PPG Stress Flow - biotekna.it Stress Flow Boschiero 22 Giugno 2013.pdf · del segnale PPG non sono ancora del tutto comprese e studiate. Ad oggi l'applicazione universalmente accettata

Rev. 0 – 22 giugno 2013 1Autore: D. Boschiero PPG Stress Flow - BioTekna

PhotoPlethysmoGraphy Flow, Stress,Autonomic Nervous System and DiStress-MUS

Clinical applications

Corso Base

Relatore: D.Boschiero

PPG Stress Flow


Basi fisiologiche del PPG Stress Flow

PPG - PhotoPlethysmoGraphy o BVP -Blood Volume Pulse

PPG è una tecnica di misurazione ottica non invasiva che può essere utilizzata per rilevare le variazioni di volume del sangue nel lettomicrovascolare dei tessuti (Challoner 1979).

L'interfaccia tecnologica del PPG con il corpo richiede solo pochi componenti optoelettronici: una sorgente di luce per illuminare il tessuto bersaglio (pelle),e un fotorivelatore per misurare le piccole variazioni di intensità luminosaassociata a cambiamenti nella perfusione del volume del sangue.

PPG lavora con la gamma di lunghezze d'onda del rosso e infrarosso. La forma d'onda più studiata e riconosciuta è il polso periferico, che risultaessere sincronizzato con il battito cardiaco (HR).

PPG Stress Flow



Nonostante la semplicità dell'interfaccia le origini delle diverse componentidel segnale PPG non sono ancora del tutto comprese e studiate.

Ad oggi l'applicazione universalmente accettata che fornisce preziose informazioni è quella del sistema cardiovascolare (Kamal et al 1989). Ad ogni battito, il cuore spinge un volume di sangue attraverso le arterie e levene del corpo, provocando un'onda che viaggia dal cuore alle parti più distalidel corpo (braccia e gambe) e infine ritorna al cuore.

Il sistema circolatorio distribuisce il sangue ricco di ossigeno verso i tessutiattraverso una serie sempre più fine di arterie, arteriole e capillari.Poi raccoglie il sangue de-ossigenato attraverso i capillari, venule e vene. Come il sangue raggiunge una determinata area della pelle, l'onda di impulso provoca un brusco aumento della congestione nei tessuti che successivamente in modo rapido ritorna alla normale perfusione tissutale.

PPG Stress Flow



Il sensore PPG rileva questo processo attraverso l'emissione di luce rossa-infrarossa nella punta di un dito misurando la quantità di luceTrasmessa (trans-illumination).

(Utilizzo della gamma rossa e infrarossa in quanto il sangue è rosso e riflette le frequenze rosso-infrarosso dello spettro luminoso.)

Come aumenta la quantità di sangue, viene riflessa più luce, creando unaumento del segnale. Con il picco dell'onda aumenta anche la perfusione che fa scenderenuovamente il segnale.

PPG Stress Flow



Questa forma d'onda è leggermente complicata dal fatto che l'onda diimpulso diretto causato dalla contrazione sistolica viene rinviata dallaparte inferiore del corpo provocando un'onda secondaria "riflessa", cheappare come un innalzamento secondario nel segnale.

La distanza tra le onde dirette e riflesse si chiama dicrota.

1 onda diretta causata dalla contrazione sistolica

PPG Stress Flow

2 dicrota

3 onda riflessa



La componente pulsatile della forma d'onda PPG è spesso chiamata componente AC(alternata) e ha la sua frequenza fondamentale di circa 1 Hz (0,6 – 1,6 Hz),a seconda della frequenza cardiaca (HR).

A questa componente alternata viene sovrapposta una grande componente quasi DC(continua) che dipende dai tessuti e dal volume medio di sangue. Con tecniche di filtraggio possono essere estratte ed analizzate queste componenti.

La componente quasi DC varia lentamente ed è dovuta a:- respirazione- attività vasomotoria: vasocostrizione e vasodilatazione - onde THM (Traube Hering Mayer) o variazioni ritmiche nella pressione

arteriosa, di solito si estendono su più cicli respiratori, con una frequenza variabile da 6 a 10 cicli al minuto, relative avariazioni del tono vasomotorio

- termoregolazione

Burton 1939, Burton e Taylor 1940 Hertzman e Dillon 1940, Hertzman e Roth 1942, Hertzman e Flath 1963Hyndman et al 1971, Ahmed et al 1982 Harness e Marjanovic 1989, Nitzan et al 1996, Shusterman et al 1997, Schultz-Ehrenburg e Blazek 2001, Nitzan et al 2001

PPG Stress Flow



La tecnica PPG viene applicata in molti ambiti clinici differenti: - monitoraggio clinico saturazione arteriosa di ossigeno, frequenza cardiaca, pressione sanguigna, la gittata cardiaca e respirazione.

- valutazione vascolare malattia arteriosa, la complicanza e l'invecchiamento arterioso, funzione endoteliale, la valutazione venosa, condizione vasospastica come il fenomeno di Raynaud, vitalità microvascolare dei tessuti.

- analisi e studio del sistema nervoso autonomo - ANS funzione vasomotoria, termoregolazione, modulazione della pressione sanguigna,variabilità della frequenza cardiaca HRV, intolleranza ortostatica, neurologia e interazioni con variabilità cardiovascolari.

Il PPG Stress Flow ha notevoli margini di innovazione, potenzialità e sviluppi per applicazioni cliniche integrate nell'area dello Stress e Infiammazione Cronica, Metabolismo e MUS.

PPG Stress Flow


Elaborazione del segnale

Utilizzando i segnali derivati dalla pulsazione del volume del sangue, è possibile rilevare l'andamento regolare dei battiti utilizzando algoritmiappositamente progettati.

Questi algoritmi sono in grado di elaborare il segnale di acquisizione e determinare con precisione l'andamento di ogni battito completo di tuttele sue caratteristiche.

Il tempo tra un battito e il suo precedente viene chiamato IBI o intervallo interbattito e viene misurato in ms (millisecondi).

Se calcolato specificamente dal segnale dell'ECG, l'intervallo interbattitoè spesso chiamato R-to-R o intervallo RR.

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Elaborazione del segnale

Il sistema continua ad acquisire il segnale per un tempo pari a 5 minuti.

(tempo minimo per avere un numero significativo di IBI per calcolare con precisione le variabilità della frequenza cardiaca – HRV)

Un fattore chiave per l'analisi dei dati IBI e HRV è che i dati devono essere privi di artefatti!

Gli standard di misurazione, l'interpretazione fisiologica e l'uso clinico dellavariabilità della frequenza cardiaca HRV più utilizzati sono stati descritti e pubblicati dalla Task Force of the European Society of Cardiology, the North American Society of Pacing Electrophysiology;

Heart Rate Variability: Standards of Measurement, Physiological Interpretation,and Clinical UseEur Heart J, Vol. 17, March 1996

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Dati Artefatti con il PPG Stress Flow

Un Artefatto è un'informazione indesiderata contenuta all'interno di un segnale più o meno complesso e spesso proveniente da altre fonti.

Può annullare o distorcere il segnale reale, tanto che un'analisi significativapuò diventare difficile o impossibile.

Gli artefatti che contano di più nel PPG Stress Flow sono quelli che causanoerrori nei valori IBI.

Le principali fonti di artefatti del PPG sono:

- movimenti del sensore PPG- movimenti del paziente- agitazione nervosa del paziente- circolazione smorzata da fattori esterni- dita fredde

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Movimenti del sensore PPG

Il movimento del sensore è la principale causa di artefatti nel segnale PPGperché crea molto deviazioni che possono soffocare completamente il segnaleo causare falsi impulsi.

Il sensore PPG deve essere posizionato ed adattato il più possibile al ditodel soggetto ma non stretto per evitare di ridurre il flusso.

Il soggetto va istruito a tenere le mani a riposo sul tavolo più ferme possibili.

Evitare di eseguire il test sotto la diretta luce solare.

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Movimenti del paziente

Il paziente non deve muoversi durante il test, il movimento può causare molti artefatti.

Sbalzi di pressione arteriosa si possono verificare quando il soggetto si alzao si siede mentre è monitorato.

Quando ciò si verifica, il segnale può apparire alla deriva verso il basso o verso l'alto a seconda della pressione arteriosa del soggetto.

Spostare le braccia verso l'alto o verso il basso rispetto al livello del cuorepuò causare segnali alla deriva.

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Agitazione nervosa del paziente

può generare “segnali ripetitivi” che possono apparire come una stranarisposta fisiologica.

il “finger tapping”, ad esempio, crea regolari tacche dispari che sembranopiù tacche dicrotiche

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circolazione smorzata da fattori esterni

Se il sensore rileva l'onda completamente piatta o smorzata è possibileche ci sia una ridotta circolazione per compressioni meccaniche a monte dei sensori o per ostruzione del flusso.

