自主神经系统模型应用于直立性的分析测试gydF4y2Ba

文摘gydF4y2Ba

临床检查的执行评估自主神经系统(ANS)活动是倾斜试验,由研究心血管反应病人的位置的变化从一个仰卧的挡风玻璃位置。心率变异性信号的分析倾斜测试期间已被证明是有用的风险分层和在不同的病理诊断。然而,这种信号的解释是一个艰巨的任务。生理模型的应用程序来帮助解释这些数据在文献中已经提出,但这需要,前一步,不同模型参数的识别。本文提出了一种基于模型的方法复制个人心率信号期间获得倾斜测试。一个新的生理模型和耦合俺们适应这个问题,心血管系统(CVS)和全球心室力学。进化算法用于特定参数的识别为了繁殖心率信号获得倾斜测试期间进行八个健康受试者和八个糖尿病患者。该方法能够繁殖的主要组件观察心率信号和代表一个基于模型的解释这些信号的第一步。gydF4y2Ba

1。介绍gydF4y2Ba

心率变异性(HRV)代表一个最有效的指标描述心血管系统的调制(SCV)自主神经系统(ANS) [gydF4y2Ba1gydF4y2Ba]。事实上,HRV可以很容易地提取心电图(ECG),这是一种常见的创伤临床检查反映心脏的电活动。然而,HRV的解释测量是很困难的,因为复杂的机制参与自主管理。时域和频域方法已经开发协助信号分析和评估迷走神经(副交感神经)的水平和交感神经活动gydF4y2Ba1gydF4y2Ba]。虽然这些经典指标提供有用的信息,已广泛应用于临床实践,基于模型的方法可以特别有用补充这一信息并缓解其解释,因为这些数学模型直接代表了俺们和CVS(之间的相互作用gydF4y2Ba2gydF4y2Ba]。这样一个模型可以帮助病人的预测对不同生理条件下的反应或治疗策略。然而,这种基于模型的解释方法的必要步骤是创建一个特定的实例模型,以个性化的参数。gydF4y2Ba

在本文中,我们提出一个基于模型的复制方法患者HRV在倾斜试验测量获得。简要描述后的潜在生理ANS的规定,新模式的短期自主调节心血管系统提出了部分gydF4y2Ba2gydF4y2Ba。模型是构成以下子系统:(i)心脏机械活动,(2)循环系统和(iii)自主压力循环,包括传入和传出通路。倾斜试验的条件模拟使用这个模型和提出的识别过程也部分中描述gydF4y2Ba2gydF4y2Ba。部分gydF4y2Ba3gydF4y2Ba提出了识别过程的结果应用于倾斜测试健康的和病理的分析主题。最后,部分gydF4y2Ba4gydF4y2Ba介绍了这项工作的结论。gydF4y2Ba

2。方法gydF4y2Ba

2.1。简要描述潜在的生理机能gydF4y2Ba

心血管系统由心脏和两种封闭系统的血管称为系统性和肺系统。CVS的主要目标是运输血液将氧气从肺器官的需要,并具有重要的物质如激素和营养。心脏是一个肌肉泵系统,推动血液到身体的所有部分。分为四个室:两大室被称为心房,降低室称为心室。心房收集血液进入心脏,把它排出血液从心脏的心室动脉。这些心腔交替时期的放松,称为舒张和收缩时期,被称为收缩。gydF4y2Ba

在心肌细胞的规模,收缩是由于缩短和延长观察机械收缩的基本元素。这种机械活动是一个电活动的影响下,由于钙离子浓度的变化在动作电位(兴奋性细胞的电激活)允许的发展力量。这种变异的力量thecardiac肌肉纤维允许交付足够的心室压力。gydF4y2Ba

俺们负责短期SCV的监管。压力是由压力感受器的刺激感官受体应对压力的变化主要是位于心房的墙,腔静脉,主动脉弓和颈动脉窦。其他压力感受器,称为心肺感受器,在静脉和心房。血压的变化转换成相应的对传出交感和副交感神经通路的影响。全球兴奋交感神经系统有影响,增加心率、心室收缩外周血管阻力,等等,在情况下像饥饿,恐惧,和体育活动。副交感神经系统显示一般一个相反的效果。主要的效应器是心率、心肌收缩,外周阻力,静脉血体积。gydF4y2Ba

