L’essere umano, durante la sua vita quotidiana, deve far fronte a numerosi stimoli endogeni ed ambientali, che mettono l’organismo in una situazione di adattamento costante. Il Sistema Nervoso Autonomo (SNA) gioca un ruolo importantissimo a tal proposito, ponendosi come una specie di “direttore d’orchestra” nella gestione di tutti i processi fisiologici sia in caso di omeostasi che di patologia, grazie al succedersi regolare di azioni eccitatorie (sistema simpatico) ed inibitorie (sistema parasimpatico).
Al fine di valutare l’efficacia del SNA, sta prendendo piede negli ultimi anni una tecnica di analisi semplice e non invasiva, la Heart Rate Variability (HRV): l’immediatezza e l’affidabilità dei risultati, la facilità con cui si possono ottenere ed analizzare informazioni e dati, senza tralasciare l’accessibilità del prezzo, rappresentano le ragioni del successo di questo nuovo sistema di valutazione.
Contraddistinto inoltre da un’estrema versatilità di impiego grazie alla possibilità di applicazione in differenti ambiti clinici come la cardiologia, la psicologia, la psichiatria e, ultimi arrivati in termini cronologici, la medicina dello sport ed il benessere, con la diffusone di strumentazioni sempre più accessibili e di facile utilizzo, come ampiamente dimostrato dalle ultime app per smartphone.
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Dossier Heart Rate Variability
INTRODUZIONE
Ogni individuo si trova quotidianamente a dover fronteggiare diversi stimoli fisiologici ed ambientali , che sottopongono il proprio organismo ad un perenne sforzo di adattamento. Il Sistema Nervoso Autonomo (SNA) assume un ruolo fondamentale in questo frangente, poiché pone in evidenza la capacità di adattarsi ed adeguarsi della persona: agisce, infatti, come una sorta di “direttore d’orchestra” regolando tutti i processi fisiologici, tanto in condizioni normali quanto patologiche, attraverso l’alternanza di azioni eccitatorie ed inibitorie.
INDICE DOSSIER
Introduzione
Heart Rate Variability (HRV): tecnica e strumenti di analisi
1.1 La tecnica di analisi dell’HRV
1.2 Metodo di valutazione
1.2.1 Analisi nel dominio del tempo
1.2.2 Analisi nel dominio della frequenza
1.2.3 Analisi non lineare
1.3 Strumenti di misurazione
Ambiti applicativi della HRV
2.1 L’HRV in ambito cardiologico
2.1.1 Cenni di fisiologia cardiaca
2.1.2 Epidemiologia delle patologie cardiovascolari
2.1.3 Infarto acuto del miocardio
2.1.4 Scompenso cardiaco congestizio
2.1.5 Coronaropatia
2.1.6 Fibrillazione atriale
2.1.7 Trapianto
2.1.8 Ictus
2.1.9 Ipertensione arteriosa
2.1.10 Controllo cardiovascolare durante il sonno
2.2 HRV in Psicologia, psichiatria e disturbi emozionali
2.2.1 La regolazione simpato-vagale nei processi psicologici
2.2.2 Epidemiologia
2.2.3 Disturbi di panico e disturbi d’ansia
2.2.4 Disturbi depressivi
2.2.5 Schizofrenia
2.2.6 Disturbo bipolare
2.3 HRV e stress
2.3.1 Definizione e basi neuropsicofisiologiche dello stress
2.3.2 Epidemiologia dei disturbi stress correlati
2.3.3 HRV e stress
2.4 HRV nell’attività fisica e nello sport
2.4.1 L’influenza dell’intensità del carico fisico
2.4.2 L’influenza dell’età e del sesso
2.4.3 Il monitoraggio della performance atletica
Conclusioni
Bibliografia
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Introduzione
Vista l’importanza ricoperta dal SNA, gli operatori del settore, con il fine di valutare lo stato di salute psico-fisica di un individuo, hanno deciso di affidarsi sempre più ad una promettente e non invasiva tecnica di valutazione delle funzioni simpatiche e parasimpatiche del sistema nervoso autonomo: l’Heart Rate Variability (HRV). L’efficacia e l’immediatezza dei risultati, la facilità di acquisizione ed elaborazione dei dati in aggiunta all’accessibilità del costo sono alla base dell’ascesa di questa nuova procedura di valutazione, caratterizzata inoltre da un’importante versatilità di utilizzo grazie alla possibilità di applicarla in diversi ambiti clinici.
