1.1. Сопоставление методов диагностики связанности по динамике мгновенных фаз при анализе сигналов подсистем вегетативной регуляции кровообращения
СОПОСТАВЛЕНИЕ МЕТОДОВ ДИАГНОСТИКИ СВЯЗАННОСТИ ПО ДИНАМИКЕ МГНОВЕННЫХ ФАЗ ПРИ АНАЛИЗЕ СИГНАЛОВ ПОДСИСТЕМ ВЕГЕТАТИВНОЙ РЕГУЛЯЦИИ КРОВООБРАЩЕНИЯ
1А.В. Плуталова, 1, 2, 3, 1, 1
1Саратовский национальный исследовательский государственный университет им.
2 Центральный Военный клинический госпиталь
3 Научный центр сердечно-сосудистой хирургии им.
E-mail: anastasiya. *****@***com
Методы анализа сложных взаимодействий по временным рядам сигналов медицинской природы стали использоваться сравнительно недавно и только начинают вызывать интерес у исследователей, занимающихся проблемами взаимодействий в сердечно-сосудистой системе.
Ранее было показано, что у здоровых людей основные ритмы сердечно-сосудистой системы, а именно, главный сердечный ритм, дыхание и низкочастотные колебания сердечных сокращений и кровяного давления с собственной частотой 0.1 Гц, находятся в состоянии достаточно высокой степени синхронизации между собой, что обеспечивает хорошую адаптацию организма[1,2]. Однако такая синхронизация может быть нарушена при развитии патологических процессов в сердечно-сосудистой системе, возникающих, например, при остром инфаркте миокарда, при котором происходит разрушение нормальных функциональных взаимосвязей между различными подсистемами регуляции сердечно-сосудистой системы[3].
Информация о степени синхронизованности ритмов сердечно-сосудистой системы оказывается важной для диагностики ее состояния[4], является дополнительным критерием оценки кардиоваскулярного риска, а также эффективности и безопасности лечения у пациентов с такими заболеваниями как артериальная гипертония и ишемическая болезнь сердца [5-7]. Для количественной характеристики синхронизации между двумя осцилляторами используется ряд показателей. В частности, популярны различные коэффициенты фазовой синхронизации, отражающие стабильность разности фаз колебаний; в работе[8] приведен их сравнительный анализ. Одним из наиболее перспективных остаётся метод расчёта суммарного процента фазовой синхронизации, аспекты применения которого были рассмотрены в работах [9,10]. К сожалению, данная методика не позволяет оценить преимущественное направление воздействия между исследуемыми системами или задержку в связи.
Поскольку одной из наиболее чувствительных характеристик сигнала к изменениям в исследуемой системе является фаза, методы, основанные на построении моделей фаз, могут оказаться более чувствительными к изменениям характеристик взаимодействия между системами. Учёт взаимодействия регуляторных механизмов, обусловливающих появление 0.1 Гц колебаний, позволяет применение методик, направленных на определение того, какой колебательный процесс может доминировать над другим, т. е. являться «ведущим», определяя настройки «ведомого». Подобное взаимодействие «сердце – сосуды» на уровне 0.1 Гц колебаний может быть описано такими биофизическими параметрами как время запаздывания и доминирующее направление связи.
В работе на записях здоровых субъектов длительностью 120 минут, а также тестовых данных, воспроизводящих статистику экспериментальных временных реализаций систем регуляции деятельности сердечно-сосудистой системы человека, произведено сопоставление методов диагностики связанности, включая метод, основанный на моделировании фазовой динамики исследуемых систем, метод оценки средней ошибки прогноза модели, метод расчета корреляции приращений фаз, метод расчёта индекса фазовой когерентности.
Полученные результаты подтверждают и расширяют полученные ранее представления о наличии между исследуемыми системами двунаправленной связи, имеющей временное запаздывание около 2 секунд.
Работа выполнена при поддержке гранта МД-4368.2015.7 и гранта РФФИ № 15-02-03061
Библиографический список
1. Караваев А. С., Киселев А. Р., Гриднев В. И., Боровкова Е. И., Прохоров М. Д., Посненкова О. М., Пономаренко В. И., Безручко Б. П., Шварц В. А. 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. Т. 39. № 4. С. 105–111.
2. Боровкова Е. И., Караваев А. С., Пономаренко В. И., Прохоров М. Д, Безручко Б. П. Диагностика частотного захвата в условиях воздействия сигналом переменной частоты // Известия РАН. Серия Физическая. 2011. Т. 75. № 12. С. 1704–1708.
3. Kiselev A. R., Gridnev V. I., Karavaev A. S., Posnenkova O. M., Prokhorov M. D., Ponomarenko V. I., Bezruchko B. P. The dynamics of 0.1 Hz oscillations synchronization in cardiovascular system during the treatment of acute myocardial infarction patients // Applied Medical Informatics. 2011. V. 28(1). P. 1–8.
4. , , Особенности показателей вегетативной регуляции кровообращения и вариабельности сердечного ритма у женщин в перименопаузе // Анналы аритмологии. 2014. Т. 11. №. 2. С. 98–108.
5. Киселев А. Р., Караваев А. С., Гриднев В. И., Посненкова О. М., Шварц В. А., Пономаренко В. И., Прохоров М. Д., Безручко Б. П. Сравнение динамики показателей вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы на фоне лечения эналаприлом и метопрололом у больных артериальной гипертонией // Саратовский научно-медицинский журнал. 2010. Т. 6. № 1. С. 061–072.
6. Киселев А. Р., Гриднев В. И., Караваев А. С., Посненкова О. М., Пономаренко В. И., Прохоров М. Д., Безручко Б. П. Сравнительная оценка влияния фозиноприла и атенолола на синхронизацию колебаний с частотой около 0,1 Гц в ритме сердца и микроциркуляции крови у больных артериальной гипертонией // Рациональная Фармакотерапия в Кардиологии. 2010. Т. 6. № 6. С. 803–811.
7. Kiselev A. R., Mironov S. A., Karavaev A. S., Kulminskiy D. D., Skazkina V. V., Borovkova E. I., Shvartz V. A., Роnomarenko V. I., Prokhorov M. D. A comprehensive assessment of cardiovascular autonomic control using photoplethysmograms recorded from earlobe and fingers // Physiological Measurement. 2016. V. 37. P. 580–595.
8. , , Сопоставление методов диагностики фазовой синхронизованности по тестовым данным, моделирующим нестационарные сигналы биологической природы // Известия Саратовского Университета. Новая серия. Серия Физика. 2015. № 15. В. 3. С. 36–42.
9. Kiselev A. R., Karavaev A. S., Gridnev V. I., Prokhorov M. D., Ponomarenko V. I., Borovkova E. I., Shvartz V. A., Ishbulatov Y. M., Posnenkova O. M., Bezruchko B. P. Method of estimation of synchronization strength between low-frequency oscillations in heart rate variability and photoplethysmographic waveform variability // Russian Open Medical Journal. 2016. V. 5. Iss. 1. P. e0101.
10. Боровкова Е. И., , Киселев А. Р., , Прохоров М. Д. Метод диагностики синхронизованности 0,1 Гц ритмов вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы в реальном времени // Анналы аритмологии. 2014. Т. 11 №. 2. P. 129–136.
Сведения об авторах
– студент, г.
– студент, г.
– врач, к. м.н., г.
– м. н.с., к. м.н., г.
– доцент, к. ф.-м. н., г.
– профессор, д. ф.-м. н., г.
Вид доклада: стендовый
