Jak mierzyć HRV: EKG, PPG i praktyczny protokół

Sprawdź, jak powtarzalnie mierzyć HRV, czym różni się HRV z EKG od zmienności pulsu z PPG oraz jak interpretować RMSSD i SDNN bez uniwersalnych progów.

Zmienność rytmu serca, czyli HRV, opisuje różnice czasu między kolejnymi uderzeniami serca. Nie jest zmianą tętna z minuty na minutę ani wynikiem, który powinien być jak najwyższy.

Mierz HRV na podstawie wiarygodnych odstępów między uderzeniami, w powtarzalnych warunkach, i porównuj tę samą metrykę z własnym poziomem odniesienia. Pięciominutowy spoczynkowy zapis EKG jest powszechnie stosowanym protokołem referencyjnym. Urządzenia PPG mogą wygodnie pokazywać trendy w spoczynku, ale zmienność pulsu wyznaczana optycznie nie zawsze jest zamienna z HRV wyliczanym z EKG.

Jak prawidłowo mierzyć HRV?

1. Używaj za każdym razem tego samego urządzenia i tej samej metryki.
2. Mierz o zbliżonej porze, przed treningiem, kofeiną i innymi czynnikami, które zmieniają się z dnia na dzień.
3. Zachowaj tę samą pozycję, zwykle siedzącą albo leżącą, i odpocznij chwilę przed rozpoczęciem zapisu.
4. Jeśli to możliwe, rejestruj przez pięć minut. Pomiary o różnej długości nie są równoważne.
5. Pozostań w bezruchu i oddychaj naturalnie, chyba że protokół wymaga kontrolowania oddechu.
6. Sprawdź jakość sygnału i popraw artefakty lub nieprawidłowe uderzenia według określonej metody.
7. Porównuj wynik z własnym kroczącym poziomem odniesienia, a nie z uniwersalną tabelą z internetu.

Powtarzalność nie usuwa wszystkich źródeł zmienności, ale ułatwia interpretację zmian. Na wynik mogą wpływać pozycja ciała, oddychanie, pora dnia, niedawny wysiłek, sen, alkohol, choroba, leki i artefakty zapisu.

EKG a PPG w pomiarze HRV

PPG może być zgodne z EKG w niektórych protokołach spoczynkowych i dla niektórych urządzeń, ale to nie czyni każdego pomiaru optycznego równoważnym HRV. Fala tętna dociera do nadgarstka lub palca po elektrycznym pobudzeniu serca, a czas jej przejścia może się zmieniać. Dlatego nowsze badania odróżniają zmienność pulsu, czyli PRV, od HRV wyliczanego z EKG.

PPG nadal jest przydatne. Błędem jest mieszanie metod, urządzeń, pozycji ciała, długości zapisu lub metryk, a potem traktowanie różnicy jako zmiany fizjologicznej.

Co naprawdę wykazały badania EKG i PPG?

Wielkość różnicy zależy od urządzenia i protokołu. Pokazują to trzy porównania.

W spoczynku zgodność zależała od pozycji

U 31 zdrowych dorosłych porównano optyczny czujnik Polar OH1 z pasem EKG Polar H10 podczas pięciominutowych pomiarów na leżąco i na siedząco. Na leżąco zgodność była wysoka: ICC 0,955 dla RMSSD i 0,980 dla SDNN. Na siedząco spadła do 0,834 i 0,921. Średnie różnice wynosiły od −2,1 do −8,1 ms.

ICC opisuje zgodność wyników między osobami, a nie błąd pojedynczego pomiaru, więc wysokie ICC może współistnieć z różnicą kilku milisekund. Do obserwacji trendu najlepsza jest konfiguracja, którą da się powtarzać z tym samym czujnikiem, pozycją, długością zapisu i metodą przetwarzania.

PPG dawało niższe wartości niż EKG

U 931 dorosłych, w tym osób zdrowych i z różnymi chorobami, jednocześnie rejestrowano EKG oraz PPG z palca. PPG systematycznie zaniżało RMSSD i SDNN. W grupie kardiologicznej średnia różnica SDNN wynosiła 8,50 ms, a w neurologicznej 11,84 ms. Wartości PRV nie należy więc przykładać do zakresu referencyjnego HRV z EKG tak, jakby metody były identyczne.

Częstotliwość próbkowania wpływa na czas uderzeń

U 54 dorosłych stojących w spoczynku PPG próbkowano z różną częstotliwością i porównano z odstępami z EKG. Aby utrzymać średni błąd PRV poniżej 2%, potrzeba było około 100-200 Hz. Przy 40-50 Hz sygnał mieścił się tylko w znacznie szerszym limicie 20%. Gdy liczy się dokładny czas między uderzeniami, częstotliwość próbkowania nie jest drobnym parametrem.

Czym są odstępy RR i NN?

Odstępy R-R mierzy się między kolejnymi szczytami R. Analiza HRV zwykle wykorzystuje poprawione odstępy między prawidłowymi uderzeniami, czyli NN.

W zapisie EKG każdej depolaryzacji komór odpowiada wyraźny zespół QRS. Czas w milisekundach między kolejnymi szczytami R to odstęp RR.

Surowe odstępy RR mogą zawierać niewykryte uderzenia, artefakty ruchowe, pobudzenia przedwczesne lub inne zmiany rytmu. W wielu analizach HRV wykorzystuje się więc odstępy NN, czyli odstępy między prawidłowymi uderzeniami po udokumentowanej korekcie. Nawet poprawnie obliczona metryka wprowadza w błąd, jeśli powstała z niepoprawionych artefaktów.

W badaniach warto zachować surowy zapis EKG. Pozwala on sprawdzić, czy nietypowy wynik HRV wynikał z fizjologii, słabego kontaktu, ruchu czy błędu wykrywania uderzeń. Sam strumień odstępów bez przebiegu źródłowego trudniej skontrolować.

