Одноминутная количественная оценка вариабельности сердечного ритма в модели обструкции дыхательных путей (RRV Airway)

После одобрения Институциональным наблюдательным советом исследование было проведено в проспективном перекрестном продольном когортном режиме. В исследование были включены здоровые добровольцы в возрасте от 20 до 40 лет. Каждый участник подписал информированное согласие. Критериями исключения были респираторная или сердечная патология, сахарный диабет, индекс массы тела ниже 18 или выше 26 кг/м2, хронические заболевания со значительным поражением симпатической или парасимпатической систем (напр. сахарный диабет), обструктивное апноэ во сне, прием лекарств с сердечно-сосудистыми или респираторными эффектами, а также нарушения ЭКГ, включая частоту сердечных сокращений, отличную от синусового ритма, блокаду атриовентрикулярной проводимости, задержку интрафасцикулярной проводимости или удлиненный интервал QT (время между последовательными зубцами Q и T на ЭКГ).

Первоначально каждый доброволец прошел ультразвуковое исследование легких (ультразвуковой аппарат SonoSite™ M-Turbo™, SonoSite, Ботелл, Вашингтон, США) с использованием высокочастотного линейного датчика по среднеключичным линиям для исключения пневмоторакса, апикальное исследование сердца с использованием криво-линейный зонд для исключения перикардиального выпота. Была получена и проанализирована ЭКГ в двенадцати отведениях, чтобы исключить аномалии частоты или проводимости. Неинвазивное артериальное давление и насыщение кислородом регистрировались у всех субъектов на протяжении всего исследования для выявления и предотвращения любых осложнений.

ЭКГ и спирометрию в трех отведениях снимали в положении лежа на спине с поднятой на 30° верхней частью туловища. Данные собирали с помощью монитора Datex AS/3 (Datex Ohmeda Medical Equipment, GE Healthcare, США). Данные были записаны с использованием карты сбора данных с цифро-аналогового преобразования (NI-6008, National Instruments™, Остин, Техас, США) и регистратора биосигналов National Instruments™ Biomedical Workbench™ с частотой дискретизации 500 Гц (Гц). Все эксперименты проводились в одно и то же время суток (ранний полдень) и в одних и тех же условиях (одно и то же место и экспериментальная установка). Добровольцы были проинструктированы воздерживаться от курения в течение 4 часов до участия в исследовании.

Обструкцию дыхательных путей моделировали эндотрахеальной трубкой длиной 18 см и внутренним диаметром 4 мм, соединенной с адаптером для спирометрии и антимикробным фильтром. Во время фазы затрудненного дыхания добровольцам было предложено плотно сомкнуть губы вокруг фильтра, чтобы предотвратить утечку воздуха, и было предложено достичь пикового давления 30-40 см H2O, используя мгновенный дисплей на спирометрическом мониторе. Для каждого добровольца было записано три набора; каждый подход состоял из одной минуты нормального дыхания без препятствий, которое служило контролем, за которой сразу же следовала одна минута дыхания с затруднениями. После каждого сета добровольцам давали по крайней мере одну минуту отдыха, чтобы восстановиться и вернуться к исходному дыханию перед следующим сетом.

Анализ ВСР Подробное описание способов измерения и оценки значимости ВСР можно найти в Целевой группе Европейского общества кардиологов и Североамериканского общества кардиостимуляции по электрофизиологии, посвященной вариабельности сердечного ритма, стандартам измерения и физиологической интерпретации, а также руководствам по клиническому применению14. . Вкратце, необработанный сигнал ЭКГ был предварительно обработан (включая фильтрацию верхних частот для удаления отклонений базовой линии и идентификации характеристик ЭКГ), а интервалы R-R были извлечены из необработанного сигнала ЭКГ с использованием средства извлечения признаков ЭКГ от National Instruments™ Biomedical Workbench™ с пороговым коэффициентом корректировки 0,1. , грубая максимальная частота сердечных сокращений 60 ударов в минуту, частота QRS 10-25 Гц и среднее начало и смещение QRS.

Оценка ВСР преимущественно выполняется с использованием временной и частотной областей. Это также может быть выполнено с использованием нелинейных методов; однако здесь исследователи сосредоточились на более часто используемых методах во временной и частотной области. Показатели временной области основаны на статистическом анализе временного интервала между двумя соседними зубцами QRS на комплексах электрокардиограммы, называемого интервалами R-R (время между двумя последовательными зубцами R на электрокардиограмме). Стандартное отклонение интервалов R-R (SD), среднеквадратичное значение последовательных разностей (RMSSD) между соседними интервалами R-R, количество пар последовательных интервалов R-R, которые отличаются более чем на 50 миллисекунд (NN50), и доля NN50, деленная на общее количество интервалов R-R (pNN50) обычно используются для количественной оценки ВСР. В частотной области используются математические манипуляции с сигналом, такие как быстрое преобразование Фурье (БПФ), которое преобразует функцию времени в сумму синусоидальных волн разных частот. Они используются для расчета спектральной плотности мощности в диапазонах очень низких (VLF), низких (LF) и высоких частот (HF) и обеспечивают количественную оценку физиологических эффектов, связанных с ВСР. В этот отчет исследователи не включили VLF, так как это значение не может быть надежно измерено с помощью короткого интервала измерения в одну минуту. Поскольку ВСР явно связана с частотой сердечных сокращений, исследователи нормализовали мощность ВЧ и мощность НЧ к частоте сердечных сокращений15. Нормализованные значения называются HFnorm и LFnorm.

Параметры ВСР рассчитывали в течение одной минуты выборки с использованием анализатора вариабельности сердечного ритма компании National Instruments™ Biomedical Workbench™. Быстрый анализ Фурье применялся с использованием окна Ханнинга из 1024 выборок с 50% перекрытием, с частотой интерполяции 2 Гц и 1024 частотными элементами. Как предлагается в литературе для расчета спектральной плотности мощности, HF был определен как 0,15-0,4 Гц, НЧ как 0,04-0,15 Гц и СНЧ ниже 0,04 Гц14.

Расчет частоты дыхания Для оценки изменения дыхания при обструкции исследователи рассчитывали частоту дыхания в контрольный период и период обструкции дыхания. исследователи использовали необработанные записи ЭКГ для расчета частоты дыхания16. Это было сделано в первую очередь на основе амплитуды зубца R и расчета количества локальных пиков в окне выборки. Для получения значимых результатов исследователи выбрали контрольный и затрудненный сегменты дыхания с наиболее выраженными изменениями амплитуды зубца R. Используя эту методологию, исследователи смогли достоверно оценить частоту дыхания у 33 человек.