Introdução da Aplicação do Coeficiente de Gini ao Espectro de Variabilidade da Frequência Cardíaca para Avaliação do Estresse Mental

Sánchez-Hechavarría, Miguel Enrique; Ghiya, Shreya; Carrazana-Escalona, Ramon; Cortina-Reyna, Sergio; Andreu-Heredia, Adán; Acosta-Batista, Carlos; Saá-Muñoz, Nicolás Armando

doi:10.5935/abc.20190185

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Sumário

Artigo Original • Arq. Bras. Cardiol. 113 (4) • Out 2019 • https://doi.org/10.5935/abc.20190185 copiar

Introdução da Aplicação do Coeficiente de Gini ao Espectro de Variabilidade da Frequência Cardíaca para Avaliação do Estresse Mental

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Resumo

Fundamento:

O coeficiente de Gini é um instrumento estatístico geralmente usado por economistas para quantificar a desigualdade de renda. No entanto, ele pode ser aplicado a qualquer tipo de dados com distribuição desigual, incluindo a variabilidade da frequência cardíaca (VFC).

Objetivos:

Avaliar a aplicação do coeficiente de Gini para medir a desigualdade na densidade espectral de potência de intervalos RR, e usar esta aplicação como um indicador psicofisiológico do estresse mental.

Métodos:

Treze indivíduos saudáveis (19 ± 1,5 anos) participaram deste estudo, e seus intervalos RR foram obtidos por eletrocardiograma durante repouso (cinco minutos) e durante estresse mental (desafio aritmético; cinco minutos). Esses intervalos RR foram utilizados para obter as estimativas de densidades espectrais de potência (PSD). Os limites para as bandas PSD foram definidos de 0,15 a 0,40 Hz para banda de alta frequência (HF), de 0,04 a 0,15 Hz para banda de baixa frequência (LF), de 0,04 a 0,085 Hz para a primeira sub-banda de baixa frequência (LF1) e de 0,085 a 0,15 Hz para a segunda sub-banda de baixa frequência (LF2). O coeficiente de Gini espectral (SpG) foi proposto para medir a desigualdade na distribuição de potência dos intervalos RR em cada uma das bandas de VFC mencionadas acima. O SpG de cada banda foi comparado com seu respectivo índice tradicional de VFC durante as condições de repouso e de estresse mental. Todas as diferenças foram consideradas estatisticamente significativas para p < 0,05.

Resultados:

Houve uma diminuição significativa no poder de FC (p=0,046), bem como aumentos significativos na frequência cardíaca (p = 0,004), potência da LF (p = 0,033), potência da LF2 (p = 0,019) e LF/HF (p = 0,002) durante estresse mental. Houve também um aumento significativo de SpG(LF) (p = 0,009) e SpG(LF2) (p = 0,033) durante estresse mental. O coeficiente de variação mostrou que o SpG tem mais homogeneidade em comparação com o índice tradicional de VFC durante o estresse mental.

Conclusões:

Este estudo piloto sugeriu que a desigualdade espectral da VFC analisada pelo coeficiente de Gini parece ser um indicador psicofisiológico independente e homogêneo de estresse mental. Além disso, FC, LF/HF, SpG(LF) da VFC são possivelmente indicadores importantes, confiáveis e válidos de estresse mental.

Palavras-chave:
Coeficiente de Gini; Frequência Cardíaca; Estresse Psicológico/fisiopatologia; Espectro de Ação; Sistema Nervoso Parassimpático; Sistema Nervoso Simpático

