OpenSignals (r)evolution/Add-Ons/Heart Rate Variability Analysis

Tato stránka je součástí projektu:

PLUX

Příslušnost: všeobecná

OpenSignals (r)evolution/Add-Ons/Heart Rate Variability Analysis

Zkusíme to na souboru:

opensignals_BC33ACABB419_2025-05-15_19-48-35.h5

Report:

OpenSignals (r)evolution Report_2025-05-25_20-52-13_2025-05-25_20-53-30_2025-05-25_21-02-09

Teorie

• w:en: Heart rate variability

NN interval = R-R interval

Metody časové oblasti

Metody v časové oblasti[45] jsou založeny na intervalech mezi jednotlivými údery nebo NN, jejichž analýzou se získávají proměnné, jako jsou:[45]

• SDNN (standardní odchylka intervalů NN). Často se počítá za 24hodinové období. SDNN odráží všechny cyklické složky odpovědné za variabilitu v období záznamu, představuje tedy celkovou variabilitu.
• SDANN (směrodatná odchylka průměrných intervalů NN) vypočtená za krátké období, obvykle 5 minut. SDANN je tedy měřítkem změn srdeční frekvence v důsledku cyklů delších než 5 minut.
• RMSSD (root mean square of successive differences), odmocnina ze střední hodnoty čtverců postupných rozdílů mezi sousedními NN.
• SDSD (standard deviation of successive differences), směrodatná odchylka postupných rozdílů mezi sousedními NN.
• NN50, počet dvojic postupných NN, které se liší o více než 50 ms.
• pNN50, podíl NN50 dělený celkovým počtem NN.
• NN20, počet dvojic po sobě jdoucích NN, které se liší o více než 20 ms.[46]
• pNN20, podíl NN20 dělený celkovým počtem NN.
• EBC (odhadovaný dechový cyklus), rozsah (max-min) v rámci pohyblivého okna daného časového trvání v rámci studovaného období. Okna se mohou pohybovat samovolně se překrývajícím způsobem nebo se může jednat o striktně odlišná (sekvenční) okna. EBC se často poskytuje ve scénářích sběru dat, kde je primárním cílem zpětná vazba HRV v reálném čase. Bylo prokázáno, že EBC odvozené z PPG v průběhu 10sekundových a 16sekundových sekvenčních a překrývajících se oken vysoce koreluje se SDNN[47].

Doba trvání a okolnosti záznamu EKG

Při zkoumání krátkodobých záznamů se dává přednost metodám v časové oblasti před metodami ve frekvenční oblasti. Důvodem je skutečnost, že záznam by měl být alespoň desetinásobkem vlnové délky nejnižší hranice frekvence, která je předmětem zájmu. K posouzení VF složky HRV je tedy zapotřebí záznam v délce přibližně 1 minuty (tj. nejnižší hranice 0,15 Hz představuje cyklus o délce 6,6 sekundy, a proto je k 10 cyklům zapotřebí ~60 sekund), zatímco k řešení LF složky (s nejnižší hranicí 0,04 Hz) je zapotřebí více než 4 minuty[cit. dle potřeby].

Ačkoli metody časové domény, zejména metody SDNN a RMSSD, lze použít ke zkoumání záznamů s dlouhým trváním, podstatnou část dlouhodobé variability tvoří rozdíly mezi dnem a nocí. Dlouhodobé záznamy analyzované metodami časové domény by tedy měly obsahovat alespoň 18 hodin analyzovatelných EKG dat, která zahrnují celou noc [cit. potřeba].

