Analisi della variabilità cardiaca (HRV)

Analisi della variabilità cardiaca & HRV4Training: panoramica su fisiologia, tecnologia, consigli pratici per l'utilizzo degli strumenti disponibili, e analisi di dati fisiologici per professionisti interessati all'utilizzo di queste metriche in campo sportivo e non solo.

1. 1
Analisi della variabilità
cardiaca & HRV4Training
Marco Altini, PhD
Alessandra Saviotti

2. •Obiettivi
–Consapevolezza ed imparare ad ascoltare il
nostro corpo
–Evitare “overtraining” e infortuni
–Creare piani di allenamento migliori, personalizzati
per ogni atleta (o modificarli in corsa)
–Ottimizzare la preparazione in vista di eventi
importanti (gare, competizioni, etc.)
•Evoluzione di tecniche precedenti in cui si
misurava il battito a riposo o durante la notte.
•HRV e’ più preciso, permette di misurare
meglio il livello di recupero fisiologico
HRV4Training

3. IN QUESTA PRESENTAZIONE
•Cos’è la variabilità cardiaca? (HRV)
–Fisiologia
•Come raccogliere dati
–Tecnologie disponibili
•Linee guida
–Misure, fattori esterni
•Analisi dati
3

4. Cos’è la variabilità cardiaca (HRV)?
4

5. BATTITO CARDIACO
5
Variazione tra battiti
consecutivi
Il cuore non batte in
modo costante

6. Perché ci interessa?
6

7. Il corpo umano, a livello fisiologico, cerca di
mantenere uno stato di equilibrio, chiamato
omeostasi, necessario per un funzionamento
ottimale.
Il corpo percepisce lo stress attraverso i nostri
sensi, e manda queste informazioni al
cervello, che decide come reagire.
Indipendentemente dalla sorgente che
causa lo stress, il corpo risponde allo stesso
modo.
QUANTIFICARE LO STRESS

8. Quando incontriamo una forma di stress,
il sistema nervoso autonomo porta gli
impulsi ricevuti dal cervello ai vari muscoli
ed organi del corpo umano.
Questo meccanismo del sistema nervoso
autonomo comanda quasi il 90% delle
funzioni del corpo umano, sia quelli a
breve termine come la respirazione che
quelli più a lungo termine come la
temperatura corporea o il ritmo
circadiano
QUANTIFICARE LO STRESS

9. Il sistema nervoso autonomo, ed in
particolare il sistema parasimpatico, di cui fa
parte il nervo vago, controlla vari organi nel
corpo umano, tra cui il cuore.
Quando misuriamo la variabilità cardiaca
(HRV), non facciamo altro che fare una
misura indiretta e non-invasiva dell’attività
del nervo vago, in quanto analizziamo dei
processi da questo alterati. Ad esempio,
un’attività più elevata del nervo vago, tipica
di un’attività maggiore da parte del sistema
parasimpatico, risulterà in una HRV più alta.
QUANTIFICARE LO STRESS

10. Misurando HRV possiamo quindi
catturare cambiamenti a livello di
sistema nervoso autonomo in modo
non invasivo, e ottenere importanti
informazioni sulle capacita fisiche e
mentali del corpo.
QUANTIFICARE LO STRESS

11. Per riassumere, il sistema nervoso autonomo
controlla e regola moltissimi processi
all’interno del corpo umano cosi come le
risposte del nostro corpo a varie forme di
stress.
HRV è regolata dal sistema nervoso
autonomo, in particolare dal sistema
parasimpatico e di conseguenza ci può
rivelare informazioni importanti sulla reazione
del nostro corpo allo stress,
indipendentemente da cosa lo ha generato
(allenamento, un periodo difficile sul lavoro,
ecc.).
QUANTIFICARE LO STRESS

12. 12
HRV più alta
Meno stressato a livello
fisiologico
Pronto per la prestazione
HRV più bassa
Più stressato a livello
fisiologico
Stanchezza

13. 13
HRV più alta
Meno stressato a livello
fisiologico
Pronto per la prestazione
HRV più bassa
Più stressato a livello
fisiologico
Stanchezza
Grossa semplificazione