Un’alta variabilità del ritmo cardiaco è infatti un segnale indiretto del buon grado di adattamento agli stimoli interni ed esterni e caratterizza un individuo sano con efficienti meccanismi di regolazione del sistema nervoso autonomo. Al contrario, una bassa variabilità del ritmo cardiaco è spesso indice di anormale e insufficiente adattamento ai fattori esterni con conseguente ridotta funzionalità fisiologica del paziente. Sempre analizzando il risultato di un’analisi di HRV, inoltre, si è in grado di determinare la prevalenza dell’attività simpatica o parasimpatica e quanto, in una situazione di squilibrio, l’attività di uno di questi due sistemi nervosi prevalga sull’altra.
Al fine di stabilire dei criteri univoci di lettura e interpretazione dei parametri ricavati da un’analisi di HRV, nel 1996 la Task Force della European Society of Cardiology and the North American Society of Pacing Electrophysiology ha stabilito delle linee guida, tutt’oggi valide e seguite a livello internazionale.
Storicamente, il suo interesse clinico emerse nel 1965 quando Hon e Lee rilevarono la presenza di alterazioni negli intervalli R-R del segnale elettrocardiografico registrato per monitorare la sofferenza fetale (Hon, Lee 1965). Successivamente, altri autori (Sayers et al 1973; Luczak, Lauring, 1973; Hirsh, Bishop, 1981) hanno focalizzato l’attenzione sull’esistenza di ritmi fisiologici inseriti nel segnale della frequenza cardiaca, finché nel 1977 l’HRV prese piede in ambito cardiologico dimostrandosi un indice attendibile di rischio di mortalità in pazienti che avevano subito un infarto acuto del miocardio (Wolf et al. 1977).
Negli anni, oltre ad assistere ad un aumento delle applicazioni di tale tecnica nel campo cardiologico, si è passati a dimostrare la sua efficacia e attendibilità anche in altri ambiti applicativi, tra i quali psicologia, psichiatria, psicoterapia e, ultimo arrivato in ambito temporale, medicina dello sport e benessere, con la diffusione di tecniche di misurazione sempre più semplici e alla portata di tutti, fino ad arrivare alla recente integrazione in numerosi smartphone.
Analisi Heart Rate Variability
La frequenza cardiaca (heart rate) è definita come il numero medio di battiti cardiaci al minuto. In realtà, il tempo che passa fra un battito cardiaco e l’altro non è costante, ma cambia continuamente.
Ciascuno di noi presenta una naturale variabilità della frequenza cardiaca in risposta a fattori quali il ritmo del respiro, gli stati emozionali, lo stato di ansia, stress, rabbia, rilassamento, pensieri, etc. In un cuore sano, la frequenza cardiaca risponde in maniera rapida a tutti questi fattori, modificandosi a seconda della situazione, in modo che l’organismo riesca ad adattarsi nel miglior modo possibile alle diverse esigenze che l’ambiente continuamente ci sottopone. Un individuo sano mostra un buon grado di variabilità della frequenza cardiaca, che si traduce in un buon grado di adattabilità psicofisica alle diverse situazioni che si possono presentare.
Lo studio della Heart Rate Variability (HRV) consiste nella misura ed analisi della variabilità della frequenza cardiaca, al fine di dedurre alcune importanti informazioni come valutare il rischio di aritmie cardiache e di infarto o il bilanciamento dell’attività fra il sistema nervoso Simpatico e Parasimpatico (bilancio simpato/vagale).
In particolare, il Sistema nervoso Simpatico, quando viene attivato, produce una serie di effetti quali: accelerazione del battito cardiaco, dilatazione dei bronchi, aumento della pressione arteriosa, vasocostrizione periferica, dilatazione pupillare, aumento della sudorazione.
I mediatori chimici di queste risposte vegetative sono la noradrenalina, l’adrenalina, la corticotropina, e diversi corticosteroidi. Il sistema Simpatico è la normale risposta dell’organismo a una situazione di allarme, lotta, stress.
Al contrario, il Sistema Nervoso Parasimpatico (chiamato anche Attività Vagale), quando viene attivato, produce un rallentamento del ritmo cardiaco, un aumento del tono muscolare bronchiale, dilatazione dei vasi sanguinei, diminuzione della pressione, rallentamento della respirazione, aumento del rilassamento muscolare, il respiro diventa più calmo e profondo, i genitali, mani e piedi diventano più caldi.