Normal HRV values

Přestože neexistují všeobecně uznávané standardní hodnoty HRV, které by bylo možné použít pro klinické účely, řada studií změřila a uvedla normální hodnoty pro různé populace:

Normal Values of Standard Measures of HRV

Time Domain Analysis				Spectral Analysis
Variable	Units	Normal Values (mean±SD)		Variable	Units	Normal Values (mean±SD)
IBI	ms	926±90		LF	ms2	519±291
SDNN	ms	50±16		HF	ms2	657±777
RMSSD	ms	42±15		LF	nu	52±10
				HF	nu	40±10
				LF/HF ratio		2.8±2.6

Zkratky v časové doméně

• IBI je InterBeat Interval, časový úsek mezi po sobě následujícími srdečními tepy (Normal-to-Normal interbeat interval, známý také jako R-R interval), měřený v milisekundách (ms).
• SDNN je standardní odchylka intervalu mezi normálními a normálními tepy měřená v milisekundách.
• RMSSD je Root Mean Square of Successive Differences between normal heartbeats (RMS z po sobě jdoucích odchylek od průměrného srdečního tepu) měřený v milisekundách. Konvenční doba záznamu je pět minut.

RMS = Root Mean Square = Kvadratický průměr (střední kvadratická hodnota, střední kvadratický průměr) = druhá odmocnina aritmetického průměru druhých mocnin daných hodnot:

$x_{\text{RMS}}={\sqrt {{\frac {1}{n}}\left({x_{1}}^{2}+{x_{2}}^{2}+\cdots +{x_{n}}^{2}\right)}}.$

Zkratky spektrální analýzy

• LF is Power of the Low Frequency range [ms squared (ms2) or normal units (nu)]
• HF is Power of the High Frequency range [ms squared (ms2) or normal units (nu)]
• LF/HF is the ratio of LF-to-HF power

LF je výkon nízkofrekvenčního pásma [ms na druhou (ms2) nebo normální jednotky (nu)] HF je výkon vysokofrekvenčního pásma [ms na druhou (ms2) nebo normální jednotky (nu)] LF/HF je poměr výkonu LF a HF[89].

IBI is InterBeat Interval, the time period between successive heartbeats (Normal-to-Normal interbeat interval, also known as the R–R interval), measured in milliseconds (ms). SDNN is Standard Deviation of Normal-to-Normal interbeat intervals measured in milliseconds. RMSSD is Root Mean Square of Successive Differences between normal heartbeats measured in milliseconds.[89][1] The conventional recording time is five minutes.[89][1]

Spectral Analysis Abbreviations

LF is Power of the Low Frequency range [ms squared (ms2) or normal units (nu)] HF is Power of the High Frequency range [ms squared (ms2) or normal units (nu)] LF/HF is the ratio of LF-to-HF power[89]

• ahajournals.org – American Heart Association Journals]
  • Heart Rate Variability : Standards of Measurement, Physiological Interpretation, and Clinical Use
  • dtto

• oberonic.cz – Michal Valenta Oberonic centrum
  • Co je to Variabilita srdečního rytmu (HRV)?
    • Variabilita srdečního rytmu a autonomní nervový systém

• matejkrupcik.cz Matěj Krupčík
  • HRV  Jeden z nejdůležitějších fyziologických ukazatelů (nejen) pro všechny sportovce.

Za nejrelevantnější a nejpřesnější měřítko aktivity autonomního nervového systému se v krátkodobém horizontu považuje výpočet rMSSD. (RMSSD je definováno jako druhá mocnina součtu čtverců rozdílu R-R intervalů.)

• První ranní měření je proto jediný okamžik, kdy má smysl měřit HRV (kromě noci) v dlouhodobějším měřítku.
• Časová náročnost měření se za poslední dobu mírně mění. Zatímco ještě před pár lety se standardně uvádělo, že je potřeba 5 minut na objektivní měření HRV, vzrůstající množství studií začíná poukazovat na fakt, že stačí minuta až dvě. Nicméně, pro přesnější výsledky bych stále raději doporučoval pětiminutové měřící okno.
• Pozice měření je též důležitá. Měření HRV vyžaduje, abyste jej měřili stále ve stejné pozici. Vyberte si tedy měření v lehu nebo sedu a toho se držte. Čím méně se budete hýbat, tím lépe.
• Proto je tak důležité vlastní pravidelné dlouhodobé měření.

Manuál

• tachogram = time-series that shows how RR interval duration changes along time

Real-time approach

• Guilherme Ramos, Miquel Alfaras, Hugo Gamboa: Real-Time Approach to HRV Analysis