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Variabilidad de la frecuencia cardíaca

Variabilidad de la frecuencia cardíaca visualizada con cambios en el intervalo RR Registro de electrocardiograma (ECG) de un corazón canino que ilustra la variabilidad latido a ...

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Variabilidad de la frecuencia cardíaca visualizada con cambios en el intervalo RR
Registro de electrocardiograma (ECG) de un corazón canino que ilustra la variabilidad latido a latido en el intervalo R–R (arriba) y la frecuencia cardíaca (abajo).

La variabilidad de la frecuencia cardíaca ( VFC ) es el fenómeno fisiológico de la variación del intervalo de tiempo entre los latidos del corazón. Se mide por la variación del intervalo entre latidos.

Otros términos utilizados incluyen "variabilidad de la longitud del ciclo", "variabilidad R–R" (donde R es un punto correspondiente al pico del complejo QRS de la onda del ECG ; y R–R es el intervalo entre R sucesivas) y "variabilidad del período cardíaco". [1] La medición del intervalo RR se utiliza para derivar la variabilidad de la frecuencia cardíaca. [1]

Los métodos utilizados para detectar los latidos incluyen el ECG, la presión arterial, los balistocardiogramas [2] [3] y la señal de onda de pulso derivada de un fotopletismógrafo (PPG). El ECG se considera el estándar de oro para la medición de la VFC [4] porque proporciona un reflejo directo de la actividad eléctrica cardíaca. [5]

Importancia clínica

Se ha demostrado que una HRV reducida es un predictor de mortalidad después de un infarto de miocardio [6] [7] aunque otros han demostrado que la información en HRV relevante para la supervivencia del infarto agudo de miocardio está completamente contenida en la frecuencia cardíaca media . [8] Una variedad de otros resultados y condiciones también pueden estar asociados con HRV modificada (generalmente más baja), incluyendo insuficiencia cardíaca congestiva , neuropatía diabética , depresión posterior al trasplante cardíaco , susceptibilidad al SMSL y mala supervivencia en bebés prematuros , [ cita requerida ] así como la gravedad de la fatiga en el síndrome de fatiga crónica . [9] Por otro lado, para los pacientes que tienen presión arterial alta ( hipertensión ), una HRV más alta es un factor de riesgo para la fibrilación auricular . [10]

Aspectos psicológicos y sociales

Una representación simplificada del modelo de integración neurovisceral [11]

La variabilidad de la frecuencia cardíaca ha suscitado interés en el campo de la psicofisiología . Por ejemplo, la variabilidad de la frecuencia cardíaca está relacionada con la excitación emocional. Se ha descubierto que la actividad de alta frecuencia (HF) disminuye en condiciones de presión temporal aguda y tensión emocional [12] y un estado de ansiedad elevado, [13] presumiblemente relacionado con la atención centrada y la inhibición motora. [13] Se ha demostrado que la variabilidad de la frecuencia cardíaca se reduce en personas que informan que se preocupan más. [14] En personas con trastorno de estrés postraumático (TEPT), la variabilidad de la frecuencia cardíaca y su componente HF (véase más adelante) se reducen, mientras que el componente de baja frecuencia (LF) se eleva. Además, los pacientes con TEPT no demostraron ninguna reactividad de LF o HF al recordar un evento traumático. [15] También se han encontrado diferencias cuantitativas estadísticas entre personas sanas, deprimidas y psicóticas. [16]

La integración neurovisceral es un modelo de variabilidad de la frecuencia cardíaca que considera a la red autónoma central como el que toma las decisiones en materia de regulación cognitiva, conductual y fisiológica en lo que respecta a un continuo de emociones. [17] El modelo de integración neurovisceral describe cómo la corteza prefrontal regula la actividad en las estructuras límbicas que actúan para suprimir la actividad del sistema nervioso parasimpático (SNPS) y activar los circuitos del sistema nervioso simpático (SNS). [18] La variación en la salida de estas dos ramas del sistema autónomo produce variabilidad de la frecuencia cardíaca [19] y, por lo tanto, la actividad en la corteza prefrontal puede modular la variabilidad de la frecuencia cardíaca. [20]

La variabilidad de la frecuencia cardíaca (HRV) es la medida de la duración variable de los intervalos entre cada latido del corazón y se utiliza como índice para diferentes aspectos de la psicología. [17] Se informa que la HRV es un índice de la influencia tanto del sistema nervioso parasimpático como del sistema nervioso simpático. [21] Diferentes aspectos de la psicología representan el equilibrio de estas dos influencias. Por ejemplo, una HRV alta muestra una regulación adecuada de las emociones, la toma de decisiones y la atención, y una HRV baja refleja lo opuesto. [21] El sistema nervioso parasimpático trabaja para disminuir la frecuencia cardíaca, mientras que el SNS trabaja para aumentarla, y esto es importante porque se aplica a los diferentes estados psicológicos mencionados anteriormente. [17] Por ejemplo, alguien con una HRV alta puede reflejar una mayor actividad parasimpática, y alguien con una HRV baja puede reflejar una mayor actividad simpática. [22]

