HEART RATE VARIABILITY (HRV): Zmienność rytmu zatokowego serca

Zapis zmienności rytmu serca (HRV - Heart Rate Variability) od czasu, gdy do jego pomiaru wprowadzono analizę komputerową, stał się względnie prostym i nieinwazyjnym badaniem czynności układu autonomicznego serca. Obecnie jest szeroko wykorzystywany w kardiologii do oceny ryzyka wystąpienia komorowych zaburzeń rytmu u chorych po zawale mięśnia sercowego, a tym samym nagłego zgonu sercowego i prognozowania skuteczności leków antyarytmicznych. Badanie HRV zastosowano również do oceny dysfunkcji układu autonomicznego (UA) w przebiegu neuropatii cukrzycowej co możliwiło ocenę stopnia progresji zmian wczesnych.

Zmiany częstości pracy serca w czasie doby pozwoliły wyodrębnić 3 podstawowe cykle zmienności częstości akcji serca:

1.) Najbardziej widoczny towarzyszący niemiarowości oddechowej, wynikający z nasilenia się wpływu hamującego nerwów błędnych na węzeł zatokowy w czasie wydechu. Zmienność o częstości ok. 0.25Hz

2.) Zależne od rytmicznych zmian ciśnienia tętniczego krwi i cyklicznej aktywności baroreceptorów tętniczych. Zmienność ok. 0.1 Hz.

3.) Cykliczne zmiany rytmu serca o częstości poniżej 0.05 Hz zależne od procesów termoregulacji aktywności osi renina-angiotensyna-aldosteron.

Interpretacja HRV opiera się przede wszystkim na wskaźnikach analizy czasowej i częstotliwościowej zapisu zmienności rytmu serca. Analiza czasowa obejmuje pomiar zmienności odcinków RR w określonym przedziale czasowym, a następnie obliczanie jej średniej i zmienności tego parametru.

Analiza częstotliwościowa rytmu serca zwana także analizą widmową, stała się możliwa dzięki wprowadzeniu komputerowej metody szybkiej transformacji Fouriera ( FFT - Fast Fourier Transformation) lub metody autoregresji w obliczaniu zmienności następujących na siebie cykli zmienności, umożliwiają wyodrębnienie w czasie rzeczywistym poszczególnych częstotliwości oraz ich ilościowej oceny.

Wskaźniki zmienności rytmu zatokowego:

1. Analiza HRV czasowa :

I. Analiza zmienności długości odstępów RR-R w odniesieniu do wartości średniej.

1. SDNN - (standard deviation of all normal RR intervals) odchylenie standardowe wszystkich odstępów RR rytmu zatokowego wyrażone w [ms], jest wskaźnikiem „globalnym” i opisuje całkowitą zmienność rytmu zatokowego.

2. MEAN RR - średnia ze wszystkich odstępów R-R

II. Ocena różnic długości wszystkich odstępów R-R: ocenia prawdziwą zmienność rytmu serca pomiędzy następującymi po sobie pobudzeniami zatokowymi zamiast oceniać średnią zmienność w określonym przedziale czasowym.

3. SDANN - (standard deviation of 5 minute means of RR intervals) odchylenie standardowe od średniej każdych kolejnych 5 minutowych zapisów odstępów RR z 24 godzinnego zapisu, wyrażone w [ms], umożliwia ocenę zmieniających się wolno składowych HRV.

4. rMSSD - (root mean square succesive difference) pierwiastek kwadratowy ze średniej sumy kwadratów różnic między kolejnymi odstępami RR [ms]. Dotyczy zmienności krótkookresowej korelując ze składową wysokich częstotliwości w zakresie analizy widmowej

III. Ocena odsetka różnic między kolejnymi odstępami RR przekraczającymi 50 ms.

5. pNN50 - ( percent of difference between adjacent normal R-R intervals that are greater than 50 ms) odsetek różnic między kolejnymi odstępami RR większymi od 50 [ms]. Wskaźnik ten wyrażony w [ % ] koreluje znamiennie z rMSSD.

IV. Wskaźniki geometryczne :

6. Pochodne pomiaru szerokości histogramu odstępów R-R przy jego podstawie lub na określonej wysokości (np.: 10%, 50%)

7. HRV index (St.George's index)- wskaźnik obliczony z histogramu dobowego rozkładu odstępów R-R: jest to iloczyn podstawy trójkąta (liczba zarejestrowanych w ciągu doby odstępów R-R) do wysokości trójkąta (liczba odstępów R-R o czasie trwania najczęściej występującym w histogramie) określa całkowitą zmienność HRV- wskaźnik globalny.

Wskaźniki oparte na pomiarze różnic odstępów R-R jak np.: rMSSD oraz pNN50 dają wiarygodny obraz czynności sercowej komponenty układu przywspółczulnego, który koreluje z mocą komponenty wysokich częstotliwości (HF) analizy widmowej. Wskaźniki obliczone jako pochodne odchylenia standardowego aktualnego rytmu serca, odzwierciedlają wpływy zarówno współczulne jak i przywspółczulne, SDANN koreluje z komponentom niskich częstotliwości (LF) analizy widmowej

Widmo HRV - rozkład zmian odstępów RR w odniesieniu do cyklicznej modulowanej przez 3 rytmy aktywności bodźcotwórczej węzła zatokowego.

