法律辩护基金使用非侵入性的复杂性和光谱分析代谢综合征患者的信号

文摘

本研究进行皮肤表面测量与验证的目的如果复杂性和光谱分析应用于laser-Doppler-flowmetry法律辩护基金()信号可以用来区分对照组和代谢综合征患者(大都会)和premetabolic综合症患者(pre-MetS)。研究参与者( )被分配给三个同龄组基于大都会的应用标准。Beat-to-beat分析获得的平均血流量(DC),然后近似熵(ApEn) 10分钟的直流值序列(DC_ApEn)计算评价信号的复杂性。应用小波变换和产生周期性振荡有5个特征频率峰值(定义为FR1-FR5)的相对能量贡献(RECs)计算。DC_ApEn明显较小的大都会和pre-MetS(与一个或两个大都会因素)患者比控制,而没有明显的差异。矩形FR1明显较小而FR4明显更大的矩形pre-MetS大都会。这些结果表明ApEn和光谱指数存在显著差异,这可能是部分归因于变化microcirculatory监管活动伴随大都会的进展。目前的结果可能是相关的早期检测与大都会microcirculatory障碍相关。

1。介绍

代谢综合征(大都会)是一个集群相关的代谢疾病异常与心血管疾病的风险增加(1,2]。大都会与宏观和微循环障碍,大都会患者表现出宏观和微血管损伤(1,3]。

血管并发症的早期发现和预防心血管疾病的进展在管理中是十分重要的。在macrocirculation层面,虽然大都会的通路连接组件增加心血管风险仍然未知,等中间体和动脉内膜-中膜厚度提出了刚度(1]。微循环水平时,皮肤的血液循环可以被认为是代表微循环在大多数血管床(1),因此皮肤微循环已被建议作为一个模型系统微血管功能可以促进心血管疾病的调查机制(2]。

Laser-Doppler-flowmetry法律辩护基金()利用反射的激光多普勒频移的血红细胞,无创的优点和实时测量调查microcirculatory-blood-flow (MBF)反应。除了兆供应本身、法律辩护基金beat-to-beat波形的时域指标建议能够帮助监测MBF灌注条件(4,5]。法律辩护基金光谱指数也被用来研究不同的microcirculatory监管机制的活动(6- - - - - -8]。非线性分析提供了皮肤血流的变化结构振动信息(9,10]。例如,复杂性分析(可以反映互动机制的数量(9])的法律辩护基金beat-to-beat信号被用来研究诱导MBF反应主题与某些疾病或在某些外部刺激(9,11,12]。

在非线性分析方法,近似熵(ApEn)被广泛用于评估数据序列的复杂性(13]。在目前的研究中,我们应用beat-to-beat光谱,和ApEn分析法律辩护基金皮肤表面信号,目的是识别以下三个同龄组:代谢综合症患者,premetabolic综合症(pre-MetS)患者和对照组。现在发现可能相关损伤的早期检测MBF灌注相伴的大都会。

2。方法

2.1。实验的程序

在这项研究中使用的缩略语在“缩写”部分进行了总结。研究方法的细节可以称为先前的研究(4,6,14]。测量了142名志愿者;科目表中列出的细节1- - - - - -3。研究人口招募了陆海空三军种综合医院健康管理中心。这项研究是进行审核和批准陆海空三军种综合医院的机构审查委员会(TSGHIRB 2-101-05-045)。所有受试者实验开始之前把他们的知情同意。根据表中列出的标准1,受试者被分为三个同龄组:A组(不少于三个大都会因素,大都会);B组(一个或两个大都会因素,pre-MetS);C组(没有大都会因素,控制)。

2.2。测量

心电图信号测量的表面电极(II, RA-LL)和收购前置放大器(6600年,古尔德,美国)。兆流量信号以沼泽VMS-LDF (VP1探测器;MBF3、沼泽仪器、英国),0.001秒的时间常数,14.9 kHz的截止频率和采样频率的40 Hz(典型波形如图1)[14]。法律辩护基金的探测器放置在右侧的科目。受试者被要求坐在椅子上放松和呼吸自然整个测量周期。在1024赫兹的信号被采样。

在每个记录,10分钟数据序列。法律辩护基金前测量、心率(HR)、收缩压(BP),舒张压测量使用血压计(MG150f Rossmax)。环境温度在第23 - 25°C在整个测量周期。皮肤表面温度(法律辩护基金由相同的监控探头)稳定性被认为是可接受的变化小于1.0°C时(4,6]。