RMSSD a SDNN

RMSSD i SDNN odpowiadają na inne pytania i zależą od protokołu rejestracji.

RMSSD to pierwiastek ze średniej kwadratów różnic między kolejnymi prawidłowymi odstępami. Podkreśla krótkoterminowe zmiany między uderzeniami i jest często stosowane w krótkich pomiarach spoczynkowych.

SDNN to odchylenie standardowe prawidłowych odstępów w całym zapisie. Opisuje łączną zmienność w danym pomiarze i silnie zależy od jego długości, dlatego pięciominutowego SDNN nie można porównywać z wartością z zapisu całodobowego.

Weźmy cztery prawidłowe odstępy NN: 1000, 980, 1020 i 1000 ms. Średnia wynosi 1000 ms, a kolejne różnice to −20, +40 i −20 ms.

Stosując wzory dla metryk czasowych:

RMSSD powstaje ze zmian z dolnego wiersza, a SDNN z odległości każdego odstępu od średniej. Dlatego te same cztery odstępy dają dwie różne wartości.

W powtarzanych porównaniach używaj tej samej metryki. Nie przeliczaj jednej na drugą za pomocą ogólnego progu i sprawdź, czy aplikacja pokazuje wartość surową, przekształcenie logarytmiczne, punktowy wynik czy odchylenie od indywidualnego poziomu.

Jakie HRV jest dobre?

Nie istnieje jedna prawidłowa wartość HRV dla wszystkich. Na wynik wpływają wiek, fizjologia, stan zdrowia, wytrenowanie, metoda pomiaru, pozycja, długość zapisu i sposób przetwarzania danych.

Wyniku takiego jak 40 ms nie można nazwać dobrym ani złym bez informacji, czy to RMSSD czy SDNN, jak długo trwał pomiar, jak poprawiono artefakty i jak wartość wypada na tle typowych pomiarów tej osoby.

Zbuduj własny poziom odniesienia z pomiarów wykonanych w podobnych warunkach i zwracaj uwagę na powtarzającą się zmianę, zamiast reagować na jeden poranek. HRV może dodać kontekstu przy obserwacji regeneracji lub stresu, ale nie wskazuje przyczyny zmiany i nie diagnozuje przetrenowania, choroby ani schorzenia serca.

Kiedy HRV jest przydatne?

HRV daje najwięcej, gdy pomiar służy jasno określonemu porównaniu:

• obserwowaniu indywidualnego trendu regeneracji w stałych warunkach;
• porównywaniu etapów protokołu badawczego;
• analizowaniu zależności między czasem uderzeń a oddychaniem, snem lub aktywnością;
• sprawdzaniu, czy zmiana utrzymuje się w kilku kolejnych pomiarach.

Mniej daje wtedy, gdy miesza się urządzenia i protokoły, jakość sygnału pozostaje ukryta albo każda krótkotrwała zmiana prowadzi do wniosków.

Pomiar HRV z Aidlabem 1

Aidlab 1 rejestruje 1-kanałowe EKG z klatki piersiowej oraz wyznacza tętno, odstępy RR i HRV. Mierzy również oddech, temperaturę skóry, ruch i pozycję ciała, więc badacz lub zaawansowany użytkownik może przeglądać kilka zsynchronizowanych sygnałów z tej samej sesji.

Aidlab 1 jest urządzeniem do zastosowań wellness i badawczych, a nie wyrobem medycznym, a jego zapis EKG i wyniki HRV nie stanowią diagnozy. Aidlab 2 to osobny system wellness i badawczy nowej generacji. Aidmed One to odrębny produkt medyczny do profesjonalnych procesów opieki.

O pomiarze podczas treningu przeczytasz w porównaniu pasa piersiowego z zegarkiem. Dostępne sygnały i sposób pracy porównasz na stronie Aidlab i Polar H10.

Najczęstsze pytania

Jak długo powinien trwać pomiar HRV?

Pięć minut to powszechnie stosowana długość porównywalnych krótkoterminowych zapisów HRV. Istnieją krótsze protokoły, ale ich wiarygodność zależy od metryki, urządzenia, populacji i celu.

Czy mierzyć HRV na siedząco, czy na leżąco?

Obie pozycje można stosować w określonym protokole, ale pozycja wpływa na HRV. Wybierz jedną i zachowuj ją w kolejnych pomiarach.

Czy wyższe HRV zawsze jest lepsze?

Nie. HRV należy interpretować w odniesieniu do osoby, metryki, długości zapisu i kontekstu. Bardzo wysokie lub nagle zmienione wartości mogą też wynikać z artefaktów, nieprawidłowych uderzeń albo błędów analizy.

Czy smartwatch może mierzyć HRV?

Wiele zegarków szacuje zmienność na podstawie optycznego pomiaru pulsu, a niektóre rejestrują krótkie, jednokanałowe EKG. Sprawdź, jakiego sygnału, metryki, długości zapisu i sposobu poprawiania artefaktów używa dane urządzenie. Optyczne PRV może odpowiadać HRV wyliczanemu z EKG w niektórych warunkach spoczynkowych, ale metody nie zawsze są zamienne.

Źródła

• Standardy pomiaru i interpretacji HRV grupy Task Force
• Zalecenia dotyczące planowania i raportowania badań HRV
• Zmienność pulsu nie jest tym samym co HRV wyliczane z EKG
• Przegląd porównań zmienności pulsu z PPG i HRV z EKG
• Porównanie PPG Polar OH1 z EKG Polar H10 u 31 osób
• Częstotliwość próbkowania PPG a błąd zmienności pulsu
• Przeznaczenie i bezpieczeństwo Aidlaba