,

НЕСТАЦИОНАРНАЯ ВАРИАБЕЛЬНОСТЬ СЕРДЕЧНОГО РИТМА:
ПОВТОРНОЕ ВЕЙВЛЕТНОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ
Божокин С.В., Суслова И.Б., [email protected], [email protected]
Вариабельность сердечного ритма (ВСР), основанная на анализе
ритмограммы – последовательности RR интервалов между соседними ударами
сердца, позволяет оценить работу сердечно-сосудистой системы. Однако
статистические параметры, описывающие ВСР (RRNN, SDNN, RMSSD),
спектральные характеристики кардиоинтервалов, использующие преобразование
Фурье (VLF,LF,HF), и гистограммные методы (SI), могут использоваться только в
стационарных ситуациях, когда спектральные свойства сигнала не изменяются во
времени. Работа посвящена разработке методов анализа нестационарной
вариабельности сердечного ритма (ВСР) во время функциональных проб.
Модельный сигнал ритмограммы сердца представлен в виде суперпозиции
гауссовых пиков одинаковой амплитуды. Центры сердечных ударов c номером n,
разделенные промежутками времени RR(n), расположены на существенно
неравномерной сетке в моменты времени t(n), где t(n)=t(n–1)+RR(n), n=1,2,3..N–1,
t(0)=RR(0). Такая модель ритмограммы имеет частотную модуляцию и допускает
получение аналитического выражения для непрерывного вейвлетного
преобразования (CWT) с использованием вейвлета Морле. Максимальное
значение CWT позволяет рассчитать зависимость локальной частоты Fmax(t) в
любой момент времени t. Повторное непрерывное вейвлет-преобразование
(DCWT) для сигнала Fmax(t) анализирует как апериодические, так и
колебательные движения локальной частоты Fmax(t) относительно тренда.
С помощью метода повторного вейвлет-преобразования рассмотрена
модель функциональной пробы с глубоким дыханием (DB), при которой
ритмограмма состоит из трех этапов A, B, C. На стадии покоя А ритмограмма
представляет собой частотно-модулированный сигнал в виде суперпозиции
нескольких колебаний с фиксированными частотами и коэффициентами
модуляции. Этап B, соответствующий глубокому дыханию, характеризуется
единственной частотой 0,1 Гц (6 циклов дыхания в минуту). Этап релаксации С
отличается от этапа А другими параметрами частот и коэффициентов модуляции.
Используя данную модель ритмограммы, вычислены скелетоны и спектральные
интегралы в диапазонах ULF,VLF,LF,HF, характеризующие поведение локальной
частоты Fmax(t) и найдены характерные времена нарастания и затухания частот.
Представленный метод расчета нестационарной ритмограммы (DCWT)
позволяет получать количественные параметры, характеризующие различные
нарушения ритма сердца во время функциональных проб. Вычисление
длительности переходных процессов дает возможность изучать динамику
взаимодействия между симпатическим и парасимпатическим отделами
вегетативной нервной системы. Данный метод может быть применен для анализа
ритмограммы во время сеанса биологической обратной связи, а также для
диагностики сердечно-сосудистых и легочных заболеваний во время многих
функциональных проб (велоэргометрия, бегущая дорожка, ортостатические,
дыхательные, фармакологические и психоэмоциональные пробы).
Доклад будет сделан по материалам статьи С.В.Божокина, И.М.Сусловой
"Повторное вейвлет-преобразование нестационарного сигнала с частотной
модуляцией", опубликованной в Журнале технической физики, 2013, том 83,
выпуск 12, стр. 26-32. Текст этой статьи размещен в интернете по адресу:
http://journals.ioffe.ru/jtf/2013/12/page-26.html.ru - аннотация статьи,
http://journals.ioffe.ru/jtf/2013/12/p26-32.pdf - полный текст статьи.