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Como a variabilidade da frequência cardíaca passou de ruído ao seu número da manhã
Em 1963, a revista American Journal of Obstetrics and Gynecology publicou, um a seguir ao outro, dois artigos de Edward Hon e S. T. Lee: as páginas 804 a 813 e depois 814 a 826. O primeiro tratava do eletrocardiograma do feto em morte iminente. O segundo tratava dos padrões de frequência cardíaca que antecediam a morte fetal. Hon era um obstetra de Yale que se formou como engenheiro de rádio antes de se formar como médico. Tinha construído um dos primeiros sistemas capazes de registar de forma contínua o batimento cardíaco de um bebé durante o trabalho de parto.
As revisões posteriores deste trabalho apontam todas para uma única observação. Antes de o feto mostrar sofrimento, as pequenas mudanças no tempo entre um batimento e o seguinte alteravam-se primeiro. A frequência cardíaca média ainda não se tinha mexido de forma útil. O problema aparecia nos intervalos entre os batimentos antes de aparecer na contagem.
Durante mais de duzentos anos, essa pequena oscilação foi uma nota de rodapé. Os fisiologistas viam-na, mediam-na e davam-lhe um nome que a fazia parecer um defeito: arritmia sinusal. Hoje, a mesma oscilação é um número que muitas pessoas consultam antes do pequeno-almoço. Esta é a história de como o ruído se tornou um sinal. É também a história do que se perdeu pelo caminho, desde uma fita de hospital até ao seu pulso.
Um cavalo, um cão e uma nota de rodapé
O primeiro registo é mais antigo do que o estetoscópio. Em 1733, o clérigo e experimentador inglês Stephen Hales publicou Haemastaticks, a sua obra sobre a pressão arterial nos animais. Uma revisão histórica de George Billman atribui a Hales o mérito de ter sido o primeiro a relatar que o tempo entre os batimentos e a pressão nas artérias subiam e desciam com a respiração. O seu sujeito era um cavalo consciente.
Em 1847, o fisiologista alemão Carl Ludwig construiu o quimógrafo, um tambor fumado que, ao rodar, registava em papel um traçado da pressão. Em cães, registou que o pulso acelerava quando o animal inspirava e abrandava quando expirava. Billman chama a isto o primeiro registo documentado da arritmia sinusal respiratória. É o mesmo ritmo que um sensor moderno deteta todas as noites enquanto dorme.
Depois, durante cerca de um século, aconteceu muito pouco. A descoberta não estava errada. Simplesmente não era interessante. A respiração mudava um pouco o pulso. Um coração saudável não mantinha um tempo perfeito. Os fisiologistas viam isto como um facto sobre a maquinaria, tal como o motor de um carro que zumbe num tom ligeiramente diferente numa subida.
Porque é que a oscilação parecia ruído
A medicina tinha boas razões para a ignorar. Durante a maior parte da história, o pulso foi uma frequência: batimentos contados contra um relógio durante quinze segundos e depois multiplicados por quatro. Uma frequência é uma média, e uma média foi feita para esconder as diferenças entre as coisas de que faz a média. Sessenta batimentos por minuto podem significar sessenta intervalos idênticos de um segundo cada. Também podem significar intervalos que se esticam e encolhem um décimo de segundo a cada respiração. Os dedos num pulso não conseguem distinguir a diferença.
O eletrocardiograma de galvanómetro de corda de Willem Einthoven, desenvolvido por volta da viragem do século XX, tornou cada batimento visível como um pico nítido, o pico a que Einthoven chamou R. Pela primeira vez, o intervalo entre dois batimentos podia ser medido com uma régua em vez de adivinhado. Mas os primeiros aparelhos de ECG eram grandes, fixos e usados para registos curtos de um doente deitado e imóvel. Alguns segundos de tira de papel mostram um coração em repouso numa clínica. Não conseguem mostrar um coração a viver um dia.
Tinham de acontecer duas coisas antes de a oscilação se tornar uma medição. Alguém tinha de registar o coração durante horas, fora da clínica. E alguém tinha de mostrar que a oscilação mudava quando acontecia algo importante.
Um físico com uma mochila de 85 libras
A primeira veio de Helena, no Montana, e de um homem que não era médico. Norman Jefferis Holter tinha mestrados em física pela UCLA e em química pela University of Southern California. Segundo a história desta tecnologia escrita pelo cardiologista Harold Kennedy, Holter começou por trabalhar em formas de estimular nervos sem contacto direto. Depois, uma visita do cardiologista de Boston Paul Dudley White convenceu-o de que o coração era o problema mais importante.
