【摘要】：對心血管系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)正常功能以及它們之間的耦合關系的研究是非常重要的。盡管呼吸系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)有其各自的節(jié)律，但他們不是各自獨立的運作的，而是在中樞神經系統(tǒng)的調控下密切配合的。研究心血管系統(tǒng)與呼吸系統(tǒng)之間的耦合關系不僅有助于理解一些生理病理過程(如運動，缺氧等)，還可以從整體上理解生命過程的本質，以及復雜系統(tǒng)之間的相互耦合關系。 近年來，對生理系統(tǒng)的節(jié)律以及這些節(jié)律之間的關系的研究受到越來越多的關注。尤其是短時程的心律變異(HRV)信號和血壓變異(BPV)信號已經用于研究自主神經系統(tǒng)的控制過程。研究呼吸和心率、血壓之間關系的常用方法可分為兩大類，即實驗數(shù)據的分析和系統(tǒng)建模。實驗數(shù)據的分析方法則分為線性方法和非線性方法兩類。線性方法中最常用的是譜分析方法，短時程HRV譜有兩個譜峰：高頻峰(HF，～0.25Hz)和低頻峰(LF，～0.1Hz)。非線性方法有聯(lián)合相空間分析、互信息分析、相位同步分析、重現(xiàn)量圖化分析等等。 譜分析方法簡單直觀，但它需要對呼吸頻率固定，因為呼吸頻率的變動會極大地影響HRV譜中的HR成分，并且譜分析僅能反映心肺系統(tǒng)耦合關系中的線性成分，無法研究其中的非線性成分；非線性方法中，聯(lián)合相空間分析方法用得較多，，它將兩個信號串聯(lián)共同重建相空間，然后分析各種指標如相關維、李雅譜諾夫指數(shù)、非線性預報、各種狀態(tài)熵等，它以心肺兩系統(tǒng)在中樞神經的統(tǒng)一控制下組成一個大系統(tǒng)為假設前提，只有在這個前提下， 第四軍醫(yī)大學碩士學位論文 兩信號的組合相空間才有物理意義;互信息分析所表現(xiàn)的禍合關 系包括了線性與非線性兩個方面，因此有一定的優(yōu)越性，然而也 正是由于它所表征的是兩信號的統(tǒng)計學上的依賴關系，因此它與 兩系統(tǒng)內部的關聯(lián)機制沒有直接關系;相位同步的方法側重研究 呼吸與心跳的相位關系，由于呼吸與血流相配合的目的是有效率 的進行O:和CO:的交換，調節(jié)通氣/血流比值，因此這種對相 位的考慮有一定的意義，但由于呼吸的頻率與深度都可以影響肺 通氣(尤其是呼吸的深度對通氣的影響更大)，單純的考慮相位可 能會忽略一些更重要的機制;重現(xiàn)量化分析(RQA)方法可反映 線性和非線性的關系，物理意義直觀，不需要以心肺組成整體系 統(tǒng)為前提，對數(shù)據量的要求較小，方法簡單易實現(xiàn)，本研究選擇 RQA方法來研究呼吸心跳禍合，并在研究中加入了對相位關系的 考慮。 本文采用重現(xiàn)量化分析(RQA)方法，觀察了家兔在注射異 丙腎上腺素前后呼吸一心率和呼吸一血壓的禍合關系的變化。從 ECG信號中檢出R波，利用呼吸波信號找到該R波所在的呼吸周 期，計算出該R波在呼吸周期中的相位，對R一R間期序列和相應的 R波相位序列作重現(xiàn)圖分析。從血壓信號中將每一心動周期內的 脈壓提取出來，得到BPv序列，將BPV序列與所對應的R波相位序 列作重現(xiàn)圖分析。在對重現(xiàn)圖進行量化時，采用三個特異性量化 指標重現(xiàn)百分比(pereent reeurrenee，PR，重現(xiàn)圖中的點的數(shù)目與 所有點的數(shù)目的百分比)、決定性百分比(pereent determinism， PD，重現(xiàn)圖中長度大于某個數(shù)值的斜線段上點的數(shù)目與所有重現(xiàn) 點數(shù)目的百分比)和重現(xiàn)嫡(entropy。f reeurrenee，ER，重現(xiàn)圖 中的斜線段長度分布的香農嫡)用這三個指標來評估家兔在注射 異丙腎上腺素前后呼吸一心率和呼吸一血壓的藕合關系的變化。 研究發(fā)現(xiàn)在注射異丙腎上腺素后，家兔心率一呼吸禍合重現(xiàn) 圖的PR、PD、ER均發(fā)生了變化(p0.05)，PR和Pn均增大，ER減 小。注射異丙腎上腺素后，PR增大，表明R一R間期序列和相應的R 波相位序列相關關系重現(xiàn)頻繁，心跳與呼吸的藕合程度增大;PD 增大表明R一R間期序列和相應的R波相位序列相關關系重現(xiàn)的穩(wěn) 第四軍醫(yī)大學碩士學位論文 定程度增大，相關關系重現(xiàn)持續(xù)時間延長;ER減小，表明R一R間 期序列和相應的R波相位序列相關重現(xiàn)圖結構的決定性增強，描 述這一結構所需的比特數(shù)減少。以上結果均提示注射異丙腎上腺 素后心跳和呼吸的禍合加強，確定性成分增多，隨機性減小。 在注射異丙腎上腺素后，家兔BPv-呼吸相關重現(xiàn)圖量化指標 PR、PD、ER亦發(fā)生了相同的變化，且變化具有統(tǒng)計學意義，提 示注射異丙腎上腺素后血壓和呼吸的禍合加強，確定性成分增多， 隨機性減小。 實驗結果表明:家兔心率一呼吸禍合重現(xiàn)圖和血壓一呼吸禍 合重現(xiàn)圖的PR、PD、ER在注射異丙腎上腺素前后均發(fā)生了變化， 且變化具有統(tǒng)計學意義。RQA方法可以用于量化評估心肺系統(tǒng)的 非線性禍合程度;注射異丙腎上腺素后家兔的心肺禍合程度提高， 提示交感神經在心肺系統(tǒng)禍合中起到一定的作用。
【學位授予單位】：第四軍醫(yī)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2004
【分類號】：R33

【參考文獻】

相關期刊論文 前3條

1 仇安琪,白凈;人體呼吸系統(tǒng)數(shù)學模型[J];北京生物醫(yī)學工程;2000年01期

2 張立藩,王守巖,牛有國;心率與血壓變異性的多變量、多維信號分析進展[J];航天醫(yī)學與醫(yī)學工程;2002年03期

3 張立藩;心率與血壓的變異性──分析方法、生理意義及其應用[J];生理科學進展;1996年04期

本文編號：2635617