Изучение статистических характеристик взаимодействия низкочастотных колебаний в вариабельности ритма сердца и кровенаполнения дистального сосудистого русла у здоровых лиц и пациентов, перенесших инфаркт миокарда
Автор: Шварц В.А., Караваев А.С., Боровкова Е.И., Миронов С.А., Пономаренко В.И., Прохоров М.Д., Бутенко А.А., Гриднев В.И., Киселев А.Р.
Журнал: Саратовский научно-медицинский журнал @ssmj
Рубрика: Кардиохирургия
Статья в выпуске: 4 т.11, 2015 года.
Бесплатный доступ
Цель; сопоставление статистических характеристик взаимодействия 0,1 Гц-колебаний в вариабельности сердечного ритма (ВСР) и фотоплетизмограмме (ФПГ) у здоровых лиц и пациентов, перенесших инфаркт миокарда (ИМ). Материал и методы. В исследование было включено 23 здоровых испытуемых (20 мужчин и 3 женщины; 26±3 года) и 23 пациента (12 мужчин и 11 женщин; 52±4 года), перенесших инфаркт миокарда (ИМ) около месяца назад. Изучались 10-минутные синхронные записи кардиоинтерваллограммы (КИГ) и ФПГ Вычислялся суммарный процент фазовой синхронизации 0,1 Гц-колебаний, оценивались функции плотности распределения вероятностей длительностей синхронных и несинхронных временных участков, изменчивость основной частоты колебаний, дисперсия фазовых шумов для 0,1 Гц-колебаний в ВСР и ФПГ. Результаты. Суммарный процент синхронизации 0,1 Гц-колебаний у здоровых лиц был значимо выше, чем у пациентов, перенесших ИМ: 47±3 и 26±4% соответственно. Значимых различий между группами по распределениям длительностей участков синхронизации и десинхронизации не выявлено. Пациенты, перенесшие ИМ, характеризовались большей степенью несовпадения основных частот 0,1 Гц-колебаний в ВСР и ФПГ, чем здоровые лица, что ассоциировано с повышенным уровнем фазовых шумов. Заключение. Качество синхронизации 0,1 Гц-колебаний в ВСР и ФПГ ассоциировано со степенью влияния внешних факторов (шумов) и изменчивостью основной частоты данных колебаний.
Временные ряды, низкочастотные колебания, сердечно-сосудистая система, фазовая синхронизация
Короткий адрес: https://sciup.org/14918193
IDR: 14918193
Investigation of statistical characteristics of interaction between the low-frequency oscillations in heart rate variability and peripheral microcirculation in healthy subjects and myocardial infarction patients
Objective. This study compares the statistical characteristics of interaction between 0.1 Hz oscillations in heart rate variability (HRV) and photoplethysmogram (PPG) in healthy subjects and myocardial infarction (Ml) patients. Material and methods. We studied 23 healthy subjects (20 men and 3 women aged 26±3 years) and 23 patients (12 men and 11 women aged 52±4 years) at about one month after Ml. The 10-minute signals of simultaneously recorded cardioin-tervalogram (CIG) and PPG were studied. We calculated the total percentage of phase synchronization between the studied 0.1 Hz oscillations and estimated the distribution functions of duration of synchronous and non-synchronous epochs, the variability of basic frequency of oscillations, and variance of phase noises in 0.1 Hz oscillations in HRV and PPG. Results. The total percentage of phase synchronization between 0.1 Hz oscillations is significantly greater in healthy subjects than in Ml patients (47±3% and 26±4%, respectively). Significant difference between these two groups in the distribution of duration of synchronous and non-synchronous epochs was not revealed. The Ml patients had greater variance between the basic frequencies of 0.1 Hz oscillations in HRV and PPG than healthy subjects. This phenomenon correlates with the increased level of phase noises in the records of Ml patients. Conclusion. The quality of synchronization between 0.1 Hz oscillations in HRV and PPG is associated with the strength of influence of external factors (noises) and variability of the basic frequency of these oscillations.