Holter regressou a Helena em 1947. No final da década de 1940, ele e o seu colaborador Joseph Gengerelli fizeram a primeira transmissão de um eletrocardiograma, enviado por rádio a partir de um transmissor de mochila que pesava cerca de 85 libras (≈39 kg). O sujeito usava-o enquanto fazia exercício. Era um objeto absurdo, e provou a questão: o sinal elétrico do coração podia sair da sala com a pessoa.
O transístor fez a mochila encolher. Em 1961, Holter descreveu o resultado na Science: um gravador de fita portátil capaz de captar um ECG contínuo de uma pessoa ativa durante longos períodos, com um método de reprodução pensado para permitir a um clínico rever depressa a fita longa. Entregou a invenção a Bruce Del Mar, cuja empresa desenvolveu o primeiro sistema clínico. «Holter» continua a ser hoje o nome deste tipo de registo.
O artigo de Holter de 1961 trata do registo do coração de pessoas ativas, não da variabilidade. Mas o seu gravador criou a matéria-prima de que a investigação sobre variabilidade precisava: dezenas de milhares de intervalos entre batimentos de um dia comum.
O obstetra que escutava entre os batimentos
A vida de Edward Hon parece ter sido organizada para este problema. Segundo um perfil biográfico no Neonatology on the Web, nasceu em 1917 numa aldeia perto de Guangzhou, numa família australo-chinesa, e cresceu em Tenterfield, na Austrália. Em 1942 obteve um diploma da Marconi School of Wireless, em Sydney. Depois estudou medicina na Califórnia e foi para Yale fazer a especialidade em obstetrícia. Aí propôs um laboratório de eletrónica, e Yale financiou-o através de uma bolsa Markle Scholar.
Em 1958 descreveu um sistema que registava de forma contínua o ECG fetal durante o trabalho de parto. Seguiram-se os artigos de 1963 com Lee. A sua observação, tal como a relatam as normas internacionais de 1996 e a revisão de Billman, era que as mudanças nos intervalos entre batimentos surgiam antes de qualquer mudança clara na própria frequência cardíaca. Os registos não nos dizem se Hon via isto como um princípio geral da fisiologia ou apenas como um sinal de alerta prático na sala de partos. O trabalho que publicou era prático. Classificou padrões de frequência cardíaca durante as contrações, e essa classificação ainda está na base da monitorização fetal atual.
O seu trabalho, juntamente com o de Roberto Caldeyro-Barcia e Konrad Hammacher, levou ao primeiro monitor fetal comercial em 1968. A monitorização contínua tornou-se então rotina em muitos hospitais. Ensaios posteriores puseram em causa o quanto esse uso de rotina melhorou os resultados. Um bom sinal nem sempre leva a uma boa decisão sobre o que fazer a seguir. A HRV continua a reaprender esta lição.
De nota de rodapé a número da manhã
Dois séculos e meio do intervalo entre batimentos
De um teste à cabeceira a um espetro de potência
Ao longo da década de 1970, a oscilação começou a trabalhar nas clínicas. David Ewing e os seus colegas em Edinburgh desenvolveram testes simples à cabeceira para pessoas com diabetes. O doente respirava fundo, levantava-se ou fazia força contra as vias aéreas fechadas, e o clínico media quanto mudava o intervalo entre batimentos. Uma mudança pequena sugeria que os nervos que controlam o coração não respondiam de forma normal. Os testes eram baratos e rápidos, e transformaram uma curiosidade numa ferramenta clínica.
Em 1978, um grupo australiano liderado por M. M. Wolf analisou 176 doentes internados numa unidade coronária. Setenta e três deles mostravam arritmia sinusal, medida pela variação dos seus intervalos entre batimentos à entrada. Esse grupo teve menos mortes no hospital. Era um estudo pequeno. Foi também a primeira vez que a velha nota de rodapé ficou ligada a um resultado que os clínicos não podiam ignorar.
Depois chegaram os engenheiros. Em 1981, Solange Akselrod e colegas do MIT publicaram um artigo curto na Science que aplicava a análise do espetro de potência às flutuações da frequência cardíaca. Um espetro de potência pega num sinal confuso e separa-o em ritmos lentos, médios e rápidos, tal como um prisma decompõe a luz. As flutuações rápidas, que seguem a respiração, refletem sobretudo o nervo vago, o principal «travão» do sistema parassimpático. As flutuações mais lentas refletem uma mistura de influências. Pela primeira vez, a oscilação parecia uma leitura do próprio sistema nervoso.
