Исследование сопряжения амплитудной и фазовой составляющих ЭКГ-сигнала в форме циркуляционной кривой

Для RR-интервалограмм и R-грамм был проведен совместный спек­тральный анализ в частном диапазоне (10^-3 - 1, Гц). Его результаты в целом подтверждают данные гистограммного анализа параметрических ансамблей: подавляющее превалирование низких частот (от ULF до LF) в спектре RR-

интервалограмм по сравнению со спектром R-грамм.

Рисунок 4.5 - Сравнение спектров RR-интервалограммы (а) и R-граммы (б)

На рисунке 4.6 представлены параметрические диаграммы RR и R без ин­терполяционных связей, и соответствующие им сглаженные параметрические диаграммы (RRs и Rs) при ширине окна 400 отсчётов. Методологически полу­ченная диаграмма RRs₄₀₀(Rs₄₀₀) имеет смысл «секунд-вольтной характеристи­ки» систол электрокардиограммы.

В рамках интервала двадцатиминутной регистрации процесс ритма серд­ца УЗО М. (рисунок 4.6) характеризуется амплитудной регуляцией в пределах 0,1 мВ со стороны процесса динамики систолического потенциала, и регуляци­ей ритма сердца в диапазоне 260 мс. На циркуляционной кривой RRs400(Rs,400) (рисунок 4.6 дРисунок ) показана динамическая связь, или синхронный ход параметров с применением метода «скользящих средних» с шириной окна

98

Рисунок 4.6 - Диаграммы ЭКГ УЗО М. а - RR-интервалограмма; б - R-грамма; в - сглаженная RR-интервалограмма; г - сглаженная R-грамма; д - циркуляционная кривая

400 отсчетов. Отчетливо видно (рисунок 4.6 а-д), что с начала регистрации снижение величины R сопровождается монотонным экспоненциальным ростом соответствующих значений RR до «предельного уровня» 720 мс, определенно­го значением интервала общей паузы.

По результатам подобной обработки данных всех двадцатиминутных ре­гистраций ЭКГ УЗО проведена классификация диаграмм RRs400(Rs400) по форме и направлению обхода (закрутки). Выделено пять следующих характерных ти­пов диаграмм, определяющих взаимосвязь ритма сердца и динамики амплитуд­ных значений зубца R на электрокардиограмме (рисунок 4.7):

Рисунок 4.7 - Виды циркуляционных кривых ЭКГ УЗО

1. Замкнутый цикл с закруткой по часовой стрелке (рисунок 4.7 а);

2. Замкнутый цикл с закруткой против часовой стрелки (рисунок 4.7 б);

3. Незамкнутый цикл с закруткой по часовой стрелке (рисунок 4.7 в);

4. Незамкнутый цикл с закруткой против часовой стрелки (рисунок 4.7 г);

5. Кривая без формирования устойчивых циклических элементов (рисунок 4.7 д);

Циркуляционные кривые на выделенных пяти типах диаграмм отличают­ся по форме, масштабам, количеству малых петель и рефрактерных к регуляции горизонтальных участков. Большой набор признаков отличия приводит к необ­ходимости более подробной характеристики как исходных условных процес­сов RR-интервалограмм и R-грамм, так и их совместных диаграмм вида RRs_w(Rs_w) для поиска основного управляющего фактора в принятой классифи­кации.

Для оценки преобладания хаотических составляющих эксперименталь­ным ЦК были поставлены в соответствие ансамбль ЦК, образованных с помо­щью виртуальных RR-интервалограмм и R-грамм (рис. 4.8). Каждая реализация виртуальной диаграммы является уникальной, как было показано в работе [114] целесообразно анализировать совокупность реализаций виртуальных ЦК.

Совокупность виртуальных ЦК на диаграмме сглаженных рядов RRs_w(Rs_w) (рисунок 4.8) представляет собой близкую по форме к эллипсу

Рисунок 4.8 - Сравнение видов ЦК с ансамблем виртуальных диаграмм. ЦК (—); берюзовая область - ансамбль реализаций виртуальных ЦК; а - ЦК с цик­лическими элементами; б - ЦК с преобладанием хаотической составляющей

область, заполненную уникальными траекториями отдельных ЦК, по которой можно оценить вероятные границы распространения ЦК в условиях отсутствия устоявшегося режима амплитудно-фазового сопряжения. Применение вирту­альных ЦК позволяет избежать проблемы масштабируемости при анализе от­дельных экспериментальных ЦК, так если реальная ЦК находится большей ча­стью в области виртуальных ЦК, то выделение в ней стационарных участков ФСО затруднительно.

Далее более подробно рассмотрены наиболее представительные диа­граммы RRs_w(Rs_w)нескольких УЗО.

Рисунок 4.9 - Циркуляционная кривая УЗО Т.

Процесс ритма сердца УЗО Т. (рисунок 4.9) характеризуется как устой­чивый с малоамплитудной медленной волной (МВ) периодом 5 минут и слабой малоамплитудной регуляцией в пределах 0,1 мВ со стороны процесса динамики систолического потенциала. Диаграмма RRs400(Rs400) представлена плоской фи­гурой, образованной замкнутой по часовой стрелке кривой, что свойственно

непрерывному процессу регуляции при поиске устойчивого состояния ритма сердца. Полученный регуляционный цикл МВ влияния начинается и заканчива­ется в точках с близки координатами по RR (589 мс и 594 мс соответственно), направление обхода попеременно изменяется, что означает, что запаздывание процесса R от процесса RR событийно непостоянно, но количественно сопоста­вимое - в диапазоне до 150 с (320 отсчетов) на периоде МВ.

