Base Fisiológica De La HRV


El sistema nervioso autonómo (Estándar Nacional de América) desempeña un papel importante, no sólo en situaciones fisiológicas, sino también en varias patologías tales como la neuropatía diabética, el infarto del miocardio (MI) o el paro cardíaco congestivo (CHF). El desequilibrio autonómico que asocia la actividad simpática creciente y el tono vagal reducido ha estado implicado en la patofisiología de la arritmogenesis y de la muerte cardíaca repentina.

Entre las diversas técnicas no invasivas disponibles utilizadas para evaluar el estado autonómico la variabilidad del ritmo cardíaco (HRV) ha surgido como un simple método no invasivo de evaluación del equilibrio simpático vagal en el nivel sinoatrial. Se ha utilizado en diferentes casos clínicos incluyendo la neuropatía diabética, el infarto del miocardio, la muerte repentina y el paro cardíaco congestivo.

Las medidas estándares que intervienen en el análisis de la HRV abarcan índices de parámetro de tiempo, métodos geométricos y componentes de parámetros de frecuencia. Las medidas de HRV se realizan generalmente basándose en las grabaciones de 24 horas de Holter (grabaciones a largo plazo) o en períodos más cortos, de 2 a 5 minutos (grabaciones a corto plazo). El uso de grabaciones a largo o corto plazo depende del tipo del estudio que ha de ser realizado.

Los datos clínicos establecidos basados en estudios numerosos publicados durante los últimos diez años consideran la HRV disminuida como un medio seguro para predecir la mortalidad cardíaca y/o arrítmica provocada por cualquier tipo de causas, particularmente en pacientes con riesgo de infarto de miocardio o de paro cardíaco congestivo.

Este artículo trata el mecanismo, los parámetros y el uso de la HRV como marcador que refleja la actividad de los componentes simpático y vagal del Estándar Nacional de América sobre el nodo sinusal, y como herramienta clínica que sirve para el monitoreo e identificación de pacientes con riesgo de mortalidad cardíaca.

Durante los últimas dos decenios, numerosos estudios realizados con animales y seres humanos han demostrado una importante relación entre el Estándar Nacional de América y la mortalidad cardiovascular, particularmente en pacientes con infarto de miocardio y paro cardíaco congestivo. Las perturbaciones del Estándar Nacional de América y de su desequilibrio que consisten en actividad simpática incrementada y en actividad vagal reducida pueden dar lugar a taquiarritmias ventriculares y a la muerte cardíaca repentina, que es hoy en día una de las causas más frecuentes de mortalidad cardiovascular. Actualmente hay varios métodos disponibles para evaluar el estado del Estándar Nacional de América, que incluye pruebas de los reflejos cardiovasculares , y de pruebas bioquímicas y cintigráficas.

Las técnicas que dan acceso directo a los receptores a nivel celular o al tráfico de los nervios no están disponibles normalmente. En los últimos años, las técnicas no invasivas basadas en el electrocardiograma (ECG) se han utilizado como marcadores de la modulación autonómica del corazón, éstos incluyen HRV, la sensibilidad del barorreflejo (BRS), el intervalo QT, y la turbulencia del ritmo cardíaco (TRC), un nuevo método basado en fluctuaciones de la longitud del ciclo del ritmo sinusal después de una sola contracción ventricular prematura. Entre estas técnicas, el análisis de la HRV parece un simple método no invasivo de evaluar el equilibrio simpático-vagal en el nivel sinoatrial.

