Base Fisiológica Da VFC


O sistema nervoso autónomo (SNA) desempenha um papel importante, não só em situações fisiológicas mas também em vários contextos patológicos tais como neuropatia diabética, enfarte do miocárdio e insuficiência cardíaca congestiva (ICC). O desequilíbrio autónomo associado a um aumento de actividade simpática e a uma redução do tónus vagal tem uma estrita ligação com a patofisiologia arrítmica e com a morte súbita.
A VFC surgiu como um método, entre outros, simples e não invasivo para avaliar o equilíbrio simpático-vagal a nível sinoauricular. Tem sido usado numa variedade de situações clínicas tais como na neuropatia diabética, enfarte do miocárdio, morte súbita e ICC. As medições padrão que intervêm na análise da VFC compreendem índices do domínio do tempo, métodos geométricos e componentes do domínio da frequência. A utilização de registos de curta ou longa duração depende do tipo de estudo a ser realizado.

Dados clínicos baseados em numerosos estudos publicados durante a última década apoiam que uma redução na VFC global e um forte indicador do aumento da mortalidade de causa cardíaca e/ou arrítmica, particularmente em pacientes de risco após enfarte do miocárdio ou ICC.
Este artigo revê o mecanismo, os parâmetros e o uso da VFC como um marcador que reflecte a actividade dos componentes simpático e vagal do SNA no nódulo sinusal e como ferramenta clínica para detectar e identificar pacientes com especial risco de mortalidade cardíaca.
Nas últimas duas décadas diversos estudos, com animais e humanos, demostraram uma forte relação entre o SNA e a mortalidade cardiovascular em particular nos doentes com enfarte do miocárdio e ICC. Perturbações do SNA ou o seu desequilíbrio quer por aumento da actividade simpática ou por redução da actividade vagal podem resultar em taquiarritmias ventriculares e morte súbita cardíaca, que são actualmente causas principais de mortalidade cardiovascular.
Presentemente dispomos de vários métodos de avaliação do SNA tais como testes de reflexo cardiovascular e testes bioquímicos e cintigrafias.
Técnicas que permitam aceder directamente aos receptores a nível celular ou ao tráfico neural não estão disponíveis como técnicas de rotina. Nos últimos anos técnicas não invasivas baseadas no ECG tem sido usadas como marcadores da modulação autónoma do coração, são exemplos a VFC. A sensibilidade barorreflectora, o intervalo QT, e a turbulência da frequência cardíaca (TFC) que consiste num método novo baseado nas flutuações da duração do ciclo do ritmo sinusal após uma contracção ventricular prematura e isolada. De entre estas técnicas a análise da VFC surgiu como um método simples e não invasivo para avaliar o equilíbrio simpático-vagal a nível sinoauricular.

O sistema nervoso autónomo e o coração

Apesar de diferentes tecidos cardíacos possuírem uma automaticidade com propriedades de pacemaker a actividade eléctrica e contráctil do miocárdio é, em grande parte, controlada pelo SNA.
Esta regulação neural é afectada pela interacção do simpático com outflows vagais. Na maioria das condições fisiológicas o sistema simpático eferente e o sistema parassimpático têm acções opostas: o simpático estimula a automaticidade enquanto o parassimpático a inibe. A estimulação vagal tem um efeito de hiperpolarização e reduz a taxa de despolarização das mesmas células. Ambos os sistemas do SNA influenciam a actividade dos canais de iões implicados na regulação da despolarização das células pacemaker do coração.
Anomalias do SNA foram observadas em diversas condições tais como neuropatia diabética e doença coronária cardíaca em contexto de enfarte.

Uma desregulação no controlo nervoso autónomo do sistema cardiovascular que associe um aumento do tónus simpático e uma diminuição no parassimpático têm um papel importante na doença coronária arterial e na génese de arritmias ventriculares de alto risco.
A ocorrência de isquémia e/ou necrose do miocárdio pode induzir uma distorção nas fibras aferentes e eferentes do SNA devido a alteração geométrica relacionada com segmentos cardíacos necrosados e não-contrácteis. Um fenómeno recentemente reconhecido consiste numa reorganização eléctrica devido ao crescimento e degeneração nervosa ao nível das células do miocárdio durante a instalação da isquémia e/ou necrose do miocárdio.
Em pacientes com doença coronária e história de enfarte do miocárdio, uma função cardíaca autónoma que provoque um aumento do tónus simpático e uma redução no tónus vagal é considerada uma condição favorável para arritmias de alto risco pois controla a automaticidade cardíaca, a condução e variáveis hemodinamicamente importantes.