	Variáveis	Repouso			Estresse Mental			Tamanho do efeito Delta de Gates	Valor de p
	Variáveis	X ^[] []** Mediana	DP ^[¥] [¥] Intervalo Interquartílico	CV (%)	X ^[] []** Mediana	DP ^[¥] [¥] Intervalo Interquartílico	CV (%)	Tamanho do efeito Delta de Gates	Valor de p
Índice da VFC	FC (bpm)	80,32 [75,5]	10,52 [15,6]	13,09	96,41 [91,4]	11,78 [21,1]	12,22	1,52 Grande	0,004
	RMSSD (ms)	47,36 [44,10]	22,95 [26,45]	48,45	33,52 [32,20]	17,98 [27,30]	53,63	0,60 Médio	0,009
	EDR (Hz)	0,24 [0,25]	0,05 [0,06]	20,82	0,21 [0,22]	0,04 [0,08]	23,73	-0,6 Pequeno	0,064
Índices Tradicionais [Largura de banda]	LF (ms²/Hz) \|0,04-0,15 Hz\|	844,78 [689,27]	627,95 [789,86]	74,33	1373,44 [1123,02]	1003,01 [1560,15]	73,02	0,84 Médio	0,033
	HF (ms²/Hz) \|0,15-0,40 Hz\|	1281,96 [986,91]	1429,36 [848,70]	111,49	758,91 [517,83]	691,12 [1001,75]	91,06	-0,36 Pequeno	0,046
	LF1 (ms²/Hz) \|0,04-0,085 Hz]	291,79 [283,39]	200,64 [180,87]	68,76	267,57 [235,48]	174,23 [224,52]	65,11	-0,12 Pequeno	0,650
	LF2 (ms²/Hz) \|0,085-0,15 Hz\|	533,69 [435,59]	421,36 [580,17]	78,95	1086,58 [726,52]	861,88 [1308,89]	79,32	1,31 Amplo	0,019
	LF/HF (ratio)	1,00 [0,69]	0,88 [0,79]	88,2	2,31 [1,93]	0,93 [1,60]	40,34	1,48 Amplo	0,002
Índices de Gini Espectrais [Largura de banda]	SpG(LF) \|0,04-0,15 Hz\|	0,29 [0,29]	0,06 [0,08]	20,40	0,40 [0,39]	0,10 [0,16]	25,62	1,66 Amplo	0,009
	SpG(HF) \|0,15-0,40 Hz\|	0,50 [,0,50]	0,08 [0,15]	17,35	0,45 [0,47]	0,09 [0,14]	20,00	-0,54 Pequeno	0,133
	SpG(LF1) \|0,04-0,085 Hz\|	0,24 [0,21]	0,06 [0,07]	25,70	0,23 [0,22]	0,08 [0,12]	36,86	-0,19 Pequeno	0,382
	SpG(LF2) \|0,085-0,15 Hz\|	0,28 [0,27]	0,07 [0,12]	26,22	0,35 [0,38]	0,10 [0,16]	29,71	0,85 Médio	0,033