El sistema nervioso autonómico y el corazón

Aunque la automaticidad es intrínseca para diversos tejidos cardiacos finos, en las características de los latidos, la actividad eléctrica y contráctil del miocardio es modulada en gran parte por el Estándar Nacional de América. Esta regulación de los nervios se efectúa con la interacción de las salidas simpática y vagal. En la mayoría de los estados fisiológicos las ramas simpática y parasimpática eferentes actúan de manera opuesta: el sistema simpático aumenta la automaticidad, mientras que el sistema parasimpático la inhibe. Mientras que el efecto del estímulo vagal sobre las células cardiacas de los latidos es causar la hiperpolarización y reducir el índice de la despolarización, el estímulo simpático causa efectos cronotrópicos, aumentando el índice de la despolarización de los latidos. Ambas ramas del Estándar Nacional de América influyen sobre la actividad del canal de iones implicada en la regulación de la despolarización de las células cardiacas de los latidos.

Las anormalidades del Estándar Nacional Americano se han demostrado en diferentes estados patológicos tales como la neuropatía diabética y la enfermedad cardíaca coronaria, particularmente en el contexto del infarto de miocardio.

Una falta de regulación en el control nervioso autonómico del sistema cardiovascular que asocia el tono simpático aumentado y el tono parasimpático reducido desempeña un papel importante en la enfermedad de la arteria coronaria y en la génesis de arritmias ventriculares peligrosas para la vida. La incidencia de la isquemia y/o de la necrosis del miocardio puede inducir a una distorsión mecánica de las fibras aferentes y eferentes del Estándar Nacional Americano debido a los cambios en la geometría relacionados con los segmentos necróticos y no contraídos del corazón. Un fenómeno recientemente investigado es la remodelación eléctrica debida al crecimiento y a la degeneración locales del nervio en el nivel de la célula del miocardio en el ajuste de la isquemia y/o de la necrosis del miocardio. En su totalidad, en los pacientes con enfermedad de la arteria coronaria y una historia de infarto de miocardio, la función autonómica cardiaca que asocia el tono simpático aumentado y tono vagal disminuido, son condiciones que favorecen el fenómeno complejo de arritmias peligrosas para la vida porque modulan la automaticidad cardiaca, la conducción y variables hemodinámicas importantes.

Definición y mecanismos de la variabilidad del ritmo cardíaco

La variabilidad del ritmo cardíaco es un marcador electrocardiográfico no invasivo que refleja la actividad de los componentes comprehensivos y vagal de la American National Standard en el nodo sinusal del corazón. Expresa la cantidad total de variaciones de ambos intervalos instantáneos HR y RR (intervalos entre los complejos QRS de despolarizaciones sinusales normales). De este modo, la HRV analiza la función autonómica del estado basal tónico. En un corazón normal en un número entero de latidos, habrá variaciones fisiológicas continuas de los ciclos sinusales que reflejan un estado simpático-vagal equilibrado y una HRV normal. En un corazón dañado que ha sufrido necrosis del miocardio, los cambios en la actividad de las fibras aferentes y las fibras eferentes del ANS (Sist. Nervioso Autónomo) y en la regulación de los nervios locales, contribuirán al desequilibrio simpático-vagal, reflejado por una HRV disminuida.

Medidas de la variabilidad del ritmo cardíaco

El análisis de la HRV consiste en una serie de mediciones de las variaciones sucesivas del intervalo RR de origen sinusal que proporciona la información sobre el tono autonómico. Diversos factores fisiológicos pueden influir sobre la HRV, tales como el sexo, la edad, el ritmo cardíaco, la respiración y la posición del cuerpo.

La medición de la HRV es una medición no invasiva y muy reproducible. Pueden ser realizadas generalmente mediante grabaciones de Holter de 24 horas o en períodos más cortos que duran entre 2 y 5 minutos, particularmente en el ámbito de la electrocardiografía dinámica. Hoy en día, la mayoría de los fabricantes del aparato de Holter recomiendan los programas de análisis de la HRV que están incorporados en sus sistemas de herramienta.

Aunque el análisis computarizado de las grabaciones ha mejorado mucho, todavía es necesaria la intervención humana en la mayoría de las operaciones de medir los parámetros de la HRV para detectar latidos erróneos, artefactos y alteraciones en la velocidad de la grabación, que podrían modificar los intervalos de sincronización.

