ABC | Volume 113, Nº4, Outubro 2019

Artigo Original Sánchez-Hechavarría et al. Desigualdade no espectro de VFC para avaliação do estresse mental Arq Bras Cardiol. 2019; 113(4):725-733 Introdução O coeficiente de Gini é uma ferramenta estatística tipicamente usada em economia para medir a desigualdade de renda. No entanto, ele pode ser aplicado a qualquer dado com uma distribuição desigual, incluindo a variabilidade da frequência cardíaca (VFC). A VFC é o espectro de intervalo de tempo entre batimentos cardíacos sucessivos (intervalo RR) ao longo de um período específico. Este estudo propõe uma nova aplicação do coeficiente de Gini para medir a desigualdade da densidade espectral de potência dos intervalos RR. O desequilíbrio físico ou mental causado por estímulos nocivos pode induzir estresse à homeostase normal. Se o estresse ao sistema se torna crônico, o sistema nervoso simpático permanece ativado, o que pode causar anormalidades físicas, psicológicas e comportamentais. 1 A sensibilidade do sistema nervoso simpático ao estresse mental aumenta com o tempo e pode aumentar o risco de futuras doenças cardiovasculares. 2 A medida da VFC foi adotada como método não invasivo e relativamente fácil para avaliação objetiva da gravidade do estresse. 3 Trata-se de um fenômeno fisiológico de variação no intervalo de tempo entre os batimentos cardíacos (intervalo RR), e é comumente usado como medida da atividade do sistema nervoso autônomo. 4-7 A densidade espectral de potência (PSD) descreve a transformação de oscilações periódicas dos sinais de frequência cardíaca em diferentes frequências. Essa transformação fornece valores numéricos referentes à sua intensidade relativa. 8,9 Os métodos espectrais produzem uma decomposição da variação total de uma série de dados em seus componentes de frequência, que podem ser expressos na forma de uma função de densidade espectral que representa o poder espectral como uma função da frequência. 10 Abstract Background: The Gini coefficient is a statistical tool generally used by economists to quantify income inequality. However, it can be applied to any kind of data with unequal distribution, including heart rate variability (HRV). Objectives: To assess the application of the Gini coefficient to measure inequality in power spectral density of RR intervals, and to use this application as a psychophysiological indicator of mental stress. Methods: Thirteen healthy subjects (19 ± 1.5 years) participated in this study, and their RR intervals were obtained by electrocardiogram during rest (five minutes) and during mental stress (arithmetic challenge; five minutes). These RR intervals were used to obtain the estimates of power spectral densities (PSD). The limits for the PSD bands were defined from 0.15 to 0.40 Hz for high frequency band (HF), from 0.04 to 0.15 Hz for low frequency band (LF), from 0.04 to 0.085 Hz for first low frequency sub-band (LF1) and from 0.085 to 0.15 Hz for second low frequency sub-band (LF2). The spectral Gini coefficient (SpG) was proposed to measure the inequality in the power distribution of the RR intervals in each of above-mentioned HRV bands. SpG from each band was compared with its respective traditional index of HRV during the conditions of rest and mental stress. All the differences were considered statistically significant for p < 0.05. Results: There was a significant decrease in HF power (p = 0.046), as well as significant increases in heart rate (p = 0.004), LF power (p = 0.033), LF2 power (p = 0.019) and LF/HF (p = 0.002) during mental stress. There was also a significant increase in SpG(LF) (p = 0.009) and SpG(LF2) (p = 0.033) during mental stress. Coefficient of variation showed SpG has more homogeneity compared to the traditional index of HRV during mental stress. Conclusions: This pilot study suggested that spectral inequality of Heart Rate Variability analyzed using the Gini coefficient seems to be an independent and homogeneous psychophysiological indicator of mental stress. Also, HR, LF/HF, SpG(LF) of HRV are possibly important, reliable and valid indicators of mental stress. (Arq Bras Cardiol. 2019; 113(4):725-733) Keywords: Gini Coefficient; Heart, Rate; Stress, Psychological/physiopathology; Action, Spectrum; Parasympathetic Nervous System; Simpathetic Nervous System. Full texts in English - http://www.arquivosonline.com.br Um padrão para a medição da VFC e interpretação das variáveis do domínio da frequência foi publicado em 1996, e a maioria dos estudos subsequentes são baseados nele. 4,9 Estes índices tradicionais de VFC nas variáveis do domínio da frequência incluem frequências muito baixas [0,0033-0,04 Hz], HF [0,15-0,4 Hz] e LF [0,04-0,15 Hz]. A HF tem sido associada à influência parassimpática no coração, enquanto a LF é modulada pela atividade barorreflexa e tem sido associada tanto à atividade simpática quanto à parassimpática. 4,6,7,11,12 O poder dos índices tradicionais da VFC em diferentes bandas muda, aumentando ou diminuindo a modulação simpática ou vagal. No entanto, desconhece-se como esta potência é distribuída igualmente em cada banda de frequência durante o descanso. Também é desconhecido como essa distribuição de potência é afetada por mudanças na modulação simpática ou parassimpática. Até onde sabemos, a desigualdade na distribuição de potência do espectro da VFC não foi medida antes. Portanto, o presente estudo visa: 1) aplicar o coeficiente de Gini à densidade espectral de potência da VFC para medir a desigualdade de distribuição de potência de bandas de frequência; 2) comparar a desigualdade nos espectros de potência dos sinais da VFC durante o repouso versus estresse mental; 3) avaliar o coeficiente de Gini como indicador psicofisiológico de estresse mental em comparação aos índices tradicionais de VFC. Métodos População do estudo Um total de 13 indivíduos saudáveis (7 mulheres, 6 homens), com idade 19 ± 1,5 anos, IMC 22,3 ± 1,3 kg/m 2 , 726