14. Bene, ma come raccogliamo dati?
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15. IN QUESTA PRESENTAZIONE
•Cos’è la variabilità cardiaca? (HRV)
–Fisiologia
•Come raccogliere dati
–Tecnologie disponibili
•Linee guida
–Misure, fattori esterni
•Analisi dati
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16. Ad HRV4Training abbiamo creato il primo
sistema al mondo in grado di misurare la
variabilità cardiaca usando
semplicemente il telefono.
La app analizza il flusso sanguigno
illuminando il dito con il flash del telefono,
e usando la videocamera e una serie di
algoritmi per individuare i tempi tra i
battiti e calcolare HRV. Questi metodi
sono stati testati e validati al centro High
Performance Sports New Zealand
ACQUISIZIONE DATI

17. SENSORI
Non si possono utilizzare tutti i sensori, in particolare è
importante considerarli solo se:
-Implementano gli standard di comunicazione (e.g. ad
esempio 4.0 heart rate profile) in questo modo si può
verificare che siano in grado di misurare intervalli RR in
modo preciso
-Forniscano intervalli RR precisi (quasi tutte le fasce
cardio vanno bene, mentre gli orologi al momento non
sono utilizzabili, a parte qualche eccezione)
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18. FASCIA CARDIO + APP
Solitamente molto preciso, consigliamo
Polar H7, che abbiamo testato rispetto
all’ECG
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ECG rMSSD (ms)

19. Adapted from Tamura et al. Wearable Photoplethysmographic Sensors—Past and Present
PPG

20. Adapted from Tamura et al. Wearable Photoplethysmographic Sensors—Past and
Present
PPG

21. Fotocamera
PPG
Tempo
Battito istantaneo
MISURA

22. PPG VALIDATO
HRV4Training fornisce misure con la
fotocamera equivalenti ad un ECG o
fascia cardio
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23. ECG vs PPG vs FASCIA CARDIO
Dal paper Plews et al. “Comparison of HRV
recording with smart phone PPG, Polar H7 chest
strap and electrocardiogram methods”
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24. IN QUESTA PRESENTAZIONE
•Cos’è la variabilità cardiaca? (HRV)
–Fisiologia
•Come raccogliere dati
–Tecnologie disponibili
•Linee guida
–Misure, fattori esterni
•Analisi dati
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25. Come si usa la app?
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26. FATTORI CHE INFLUENZANO LA MISURA
Per natura stessa di quello che la HRV
quantifica, ovvero l’attività del nervo vago,
o attività del sistema nervoso autonomo, é
influenzata da numerosi fattori.
Esercizio fisico, nicotina, caffeina,
medicinali, ora del giorno (ritmo
circardiano), alcol, età, digestione di cibo
o di acqua, malattia, ecc.
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27. COME INTERPRETIAMO I DATI QUINDI?
E’ fondamentale misurare la variabilità
cardiaca in modo da limitare il più possibile
l’effetto di fonti di stress cosiddette esterne.
Il modo più semplice per creare il cosiddetto
contesto riproducibile in cui fare la misura, è
farla appena svegli, prima di fare esercizio,
mangiare, mettersi a lavorare, ovvero prima
che le varie forme di stress di tutti i giorni
possano influenzarci.
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28. COME INTERPRETIAMO I DATI QUINDI?
Una misura effettuata da letto, rilassati,
anche solo per 60 secondi, è un ottimo
metodo per ottenere dati validi, che
rappresentano il livello di stress fisiologico
cronico o in risposta a stress acuti molto
forti, della durata di vari giorni, come ad
esempio un allenamento molto intenso o
un viaggio intercontinentale.
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29. LINEE GUIDA
•Come/quando fare la misura?
–La mattina, da letto, ecc.
•Che tipo di misura?
–Stesi, seduti, ecc.
•Frequenza della misura, quante volte a settimana?
•Altri consigli
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30. COME/QUANDO MISURARE
•Appena svegli
–Stato fisiologico rilassato
–Limita fonti di stress esterne
–Simile al procedimento utilizzato in studi
clinici / ricerca
–Misure molto simili a quelle notturne
–Fare il possibile per limitare stress esterni,
ad esempio mai leggere l’email o i social
networks prima della misura…
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31. CHE TIPO DI MISURA
•Stesi a letto
–Limita altri fattori come l’attività fisica (anche
semplicemente alzarsi da letto e non aspettare
un minuto)
–Metodo standard negli studi clinici
–Seduti o in piedi va bene comunque, ma
assicuratevi di aspettare almeno 1-2 minuti
dopo esservi alzati in piedi o si rischia di misurare
l’effetto della transizione, più che la variabilità a
riposo
–Cercate di non misurare dopo molto tempo da
quando vi siete svegliati, a quel punto non è
molto utile
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32. FREQUENZA DELLA MISURA
•4-5 volte a settimana sono sufficienti
per una media settimanale precisa,
però misurare tutti i giorni può darvi
informazioni aggiuntive importanti (ad
esempio il Coefficiente di Variazione)
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33. ALTRI CONSIGLI
•Fattori che condizionano la misura e
dovrebbero venire evitati:
•Deglutire
•Sbadigliare
•Muoversi
•ecc.
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34. Fotocamera
PPG
Tempo
Battito istantaneo
MISURA

