Известия Саратовского университета.

Новая серия. Серия Физика

ISSN 1817-3020 (Print)
ISSN 2542-193X (Online)


Образец для цитирования:

Хорев В. С., Киселев А. Р., Шварц В. А., Лапшева Е. Е., Пономаренко В. И., Прохоров М. Д., Гриднев В. И., Караваев А. С. Исследование запаздывания в связи между контурами регуляции сердечно-сосудистой системы у здорового человека методом моделирования фазовой динамики //Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия Физика. 2016. Т. 16, вып. 4. С. 227-237. DOI: https://doi.org/10.18500/1817-3020-2016-16-4-227-237

Язык публикации: 
русский
УДК: 
577.31

Исследование запаздывания в связи между контурами регуляции сердечно-сосудистой системы у здорового человека методом моделирования фазовой динамики

Авторы: 
Хорев Владимир Сергеевич, Саратовский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Киселев Антон Робертович, Саратовский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Шварц Владимир Александрович, Научный центр сердечно-сосудистой хирургии имени А. Н. Бакулева
Лапшева Елена Евгеньевна, Саратовский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Пономаренко Владимир Иванович, Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН, Саратовский филиал
Прохоров Михаил Дмитриевич, Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН, Саратовский филиал
Гриднев Владимир Иванович, Саратовский государственный медицинский университет им. В. И. Разумовского
Караваев Анатолий Сергеевич, Саратовский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Аннотация: 

Метод диагностики связанности колебательных систем, основанный на построении прогностических моделей динамики мгновенных фаз, использован для диагностики временных задержек в связях между контурами регуляции частоты сердечных сокращений и тонуса артериальных сосудов, демонстрирующих у здоровых людей колебания с характерными периодами около 10 секунд. В ходе анализа двухчасовых экспериментальных записей здоровых испытуемых выявлено наличие значимого двунаправленного взаимодействия с временным запаздыванием порядка единиц секунд в связях между исследуемыми системами.