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dita fredde

Se il paziente è molto nervoso, la reazione da stress può causare una forte vasocostrizione con la presenza di flussi molto bassi (low gain).Questo può essere visto come un impulso molto debole o assente.Per ridurre al minimo l'effetto delle dita fredde dal nervosismo, consentireal paziente qualche minuto di relax e di adattarsi all'ambiente.Si può chiedere di strofinare le mani assieme o di mettere le mani in unlavandino pieno di acqua calda per qualche minuto.Le cause possono anche essere patologiche, come la malattia o la sindromedi Raynaud***...si può provare ad utilizzare il sensore PPG nel pollice in quanto risultameno sensibile al freddo.

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Fondamenti dell' Heart Rate Variability - HRV

Heart rate variability o HRV è lo studio delle varie componenti ritmiche e delle influenze che contribuiscono al fenomeno generale della frequenzacardiaca

La variabilità della frequenza cardiaca è un indicatore di buona salute ecapacità di adattamento dell'organismo

Un cuore sano non è come un metronomo!!!

Soggetti sani mostrano una maggiore variabilità della frequenza, come ilcuore perde la sua variabilità, il rischio di sviluppare malattie e di morteaumenta

Intervallo InterBeat (IBI) è il tempo che intercorre tra un'onda R (o battitocardiaco) e la successiva e viene espresso in millisecondi (ms)

IBI è altamente variabile se valutato in un dato periodo di tempo (minimo 5')

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Misura dei picchi R dell'onda

Il tempo tra i picchi R dell'onda è l'intervallo Interbeat IBI

E 'anche chiamato intervallo NN (normal to normal)

IBI è misurato in ms

esempio1000ms = 60 BPM

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Misurazione del HR dal segnale fotopletismografico PPG

IBI è misurato dal picco-picco dell'impulso dell'onda PPG

Questa misura è meno precisa rispetto alla misura ECG, ma risulta più chesufficiente per l'uso clinico dell' HRV e molto più pratico

Il PPG oltre alla misura HRV offre moltissime informazioni fisiopatologichecorrelate allo stress e infiammazione cronica

Interbeat Interval rappresenta la variabilità della frequenza cardiacanel tempo HRV

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HR aumenta con sforzo, diminuisce con il riposo

HR aumenta con l'ansia, diminuisce con il relax

HR aumenta con l'inspirazione, e diminuisce con l'espirazione

HRV dipende dalle variazioni costanti del HR, anche all'interno di unperiodo di riposo o in un periodo di esercizio

Meccanismi che influenzano il ritmo cardiaco operano a diverse frequenze.

L'analisi spettrale, utilizzando la Fast Fourier Transform***, identifica levariazioni come forme d'onda che intercorrono all'interno di ogni intervallodi tempo

La trasformata di Fourier veloce*** (indicata come FFT) è un algoritmo ottimizzato e largamente utilizzato nell'analisiin frequenza dei sistemi dinamici grazie al basso costo computazionale.

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range di frequenze dell' HRV

Gli intervalli di frequenza principali utilizzati nella ricerca e nella praticaclinica sono:

- High Frequency da 0,15 a 0,4 Hz

- Low Frequency da 0,04 a 0,15 Hz

- Very Low Frequency da 0,0033 a 0,04 Hz

- Ultra Low Frequency inferiori a 0,0033 Hz

Task Force of The European Society of Cardiology and The NorthAmerican Society of Pacing and Electrophysiology (1996)

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Ritmi cardiaci

HF:pathways parasimpatiche; le influenze della respirazione a frequenze normali sul tono vagale

LF: pathways simpatiche; influenza dei ritmi barocettori sul ritmo cardiaco;la meditazione e/o la respirazione lenta aumenta questa gamma difrequenze

VLF:pathways simpatiche; influenze del viscerale/organo; termoregolazione;la ruminazione e la preoccupazione aumenta questa gamma di frequenze

ULF:non sono ancora note delle significatività fisiopatologiche

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HRV risulta essere cinque volte superiore durante l'infanzia e la prima infanziaAlcuni report riferiscono il picco da 4 a 10 anni

HRV è relativamente stabile: uno studio in pediatria ha trovato che l' HRVdurante una prova da stress ha predetto HRV a riposo negli stessi bambini

Kristen Salomon (2005). RSA during stress predicts resting RSA 3 years later in a pediatric sample.Health Psychology, 24 (1), 68-76

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HRV si riduce nel adulto con avanzare dell'etàa 20 anni di età si possono presentare variazioni di venti battiti al minutoo più, durante gli esercizi di respirazione;

soggetti oltre i 50 anni spesso mostrano al massimo cambiamenti di dieci bpm;

Questa perdita di variabilità si correla con perdita di resilienza nella salute



SDNN: definito come Indice Clinico dell' HRV

intervallo N to N è il "normalizzato" intervallo beat to beat

SDNN è la deviazione standard di questi IBIin pratica un indice di come variano questi intervalli IBISDNN è una misura in millisecondi (ms)

SDNN permette di classificare uno stato “sistemico”di salute, concorrispondente morbilità e mortalità:

"non sano" <50 ms"da ricontrollare" > 50 ms e <100 ms"in salute" > 100 ms

Nei controlli passando da valori bassi a superiori è clinicamente significativoper la salute e la sopravvivenza del paziente

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SDNN: index “sistemico”di uno stato di salute

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Cambiamenti nella quantità e qualità dell' HRV è collegata al cambiamentodell'attività dell' ANS

Aging o Infiammazione cronica: diminuisce tono vagale, si riduce la variabilità del HR

Esercizio fisico: migliora HRV

Stress cronico: HRV si riduce con iper-attività del SNS

Ritmi circadiani fisiologici: variazioni dell' HRV con l'ora del test

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Ridotta HRV

Ridotta variabilità della frequenza cardiaca:

Correlata con un più alto rischio di mortalità post-infarto

Predittivo di mortalità (per tutte le cause!!)

Correlato a morte improvvisa

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Depressione: HRV e mortalità

pazienti con depressione che hanno avuto un recente infarto del miocardiohanno un alta incidenza di mortalità

una recente ricerca mostra i pazienti depressi con il doppio di probabilitàdei non-depressi ad avere HRV basso (alta incidenza MUS, Stress e Infiammazione Cronica)

HRV basso è un forte indice predittivo indipendente di morte post infartodel miocardio

Carney et al (2001). Circulation, 104 (17), 2024-2038

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HRV è un marcatore sensibile in cambiamenti di depressioneNahshoni et al (2001). American Journal of Geriatric Psychiatry, 255-60.

Attività vagale cardiaca aumentata dopo ECT in pazienti anziani depressirispetto al gruppo di controllo;Risultati simili con molti altri studi con trattamento farmacologico

Importante messaggio sul significato HRV:

“Allenare” l'organismo ad una buona variabilità della frequenza cardiacamigliora l'equilibrio tra il sistema nervoso simpatico e parasimpatico

Per questo motivo qualsiasi malattia che coinvolge il complesso sistemadell' ANS può beneficiare di metodologie di biofeedback per l'incrementodella variabilità della frequenza cardiaca

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ATTIVAZIONE CRONICA DEL SNS

SISTEMA NERVOSO AUTONOMO - ANS


BASSO TONO VAGALE CRONICO




BASSO TONO VAGALE CRONICO ATTIVAZIONE CRONICA DEL SNS?Incidenza massima di

malattie croniche !


Lo stress si può quantificare strumentalmente come la variazione di piu fattori fisiologici

la secrezione di acetilcolina, noradrenalina, dopamina, serotonina e cortisolo sono indicatori di attivazione del sistema di eccitazione che coinvolge il sistema nervoso autonomo ANS, sistema endocrino, cambio di stato della condizione di vigilanza sensoriale, variazione della frequenza cardiaca HRV, la pressione sanguigna e la sovra-attivazione dei feedback di risposta agli stressors

Tutti questi cambiamenti dell'omeostasi fisiologica portano a delle variazioniidroelettrolitiche locali e/o sistemiche intra ed extracellulari con alterazioni più o meno rapide dei potenziali elettrici e dell'impedenza cutanea

Diagnosi dello Stress e/o Infiammazione Cronica


Si e rilevato che, in soggetti con stress cronico, si ha

un aumento dell'impedenza cutanea sistemica con ridotta conducibilita

un aumento stabile a riposo della pressione arteriosa

variazione della lunghezza e potenza dei battiti cardiaci (PPG stress flow)

scarsa variabilità cardiaca

E' noto che la risposta galvanica della pelle risulta dipendente dal cambiamento di conducibilita provocato dall'attività del sistema nervosoAutonomo - ANS



La risposta galvanica della pelle risulta dipendente dal cambiamento di conducibilita provocato dall'attività del sistema nervoso autonomo in risposta a diversi tipi di stimolazione

In condizione di Stress cronico si ha un aumento dell'impedenza cutanea sistemica e ridotta conducibilità (TomEEx)

La variazione della conducibilita della cute deriva sostanzialmente dallo stato di umidità della pelle che dipende dall'attività più o meno funzionale delle ghiandole sudoripare sottostanti

La funzione principale delle ghiandole sudoripare e quella di termoregolarema la loro attivazione cambia rapidamente in condizioni di stress

La condizione di stress e/o infiammazione cronica può portare a dei cambiamenti persistenti della loro attivazione sia locale che sistemica e quindi specifici segnali bioelettrici misurabili con precisione



