Métodos de análise da Variabilidade da Frequência Cardíaca. Cristiano Tavares

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Terezinha Costa Varejão
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1 Métodos de análise da Variabilidade da Frequência Cardíaca Cristiano Tavares EngBioMed, 22 Outubro 2014

2 Sistema Nervoso Autónomo Função: sistema de integração para a manutenção da homeostase SNA regula extrinsecamente o músculo liso, músculo cardíaco e secreção glandular Indirectamente os processos metabólicos Precisão da acção e importância biológica Fibra sensitiva Mecanismo arco reflexo sistema nervoso central Receptores sensoriais Órgãos efectores Fibra motora autonómica 2

Funções do SNA Efectores Coração Vasos Tracto gastrointestinal Cápsula do baço Bexiga Órgãos reprodutores Olho Músculos traqueo-brônquicos Músculos piloerectores Glândulas exócrinas Glândula pineal

3 Funções do SNA Efectores Coração Vasos Tracto gastrointestinal Cápsula do baço Bexiga Órgãos reprodutores Olho Músculos traqueo-brônquicos Músculos piloerectores Glândulas exócrinas Glândula pineal Tecido adiposo Medula suprarenal Tecido linfóide FC vasodilatação 0 inotropismo motilidade, relaxamento contracção 0 contracção (miose) contracção 0 secreção Activação parassimpática Activação simpática FC inotropismo vasoconstrição, vasodilatação motilidade, contração contracção relaxamento contracção contracção (midriase) relaxamento contracção secreção síntese de melatonina glicogenólise secreção de Adr e NAdr actividade ( Adaptado de Tresguerres, 2001) (Adaptado de Benarroch E, 2006 ) 3

4 Avaliação da função 1) Forma directa: registo propriedades eléctricas dos nervos 4

5 Avaliação da função 2) Forma indirecta: resposta órgãos efectores Ciclo cardíaco Vago 5

6 Avaliação da função Testes autonómicos cardiovasculares (PA e FC): Respiração profunda Manobra de Valsalva Exercício estático (handgrip) Teste de exposição ao frio (cold pressor) Teste do stress mental Ortostatismo passivo

7 Avaliação da Função: Ortostatismo passivo pressão arterial desce activação do sistema nervoso autónomo pelo baroreflexo Aumento da resistência periférico e da frequência cardíaca.

8 Avaliação da Função: Ortostatismo passivo Basal Tilt up Adaptação 130 PAs(mmHg) ECG (bpm) Tempo (s) 75 90

9 Pré-processamento Filtro para redução de ruído eléctrico Rejeita banda de 3ª ordem Filtro redução componente muscular Filtro passa-baixo com frequência de corte de 35Hz, passa-baixo butterworth de 2ª ordem Filtro redução da linha de base Filtro passa-alto de 2ª ordem butterworth com frequência de corte de 0.5Hz

10 Tacograma RR Δtempo (ms) Construção tacograma

Sistograma Tempo (s) Pressão (mmhg) 0.18 137.

11 Sistograma Tempo (s) Pressão (mmhg) Construção sistograma

12 Métodos domínio do tempo Variável Unidade Descrição Média ms Média Mediana NN ms Mediana SDNN ms Desvio padrão de intervalos NN SDANN ms Desvio padrão das médias dos intervalos NN em segmentos de 5 min RMSSD ms Raiz quadrada da média da soma dos quadrados das diferenças entre intervalos NN adjacentes SDSD index ms Média do desvio padrão de todos os intervalos NN para períodos de 5 min de todo o registo SDSD ms Desvio padrão das diferenças entre intervalos NN adjacentes NN50 Numero de pares de NN adjacentes que difiram por mais de 50ms pnn50 % Contagem dos NN50 dividido pelo número total de intervalos NN

Métodos domínio do tempo Histograma período Histograma delta período a) índice triangular HRV (ms) definido com o número total de todos os NN dividido pela altura máxima do histograma b) interpolação

13 Métodos domínio do tempo Histograma período Histograma delta período a) índice triangular HRV (ms) definido com o número total de todos os NN dividido pela altura máxima do histograma b) interpolação triangular do histograma dos intervalos NN (ms) aproxima um triângulo isósceles sobre o histograma NN e mede a largura da base c) índice diferencial (ms) mede a diferença das larguras do histograma das diferenças entre intervalos NN adjacentes medidas d) índice logarítmico, coeficiente k da curva exponencial negativa Ae -kd que melhor aproxima o histograma das diferenças absolutas entre intervalos NN adjacentes

14 Poincaré plot SD2 SD1 a) desvio vertical (SD1), b) desvio longitudinal (SD2) c) razão SD1/SD2 d) área da elipse SD1xSD2 e) coeficiente de correlação f) coeficiente de regressão g) equação de regressão da recta

15 Transformada Rápida de Fourier Procura da variabilidade nos sinais cardiovasculares Análise de Fourier FFT 15

16 Transformada Rápida de Fourier Aplicação da FFT aos sinais cardiovasculares 16 Frequência (Hz)

17 Transformada Rápida de Fourier Inibidor simpático (atropina) Inibidor parassimpático (propranolol) Simpático LF: 0.04Hz-0.15Hz Parassimpático HF: 0.15Hz-0.4Hz 17 (FisioSinal, 2010) Frequência (Hz)