DOI: 
10.18500/1817-3020-2016-16-4-227-237
Библиографический список: 
  1. Гайтон А. К., Холл Д. Э. Медицинская физиология. М. : Логосфера, 2008. 1296 с.
  2. Вегетативные расстройства : клиника, диагностика, лечение / под ред. А. М. Вейна. М. : МИА, 1998. 752 с.
  3. Ponomarenko V. I., Prokhorov M. D., Karavaev A. S., Kiselev A. R., Gridnev V. I. Bezruchko B. P. Synchronization of low-frequency oscillations in the cardiovascular system: Application to medical diagnostics and treatment // The European Physical Journal Special Topics. 2013. Vol. 222. P. 2687–2696. DOI: https://doi.org/10.1140/epjst/e2013-02048-1
  4. Karavaev A. S., Prokhorov M. D., Ponomarenko V. I., Kiselev A. R., Gridnev V. I., Ruban E. I., Bezruchko B. P. Synchronization of low-frequency oscillations in the human cardiovascular system // CHAOS. 2009. Vol. 19. P. 033112. DOI: https://doi.org/10.1063/1.3187794
  5. Киселев А. Р., Гриднев В. И., Караваев А. С., По- сненкова О. М., Шварц В. А., Пономаренко В. И., Прохоров М. Д., Безручко Б. П. Коррекция вегета- тивной дисфункции сердечно-сосудистой системы у больных артериальной гипертонией на основе комбинированной терапии атенололом и амлоди- пином // Рос. кардиол. журн. 2012. № 6. С. 66–71.
  6. Kiselev A. R., Gridnev V. I., Prokhorov M. D., Karavaev A. S., Posnenkova O. M., Ponomarenko V. I., Bezruchko B. P., Shvartz V. A. Evaluation of 5-year risk of cardiovascular events in patients after acute myocardial infarction using synchronization of 0.1-Hz rhythms in cardiovascular system // Annals of Noninvasive Electrocardiology. 2012.Vol. 17, № 3. P. 204–213. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1542-474X.2012.00514.x
  7. Kiselev A. R., Gridnev V. I., Prokhorov M. D., Karavaev A. S., Posnenkova O. M., Ponomarenko V. I., Bezruchko B. P. Selection of optimal dose of beta-blocker treatment in myo-cardial infarction patients basing on changes in synchronization between 0.1 Hz oscillations in heart rate and peripheral microcirculation // J. Cardiovasc. Med. 2012. Vol. 13, № 8. P. 491–498.
  8. Karavaev A. S., Ishbulatov J. M., Ponomarenko V. I., Prokhorov M. D., Gridnev V. I., Bezruchko B. P., Kiselev A. R. Model of human cardiovascular system with a loop of autonomic regulation of the mean arterial pressure // J. Amer. Soc. Hypertens. 2016. Vol. 10, iss. 3. P. 235–243. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jash.2015.12.014
  9. Julien C. The enigma of Mayer waves : Facts and models // Cardiovasc. Res. 2006. Vol. 70. P. 12–21. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cardiores.2005.11.008
  10. Keener J., Sneyd J. Mathematical Physiology II : Systems Physiology. Springer, 2009. 580 p.
  11. Cohen M. A., Taylor J. A. Short-term cardiovascular oscillations in man : measuring and modelling the physiologies (Topical Review) // J. Physiol. 2002. Vol. 542.3. P. 669–683.
  12. Bernardi L., Leuzzi S., Radaelli A., Passino C., Johnston J. A., Sleight P. Low-frequency spontaneous fl uctuations of R-R interval and blood pressure in conscious humans: a baroreceptor or central phenomenon? // Clin. Sci. 1994. Vol. 87. P. 649–654.
  13. Cooley R. L., Montano N., Cogliati C., van de Borne P., Richenbacher W., Oren R., Somers V. K. Evidence for a Central Origin of the Low-Frequency Oscillation in RR-Interval Variability // Circulation. 1998. Vol. 98. P. 556–561.
  14. Ringwood J. V., Malpas S. C. Slow oscillations in blood pressure via a nonlinear feedback model // Amer. J. Physiol.-Regul., Integr. Comp. Physiol. 2001. Vol. 280. P. 1105.
  15. Ишбулатов Ю. М., Караваев А. С., Пономарен-ко В. И., Прохоров М. Д., Безручко Б. П. Модель си- стемы автономной регуляции сердечно-сосудистой системы с контуром барорефлекторного контроля среднего артериального давления в виде автогенера- тора с запаздыванием // Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Физика. 2015. Т. 15, вып. 2. С. 32–38.
  16. Milek M. Heart rate variability. Standards of measurement, physiological interpretation, and clinical use // Task Force of the European Society of Cardiology the North American Society of Pacing Electrophysiology. Circulation. 1996. Vol. 93. P. 1043–1065.
  17. Караваев А. С., Киселев А. Р., Гриднев В. И., Боров- кова Е. И., Прохоров М. Д., Посненкова О. М., Поно- маренко В. И., Безручко Б. П., Шварц В. А. Фазовый и частотный захват 0.1 Гц-колебаний в ритме сердца и барорефлекторной регуляции артериального дав- ления дыханием с линейно меняющейся частотой у здоровых лиц // Физиология человека. 2013. Т. 39, № 4. С. 93–104.