Queste variazioni di conducibilità possono essere osservate su diverse parti del corpo ma quelle piu' interessanti per fini biomedici si registrano sui palmi della mano, pianta dei piedi e sulla fronte e sono dovute a variazioni ioniche dei vari strati della pelle causati dall'attività delle ghiandole sudoripare

Un soggetto umano possiede in media 2.5 milioni di ghiandole sudoripare distribuite su quasi tutto il corpo

Densità media delle ghiandole in un soggetto risulta pari a:233 ghiandole/cm2 sui palmi delle mani620 ghiandole/cm2 sulle piante dei piedi360 ghiandole/cm2 sulla fronte(zone fondamentali di acquisizione della conducibilità stress correlata)

Massimo 100 cm2 per il resto del corpo

Le ghiandole sudoripare si dividono in apocrine ed eccrine le quali differiscono nel modo di secernere il sudore; le eccrine si trovano distribuite in tutto il corpo



L'intero apparato secretorio delle ghiandole esocrine risulta completamente innervato dal sistema nervoso simpatico SNS

Quindi ogni cambiamento quantitativo e/o qualitativo del sistema nervoso autonomo sarà possibile rilevarlo come cambiamento quantitativo e/o qualitativo della conducibilità cutanea

La misura della risposta galvanica della pelle associata al sistema nervoso simpatico puo' essere divisa in due componenti:

-Una componente che identifica la conducibilità basale definita componente tonica del SNS

-Una componente di risposta allo stress definita componente fasica



La misura della risposta galvanica della pelle associata al SNS è divisa in due componenti:

-Una componente che identifica la conducibilità basale (o media BEC basal extracellular conductance) che cambia lentamente nel tempo e che risulta legata ad un'attivazione cronica dello stress e/o infiammazione e quindi connessa all'azione di noradrenalina ed adrenalina prodotte dalla midollare del surrene; viene definita anche componente tonica del SNS e risulta connessa ai cambiamenti cronici dell'asse HPA (asse HPA flat)

-Una componente di risposta allo stress (ECR extracellular conductance response) che cambia velocemente e che risulta legata a risposte immediate agli stimoli delle ghiandole sudoripare e che dipende dall'azione dell'acetilcolina che a sua volta dipende dal Tono Vagale; viene definita anche componente fasica



Queste 2 componenti (tonica e fasica) sono anche legate assieme da alcune interazioni non lineari a livello periferico/distale.

- l’innervazione delle ghiandole sudoripare è colinergica SNP- l’innervazione dei capillari che le irrorarono è adrenergica SNS

una modificazione del flusso ematico per vasocostrizione o dilatazione (stress e/o infiammazione) può influenzare la sintesi di sudore e variare la misura della risposta galvanica

Attivazione delle ghiandole sudoripare per:- termoregolazione (sistemica)- reazione a stressor (pianta piede, palmi mano e fronte)

Relazione delle ghiandole con stimoli emozionali, fisiopatologici, stress mentale

Ipotalamo regola direttamente le ghiandole e quindi la secrezione di sudore

Retroazioni psico-neuro-immuno-endocrine-metaboliche sono misurabili!!!



Relazione delle ghiandole con stimoli emozionali, fisiopatologici, stress mentaleIpotalamo regola direttamente le ghiandole e quindi la secrezione di sudoreRetroazioni psico-neuro-immuno-endocrine-metaboliche

Stimoli o Stressor

Sistema Limbico

eccitatori

Amigdala

inibitori

Ippocampo

Ipotalamo

modulazione ghiandoleSudorazione Emotiva

Risposta galvanica della pelle



Sistema di Attivazione: emotional lateralization

Una serie di studi di neuroimaging hanno evidenziato le lateralizzazioni delle emozioni

Emisfero destro risulta essere il dominante

Alcune dominanze:- L'emisfero destro ha più controllo su emozioni che nell'emisfero sinistro- L'emisfero destro è dominante in espressione emotiva- L'emisfero destro è dominante nella percezione di espressione facciale- L'emisfero destro è dominante nella postura del corpo- L'emisfero destro è importante per l'elaborazione di emozioni primarie come la paura- L'emisfero destro è predominante nella regolazione del tono vagale durante le emozioni

- L'emisfero sinistro è dominante nel linguaggio- L'emisfero sinistro è importante per le emozioni sociali

- Una forte attivazione dell'emisfero destro a stimoli emotivamente significativi può ridurre o eliminare la risposta elettrodermica con bassa Attivazione/Reazione (TomEEx) e anergia cellulare (Stress Cronico) con alterazione del CAP: Cholinergic Anti-inflammatory Pathway

- Una forte attivazione dell'emisfero sinistro di tipo cognitivo non presenta variazioni in risposta elettrodermica

news



Relazione Metabolica

Il livello di attivazione diminuisce con la perdita di energia cellulare

alterata integrità della membrana

Alta apoptosi cellulare! Aging.....

Bassi livelli del Tono Vagale!

Relazione Endocrina

Il livello di stress risulta massimo con attivazione massima dell'asse HPA e SNS

Gly normaleMin 0,8 % di FFMmuscle min 35%

Gly bassoMax 0,79 %muscle max 25%

Ritornare ripetutamente e ossessivamente

sempre su stessi determinati pensieri, senza una alcuna utile risoluzione:

Rimuginare!



Fase allarmen. 2948PazientiEustress

Glicogeno Gly bassoda 0.31% a 0.8% media 0.46%numero min 9 MUS con disturbi e patologie croniche forte stanchezza cronica con immunodepressione

F. resistenza27-34 misuren. 17363PazientiDistress Cronico max

Glicogeno Gly normoda 0.72% a 1.3% media 0.91%Assenza MUSAssenza patologie e disturbi cronici

Forte anergia cellulareRidotto BMRAlterata regolazione sistemicaLivelli minimi del Tono Vagale

Scarsa capacità antiinfiammatoria!

Energia cellulare normonormo BMRregolazione sistemicaottimale

Espessioni psicologicheNon fisiologicheSempre presente il rimuginare!



Esistono complesse connessioni e interazioni fra il nostro cervello, il sistema immunitario e le malattie

Il sistema nervoso potenzialmente può regolare i processi infiammatori

Un riflesso ben noto è il riflesso infiammatorio vagale:

un danno ad un tessuto provoca il rilascio locale di citochine, responsabili dell'infiammazione

queste attivano i nervi che innervano il tessuto stesso

I nervi mandano un impulso al sistema nervoso centrale che risponde eccitando il nervo vago, che modula il rilascio di acetilcolina che sopprime una ulteriore produzione di citochine, riducendo il grado infiammatorio

Diagnostica Differenziale e NeuroImmunologia


Tono Vagale

il nervo vago è un componente centrale nel sistema nervoso parasimpatico (PNS)

con tono vagale si riferisce al livello di attività del PNS

per vagale si riferisce all'azione del nervo vago, il decimo nervo cranico, quale interfaccia informativa tra il tronco cerebrale e la maggior parte degli organi interni

con il termine tono o attività si riferisce al livello di attività o eccitabilità

tono vagale è l'attività modulatoria del nervo vago sotto il controllo del PNS

Il PNS è responsabile per le azioni del stato di riposo del sistema nervoso autonomo ANS, cioè il ramo del sistema nervoso che controlla le funzioni del corpo

Nelle persone sane normalmente si trovano alti livelli di attività parasimpatica, questo è indicativo di uno stato di calma, di riposo o di relax, che è un segno che il corpo ha alta capacità rigenerativa

Attività parasimpatica ridotta è indice di molte malattie e sintomatologie croniche es: cardiovascolari, dismetaboliche, psicologiche, comportamentali, gastrointestinali, autoimmuni, degenerative....



Tono Vagale

un elevato tono vagale risulta essere un indice predittivo di salute e una migliore prognosi nei soggetti che si stanno riprendendo da malattie croniche

Il tono vagale non può essere misurato direttamente!

E' possibile misurare i sistemi correlati che rappresentano gli effetti o l'operatività del tono vagale



Sistema Nervoso Parasimpatico

e Nervo Vago


Rimuginare+

Nervo Vago=

Scarsa CapacitàAntinfiammatoria

SISTEMICA!!!


E' possibile misurare i sistemi correlati che rappresentano gli effetti o l'operatività del tono vagale......