18 Transformada Rápida de Fourier Bloqueio farmacológico

19 PSD(ms 2 ) RR(ms) PSD(ms 2 ) RR(ms) Transformada Rápida de Fourier Repouso Ortostatismo passivo Tempo (s) Tempo (s) LF LF HF HF Frequência (Hz) Índice LF / HF Frequência (Hz) (Adaptado FisioSinal 2010) 19 Limitações: 1- Aplicação só a sinais com tempo mínimo de 5 min 2- Sem informação temporal

20 Transformada de Wavelet Transformada de wavelets: Convolução da função wavelet com o sinal Quantifica localmente o grau de similaridade da wavelet com o sinal Wavelet mãe Localização Dilatação/contracção (Addison, 2002) 20 (Addison, 2002)

21 Transformada de Wavelet 21 Limitações 1- Baixa resolução temporal para as baixas frequências 2- Depende da wavelet mãe escolhida

22 Transformada de Hilbert-Huang Necessidade de desenvolver uma nova ferramenta que contribuísse para uma melhor avaliação da função autonómica Transformada desenvolvida por Huang (1999) :Transformada de Hilbert Huang (HHT) - aplicada com sucesso a sinais reais: sismologia e finanças Proposta a aplicação da HHT a sinais cardiovasculares 22 Construção e desenvolvimento de um novo módulo de análise

23 Transformada de Hilbert-Huang Transformada de Hilbert Determinar a frequência instantânea Equivalente sinal de entrada desfasado de 90 (quadratura) Construção da função complexa analítica cuja fase muda instantaneamente Derivada no tempo da fase dá frequência instantânea Condição para quadratura: o sinal deve ter o mesmo número de zeros e de extremos. Qualquer sinais são compostos de somas de modos intrínsecos de oscilações mais simples Intrisic Mode Functions (IMF) Empirical Mode Decomposition 23 (Huang, et al 1999)

Transformada de Hilbert-Huang: Empirical Mode Decomposition a) identificar todos os extremos b) unir os pontos extremos por uma interpolação cúbica.

24 Transformada de Hilbert-Huang: Empirical Mode Decomposition a) identificar todos os extremos b) unir os pontos extremos por uma interpolação cúbica. c) fazer a média m 1 entre os envelopes superior e inferior e subtrair ao sinal d) Verificar condições IMF: - convergência de Cauchy : quadrado da diferença normalizada entre duas iterações sucessivas pequeno - número de extremos e passagens por zero iguais ou difiram apenas de um durante 6 vezes. Resíduo = sinal - IMF (Nord Eh Huang, 2005) 24 NÃO SIM

25 Transformada de Hilbert-Huang Intrinsic Mode Functions Frequência Instantânea Fase Amplitude instantânea mmhg 2 25

26 Transformada de Hilbert Huang 26

27 Comparação de métodos Método Fourier Wavelets Hilbert Frequência Convolução: incerteza global Convolução: incerteza regional Diferenciação: incerteza local Apresentação Energia - frequência Energia tempo - frequência Energia tempo - frequência Não-linear Não Não Sim Nãoestacionariedade Não Sim Sim Extracção de Não Caso discreto: não Sim Componentes Caso contínuo: sim Base teórica Teoria completa Teoria completa Empírica

28 Exemplo: Fibrilhação Auricular Paroxística Normal Subject PAF Patient LF HF LF/HF Basal /mmhg Manouvre/mmHg LF HF LF/HF Basal /mmhg Manouvre/mmHg Tavares C, et al, 2010

29 Doente Normal Exemplo 2: Atrofia Muscular Multisistémica Tavares C et al, 2010

30 Correlação entre ECG e Pressão

ou mais batimentos consecutivos, onde a pressão sistólica é estritamente crescente ou

31 Avaliação do baroreflexo pelo método sequencial Rampa BP: 3 ou mais batimentos consecutivos, onde a pressão sistólica é estritamente crescente ou decrescente (limiar 1 mmhg) Rampa RR: 3 ou mais batimentos consecutivos, onde a pressão sistólica é estritamente crescente ou decrescente (limiar 4 ms) Evento BRS: quando uma rampa RR e uma BP ocorrem em simultâneo evento BRS

32 Avaliação do baroreflexo pelo método sequencial Para cada evento BRS, uma recta é calculada Declive BRS: A média de todas as rectas é determinada e o seu declive é um marcador da sensibilidade da modulação do baroreflexo

33 Avaliação do baroreflexo pelo método sequencial

relacionada: Lag 0: RR e Pressão síncrono no tempo Lag 1: Valor de pressão é

34 Avaliação do baroreflexo pelo método sequencial Lag 0, Lag 1 e Lag 2: O intervalo entre um batimento cardíaco e a correspondente curva de pressão é relacionada: Lag 0: RR e Pressão síncrono no tempo Lag 1: Valor de pressão é relacionado com o seguinte do RR Lag 2: Valor de pressão é relacionado com o segundo seguinte RR

35 Avaliação do baroreflexo pelo método da coerência

36 FIM

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