• Mosè Mondonico

Utilizzo della variabilità della frequenza cardiaca durante un test incrementale

Aggiornamento: 14 ott 2021

UTILIZZO DELLA VARIABILITÀ DELLA FREQUENZA CARDIACA DURANTE UN TEST INCREMENTALE, PER LA VALUTAZIONE DELL'ATTIVITÀ BAROCETTORIALE E RESPIRATORIA


SCOPO

L'utilizzo della variabilità della frequenza cardiaca HRV è stata a lungo utilizzata come strumento affidabile per misurare e conseguentemente valutare lo stato di attività del sistema nervoso centrale. Ma mentre la maggior parte degli studi si è concentrata sulla valutazione dell'HRV in uno stato di riposo, si sa poco del potenziale di questa indagine sui soggetti durante l'allenamento. In questo studio preliminare si è voluto indagare come utilizzare i parametri derivanti dal "dominio della frequenza" per identificare l'attività dei barocettori Mayer Waves (MW) durante un test incrementale e la conseguente interazione con il sistema respiratorio. Le onde di Mayer possono essere definite come oscillazioni della pressione arteriosa (AP) a frequenze più lente della frequenza respiratoria e che mostrano un'associazione significativa con l'attività nervosa simpatica efferente (ANS).


Schermata di funzionamento del software Kubios, è possibile vedere in arancione le onde LF con il picco delle MW e in azzurro sulle frequenze HF, il picco dovuto alla frequenza respiratoria

METODI

Dieci soggetti maschi con buona esperienza di allenamento hanno eseguito un test incrementale su cicloergometro, il protocollo prevedeva 6 minuti a 80 watt come riscaldamento e successivi incrementi di 40 watt ogni 4 minuti fino ad esaurimento. La frequenza cardiaca è stata misurata con la fascia Polar H10 e successivamente scaricata in formato R-R dall'applicazione web Polar Flow. I dati nel dominio del tempo sono stati elaborati analizzando ogni singola frazione prevista con il software Kubios 3.4.1. I dati estrapolati per verificare le onde di Mayer e la frequenza respiratoria sono stati ottenuti con lo strumento di correzione degli artefatti all'interno del programma Kubios. Entrambi i parametri sono stati ricercati su cinque diverse intensità di frequenza cardiaca rispetto a quella massima, una prima finestra tra 60-69%, una seconda tra 70-79%, una terza tra 80-89% ed infine gli ultimi due step tra 90- 94% e 95-100%


RISULTATI

In questo studio preliminare abbiamo riscontrato un'attivazione di MW tra 0,08 e 0,2 Hz a intensità di esercizio submassimali fino all'85% della frequenza cardiaca massima. Le frequenze respiratorie sono invece molto individuali, non dando risultati statisticamente significativi. La frequenza respiratoria non è sempre rilevabile per questo motivo, nelle medie dei dati è compresa tra 0,43Hz e 0,39Hz, le oscillazioni reali sono comprese tra 0,5Hz e 0,64Hz. Il comportamento delle onde di Mayer, invece, segue una diminuzione dell'attivazione in relazione all'aumento di intensità, scomparendo ad alte intensità, seppur con una bassa correlazione r-0,42 e una bassa significatività statistica P-0,22


Variazione di MW, come si vede all'aumentare dell'intensità, le onde tendono a scomparire

ANALISI

Non vi è alcuna correlazione tra l'attività del sistema di controllo vascolare periferico e la respirazione in nessuna percentuale di frequenza cardiaca esaminata (r0,15 - r-0,44). L'andamento del MW mostra una diminuzione dell'attivazione del sistema periferico in intensità prossime al massimo sintomo di un'incapacità di generare nuovi adattamenti. La frequenza respiratoria, invece, ha un andamento casuale, in alcuni soggetti rimane fissa indipendentemente dall'intensità dell'esercizio, in altri varia in modo casuale. Questo comportamento è probabilmente causato da una cattiva regolazione da parte dei centri respiratori. Sono necessari più dati per delineare in modo più efficace questi parametri.. L'utilizzo di questo sistema di analisi potrebbe essere utile per determinare a quale frequenza cardiaca un soggetto smette di avere adattamenti periferici e nel contempo verificare l'impatto dell'apparato respiratorio sul sistema nervoso ed energetico.


L'andamento caratteristico della frequenza respiratoria in relazione all'intensità dell'esercizio

CONCLUSIONI

La comparsa di MW indica un'attività di risposta del sistema vascolare periferico in risposta all'esercizio fisico, ad intensità prossime al massimo il MW progressivamente scompare. L'analisi della capacità di adattamento dell'AP potrebbe essere utilizzata come parametro di allenamento individuale. L'analisi delle frequenze respiratorie può invece essere utile per valutare l'efficacia dell'azione respiratoria e l'impatto che questa ha sull'affaticamento del sistema SNA.


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REFERENZE

Elkaranshawy HA, Ali AME, Abdelrazik IM. An effective heterogeneous whole-heart mathematical model of cardiac induction system with heart rate variability. Proc Inst Mech Eng H. 2021 Mar;235(3):323-335.

Elstad M, Walløe L, Chon KH, Toska K. Low-frequency fluctuations in heart rate, cardiac output and mean arterial pressure in humans: what are the physiological relationships? J Hypertens. 2011 Jul;29(7):1327-36

Jafarnia-Dabanloo N, McLernon DC, Zhang H, Ayatollahi A, Johari-Majd V. A modified Zeeman model for producing HRV signals and its application to ECG signal generation. J Theor Biol. 2007 Jan 21;244(2):180-9.

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