Las emociones surgen del tiempo y el impacto de una situación en una persona. [23] La capacidad de regular las emociones es esencial para los entornos sociales y el bienestar. [17] La ​​variabilidad de la frecuencia cardíaca ha proporcionado una ventana a los componentes fisiológicos asociados con la regulación emocional. [21] Se ha demostrado que la variabilidad de la frecuencia cardíaca refleja la regulación emocional en dos niveles diferentes, mientras se descansa y mientras se completa una tarea. Las investigaciones sugieren que una persona con una variabilidad de la frecuencia cardíaca más alta mientras descansa puede proporcionar respuestas emocionales más apropiadas en comparación con aquellas que tienen una variabilidad de la frecuencia cardíaca baja en reposo. [21] La investigación empírica encontró que la variabilidad de la frecuencia cardíaca puede reflejar una mejor regulación emocional por parte de aquellos con una variabilidad de la frecuencia cardíaca en reposo más alta, particularmente con emociones negativas . [24] Sin embargo, la variabilidad de la frecuencia cardíaca aumenta con las noticias negativas en personas que reaccionan más fuertemente a las noticias negativas que a las positivas. [25] Al completar una tarea, la variabilidad de la frecuencia cardíaca está sujeta a cambios, especialmente cuando las personas necesitan regular sus emociones. Lo más importante es que las diferencias individuales están relacionadas con la capacidad de regular las emociones. [26] No solo es necesaria la regulación emocional, sino también la atención. [ cita requerida ]

Investigaciones anteriores han sugerido que una gran parte de la regulación de la atención se debe a las propiedades inhibitorias predeterminadas de la corteza prefrontal. [21] Los procesos de arriba hacia abajo de la corteza prefrontal proporcionan influencias parasimpáticas, y si por alguna razón, esas influencias están activas, la atención puede sufrir. [21] Por ejemplo, los investigadores han sugerido que la VFC puede indicar la atención. Por ejemplo, un grupo de investigadores descubrió que los grupos con alta ansiedad y baja VFC tienen poca atención. [27] En línea con esta investigación, también se ha sugerido que una mayor atención se ha relacionado con una alta VFC y una mayor actividad del nervio vago. [21] La actividad del nervio vago refleja la modulación fisiológica del sistema nervioso parasimpático y simpático. [17] La ​​actividad detrás de la corteza prefrontal y el sistema nervioso parasimpático y simpático puede influir en la actividad cardíaca. Sin embargo, no todas las personas se ven afectadas por igual. Una revisión sistemática de la VFC y la función cognitiva sugirió que la VFC en reposo puede predecir diferencias individuales en el rendimiento atencional. [28] Incluso en conceptos psicológicos como la atención, la HRV puede indicar diferencias individuales. Además, la HRV ha podido indicar el papel de la atención y el rendimiento, lo que respalda una HRV alta como biomarcador de una mayor atención y rendimiento. [29] Tanto la emoción como la atención pueden arrojar luz sobre cómo se utiliza la HRV como índice para la toma de decisiones.

En varios estudios se ha descubierto que la capacidad de tomar decisiones se mide por la variabilidad del ritmo cardíaco (HRV). Investigaciones anteriores han sugerido que tanto la emoción como la atención están vinculadas a la toma de decisiones; por ejemplo, una mala toma de decisiones está vinculada a la incapacidad de regular o controlar las emociones y la atención, y viceversa. [27] La ​​toma de decisiones se ve afectada negativamente por una HRV más baja y positivamente por niveles más altos de HRV. Lo más importante es que se ha descubierto que la HRV en estado de reposo es un predictor significativo de funciones cognitivas como la toma de decisiones. [28] Se ha descubierto que la HRV, acompañada de un estado psicológico, como la ansiedad, conduce a malas decisiones. Por ejemplo, un grupo de investigadores descubrió que una HRV baja era un índice de mayor incertidumbre que conduce a malas habilidades de toma de decisiones, especialmente en aquellos con niveles más altos de ansiedad. [27] La ​​HRV también se utilizó para evaluar las habilidades de toma de decisiones en un juego de alto riesgo y se descubrió que era un índice de mayor activación simpática (HRV más baja) al tomar decisiones que implican riesgo. [30] La VFC puede indexar conceptos psicológicos, como los delineados anteriormente, para evaluar la demanda de las situaciones que experimentan las personas.

La teoría polivagal [31] [32] es otra forma de describir las vías en el sistema nervioso autónomo que median la HRV. La teoría polivagal destaca tres procesos ordinales principales: la respuesta inactiva a una amenaza ambiental, la respuesta activa a una amenaza ambiental y la fluctuación entre la conexión y la desconexión a una amenaza ambiental. [17] Esta teoría, como otras, [33] descompone la variabilidad de la frecuencia cardíaca en función de las características del dominio de la frecuencia. Sin embargo, pone más énfasis en la arritmia sinusal respiratoria y su transmisión por una vía neuronal hipotética distinta de otros componentes de la HRV. [34] Existe evidencia anatómica [35] y fisiológica [36] de un control polivagal del corazón.