Jednostki oceny widma: amplituda widma [ms], moc widma [ms*ms], gęstość mocy widma [ms*ms/Hz] lub odsetek wielkości danej składowej do całkowitej wielkości widma HRV.

B. Analiza HRV widmowa :

1. VLF - Widmo o bardzo niskiej częstotliwości 0.0033 - 0.04 Hz (Very Low Freguency; VLF) odwzorowuje ona zmienność modulowaną przez aktywność chemoreceptorów, zależne od odruchów naczynio-ruchowych i termoregulacyjnych z udziałem układu renina - angiotensyna - aldosteron (RAA )

2. LF - Widmo o niskiej częstotliwości 0.04 - 0.15 Hz ( Low Frequency; LF) zależne od zmian ciśnienia tętniczego i oscylacji odruchów z baroreceptorów, w którym pośredniczą zarówno włókna przywspółczulne jak i współczulne

3. HF - Widmo o wysokiej częstotliwości 0.15 - 0.4 Hz ( High Frequency; HF), które odpowiada wpływowi oddychania na rytm serca, zależny od modulacji układu przywspółczulnego.

4. LF/HF stosunek składowej niskich częstotliwości do wysokich częstotliwości, wyraża współzależność tych typów modulacji wegetatywnej, obrazuje wzajemną relację obu komponent nerwowego układu autonomicznego.

5. TP - Total Power - całkowita moc widma odzwierciedla aktywność całego układu autonomicznego

Kliniczne znaczenie badania HRV:

1. U chorych z zawałem mięśnia sercowego w okresie pierwszych tygodni po zawale występuje spadek aktywności układu przywspółczulnego (HF) i umiarkowana wzrost aktywności układu współczulnego (LF). Właśnie spadek aktywności układu przywspółczulnego zwiększa prawdopodobieństwo wystąpienia groźnych dla życia zaburzeń rytmu i nagłego zgonu sercowego. Normalizacja wartości widma po około 6-12 miesięcy po wystąpieniu zawału. Stwierdzono istotne statystycznie korelacje pomiędzy wielkością SDNN, a ryzykiem zgonu w ciągu pierwszego roku po zawale serca. Im większa zmienność rytmu serca wyrażająca się wielkością SDNN ( ponad 100 ms) tym mniejsze ryzyko zgonu. Stwierdzono, że u chorych z SDNN poniżej 50 ms 4x częściej występują nagłe zgony sercowe niż u chorych z SDNN powyżej 100 ms.

2. Przewlekła niewydolność krążenia (III i IV klasa wg. NYHA) wybitnemu obniżeniu ulega całkowita moc widma HRV (spadek składowej LF, składowa HF nie ulega istotnym zmianom), której towarzyszy nagły wzrost mocy widma składowej VLF poprzedzający bezpośrednio wystąpienie nietrwałego częstoskurczu komorowego. Wzrost VLF zwiastun zaburzeń rytmu.

3. Nadciśnienie tętnicze: u młodych osób i z granicznym nadciśnieniem wzrost aktywności układu sympatycznego, zwiększenie parametru LF. W długotrwałym nadciśnieniu obniżenie całej mocy widma, zmniejszenie aktywności współczulnej. Przy długotrwałym nadciśnieniu obniżenie wskaźników analizy czasowej.

4. U chorych z cukrzycą HRV w przypadku zaawansowanej neuropatii układu autonomicznego jest obniżona, wyrażająca się małymi wartościami SDNN i niską całkowitą mocą widma). Zastosowanie analizy widmowej jest przydatnym sposobem monitorowania progresji dysfunkcji lub neuropatii wegetatywnej szczególnie u chorych, u których stwierdzono początkowe stadium powikłań cukrzycowych.

5. Inne stany chorobowe: choroba Parkinsona, nadciśnienie śródczaszkowe, chorzy po przeszczepie serca, z nadczynnością i niedoczynnością tarczycy, guzem chromochłonnym nadnerczy.

6. W ocenie skuteczności działania antyarytmików, przewidywanie skutków oraz zagrożenia arytmogenne.

Zmienność rytmu serca ulega fizjologicznym zmianom wraz z wiekiem, jest zależna od płci i pory dnia. Dalsze badania nad metoda konieczne są do ustalenia ścisłych standardów i norm HRV.

ĆWICZENIE NR 1

1. Zapis HRV w spoczynku przez 5 min.

2. Podanie 75 g glukozy

3. Zapis HRV pod podaniu glukozy do 20 minut (5 minutowe cykle)

Wskaźniki zmienności rytmu zatokowego:

1. Analiza HRV czasowa:

1. SDNN - (standard deviation of all normal RR intervals) odchylenie standardowe wszystkich odstępów RR rytmu zatokowego wyrażone w [ms], jest wskaźnikiem „globalnym” i opisuje całkowitą zmienność rytmu zatokowego.