Nervo Vago e il Cuore

Innervazione da parte del sistema nervoso autonomo parasimpatico del cuore è mediata dal nervo vago

Il vago di destra innerva il nodo senoatriale e la sua stimolazione induce bradicardia

Il vago di sinistra innerva prevalentemente le fibre ventricolari e la sua stimolazione ha effetti molto meno significativi

se il tono vagale aumenta rallenta il battito cardiaco HR rendendo più variabile la frequenza cardiaca HRV e ciò è dovuto all'aritmia sinusale respiratoria RSA o Respiratory Sinus Arrhythmia

RSA è il fenomeno in cui inalazione temporaneamente sopprime l'attività vagale aumentando l' HR e l'espirazione riprende immediatamente l'attività vagale diminuendo l' HR

Quindi attraverso la variabilità della frequenza cardiaca (HRV - Heart Rate Variability) è possibile misurare indirettamente il tono vagale



Heart Rate Variability o HRV è il fenomeno fisiologico di variazione nell'intervallo di tempo tra i battiti cardiaci

Si misura la variazione dell'intervallo battito-battito

I metodi utilizzati per rilevare i battiti sono: ECG, la pressione arteriosa e il segnale d'onda di impulso acquisito da un PPG (photoplethysmograph) che riflette il ritmo cardiaco dall'attività meccanica-idraulica del cuore che è perfettamente accoppiata alla sua attività elettrica

La lettura PPG a infrarosso permette di acquisire le variazioni del flusso nella punta del dito indice sx e dx:

Analisi Bilaterale Emisfero Riflessa – ABER

Studi di neuroimaging sostengono il ruolo predominante dell'emisfero destro nel controllo parasimpatico del tono vagale durante le emozioni

(vedi emotional lateralization tomeex device)

Una forte attivazione dell'emisfero destro a stimoli emotivamente significativi può ridurre o eliminare la risposta elettrodermica con bassa Attivazione/Reazione (TomEEx), forte anergia cellulare (Stress Cronico), ridotto tono vagale con inibizione del Cholinergic Anti-inflammatory Pathway



integrazione neuro-viscerale del tono vagale cardiaco collega i sistemi autonomi, cognitivi ed emozionali in una rete funzionale e strutturale definita

ANS o sistema nervoso autonomo

Questa rete neurale può essere misurata dalla variabilità della frequenza cardiaca HRV


Tono Vagale alto

Tono SNS alto


percorsi eccitatori e inibitori formano le connessioni tra la corteccia prefrontale e le regioni di uscita dell'ANS della zona midollare, con ulteriori collegamenti per la frequenza e variabilità cardiaca

Il sistema nervoso centrale, respiratorio, cardiopolmonare e arterioso hanno influenze sul segnale del nodo senoatriale del cuore

Inibizione dei circuiti simpatico-eccitatori è influenzata da strutture cerebrali e mediato attraverso i meccanismi vagali:

- alta HRV è associata ad una maggiore tono vagale inibitorio

- bassa HRV è associata ad un scarso tono vagale con minima o assente inibizione



Una mancanza di inibizione porta a risposte da minaccia indifferenziate e aspecifiche:

condizione di stress e infiammazione cronica!

Ingressi dell'ANS al nodo senoatriale del cuore hanno un'influenza differenziale:

- ingressi simpatici al nodo senoatriale del cuore sono relativamente lenti, tale che una raffica di efflusso simpatico dal cervello produce un effetto sul cuore diversi secondi dopo

- ingressi parasimpatici al percorso colinergico o vagale sono relativamente veloci, dell'ordine di millisecondi

L'interazione del SNS e SNP sul controllo neurale del cuore produce una complessa e alta variabilità del ritmo cardiaco che caratterizza un sistema sano



Il sistema immunitario protegge l'organismo da stressor endogeni e/o esogeni

Il sistema nervoso centrale ha il compito di monitorare e coordinare le risposte adeguate agli stimoli interni ed esterni

Il riflesso infiammatorio è il crocevia di questi sistemi omeostatici cruciali

Il riflesso infiammatorio del nervo vago-mediato facilita lo scambio rapido e specifico di informazioni tra i sistemi nervoso e immunitario per prevenire lesioni ai tessuti e infezioni

Il sistema nervoso centrale riconosce l'infiammazione periferica/sistemica mediante segnalazione nervo vago afferente

Il cervello può attenuare le risposte immunitarie sistemiche, compresa la produzione di citochine pro-infiammatorie

Questo braccio efferente del riflesso infiammatorio è denominato CAP o

Cholinergic Anti-inflammatory Pathway

Il nervo vago e il riflesso infiammatorio


Acetilcolina e il tono parasimpatico vagale inibiscono le citochine pro-infiammatorie quali interleuchina IL6 e TNF-alfa

Queste citochine pro-infiammatorie sono sotto controllo inibitorio tonico attraverso il nervo vago

questa funzione potrebbe avere importanti implicazioni per la salute e malattie

Il pathway antinfiammatorio colinergico è associato con l'attività efferente nel nervo vago, portando a rilascio di acetilcolina nel sistema reticoloendoteliale che include il fegato, cuore, milza, e un tratto gastrointestinale

Acetilcolina grazie all'interazione con il recettore alfa-7nicotinico sui macrofagi tissutali permette l'inibizione del rilascio di citochine pro-infiammatorie, ma non di citochine antiinfiammatorie come la IL-10

CAP - Cholinergic Anti-inflammatory Pathway


Circa l'80% delle fibre del nervo vago sono sensoriali.......in pratica rilevano la presenza di citochine proinfiammatorie e trasmettono il segnale al cervello

Il rimuginare rende cieco il nervo vagoe un corpo infiammato

Attività nervo vago efferente porta al rilascio di acetilcolina, che inibisce il fattore di necrosi tumorale TNF-alfa sui macrofagi

I dati di validazioni indicano tutti un'associazione tra HRV e l'infiammazione che possa sostenere il concetto di una via antiinfiammatoria colinergica



La regolazione delle citochine coinvolge prima di tutto il sistema nervoso simpatico e il sistema endocrino attraverso l'asse HPA

Il sistema simpatico ha sia influenze sia pro che antinfiammatorie

La risposta infiammatoria è una cascata di citochine che può iniziare con il rilascio di TNF-alfa portando alla produzione di IL-1 e IL-6 IL-6 ha proprietà sia pro che antinfiammatorie e rappresenta un meccanismo di feedback negativo

Espressione di IL-6 nel fegato promuove la produzione della proteina C-reattiva CRP

Quindi l'attivazione del recettore colinergico di indurre rilascio di acetilcolina può essere un intervento precoce per cortocircuitare questa cascata infiammatoria, una strategia potenziale per modulare le malattie infiammatorie mediate



Piu' studi hanno evidenziato che HRV vagale mediata è inversamente correlata alla CRP ad alta sensibilità

L'effetto parasimpatico sul CRP era comparabile con quello di alto indice di massa corporea e alti livelli di grasso viscerale

Un'associazione negativa è stata trovata fra HRV vagale mediata e numero di globuli bianchi alti (leucocitosi) con svariate malattie infiammatorie ed infettive

Attenzione: l'esercizio fisico molto intenso e prolungato, la paura, l'ansia e lo stress possono associarsi ad una leucocitosi fisiologica con basso tono vagale e ridotta HRV!

Relazione inversa tra HRV e CRP


Il fibrinogeno è una grande glicoproteina che viene sintetizzata dal fegato

Il fibrinogeno plasmatico è una misura di infiammazione sistemica cruciale coinvolta nell'aterosclerosi e in tutte le malattie cardiovascolari

Meta-analisi hanno mostrato un'associazione prospettica tra elevati livelli plasmatici di fibrinogeno, anche nel range di normalità e un aumentato rischio di malattia coronarica nelle diverse popolazioni

E' stato studiato il rapporto tra HRV e il fibrinogeno evidenziando una relazione inversa fra il tono vagale e processo aterosclerotico e sue complicanze trombotiche!

Relazione inversa tra HRV e fibrinogeno


Evidenze del ruolo del tono vagale:

- regolazione del sistema cardiovascolare

- regolazione di marcatori infiammatori

- riduzione della funzione vagale e HRV sono stati associati ad un aumento del glucosio a digiuno e di emoglobina glicata

- riduzione della funzione vagale e HRV sono stati associati ad un aumento del cortisolo urinario durante la notte

- ridotta funzione vagale e HRV sono stati associati ad un aumento del carico allostatico e cattive condizioni di salute

Regolazione Vagale dei Sistemi Allostatici


Il National Heart, Lung, and Blood Institute (USA .gov) elenca 8 fattori di rischio per malattie cardiovascolari e ictus

6 sono considerati modificabili e correlati a bassi livelli del tono vagale e HRV

dei 6 fattori modificabili, 3 sono associati a quello che potrebbero essere chiamati fattori biologici:

-ipertensione-diabete-colesterolo anomali

gli altri 3 sono considerati fattori di stile di vita:

-l'uso del tabacco (fumatori)-inattività fisica (scarso esercizio)-sovrappeso e obesità

Solamente 2 fattori, l'età e la storia familiare di malattia cardiaca o ictus precoce, sono considerati non modificabili

Attività vagale e fattori di rischio cardiovascolare


ognuno di questi fattori di rischio è associato ad una riduzione della funzionevagale indicizzato da HRV

Gli interventi di modifica HRV includono:

-esercizio fisico (HIIT alta intensità interval training e aerobica lunga (med.int)-ingestione di acidi grassi EPA+DHA (ad alta titolazione)-riduzione delle cause dello stress-esercizi di respirazione lenta-mediazione-attività utili ad alzare il livello di flow-stimolazione del tono vagale e bilanciamento SNS/SNP -biofeedback regmatex-supplementazione per anergia vagale

….i metodi che aumentano l'attività del nervo vago possono favorevolmente modificare il profilo di rischio di un individuo!