35. 35

36. 36

37. IN QUESTA PRESENTAZIONE
•Cos’è la variabilità cardiaca? (HRV)
–Fisiologia
•Come raccogliere dati
–Tecnologie disponibili
•Linee guida
–Misure, fattori esterni
•Analisi dati
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38. Come utilizzare i dati?
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39. ANALISI & UTILIZZO DATI
Abbiamo vari programmi a disposizione per
pianificare e analizzare l’allenamento, dove
possiamo decidere carico di allenamento per i
prossimi mesi, e vedere dove ci porta a livello di
condizione fisica.
In tutto ciò però, non stiamo considerando
come sta rispondendo il corpo dell’atleta a tale
programma di allenamento. Si sta adattando
bene? O sta faticando più del previsto?
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40. ANALISI & UTILIZZO DATI
Una misura oggettiva dello stato di stress può
aiutarci a implementare cambiamenti in corsa.
Per l’atleta non professionista, magari che si
allena quando non deve dedicare tempo al
lavoro o alla famiglia, misurare l’HRV può essere
ancora più importante, in quanto tutte le forme
di stress vengono rilevate in questo modo, e
possiamo capire meglio quando è il caso di
rallentare con gli allenamenti, o quando
possiamo concederci una sessione intensa in
più, sempre con l’obiettivo di migliorare la
prestazione fisica sul lungo termine.
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41. Come inserirlo nella pianificazione
dell’allenamento?
41

42. PIANIFICAZIONE ALLENAMENTO
Feedback continuo per ottimizzare carichi e
periodizzazione. L’HRV ci fornisce informazioni sul
livello di stress e su come stiamo rispondendo al
carico di allenamento, se va tutto bene ci
aspettiamo valori pressoché costanti e poche
variazioni, una situazione dove è “tutto normale”.
In caso di stress elevato, misurare ogni giorno ci
farà notare questo cambiamento velocemente, e
ci darà la possibilità di implementare
cambiamenti che facciano si’ che le cose tornino
“normali” prima che sia troppo tardi (ad esempio
prima del sovrallenamento).
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43. PIANIFICAZIONE ALLENAMENTO
E’ importante inoltre, avere sempre un
programma di allenamento e una pianificazione
da seguire, ed eventualmente modificare.
Un programma di allenamento polarizzato,
includendo una buona parte di allenamenti a
bassa intensità, combinati con sessioni intense di
lavoro sulla velocità e il fitness cardiorespiratorio,
solitamente è in grado di fornire un ottimo
equilibrio, e può essere ottimizzato analizzando
la risposta di un atleta al programma, usando
l’HRV.
43

