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Probleme mit Frequenzbereichsparametern bei der Messung der Herzfrequenzvariabilität – Ergebnisse einer Simulationsstudie
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Autoren
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Oliver Kuß
- Institut für Medizinische Epidemiologie, Biometrie und Informatik, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, Halle (Saale)
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Karin Halina Greiser
- Institut für Medizinische Epidemiologie, Biometrie und Informatik, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, Halle (Saale)
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Alexander Kluttig
- Institut für Medizinische Epidemiologie, Biometrie und Informatik, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, Halle (Saale)
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Barbara Schumann
- Institut für Medizinische Epidemiologie, Biometrie und Informatik, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, Halle (Saale)
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Johannes Haerting
- Institut für Medizinische Epidemiologie, Biometrie und Informatik, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, Halle (Saale)
| Veröffentlicht: | 6. September 2007 |
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Gliederung
Text
Einleitung/Hintergrund: Die autonome Dysfunktion, ausgedrückt in verminderter Herzfrequenzvariabilität (HRV), ist ein Risikofaktor für Krankheiten des Herz- und Kreislaufsystems. Mit Hilfe des Tachogramms, der Darstellung der Differenzen zwischen zwei Herzschlägen aufgetragen gegen die Herzschläge, ist die HRV der Zeitreihenanalyse zugänglich. Dabei werden Zeitbereichsparameter und Frequenzbereichsparameter unterschieden.
Es wird häufig übersehen, dass die Schätzung der Frequenzbereichsparameter mit mindestens zwei zusätzlichen Problemen behaftet ist. Zum ersten stellt deren Schätzung einen zweistufigen Prozess dar, bei dem in der ersten Stufe zuerst das Spektrum geschätzt werden muss. Die dadurch hinzukommende statistische Variabilität wird i.d.R. allerdings vernachlässigt. Zum zweiten ist das Periodogramm, der zumeist verwendete Spektralschätzer, aus statistischer Sicht ein eher schlechter Schätzer: Er ist inkonsistent, verlangt stationäre Tachogramme und liefert nur dann optimale Ergebnisse, wenn die Anzahl der Beobachtungen eine Potenz von 2 ist.
Ziel unserer Studie war es, mit Hilfe von Simulationsuntersuchungen, den „Fehler“, der bei der Schätzung der Frequenzbereichsparameter auftritt zu quantifizieren.
Material und Methoden: Es wurden für verschiedene Parameterkonstellationen jeweils 10.000 Tachogramme der Länge N=512 aus einem stationären AR(1)-Prozess erzeugt. Aus jedem Tachogramm wurde die SDNN als Zeitbereichsparameter und LF, HF und LF/HF als Frequenzbereichsparameter bestimmt. Zur Quantifizierung der jeweiligen Fehler wurden Bias (Abweichung des mittleren bestimmten Wertes vom wahren Wert) und Variabilität (Streuung der einzelnen bestimmten Werte um den mittleren bestimmten Wert) berechnet.
Ergebnisse: Die Schätzung von Frequenzbereichsparametern ist im Vergleich zur SDNN mit einer (bis zu 10mal) höheren Variabilität verknüpft. Zudem ist auch der Bias bei der Schätzung von Frequenzbereichsparametern höher.
Diskussion/Schlussfolgerungen: Bei der Messung der Herzfrequenzvariabilität ist die Schätzung von Frequenzbereichsparametern nur mit wesentlich größerer Variabilität und größerem Bias zu realisieren. Frequenzbereichsparameter sollten nur mit der gebotenen Vorsicht zur Beschreibung der HRV verwendet werden.