2.3。数据分析

研究方法的细节可以称为先前的研究(11,12]。邻近的最小点是用来定义每个脉冲。10分钟的脉冲序列,计算值的平均值来定义microcirculatory血流(DC)。的方差系数值的直流脉冲法律辩护基金在一个10分钟的数据序列然后计算(DC_CV)。

ApEn分析然后进行每10分钟的直流(DC_ApEn)序列的法律辩护基金beat-to-beat数据序列。对一个序列 ,ApEn(模式长度 ;标准的相似性= 0.2×SD)可以计算如下: 在哪里 在哪里法律辩护基金是beat-to-beat数量的脉冲序列和数据表示元素之间的差异(13,15]。

法律辩护基金在人类受试者,周期性振荡有5个特征频率峰值下降在接下来的频段可以指出:0.0095 - -0.02,0.02 - -0.06,0.06 - -0.15,0.15 - -0.4,0.4 - -1.6赫兹(定义为FR1-FR5,职责)。的相对能量的贡献(REC)被定义为总能量密度之间的比例在每个乐队和整个0.0095 - 1.6 Hz光谱(6]。

2.4。统计数据

所有使用SPSS进行统计分析,13.0版。法律辩护基金的基本生理参数的差异评估利用克鲁斯卡尔-沃利斯检验(非参数方差分析)。事后多重比较测试是由邓恩的测试。被定义为水平的意义 ;所有值是双面的假设。

3所示。结果

包括科目表中给出的细节1和2,基本的生理参数在表中列出了所有组3。没有明显差异在年龄和人力资源在三组中,而所有的生理参数测量在大都会组比对照组明显增大,除高密度脂蛋白胆固醇(小)。

法律辩护基金的比较beat-to-beat参数图2表明DC_ApEn在A和B组明显小于对照组。在直流或DC_CV没有明显差异。

法律辩护基金的比较光谱参数图3显示的矩形FR1显著较小而FR4的推荐和FR5在B组明显高于A组没有显著差异的矩形之间的任何乐队组A和C。

4所示。讨论

在macrovascular层面,大都会被形态特征和功能障碍在大型船只(2]。例如,增加在外围和中心血压、脉搏波速度,和动脉硬化患者指出大都会(1]。在微血管层面,endothelium-dependent功能障碍患者的微循环已经报道的大都会没有高血压(2]。代谢综合症患者也被指出功能毛细血管密度更低(3]。提出了几种可能的潜在机制;例如,更高的皮肤微循环阻力(可能引起皮肤血管低电导响应ACh和SNP电离子透入疗法)没有影响途径,并降低生产抗炎发病的报道在代谢综合症患者2,3]。

4.1。ApEn指数

本研究发现DC_ApEn在A和B组明显小于在c组明显减少血流量与endothelial-derived和直接通过机制已经在大都会(3]。的动态响应,已经证明了广义vasoreactivity障碍患者大都会,即使没有2型糖尿病(2]。皮肤微血管异常反应缺血曾被观察到在代谢综合症患者(16]。可能这样一个缺陷周边血流供应减少了microcirculatory监管活动。参与调节机制的数量可能减少或监管活动的自由度可能由于受损MBF供应减少。这些因素法律辩护基金可能会降低皮肤表面的复杂信号,从而降低ApEn价值。此外,有一个逐步增加ApEn值组得了。这说明法律辩护基金在皮肤表面的存在降低了复杂性beat-to-beat指数可能伴随大都会的进展。

4.2。DCCV

Beat-to-beat心血管变化参数,比如人力资源变化和BP可变性广泛用于监测心血管监管活动。同样,变异性指标MBF供给也可能适用于监测microcirculatory监管活动在当地血管床。已经提出MBF变化参数变化与调整工作时心血管系统的刺激以不同的方式(17,18]。显著差异的MBF多样性参数被发现之间的正常对照组和各种类型的疾病患者,包括中风和糖尿病(4,5]。然而,目前的研究发现DCCV组间差异不显著,这说明ApEn指数比DCCV指数区分目前代谢综合症患者和对照组。一个可能的解释这种差异是DCCV MBF灌注的程度不同有关microcirculatory监管的存在,而DC_ApEn可能反映了代谢综合症患者的复杂性MBF波动模式下的变化在某些特定类型的microcirculatory监管活动;例如,它可能DC_ApEn影响更多的由当地microcirculatory监管活动,改变当地的弹性或形态属性血管床。

