Circadian variation of variability and irregularity parameters of RR series in atrial fibrillation patients

Atrial fibrillation (AF) is the most common cardiac arrhythmia. The prevalence of AF increases with age, being less than 1% for people under 60 years old, but more than 6% for those over 80 years. AF is often associated with structural heart disease, but in many patients it occurs with no detectable diseases (lone AF). AF is a complex disease with multiple possible mechanisms. The phenomenon occurs in the atria, but the exact mechanism of AF remains uncertain. The different theories involve different processes. Several studies involve the activity of the sympathetic and the parasympathetic activation as a trigger for the AF initiation. Heart rate variation and variability depends on the influence of sympathetic and parasympathetic activity. Both of these systems must be in balance for the heart to function properly. If one or the other system is stimulated abnormally or blocked, the result will be heart arrhythmia. A quantified information of HRV is obtained calculating time domain and non linear parameters. Almost all functions of the body show circadian variation. It is well know that for healthy people blood pressure and heart rate increases during daytime and decrease at night. It is important to study such variation. A study concerning the influence that the autonomic system has on AF using a non invasive way analyzing the circadianity of RR time series was the starting point of this study. The goal of the study was to assess the possible circadian variation in these parameters and to find out the most significant ones that could better discriminate the patients according to their clinical characteristics. To achieve this objective the work was divided in three frameworks. 1.Extracting from RR times series the time domain and the non linear parameters 2.Circadianity evaluation for each of the parameters in each patient. 3.Statistical significance for each of the parameters that had a lack of rhythmicity. It was observed that the majority of the parameters have circadian rhythm in 90% of the patients. The R index was classified to have the lowest rate of success on having circadian rhythm. Other two parameters that appeared more often not having circadian rhythm were Cup and Cdown. Their statistical significance was lower than the R one. This study describes a non-invasive marker for quantifying the dynamic interplay between sympathetic and parasympathetic inputs to AF. The index described will require further validation by way of electrophysiological studies, but could prove to be a valuable tool for assessing autonomic function in chronic AF. This may ultimately help in the risk stratification of patients with AF for sudden cardiac death or progression of heart failure.

La fibrillazione attriale (FA) è l’aritmia cardiaca più comune. La prevalenza della FA aumenta con l’età, con una incidenza minore dell’1% per soggetti sotto i 60 anni e più del 6% per soggetti sopra gli 80 anni. Di solito viene associata con malattie cardiache, ma in tanti pazienti può accadere anche senza patologie (lone FA). La FA è una patologia complessa con multipli possibili meccanismi che la possono causare. Il fenomeno ha inizio negli atri ma l’esatto meccanismo che lo puo causare rimane ancora sconosciuto. Diversi studi coinvolgono l’attività del sistema nervoso simpatico e parasimpatico come stimolatore per l’avvio di FA. Il battito cardico e la variabilita cardiaca dipendono dall’attività del sistema simpatico e parasimpatico. Per avere un cuore che lavori in condizioni normali, serve un attività bilanciata dei loro due. Possibili sbilanciamento portano ad una funzione annomala del cuore che puo scattare l’arritmia. Quasi tutte le funzioni fisiologjiche del corpo hanno delle variazioni circadiane È ben noto il fatto che per le persone sane la pressione sanguina e la frequanza cardiaca incrementano durante la giornata e diminuiscono durante la notte. La variabilità cardiaca può essere caratterizzata calcolando parametri nel dominio del tempo e parametri non lineari. È importante studiare queste variazioni in uno studio che riguarda l’influenza che il sistema autonomo su FA utilizzando dei metodi non invasivi per valutare la circadianità delle serie RR. L’obbiettivo dello studio è di far valutare la variazione circadiana in questi parametri e di trovare in modo tale quei parametri che sono i più significativi nel discriminare i pazienti basandoci alle loro caratteristiche cliniche. Per poter raggiungere l’obiettivo il lavoro è stato suddiviso in tre principali sezioni. 1. Calcolo dalle serie RR dei parametri nel dominio del tempo e dei parametri non lineari. 2. Per ogni paziente valutare la circadianità dei suoi paramteri. 3. Valutare la significatività statistica per i parametri che non presentano sempre ritmo circadiano. È stato osservato che maggior parte dei parameteri presentavano ritmo circadiano nel 90% dei casi. L’indice di regolarità (R) è stato classificato tra quei parametri che ha avuto una percentuale maggiore di assenza di ritmo circadiano in questo parametro. Altri parametri che hanno avuto una frequenza leggermente minore di R per l’assenza di ritmo circadiano erano: Cup e Cdown. Ma il loro livello di significatività statistica era più basso di quello di R. Questo studio descrive un metodo non invasivo per poter quantificare l’interazione dinamica tra l’input che il sistema simpatico e parasimpatico hanno sulla FA. I parametri trovati richiedono altre validazioni ma come primo passo tramite R si può provare a valutare lo studio del sistema nervoso autonomo in pazienti con FA. Ulteriormente, questo studio può essere uttile a quantificare il rischio sulla morte per i pazienti FA.