Definição e mecanismos da variabilidade da frequência cardíaca

A VFC é um marcador electrocardiográfico não invasivo que reflecte a actividade dos componentes simpático e vagal do SNA no nódulo sinusal do coração. Expressa a quantidade total de variações de frequência cardíaca e de intervalo RR (intervalos entre complexos QRS em despolarização sinusal normal). Assim, a VFC analisa a função tónica autónoma basal. Num coração normal com um SNA completo vão ocorrer variações fisiológicas contínuas nos ciclos sinusais o que reflecte um equilíbrio simpático-vagal e uma VFC normal. Num coração lesionado, que sofreu necrose do miocárdio, as mudanças na actividade das fibras aferentes e eferentes do SNA e na regulação neural local vão contribuir para um desequilíbrio simpático-vagal que se reflecte através da descida da VFC.

Medições de VFC

A análise da VFC consiste numa série de medições sucessivas de variações dos intervalos RR com origem sinusal que fornecem informação acerca do tónus autónomo.
A VFC pode ser influenciada por vários factores tais como o género, idade, ritmo circadiano, respiração e posição corporal. Medições de VFC são não-invasivas e altamente reproductíveis. Hoje em dia a maioria dos fabricantes de Holters recomendam que programas de análise da VFC sejam incorporados nos aparelhos. Apesar de a análise de registos por computador ter melhorado continua a ser necessário a intervenção humana para detectar batimentos erróneos, artefactos e alterações na velocidade da gravação que podem alterar o timing dos intervalos.
Em 1996 a European Society of Cardiology (ESC) e a North American Society of Pacing and Electrophysiology (NASPE) definiram e estabeleceram standards de medições, interpretação fisiológica e uso clínico da VFC.
Índices do domínio do tempo, medições geométricas e índices do domínio da frequência constituem actualmente os parâmetros clínicos standard utilizados.

Análise do domínio do tempo


Esta análise mede as mudanças na frequência cardíaca ao longo do tempo ou os intervalos entre ciclos normais sucessivos. Numa tira de ECG contínua cada complexo é detectado e os intervalos RR normais (intervalos NN) são determinados devido a despolarizações sinusais de frequência cardíaca instantânea. As variações do domínio do tempo calculadas podem ser simples tal como o intervalo RR, frequência cardíaca média, a diferença entre o intervalo RR mais curto e o mais longo, ou a diferença entre a frequência cardíaca diurnal e noturna; e mais complexas baseadas em medições estatísticas. Estes índices estatísticos do domínio do tempo dividem-se em duas categorias, incluindo intervalos batimento-a-batimento, ou variáveis derivadas directamente destes intervalos, ou frequência cardíaca instantânea e os intervalos derivados das diferenças entre intervalos NN adjacentes.
A tabela abaixo resume os parâmetros mais frequentemente usados no domínio do tempo. Os parâmetros da primeira categoria são SDNN, SDANN e SD e da segunda categoria são RMSSD e pNN50.
SDNN é um índice global da VFC e reflecte todos os componentes de longa duração e ritmos circadianos responsáveis pela variabilidade durante o período de gravação do registo. SDANN é um índice da variabilidade de uma média de 5 minutos. Assim, fornece informação de longa duração. É um índice sensível de baixas frequências como a actividade física, mudanças de posição e ritmo circadiano. SD é geralmente considerado como reflector das mudanças dia/noite da VFC. RMSSD e pNN50 são os parâmetros mais comuns baseados em diferenças de intervalo. Estas medições correspondem a mudanças da VFC de curta duração e não dependem das variações dia/noite. Reflectem alterações no tónus autónomo e são predominantemente mediadas pelo sistema vagal. Quando comparado com o pNN50, o RMSSD parece mais estável e deve ser eleito para uso clínico.


