niektóre z nich uznały oscylacje w okresach pracy serca przy częstotliwościach tak niskich jak zero do 0,003 jako część składowej LF. Inni stosowali znacznie niższe wartości odcięcia (0,3 Hz) dla składowej HF. Rozbieżności w zakresach częstotliwości LF i HF mogłyby prowadzić do włączenia i/lub wykluczenia oscylacji o różnym pochodzeniu fizjologicznym i z pewnością skutkowałyby różnymi wartościami dla LF, HF, i/lub obu. Interesujące i nieco wymowne jest to, że badania te podają jedne z największych rozbieżności dla spektralnych pomiarów HRV.

Z Tabeli SI wynika, że następujące badania populacyjne podają wartości dla krótkoterminowych pomiarów HRV z dużych prób (~1,000): Rennie et al., Kuo et al. Dekker et al., Liao et al., Hemingway et al., Britton et al. Przy bliższej analizie, szereg z tych badań oparto na trwających ocenach podłużnych i/lub przekrojowych tych samych populacji uczestników. Chociaż badania te prezentują różnej wielkości próby i testowały różne hipotezy, istnieje możliwość znacznego nakładania się ich prób. Może to tłumaczyć podobieństwo wartości między Dekker i wsp. i Liao i wsp. oraz między Rennie i wsp., Hemingway i wsp. oraz Britton i wsp. (Tabela SII). Z tych powodów można argumentować, że tylko trzy duże populacje zostały ocenione od czasu raportu Grupy Zadaniowej z 1996 roku. Co więcej, najniższy wiek uczestników w tych trzech populacjach wynosił 40 lat. Oznacza to, że obecnie nie ma opublikowanych danych dotyczących krótkoterminowych pomiarów HRV uzyskanych w dużej populacji obejmującej osoby dorosłe w wieku poniżej 40 lat. Ujemna zależność między HRV a wiekiem może również tłumaczyć stosunkowo niskie wartości miar HRV zaobserwowane w tych badaniach. Warto również zwrócić uwagę na wpływ tych dużych prób na przedstawione tu średnie wartości publikacji.

Badania opisujące rozbieżne bezwzględne wartości HRV

Bliższe przyjrzenie się charakterystyce powyższych badań ujawniło szereg podobieństw i różnic związanych z uczestnikami badania, rejestracją danych dotyczących odstępów RR, identyfikacją artefaktów oraz protokołami interpolacji i dekompozycji spektralnej. Ponieważ czynniki te mogą mieć różne efekty w zależności od środka, zostaną omówione oddzielnie odpowiednio dla środków z dziedziny czasu i częstotliwości.

Środki z dziedziny czasu

Wysokie wartości RR podane przez Melansona i wysokie wartości SDNN podane zarówno przez Melansona, jak i Sandercocka i wsp. mogą być wyjaśnione przez wykorzystanie młodych i średnio lub dobrze wyszkolonych uczestników. Istnieje dobrze ugruntowany związek między wiekiem a HRV, z obniżeniem HR w miarę wzrostu wieku, przy czym młodsze osoby wykazują wyższe wartości. SDNN jest również funkcją długości zapisu, przy czym dłużej analizowane zapisy dają większe wartości. Z tego powodu Grupa Robocza zaleca dla krótkoterminowych SDNN (i innych miar HRV) standardowy czas trwania zapisu wynoszący 5 minut. Czynniki te najprawdopodobniej wyjaśniają większe wartości zaobserwowane przez Evrengula i współpracowników, którzy określili SDNN z danych dotyczących odstępów RR zarejestrowanych w okresie 1 godziny. Autorzy nie podali uzasadnienia dla takiej długości zapisu.

Parasympatyczny ruch nerwowy wywołuje swoje efekty znacznie szybciej (<1 sekunda) niż odpływ współczulny (>5 sekund); dlatego też zmiany odstępów RR (rMSSD) w rytmie beat-to-beat uważa się za odzwierciedlenie odpływu wagalnego. Pomiary rMSSD są wysoce zmienne w warunkach zwiększonego odpływu wagalnego. Jednym z takich warunków jest stymulacja oddechowa, szczególnie w pozycji leżącej na plecach. Ponadto, bradykardii obserwowanej u osób o wyższym stopniu wytrenowania często towarzyszą zwiększone markery modulacji wagalnej serca, choć zależność ta nie zawsze jest obserwowana. Rozbieżne wartości dla rMSSD podane przez Melansona oraz Sandercocka i wsp. prawdopodobnie wynikają z połączonego efektu młodych, wytrenowanych osobników z wyższym wyjściowym tonem wagalnym oraz stosowania protokołów oddychania w pozycji leżącej i stymulowanej.

Miary w dziedzinie częstotliwości

W wielu badaniach u ludzi i zwierząt wykazano zarówno współczulne, jak i przywspółczulne pochodzenie oscylacji LF i mocy widmowej. Zwiększona i zmniejszona moc LF pod wpływem blokady przywspółczulnej ma implikacje dla badań, w których warunki wagalne są wzmocnione, takie jak w warunkach przyspieszonego oddechu. Wyższe wartości obserwowane przez Melansona mogą być konsekwencją pośredniczonego przez układ nerwowy zwiększenia mocy LF wynikającego z warunków przyspieszonego oddechu.

W zdrowych normotensyjnych grupach kontrolnych wartość 82 ms2 została podana przez Piccirillo i wsp. Co więcej, wartość ta została użyta do określenia „nieprawidłowej” mocy HF u pacjentów z przewlekłą niewydolnością serca (CHF). Uwzględnienie tych wartości w obecnym badaniu może tłumaczyć niższą ogólną średnią wartość mocy HF. Ważnym spostrzeżeniem jest to, że wartości te są znacznie niższe niż wartość normy Task Force dla HF i przedstawiona tutaj średnia wartość badań. Jak to często bywa w literaturze, rozważania dotyczące „normalności” tak zwanych „zdrowych” wartości są ignorowane.