En 1996 la Sociedad Europea de Cardiología (ESC) y la Sociedad Norteamericana de marcapasos y electrofisiología (NASPE) definieron y establecieron estándares de mediciones, interpretación fisiológica y uso clínico de la HRV. Los parámetros de tiempo, las medidas geométricas y los parámetros de frecuencia constituyen hoy en día los parámetros estándar usados en los clínicas.

Análisis de los parámetros de tiempo

El análisis de los parámetros de tiempo mide los cambios en el ritmo cardíaco en un período de tiempo o los intervalos entre los ciclos cardíacos normales sucesivos. En una grabación continua de ECG, se detecta cada complejo de QRS y los intervalos normales del RR (intervalos de NN), debido a las despolarizaciones sinusales o al ritmo cardíaco instantáneo, que también se definen. Las variables calculadas de los parámetros de tiempo pueden ser simples, como el intervalo medio RR, el ritmo cardíaco medio, la diferencia entre el intervalo RR más largo y el más corto, o la diferencia entre el ritmo cardíaco de día y de noche y otro complejo basado en mediciones estadísticas. Estos índices estadísticos del parámetro de tiempo se dividen en dos categorías, incluyendo los intervalos latido-a-latido o variables derivadas directamente de los intervalos mismos o momentáneos HR e intervalos derivados de las diferencias entre los intervalos NN subyacentes. El cuadro expuesto abajo resume los parámetros de tiempo usados con más frecuencia. Los parámetros de la primera categoría son SDNN, SDANN y el SD y los de la segunda categoría son RMSSD y pNN50.

SDNN es un índice global de la HRV y abarca todos los componentes a largo plazo y ritmos cardíacos responsables para la variabilidad en el período grabado. SDANN es un índice de la variabilidad del promedio de intervalos de 5 minutos sobre 24 horas. De esta forma proporciona información a largo plazo. Es un índice sensible a frecuencias bajas como la actividad física, cambios en la posición, ritmo circadiano.

Se considera que el SD refleja los cambios de día y de noche en la HRV.

RMSSD y pNN50 son los parámetros más comunes basados en las diferencias del intervalo. Estas medidas corresponden a los cambios a corto plazo de la HRV y no dependen de la variaciones diurnas y nocturnas, y no son dependientes en variaciones del día/de la noche. Reflejan las alteraciones en el tono autonómico que se median predominantemente por medio vagal. Comparado con el pNN50, el RMSSD parece ser más estable y se debe preferir para el uso clínico.

Variable

Unidades  

Descripción

SDNN

ms

Desviación estándar de todos los NN intervalos

SDANN

ms

Desviaciones estándar de los promedios de los intervalos NN en todos los segmentos de 5 minutos en la grabación

SD (or SDSD)  

ms

Desviación estándar de las diferencias entre los intervalos NN adyacentes

RMSSD

ms

Raíz cuadrado del medio de la suma los cuadrados de las diferencias entre los intervalos NN adyacentes

pnn50

%

Porcentaje de la diferencia de los intervalos NN adyacentes que superan los 50 ms



Métodos geométricos

Los métodos geométricos se derivan y se construyen sobre la base de la conversión de secuencias de los intervalos NN. Hay diversas formas geométricas para valorar la HRV: el histograma, el índice triangular de HRV y su modificación, la interpolación triangular del histograma del intervalo NN, y el método basado en los diagramas de Lorentz o de Poincaré. El histograma expresa la relación entre el número total de intervalos RR detectados y la variación de los intervalos RR; el índice triangular de la HRV es el pico más alto del histograma como un triángulo y la anchura de la base corresponde con la cantidad de la variabilidad de los intervalos RR; la altura corresponde a la duración observada con más frecuencia de los intervalos RR y su área corresponde al número total de todos los intervalos RR utilizados para construirlo. El índice del triangulo de la HRV es un cálculo aproximado de la HRV total.