4.3。光谱指数

LDF光谱分析已广泛应用于研究microcirculatory监管活动在当地的血管床(6,7]。法律辩护基金计算光谱指数可能有助于进一步确定可能的代谢综合症患者microcirculatory监管活动的变化。目前的研究发现显著差异法律辩护基金推荐几个频段的信号;例如,矩形FR1 pre-MetS组明显小于在大都会。血管内皮在微血管病的发病机制中发挥着关键作用和神经病变产生的化合物如一氧化氮、内皮素、内皮(3]。Endothelium-dependent功能障碍患者的微循环已经报道的大都会没有高血压(2]。有人建议,矩形的变化FR1与微循环内皮监管职能的(7]。FR1指出团体之间的差异REC大都会和pre-MetS可能至少部分归因于内皮功能在前者更严重受损。内皮功能受损可能减少的数量和类型分泌作用于血管的药物,减少对当地microcirculatory内皮调节的自由度,并减少复杂性MBF波动,从而导致减少ApEn值组的大都会。

的矩形FR4大都会组明显小于pre-MetS组。有人建议,改变矩形FR4与压力相关的监管职能的微循环(7]。SBP和菲律宾都小得多比其他组在对照组。可能,在大都会发展的早期阶段,压力监管职能可以激活补偿增加英国石油(BP)的影响。这可能导致的FR4 REC略大(尽管不重要的)在集团pre-MetS比集团控制。BP的增加的诱导效果可以持续时间和更大的组比集团pre-MetS大都会。可能有逐步减少压力调整BP的能力值,因此导致的FR4 REC大都会组明显小于pre-MetS组。这可能部分解释了这种差异的变化之间的FR4 REC组大都会和pre-MetS。

4.4。讨论目前的指标

目前的结果对于ApEn值可能有助于区分对照组患者大都会pre-MetS,而光谱指数可能有助于区分大都会和pre-MetS病人。ApEn值的变化先于法律辩护基金beat-to-beat索引的自己,所以现在的结果可能是相关的早期检测MBF灌注与大都会的障碍。

一些先前的研究集中在对大都会附带的复杂性MBF灌注的影响。然而,老化的影响已被广泛讨论。例如,据报道,MBF的复杂性大大降低75 - 85岁年龄比65 - 75岁(10),这可以部分归因于血管损伤与衰老有关。这意味着机制降低ApEn价值在目前集团大都会(如血管障碍)可能类似于血管老化的影响。法律辩护基金的另一项研究发现,增加了复杂性皮肤表面beat-to-beat指数平行的糖尿病的疾病进展。损伤MBF灌注条件的糖尿病患者(可能由于内皮功能受损引起的高血糖,氧化应激,和血脂异常)可能会导致进一步的障碍的能力来维持体内平衡MBF的供应,这可能会导致增加的复杂性和ApEn值以目前的糖尿病患者(19]。,可能与糖尿病患者相比,此类障碍MBF灌注条件尚未发生在大都会的病人,也没有支持的显著差异之间的直流值当前组。维持体内平衡的变化能力MBF供应在代谢综合症患者那么严重,因此MBF的复杂性的变化信号不同大都会和糖尿病患者之间的关系。

5。结论

以下的结论可以从这一研究获得的结果。(我)降低复杂性的存在法律辩护基金beat-to-beat指数序列可能至少部分归因于microcirculatory监管活动或损伤的变化MBF灌注的体内平衡机制。(2)法律辩护基金的光谱分析信号显示ApEn值的差异可能与血管内皮功能的变化和压力反射活动伴随大都会的进展。

缩写

兆:	Microcirculatory血液流动
大都会:	代谢综合征
Pre-Mets:	Premetabolic综合症
LDF:	激光多普勒flowmetry
AO:	小动脉的开口
ApEn:	近似熵
英国石油公司:	血压
人力资源:	心率
DC:	意味着microcirculatory血液流动
DCCV:	方差的直流系数序列
DC_ApEn:	近似熵序列
FR1-FR5:	法律辩护基金5频段频谱
矩形:	相对能量的贡献。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

作者要感谢科技部(大多数104 - 2221 - e - 011 - 170 - my3)和国防医学中心(tsgh - c102 - 014)的部分支持这项工作。