Variável Unidade Descrição
SDNN ms desvio padrão em todos os intervalos NN
SDANN ms desvio padrão da media de intervalos NN em. todos segmentos de 5 minutos de registo
SD/SDSD ms desvio padrão da diferença entre intervalos NN. adjacentes
RMSSD ms raíz quadrada da media da soma dos quadrados de diferença entre intervalos NN. adjacentes
Pnn50 % percentagem da diferença entre intervalos NN. adjacentes superiores a 50 ms

Métodos geométricos

Estes métodos são derivados e construídos através de sequencias de intervalos NN. Existem diferentes formas geométricas para avaliar a VFC: o histograma, o índice triangular de VFC e a sua modificação, a interpolação triangular do histograma de intervalos NN e o método baseado em Lorentz ou Poincare. O histograma avalia a relação entre o número total de intervalos RR detectados e a variação de intervalos RR. O índice triangular da VFC considera o maior pico do histograma como um triângulo onde o comprimento da base corresponde à quantidade da variabilidade de intervalos RR, a sua altura equivale à duração mais frequentemente observada de intervalo RR e a área corresponde ao número total de intervalos RR usados para construir o triângulo. O índice triangular da VFC e uma estimativa da VFC global.
Os métodos geométricos são menos afectados pela qualidade dos dados e podem oferecer uma alternativa para obter parâmetros estatísticos mais facilmente. No entanto a duração mínima do registo deve ser de 20 minutos o que significa que com este método não se podem obter gravações de curta duração.
De todos os métodos do domínio do tempo e geométricos a equipa da ESC e a NASPE recomendam o uso de quarto medições para avaliar a VFC: SDNN, RMSSD, SDANN e o índice triangular da VFC.

Análise do domínio da frequência


A análise do domínio da frequência (densidade espectral) descreve as oscilações do sinal de frequência cardíaca decomposto em diferentes frequências e amplitudes; e fornece informação sobre a quantidade das suas intensidades relativas no ritmo cardíaco sinusal. Esquematicamente a análise espectral pode ser comparada ao efeito obtidos quando a luz branca atravessa um prisma resultando num espectro de cores com diferentes comprimentos de onda.
A análise do poder espectral pode ser executada de duas formas: 1) através de um método não-paramétrico, o Fast Fourier Transformation (FFT), que é caracterizado por picos discretos para os vários componentes da frequência e 2) através de um método paramétrico, o modelo de previsão auto-regressivo, resultando num espectro de actividade contínuo e suave. O primeiro método é simples e rápido enquanto este último é mais complexo e necessita que se verifique que o modelo escolhido é apropriado.
Quando se usa o FFT os intervalos RR individuais guardados no computador são transformados em bandas de diferentes frequências espectrais. O processo é semelhante ao da decomposição de uma sinfonia de uma orquestra em notas musicais. A duração dos intervalos RR que é obtida em milissegundos pode ser convertida em frequência cardíaca por minuto (Hertz). O poder espectral é constituído por bandas de frequência entre os 0 e os 0.5 Hz e pode ser classificado em quatro bandas: banda de frequência ultra baixa (ULF), banda de frequência extremamente baixa (VLF), banda de baixa frequência (LF) e banda de alta frequência (HF).

Variável Unidade Descrição Intervalo
Poder total ms2 variação de todos os intervalos NN < 0.4 Hz
ULF ms2 frequência ultra baixa <0.003Hz
VLF ms2 frequência extremamente baixa 0.003 - 0.04Hz
LF ms2 poder de baixa frequência 0.04 - 0.15Hz
HF ms2 poder de alta frequência 0.15 - 0.4Hz
LF/HF ratio razão poder de baixa/alta frequência