Variación

La variación del intervalo latido a latido es un fenómeno fisiológico. El nódulo SA recibe varias entradas diferentes y la frecuencia cardíaca instantánea o intervalo RR y su variación son el resultado de estas entradas. [37] Contribución del ritmo respiratorio a la arritmia sinusal en sujetos normales no anestesiados durante la hiperventilación mecánica con presión positiva. [37]

Las principales entradas son el sistema nervioso simpático y parasimpático (SNP) y factores humorales . La respiración da lugar a ondas en la frecuencia cardíaca mediadas principalmente por el SNP, y se cree que el retraso en el circuito de retroalimentación de los barorreceptores puede dar lugar a ondas de 10 segundos en la frecuencia cardíaca (asociadas con las ondas de Mayer de la presión arterial), pero esto sigue siendo controvertido. [ cita requerida ]

Los factores que afectan la entrada son el barorreflejo , la termorregulación , las hormonas , el ciclo sueño-vigilia , las comidas, la actividad física y el estrés .

La disminución de la actividad del sistema nervioso periférico o el aumento de la actividad del sistema nervioso simpático darán como resultado una reducción de la variabilidad de la frecuencia cardíaca. La actividad de alta frecuencia (HF) (0,15 a 0,40 Hz), en particular, se ha relacionado con la actividad del sistema nervioso periférico. La actividad en este rango se asocia con la arritmia sinusal respiratoria (RSA), una modulación de la frecuencia cardíaca mediada por el vago, de modo que aumenta durante la inspiración y disminuye durante la espiración. Se sabe menos acerca de las entradas fisiológicas de la actividad de baja frecuencia (LF) (0,04 a 0,15 Hz). Aunque antes se pensaba que reflejaba la actividad del sistema nervioso simpático, ahora se acepta ampliamente que refleja una mezcla tanto del SNS como del sistema nervioso periférico. [38]

Fenómenos

Hay dos fluctuaciones principales:

  • Arritmia respiratoria (o arritmia sinusal respiratoria ). [39] [40] Esta variación de la frecuencia cardíaca es causada directamente por el ritmo respiratorio central, sigue fielmente la frecuencia respiratoria a través de un rango de frecuencias y es una de las principales causas de la variabilidad de la frecuencia cardíaca en humanos (Cooper HE, Clutton-Brock TH y Parkes MJ (2004). Contribución del ritmo respiratorio a la arritmia sinusal en sujetos normales no anestesiados durante la hiperventilación mecánica con presión positiva. [37]
  • Oscilaciones de baja frecuencia. [41] Esta variación de la frecuencia cardíaca está asociada con las ondas de Mayer (ondas de Traube-Hering-Mayer) de la presión arterial y suele tener una frecuencia de 0,1  Hz o un período de 10 segundos.

Artefacto

Los errores en la ubicación del latido cardíaco instantáneo darán lugar a errores en el cálculo de la variabilidad de la frecuencia cardíaca. La variabilidad de la frecuencia cardíaca es muy sensible a los artefactos y errores tan pequeños como el 2 % de los datos darán lugar a sesgos no deseados en los cálculos de la variabilidad de la frecuencia cardíaca. Por lo tanto, para garantizar resultados precisos, es fundamental gestionar los artefactos y los errores de frecuencia cardíaca de forma adecuada antes de realizar cualquier análisis de la variabilidad de la frecuencia cardíaca. [42] [43]

La gestión robusta de artefactos, incluida la identificación, interpolación y exclusión de ondas RWave, requiere un alto grado de cuidado y precisión. Esto puede llevar mucho tiempo en estudios grandes con datos registrados durante períodos prolongados. Los paquetes de software pueden ayudar a los usuarios con una variedad de herramientas de gestión de artefactos sólidas y probadas. Estos programas de software también incluyen algunas capacidades automatizadas, pero es importante que una persona revise cualquier gestión automatizada de artefactos y realice las modificaciones correspondientes.

Análisis

Los métodos más utilizados se pueden agrupar en los de dominio temporal y dominio frecuencial. En 1996, un grupo de trabajo conjunto europeo y estadounidense describió los estándares para las mediciones de la variabilidad de la frecuencia cardíaca. [19] Se han propuesto otros métodos, como los no lineales.

Métodos de dominio temporal

Estos [44] se basan en los intervalos latido a latido o NN, que se analizan para obtener variables como: [44]

  • SDNN ( desviación estándar de intervalos NN). A menudo se calcula durante un período de 24 horas. La SDNN refleja todos los componentes cíclicos responsables de la variabilidad en el período de registro, por lo tanto, representa la variabilidad total.
  • SDANN (desviación estándar de los intervalos NN promedio) calculados en períodos cortos, generalmente de 5 minutos. Por lo tanto, SDANN es una medida de los cambios en la frecuencia cardíaca debidos a ciclos de más de 5 minutos de duración.
  • RMSSD (raíz cuadrada media de diferencias sucesivas), la raíz cuadrada de la media de los cuadrados de las diferencias sucesivas entre NN adyacentes. [44]
  • SDSD (desviación estándar de diferencias sucesivas), la desviación estándar de las diferencias sucesivas entre NN adyacentes. [44]
  • NN50, el número de pares de NN sucesivos que difieren en más de 50 ms.
  • pNN50, la proporción de NN50 dividida por el número total de NN.
  • NN20, el número de pares de NN sucesivos que difieren en más de 20 ms. [45]
  • pNN20, la proporción de NN20 dividida por el número total de NN.
  • Ciclo respiratorio estimado (EBC), el rango (máximo-mínimo) dentro de una ventana móvil de una duración de tiempo determinada dentro del período de estudio. Las ventanas pueden moverse de manera superpuesta o ser ventanas estrictamente distintas (secuenciales). El EBC se proporciona a menudo en escenarios de adquisición de datos donde la retroalimentación de la variabilidad de la frecuencia cardíaca en tiempo real es un objetivo principal. Se ha demostrado que el EBC derivado de la PPG en ventanas secuenciales y superpuestas de 10 y 16 segundos tiene una alta correlación con la SDNN. [46]

