Анализ вариабельности сердечного ритма
Анализ ВСР – исследование статистических и частотных свойств сигнала, образуемого последовательностью RR-интервалов, измеряемых на непрерывных продолжительных записях ЭКГ;
Показатели ВСР являются индикаторами процесса регуляции сердечного ритма со стороны вегетативной нервной системы (ВНС). Поэтому они несут информацию не только о состоянии сердца, но и обо всем организме в целом.
Хоть анализ ВСР и основан на анализе ЭКГ, он характеризует больше не сердце, а ВНС.
Сферы применения анализа ВСР
Оценка резервов здоровья.
Стратификация больных по степени риска осложнений (перенесенный инфаркт миокарда, сахарный диабет);
Подбор лекарственных препаратов и контроль их эффективности;
Контроль физических нагрузок в быту и спорте;
Профессиональный отбор;
Мониторинг состояния организма.
Технические средства
Аппаратура мониторинга:
Прикроватные мониторы;
Холтеровские мониторы;
Портативные носимые анализаторы;
Телеметрические мониторы.
Компьютерные системы для функциональных исследований сердечно-сосудистой системы.
Методики функциональных исследований ВСР:
Ортостатическая проба (Tilt-test) – специальная койка с наклоном верхней/нижней части туловища. Простейший вариант: лежа, сидя, стоя;
Проба с глубоким дыханием (5 с вдох, 5 с выдох) – длительная гипервентиляция вызывает головокружение, для нездоровых людей это опасно;
Проба Вальсальвы (лежа на спине, глубокий вдох и натуживание 15-20с);
Комплексная кардиоваскулярная проба (комбинация ортостатической пробы и пробы Вальсальвы);
Нагрузочная проба (5 мин. нагрузка, 5 мин. отдых);
Синокаротидный рефлекс (после 10 мин. покоя надавливание на сонную артерию);
Психофизиологические пробы (вычитание из 500 по 7), также называется ментальной;
Фармакологические пробы.
Методы анализа ВСР:
Ритмокардиография – способ графического представления информации;
Расчёт статистических параметров последовательности кардиоинтервалов;
Спектральный анализ вариабельности сердечного ритма.
ЭКГ И РИТМОГРАММА RR-ИНТЕРВАЛОВ
По оси Х номера интервалов, по оси У их длительность
Ритмограмма показывается интегральный характер измерений.
РИТМОГРАММА, ГИСТОГРАММА И СКАТТЕРОГРАММА
Гистограмма: по оси Х длительность интервалов, по оси У частота встречаемости этих интервалов
Стандартный шаг по Х = 500 мс, в зависимости от шага получаем разную картинку
Скаттерограмма: наглядное представление о закономерностях СР
По каждой из осей длительности интервалов, точки – длительность смежных интервалов
НОРМАЛЬНЫЙ СИНУСОВЫЙ РИТМ
При отсутствии нарушений интервалы колеблются вокруг среднего значения, это дает характерный вид ритмограммы, гистограмма концентрируется вокруг среднего значения, скаттерограмма – облачко на биссектрисе
В ритме наблюдаются плавно изменяющиеся колебания;
Рассчитываемые по последовательности RR-интервалов параметры характеризуют статистические свойства процесса регуляции ритма;
На скаттерограмме формируется характерное скопление точек в форме эллипса.
ЭКСТРАСИСТОЛИЯ
В центре на биссектрисе скаттерограммы формируется облачко, соответствующее среднему нормальных интервалов, а три луча – следствия экстрасистол
Экстрасистолы (преждевременные сокращения сердца) приводят к выбросам на ритмограмме;
На гистограмме экстрасистолы вызывают широкий разброс значений;
На скаттерограмме формируется характерная конфигурация из нескольких скоплений точек.
МЕРЦАТЕЛЬНАЯ АРИТМИЯ
Облако может иметь различные характерные конфигурации, соответствующие конкретным видам патологии.
При мерцательной аритмии (фибрилляции предсердий) значения RR-интервалов хаотичны;
Гистограмма часто по виду напоминает нормальное распределение;
Точки на скаттерограмме равномерно разбросаны в широком диапазоне значений.
СТАТИСТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ РИТМА СЕРДЦА
RRср Среднее значение RR
RRмин Минимальное значение RR
RRмакс Максимальное значение RR
dRR Вариационный размах
Mo Мода
AMo Амплитуда моды
ТРЕУГОЛЬНЫЙ ИНДЕКС
Международный показатель
Используется при малом числе данных
Обычно за единицу отсчета берут сутки (Холтер), поэтому сейчас большое количество данных -> гладкая кривая
По оси Х длительность интервалов, а по оси У их относительное количество
Распределение дискретное
Треугольный индекс – это отношение суммы к максимуму, характеризует разброс
TINN – ширина основания треугольника
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ NN-ИНТЕРВАЛОВ
Для расчёта показателей ВСР во временной области формируется последовательность NN-интервалов, т. е. интервалов между смежными QRS-комплексами фонового ритма;
В последовательность NN-интервалов включаются только те интервалы из входной последовательности RR-интервалов, которые не были отмечены как помехи или выбросы на предыдущих этапах обработки.
RR-интервалы – это интервалы между всеми последовательными сокращениями сердца
NN-интервалы – это интервалы между смежными сокращениями сердца фонового ритма
ПОКАЗАТЕЛИ ВСР ВО ВРЕМЕННОЙ ОБЛАСТИ
КОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ ХАРАКТЕР РИТМА СЕРДЦА
ДИАПАЗОНЫ ЧАСТОТ ВСР
Very low frequency 0.04 – 0.15
Low frequency 0.15 – 0.4
High frequency выше 0.4
Ultra low frequency меньше 0.003
БАЛАНС ЧАСТОТ ПРИ НОРМАЛЬНОМ РИТМЕ
Существуют три пика в спектре, это норма для здорового человека
Высокие – дыхание
Низкие – давление
Очень низкие – нет согласия у врачей; температура/гомеостаз/…
ПРЕОБЛАДАНИЕ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ HF
ПРЕОБЛАДАНИЕ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ VLF
ПОНИЖЕННАЯ ВАРИАБЕЛЬНОСТЬ РИТМА
ПРОБЛЕМЫ ЧАСТОТНОГО АНАЛИЗА ВСР
Это нетривиальная задача, нельзя просто взять сигнал, засунуть в функцию и получить результат.
Неравномерность входных значений (RR-интервалов) во времени;
Возможное наличие помех;
Возможное наличие сердечных аритмий;
Нестационарность сигнала сердечного ритма.
ВОССТАНОВЛЕНИЕ ФУНКЦИИ УПРАВЛЕНИЯ СЕРДЕЧНЫМ РИТМОМ С ПОМОЩЬЮ СПЛАЙНА
Сплайн-интерполяция позволяет из неравномерно расположенных во времени интервалов получать равномерно дискретизованный сигнал.
Входные данные – последовательность NN-интервалов
Выходные данные – последовательность отсчётов с частотой 4 Гц
Этапы спектрального анализа ВСР:
Обнаружение QRS-комплексов ЭКГ и измерение RR-интервалов;
Выявление нарушений непрерывности, вызванных помехами и аритмиями;
Формирование последовательности NN-интервалов;
Включение фиктивных узлов интерполяции на участках, потерянных из-за помех и аритмий;
Восстановление функции управления ритмом с помощью сплайн-интерполяции;
Дискретизация сплайна с частотой 4 Гц;
Расчет СПМ;
Расчет частотных параметров сердечного ритма.
ПРИМЕР СПМ ВСР
АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА СПМ
Сигнал сердечного ритма нестационарный, для получения качественной оценки статистических/частотных характеристик необходимо выбрать фрагмент стационарности и по нему считать. Если стационарность на очень коротком фрагменте – БПФ дает некорректные результаты. Здесь помогают АР методы
ПАРС (ПОКАЗАТЕЛЬ АДЕКВАТНОСТИ ПРОЦЕССОВ РЕГУЛЯЦИИ)
Интегральный показатель
СУММАРНЫЙ ЭФФЕКТ РЕГУЛЯЦИИ И ФУНКЦИЯ АВТОМАТИЗМА
ВЕГЕТАТИВНЫЙ ГОМЕОСТАЗ И УСТОЙЧИВОСТЬ РЕГУЛЯЦИИ
АКТИВНОСТЬ ПОДКОРКОВОГО НЕРВНОГО ЦЕНТРА
«СВЕТОФОР» ПАРС