Gravações espectrais de curta duração (5-10min) são caracterizadas pelos componentes VLF, HF e LF enquanto gravações de longa duração incluem todos os componentes anteriores juntamente com a ULF. O quadro acima sintetiza os parâmetros do domínio da frequência mais usados. Os componentes espectrais são avaliados em termos de frequência (Hz) e amplitude, sendo esta determinada pela área (densidade espectral) de cada componente. Assim os valores absolutos são expressos em ms2. Logaritmos naturais (ln) dos valores do poder podem ser utilizados devido a assimetria das distribuições.
LF e HF podem ser expressos em valores absolutos (ms2) ou normalizados (nu). A normalização de LF e HF e obtida subtraindo o componente VLF do poder total. Por um lado tende a reduzir o ruído causado por artefactos e por outro minimiza os efeitos das mudanças no poder total nos componentes LF e HF. É útil quando se avaliam os efeitos das diferentes intervenções no mesmo sujeito com grandes diferenças de poder total. Unidades normalizadas são obtidas da seguinte forma:
LF ou HF norm (nu) = (LF ou HF (ms2)) x 100 / (poder total (ms2) - VLF (ms2))
O poder total da variabilidade do intervalo RR e a variação total e corresponde à soma das quarto bandas espectrais LF, HF, VLF e ULF.
O componente HF é geralmente definido como um marcador de modulação vagal. Este componente é mediado pela respiração e portanto determinado pela frequência respiratória. O componente LF é modulado pelos sistemas simpático e parassimpático. Neste sentido a sua interpretação é mais controversa. Alguns cientistas consideram o poder LF, especialmente quando expresso em unidades normalizadas, como uma medição de modulações simpáticas; outros interpretam-no como uma combinação de actividade simpática e parassimpática. O consenso é que reflecte uma mistura de ambos os inputs autónomos. Na prática um aumento do componente LF (tilt, stress mental e/ou físico, agentes farmacológicos simpaticomiméticos) é geralmente considerado uma consequência da actividade simpática. Contrariamente, um bloqueio b-adrenérgico resulta numa diminuição do poder LF. No entanto em determinadas condições associadas a uma sobre-excitação simpática, por exemplo em pacientes com ICC, o componente LF encontra-se drasticamente reduzido reflectindo uma diminuição na resposta do nódulo sinusal aos inputs neurais.
A relação LF/HF reflecte o equilíbrio simpático-vagal global e pode ser usada para medir este equilíbrio. Num adulto normal em repouso a razão e geralmente entre 1 e 2.
A ULF e a VLF são componentes espectrais com oscilações muito baixas. O componente ULF poderia reflectir os ritmos circadiano e neuro endócrino e o componente VLF os ritmos de longo período. Este último foi considerado um determinador de actividade física e proposto como um marcador de actividade simpática.

Correlações entre os índices dos domínios do tempo e de frequência e valores de referência normais
Existem correlações estabelecidas entre parâmetros do domínio do tempo e do domínio da frequência: pNN50 e RMSSD correlacionam-se com eles mesmos e com o poder HF (r=0.96); índices de SDNN e SDANN correlacionam-se significativamente com o poder total e com o componente ULF. Valores de referência normais e valores em pacientes com enfarte do miocárdio para medidas padrão da VFC.

Limitações das medições padrão da VFC
Uma vez que a VFC lida com variações de intervalo RR é limitada a pacientes com ritmo sinusal e/ou que tenham um baixo número de batimentos ectópicos.
Neste contexto aproximadamente 20-30% dos pacientes de alto risco após enfarte do miocárdio são excluídos de qualquer análise da VFC devido a presença de ritmos ectópicos ou episódios de arritmias auriculares, particularmente a fibrilhação auricular (FA), que se observa em cerca de 15-30% dos pacientes com ICC.

Métodos não lineares (análise fractal) da medição da VFC
São baseados na Teoria do Caos e em geometria fractal. O caos descreve os sistemas de forma diferente porque conta com o facto de que a natureza é aleatória e não periódica. Talvez a teoria do caos ajude a entender melhor a dinâmica da VFC tendo em conta que um batimento cardíaco saudável é ligeiramente irregular e até certo ponto caótico.
Num futuro próximo os métodos não lineares fractais poderão fornecer novos conhecimentos acerca da dinâmica da VFC num contexto de mudanças fisiológicas e em situações de risco elevado, especialmente em pacientes pós-enfarte do miocárdio ou em contexto de morte súbita.
Dados recentes sugerem que uma análise fractal quando comparada com medições standard da VFC parece detectar padrões de oscilações anormais de forma mais eficiente.