Métodos geométricos

La serie de intervalos NN también se puede convertir en un patrón geométrico como: Medidas geométricas Índice triangular de HRV: integral de la distribución de densidad / máximo de la distribución de densidad Índice triangular de HRV máximo = Número de todos los intervalos NN / número máximo. Depende de la longitud del intervalo -> citar el tamaño del intervalo + relativamente insensible a la calidad analítica de la serie de intervalos NN – necesidad de un número razonable de intervalos NN para generar el patrón geométrico (en la práctica, de 20 min a 24 h) – no es apropiado para evaluar cambios a corto plazo en HRV

  • la distribución de densidad de muestra de las duraciones de los intervalos NN;
  • distribución de densidad de muestra de las diferencias entre intervalos NN adyacentes;
  • un diagrama de dispersión de cada intervalo NN (o RR) con el intervalo NN (o RR) inmediatamente anterior [47] – también llamado "diagrama de Poincaré" o (aparentemente por error [48] ) "diagrama de Lorenz"; y así sucesivamente. Luego se utiliza una fórmula simple que juzga la variabilidad sobre la base de las propiedades geométricas y/o gráficas del patrón resultante [ cita requerida ] .

Métodos en el dominio de la frecuencia

Los métodos de dominio de frecuencia [44] asignan bandas de frecuencia y luego cuentan el número de intervalos NN que coinciden con cada banda. Las bandas son típicamente de alta frecuencia (HF) de 0,15 a 0,4 Hz, baja frecuencia (LF) de 0,04 a 0,15 Hz y la frecuencia muy baja (VLF) de 0,0033 a 0,04 Hz. [49] La potencia de HF refleja la estimulación del sistema nervioso parasimpático (PNS), mientras que la potencia de LF refleja la estimulación tanto del sistema nervioso simpático (SNS) como del PNS. [49] La potencia de VLF está asociada con la termorregulación , el sistema renina-angiotensina y la actividad vasomotora periférica . [49]

Existen varios métodos de análisis disponibles. La densidad espectral de potencia (PSD), que utiliza métodos paramétricos o no paramétricos, proporciona información básica sobre la distribución de potencia en las frecuencias. Uno de los métodos de PSD más utilizados es la transformada de Fourier discreta . Los métodos para el cálculo de la PSD se pueden clasificar generalmente como no paramétricos y paramétricos. En la mayoría de los casos, ambos métodos proporcionan resultados comparables. Las ventajas de los métodos no paramétricos son (1) la simplicidad del algoritmo utilizado ( transformada rápida de Fourier [FFT] en la mayoría de los casos) y (2) la alta velocidad de procesamiento. Las ventajas de los métodos paramétricos son (1) componentes espectrales más suaves que se pueden distinguir independientemente de las bandas de frecuencia preseleccionadas, (2) posprocesamiento fácil del espectro con un cálculo automático de componentes de potencia de baja y alta frecuencia con una fácil identificación de la frecuencia central de cada componente, y (3) una estimación precisa de la PSD incluso en un pequeño número de muestras en las que se supone que la señal mantiene la estacionariedad. La desventaja básica de los métodos paramétricos es la necesidad de verificar la idoneidad del modelo elegido y su complejidad (es decir, el orden del modelo).

Además de los métodos clásicos basados ​​en FFT utilizados para el cálculo de parámetros de frecuencia, un método de estimación de PSD más apropiado es el periodograma de Lomb-Scargle . [50] El análisis ha demostrado que el periodograma LS puede producir una estimación más precisa de la PSD que los métodos FFT para datos RR típicos. Dado que los datos RR son datos muestreados de manera desigual, otra ventaja del método LS es que, a diferencia de los métodos basados ​​en FFT, se puede utilizar sin la necesidad de volver a muestrear y deshacer la tendencia de los datos RR.

Como alternativa, para evitar los artefactos que se crean al calcular la potencia de una señal que incluye un único pico de alta intensidad (por ejemplo, causado por un latido cardíaco arrítmico), se ha introducido el concepto de "amplitud instantánea", que se basa en la transformada de Hilbert de los datos RR. [51]

Un índice HRV de uso reciente, [ cita requerida ] que depende de las medidas de entropía de wavelet, es una opción alternativa. Las medidas de entropía de wavelet se calculan utilizando un procedimiento de tres pasos definido en la literatura. Primero, el algoritmo de paquete de wavelet se implementa utilizando la función Daubechies 4 (DB4) como wavelet madre con una escala de 7. Una vez que se obtienen los coeficientes de wavelet, la energía para cada coeficiente se calcula como se describe en la literatura. Después de calcular los valores normalizados de las energías de wavelet, que representan la energía relativa de wavelet (o la distribución de probabilidad), las entropías de wavelet se obtienen utilizando la definición de entropía dada por Shannon.