Essa última frase é a que mais tarde precisou de mais correção. Voltaremos a ela.
O número que a tornou famosa
Em 1987, Robert Kleiger, J. Philip Miller, J. Thomas Bigger e Arthur Moss publicaram o artigo que tornou a variabilidade da frequência cardíaca um termo famoso em cardiologia. Estudaram cerca de 800 sobreviventes de enfarte agudo do miocárdio. Cada um tinha um registo Holter de 24 horas. A partir dele, os investigadores calcularam o desvio-padrão de todos os intervalos normais entre batimentos ao longo do dia. Essa medida chama-se hoje SDNN.
Tal como as revisões posteriores o resumem, os doentes com SDNN abaixo de 50 milissegundos tinham cerca de 5,3 vezes a mortalidade, num seguimento médio de cerca de 31 meses, dos que estavam acima de 100 milissegundos. O resultado era forte, fácil de enunciar, e transformou as fitas de Holter num novo tipo de dados.
Repare no que esse número era. Vinha de um dia inteiro de registo, não de uma leitura de cinco minutos. Vinha de pessoas que tinham acabado de ter um enfarte, não de pessoas saudáveis a consultar uma app. E era uma associação: a baixa variabilidade marcava um grupo de risco mais elevado. O estudo não testou se aumentar o SDNN de alguém mudaria alguma coisa. Na sua revisão de 2017, Fred Shaffer e J. P. Ginsberg fazem exatamente essa pergunta sobre treinar pessoas para uma categoria de SDNN mais alta, e deixam-na em aberto. Continua em aberto.
1996: o livro de regras
No início da década de 1990, os laboratórios mediam a «HRV» de muitas formas incompatíveis. Em 1996, a European Society of Cardiology e a North American Society of Pacing and Electrophysiology publicaram um relatório conjunto da Task Force na Circulation: normas de medição, interpretação fisiológica e uso clínico. O relatório definiu as medidas, fixou as bandas de frequência e descreveu dois tipos de registo: curtos, de cerca de cinco minutos, e longos, de 24 horas.
O livro de regras cumpriu a sua função. Os resultados de laboratórios diferentes podiam finalmente ser comparados. Mas uma norma faz sempre duas coisas ao mesmo tempo. Torna uma medição transportável e faz a versão que descreve parecer a única versão. A Task Force escreveu as suas regras sobretudo para registos clínicos em aparelhos de ECG. Trinta anos depois, essas regras ainda moldam os números de HRV que os dispositivos de consumo apresentam.
O que se perdeu na simplificação
A correção mais importante veio dos fisiologistas. A revisão de Billman de 2011 expõe os problemas com clareza. A HRV é uma medida indireta. Reflete o efeito do sistema nervoso no pacemaker do coração, mas não mede diretamente a atividade dos nervos. A ideia de que a banda mais lenta, de «baixa frequência», mede o «acelerador» simpático não se confirmou, e o popular rácio de «equilíbrio» LF/HF é hoje fortemente contestado. Até o estiramento do próprio tecido do coração durante a respiração pode mudar os intervalos sem qualquer estímulo nervoso.
A respiração é a maior variável em jogo. Respirações mais lentas e profundas aumentam o ritmo respiratório no batimento cardíaco, por vezes muito. Billman nota que muitos estudos em humanos não controlaram a forma como as pessoas respiravam durante os registos. Shaffer e Ginsberg acrescentam que mudar a frequência respiratória dentro do intervalo normal pode alterar uma medida comum de HRV sem mudar em nada a frequência cardíaca média.
A duração do registo conta tanto quanto isso. Shaffer e Ginsberg afirmam que os valores de 24 horas, de curto prazo e de ultracurto prazo não são intercambiáveis, mesmo quando se usa a mesma fórmula. Um registo longo inclui um dia inteiro de trabalho, refeições, escadas e sono. Um registo curto capta um único momento tranquilo. Os valores curtos em repouso têm uma correlação fraca com os valores de 24 horas. Por isso, o número que tornou a HRV famosa, um SDNN de um dia inteiro em sobreviventes de enfarte, não é o número que a maioria das pessoas vê hoje.
Como chegou ao seu pulso
O número na maioria dos wearables é um primo do de Kleiger, não uma cópia. Normalmente é o RMSSD: a raiz quadrada da média dos quadrados das diferenças sucessivas entre batimentos. O RMSSD olha apenas para o quanto cada intervalo difere do anterior. Isso torna-o sensível às mudanças rápidas, ligadas à respiração, que refletem sobretudo o nervo vago. Também o torna menos sensível às derivas lentas que dominam um SDNN de 24 horas.