的挡风玻璃倾斜试验允许分析病人的变化时心率和血压控制姿势变化从一个仰卧的挡风玻璃位置。在倾斜,大约300到800毫升的血液可能转移到下肢,导致减少中风的静脉回流,因此体积。在正常受试者,降低平均动脉血压(MABP)导致动脉压力感受器的卸载,提供激活交感神经和迷走神经的抑制导致心率增加,心室收缩,周围血管收缩。之间建立一种平衡维持心输出量和心率和收缩性的MABP在生理水平。一些作品表明,微小的差异在这个反应中可以观察到从糖尿病患者gydF4y2Ba1gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

2.2。模型描述gydF4y2Ba

SCV的模型代表的主要组成部分在前一节中描述的压力,即心室(我),(2)循环系统,(3)短期监管,俺们。心室模型包括一个机电过程的简化表示在心室活动。此外,短期内自主调节的CVS是考虑调制的心血管变量(心率、等等)。键合图的形式可以为造型特别有用的生理系统,通常包括各种能源领域,例如,对于肌肉松弛剂麻醉bond-graph-based控制器的设计(gydF4y2Ba3gydF4y2Ba)或造型肌肉骨骼结构(gydF4y2Ba4gydF4y2Ba]。模型的血管系统gydF4y2Ba5gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba7gydF4y2Ba)是特别有趣,因为他们考虑到不同的能量现象(液压、机械、化工等)。附录介绍了键合图建模的基础。提出模型的每一个组件的描述提出了以下部分。gydF4y2Ba

2.2.1。心室gydF4y2Ba

心室功能的各种数学模型,提出了在文献中为了表示明确,在不同级别的细节,心脏电活动(gydF4y2Ba8gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba10gydF4y2Ba),兴奋收缩偶联(gydF4y2Ba11gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba13gydF4y2Ba),机械活动(gydF4y2Ba14gydF4y2Ba,gydF4y2Ba15gydF4y2Ba),和mechano-hydraulic耦合gydF4y2Ba16gydF4y2Ba,gydF4y2Ba17gydF4y2Ba]。完成模型的心室活动由这些不同的能量域的组合描述(gydF4y2Ba18gydF4y2Ba,gydF4y2Ba19gydF4y2Ba]。最详细方法代表了一种细粒度的描述心室活动(在细胞或亚细胞水平),这是必要的分析区域心肌动力学(gydF4y2Ba17gydF4y2Ba,gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba21gydF4y2Ba]。然而,这些方法需要大量的计算资源和具有一个重要的参数的数量。这些方面减少模型可识别性,更困难一些这些模型与其他生理系统的模型(例如,俺们),从而限制其应用我们的问题。另一方面,最简单的心室模型是基于时变倒电容(gydF4y2Ba22gydF4y2Ba,gydF4y2Ba23gydF4y2Ba),这可以给现实的模拟心室压力和体积,需要低的计算资源。然而,心率的影响,钙离子浓度变化,和自主调制在收缩过程中不考虑这些模型。gydF4y2Ba

该模型可以被视为一种进步的全球倒电容模型,包括一个简化的兴奋收缩过程的描述。著名的分为,路透社gydF4y2Ba24gydF4y2Ba)的心脏动作电位(BR模型)模型被选择,因为它提供了一个基本的描述细胞内钙gydF4y2Ba动力学,同时保持低水平的复杂性。gydF4y2Ba

心室机械活动通常被描述为一个函数的主动和被动属性。活跃的属性是一个电活动的影响下,由于钙离子浓度的变化在动作电位使力的发展。被动属性主要是由于心肌组织胶原蛋白纤维取向、密度等)。心肌张力通常表示为主动和被动的紧张关系的总和。gydF4y2Ba

BR的钙浓度变量模型作为模型的输入机械活动的活跃。在目前的工作,主动张力的作品灵感来自猎人et al。gydF4y2Ba12gydF4y2Ba),被定义为gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba紧张的价值在哪里gydF4y2Ba等长张力的钙离子浓度为50%,gydF4y2BangydF4y2Ba是希尔系数确定曲线的形状和gydF4y2Ba是协同肌丝”。“假设心室应该是由圆周肌肉纤维,纤维应变gydF4y2Ba可以表示为一个函数的心室半径;gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2BargydF4y2Ba和gydF4y2BaRgydF4y2Ba是心室半径变形和未变形的状态,分别。为了获得总活跃力由心室,由此产生的张力乘以心肌壁表面gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba:gydF4y2Ba 被动的紧张关系gydF4y2Ba来自pole-zero本构定律提出了(gydF4y2Ba25gydF4y2Ba)有一个圆周应变之间的关系和纤维轴的紧张局势。gydF4y2Ba

