Digital spectral analysis on the plane of complex frequencies of transients of the heart rhythmat schoolchildren at performing a proof test

Бесплатный доступ

Introduction. The method of processing experimental data obtained in the form of a time-varying non-stationary signal is described. In the experimental study of transients associated with changes in the heart rate of schoolchildren during a proof-reading test, it became necessary to develop a new effective method for processing the results of dynamic measurements. Purpose of the study. Consider the main points of this methodology, which is based on the Prony method, and the possibility of its use in the field of studies of changes in heart rate variability (HRV) in response to various functional test influences. Materials and methods. Traditional approaches related to the calculation of power spectral density (PSD) and based on classical spectral methods are currently very widespread. The model of constant rhythm is not applicable for non-stationary dependencies of HRV. For spectral analysis of time dependences of HRV reflecting transient processes (non-stationary processes) it is proposed to apply spectral analysis on the plane of complex frequencies (PCF). PCF is a generalization of the usual spectrum. The calculation of the PCF is based on the Prony procedure, based on parametric modeling. Results. PCF reflects the frequency structure of oscillations of unsteady physiological signals, therefore, can be used to classify them. It is shown that the use of spectral analysis on the plane of complex frequencies for transient processes of the heart rhythm makes it possible (according to the parameters of the PCF) to calculate, for diagnostic purposes, the numerical values of the parameters characterizing the reactions of various regulatory mechanisms of the heart rhythm in response to various functional test influences. Conclusion. The best results, as compared with the methods of classical spectral analysis, for the analysis of transients in the form of a HRV signal were given by approaches based on the use of spectral analysis on the plane of complex frequencies.

Еще

Heart rate variability, prony's method, spectrum on the plane of complex frequencies, physiological signals, heart rhythm, parametric model

Короткий адрес: https://sciup.org/147232299

IDR: 147232299   |   DOI: 10.14529/ctcr200116

Список литературы Digital spectral analysis on the plane of complex frequencies of transients of the heart rhythmat schoolchildren at performing a proof test