Attività vagale e fattori di rischio cardiovascolare


ANS test

diagnostica differenziale del sistema nervoso autonomo

PPG Stress Flow


PPG Stress Flow: ANS Test



HF:pathways parasimpatiche; le influenze della respirazione a frequenzenormali sul tono vagale

LF: pathways simpatiche; influenza dei ritmi barocettori sul ritmo cardiaco;la meditazione e/o la respirazione lentaaumenta questa gamma di frequenze

VLF:pathways simpatiche; influenze del viscerale/organo; termoregolazione;la ruminazione e la preoccupazioneaumenta questa gamma di frequenze


- aging precoce- stanchezza fisica o psichica cronica- esaurimento energetico psicofisico

- profonda condizione di relax- o inibizione del SNS

- questa condizione è tipica di individui sani o atleti che sonoin uno stato molto attivo con alta capacità di regolazione corporea

- stress fisico o mentaleestremo o acutoes: infezioni, intossicazioni, etc

- stress fisico o mentale- o problemi fisici acuti

- aging- fatica cronica- indebolimento del tono simpatico

- relax psicofisico

- stress cronicocon incapacità a rilassarsi

ANSbilanciato








Bilateral Flow e Attivazione differenziale Emozionale

emisfero destro - ha più controllo su emozioni che nell'emisfero sinistro- è dominante in espressione emotiva- è dominante nella percezione di espressione facciale- è dominante nella postura del corpo- è importante per l'elaborazione di emozioni primarie come la paura- è predominante nella regolazione del tono vagale durante le emozioni

emisfero sinistro - è dominante nel linguaggio- è importante per le emozioni sociali

Una forte attivazione dell'emisfero destro a stimoli emotivamente significativi può ridurre o eliminare la risposta di reazione allo stress: forte anergia cellulare

Dominanze


Scheda di autovalutazione della condizione di DiStressDiStress-MUS Cognitivi

ha da tempo problemi di memoria?

ha da tempo difficoltà a concentrarsi?

ha notato una sua scarsa capacità di giudizio?

vedere da tempo tutto negativo?

si sente ansioso o ha pensieri che si rincorrono?

è da tempo in uno stato di costante preoccupazione?

Fisici

ha da tempo dolori persistenti?

soffre da tempo di nausee o vertigini?

percepisce dolori al petto, battito cardiaco accelerato?

ha raffreddori frequenti?

Emotivi

percepisce da tempo stati di malumore?

percepisce da tempo stati di irritabilità o irascibilità?

percepisce da tempo uno stato di agitazione e/o incapacità di rilassarsi?

si sente da tempo sopraffatto?

percepisce da tempo uno stato di solitudine e/o di isolamento?

percepisce da tempo uno stato di malinconia e/o infelicità generale?

Comportamentali

mangia troppo o troppo poco?

dorme troppo o troppo poco?

la tendenza è quella di isolarsi dagli altri?

la tendenza è quella di procrastinare o trascurare le responsabilità?

da tempo fa da uso di sigarette, bevande o cibi per rilassarsi?

ha sviluppato da tempo abitudini nervose? (es. mangiarsi le unghie)

22


Correlazione DiStress-MUs con Scatter Area e SDNN

DiStress-MUS 22

Alta numerosità di Distress-MUS

con bassi di SDNN e scatter

AWG = 14

AWG = 1

bassonorm


PPG Stress Flow

EBM, Statistica e Applicazioni


A meta-analysis of heart rate variability and neuroimaging studies: Implications for heart rate variability as a marker of stress and health

Julian F. Thayera,b,∗, Fredrik Åhsc, Mats Fredriksonc, John J. Sollers III d, Tor D. Wagere

Neuroscience and Biobehavioral Reviews 36 (2012) 747–756

Si è dimostrato che varie aree del cervello tra cui l'amigdala e la corteccia prefrontaleche sono coinvolte nella percezione di minaccia e sicurezza sono associate con HRV.

I risultati hanno dimostrato che il Vago funge da collegamento strutturale e funzionaletra il cervello e il cuore (anche con il resto degli organi e viscere).

Questo sistema neurale opera essenzialmente come un "super-system" che integral'attività dei sistemi percettivi, motori, interocettivi, funzioni e schemi per le risposteadattive.

I risultati suggeriscono che HRV integra importanti funzioni dell'organismoe può essere utilizzato come indice associato a stress, capacità di adattamento estato di salute.

PPG Stress Flow EBM, Statistica e Applicazioni


HRV E SN PARASIMPATICO

Il rapporto tra HRV ed effetto parasimpatico è descritto da una funzione in cui vi è un tratto ascendente dove HRV aumenta come effetto dell'aumento parasimpatico fino a raggiungere un livello di plateau; HRV poi diminuisce all'aumentare effetto parasimpatico questo per le differenze di HRV tra gli individui che possono riflettere differenze in questo rapporto e/o differenze nelle risposte dell'ANS. Fondamentale MISURARE SEMPRE!

Circulation. 2001; 103: 1977-1983.Relationship of Heart Rate Variability to Parasympathetic Effect.Jeffrey J. Goldberger, MD; Sridevi Challapalli, MD; Roderick Tung, MD; Michele A. Parker, MS; Alan H. Kadish, MD

ci sono aumenti significativi della variabilità cardiaca totale HRV con un aumento del parasimpatico nei soggetti con bradicardia. Clinicamente, la bradicardia è un potenziale cardioprotettivo per la popolazione in invecchiamento.Proc (Bayl Univ Med Cent). 2010 October; 23(4): 368–370. Increased total heart rate variability and enhanced cardiac vagal autonomic activity in healthy humans with sinus bradycardia.Craig S. McLachlan, PhD, MPH, Ryan Ocsan, MSc, Ian Spence, PhD, Brett Hambly, MD, PhD, Slade Matthews, PhD, Lexin Wang, MD, PhD, and Herbert F. Jelinek, PhD

molto significativo (P < 0.005) la riduzione delle onde HF pre e post blocco parziale del sistema parasimpatico. high-frequency (HF) power pre: 0.501 +/- 0.521 bpm2

During partial parasympathetic blockade HF powers: 0.198 +/- 0.207 bpm2J Cardiovasc Electrophysiol. 1999 Sep;10(9):1192-9.Differential effects of parasympathetic blockade and parasympathetic withdrawal on heart rate variability.Challapalli S, Kadish AH, Horvath G, Goldberger JJ.



Nervo Vago

L'attività nervo vago inibisce l'attivazione dei macrofagi e la sintesi del fattore di necrosi tumorale attraverso il rilascio di acetilcolina. Dati suggeriscono un'associazione tra variabilità della frequenza cardiaca e infiammazione che possono supportare il concetto di una via colinergica anti-infiammatoriaCleve Clin J Med. 2009 Apr;76 Suppl 2:S23-6. Vagal tone and the inflammatory reflex.Thayer JF.

TONO VAGALE BASSO

Una scarsa modulazione del tono vagale è associata ad una maggior stato d'ansia, mentre un basso tono vagale è associato a un comportamento difensivo e a una più bassa sensibilità nell'attivazione comportamentaleBiol Psychol. 2005 Feb;68(2):147-62.Cardiac Vagal Tone, defensiveness, and motivational style.Movius HL, Allen JJ.

Un basso tono vagale è legato a fenomeni di nevrosi.Psychosom Med. 1994 May-Jun;56(3):181-6.Low vagal activity as mediating mechanism for the relationship between personality factors and gastric symptoms in functional dyspepsia.Haug TT, Svebak S, Hausken T, Wilhelmsen I, Berstad A, Ursin H.

Aumentando il tono vagale si avrà una diminuzione dei sintomi da insufficienza cardiaca.Cardiol J. 2010;17(6):638-44.Vagus nerve stimulation: A new approach to reduce heart failure.Klein HU, Ferrari GM.



HRV E AGING

In età avanzata si assiste ad una riduzione dell' HRV determinata da riduzioni sia della modulazione del simpatico che del parasimpatico e una perdita di variabilità circadiana.

Poiché l'invecchiamento è associato a una progressiva diminuzione della variabilità della frequenza cardiaca (HRV) si pensa che la longevità potrebbe dipendere dalla conservazione della funzione autonomica (ANS).

Am J Cardiol. 1997 Aug 1;80(3):302-5.Differing effects of age on heart rate variability in men and women.Stein PK, Kleiger RE, Rottman JN.

J Manipulative Physiol Ther. 2007 Jun;30(5):374-9.Effect of age and sex on heart rate variability in healthy subjects.Zhang J.

Pacing Clin Electrophysiol. 1996 Nov;19(11 Pt 2):1863-6.Changes in heart rate variability with age.Reardon M, Malik M.

Am J Cardiol. 2010 Apr 15;105(8):1181-5. Epub 2010 Feb 20.Relation of high heart rate variability to healthy longevity.Zulfiqar U, Jurivich DA, Gao W, Singer DH.



PATOLOGIE CARDIACHE

La diminuzione dell' HRV ha dimostrato essere un forte predittivo di aumento della mortalità cardiaca e/o di aritmie.

