Variabilita srdeční frekvence: co HRV opravdu měří

Poměr, který aplikace popisují jako rovnováhu mezi stresem a odpočinkem, vzrostl v experimentu z hodnoty 1,1 na 8,4 ve chvíli, kdy byla autonomní regulace srdce maximálně potlačená. Čtený doslova by ten výsledek znamenal ohromnou převahu stresové větve. Ve skutečnosti neznamenal nic, protože veličina neměří to, co se jí přisuzuje. Variabilita srdeční frekvence je přitom jeden z mála údajů na zápěstí, který stojí na skutečné fyziologii. Rozdíl mezi tím, co měří, a tím, co se z ní vyvozuje, je ale větší než u kterékoli jiné metriky.

Ve zkratce

• Variabilita je kolísání délky intervalů mezi jednotlivými stahy, ne měřítko stavu nervové soustavy.
• Poměr nízkofrekvenčního a vysokofrekvenčního pásma jako ukazatel rovnováhy sympatiku a parasympatiku je v odborné literatuře vyvrácený.
• Referenční hodnoty existují, ale rozptyl mezi lidmi je tak velký, že srovnávání s průměrem nemá smysl.
• Hrudní pás měl v jedné studii průměrnou chybu kolem dvou procent, optické snímání na zápěstí kolem sedmnácti.
• Trénink řízený podle variability zatím není doložen jako lepší než pevný plán.
• Klidová hodnota přetížení spolehlivě nepozná, ukázala to metaanalýza sedmadvaceti studií.

Co se vlastně měří

Srdce netluče jako metronom. I když hodinky ukazují šedesát tepů za minutu, jednotlivé intervaly mezi stahy se liší o desítky milisekund. Na elektrokardiogramu se měří vzdálenost mezi vrcholy vlny R, odtud zkratka RR interval. Když se ze záznamu vyřadí stahy mimo normální rytmus a rušivé artefakty, mluví se o NN intervalech.

Ten rozdíl není formální. Časové ukazatele pracují s druhými mocninami rozdílů mezi sousedními intervaly, takže jediný neodfiltrovaný předčasný stah dokáže krátký záznam úplně rozhodit. Kvalita filtrace se proto na výsledku podílí podobně jako kvalita senzoru.

Co z toho vyplývá pro výklad

Variabilita odráží regulaci sinoatriálního uzlu, tedy shluku buněk, který udává rytmus. Neříká nic o tom, jak je na tom nervová soustava jako celek. Autoři přehledu o úskalích hodnocení autonomních funkcí to formulují přímo: jde o místní ukazatel a model z osmdesátých let, který jedno frekvenční pásmo přiřazuje sympatiku a druhé parasympatiku, je příliš zjednodušený.

Časové a frekvenční ukazatele

Ukazatelů je celá rodina a liší se tím, co zachycují, i tím, jak dlouhý záznam potřebují.

Z pětiminutového ranního měření se tedy spolehlivé hodnoty nejpomalejších pásem vyčíst nedají. To ale aplikacím nebrání je zobrazovat.

Proč je poměr obou pásem slepá ulička

Tohle je nejrozšířenější omyl celého oboru a zároveň nejlépe doložený. Souhrnná práce z roku 2013 rozebírá, proč se podíl nízkofrekvenčního a vysokofrekvenčního pásma nedá číst jako rovnováha mezi dvěma větvemi autonomního nervstva.

Prvním důvodem je složení signálu. Na kolísání v nízkofrekvenčním pásmu se podílí parasympatikus asi z poloviny, sympatikus zhruba ze čtvrtiny a zbývající čtvrtina má původ mimo nervovou regulaci. Pásmo tedy není sympatickým ukazatelem ani zhruba.

Druhý důvod je farmakologický pokus zmíněný v úvodu. Po vyřazení parasympatické inervace v kombinaci s blokádou receptorů pro adrenalin, tedy ve stavu, kdy srdce téměř neregulovala ani jedna větev, poměr vzrostl z 1,1 na 8,4. Veličina se chovala přesně opačně, než jak se vykládá.