Índices da VFC	SpG(LF)			SpG(HF)			SpG(LF1)			SpG(LF2)
Índices da VFC	Repouso	Estresse Mental	Total	Repouso	Estresse Mental	Total	Repouso	Estresse Mental	Total	Repouso	Estresse Mental	Total
FC	0,313	-0,413	0,587^‡ ‡ p < 0,01; ^* * Correlação de Spearman, para os índices da VFC que não aceitaram distribuição normal no teste de Shapiro-Wilk.	0,306^* * Correlação de Spearman, para os índices da VFC que não aceitaram distribuição normal no teste de Shapiro-Wilk.	-0,140	-0,110	0,566^† † p < 0,05; ^* * Correlação de Spearman, para os índices da VFC que não aceitaram distribuição normal no teste de Shapiro-Wilk.	-0,112	,151	-0,025	0,463	0,409
RMSSD	-0,084	0,432	-0,029	-0,153	-0,446	-0,173	0,192^* * Correlação de Spearman, para os índices da VFC que não aceitaram distribuição normal no teste de Shapiro-Wilk.	0,053	,122	-0,216	0,267	-0,084
EDR	-0,177	-0,47	-0,466^† † p < 0,05;	-,031	-0,293	-0,055	-0,330^* * Correlação de Spearman, para os índices da VFC que não aceitaram distribuição normal no teste de Shapiro-Wilk.	-0,037	-0,179	0,010	-0,404	-0,320
LF	0,264^* * Correlação de Spearman, para os índices da VFC que não aceitaram distribuição normal no teste de Shapiro-Wilk.	-0,005	0,296^* * Correlação de Spearman, para os índices da VFC que não aceitaram distribuição normal no teste de Shapiro-Wilk.	-	-	-	-0,335^* * Correlação de Spearman, para os índices da VFC que não aceitaram distribuição normal no teste de Shapiro-Wilk.	0,016	-0,177^* * Correlação de Spearman, para os índices da VFC que não aceitaram distribuição normal no teste de Shapiro-Wilk.	0,593^† † p < 0,05; ^*	0,180	0,333^* * Correlação de Spearman, para os índices da VFC que não aceitaram distribuição normal no teste de Shapiro-Wilk.
HF	-	-	-	-0,192^* * Correlação de Spearman, para os índices da VFC que não aceitaram distribuição normal no teste de Shapiro-Wilk.	0,078	-0,026^* * Correlação de Spearman, para os índices da VFC que não aceitaram distribuição normal no teste de Shapiro-Wilk.	-	-	-	-	-	-
LF/HF	0,220^* * Correlação de Spearman, para os índices da VFC que não aceitaram distribuição normal no teste de Shapiro-Wilk.	-0,039	0,397^† † p < 0,05; ^* * Correlação de Spearman, para os índices da VFC que não aceitaram distribuição normal no teste de Shapiro-Wilk.	0,253^* * Correlação de Spearman, para os índices da VFC que não aceitaram distribuição normal no teste de Shapiro-Wilk.	-0,038	-0,002^* * Correlação de Spearman, para os índices da VFC que não aceitaram distribuição normal no teste de Shapiro-Wilk.	0,104^* * Correlação de Spearman, para os índices da VFC que não aceitaram distribuição normal no teste de Shapiro-Wilk.	-0,207	-0,008^* * Correlação de Spearman, para os índices da VFC que não aceitaram distribuição normal no teste de Shapiro-Wilk.	0,379^* * Correlação de Spearman, para os índices da VFC que não aceitaram distribuição normal no teste de Shapiro-Wilk.	-0,048	0,387^* * Correlação de Spearman, para os índices da VFC que não aceitaram distribuição normal no teste de Shapiro-Wilk.
LF1	0,258^* * Correlação de Spearman, para os índices da VFC que não aceitaram distribuição normal no teste de Shapiro-Wilk.	-0224	0,017^* * Correlação de Spearman, para os índices da VFC que não aceitaram distribuição normal no teste de Shapiro-Wilk.	-	-	-	-0,319^* * Correlação de Spearman, para os índices da VFC que não aceitaram distribuição normal no teste de Shapiro-Wilk.	-0,054	-0,217^* * Correlação de Spearman, para os índices da VFC que não aceitaram distribuição normal no teste de Shapiro-Wilk.	-	-	-
LF2	0,231^* * Correlação de Spearman, para os índices da VFC que não aceitaram distribuição normal no teste de Shapiro-Wilk.	0,041	0,335^* * Correlação de Spearman, para os índices da VFC que não aceitaram distribuição normal no teste de Shapiro-Wilk.	-	-	-	-	-	-0,158^* * Correlação de Spearman, para os índices da VFC que não aceitaram distribuição normal no teste de Shapiro-Wilk.	0,582^† † p < 0,05; ^* * Correlação de Spearman, para os índices da VFC que não aceitaram distribuição normal no teste de Shapiro-Wilk.	0,17	,335
SpG(LF)	-	-	-	-	-	-	0,390^* * Correlação de Spearman, para os índices da VFC que não aceitaram distribuição normal no teste de Shapiro-Wilk.	0,153	0,177^* * Correlação de Spearman, para os índices da VFC que não aceitaram distribuição normal no teste de Shapiro-Wilk.	0,829^‡ ‡ p < 0,01;	0,682^† † p < 0,05;	0,698^‡ ‡ p < 0,01;

Variável	Dimensão 1	Dimensão 2
FC	-0,5240	1,3612
RMSSD	-0,7615	0,1257
EDR	-0,2707	-1,1683
LF	1,4742	0,2518
HF	1,2896	-0,6571
LF1	1,4674	-0,2996
LF2	1,3519	0,3851
LF/HF (proporção)	-0,2641	1,2657
SpG(LF)	0,3048	1,4026
SpG(HF)	0,3397	0,0928
SpG(LF1)	-0,2806	0,2438
SpG(LF2)	0,7623	1,0909
Variância explicada por	0,3125	0,2578
Variação explicada total: 0,5703

Variáveis	Ponto de corte	Sensibilidade	Especificidade	Índice de Youden	Área sob a curva	Valor de p
FC	83,350 bpm	1,00	0,769	0,769	0,870	0,001
RMSSD	37,70 ms	0,385	0,307	-0,308	0,325	0,130
EDR	0,2299 Hz	0,385	0,307	-0,308	0,308	0,096
LF	1120,44 ms²/Hz	0,538	0,769	0,308	0,651	0,191
HF	623,83 ms²/Hz	0,385	0,230	-0,385	0,343	0,174
LF1	239,99 ms²/Hz	0,462	0,384	-0,154	0,450	0,663
LF2	581,42 ms²/Hz	0,769	0,692	0,462	0,698	0,086
LF/HF (proporção)	1,02	1,00	0,769	0,769	0,870	0,001
SpG(LF)	0,356	0,692	0,923	0,615	0,793	0,011
SpG(HF)	0,505	0,231	0,53846	-0,231	0,373	0,270
SpG(LF1)	0,203	0,538	0,0769	-0,385	0,420	0,489
SpG(LF2)	0,274	0,692	0,615	0,308	0,722	0,054

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