44. PIANIFICAZIONE ALLENAMENTO
A livello pratico, consiglierei di rendere la
misura mattutina un’abitudine.
Più dati possono aiutare: studiando i dati
sul medio-lungo termine, possiamo
analizzare parametri aggiuntivi che ci
possono dire di più sull’adattamento (o
mancato adattamento) di un’ atleta al
programma di allenamento.
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45. PIANIFICAZIONE ALLENAMENTO
Ad esempio, un valore di HRV che varia
molto da un giorno all’altro, spesso è
sintomo di problemi di adattamento (o altre
fonti di stress presenti), mentre un valore più
costante durante la settimana, è un
segnale migliore (coefficiente di variazione
in HRV4Training).
Il tutto va sempre analizzato nel contesto
del carico di allenamento.
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46. PIANIFICAZIONE ALLENAMENTO
Utilizzare HRV come strumento
aggiuntivo, senza fissarsi troppo sulla
misura giornaliera.
Un valore basso non indica
necessariamente un problema, magari si
è dormito e/o digerito male; è sempre
meglio concentrarsi sulla media
settimanale, e l’andamento a medio
lungo termine.
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47. Esempi
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48. FORME DI STRESS ACUTO
Gli esempi che seguono derivano dai
dati raccolti con HRV4Training
–Fuori dal laboratorio
–Contestualizzati
–Precisi
–Varie situazioni (allenamento, viaggio,
assunzione alcolici, malattia, ecc.)
–Campione di utenti maggiore rispetto a
studi clinici
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49. −8
−4
0
4
8
20 to 3020 to 3030 to 4030 to 4040 to 5040 to 5050 to 6050 to 60Age groups
HR change (%)
TrainingLow training loadHigh training load
HR change
−8
−4
0
4
8
20 to 3020 to 3030 to 4030 to 4040 to 5040 to 5050 to 6050 to 60Age groups
rMSSD change (%)
HRV (rMSSD) change
ESEMPI: ALLENAMENTO

50. ESEMPIO: VIAGGI

51. ESEMPIO: ASSUNZIONE ALCOL

52. ESEMPIO: MALATTIA

53. FONTI DI STRESS ACUTE
Solitamente sono fonti di stress
importanti, che vengono rilevate
facilmente, ma non dimentichiamo che
agiscono tutte contemporaneamente
53

54. 54

55. ANALISI LONGITUDINALE
•Possibile grazie alle tecnologie odierne
–È finalmente possibile misurare in condizioni
ottimali senza bisogno di recarsi in laboratorio
Esempi:
-Progressione di una condizione clinica
-Adattamento ad una certa attività o
ambiente:
-Altitudine
-Blocco di allenamento / sovrallenamento
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56. ANALISI LONGITUDINALE
Vista l’influenza di ogni fonte di stress sul
sistema nervoso, raccogliere dati
longitudinalmente può rivelarci
informazioni importanti su tante
complesse relazioni sia per individui in
salute che in malattia
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57. 57
ESEMPIO:
HRV

58. 58
ESEMPIO:
HRV e consiglio giornaliero (verde = ok)

59. 59
ESEMPIO:
HRV e consiglio giornaliero (verde = ok)
Durata del sonno

60. 60
ESEMPIO:
Durata del sonno
HRV e consiglio giornaliero (verde = ok)

61. 61
ESEMPIO:
HRV e consiglio giornaliero (verde = ok)
Durata del sonno

62. 62
ESEMPIO:
Emicrania
HRV e consiglio giornaliero (verde = ok)

63. 63
ESEMPIO:
Carico di allenamento elevato

64. 64
ESEMPIO:
Ciclo mestruale

65. Altre analisi in HRV4Training
65

66. ANDAMENTI FISIOLOGICI
66

67. CARICO DI ALLENAMENTO
Carico di allenamento e rischio infortunio
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68. STIMA DEL VO2MAX
Stima del VO2max
68

69. SOGLIA ACIDO LATTICO
69

70. ALLENAMENTO POLARIZZATO
Allenamento polarizzato
70

71. 71
Analisi della variabilità
cardiaca & HRV4Training
Marco Altini, PhD
Alessandra Saviotti