Obě větve nepracují jako houpačka

Třetí důvod je, že představa dvou misek vah neodpovídá tomu, jak tělo funguje. Po zátěži zůstává sympatická aktivace zvýšená a parasympatikus se zároveň vrací. Ponoření obličeje do studené vody zvyšuje sympatickou aktivitu a přitom zpomaluje tep. Souběh, ne protiváha.

Čtvrtý důvod je dýchání. Amplituda kolísání vázaného na dech závisí na dechové frekvenci a objemu nezávisle na tom, jak silně pracuje bloudivý nerv. Kdo při ranním měření dýchá pomaleji než obvykle, dostane jiné číslo, aniž by se v jeho zotavení cokoli změnilo. Pod devět dechů za minutu se signál vysune z vysokofrekvenčního pásma a to přestává vagový tonus odrážet vůbec.

Pás, zápěstí a noc

Hrudní pás snímá elektrický signál, tedy přímo vlnu R. Optický senzor snímá pulsovou vlnu na periferii, kde se délka intervalu mezi tepy liší od intervalu na srdci o proměnlivou dobu, za kterou vlna doputuje k zápěstí.

Studie na sedmatřiceti trénovaných sportovcích porovnala obojí s elektrokardiogramem během minutových klidových záznamů. Hrudní pás měl pro RMSSD průměrnou absolutní chybu 2,16 procenta, měření přes kameru telefonu 17,49 procenta. Meze shody u optického snímání byly zhruba minus tři milisekundy plus minus téměř čtrnáct, tedy v řádu, ve kterém se pohybují denní výkyvy, které chceme sledovat.

Noční měření řeší problém jinak

Ranní protokol vleže hned po probuzení drží podmínky stálé tím, že je člověk pokaždé dodrží stejně. Hodinky, které snímají přes noc, řeší totéž delším oknem a ustáleným stavem organismu. Jeden z výrobců v manuálu uvádí, že na založení osobní základny potřebuje tři týdny souvislých dat a pak s touto základnou porovnává sedmidenní průměr. Sám dodává, že hodnoty se výrazně liší podle pohlaví, věku a trénovanosti.

Praktický důsledek je jediný: porovnávat se dá pouze vlastní trend z jednoho zařízení a jednoho protokolu. Změna polohy měření mezi dny není změna stavu, ale změna metody. Podobné omezení má i měření telefonem místo hodinek.

Normální hodnota neexistuje

Nejcitovanější souhrn krátkodobých hodnot vychází ze čtyřiačtyřiceti studií a 21 438 zdravých dospělých.

Všimněte si posledního řádku. Směrodatná odchylka je tam větší než samotný průměr. Věta „mám pětačtyřicet, průměr je dvaačtyřicet, jsem nad průměrem“ nemá při takovém rozptylu žádnou informační hodnotu.

Práh padesáti milisekund patří jinam

V diskusích se často objevuje hranice padesáti milisekund u ukazatele SDNN jako alarm. Ta hodnota pochází z celodenních nemocničních záznamů a z kardiologického hodnocení rizika. S pětiminutovým ranním měřením ani s nočním snímáním na zápěstí ji porovnávat nelze, měří jinou věc na jiném časovém měřítku. Kdy má nepravidelný rytmus opravdu patřit lékaři, rozebírá text o srdci při sportu.

Věk a pohlaví

Populační data z kohorty 1 906 zdravých osob ve věku 25 až 74 let ukazují pokles většiny ukazatelů s věkem, nejvýraznější mezi pětadvaceti a pětapadesáti lety, potom se křivka zplošťuje. Rozdíly mezi pohlavími existují, ale závisejí na tom, který ukazatel se sleduje, a v nejstarší sledované dekádě se stírají. Jednoduché tvrzení, že jedno pohlaví má variabilitu vyšší, doložit nejde.

Dá se podle toho řídit trénink

Myšlenka je lákavá: v den s dobrou ranní hodnotou zařadit tvrdou jednotku, v den se špatnou ji odložit. Metaanalýza osmi studií se 199 účastníky porovnala tenhle přístup s pevným plánem.