Norma: 141+/- 39ms

2. Analiza widmowa (częstotliwościowa) - spoczynku

Widmo HRV - rozkład zmian odstępów RR w odniesieniu do cyklicznej modulowanej przez 3 rytmy aktywności bodźcotwórczej węzła zatokowego.

Jednostki oceny widma: amplituda widma [ms], moc widma [ms*ms], gęstość mocy widma [ms*ms/Hz] lub odsetek wielkości danej składowej do całkowitej wielkości widma HRV.

1. LF - Widmo o niskiej częstotliwości 0.04 - 0.15 Hz ( Low Frequency; LF ) zależne od zmian ciśnienia tętniczego i oscylacji odruchów z baroreceptorów, w którym pośredniczą zarówno włókna przywspółczulne jak i współczulne. Norma: 1170+/- 416ms²

2. HF - Widmo o wysokiej częstotliwości 0.15 - 0.4 Hz ( High Frequency; HF ), które odpowiada wpływowi oddychania na rytm serca, zależny od modulacji układu przywspółczulnego. Norma: 975+/- 203ms²

3. LF/HF stosunek składowej niskich częstotliwości do wysokich częstotliwości, wyraża współzależność tych typów modulacji wegetatywnej, obrazuje wzajemną relację obu komponent nerwowego układu autonomicznego. Norma: 1,0+/-0.4

4. TP - Total Power - całkowita moc widma odzwierciedla aktywność całego układu autonomicznego. Norma: 3966+/-1018ms²

NEUROPATIA AUTONOMICZNEGO UKŁADU NERWOWEGO W CUKRZYCY:

Obecnie uważa się, że dotyczy 40% chorych na cukrzycę typu I i II rozpoczyna się we wczesnym okresie cukrzycy i powoli postępuje.

Patomechanizm powstawania: związany głównie ze zmianami metabolicz. w przebiegu choroby.

• w przypadku hiperglikemii i wobec braku lub niedoboru insuliny - przemiana glukozy wchodzi na szlak poliolowy - cukier ulega przemianie do sorbitolu i fruktozy. Nadmierne wytwarzanie sorbitolu prowadzi do uszkodzenia kom. Schwanna jak i wypustek osiowych

• upośledzenie biosyntezy mioinozytolu w nerwach - powoduje to przenikanie wody do neurocyta i jego wypustek, upośledzając jego czynność oraz powodując zwyrodnienie.

Klinika:

1. Serce:

• zwiększenie spoczynkowej częstości skurczów serca

• hipotonia ortostatyczna

• brak zmian częstości skurczów serca zależnych od pobudzenia nerwu błędnego.

• nieprawidłowa odpowiedź z baroreceptorów.

2. Krążenie obwodowe:

• nieprawidłowe naczynioruchowe odczyny na leki zmieniające napięcie naczyń, zmiany temperatury.

• nieprawidłowe pocenie się

3. Układ pokarmowy:

• przełyk - osłabienie siły perystaltycznego obkurczania i zmniejszenie napięcia dolnego zwieracza przełyku.

• żołądek - hipotonia żołądka i opóźnienie jego opróżniania

• atonia pęcherzyka żółciowego

• biegunka

4. Układ moczowo - płciowy:

• utrata czucia pęcherza

• impotencja

• brak czucia jądrowego

5. Inne:

• zmiany odruchów źrenic

• neurogenne, nagłe zatrzymanie czynności układu krążenia i oddychania

• utrata odczuwania hipoglikemii.

Ogólna charakterystyka neuropatii cukrzycowej:

1. Prawdopodobieństwo NC wzrasta z wiekiem i czasem trwania cukrzycy

2. NC jest heterogenna: czuciowa i czuciowo-ruchowa

3. Najwcześniej uszkodzona odpowiedź przewodu pokarmowego (polipeptyd trzustkowy) po insulinie

4. Hipotensja ortostatyczna (10 - 30% wszystkich chorych)

5. Wysiłek: obniżony pułap tlenowy zwiększenie HR i spadek ciśnienia.

6. Duże ryzyko chorób sercowo-naczyniowych „cichy zawał”, wydłużenie odstępu QT.

7. NC objawia się początkowo zaburzeniami czynnościowymi.

8. Uszkodzenie odruchów aksonalnych stopy.

9. Nadwrażliwość odnerwieniowa z nadmierną odpowiedzią naczynioskurczową występuje u 20% chorych z NC

10. Zaburzenie ruchomości źrenic są częstym objawem NC

11. Gastropareza lub biegunki występują u 20-30% chorych z NC.

12. Zaleganie, nie trzymanie moczu i zakażenia w układu moczowego mogą prowadzić do mocznicy.

13.

Objawem NC jest również impotencja.

---