Int J Geriatr Psychiatry. 2006 Feb;21(2):147-50.Differences in heart rate variability between depressed and non-depressed elderly.van der Kooy KG, van Hout HP, van Marwijk HW, de Haan M, Stehouwer CD, Beekman AT.

Swiss Med Wkly. 2004 Sep 4;134(35-36):514-22. Heart rate variability: a noninvasive electrocardiographic method to measure the autonomic nervous system.Sztajzel J.

Indian Pacing Electrophysiol J. 2003 Jan-Mar; 3(1): 34–40. Heart Rate Variability Analysis in General Medicine.Yi Gang, MD, PhD and Marek Malik, PhD, MD, FACC, FESC

Eur Heart J. 1998 Sep;19(9):1334-41.Heart rate variability and heart rate in healthy volunteers. Is the female autonomic nervous system cardioprotective?Ramaekers D, Ector H, Aubert AE, Rubens A, Van de Werf F.

Nephrol Dial Transplant. 2003 Feb;18(2):318-25.Prognostic value of heart rate variability in patients with end-stage renal disease on chronic haemodialysis.Fukuta H, Hayano J, Ishihara S, Sakata S, Mukai S, Ohte N, Ojika K, Yagi K, Matsumoto H, Sohmiya S, Kimura G.

Am Heart J. 1999 Aug;138(2 Pt 1):273-84.Independent and incremental prognostic value of heart rate variability in patients with chronic heart failure.Bonaduce D, Petretta M, Marciano F, Vicario ML, Apicella C, Rao MA, Nicolai E, Volpe M.

Am Heart J. 1994 May;127(5):1376-81.Heart rate variability: a measure of cardiac autonomic tone.Stein PK, Bosner MS, Kleiger RE, Conger BM

Il miglioramento della variabilità della frequenza cardiaca diminuisce gli eventi cardiovascolari.

J Cardiovasc Med (Hagerstown). 2007 Sep;8 Suppl 1:S19-22.Autonomic nervous system, heart rate variability and n-3 fatty acids.Christensen JH, Schmidt EB.



PATOLOGIE CARDIACHE

Una diminuzione dei valori di HRV è associato ad un aumento del RCV

Europace. 2013 May;15(5):742-9. Epub 2013 Jan 30.Heart rate variability and first cardiovascular event in populations without known cardiovascular disease: meta-analysis and dose-response meta-regression.Hillebrand S, Gast KB, de Mutsert R, Swenne CA, Jukema JW, Middeldorp S, Rosendaal FR, Dekkers OM.

Nephrol Dial Transplant. 2012 Feb;27(2):700-9. Predictors of heart rate variability and its prognostic significance in chronic kidney disease.Chandra P, Sands RL, Gillespie BW, Levin NW, Kotanko P, Kiser M, Finkelstein F, Hinderliter A, Pop-Busui R, Rajagopalan S, Saran R.



PATOLOGIE CARDIACHE

Infarto miocardico e angina pectoris697 soggetti sopravvissuti a un infarto miocardicoLa diminuzione dell'HRV è indice di un aumentato rischio di aritmie e di infarto. L'HRV può essere considerato un parametro prognostico.Indian Pacing Electrophysiol J. 2003 Jan-Mar; 3(1): 34–40. Heart Rate Variability Analysis in General Medicine.Yi Gang, MD, PhD and Marek Malik, PhD, MD, FACC, FESC

Insufficienza cardiaca congestiziaStudio su 190 pazienti I valori di HRV sono significativamente ridotti nell'insufficienza cardiaca.Questo parametro è utile a identificare i soggetti con problematiche cardiache.

Indian Pacing Electrophysiol J. 2003 Jan-Mar; 3(1): 34–40. Heart Rate Variability Analysis in General Medicine.Yi Gang, MD, PhD and Marek Malik, PhD, MD, FACC, FESC

Am J Cardiol. 2013 May 16. Relation of Short-Term Heart Rate Variability to Incident Heart Failure (from the Multi-Ethnic Study of Atherosclerosis).Shah SA, Kambur T, Chan C, Herrington DM, Liu K, Shah SJ.

AritmieAnormalità nel sistema autonomico indicato da valori bassi di HRV è associato con un aumento della suscettibilità alle aritmie Am Heart J. 1994 May;127(5):1376-81.Heart rate variability: a measure of cardiac autonomic tone.Stein PK, Bosner MS, Kleiger RE, Conger BM



Insufficienza cardiaca

HRV ha un valore prognostico nell'insufficienza cardiaca cronica e sembra utile per identificare pazienti ad alto rischio.

Am Heart J. 1999 Aug;138(2 Pt 1):273-84.Independent and incremental prognostic value of heart rate variability in patients with chronic heart failure.Bonaduce D, Petretta M, Marciano F, Vicario ML, Apicella C, Rao MA, Nicolai E, Volpe M.

Cardiovascolare e omega-3

La supplementazione con EPA+DHA migliora la variabilità HRV

J Cardiovasc Med (Hagerstown). 2007 Sep;8 Suppl 1:S19-22.Autonomic nervous system, heart rate variability and n-3 fatty acids.Christensen JH, Schmidt EB.



ALTERAZIONE DI GLICEMIA, CORTISOLO URINARIO, CITOCHINE PRO-INFIAMMATORIE E PCR.

La diminuzione della funzione vagale e della variabilità della frequenza cardiaca (HRV) hanno dimostrato di essere associate ad un aumento del glucosio a digiuno, ad un aumento del cortisolo urinario notturno, delle citochine pro-infiammatorie e CRP.

Ann N Y Acad Sci. 2006 Nov;1088:361-72. Beyond heart rate variability: vagal regulation of allostatic systems.Thayer JF, Sternberg E.

Swiss Med Wkly. 2004 Sep 4;134(35-36):514-22. Heart rate variability: a noninvasive electrocardiographic method to measure the autonomic nervous system.Sztajzel J.

Am Heart J. 1994 May;127(5):1376-81.Heart rate variability: a measure of cardiac autonomic tone.Stein PK, Bosner MS, Kleiger RE, Conger BM

Psychoneuroendocrinology. 2008 Nov;33(10):1305-12. doi: 10.1016/j.psyneuen.2008.08.007. Epub 2008 Sep 25.The relationship between heart rate variability and inflammatory markers in cardiovascular diseases.Haensel A, Mills PJ, Nelesen RA, Ziegler MG, Dimsdale JE.



INFIAMMAZIONE - PCR - IL-6 - TNF-alfaL'infiammazione sistemica riduce HRVShock. 2012 Feb;37(2):219-27. Endotoxemia is associated with partial uncoupling of cardiac pacemaker from cholinergic neural control in rats.Gholami M, Mazaheri P, Mohamadi A, Dehpour T, Safari F, Hajizadeh S, Moore KP, Mani AR.

Clin Rheumatol. 2012 Sep;31(9):1377-81. doi: 10.1007/s10067-012-2015-3. Epub 2012 Jun 7.Decreased heart rate variability in patients with psoriatic arthritis.Gaydukova I, Rebrov A, Nikitina N, Poddubnyy D.

HRV decresce nel corso della malattia, quindi può essere un valore predittivo per il monitoraggio.Indian Pacing Electrophysiol J. 2003 Jan-Mar; 3(1): 34–40. Heart Rate Variability Analysis in General Medicine.Yi Gang, MD, PhD and Marek Malik, PhD, MD, FACC, FESC

SDNN è significativamente e inversamente associato alla IL-6 e CRP Clin Res Cardiol. 2011 Mar;100(3):241-7. doi: 10.1007/s00392-010-0236-5. Epub 2010 Sep 21.Heart rate variability and biomarkers of systemic inflammation in patients with stable coronary heart disease: findings from the Heart and Soul Study.von Känel R, Carney RM, Zhao S, Whooley MA.

C'è una correlazione inversa tra HRV e markers di infiammazione (IL e TNF)Published online 2012 May 10. Heart Rate Variability Predicts Cell Death and Inflammatory Responses to Global Cerebral Ischemia. Greg J. Norman, Kate Karelina, Gary G. Berntson, John S. Morris, Ning Zhang, and A. Courtney DeVries

Eur J Clin Invest. 2011 Sep;41(9):951-7. doi: 10.1111/j.1365-2362.2011.02485.x. Epub 2011 Feb 17.Heart rate variability is independently associated with C-reactive protein but not with Serum amyloid A. The Cardiovascular Risk in Young Finns Study.Haarala A, Kähönen M, Eklund C, Jylhävä J, Koskinen T, Taittonen L, Huupponen R, Lehtimäki T, Viikari J, Raitakari OT, Hurme M.

Psychosom Med. 2007 Nov;69(8):709-16. Epub 2007 Oct 17.Stimulated production of proinflammatory cytokines covaries inversely with heart rate variability.Marsland AL, Gianaros PJ, Prather AA, Jennings JR, Neumann SA, Manuck SB.



INFIAMMAZIONE - PCR - IL-6 - TNF-alfa

L'aumento della proteina C-reattiva è associata con la diminuzione dell' HRV

Am Heart J. 2008 Oct;156(4):759.e1-7. doi: 10.1016/j.ahj.2008.07.009.Decreased heart rate variability is associated with higher levels of inflammation in middle-aged men.Lampert R, Bremner JD, Su S, Miller A, Lee F, Cheema F, Goldberg J, Vaccarino V.

