Діагностика зчеплення між низькочастотними петлями в серцево-судинному вегетативному контролі у дорослих,
Вступ
Серцево-судинні захворювання є основною причиною смерті в розвинених країнах, включаючи Російську Федерацію. Розробка нових неінвазивних діагностичних методів є важливою для вирішення цієї проблеми. Перспективним напрямком дослідження є діагностика зчеплення між петлями контролю пульсу та симпатичного контролю тонусу судин.
Наші попередні дослідження [1-4] показали, що сила зчеплення є важливим показником здоров'я серцево-судинної системи. Однак використовуваний підхід виявлення зв'язку, а саме розрахунок загального відсотка фазової синхронізації, вимагає введення фаз сигналів із симпатичних петель (сигнали RR-інтервалів та фотоплетизмограма (PPG), відфільтровані в смузі 0,05-0,15 Гц) . Введення фаз дуже складне для сигналів біологічного походження, які зазвичай мають широкий спектр.
Багато дослідників вважають перехресно-рецидивний аналіз потужним інструментом для виявлення слабкого зчеплення в біологічних системах [5-9]. Цей підхід також не вимагає введення фаз. Тому ми прагнемо перевірити його придатність для виявлення зв'язку між циклами автономного управління та порівняти його з сучасним підходом.
У цьому дослідженні ми використовуємо математичну модель [10] серцево-судинної системи для порівняння методів, оскільки в цій моделі можна точно налаштувати активність вегетативного контролю та поступово зменшувати сили зчеплення. Потім обидва методи застосовувались до експериментальних даних здорових дорослих та новонароджених.
Матеріали і методи
Експериментальні дані
Ми проаналізували 15-хвилинні записи експериментальної електрокардіограми (ЕКГ) п'яти здорових дорослих (чотири чоловіки та одна жінка у віці 20-25 років) та п'яти здорових новонароджених (3 дні). Усі дорослі піддослідні та батьки новонароджених підписали письмову згоду. Дослідження проводились відповідно до Гельсінської декларації та затверджені місцевим комітетом з етики досліджень Саратовського науково-дослідного інституту кардіології (Саратов, Росія).
Експериментальні сигнали реєстрували за допомогою стандартного електроенцефалографічного аналізатора EEGA-21/26 ‘Encephalan-131-03’ (Medicom MTD Ltd, Таганрог, Росія) [http://medicom-mtd.com/en/products/eega.html]. Сигнали дорослих випробовуваних реєструвались, поки піддослідні відпочивали у тихому слабо освітленому приміщенні з контролем температури, принаймні 2 години після останнього прийому їжі. Випробовувані знаходились у положенні лежачи на спині, дихали спонтанно і без вимушеного чи затримки дихання. Всі сигнали відбирали з частотою 250 Гц та оцифровували з роздільною здатністю 14 біт.
Новонароджених випробовували під час годування груддю, щоб уникнути артефактів руху. Сигнали ЕЕГ та PPG реєструвались з чола.
Математична модель
Методи апробовані на інтервалах RR та PPG-сигналах із математичної моделі, запропонованої нами в [10]. В його основі лежать моделі Зейделя та Герцеля [11] та моделі Котані [12]. Модель моделює наступні процеси: основний пульс, автономний контроль частоти серцевих скорочень та скоротливості серця, формування артеріального тиску (АТ) під час серцевого скорочення та фаз серцевого наповнення. Модель також імітує вплив дихання на вищезазначені процеси. Структура моделі представлена на малюнку 1.