当前位置:主页 > 医学论文 > 病理论文 >

基于RQA方法的心肺系统非线性耦合测量

发布时间:2020-04-21 19:03
【摘要】:对心血管系统和呼吸系统正常功能以及它们之间的耦合关系的研究是非常重要的。尽管呼吸系统和心血管系统有其各自的节律,但他们不是各自独立的运作的,而是在中枢神经系统的调控下密切配合的。研究心血管系统与呼吸系统之间的耦合关系不仅有助于理解一些生理病理过程(如运动,缺氧等),还可以从整体上理解生命过程的本质,以及复杂系统之间的相互耦合关系。 近年来,对生理系统的节律以及这些节律之间的关系的研究受到越来越多的关注。尤其是短时程的心律变异(HRV)信号和血压变异(BPV)信号已经用于研究自主神经系统的控制过程。研究呼吸和心率、血压之间关系的常用方法可分为两大类,即实验数据的分析和系统建模。实验数据的分析方法则分为线性方法和非线性方法两类。线性方法中最常用的是谱分析方法,短时程HRV谱有两个谱峰:高频峰(HF,~0.25Hz)和低频峰(LF,~0.1Hz)。非线性方法有联合相空间分析、互信息分析、相位同步分析、重现量图化分析等等。 谱分析方法简单直观,但它需要对呼吸频率固定,因为呼吸频率的变动会极大地影响HRV谱中的HR成分,并且谱分析仅能反映心肺系统耦合关系中的线性成分,无法研究其中的非线性成分;非线性方法中,联合相空间分析方法用得较多,,它将两个信号串联共同重建相空间,然后分析各种指标如相关维、李雅谱诺夫指数、非线性预报、各种状态熵等,它以心肺两系统在中枢神经的统一控制下组成一个大系统为假设前提,只有在这个前提下, 第四军医大学硕士学位论文 两信号的组合相空间才有物理意义;互信息分析所表现的祸合关 系包括了线性与非线性两个方面,因此有一定的优越性,然而也 正是由于它所表征的是两信号的统计学上的依赖关系,因此它与 两系统内部的关联机制没有直接关系;相位同步的方法侧重研究 呼吸与心跳的相位关系,由于呼吸与血流相配合的目的是有效率 的进行O:和CO:的交换,调节通气/血流比值,因此这种对相 位的考虑有一定的意义,但由于呼吸的频率与深度都可以影响肺 通气(尤其是呼吸的深度对通气的影响更大),单纯的考虑相位可 能会忽略一些更重要的机制;重现量化分析(RQA)方法可反映 线性和非线性的关系,物理意义直观,不需要以心肺组成整体系 统为前提,对数据量的要求较小,方法简单易实现,本研究选择 RQA方法来研究呼吸心跳祸合,并在研究中加入了对相位关系的 考虑。 本文采用重现量化分析(RQA)方法,观察了家兔在注射异 丙肾上腺素前后呼吸一心率和呼吸一血压的祸合关系的变化。从 ECG信号中检出R波,利用呼吸波信号找到该R波所在的呼吸周 期,计算出该R波在呼吸周期中的相位,对R一R间期序列和相应的 R波相位序列作重现图分析。从血压信号中将每一心动周期内的 脉压提取出来,得到BPv序列,将BPV序列与所对应的R波相位序 列作重现图分析。在对重现图进行量化时,采用三个特异性量化 指标重现百分比(pereent reeurrenee,PR,重现图中的点的数目与 所有点的数目的百分比)、决定性百分比(pereent determinism, PD,重现图中长度大于某个数值的斜线段上点的数目与所有重现 点数目的百分比)和重现嫡(entropy。f reeurrenee,ER,重现图 中的斜线段长度分布的香农嫡)用这三个指标来评估家兔在注射 异丙肾上腺素前后呼吸一心率和呼吸一血压的藕合关系的变化。 研究发现在注射异丙肾上腺素后,家兔心率一呼吸祸合重现 图的PR、PD、ER均发生了变化(p0.05),PR和Pn均增大,ER减 小。注射异丙肾上腺素后,PR增大,表明R一R间期序列和相应的R 波相位序列相关关系重现频繁,心跳与呼吸的藕合程度增大;PD 增大表明R一R间期序列和相应的R波相位序列相关关系重现的稳 第四军医大学硕士学位论文 定程度增大,相关关系重现持续时间延长;ER减小,表明R一R间 期序列和相应的R波相位序列相关重现图结构的决定性增强,描 述这一结构所需的比特数减少。以上结果均提示注射异丙肾上腺 素后心跳和呼吸的祸合加强,确定性成分增多,随机性减小。 在注射异丙肾上腺素后,家兔BPv-呼吸相关重现图量化指标 PR、PD、ER亦发生了相同的变化,且变化具有统计学意义,提 示注射异丙肾上腺素后血压和呼吸的祸合加强,确定性成分增多, 随机性减小。 实验结果表明:家兔心率一呼吸祸合重现图和血压一呼吸祸 合重现图的PR、PD、ER在注射异丙肾上腺素前后均发生了变化, 且变化具有统计学意义。RQA方法可以用于量化评估心肺系统的 非线性祸合程度;注射异丙肾上腺素后家兔的心肺祸合程度提高, 提示交感神经在心肺系统祸合中起到一定的作用。
【学位授予单位】:第四军医大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:R33

【参考文献】

相关期刊论文 前3条

1 仇安琪,白净;人体呼吸系统数学模型[J];北京生物医学工程;2000年01期

2 张立藩,王守岩,牛有国;心率与血压变异性的多变量、多维信号分析进展[J];航天医学与医学工程;2002年03期

3 张立藩;心率与血压的变异性──分析方法、生理意义及其应用[J];生理科学进展;1996年04期



本文编号:2635617

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/yixuelunwen/binglixuelunwen/2635617.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户6ea0a***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com