(我)gydF4y2Ba对轴向拉力gydF4y2Ba:gydF4y2Ba (2)gydF4y2Ba轴向压缩gydF4y2Ba:gydF4y2Ba 总被动的力量由心室然后乘以计算被动紧张和墙面gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba:gydF4y2Ba 总力由心室是主动和被动的总和:gydF4y2Ba 所以纤维轴的力量已经定义为一笔两心室半径的函数。键合图的形式,由心室的力,这是由先前定义的关系,可以被描述为两个电容元素代表了主动和被动属性。1-junction是用来连接两个电容元素,因为纤维轴的总力被定义为两种力量(图的总和gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

在心室收缩,力量的崛起和纤维长度的变化导致心室压力的变化。假设心室应该是圆周的肌肉纤维,纤维力和心室压力之间的关系提出了(gydF4y2Ba6gydF4y2Ba可以使用)。在这种方法中,喷射出的体积gydF4y2BaVgydF4y2Ba被定义为一个函数的心室半径gydF4y2Ba 的值gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba和gydF4y2BangydF4y2Ba有经验的定义。这种方法显示提供仿真结果与生理(相干gydF4y2Ba6gydF4y2Ba]。因此,能源领域的变化可以描述从力学、液压变压器实现(gydF4y2Ba4gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

2.2.2。循环gydF4y2Ba

系统性和肺的发行量是由不同种类的动脉,毛细血管和静脉。Windkessel模型通常用于表示血管系统(gydF4y2Ba26gydF4y2Ba,gydF4y2Ba27gydF4y2Ba通过使用电子类比)。事实上,每个容器的一部分可以由它的体积相关的一组方程gydF4y2BaVgydF4y2Ba、流gydF4y2Ba问gydF4y2Ba,和压力gydF4y2BaPgydF4y2Ba。gydF4y2Ba

(我)gydF4y2Ba能力gydF4y2Ba:随着血管具有弹性,体积和压力的变化之间的关系可以定义:gydF4y2Ba,在那里gydF4y2Ba是未拉伸的体积。gydF4y2Ba(2)gydF4y2Ba电阻gydF4y2Ba:船的电阻特性的特点是流量和压力的变化之间的关系:gydF4y2Ba。gydF4y2Ba(3)gydF4y2Ba惯性gydF4y2Ba:血液的质量带来一些惯性的影响关系gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

血管模型可以直接反映在键合图模型中并联电容,电阻,串联一个惯性。整个循环的模型定义在一个全球的方式通过考虑血管组(例如,肺循环和体循环)在一个等效集总模型(图gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)。为了模拟的影响从仰卧的姿势变化挡风玻璃位置,重力的影响在身体的不同部位应考虑。体循环的模型因此被分为三个部分(头部、腹部和腿部)。心脏瓣膜被建模为非理想的二极管使用调制抗性。心房被建模为常数的参数。在前一节中描述的心室模型用于左和右心室。表gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,gydF4y2Ba2gydF4y2Ba,gydF4y2Ba3gydF4y2Ba和gydF4y2Ba4gydF4y2Ba总结了用于循环模型的参数值。gydF4y2Ba