Rozdíl v maximální spotřebě kyslíku vyšel jako standardizovaný rozdíl 0,13 s intervalem spolehlivosti od minus 0,12 do 0,39, tedy statisticky neprůkazně. Vytrvalostní výkon 0,20 s intervalem od minus 0,09 do 0,48, opět neprůkazně. Podskupiny si navíc protiřečily: podle jednoho ukazatele vyšlo řízení podle variability lépe, podle jiného hůř.

Jednotlivé studie přitom vycházejí opatrně příznivě. Práce se čtyřiceti rekreačními běžci, která osm týdnů intenzivního bloku řídila podle ranního měření, uzavírá, že takový postup může být pro rozvoj vytrvalosti účinnější. Poctivá formulace tedy zní, že řízení podle variability není doložené jako lepší, jen jako srovnatelné. To je pořád použitelné, protože je pohodlnější než pevný plán, ale slib navíc v datech není.

Přetížení to nepozná

Metaanalýza sedmadvaceti studií o autonomní regulaci u vytrvalců došla k tomu, že zvýšená klidová variabilita provází pozitivní adaptaci na trénink, ale stavem přetížení zůstává klidová hodnota do značné míry nedotčená. U elitních sportovců jsou nálezy dokonce protichůdné, popsán je pokles i vzestup u zhoršujícího se stavu.

Společné stanovisko evropské a americké odborné společnosti navíc připomíná, že syndrom přetrénování je diagnóza stanovená vyloučením ostatních příčin a nemá jediný spolehlivý ukazatel ani krevní test. Co skutečně napovídá, shrnuje článek o příznacích přetížení.

Na co variabilita reaguje spolehlivě

Paradoxně nejlépe na věci, které se sportem nesouvisejí.

Metaanalýza spánkové deprivace našla po nedostatku spánku významný pokles RMSSD a vzestup nízkofrekvenčního pásma. U alkoholu ukazuje studie s chytrými hodinkami na čtyřiceti dospělých vzestup noční klidové tepové frekvence z 63,6 na 66,6 tepu za minutu po večerech s pitím, s rychlým návratem. Velký soubor zhruba 21 000 lidí z nositelné elektroniky potvrdil současně nižší variabilitu, kratší spánek a méně pohybu následující den, se závislostí na dávce.

U infekce je situace jiná, než se běžně tvrdí. Studie, která u nakažených zachytila fyziologickou odchylku v mediánu čtyři dny před příznaky, stavěla převážně na klidové tepové frekvenci, počtu kroků a spánku, ne na variabilitě samotné. Vztah mezi kvalitou spánku a výkonem rozebírá text o spánku sportovce.

Kofein do jistot nepatří

Dvě systematické přehledové práce s metaanalýzou uzavírají, že vliv kofeinu na autonomní zotavení po zátěži je nejednoznačný. Tvrzení, že káva variabilitu sníží, tedy může sloužit nanejvýš jako důvod, proč držet ranní rutinu pokaždé stejnou, ne jako doložený fakt.

Osm vět o variabilitě, které neobstojí

1. Poměr obou pásem ukazuje stres proti odpočinku. Po úplném potlačení autonomní regulace vzrostl z 1,1 na 8,4.
2. Variabilita měří stav nervové soustavy. Měří regulaci jednoho shluku buněk v srdci.
3. Čím vyšší hodnota, tím lépe. U velmi trénovaných se popisuje stav, kdy se při silné vagové aktivitě variabilita dál nezvyšuje a pokles provází zlepšení formy.
4. Moje číslo je nad populačním průměrem. Rozpětí průměrů mezi studiemi je u RMSSD 19 až 75 ms.
5. Hodnota z hodinek je totéž co z pásu. Průměrná chyba 2,16 proti 17,49 procenta v jedné a téže studii.
6. Variabilita odhalí přetrénování. Klidová hodnota zůstala stavem přetížení do značné míry nedotčená.
7. SDNN pod padesát je varování. Ten práh pochází z celodenních nemocničních záznamů.
8. Pomalé dýchání při měření znamená lepší zotavení. Znamená jen jinou dechovou frekvenci a tím i jiné číslo.