Métodos no lineales

Dada la complejidad de los mecanismos que regulan la frecuencia cardíaca, es razonable suponer que la aplicación del análisis de la variabilidad de la frecuencia cardíaca basado en métodos de dinámica no lineal proporcionará información valiosa. Aunque se ha asumido un comportamiento caótico , pruebas más rigurosas han demostrado que la variabilidad de la frecuencia cardíaca no se puede describir como un proceso caótico de baja dimensión. [52] Sin embargo, se ha demostrado que la aplicación de variables globales caóticas a la variabilidad de la frecuencia cardíaca predice el estado de diabetes. [53] El método no lineal más utilizado para analizar la variabilidad de la frecuencia cardíaca es el gráfico de Poincaré . Cada punto de datos representa un par de latidos sucesivos, el eje x es el intervalo RR actual, mientras que el eje y es el intervalo RR anterior. La variabilidad de la frecuencia cardíaca se cuantifica ajustando formas geométricas definidas matemáticamente a los datos. [54] Otros métodos utilizados son la dimensión de correlación , la dinámica simbólica, [55] la predictibilidad no lineal, [52] la dimensión de correlación puntual, [56] la entropía aproximada, la entropía de muestra , [57] el análisis de entropía multiescala, [58] la asimetría de muestra [59] y la longitud de memoria (basada en el análisis estadístico inverso). [60] [61] También es posible representar correlaciones de largo alcance geométricamente. [62]

Correlaciones a largo plazo

Se ha descubierto que las secuencias de intervalos RR tienen correlaciones a largo plazo. [62] Sin embargo, una falla de estos análisis es su falta de estadísticas de bondad de ajuste, es decir, se derivan valores que pueden o no tener el rigor estadístico adecuado. Se han encontrado diferentes tipos de correlaciones durante diferentes etapas del sueño. [62]

Dependencia de la frecuencia cardíaca de los parámetros de la VFC

Un problema básico es que todos los parámetros utilizados para caracterizar la VFC dependen en gran medida de la frecuencia cardíaca, [63] pero muchos artículos no se han ajustado adecuadamente o no se han ajustado en absoluto a las diferencias de FC al comparar la VFC en múltiples circunstancias. [64]

Sin embargo, la relación exacta de HRV(HR) aún es un tema de debate. Para los parámetros del dominio del tiempo (RMSSD, SDNN, etc.) los resultados implican que, si existe una función universal, debería ser de naturaleza exponencial o hiperbólica. [65] [63] [64] Los procedimientos de evaluación utilizados para determinar la función HRV(HR) no han permitido decidir entre estas opciones, hasta el momento.

Un nuevo método de evaluación ha permitido recientemente determinar una función HRV(HR) con una precisión sin precedentes: [66] puede describirse mediante dos componentes exponenciales descendentes para individuos sanos, en general.

Duración y circunstancias del registro del ECG

Los métodos de dominio temporal son preferibles a los de dominio frecuencial cuando se investigan registros de corto plazo. Esto se debe al hecho de que el registro debe ser al menos 10 veces la longitud de onda del límite de frecuencia más bajo de interés. Por lo tanto, se necesita un registro de aproximadamente 1 minuto para evaluar los componentes de alta frecuencia de la variabilidad de la frecuencia cardíaca (es decir, un límite más bajo de 0,15 Hz es un ciclo de 6,6 segundos y, por lo tanto, 10 ciclos requieren ~60 segundos), mientras que se necesitan más de 4 minutos para abordar el componente de baja frecuencia (con un límite inferior de 0,04 Hz). [ cita requerida ]

Aunque los métodos de dominio temporal, especialmente los métodos SDNN y RMSSD, se pueden utilizar para investigar registros de larga duración, una parte sustancial de la variabilidad a largo plazo son las diferencias entre el día y la noche. Por lo tanto, los registros a largo plazo analizados mediante métodos de dominio temporal deben contener al menos 18 horas de datos de ECG analizables que incluyan toda la noche. [ cita requerida ]

Correlaciones fisiológicas de los componentes de la VFC

Influencias autonómicas de la frecuencia cardíaca

Aunque el automatismo cardíaco es intrínseco a varios tejidos marcapasos, la frecuencia cardíaca y el ritmo están en gran medida bajo el control del sistema nervioso autónomo. La influencia parasimpática en la frecuencia cardíaca está mediada por la liberación de acetilcolina por el nervio vago. Los receptores muscarínicos de acetilcolina responden a esta liberación principalmente mediante un aumento de la conductancia de K+ de la membrana celular. La acetilcolina también inhibe la corriente "marcapasos" activada por la hiperpolarización. La hipótesis de la "decadencia de Ik" propone que la despolarización del marcapasos resulta de la desactivación lenta de la corriente rectificadora retardada, Ik, que, debido a una corriente entrante de fondo independiente del tiempo, causa la despolarización diastólica. Por el contrario, la hipótesis de la "activación de If" sugiere que después de la terminación del potencial de acción, If proporciona una corriente entrante de activación lenta que predomina sobre la corriente entrante de decaimiento de Ik, iniciando así la despolarización diastólica lenta. [ cita requerida ]

La influencia simpática sobre la frecuencia cardíaca está mediada por la liberación de epinefrina y norepinefrina. La activación de los receptores β-adrenérgicos produce la fosforilación de proteínas de membrana mediada por AMPc y aumenta la ICaL y, en caso de que se produzca, se acelera la despolarización diastólica lenta.