2.2.3。自主神经系统gydF4y2Ba

ANS的现有模型,基于闭环形式,可以分为三个主要类别。gydF4y2Ba

(我)gydF4y2Ba行为模型gydF4y2Ba基于信号处理和识别理论,如自回归移动平均模型与外源输入(ARMAX) [gydF4y2Ba35gydF4y2Ba]。实验信号,尽管他们允许繁殖生理的解释这些模型的参数是困难的,因为没有直接的生理和结构关系模型组件和参数。gydF4y2Ba(2)gydF4y2Ba全球气候模型gydF4y2Ba呈现unphysiological描述的系统动力学gydF4y2Ba36gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba(3)gydF4y2Ba表示模型gydF4y2Ba在于造型的不同子系统可以关联到一个实体的心血管控制(gydF4y2Ba37gydF4y2Ba,gydF4y2Ba38gydF4y2Ba]。他们中的许多人(gydF4y2Ba33gydF4y2Ba,gydF4y2Ba34gydF4y2Ba)是基于韦塞尔和settel最初提出的结构gydF4y2Ba39gydF4y2Ba),这是延迟和一阶滤波器组成。这种形式使全球神经递质动态的表示特定的传出通路和描述不同响应时间的交感和副交感神经分支。gydF4y2Ba

提出了一种新的ANS模型来描述压力的活动和心肺反射(图gydF4y2Ba3gydF4y2Ba)。压力感受器的输入是动脉压(gydF4y2Ba巴勒斯坦权力机构gydF4y2Ba)和其动态特性是由first-orderfilter(图表示gydF4y2Ba4(一)gydF4y2Ba)。心肺感受器由瞬时和平均静脉压力之间的差异(gydF4y2Ba光伏gydF4y2Ba和gydF4y2BaPvmeangydF4y2Ba分别(图)gydF4y2Ba4 (b)gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

四个变量在模型中通过控制不同的传出通路:心率、心肌收缩性,系统阻力,体积和静脉。心率的作用取决于交感和副交感神经系统。心脏收缩性、系统性抗性和静脉卷只对交感神经系统的影响。相同的结构,基于归一化函数,延迟和一阶滤波器,用于每一个模仿传出通路。归一化函数是乙状结肠(中定义的输入-输出关系gydF4y2Ba34gydF4y2Ba]:gydF4y2Ba 泛型参数gydF4y2BaxgydF4y2Ba代表了心率、收缩性、外围和静脉音量调节。俺们模型耦合到CVS注射在先前后者的四个控制变量以以下方式。gydF4y2Ba

(我)gydF4y2Ba心率gydF4y2Ba:心率调控的模型是由两个部分组成的迷走神经和交感神经通路(图gydF4y2Ba5(一个)gydF4y2Ba)。每个分支由延迟(gydF4y2BaRsgydF4y2Ba和gydF4y2Ba房车gydF4y2Ba分别是同情和par-asympathetic延迟),和一个一阶滤波器的特点是增加(gydF4y2BaKsgydF4y2Ba和gydF4y2BaKvgydF4y2Ba分别sympathic和迷走神经的收益)和时间常数(gydF4y2BaTsgydF4y2Ba和gydF4y2Ba电视gydF4y2Ba)。心率调节输出信号的模型(gydF4y2Ba足球俱乐部gydF4y2Ba)是连续的,并通过添加来自交感和副交感神经分支和基底(未调制的)心率(gydF4y2BaIogydF4y2Ba)。获得脉动血压、积分脉冲频率调制(IPFM)模型,因为它将连续输入信号转换成一个事件系列(gydF4y2Ba40gydF4y2Ba)(图gydF4y2Ba5 (b)gydF4y2Ba)。IPFM模型的输入输出信号的心率调控模型。IPFM允许的输出模型的激发的电活动gydF4y2Ba24gydF4y2Ba),每个发射脉冲(gydF4y2Ba足球俱乐部gydF4y2Ba)带来的钙浓度的增加。gydF4y2Ba(2)gydF4y2Ba收缩性gydF4y2Ba:gydF4y2Ba不可食用的gydF4y2Ba参数活跃紧张的心脏纤维可以被认为是心脏收缩性的一项指标。从这个意义上说,gydF4y2Ba不可食用的gydF4y2Ba定义是取代基值和输出信号之和的收缩性监管模式:gydF4y2Ba(图gydF4y2Ba6gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba(3)gydF4y2Ba外周阻力gydF4y2Ba:系统性抗性都等于一个常数的总和值和一个组件,它取决于俺们规定:gydF4y2Ba(图gydF4y2Ba7gydF4y2Ba)。gydF4y2BaPbgydF4y2Ba和gydF4y2Ba卡式肺囊虫肺炎gydF4y2Ba分别是,压力感受器和心肺感受器输出。gydF4y2Ba(iv)gydF4y2Ba静脉体积gydF4y2Ba:静脉的本构关系能力取决于体积未拉伸gydF4y2Ba。的监管部分未拉伸卷对应的差异与基底值:gydF4y2Ba(图gydF4y2Ba8gydF4y2Ba)。gydF4y2BaPbgydF4y2Ba和gydF4y2Ba卡式肺囊虫肺炎gydF4y2Ba分别是,压力感受器和心肺感受器输出。gydF4y2Ba