Psychoneuroendocrinology. 2008 Nov;33(10):1305-12. doi: 10.1016/j.psyneuen.2008.08.007. Epub 2008 Sep 25.The relationship between heart rate variability and inflammatory markers in cardiovascular diseases.Haensel A, Mills PJ, Nelesen RA, Ziegler MG, Dimsdale JE.



ATTACCHI DI PANICOSoggetti con attacchi di panico presentano una diminuzione nei valori di HRV

Int J Psychophysiol. 2012 Dec;86(3):269-75. doi: 10.1016/j.ijpsycho.2012.10.004. Epub 2012 Oct 13.The relationships among heart rate variability, executive functions, and clinical variables in patients with panic disorder.Hovland A, Pallesen S, Hammar Å, Hansen AL, Thayer JF, Tarvainen MP, Nordhus IH.

Psychosom Med. 2010 Jun;72(5):442-9. doi: 10.1097/PSY.0b013e3181d972c2. Epub 2010 Apr 5.Heart rate and blood pressure changes during autonomic nervous system challenge in panic disorder patients.Martinez JM, Garakani A, Kaufmann H, Aaronson CJ, Gorman JM.

ANSIASoggetti con ansia presentano una diminuzione nei valori di HRV

PLoS One. 2012;7(2):e30777. doi: 10.1371/journal.pone.0030777. Epub 2012 Feb 15.Depression, comorbid anxiety disorders, and heart rate variability in physically healthy, unmedicated patients: implications for cardiovascular risk.Kemp AH, Quintana DS, Felmingham KL, Matthews S, Jelinek HF.

J Cardiovasc Dis Res. 2011 Apr;2(2):115-22. Heart rate variability study of childhood anxiety disorders.Sharma RK, Balhara YP, Sagar R, Deepak KK, Mehta M.

Acta Paediatr. 2010 Apr;99(4):604-11. Epub 2010 Jan 28.Heart rate variability (HRV) in adolescent females with anxiety disorders and major depressive disorder.Henje Blom E, Olsson EM, Serlachius E, Ericson M, Ingvar M.

Am Heart J. 2000 Oct;140(4 Suppl):77-83.Heart rate variability in depressive and anxiety disorders.Gorman JM, Sloan RP.



DEPRESSIONE

Soggetti con depressione presentano una diminuzione nei valori di HRV

Aust N Z J Psychiatry. 2012 Oct;46(10):946-57. Epub 2012 Apr 23.Mind and heart: heart rate variability in major depressive disorder and coronary heart disease - a review and recommendations.Stapelberg NJ, Hamilton-Craig I, Neumann DL, Shum DH, McConnell H.

Published online 2012 February 15.Depression, Comorbid Anxiety Disorders, and Heart Rate Variability in Physically Healthy, Unmedicated Patients: Implications for Cardiovascular Risk.Andrew H. Kemp, Daniel S. Quintana, Kim L. Felmingham, Slade Matthews, and Herbert F. Jelinek

Acta Paediatr. 2010 Apr;99(4):604-11. Epub 2010 Jan 28.Heart rate variability (HRV) in adolescent females with anxiety disorders and major depressive disorder.Henje Blom E, Olsson EM, Serlachius E, Ericson M, Ingvar M.

Eur J Cardiovasc Prev Rehabil. 2010 Oct;17(5):509-13. Depressive symptoms and heart rate variability in younger women after an acute coronary event.Zimmermann-Viehoff F, Orth-Gomer K, Wang HX, Deter HC, Merswolken M, Ghadiyali Z, Weber CS.

Int J Geriatr Psychiatry. 2006 Feb;21(2):147-50.Differences in heart rate variability between depressed and non-depressed elderly.van der Kooy KG, van Hout HP, van Marwijk HW, de Haan M, Stehouwer CD, Beekman AT.

Am Heart J. 2000 Oct;140(4 Suppl):77-83.Heart rate variability in depressive and anxiety disorders.Gorman JM, Sloan RP.



PROBLEMATICHE NEUROLOGICHE

Soggetti schizzofrenici dimostrano bassi livelli di HRV.

Eur Arch Psychiatry Clin Neurosci. 2013 May 5. Evaluation of autonomic nervous system by salivary alpha-amylase level and heart rate variability in patients with schizophrenia. Ieda M, Miyaoka T, Wake R, Liaury K, Tsuchie K, Fukushima M, Araki T, Ezoe S, Inagaki T, Horiguchi J.

Soggetti schizzofrenici mostrano una più bassa attività del sistema parasimpatico.

Eur Arch Psychiatry Clin Neurosci. 2013 May 5. Evaluation of autonomic nervous system by salivary alpha-amylase level and heart rate variability in patients with schizophrenia. Ieda M, Miyaoka T, Wake R, Liaury K, Tsuchie K, Fukushima M, Araki T, Ezoe S, Inagaki T, Horiguchi J.



HRV E CACHESSIA

La presenza di disfunzioni al ANS in pazienti con cachessia causata da cancro è associata alla riduzione sia della componente simpatica che di quella parasimpatica.

Auton Neurosci. 2012 Jan 26;166(1-2):93-5.Epub 2011 Oct 19.Exploring autonomic nervous system dysfunction in patients with cancer cachexia: a pilot study.Chauhan A, Sequeria A, Manderson C, Maddocks M, Wasley D, Wilcock A.

Przegl Lek. 2006;63(9):743-7. [Autonomic nervous system activity in IBS patients estimated by heart rate variability (HRV)]. Dobrek Ł, Friediger J, Furgała A, Thor PJ.



Nervo VAGO

Il nervo vago oltre ad inibire il rilascio di citochine pro-infiammatorie, protegge contro l'infiammazione sistemica. Questa funzione vagale viene pertanto definita "via antinfiammatoria colinergica" (the cholinergic anti-inflammatory pathway).

PLoS One. 2013;8(2):e56728. Electrical vagus nerve stimulation attenuates systemic inflammation and improves survival in a rat heatstroke model.Yamakawa K, Matsumoto N, Imamura Y, Muroya T, Yamada T, Nakagawa J, Shimazaki J, Ogura H, Kuwagata Y, Shimazu T.

Basic Res Cardiol. 2013 May;108(3):345. Vagal stimulation triggers peripheral vascular protection through the cholinergic anti-inflammatory pathway in a rat model of myocardial ischemia/reperfusion. Zhao M, He X, Bi XY, Yu XJ, Gil Wier W, Zang WJ.

Cleve Clin J Med. 2009 Apr;76 Suppl 2:S23-6. Vagal tone and the inflammatory reflex.Thayer JF.

Mol Med. 2009 May-Jun;15(5-6):166-72. Activation of the cholinergic antiinflammatory pathway reduces ricin-induced mortality and organ failure in mice.Mabley JG, Pacher P, Szabo C.

Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2009 Oct;297(4):R1118-26. doi: 10.1152/ajpregu.90904.2008. Epub 2009 Aug 12.Loss of vagal anti-inflammatory effect: in vivo visualization and adoptive transfer.O'Mahony C, van der Kleij H, Bienenstock J, Shanahan F, O'Mahony L.

J Clin Invest. 2007 February 1; 117(2): 289–296. Physiology and immunology of the cholinergic antiinflammatory pathway.Kevin J. Tracey

Biochem Soc Trans. 2006 Dec;34(Pt 6):1037-40.Controlling inflammation: the cholinergic anti-inflammatory pathway.Pavlov VA, Tracey KJ.

Brain Behav Immun. 2005 Nov;19(6):493-9.The cholinergic anti-inflammatory pathway.Pavlov VA, Tracey KJ.

Mol Med. 2003 May-Aug; 9(5-8): 125–134. The Cholinergic Anti-inflammatory Pathway: A Missing Link in Neuroimmunomodulation. Valentin A Pavlov, Hong Wang, Christopher J Czura, Steven G Friedman, and Kevin J Tracey



La disregolazione del pathway porta a diminuzione dell' HRV e a patologie quali ipertensione

Hypertension. 2011 Feb;57(2):298-307. Dysfunction of the cholinergic anti-inflammatory pathway mediates organ damage in hypertension.Li DJ, Evans RG, Yang ZW, Song SW, Wang P, Ma XJ, Liu C, Xi T, Su DF, Shen FM.

Cardiovasc Psychiatry Neurol. 2012; 2012: 392490. Reduced Heart Rate Recovery Is Associated with Poorer Cognitive Function in Older Adults with Cardiovascular Disease. Therese A. Keary, Rachel Galioto, Joel Hughes, Donna Waechter, Mary Beth Spitznagel, James Rosneck, Richard Josephson, and John Gunstad

La diminuzione del Pathway antinfiammatorio colinergico porta ad un aumento di alcune citochine infiammatorie interessate nella patogenesi dell' artrite reumatoide.