Um exemplo prático
A mesma frequência, um coração diferente: o que o RMSSD conta
O desporto trouxe o RMSSD para o dia a dia. Em 2013, Daniel Plews, Paul Laursen e colegas escreveram sobre atletas de resistência de elite na Sports Medicine. O seu grupo usava o logaritmo do RMSSD, medido de manhã, para acompanhar a forma como os atletas se adaptavam ao treino. Nesse artigo e na tese posterior de Plews, a conclusão prática era modesta e útil: as médias semanais diziam muito mais do que qualquer manhã isolada. Algumas leituras válidas por semana bastavam para ver a tendência, e um dia baixo, por si só, significava pouco. Já escrevemos sobre como essa ideia deu origem ao treino guiado pela HRV.
O último passo foi o sensor. A maioria dos dispositivos de pulso não lê a onda R elétrica do coração. Lê ondas de pulso de forma ótica, através da pele, e estima os intervalos a partir dessas ondas. Isto funciona melhor quando está imóvel, e é por isso que a maioria dos wearables apresenta a HRV da noite. Cada passo desde 1963 tornou a medição mais fácil de obter. Cada passo também a afastou um pouco mais das condições em que o seu significado foi estabelecido pela primeira vez.
Do que esta história é realmente prova
Lida com honestidade, a história apoia três afirmações e recusa uma quarta.
Primeiro, a oscilação é fisiologia real, não ruído do instrumento. Hales viu-a num cavalo e Ludwig viu-a num cão. Um sensor moderno vê-a em si. A sua parte rápida reflete sobretudo o travão vagal no seu coração, e segue a sua respiração.
Segundo, a oscilação pode mudar antes da média. Foi essa a observação de Hon na sala de partos, e é por isso que a sua HRV pode descer depois de uma noite curta, de uma refeição pesada e tardia ou de algumas bebidas enquanto a sua frequência cardíaca em repouso quase não se mexe. O sinal é sensível. Não é específico. Uma leitura baixa diz-lhe que algo mudou, não o que mudou.
Terceiro, o significado depende do método. Vinte e quatro horas, cinco minutos e uma noite são medições diferentes. O seu número compara-se melhor com o seu próprio número, obtido da mesma forma, à mesma hora do dia. A idade baixa a HRV, e as pessoas saudáveis diferem muito umas das outras. A pontuação mais alta de um amigo quase nada diz sobre si.
A afirmação que a história não apoia é a mais fácil de vender: que uma HRV mais alta é um objetivo em si mesma, e que aumentá-la o fará viver mais tempo. O famoso resultado sobre mortalidade veio de sobreviventes de enfarte, e era uma associação. Ninguém demonstrou que empurrar para cima a HRV de uma pessoa saudável muda a sua saúde a longo prazo. Tenha cuidado com qualquer produto ou plano que prometa «potenciar» o número. A HRV é um termómetro da sua recuperação, não um termóstato.
É esta a abordagem por trás da Agen Band. A sua HRV noturna é um valor derivado, calculado a partir de um sensor ótico, e é apresentada como uma tendência em relação à sua própria linha de base. É um sinal de bem-estar a ter em conta, não uma medição médica nem um diagnóstico. O nosso guia sobre o que medem as pontuações de prontidão entra nos pormenores. Se tem uma doença cardíaca, ou uma leitura que o preocupa, fale com o seu médico. Uma estimativa no pulso não é um exame clínico.
Em resumo
Durante duzentos anos, a pequena variação entre batimentos foi uma nota de rodapé com o nome errado. Foram precisos uma mochila de 85 libras, um obstetra que se formara como engenheiro de rádio e algumas análises espetrais para mostrar que os intervalos traziam informação que a média não trazia. Essa história dá uma regra: um número só vale tanto quanto a pergunta a que responde. Esta semana, ignore a sua HRV de um só dia. Olhe antes para uma média de sete dias. Quando surgir um dia baixo, anote o que aconteceu no dia anterior: sono, álcool, um treino duro, uma viagem, uma refeição tardia. Num mês vai aprender mais sobre o seu próprio padrão do que um gráfico de população lhe pode dizer. Tal como acontece com a fórmula 220 menos a idade e a meta dos 10 000 passos, o número útil é aquele que compara consigo próprio.