2.3。倾斜试验的仿真模型gydF4y2Ba

倾斜试验产生重大变化的血压在身体的不同部位。为了考虑重力的影响,不同的压力水平对液压模型的能力(gydF4y2Ba26gydF4y2Ba]。介绍了键合图的形式,这些压力1-junction(图gydF4y2Ba9 (b)gydF4y2Ba):gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba流体压力在仰卧位和吗gydF4y2Ba被定义在[gydF4y2Ba26gydF4y2Ba)的关系gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba桌子角表示为斜坡函数从0到最大角度吗gydF4y2Ba是倾斜的,gydF4y2Ba是时候最大角和gydF4y2Ba压力是由于重力,等于gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba流体密度和吗gydF4y2BaggydF4y2Ba引力常数。的参数gydF4y2BahgydF4y2Ba对应于一个部分之间的平均距离的身体和心脏水平。对一个成年人来说,意味着价值gydF4y2BahgydF4y2Ba=−上方30厘米,20厘米的腹部和腿80厘米。所以可以确定的变化的压力由于重力作用被认为是身体的一部分gydF4y2Ba对于上部,gydF4y2Ba腹部,gydF4y2Ba的腿。gydF4y2Ba

这些结果已经证实实验通过测量压力的手指在三testsrealized顺序在同一正常(图gydF4y2Ba9(一个)gydF4y2Ba)。动脉压已经测量使用特遣队监视器(CNSystems、格拉茨、奥地利),这是一种非侵入性的连续beat-to-beat评价心血管系统变量。血压记录研究手指体积描记法技术和由示波的定期校准与cuff-based血压测量装置。gydF4y2Ba

在第一、第二和第三个测试,手指传感器,分别放置在腹部,up-per位置和在较低的位置。当手指位于腹部或大腿水平(数字gydF4y2Ba9(一个)gydF4y2Ba(1)gydF4y2Ba9(一个)gydF4y2Ba(3)),血压上升,当改变从一个仰卧的挡风玻璃位置,因为重力的作用使血容量的增加身体的下半部分。在相反的位置,测量在上层位置(图完成gydF4y2Ba9(一个)gydF4y2Ba(2)导致血容量减少在倾斜传感器水平。gydF4y2Ba

这些压力值应用通过实现(gydF4y2Ba11gydF4y2Ba)循环模型为体循环定义三个不同的部分。引入时变重力压力的起源的非平稳条件来模拟病人的体位变化。gydF4y2Ba

2.4。识别算法gydF4y2Ba

大多数的模型参数取得了文学和提出的表gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,gydF4y2Ba2gydF4y2Ba,gydF4y2Ba3gydF4y2Ba,gydF4y2Ba4gydF4y2Ba。然而,为了确定人力资源的特定病人的反应信号,参数gydF4y2Ba和gydF4y2Ba电视gydF4y2Ba已确定,通过最小化误差函数模拟和实验之间心率信号。为这个错误不是可微函数对模型参数和可以有多个当地的最适条件,进化算法(EA)已经申请了参数识别。EA是随机搜索技术,受进化和自然选择理论,它可以用来找到一个最优配置对于一个给定的系统在特定约束(gydF4y2Ba41gydF4y2Ba]。在这些算法中,每一个“个人”的“人口”的特征是一组参数(或染色体)。创建初始种群时,通常从一组随机的染色体,这人口将“进化”,提高其全球性能,通过一个迭代的过程。在这个过程中,每一个评估的误差函数,并应用变异和交叉产生的新一代运营商在选择个人,现在低误差值,与概率gydF4y2Ba点gydF4y2Ba和gydF4y2Ba个人电脑gydF4y2Ba,分别。EA的收敛性和鲁棒性特性很大程度上是研究在文献[gydF4y2Ba42gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba44gydF4y2Ba]。这些属性取决于(i)足够的个体编码、(2)适当的误差函数的定义,和(3)选择合适的交叉和变异的遗传算子。gydF4y2Ba