En condiciones de reposo, el tono vagal prevalece y las variaciones en el período cardíaco dependen en gran medida de la modulación vagal. La actividad vagal y simpática interactúan constantemente. Debido a que el nódulo sinusal es rico en acetilcolinesterasa, el efecto de cualquier impulso vagal es breve porque la acetilcolina se hidroliza rápidamente. Las influencias parasimpáticas superan los efectos simpáticos probablemente a través de dos mecanismos independientes: una reducción inducida colinérgicamente de la noradrenalina liberada en respuesta a la actividad simpática y una atenuación colinérgica de la respuesta a un estímulo adrenérgico.

Componentes

Las variaciones del intervalo RR presentes durante las condiciones de reposo representan variaciones latido a latido en las entradas autónomas cardíacas. Sin embargo, la actividad vagal eferente (parasimpática) es un contribuyente importante al componente HF, como se observa en observaciones clínicas y experimentales de maniobras autónomas como la estimulación vagal eléctrica, el bloqueo de los receptores muscarínicos y la vagotomía. Más problemática es la interpretación del componente LF, que fue considerado por algunos como un marcador de modulación simpática (especialmente cuando se expresa en unidades normalizadas) pero ahora se sabe que incluye influencias tanto simpáticas como vagales. Por ejemplo, durante la activación simpática, la taquicardia resultante suele ir acompañada de una marcada reducción de la potencia total, mientras que ocurre lo contrario durante la activación vagal. Por lo tanto, los componentes espectrales cambian en la misma dirección y no indican que LF refleje fielmente los efectos simpáticos.

La variabilidad de la frecuencia cardíaca mide las fluctuaciones de las entradas autónomas al corazón, en lugar del nivel medio de entradas autónomas. Por lo tanto, tanto la retirada como los niveles excesivamente altos de entrada autónoma al corazón pueden provocar una disminución de la variabilidad de la frecuencia cardíaca.

Se ha informado de una reducción de la VFC en varias enfermedades cardiovasculares y no cardiovasculares.

Infarto de miocardio

La disminución de la variabilidad de la frecuencia cardíaca después de un infarto de miocardio puede reflejar una disminución de la actividad vagal dirigida al corazón. La variabilidad de la frecuencia cardíaca en pacientes que sobreviven a un infarto agudo de miocardio revela una reducción de la potencia total e individual de los componentes espectrales. La presencia de una alteración del control neural también se refleja en una atenuación de las variaciones día-noche del intervalo RR. En pacientes que han sufrido un infarto de miocardio y tienen una variabilidad de la frecuencia cardíaca muy reducida, la mayor parte de la energía residual se distribuye en el rango de frecuencias VLF por debajo de 0,03 Hz, con solo pequeñas variaciones relacionadas con la respiración.

Neuropatía diabética

En la neuropatía asociada a la diabetes mellitus caracterizada por alteración de las fibras nerviosas pequeñas, una reducción de los parámetros del dominio temporal de la variabilidad de la frecuencia cardíaca parece no solo tener un valor pronóstico negativo, sino también preceder a la expresión clínica de la neuropatía autonómica. En pacientes diabéticos sin evidencia de neuropatía autonómica, también se informó una reducción de la potencia absoluta de LF y HF durante condiciones controladas. De manera similar, los pacientes diabéticos pueden diferenciarse de los controles normales sobre la base de la reducción de la variabilidad de la frecuencia cardíaca. [53]

Trasplantes de corazón

En pacientes con un trasplante cardíaco reciente se ha descrito una variabilidad de la frecuencia cardíaca muy reducida sin componentes espectrales definidos. Se considera que la aparición de componentes espectrales discretos en algunos pacientes refleja una reinervación cardíaca. Esta reinervación puede producirse tan pronto como 1 o 2 años después del trasplante y se supone que es de origen simpático. Además, una correlación entre la frecuencia respiratoria y el componente de alta frecuencia de la variabilidad de la frecuencia cardíaca observada en algunos pacientes trasplantados también indica que un mecanismo no neuronal puede generar una oscilación rítmica relacionada con la respiración.