Jak s tím tedy zacházet

Smysl dává jediný postup. Měřit vždy stejným zařízením, ve stejné poloze a ve stejnou denní dobu, sledovat sedmidenní klouzavý průměr místo jednotlivých dnů a všímat si, jak moc hodnoty mezi sebou kolísají. Odborníci na sledování elitních sportovců doporučují právě tohle, protože jednotlivé ranní číslo je příliš hlučné.

A hlavně: variabilita je doplňkový údaj, ne rozhodčí. Subjektivní pocit únavy a kvalita předchozího spánku nesou v praxi víc informace než jedno číslo na displeji. Který z údajů na zápěstí co znamená, přehledně shrnuje text o metrikách běžeckých hodinek.

Časté otázky

Co je variabilita srdeční frekvence?

Kolísání délky intervalů mezi jednotlivými srdečními stahy. Měří se z elektrokardiogramu jako vzdálenost mezi vrcholy vlny R, po vyřazení stahů mimo normální rytmus. Odráží regulaci sinoatriálního uzlu, tedy shluku buněk, který udává tempo srdce.

Jaká je normální hodnota variability?

Žádná použitelná není. Souhrn čtyřiačtyřiceti studií s více než 21 000 lidmi uvádí pro RMSSD 42 ± 15 ms, ale rozpětí průměrů mezi jednotlivými studiemi sahá od 19 do 75 ms. U vysokofrekvenčního pásma je směrodatná odchylka dokonce větší než průměr.

Znamená vyšší hodnota lepší formu?

Ne vždy. U velmi trénovaných vytrvalců se popisuje stav, kdy se při silné parasympatické aktivitě variabilita dál nezvyšuje a její pokles doprovází zlepšení výkonu. Směr změny sám o sobě tedy nestačí.

Je měření na zápěstí spolehlivé?

Méně než hrudní pás. Ve studii na sedmatřiceti sportovcích měl pás průměrnou absolutní chybu 2,16 procenta, optické snímání 17,49 procenta. Chyba je tím pádem srovnatelná s výkyvy, které chceme sledovat.

Pozná variabilita přetrénování?

Spolehlivě ne. Metaanalýza sedmadvaceti studií zjistila, že klidová hodnota zůstává stavem přetížení do značné míry nedotčená, a společné stanovisko odborných společností uvádí, že syndrom přetrénování nemá jediný spolehlivý ukazatel.

Má smysl řídit podle ní trénink?

Jako pohodlný pomocník ano, jako doložené zlepšení výsledků ne. Metaanalýza osmi studií nenašla průkazný rozdíl proti pevnému plánu ani v maximální spotřebě kyslíku, ani ve vytrvalostním výkonu.

Proč mi každé ráno vyjde jiné číslo?

Protože hodnota reaguje na dechovou frekvenci, polohu těla, dobu měření i na kvalitu filtrace artefaktů. Proto se sleduje sedmidenní klouzavý průměr, ne jednotlivý den.

Co variabilitu doloženě zhorší?

Nedostatek spánku a alkohol. U spánkové deprivace metaanalýza našla významný pokles RMSSD, u alkoholu ukázala data z nositelné elektroniky nižší variabilitu, vyšší noční tep a kratší spánek, se závislostí na vypitém množství.

Mohlo by vás zajímat

• Jak se z klidového a maximálního tepu počítají tréninkové intenzity, popisuje text o výpočtu tepových zón.
• Proč se odhad maximální spotřeby kyslíku z hodinek liší od laboratoře, rozebírá článek o spiroergometrii.
• Jak vypadá trénink stavěný kolem prahové intenzity, shrnuje text o norském modelu.

Zdroje

Text má informativní charakter a nenahrazuje lékařskou radu.

• Rozbor poměru obou frekvenčních pásem a jeho výkladu, Frontiers in Physiology (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)
• Přehled ukazatelů variability a jejich norem, Frontiers in Public Health (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)
• Souhrn referenčních hodnot u zdravých dospělých, Pacing and Clinical Electrophysiology (onlinelibrary.wiley.com)
• Metaanalýza tréninku řízeného podle variability, International Journal of Environmental Research and Public Health (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)
• Adaptace na trénink a variabilita u elitních vytrvalců, Sports Medicine (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)