  • Баевский, Р.М. Научно-теоретические основы использования анализа вариабельности сердечного ритма для оценки степени напряжения регуляторных систем организма / Р.М. Баевский // Тез. докл. междунар. симп. "Компьютерная электрокардиография на рубеже столетий XX-XXI". - М., 1999. - С. 116-119.
  • Баевский, Р.М. Оценка адаптационных возможностей организма и риск развития заболеваний / Р.М. Баевский, А.П. Берсенева. - М.: Медицина, 1997. - 233 с.
  • Функциональное состояние учащихся 11-12 лет в условиях интенсивных учебных нагрузок по данным анализа вариабельности сердечного ритма / Л.Я. Доцоев, А.М. Усынин, Н.И. Вагнер, А.Т. Тутатчиков // Физиология человека (РАН). - 2003. - Т. 29, № 4. - С. 62-65.
  • Безруких М.М. Школьные факторы риска и здоровья детей // Манестр. - 1999. - № 3. - С. 30-38.
  • Типы реакций ритма сердца на кратковременные нагрузки и их связь с психофизическими особенностями личности (формализованный подход) / A.M. Вейн, М.Г. Айрапетянц, Н.Б. Хаспекова и др. // Физиология человека. - 1988. - Т. 14, № 26. - С. 977.
  • Марпл-мл., С.Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения / С.Л. Марпл-мл. - М.: Мир,1990. - 584 с.
  • Хаютин, В.М. Спектральный анализ колебаний частоты сердцебиений: физиологические основы и осложняющие его явления / В.М. Хаютин, Е.В. Лукошкова // Российский физиологический журнал им. И.Н. Сеченова. - 1999. - Т. 85, № 7. - С. 893-909.
  • Cвятош, Й. Анализ биологических сигналов в спектральной области / Й. Cвятош // Радиоэлектроника (Изв. вузов). - 1996. - Т. 39, № 12. - С. 44-49.
  • Рагозин, А.Н. Информативность спектральных показателей вариабельности сердечного ритма / А.Н. Рагозин // Вестник аритмологии. - 2001. - № 22. - С. 38-40. - http://vestar.ru/ atts/1563/1563ragozin.pdf.
  • Компьютерная программа для оценки функционального состояния учащихся средних школ / А.Н. Рагозин, Д.Ю. Кононов, А.М. Усынин, М.В. Михайлов // Педагогические и информационные технологии в образовании. - 2001. - № 4. - https://journals.susu.ru/pit-edu/article/view/308/0.
  • Рагозин, А.Н. Компьютерные методы анализа структуры колебаний вариабельности сердечного ритма / А.Н. Рагозин // Вестник ЮУрГУ. Серия "Образование, здравоохранение, физическая культура". - 2003. - Вып. 2, № 5. - С. 194-195.
  • Astahov, A.A. Compare method heart variability (HRV) for preanesthesia control / A.A. Astahov, A.N. Ragozin // Proc. of 9th European Congress of Anesthesiology, Ierusalem, Israel, October 2-7, 1994.
  • Исследование интегративной деятельности сердца и сосудов с помощью амплитудно-фазовых частотных характеристик / Л.Я. Доцоев, А.Н. Рагозин, А.М. Усынин и др. // Вестник науки и образования Северо-Запада России. Серия "Прикладная физика". - 2017. - Т. 3, № 3. - С. 1-15. - http://vestnik-nauki.ru/2017-т-3-№3-2017-v-3-№3/.
  • Heart rate variability and photoplethysmogram indicators in assessment of adaptation levels in students experiencing examination loads / S. Astakhov, A. Nenasheva, A. Astakhov, A. Ragozin // Gazzetta Medica Italiana Archivio per le Scienze Mediche, 2018 March; 177 (3 Suppl 1): 1-8.
  • DOI: 10.23736/S0393-3660.17.03722-6
  • Сопоставление абсолютных значений пяти параметров кровообращения, их дисперсии, данных спектрального анализа и комплексных частот у здоровых молодых мужчин в покое / А.А. Астахов, А.Н. Рагозин, Н.Д. Бубнова, Б.М. Говоров // Сборник научных трудов симпозиума "Медленные колебательные процессы в организме человека: теория, практическое применение в клинической медицине и профилактике". - Новокузнецк, 1999. - С. 23-33.
  • Рагозин, А.Н. Анализ спектральной структуры нестационарных физиологических сигналов на плоскости комплексных частот / А.Н. Рагозин // Цифровые радиоэлектронные системы (электронный журнал). - 1999-2000. - №3. - С. 34-44.
  • Рагозин, А.Н. Идентификация параметров низкочастотных колебаний VLF и ULF диапазонов и анализ переходных процессов по 5-минутным записям сердечного ритма с использованием спектрального анализа на плоскости комплексных частот / А.Н. Рагозин // Сборник научных трудов симпозиума "Колебательные процессы гемодинамики. Пульсация и флюктуация сердечно-сосудистой системы". - Челябинск, 2002. - С. 300-307.
  • Рагозин, А.Н. Повышение достоверности оценки состояния вегетативной нервной системы по динамике сердечного ритма / А.Н. Рагозин // Сборник научных трудов симпозиума "Колебательные процессы гемодинамики. Пульсация и флюктуация сердечно-сосудистой системы". - Челябинск, 2002. - С. 307-313.
  • Рагозин, А.Н. Анализ на плоскости комплексных частот и классический спектральный анализ в оценке структуры колебаний сердечного ритма / А.Н. Рагозин, Ал.А. Астахов // Вестник ЮУрГУ. Серия "Образование, здравоохранение, физическая культура". - 2009. - Вып. 21, № 39. - С. 75-82.
  • DOI: 10.14529/ozfk09.39.16
  • Астахов, Ал.А. Регуляция адаптации гемодинамики к старению / Ал.А. Астахов, А.С. Нагорная, В.В. Наумова // Современные технологии в медицине. - 2011 - Вып. 1. - С. 55-60.
  • Рагозин, А.Н. Спектральный анализ вариабельности сердечного ритма на плоскости комплексных частот / А.Н. Рагозин // Уральский кардиологический журнал. - 2000. - № 2. - С. 16-20.
  • Щелокова, О.И. Безопасность при анестезии, интенсивной терапии и реанимации / О.И. Щелокова // Материалы Областной научно-практической конференции молодых ученых и студентов "Экстремальные ситуации в жизни мегаполиса". Вестник Совета молодых учёных и специалистов Челябинской области. - Челябинск, 2014. - № 3 (сентябрь). - С. 57-66.
  • Астахов, А.А. Адаптационные процессы гемодинамики при различных вариантах анестезии и интенсивной терапии у пациентов отделений реанимации: дис. … д-ра мед. наук: 14.01.20 - анестезиология и реаниматология / А.А. Астахов. - Екатеринбург, 2012. - 264 с.
Еще
Краткое сообщение