2.4.1。个人代表和初始种群gydF4y2Ba

每个人代表整个模型的一个实例和特点是6实值参数来识别(gydF4y2Ba和gydF4y2Ba电视gydF4y2Ba)。为了减少搜索空间,参数值有界生理上合理的间隔已定义从生理知识。心率信号的识别已经意识到200年期间心跳倾斜测试。gydF4y2Ba

2.4.2。错误的评估gydF4y2Ba

选择过程在于将每个个体与选择概率的计算误差值,必须最小化。误差函数被定义为每个样本之间的差异的绝对值的实验和模拟心跳信号。这一标准已被选为获得模拟应变尽可能接近真实的信号。gydF4y2Ba

2.4.3。选择方法gydF4y2Ba

一旦误差函数对于评估,选择是由“轮盘赌”的方法,用于函数极小化,选择给定个体的概率取决于误差函数的值除以人口的错误值的总和。只有标准的遗传算子,为实值定义染色体,已被用于这项工作:“均匀交叉”,创建了两个新个体(后代)从现有的两个个体(父母)通过随机复制每个等位基因从一个父母或其他,根据一个统一的随机变量和高斯变异,“创建一个新的个人通过随机改变一个等位基因的价值(随机选择),基于高斯分布的当前值。gydF4y2Ba

3所示。结果与讨论gydF4y2Ba

挡风玻璃倾斜试验已经应用于八个健康受试者和八个2型糖尿病患者。这个病理特点是高水平的血液中糖(高血糖)由于代谢紊乱在机体免疫反应的胰岛素或胰岛素缺乏。gydF4y2Ba

对于每个倾斜试验,经典指标HRV分析估计和模型参数被确定为每个主题。数据gydF4y2Ba10gydF4y2Ba和gydF4y2Ba11gydF4y2Ba显示了8名健康受试者的心率和八个糖尿病患者在倾斜试验(灰色)和模型参数辨识后的输出(黑色)。在大多数情况下,可以观察到心率增加突然倾斜后,应用在第一分钟的录音,然后慢慢降低血压的方法其生理值。gydF4y2Ba

仿真结果表明,该模型能够toreproduce全球个人心率反应的倾斜试验16科目。心率的低频变化符合实验信号与第一次反弹后,心率增加复制在大多数情况下。缺乏高频组件,实验中可以看到心率,可以部分解释为缺乏respira-tion和环境条件的影响(如温度或外部调节通过中枢神经系统)模型。此外,在这部作品中,识别算法已经应用在批处理模式下,为了获得一组参数值描述每个病人。这是合理确定参数(相关神经递质密度和传出时间延迟)倾斜试验期间不应该有所不同。gydF4y2Ba

压力控制在倾斜试验可以使用心血管模型进行分析。图gydF4y2Ba12gydF4y2Ba说明了心率影响迷走神经和sympatheticpathways糖尿病患者。可以观察到两个篮板(R1和R2)实验心率和模拟信号。第一次反弹(R1)的发病是由迷走神经抑制后倾斜试验的开始。交感神经系统缓慢激活,可以解释第二个反弹(R2)的存在。这些估计以及交感神经和副交感神经的活动可以有助于更好地解释HRV信号在倾斜测试。gydF4y2Ba

为了测试识别方法的鲁棒性,算法一直重复一个健康方面的17倍。图gydF4y2Ba13gydF4y2Ba显示箱线图获得参数的值:gydF4y2Ba和gydF4y2BaTsgydF4y2Ba每个17的识别过程。这些结果显示解决方案的稳定性通过识别过程。gydF4y2Ba

一个常见的时域指标心率信号分析的标准偏差是RR正常节拍之间的间隔(gydF4y2BaSDNNgydF4y2Ba)。这一指标反映了全球变化的心率和翻译HRV信号的频谱能量的总功率(gydF4y2Ba1gydF4y2Ba]。的gydF4y2BaSDNNgydF4y2Ba已经计算了每个主题并与识别模型参数。之间的相关系数gydF4y2BaSDNNgydF4y2Ba和副交感神经gydF4y2Ba已经计算并发现等于0.9411。图gydF4y2Ba14gydF4y2Ba显示之间的线性回归gydF4y2Ba和gydF4y2BaSDNNgydF4y2Ba。之间的相关性gydF4y2Ba和gydF4y2BaSDNNgydF4y2Ba可以解释的迷走神经活动在低和高频率成分。gydF4y2Ba