Análisis del parámetro de frecuencia



El análisis del parámetro de frecuencia (densidad espectral de la energía) describe las oscilaciones periódicas de la señal del ritmo cardíaco descompuesta en diversas frecuencias y amplitudes; y proporciona información sobre la cantidad de su intensidad relativa (llamada variación o energía) en el ritmo sinusal del corazón.

Esquemáticamente el análisis espectral se puede comparar a los resultados obtenidos cuando la luz blanca pasa a través de un prisma, dando por resultado diversas luces de diversos colores y longitudes de onda.

El análisis espectral de la energía se puede realizar de dos maneras:

1) por un método no paramétrico, la transformación rápida de Fourier (FFT), que se caracteriza por los picos discretos para los varios componentes de la frecuencia, y

2) por un método paramétrico, la valoración del método autoagresivo, dando por resultado un espectro liso continuo de la actividad. Mientras que el FFT es un método simple y rápido, el método paramétrico es más complejo y necesita la verificación de la conveniencia del modelo elegido.

Al usar el FFT los intervalos individuales RR almacenados en el odenador se transforman en bandas con diversas frecuencias espectrales.

Este proceso es similar a la descomposición del sonido de una sinfonía en sus notas subyacentes. Los resultados obtenidos se pueden transformar en hertzios (Hz) dividiéndose por la longitud media del intervalo RR.

El espectro de energía consiste en las bandas de frecuencia que varían de 0 a 0.5 hertzios y se puede dividir en cuatro bandas: la banda de ultra baja frecuencia (ULF), la banda de muy baja frecuencia (VLF), la banda de baja frecuencia (LF) y la banda de alta frecuencia (HF).

Variable

Unidades

Descripción

Ámbito de la frecuencia

Poder general

ms2

Variación de todos los intervalos NN

<0.4 Hz

ULF

ms2

Ultra baja frecuencia

<0.003 Hz

VLF

ms2

Muy baja frecuencia

<0.003–0.04 Hz

LF

ms2

Poder de baja frecuencia

0.04–0.15 Hz

HF

ms2

Poder de alta frecuencia

0.15–0.4 Hz

LF/HF

ratio

Proporción del poder de baja-alta frecuencia





Las grabaciones espectrales a corto plazo (5 a 10 minutos) se caracterizan por los componentes VLF,l HF y LF, mientras que las grabaciones a largo plazo incluyen un componente de ULF además de los otros tres.

El cuadro anterior demuestra los parámetros más usados de la frecuencia. Los componentes espectrales se evalúan según la frecuencia (Hertz) y la amplitud que se estima en base al área (o la densidad espectral de la energía) de cada componente. Así, las unidades cuadradas se utilizan para los valores absolutos expresados en ms cuadrados (ms2). Los logaritmos naturales (ln) de los valores de la energía se pueden utilizar debido a la asimetría de las distribuciones. Las energías del LF y del HF se pueden expresar por los valores absolutos (ms2) o por los valores normalizados (nu). La normalización del LF y del HF se consigue restando el componente del VLF, de la energía total.

Existe una tendencia, por otra parte, a la reducción de los efectos del ruido debido a los artefactos y, por otra parte, a la reducción al mínimo de los efectos de los cambios de energía total en los componentes del LF y del HF.

Es útil a la hora de evaluar los efectos de diversas intervenciones en el mismo sujeto (inclinación calificada) o de comparar sujetos con diferencias importantes en la energía total. Las unidades normalizadas se obtienen como sigue:

LF or HF norm (nu) = (LF or HF (ms2))*100/ (total power (ms2) – VLF (ms2))

La energía total de la variabilidad del intervalo RR es la variación total y corresponde a la suma de las cuatro bandas espectrales, LF, HF, ULF y VLF.