Esso agisce attraverso il tipico mediatore chimico acetilcolina. Il Sistema Parasimpatico rappresenta la normale risposta dell’organismo ad una situazione di calma, riposo, tranquillità ed assenza di pericoli e stress. Il nostro corpo, in ogni momento, si trova in una situazione determinata dall’equilibrio o dalla predominanza di uno di questi due sistemi nervosi.
CIEM System permette di effettuare precise acquisizioni del segnale elettrico del corpo, segnale che in fase successiva può essere sottoposto ad analisi di Heart Rate Variability grazie al potente corredo software del sistema.
La capacità dell’organismo di modificare il proprio bilanciamento verso l’uno o l’altro sistema, è molto importante ed è un meccanismo fondamentale che tende all’equilibrio dinamico dell’organismo sia dal punto di vista fisiologico che psicologico. Da ciò la grande importanza di avere oggi uno strumento scientifico come la HRV in grado di valutare lo stato relativo del sistema nervoso Simpatico e Parasimpatico.
Nata nel campo della cardiologia, grazie a numerosi studi scientifici la HRV negli ultimi anni ha mostrato la sua importanza come indicatore attendibile in diversi ambiti applicativi inerenti, ad esempio, la psicofisiologia, la psicologia, la psichiatria, la psicoterapia, la medicina olistica, la medicina dello sport, e le applicazioni risultano tutt’ora in aumento.
Gli studi clinici pubblicati sulla HRV hanno infatti riguardato i seguenti argomenti:
- cardiologia
- ipnosi
- depressione
- ansia
- stress
- psichiatria
- terapie psicologiche
- asma
- gravidanza
- diabete
La HRV può essere agevolmente misurata mediante un sensore fotopletismografico applicato ad un dito, che rileva le variazioni cicliche del tono pressorio nei capillari del dito stesso, che rappresentano fedelmente il battito cardiaco. Una volta digitalizzati, i dati sono analizzati da un software che provvede a calcolare la distanza esatta fra un battito cardiaco e l’altro (espressa in millisecondi) e a creare un diagramma che esprime la distanza R-R fra un battito e l’altro, in funzione del numero di battiti cardiaci, il cosiddetto tacogramma.
A questo punto, il software esegue ulteriori analisi più complesse, ossia il Resampling del tacogramma, la Trasformata di Fourier ed il calcolo dello Spettro di Potenza del tacogramma (espressa in ms2), che rappresenta le componenti di frequenza del tacogramma e contiene le informazioni essenziali per arrivare alla sopracitata stima del bilanciamento fra Simpatico e Parasimpatico. Lo Spettro di potenza (nel dominio delle frequenze) esprime la potenza delle frequenze comprese fra 0.01 e 0.4 Hz.
Gli studi e le ricerche degli ultimi anni hanno permesso di distinguere, all’interno di questo spettro, tre sotto-bande di frequenze:
- VLF (Very Low Frequency): frequenze comprese fra 0.01 e 0.04 Hz. La banda VLF è dovuta in parte all’attività del Sistema Nervoso Simpatico, dai cambiamenti nella termoregolazione, ed in ambito psicologico è influenzata dalle preoccupazioni e dai pensieri ossessivi (worry and rumination).
- LF (Low Frequency): frequenze comprese fra 0.04 e 0.15 Hz. La banda delle LF viene considerata principalmente dovuta al Sistema Nervoso Simpatico e all’attività di regolazione dei barocettori.
- HF (High Frequency): frequenze comprese fra 0.15 e 0.4 Hz. La banda HF è considerata espressione dell’attività del Sistema Nervoso Parasimpatico e del Vagale. Questa zona di frequenze subisce un’elevata influenza da parte di ritmo e profondità della respirazione.
Infine, per l’analisi della HRV, sono importanti anche i parametri “Deviazione Standard” del tacogramma e “Total Power”, proporzionale al quadrato della deviazione standard: entrambi esprimono il grado complessivo della variabilità della frequenza cardiaca, quindi l’attività complessiva del Simpatico + Parasimpatico, mentre il rapporto fra Simpatico e Parasimpatico viene misurato dal rapporto LF/HF.