Disfunción miocárdica

Se ha observado una reducción de la variabilidad de la frecuencia cardíaca en pacientes con insuficiencia cardíaca. En esta afección, caracterizada por signos de activación simpática, como frecuencias cardíacas más rápidas y niveles elevados de catecolaminas circulantes, se ha descrito una relación entre los cambios en la variabilidad de la frecuencia cardíaca y el grado de disfunción ventricular izquierda. De hecho, mientras que la reducción de las medidas de la variabilidad de la frecuencia cardíaca en el dominio temporal parecía ser paralela a la gravedad de la enfermedad, la relación entre los componentes espectrales y los índices de disfunción ventricular parece ser más compleja. En particular, en la mayoría de los pacientes con una fase muy avanzada de la enfermedad y con una reducción drástica de la variabilidad de la frecuencia cardíaca, no se pudo detectar un componente de baja frecuencia a pesar de los signos clínicos de activación simpática. Esto refleja que, como se indicó anteriormente, la baja frecuencia puede no reflejar con precisión el tono simpático cardíaco.

Cirrosis hepática

La cirrosis hepática se asocia con una disminución de la variabilidad del ritmo cardíaco. La disminución de la variabilidad del ritmo cardíaco en pacientes con cirrosis tiene un valor pronóstico y predice la mortalidad. La pérdida de la variabilidad del ritmo cardíaco también se asocia con mayores niveles plasmáticos de citocinas proinflamatorias y deterioro de la función neurocognitiva en esta población de pacientes. [67]

Septicemia

La HRV disminuye en pacientes con sepsis. La pérdida de HRV tiene valor tanto diagnóstico como pronóstico en neonatos con sepsis. [68] La fisiopatología de la disminución de la HRV en la sepsis no se entiende bien, pero hay evidencia experimental que muestra que el desacoplamiento parcial de las células marcapasos cardíacos del control neural autónomo puede desempeñar un papel en la disminución de la HRV durante la inflamación sistémica aguda. [69] (La disminución de la HRV es generalmente menor en condiciones inflamatorias [1] ).

Tetraplejía

Los pacientes con lesiones medulares cervicales altas completas y crónicas tienen vías nerviosas vagales eferentes intactas dirigidas al nódulo sinusal. Sin embargo, se puede detectar un componente LF en la variabilidad de la frecuencia cardíaca y la presión arterial de algunos pacientes tetrapléjicos. Por lo tanto, el componente LF de la variabilidad de la frecuencia cardíaca en aquellos pacientes sin entradas simpáticas intactas al corazón representa una modulación vagal.

Muerte súbita cardíaca

Se ha descubierto que las víctimas de muerte súbita cardíaca tienen una HRV más baja que las personas sanas. [70] [62] Se puede observar que la HRV está deprimida antes del desarrollo de la MSC, lo que plantea preguntas sobre si la función autónoma alterada juega o no un papel en el desarrollo de la inestabilidad eléctrica. La HRV también está deprimida en los sobrevivientes de la MSC, que tienen un alto riesgo de episodios posteriores. [71] La HRV está marcadamente disminuida antes de las arritmias fatales y no fatales . [1]

Cáncer

Según una revisión sistemática de estudios publicados, la variabilidad de la frecuencia cardíaca se correlaciona con la progresión de la enfermedad y el pronóstico de los pacientes con cáncer. [72] Los pacientes en las primeras etapas del cáncer tienen una variabilidad de la frecuencia cardíaca significativamente mayor en comparación con los pacientes en las últimas etapas del cáncer, lo que sugiere que la gravedad de la enfermedad influye en la variabilidad de la frecuencia cardíaca. Se pueden observar diferentes rangos de variabilidad de la frecuencia cardíaca entre los tipos de cáncer. [73]

Embarazo

Las alteraciones de la VFC ocurren en embarazos saludables, así como cambios similares en embarazos con diabetes gestacional que incluyen valores medios de VFC más bajos. [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80]

Trastornos del estado de ánimo y de ansiedad

Un RMSSD bajo, que se cree que representa el tono vagal, se ha asociado con una depresión mayor. [81] Se encontraron niveles más bajos de SDNN y niveles elevados de LF/HF en aquellos con trastorno bipolar, y en particular en aquellos caracterizados por tener una mayor gravedad de la enfermedad debido a un mayor número de episodios, duración de la enfermedad y si había habido psicosis. [82] [83] Los pacientes con TEPT también tenían niveles más bajos de HF, una medida del tono vagal. [83]

Modificaciones por intervenciones específicas

Las intervenciones que aumentan la variabilidad de la frecuencia cardíaca pueden ser protectoras contra la mortalidad cardíaca y la muerte cardíaca súbita. Si bien la justificación para cambiar la variabilidad de la frecuencia cardíaca es sólida, también conlleva el peligro inherente de llevar a la suposición injustificada de que la modificación de la variabilidad de la frecuencia cardíaca se traduce directamente en protección cardíaca, lo que puede no ser el caso. A pesar del creciente consenso de que los aumentos de la actividad vagal pueden ser beneficiosos, aún no se sabe cuánto debe aumentar la actividad vagal (o la variabilidad de la frecuencia cardíaca como marcador) para brindar una protección adecuada.

