Análise multifractal da variabilidade da frequência cardíaca: comparação entre diferentes métodos aplicados a séries temporais

Abstract

A variabilidade da frequência cardíaca constitui um importante indicador da dinâmica fisiológica do sistema cardiovascular, refletindo a complexidade dos mecanismos regu- latórios envolvidos no controle do ritmo cardíaco. Nesse contexto, este trabalho tem como objetivo investigar propriedades de escala presentes em séries temporais de intervalos RR, extraídas de registros de eletrocardiograma, por meio de ferramentas de análise multifractal fundamentadas na física de sistemas complexos. Para isso, foram aplicados e comparados três diferentes formalismos de análise: o método clás- sico baseado na função de partição, proposto por Halsey et al.; o método direto de Chhabra–Jensen; e a Análise Multifractal de Flutuações Destendenciadas (MFDFA), desenvolvida por Kantelhardt et al. Os dados analisados foram obtidos a partir de bases públicas disponibilizadas pelo repositório PhysioNet, contemplando registros de indivíduos saudáveis e de pacientes com cardiopatias. A partir do processamento das séries, foram determinadas grandezas características da multifractalidade, como o expoente de Hurst generalizado, a função de escala, o expoente de Hölder e o espectro multifractal. Os resultados evidenciaram comportamento multifractal em ambos os grupos analisados, expresso pela dependência dos expoentes de escala em relação ao parâmetro q e pela não linearidade das funções associadas. Observou-se, adici- onalmente, que os registros de indivíduos saudáveis tendem a apresentar espectros multifractais mais largos, indicando maior heterogeneidade de escalas e maior com- plexidade dinâmica, enquanto os sinais cardiopáticos exibem estreitamento espectral, sugerindo perda de complexidade na regulação do sistema cardiovascular. Dessa forma, conclui-se que a análise multifractal se mostra uma abordagem relevante para a caracterização da dinâmica cardíaca, contribuindo para a distinção entre estados fisiológicos e patológicos e para a ampliação da compreensão sobre a organização temporal dos sinais biológicos.