Pomiary spektralne są bardzo wrażliwe na błędy techniczne w danych RR, takie jak artefakty, błędne rozmieszczenie brakujących danych, słabe przetwarzanie wstępne i niestacjonarność. Evrengul i wsp. nie przedstawili informacji dotyczących metod wykrywania błędów w 1-godzinnych danych holterowskich dotyczących odstępów RR i nie podali liczby zaobserwowanych i/lub usuniętych błędów. Fakt, że Mehlsen i wsp. nie informują o wykonaniu jakichkolwiek procedur identyfikacji, usuwania i/lub korekcji błędów, sugeruje brak zrozumienia znaczenia prawidłowych danych o odstępach RR w analizie ich zmienności. Interwały RR uznano również za „mieszczące się w normalnym zakresie”, jednak autorzy nie podają żadnego odniesienia do tego tak zwanego „normalnego” zakresu.

Zalecenia Task Force podkreślają potrzebę ręcznej edycji danych dotyczących interwałów RR. Dowody na dużą wartość prognostyczną w pełni zautomatyzowanych pomiarów HRV oraz ich dokładne i wiarygodne oznaczanie w porównaniu z tradycyjnymi metodami sugerują, że zalecenia Task Force mogą być przestarzałe. Wymagają one co najmniej aktualizacji w celu uwzględnienia mocy obliczeniowej obecnych zautomatyzowanych urządzeń do rejestracji RR i analizy HRV.

Studies Reporting Discrepant Log-transformed HRV Values

Wśród badań przedstawiających log-transformowane miary HRV tylko w jednym wykazano rozbieżne wartości miar HRV. W badaniu Ho i wsp. dane dotyczące spektralnych miar HRV uzyskano w zdrowej grupie kontrolnej dopasowanej pod względem wieku i płci do grupy pacjentów z CHF. Wśród uczestników grupy kontrolnej 44% stanowiły kobiety, średnia wieku wynosiła 72 lata, a spoczynkowe HR 76 uderzeń/min. Znany jest związany z wiekiem spadek HRV, który szczególnie wpływa na miary związane z modulacją wagalną HR u kobiet. Dane przedstawione w innym miejscu wskazują na ujemną korelację między HR a spektralnymi miarami HRV. Te dwa czynniki same w sobie mogą tłumaczyć niskie wartości dla LF (2,05 ln ms2), a szczególnie dla mocy HF (0,08 ln ms2) obserwowane przez Ho i wsp. Podobnie jak w większości badań wykorzystujących kontrolną grupę „referencyjną”, wartości prezentowane w grupie kontrolnej nie są kwestionowane przez autorów co do ich normalności/nienormalności.

Summary of Main Factors Underlining Discrepant Values in Short-term HRV from Healthy Individuals

Analiza measure-by-measure przeprowadzona dla badań zgłaszających rozbieżne wartości ujawniła szereg podstawowych czynników, w tym:

  1. Umiarkowany do wysokiego poziom nawykowej aktywności fizycznej uczestników;

  2. Użycie protokołów oddechowych z przyspieszonym rytmem, szczególnie gdy były wykonywane u uczestników o umiarkowanym do wysokiego poziomie aktywności fizycznej;

  3. W przypadku pomiaru młodszych uczestników, wartości HRV są zazwyczaj wyższe;

  4. Błędne raportowanie i/lub wykonywanie procedur rozpoznawania, usuwania i/lub korekcji błędów odstępów RR;

  5. Użycie różnych szerokości pasma częstotliwości i metod normalizacji dla pomiarów spektralnych LF i HF;

  6. Duża zmienność pomiarów HRV między zdrowymi uczestnikami tego samego badania;

  7. Błędna klasyfikacja uczestników jako zdrowych;

  8. Nieuznawanie w badaniach normalności/nienormalności wartości uzyskanych u zdrowych uczestników.

Niektóre z powyższych punktów (1, 2, 3 i 6) nie były niespodziewane. Pewnym zaskoczeniem było niewykonanie procedur korekcji błędów przez szereg badań i słabe raportowanie tych procedur przez inne. Ostatnie trzy punkty podsumowania są szczególnie ważne i podkreślają nieodłączny problem definiowania tak zwanej „normalnej” HRV.

Punkty te są również wzajemnie powiązane w tym sensie, że brak kwestionowania normalności danych uzyskanych u zdrowych uczestników może wynikać z faktu, że nawet w homogenicznych zdrowych grupach, pomiary HRV mogą wykazywać szerokie różnice międzyosobnicze (aż do 260,000%, Fagard et al.; Tabela IV).

Jednakże ważne jest, aby uznać, że inne czynniki mogą wpływać na rozbieżności między badaniami. Na pomiary HRV wpływa dieta (spożycie kofeiny i alkoholu) oraz stres fizyczny i psychiczny. Bardzo niewiele z uwzględnionych tu badań zawiera informacje na temat tych czynników i nie można określić ich wpływu na prezentowane wartości. Oceniając badania opisujące tak zwaną prawidłową HRV, czytelnicy powinni zwracać baczną uwagę na czynniki opisane powyżej, jak również na potencjalne inne czynniki (np. dieta, stres) związane z poszczególnymi aspektami każdego badania. Po uwzględnieniu tych czynników dane przedstawione w tym badaniu mogą dostarczyć użytkownikom HRV zakresów referencyjnych, na podstawie których można określić rozbieżne wartości wspólnych miar krótkoterminowej HRV.