Bloqueo β-adrenérgico

Los datos sobre el efecto de los betabloqueantes en la variabilidad de la frecuencia cardíaca en pacientes que han sufrido un infarto de miocardio son sorprendentemente escasos. A pesar de la observación de aumentos estadísticamente significativos, los cambios reales son muy modestos. En perros conscientes que han sufrido un infarto de miocardio, los betabloqueantes no modifican la variabilidad de la frecuencia cardíaca. La observación inesperada de que antes del infarto de miocardio, los betabloqueantes aumentan la variabilidad de la frecuencia cardíaca solo en los animales destinados a tener un riesgo bajo de arritmias letales después del infarto de miocardio puede sugerir nuevos enfoques para la estratificación del riesgo posterior al infarto de miocardio.

Medicamentos antiarrítmicos

Existen datos sobre varios fármacos antiarrítmicos. Se ha informado que la flecainida y la propafenona, pero no la amiodarona, disminuyen las mediciones de la variabilidad del ritmo cardiaco en el dominio temporal en pacientes con arritmia ventricular crónica. En otro estudio, la propafenona redujo la variabilidad del ritmo cardiaco y disminuyó la frecuencia cardíaca inferior mucho más que la frecuencia cardíaca superior. Un estudio más amplio confirmó que la flecainida, también la encainida y la moricizina, disminuyeron la variabilidad del ritmo cardiaco en pacientes que habían sufrido un infarto agudo de miocardio, pero no se encontró correlación entre el cambio en la variabilidad del ritmo cardiaco y la mortalidad durante el seguimiento. Por lo tanto, algunos fármacos antiarrítmicos asociados con un aumento de la mortalidad pueden reducir la variabilidad del ritmo cardiaco. Sin embargo, no se sabe si estos cambios en la variabilidad del ritmo cardiaco tienen algún significado pronóstico directo.

Escopolamina

Los bloqueadores de los receptores muscarínicos en dosis bajas, como la atropina y la escopolamina , pueden producir un aumento paradójico de los efectos vagales en el corazón, como lo sugiere una disminución de la frecuencia cardíaca. Además, la escopolamina y la atropina en dosis bajas pueden aumentar notablemente la variabilidad de la frecuencia cardíaca. Sin embargo, aunque la frecuencia cardíaca se reduce en proporción a la dosis (baja) de atropina, el aumento de la variabilidad de la frecuencia cardíaca varía ampliamente entre individuos y dentro de ellos. Esto sugiere que incluso para la actividad vagal en el corazón, la variabilidad de la frecuencia cardíaca puede ser un marcador limitado.

Trombólisis

Se informó el efecto de la trombolisis sobre la variabilidad de la frecuencia cardíaca (evaluada mediante pNN50) en 95 pacientes con infarto agudo de miocardio. La variabilidad de la frecuencia cardíaca fue mayor 90 minutos después de la trombolisis en los pacientes con permeabilidad de la arteria relacionada con el infarto. Sin embargo, esta diferencia ya no fue evidente cuando se analizaron las 24 horas completas.

Entrenamiento físico

El ejercicio físico puede reducir la mortalidad cardiovascular y la muerte súbita cardíaca. También se cree que el ejercicio físico regular modifica el control autónomo cardíaco. Las personas que hacen ejercicio regularmente tienen una "bradicardia de entrenamiento" (es decir, frecuencia cardíaca en reposo baja) y, en general, tienen una mayor variabilidad de la frecuencia cardíaca que las personas sedentarias. [84]

Biorretroalimentación

La técnica denominada biofeedback de respiración resonante enseña a reconocer y controlar la variabilidad involuntaria de la frecuencia cardíaca. Un estudio aleatorizado de Sutarto et al. evaluó el efecto del biofeedback de respiración resonante entre los operadores de fabricación; la depresión, la ansiedad y el estrés disminuyeron significativamente. [85] Un primer metaanálisis general de Goessl VC et al. (24 estudios, 484 individuos, 2017) indica que "el entrenamiento de biofeedback de la VFC se asocia con una gran reducción del estrés y la ansiedad autoinformados", al tiempo que menciona que se necesitan más estudios bien controlados. [86]

Instrumentos de viento

Un estudio que examinó los efectos fisiológicos de tocar flautas nativas americanas encontró un aumento significativo de la VFC al tocar flautas de tono bajo y de tono alto. [87]

Valores normales de HRV

Si bien no existen valores estándar ampliamente aceptados para la VFC que puedan usarse con fines clínicos, múltiples estudios han medido e informado valores normales para varias poblaciones: [1] [88] [89] [90]

Abreviaturas del análisis del dominio del tiempo

IBI es el intervalo entre latidos, el período de tiempo entre latidos cardíacos sucesivos (intervalo entre latidos normal a normal, también conocido como intervalo R–R), medido en milisegundos (ms). SDNN es la desviación estándar de los intervalos entre latidos normal a normal, medida en milisegundos. RMSSD es la raíz cuadrada media de las diferencias sucesivas entre latidos cardíacos normales, medida en milisegundos. [88] [1] El tiempo de registro convencional es de cinco minutos. [88] [1]

Abreviaturas del análisis espectral

LF es la potencia del rango de baja frecuencia [ms al cuadrado (ms2 ) o unidades normales (nu)] HF es la potencia del rango de frecuencia alta [ms al cuadrado (ms2 ) o unidades normales (nu)] LF/HF es la relación entre la potencia de LF y HF [88]

Véase también

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