Список литературы Изучение статистических характеристик взаимодействия низкочастотных колебаний в вариабельности ритма сердца и кровенаполнения дистального сосудистого русла у здоровых лиц и пациентов, перенесших инфаркт миокарда
- Heart rate variability: Standards of measurement, physiological interpretation, and clinical use: Task Force of the European Society of Cardiology the North American Society of Pacing Electrophysiology. Circulation 1996; 93: 1043-1065
- Obrig H, Neufang M, Wenzel R, et al. Spontaneous low frequency oscillations of cerebral hemodynamicsand metabolism in human adults. Neuroimage 2000; 12: 623-639
- Song S, Kim D, Jang DP, et al. Low-frequency oscillations in cerebrovascular and cardiovascular hemodynamics: Their interrelationships and the effect of age. Microvasc Res 2015; 102:46-53
- Burgess DE, Hundley JC, Brown DR, et al. First-order differential-delay equation for the baroreflex predicts the 0.4-Hz blood pressure rhythm in rats. American Journal of Physiology 1997; 273: R1878-R1884
- Ringwood JV, Malpas SC. Slow oscillations in blood pressure via a nonlinear feedback model. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 2001; 280 (4): R1105-R1115
- Боровкова Е.И., Караваев А.С., Пономаренко В.И. и др. Диагностика частотного захвата в условиях воздействия сигналом переменной частоты. Известия РАН. Серия Физическая 2011; 75 (12): 1704-1708
- Караваев А.С., Киселев A.P., Гриднев В.И. и др. Фазовый и частотный захват 0,1 Гц-колебаний в ритме сердца и барорефлекторной регуляции артериального давления дыханием с линейно меняющейся частотой у здоровых лиц. Физиология человека 2013; 39 (4): 93-104
- Киселев A.P., Беспятов А.Б., Посненкова O.M. и др. Внутренняя синхронизация основных 0,1 Гц-частотных ритмов в системе вегетативного управления сердечно-сосудистой системой. Физиология человека 2007; 33 (2): 69-75
- Киселев A.P., Гриднев В.И., Караваев А.С. и др. Метод изучения синхронизации 0,1 Гц колебаний в вариабельности ритма сердца и вариабельности кровенаполнения сосудов микроциркулятор-ного русла. Функциональная диагностика 2011; (4): 28-35
- Kiselev A.R., Gridnev V.I., Posnenkova О.М., et al. Assessment of dynamics of the autonomic cardiovascular system regulation based on low-frequency rhythm synchronization in patients with ischemic heart diseases complicated by myocardial infarction treated with metoprolol. Ter Arkh 2007; 79 (4): 23-31
- Киселев A.P., Гриднев В.И., Караваев А.С. и др. Оценка пятилетнего риска летального исхода и развития сердечно-сосудистых событий у пациентов с острым инфарктом миокарда на основе синхронизации 0,1 Гц-ритмов в сердечно-сосудистой системе. Саратовский научно-медицинский журнал 2010; 6 (2): 328-338
- Киселев A.P., Гриднев В.И., Караваев А.С. и др. Персонализация подхода к назначению гипотензивной терапии у больных артериальной гипертензией на основе индивидуальных особенностей вегетативной дисфункции сердечно-сосудистой системы. Артериальная гипертензия 2011; 17 (4): 354-360
- Bunde A, Havlin S, Kantelhardt JV, et al. Correlated and uncorrelated regions in heart-rate fluctuations during sleep. Phys Rev Lett 2000; 85: 3736-3739
- Togo F, Yamamoto Y Decreased fractal component of human heart rate variability during non-REM sleep. Am J Physiol Heart Circ Physiol 2001; 280 (1): H17-H21
- Kotani K, Struzik ZR Takamasu K, et al. Model for complex heart rate dynamics in health and disease. Physical Review E 2005; 72: 041904
- Horsman HM, Peebles КС, Tzeng YC. Interactions between breathing rate and low-frequency fluctuations in blood pressure and cardiac intervals. J Appl Physiol 2015; 119 (7): 793-798
- Higgins JL, Fronek A. Photoplethysmographic evaluation of the relationship between skin reflectance and skin blood volume. J Biomed Engineering 1986; 8: 130-136
- Rhee S, Yang BH, Asada H. Theoretical evaluation of the influence of displacement on finger photoplethysmography for wearable health monitoring sensors. In: ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition, Symposium on Dynamics, Control, and Design of Biomechanical Systems. Nashville, Tennessee, November 14-19, 1999
- Stefanovska A, Bracic M, Kvernmo HD. Wavelet analysis of oscillations in the peripheral blood circulation measured by laser Doppler technique. IEEE Trans Biomed Eng 1999; 46: 1230-1239
- Guasti L, Mainardi LT, Baselli G, et al. Components of arterial systolic pressure and RR-interval oscillation spectra in a case of baroreflex failure, a human open-loop model of vascular control. J Hum Hypertens 2010; 24 (6): 417-426.