Mol Med. 2007 Mar-Apr;13(3-4):210-5.Cholinergic anti-inflammatory pathway activity and High Mobility Group Box-1 (HMGB1) serum levels in patients with rheumatoid arthritis.Goldstein RS, Bruchfeld A, Yang L, Qureshi AR, Gallowitsch-Puerta M, Patel NB, Huston BJ, Chavan S, Rosas-Ballina M, Gregersen PK, Czura CJ, Sloan RP, Sama AE, Tracey KJ.

Il pathway antinfiammatorio colinergico ha un potenziale ruolo nel trattamento di patologie infiammatorie come l'artrite reumatoideNat Rev Rheumatol. 2009 Apr;5(4):229-32. doi: 10.1038/nrrheum.2009.31.The cholinergic anti-inflammatory pathway: towards innovative treatment of rheumatoid arthritis.van Maanen MA, Vervoordeldonk MJ, Tak PP.


Nervo VAGO


METODOLOGIE PER AUMENTARE IL TONO VAGALE

L'agopuntura sul punto di Neiguan (P6) può aumentare la modulazione vagale

Am J Chin Med. 2005;33(1):157-64.Increase in the vagal modulation by acupuncture at neiguan point in the healthy subjects.Huang ST, Chen GY, Lo HM, Lin JG, Lee YS, Kuo CD.

L'agopuntura sul punto di Ximen (P4) porta ad una diminuzione della frequenza cardiaca come risultato di un aumento dell'attività vagale cardiaca e una riduzione dell'attività simpatica cardiaca

Neurosci Lett. 1997 May 23;227(3):165-8.Decreased heart rate by acupuncture stimulation in humans via facilitation of cardiac vagal activity and suppression of cardiac sympathetic nerve.Nishijo K, Mori H, Yosikawa K, Yazawa K.

Auton Neurosci. 2002 Sep 30;100(1-2):90-5.An alternative method to enhance vagal activities and suppress sympathetic activities in humans.Wang JD, Kuo TB, Yang CC.

La meditazione e tecniche di respirazione portano ad un aumento dell' HRV e ad una diminuzione del rapporto LF / HF (ossia, un tono vagale più predominante)

BMC Complement Altern Med. 2012; 12(Suppl 1): P46. Assessment of autonomic tone at rest and during meditation in a longitudinal study of an eight-week meditation intervention.G Desbordes, R Barbieri, L Citi, S Lazar, L Negi, C Raison, and E Schwartz

Ann N Y Acad Sci. 2009 August; 1172: 34–53. Can meditation slow rate of cellular aging? Cognitive stress, mindfulness, and telomeres. Elissa Epel, PhD., Jennifer Daubenmier, Ph.D., Judith T. Moskowitz, Ph.D., Susan Folkman, PhD., and Elizabeth Blackburn, PhD.

Encephale. 2009 Oct;35(5):423-8. Epub 2008 Dec 18.[Heart rate variability. Applications in psychiatry].Servant D, Logier R, Mouster Y, Goudemand M.



METODOLOGIE PER AUMENTARE IL TONO VAGALE

Le emozioni positive producono un aumento del tono vagale,

Psychol Sci. 2013 May 6. How Positive Emotions Build Physical Health: Perceived Positive Social Connections Account for the Upward Spiral Between Positive Emotions and Vagal Tone.Kok BE, Coffey KA, Cohn MA, Catalino LI, Vacharkulksemsuk T, Algoe SB, Brantley M, Fredrickson BL

Una singola sessione di HIIT migliora il profilo del SNA portando ad un aumento dei valori di HF e ad una riduzione delle aritmie.

Medicine and Science in Sports and Exercise [2013]. High-Intensity Interval Exercise Improves Vagal Tone and Decreases Arrhythmias in CHF. Guiraud T, Labrunee M, Gaucher-Cazalis K, Despas F, Meyer P, Bosquet L, Gales C, Vaccaro A, Bousquet M, ,Galinier M, Sénard JM, Pathak A.

European Journal of Applied Physiology.April 2013, Volume 113, Issue 4, pp 839-849.Moderate and heavy metabolic stress interval training improve arterial stiffness and heart rate dynamics in humans.Mark Rakobowchuk, Emma Harris, Annabelle Taylor, Richard M. Cubbon, Karen M. Birch



HRV e CITOCHINE

Al diminuire dei valori di HRV si associa un aumento del livello di citochine proinfiammatorie

Shock. 2007 Nov;28(5):549-53.Depressed heart rate variability is associated with high IL-6 blood level and decline in the blood pressure in septic patients.Tateishi Y, Oda S, Nakamura M, Watanabe K, Kuwaki T, Moriguchi T, Hirasawa H.

Kardiol Pol. 2005 Nov;63(5):478-85; discussion 486-7.Cytokines and heart rate variability in patients with chronic heart failure.Straburzyńska-Migaj E, Ochotny R, Wachowiak-Baszyńska A, Straburzyńska-Lupa A, Leśniewska K, Wiktorowicz K, Cieśliński A.

Biomed Pharmacother. 2002;56 Suppl 2:257s-265s.Brain-heart connection and the risk of heart attack.Singh RB, Kartik C, Otsuka K, Pella D, Pella J.

J Cardiovasc Electrophysiol. 2001 Mar;12(3):294-300.Interleukin-6 levels are inversely correlated with heart rate variability in patients with decompensated heart failure.Aronson D, Mittleman MA, Burger AJ.

Int J Cardiol. 2006 Mar 8;107(3):333-7.Lower heart rate variability is associated with higher serum high-sensitivity C-reactive protein concentration in healthy individuals aged 46 years or more.Araújo F, Antelmi I, Pereira AC, Latorre Mdo R, Grupi CJ, Krieger JE, Mansur AJ.



Un aumento dell'HRV determina una diminuzione delle citochine proinfiammatorie (TNF-alpha and IL-6)

J Cardiol. 2013 Apr 20. pii: S0914-5087(13)00090-7. An inverse correlation between TNF alpha serum levels and heart rate variability in patients with heart failure.Nikolic VN, Jevtovic-Stoimenov T, Stokanovic D, Milovanovic M, Velickovic-Radovanovic R, Pesic S, Stoiljkovic M, Pesic G, Ilic S, Deljanin-Ilic M, Marinkovic D, Stefanovic N, Jankovic SM.

Brain Behav Immun. 2008 May;22(4):461-8. Epub 2007 Oct 30.Relationship between heart rate variability, interleukin-6, and soluble tissue factor in healthy subjects.von Känel R, Nelesen RA, Mills PJ, Ziegler MG, Dimsdale JE.

Psychosom Med. 2007 Nov;69(8):709-16. Epub 2007 Oct 17.Stimulated production of proinflammatory cytokines covaries inversely with heart rate variability.Marsland AL, Gianaros PJ, Prather AA, Jennings JR, Neumann SA, Manuck SB.

J Intern Med. 2004 Nov;256(5):421-8.Inflammatory markers and heart rate variability in women with coronary heart disease.Janszky I, Ericson M, Lekander M, Blom M, Buhlin K, Georgiades A, Ahnve S.

All'aumentare dei valori di HRV si assiste a una diminuzione dei livelli di proteina C reattivaAm Heart J. 2008 October; 156(4): 759.e1–759.e7.Decreased heart rate variability is associated with higher levels of inflammation in middle-aged men.Rachel Lampert, MD, FACC, J. Douglas Bremner, MD, Shaoyong Su, PhD, Andrew Miller, MD, Forrester Lee, MD, Faiz Cheema, MD, Jack Goldberg, PhD, and Viola Vaccarino, MD, PhD

Hellenic J Cardiol. 2007 Mar-Apr;48(2):64-71.Inverse relation of C-reactive protein levels to heart rate variability in patients after acute myocardial infarction.Psychari SN, Apostolou TS, Iliodromitis EK, Kourakos P, Liakos G, Kremastinos DT.

COPD. 2013 Apr;10(2):200-7. Epub 2012 Sep 4.C-reactive protein, lung hyperinflation and heart rate variability in chronic obstructive pulmonary disease --a pilot study.Corbo GM, Inchingolo R, Sgueglia GA, Lanza G, Valente S.

Eur J Clin Invest. 2011 Sep;41(9):951-7. Epub 2011 Feb 17.Heart rate variability is independently associated with C-reactive protein but not with Serum amyloid A. The Cardiovascular Risk in Young Finns Study.Haarala A, Kähönen M, Eklund C, Jylhävä J, Koskinen T, Taittonen L, Huupponen R, Lehtimäki T, Viikari J, Raitakari OT, Hurme M.

PPG Stress Flow EBM, Statistica e ApplicazioniHRV e CITOCHINE


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Specifiche


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Specifiche


Specifiche Tecniche PPG Stress Flow


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ANS Biofeedback

Sistema di BioFeedbackper la modulazione del

sistema nervoso autonomo


PPG Stress Flow

Come funziona lo strumento?

Prova pratica dal vivo.....


Grazie per l'ascolto

Open Academy of Medicine

www.openacademyofmedicine.org

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PPG Stress Flow - biotekna.it Stress Flow Boschiero 22 Giugno 2013.pdf · del segnale PPG non sono ancora del tutto comprese e studiate. Ad oggi l'applicazione universalmente accettata