Рисунок 4.10 - Циркуляционная кривая УЗО С.

Процесс ритма сердца УЗО С. (рисунок 4.10) характеризуется как про­цесс с релаксацией с переменной по качеству (неустойчивой) амплитудной ре­гуляцией в пределах 0,22 мВ со стороны процесса динамики систолического потенциала. На фоне общего подъема среднего уровня значений RR в интерва­ле регистрации на диаграмме УЗО С. наблюдается формирование закрутки «против часовой стрелки». Диаграмма RRs₄₀₀(Rs₄₀₀) УЗО С. представлены не­замкнутой кривой незавершенного регуляционного цикла на МВ с периодом, значительно превышающим интервал регистрации (20 мин.).

Рисунок 4.11 - Циркуляционная кривая УЗО К.

Ритм сердца УЗО К. (рисунок 4.11) характеризуется как нестационарный процесс с амплитудной регуляцией в пределах 0,11 мВ со стороны процесса динамики систолического потенциала без формирования циклических струк­тур.

Суммируя анализ видов ДПГ и ЦК, зарегистрированных у УЗО, произве­дена систематизация их видов и основных характеристик, которая представле­на в таблице 4.6

Таблица 4.6 - Виды и характеристики диаграмм RRs_w(Rs_w)

Разнообразие форм ДПГ у УЗО свидетельствует о превалировании инди­видуальных особенностях сопряжения. Вместе с этим на ЦК, проекцией кото­рой является ДПГ, могут быть выделены и экстраполированы универсальные по типу регуляционные циклы. По данным 402 групповых регистраций ЭКГ медленная волна влияния выделяется на большинстве RR-интервалограмм в формах одного полного или неполного колебания, в общем случае с разным пе­риодом для разных обследуемых. Наиболее часто встречается период 517 с (8 мин. 37 сек), а также кратные периоды большей величины. В таблице 4.7 пред­ставлены результаты количественно анализа циркуляционных кривых в груп­повых регистрациях.

Таблица 4.7- Количественная оценка циркуляционных кривых в

групповых регистрациях

Как видно из таблицы 4.6, чаще всего у УЗО на ЦК обнаруживаются циклические структуры, среди которых большее представительство имеют циклы с закруткой против часовой стрелки.

На рисунке 4.12 для оценки функции распределения представлена гистограмма длительностей периодов, выделенных на циркуляционных кривых RRs₄₀₀(Rs₄₀₀) в ансамбле условно-здоровых обследуемых. Полученное распределение является одномодальным и ассиметричным. Наиболее вероятная длительность цикла составила 813,9 с (~ 13,57 мин), разброс длительностей составил от 237 с до 1819 с.

Рисунок 4.12 - Распределение длительностей циклов в группе УЗО

Экспериментальный полигон гистограммы, представленный на рисунке 4.12, по критерию хи-квадрат соответствует форме логнормального распределения (р = 0,75), что подтверждает статистическую достоверность полученных результатов анализа ЦК [144].

Для диапазонов частот ULF и VLF динамика R-граммы качественно по­вторяет динамику RR-интервалограммы, но, во-первых, - с обязательной и пе­ременной по величине сдвижкой, а во-вторых, - с характерными фрагментар­ными особенностями, проявляющимися в большей мере при максимальных и минимальных уровнях значений RR-интервалов. Вероятно, такой механизм ре­гуляции и проявляется в том, чтобы удержать МВ влияния в указанных рамках. Таким образом, условный процесс R-граммы можно назвать сопрягающим и выполняющим функцию не только регуляции ритма на экстремальных уровнях, но и отслеживания ритма с подстраиваемым по величине интервалом запазды­вания, т.е. контроля.

При общей качественной схожести сглаженных RR-интервалограмм и R- грамм существуют значительные фрагментарные расхождения. Кроме этого, как указано выше, существует переменная по величине задержка одного про­

цесса от другого, поэтому даже о значимой корреляционной связи говорить не приходится.

Направление закрутки по петле регуляционного цикла определяет дина­мику взаимосвязи фазовой и амплитудной компонент ЭКГ. Таким образом, для формы петли без перегибов смена знака связи происходит при минимальных и максимальных значениях параметров. При направлении закрутки «по часовой стрелке» верхняя «ветка петли» соответствует их прямой взаимосвязи, нижняя ветка - обратной.

При направлении закрутки «против часовой стрелки» - наоборот. Ширина петли регуляционного цикла определяется интервалом времени задержки R- граммы. Переменная задержка может означать поиск оптимального местопо­ложения, формы и ширины петли регуляционного цикла медленной волны для эффективной регуляции ритма при меняющихся условиях регистрации и состо­яниях УЗО. Можно предположить, что непрерывная генерация МВ является необходимым и базовым процессом при формировании RR-интервалограммы. В рамках этого предположения МВ экзогенного влияния обеспечивает «мяг­кое» контрольно-регулирующее влияние на ритм сердца.

4.4.