El componente del HF se define generalmente como marcador de la modulación vagal. Este componente es mediado por la respiración y por eso se determina por la frecuencia de la respiración. El componente LF es modulado por los sistemas nerviosos simpático y parasimpático. En este sentido, su interpretación es más polémica. Algunos científicos consideran la energía del LF, particularmente cuando se expresa en unidades normalizadas, como una medida de modulaciones simpáticas; otros la interpretan como una combinación de la actividad simpática y parasimpática. El consenso es que representa una mezcla de ambas entradas autonómicas. En términos prácticos un aumento del componente LF (inclinación, estrés mental y/o físico, agentes farmacológicos simpaticomiméticos) se ha considerado generalmente como una consecuencia de la actividad simpática. Por el contrario, el bloqueo b-adrenergic dio lugar a la reducción de la energía LF. Sin embargo, en algunos estados relacionados con la excitación simpática excesiva, por ejemplo en el caso de pacientes que tienen Insuficiencia Cardíaca Congestiva avanzada, fue comprobado que el componente LF es muy bajo y reflejaba la capacidad disminuida del nodo sinusal de responder a los estímulos nerviosos.

La proporción de LF/HF refleja el equilibrio simpático-vagal global y se puede utilizar como medida de este equilibrio. En un adulto normal, que está en estado de reposo este coeficiente generalmente oscila entre 1 y 2.

ULF y el VLF son componentes espectrales con oscilaciones muy bajas. El componente de ULF puede reflejar ritmos circadianos y neuroendocrinos, y el componente VLF refleja ritmos de largo período.

Ha sido descubierto que el componente VLF es un determinante muy importante de la actividad física y fue propuesto para ser un marcador de la actividad simpática.

Correlaciones entre el tiempo y los parámetros de frecuencia y los valores de referencia normales

Existen correlaciones establecidas entre el parámetro del tiempo y el parámetro de la frecuencia: pNN50 y RMSSD se correlacionan consigo mismos y con la energía del HF (r = 0.96). Los índices de SDNN y de SDANN se correlacionan con la energía total y el componente ULF. Valores de referencia normales y valores en pacientes que han sufrido infarto de miocardio para medidas estándar de variabilidad del ritmo cardíaco.

Limitaciones de las medidas estándares de la HRV


Dado que la HRV tiene que ver con las variaciones del intervalo RR, su medición se limita a pacientes que tienen ritmo sinusal y a los pacientes que tienen bajo número de latidos ectópicos. Por esta razón, aproximadamente entre el 20 y 30% de los pacientes con alto riesgo que han sufrido un infarto de miocardio están excluidos de cualquier tipo de análisis de la HRV debido a la ectopia frecuente o a episodios de arritmias atriales. Este último caso se puede observar en hasta el 15 a 30% de los pacientes con insuficiencia cardíaca congestiva, excepto los de cualquier tipo de análisis de HRV.

Métodos no lineales (análisis fractal) de las mediciones de la HRV


Los métodos no lineales se basan en la teoría del caos y la geometría fractal. El caos ha sido definido como el estudio de sistemas multivariables, no lineales y no periódicos. El caos describe sistemas naturales de una manera diferente porque puede explicar la aleatoriedad y la falta de periodicidad de la naturaleza. Quizás la teoría del caos puede ayudar entender mejor la dinámica del ritmo cardíaco, teniendo en cuenta de que el latido del corazón sano es ligeramente irregular y hasta cierto punto caótico. Es posible que en el futuro próximo los métodos fractales no lineales den nuevas aportaciones en el ámbito de la dinámica del ritmo cardíaco en el contexto de cambios fisiológicos y en situaciones de riesgo elevado y particularmente en pacientes que han sufrido un infarto de miocardio, o en el contexto de la muerte repentina.

Los datos recientes sugieren que el análisis fractal comparado con las mediciones estándares de la HRV detecta con más eficacia patrones anormales de fluctuaciones RR.