  18. Баевский Р. М., Иванов Г. Г., Чирейкин Л. В., Гаври- лушкин А. П., Довгалевский П. Я., Кукушкин Ю. А., Миронова Т. Ф., Прилуцкий Д. А., Семенов А. В., Федоров В. Ф., Флейшман А. Н., Медведев М. М. Анализ вариабельности сердечного ритма при использовании различных электрокардиографических систем // Вестн. аритмологии. 2001. Т. 24. С. 65–87.
  19. Пиковский А., Розенблюм М., Куртс Ю. Синхрони- зация. Фундаментальное нелинейное явление. М. : Техносфера. 2003. 496 с.
  20. Schreiber T., Schmitz A. Surrogate time series // Physica D. 2000. Vol. 142. P. 346–382.
  21. Kiselev A. R., Karavaev A. S., Gridnev V. I., Prokhorov M. D., Ponomarenko V. I., Borovkova E. I., Shvartz V. A., Ishbulatov Y. M., Posnenkova O. M., Bezruchko B. P. Method of estimation of synchronization strength between low-frequency oscillations in heart rate variability and photoplethysmographic waveform variability // Russian Open Medical Journal. 2016. Vol. 5, iss. 1. e0101. DOI: https://doi.org/10.15275/rusomj.2016.0101
  22. Киселев А. Р., Караваев А. С., Гриднев В. И., Про- хоров М. Д., Пономаренко В. И., Боровкова Е. И., Посненкова О. М., Шварц В. А., Безручко Б. П. Метод оценки степени синхронизации низкочастотных колебаний в вариабельности ритма сердца и фотопле- тизмограмме // Кардио-ИТ. 2016. Т. 3, вып. 1. С. 1–5. DOI: https://doi.org/10.15275/cardioit.2016.0101
  23. Айфичер Э. С., Джервис Б. У. Цифровая обработка сигналов. М. : Вильямс, 2008. 992 с.
  24. Rosenblum M. G., Pikovsky A. S. Detecting direction of coupling in interacting oscillators // Phys. Rev. E. 2001. Vol. 64. P. 045202.
  25. Смирнов Д. А., Карпеев И. А., Безручко Б. П. Вы- явление связи между осцилляторами по коротким временным рядам : условие применимости метода моделирования фазовой динамики // Письма в ЖТФ. 2007. T. 33, вып. 4. C. 19–26.
  26. Smirnov D. A., Sidak E. V., Bezruchko B. P. A Method for Revealing Coupling between Oscillators with Analytical Assessment of Statistical Signifi cance // Tech. Phys. Lett. 2013. Vol. 39, № 7. P. 601–605. DOI: https://doi.org/10.1134/S1063785013070110
  27. Смирнов Д. А. Диагностика слабой связанности между автоколебательными системами по коротким временным рядам: метод и приложения // Радиотех- ника и электроника. 2006. T. 51, № 5. С. 1–11.
  28. Smirnov D. A., Sidak E. V., Bezruchko B. P. Detection of coupling between oscillators with analytic tests for signifi cance // Eur. Phys. J. Special Topics. 2013. Vol. 222. P. 2441–2451.
  29. Киселев А. Р., Хорев В. С., Гриднев В. И., Прохоров М. Д., Караваев А. С., Посненкова О. М., По- номаренко В. И., Безручко Б. П., Шварц В. А. Взаимодействие 0.1 Гц-колебаний в вариабельности ритма сердца и вариабельности кровенаполнения дистального сосудистого русла // Физиология че- ловека. 2012. Т. 38, № 3. С. 92–99.
  30. Хорев В. С., Кульминский Д. Д., Миронов С. А. Оценка запаздывания и связи между 0,1 Гц рит- мами регуляции в сердечно-сосудистой системе // Бюл. мед. интернет-конференций. 2014. Т. 4, № 7. С. 958–961.
  31. Хорев В. С., Кульминский Д. Д., Миронов С. А. Оценка запаздывания и связи между 0,1 Гц рит- мами регуляции в сердечно-сосудистой системе // Бюл. мед. интернет-конференций. 2014. Т. 4, № 7. С. 958–961.
  32. Karavaev A. S., Ishbulatov J. M., Ponomarenko V. I., Prokhorov M. D., Gridnev V. I., Bezruchko B. P., Kise- Биофизика и медицинская физика Радиофизика, электроника, акустика 235 lev A. R. Model of human cardiovascular system with a loop of autonomic regulation of the mean arterial pressure // J. Amer. Soc. Hypertension. 2016. Vol. 10, iss. 3. P. 235–243. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jash.2015.12.014
  33. Kotani K., Struzik Z. R., Takamasu K., Stanley H. E., Yamamoto Y. Model for Complex Heart Rate Dynamics in Health and Disease // Phys. Rev. E. 2005. Vol. 72. P. 041904.
  34. Ringwood J. V., Malpas S. C. Slow oscillations in blood pressure via a nonlinear feedback model // American Journal of Physiology – Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 2001. Vol. 280, № 4. P. R1105–R1115. DOI: https://doi.org/10.1152/ajpregu.00489.2001
Краткое содержание:
(загрузок: 8)
Полный текст в формате PDF(Ru):
(загрузок: 14)