引用

1. s . Czernichow j·r·格林菲尔德p•et al .,“在代谢综合征Macrovascular和微血管功能障碍,”高血压的研究,33卷,不。4、293 - 297年,2010页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
2. g·沃尔特,p .财大,f . Dutheil et al .,“代谢综合征患者和2型糖尿病没有广义血管功能障碍:横断面研究,“动脉硬化、血栓和血管生物学,35卷,不。4、1022 - 1029年,2015页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
3. ai Vinik, m . Nevoret c . Casellini h .牧师,”神经与血管的功能和sudorimetry在健康和疾病,”目前糖尿病的报道,13卷,不。4、517 - 532年,2013页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
4. h . Hsiu h·f·胡g . s . Wu和f·c·萧”特征beat-to-beat激光多普勒波形指数与糖尿病受试者,”临床血液流变学和微循环卷,57号4、375 - 384年,2014页。视图:谷歌学术搜索
5. C.-T。陈,h . Hsiu js。风扇,F.-C。林,Y.-T。刘,“复杂性分析beat-to-beat皮肤表面激光多普勒flowmetry信号在中风患者,”微循环,22卷,不。5,370 - 377年,2015页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
6. H.-F。胡,h . Hsiu C.-J。唱,学术界。李”,结合激光多普勒flowmetry测量光谱分析研究不同microcirculatory人类前驱糖尿病的影响和糖尿病,”激光在医学科学,32卷,不。2、327 - 334年,2017页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
7. a . Stefanovska m . Bracic和h d . Kvernmo“小波分析振荡的末梢血液循环以激光多普勒技术,”IEEE生物医学工程,46卷,不。10日,1230 - 1239年,1999页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
8. P.-C。太阳,c。陈,C.-D。郭et al .,“受损微血管流在亚临床糖尿病脚催汗的运动功能障碍,”微血管的研究,卷83,不。2、243 - 248年,2012页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
9. a . p . Blaber r . l . Bondar f·斯坦et al .,“大脑中动脉血流速度的复杂性:倾斜的影响和自主失败,”美国Physiology-Heart和循环生理学杂志》上,卷273,不。5,H2209-H2216, 1997页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
10. 廖,d . w .驻军,Y.-K。1月,“骶皮肤血流量振荡的非线性属性之间的关系通过函数在人们的风险压力溃疡,”微血管的研究,卷80,不。1,44-53,2010页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
11. h . Hsiu观测。许,C.-L。许,J.-G。鲍起静C.-T。陈,Y.-S。刘,”microcirculatory-blood-flow响应的复杂性分析针灸刺激后,“微血管的研究卷。89年,34-39,2013页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
12. h . Hsiu观测。许,C.-L。许,J.-G。鲍起静”Microcirculatory复杂反应的应用skin-surface-contacting压力刺激血压正常,”医学和生物工程杂志》上,34卷,不。2、164 - 171年,2014页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
13. s . m .平卡斯”近似熵作为衡量系统的复杂性。”美国国家科学与美利坚合众国,卷88,不。6,2297 - 2301年,1991页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索|MathSciNet
14. h . Hsiu观测。许,Y.-F。吴,C.-L。许,彭译葶。陈”,不同的皮肤表面激光多普勒信号在多囊卵巢综合征和正常人之间,“微循环,21卷,不。2、124 - 130年,2014页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
15. r·b·沛纳海“人类大脑的复杂性循环,”英国皇家学会哲学学报A:数学,物理和工程科学,卷367,不。1892年,第1336 - 1319页,2009年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
16. l . g . Kraemer-Aguiar c . m . Laflor和e . Bouskela“皮肤microcirculatory障碍已经存在与代谢综合征normoglycemic科目,”新陈代谢卷,57号12日,第1746 - 1740页,2008年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
17. h . Hsiu C.-L。许,M.-Y。1月,”关系beat-to-beat microcirculatory血液流动和变化,“光医学和激光手术,28卷,不。6,785 - 792年,2010页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
18. h . Hsiu S.-M。黄,T.-L。许”,评价函数的小动脉的开口microcirculatory血流的变化在大鼠血管紧张素ⅱ管理之后,“生物流变学卷,47号3 - 4、239 - 253年,2010页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
19. h . Hsiu c·l·许H.-F。胡,F.-C。萧,工程学系。杨,“复杂性分析beat-to-beat皮肤表面激光多普勒信号在糖尿病受试者,”微血管的研究卷。93年,第四,2014页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索

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