4所示。结论gydF4y2Ba

心血管系统由几个的新模型耦合的子系统(心室、循环和ANS)已经被提出并应用心率变异性信号的分析。利用键图模型心室活动和血管系统显示促进不同的简单的组件的耦合,形成一个复杂的系统使用相同的形式对不同能量域(液压和机械)。然而,尽管这种形式主义似乎特别适应的循环和全球机械活动的描述心室,显著非线性参与心脏动作电位的起源已经被一组常微分方程建模(BR模型),加上全球键合图模型。gydF4y2Ba

该模型被用来复制特定病人的心率信号在倾斜测试8个健康受试者和八个糖尿病患者。进化算法已应用识别方法。参数调整后,模拟信号再现观察心率信号的低频成分,占大多数的精力HRV信号在倾斜试验获得。此外,确定模型参数的分析表明高参数之间的相关性gydF4y2Ba和全球变化计算实验的心率。为了繁殖HRV信号的高频分量,模型应该新增内容,特别是呼吸系统的耦合。递归的识别一些模型参数固定在这项工作也可以应用,以便更好地代表了倾斜试验产生的非平稳。gydF4y2Ba

人口统计分析区分这两个研究通过古典音乐或基于模型的指标超出了本文的范围,随着sub-jects包括数量的还低。所以,暂时没有结论可以对模型参数改变ondiabetic病人。然而,这是我们工作的未来发展方向之一。结果提出了鼓励使用基于模型的方法在计算机辅助诊断和测试不同的治疗方案与一个特定的模型。gydF4y2Ba

附录gydF4y2Ba

键合图的形式gydF4y2Ba

键合图(BG)形式主义是一种基于图表的方法,特别强大的代表multienergy系统,因为它是基于权力的代表交流(gydF4y2Ba45gydF4y2Ba]。实际上,术语,规则,和键合图模型的构造是相同的所有能源领域。例如,在机械领域,努力变量gydF4y2BaegydF4y2Ba力和流变量吗gydF4y2BafgydF4y2Ba是速度;然而,在液压领域,努力变量gydF4y2BaegydF4y2Ba压力和流量变量吗gydF4y2BafgydF4y2Ba代表流。能力是努力和流动的产品:gydF4y2Ba。键合图语言的元素可以在以下分类。gydF4y2Ba

(一)被动的元素gydF4y2Ba和gydF4y2Ba:gydF4y2Ba

(我)gydF4y2Ba电阻元件gydF4y2Ba:电阻元件gydF4y2Ba用于描述耗散现象,可以代表电气电阻,阻尼器,或在流体线插头;gydF4y2Ba(2)gydF4y2Ba电容元件gydF4y2Ba:电容元件gydF4y2Ba用于描述能量储存和能代表弹簧或电力电容器;gydF4y2Ba(3)gydF4y2Ba惯性元件gydF4y2Ba:惯性元素gydF4y2Ba电力系统是用来模拟电感效应和质量或机械或流体系统的惯性效应。gydF4y2Ba

(b)活性元素:Se和科幻小说:gydF4y2Ba

(我)gydF4y2Ba源是一种元素,产生一个努力,独立于流,流量来源是一个元素产生流量独立的努力。gydF4y2Ba

(c)结元素:0,1,TF, GY:gydF4y2Ba

(我)gydF4y2Ba0结:0结特点是平等的努力所有的链接,而相应的流动总结为零,如果权力取向积极向结;gydF4y2Ba(2)gydF4y2Ba结:1连接的特点是流动的平等上所有的链接,和相应的工作总结为零功率相同的方向;gydF4y2Ba(3)gydF4y2Ba变压器(TF):变压器TF节约电力和传输功率的因素扩展定义的变压器模量;它可以代表一个理想的电子变压器或很多杆;gydF4y2Ba(iv)gydF4y2Ba回转器(GY):一个回转器之间建立一个关系流流andconserves努力和努力的力量。它可以代表一个mechanicalgyroscope或电子直流电机。gydF4y2Ba

引用gydF4y2Ba

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