Известия высших учебных заведений

Прикладная нелинейная динамика

ISSN 0869-6632 (Print)
ISSN 2542-1905 (Online)

Для цитирования:

Павлов А. Н., Янсон Н. Б., Анищенко В. С., Гриднев В. И., Довгалевский П. Я. Диагностика сердечно-сосудистой патологии методом вычисления старшего показателя ляпунова по последовательности RR-интервалов // Известия вузов. ПНД. 1998. Т. 6, вып. 2. С. 3-14. DOI: 10.18500/0869-6632-1998-6-2-3-14

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Полный текст в формате PDF(Ru):
Иконка PDF 1998no2p003.pdf
(загрузок: 0)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Прикладные задачи нелинейной теории колебаний и волн
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
577.3+517
DOI: 
10.18500/0869-6632-1998-6-2-3-14

Диагностика сердечно-сосудистой патологии методом вычисления старшего показателя ляпунова по последовательности RR-интервалов

Авторы: 
Павлов Алексей Николаевич, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского (СГУ)
Янсон Наталия Б., Ланкастерский университет
Анищенко Вадим Семенович, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского (СГУ)
Гриднев Владимир Иванович, Саратовский НИИ Кардиологии Росздрава
Довгалевский Павел Яковлевич, Саратовский государственный медицинский университет имени В.И. Разумовского (СГМУ)
Аннотация: 

В настоящей работе мы предлагаем метод представления дискретной последовательности кардиоинтервалов в виде гладкой временной зависимости, который позволяет применять к данному типу временных рядов процедуру вычисления старшего ляпуновского показателя. Обработка банков данных, содержащих записи RR-интервалов пациентов, страдающих ишемической болезнью сердца, а также лиц, перенесших инфаркт миокарда, продемонстрировала, что ляпуновский показатель может являться диагностическим критерием, позволяющим осуществлять разделение различных групп пациентов более достоверно, чем стандартные для кардиологии методы анализа временных рядов.

Ключевые слова: 
-
Благодарности: 
Проводимые исследования были частично поддержаны грантом INTAS 96-0305 и Саратовским Международным центром перспективных исследований.
Список источников: 
  1. Goldberger AL, West BJ. Fractals in physiology and medicine. Yale J. Biol. Med. 1987;60(5):421-435.
  2. Babloyantz А, Destexhe А. Is а normal heart а periodic oscillator? Biol. Cybern. 1988;58(3):203-211. DOI: 10.1007/BF00364139.
  3. Goldberger AL, Rigney DR, West BJ. Chaos аnd fractals in human physiology. Sci. Аm. 1990;262(2):42-49. DOI: 10.1038/scientificamerican0290-42.
  4. Гласс Л., Мэки M. От часов к хаосу: Ритмы жизни. М.: Мир, 1991.
  5. Glass L. Theory оf heart: Biomechanics, Biophysics, and Nonlinear Dynamics of Cardiac Function. N. Y.: Springer; 1991. 611 p.
  6. Glass L. Cardiac arrhythmias and circle maps — A classical problem. Chaos. 1991;1(1):13-19. DOI: 10.1063/1.165810.
  7. Peng CK, Mietus J, Hausdorff JM, Havlin S, Stanley HE, Goldberger AL. Long-range anticorrelations and non-Gaussian behavior of the heartbeat. Phys. Rev. Lett. 1993;70(9):1343-1346. DOI: 10.1103/PhysRevLett.70.1343.
  8. Peng CK, Havlin S, Stanley HE, Goldberger AL. Quantification оf scaling exponents and crossover phenomena in nonstationary heartbeat time series. Chaos. 1995;5(1):82-87. DOI: 10.1063/1.166141.
  9. Peng СК, Havlin S, Stanley HE, Goldberger AL. Fractal scaling properties in nonstationary heartbeat time series. AIP Conf. Proc. 1996;375:615-627. DOI: 10.1063/1.51000.
  10. Frison TW, Peng CK, Goldberger А, Katz RA. Chaotic data analysis of heart R-R Interval EKG data. AIP Conf. Proc. 1996;375:658-668. DOI: 10.1063/1.51003.
  11. Ulbikas J, Cenys А, Zemaityte D, Varoneckas G. Correlations in heart beat data аs quantitative characterization оf heart pathology. AIP Conf. Proc. 1996;375:669-675. DOI: 10.1063/1.51004.
  12. Zebrowski JJ, Poplawska W, Baranowski R. Pattern entropy а tool for non-linear dynamical analysis оf а biological nonstationary system: the human heart. Acta Physica Polonika В. 1995;26(6):1055-1064.
  13. Baranowski R, Zebrowski JJ, Poplawska W, Mananas MA, Jane R, Caminal P, Chojnowska L, Rydlewska-Sadowska W, Vinolas X, Guindo J, Bayes de Luna A. 3-dimensional Poincare plots оf the QT intervals — аn approach to nonlinear QT analysis. In: Computers in Cardiology. 1995, Vienna, Austria. P. 789-792. DOI: 10.1109/CIC.1995.482783.
  14. Bigger JT, Fleiss JL, Steinman RC, Rolnitzky LM, Kieiger RE, Rottman JN. Correlations among time and frequency domain measures of heart period variability two weeks after acute myocardial infarction. Am. J. Cardiol. 1992;69(9):891-898. DOI: 10.1016/0002-9149(92)90788-z.
  15. Rosenblum M, Kurths J. A model оfor neural control of the heart rate. Physica А: Stat. Mech. Appl. 1995;215(4):439-450. DOI: 10.1016/0378-4371(95)00041-5.
  16. Seidel H, Herzel H. Modelling Heart Rate Variability Due to Respiration and Baroreflex. In: Mosekilde E, Mouritsen OG, editors. Modelling the Dynamics of Biological Systems. Springer Series in Synergetics. Vol. 65. Berlin: Springer; 1995. P. 205-229. DOI: 10.1007/978-3-642-79290-8_11.
  17. Bezerianos А, Bountis T, Papaioannou G, Polydoropoulos P. Nonlinear time series analysis of electrocardiograms. Chaos. 1995;5(1):95-101. DOI: 10.1063/1.166104.
  18. Garfinkel A, Spano ML, Ditto WL, Weiss JN. Controlling cardiac chaos. Science. 1992;257(5074):1230-1235. DOI: 10.1126/science.1519060.
  19. Анищенко B.C., Сапарин П.И. Нормированная энтропия как диагностический признак реакции сердечно-сосудистой системы человека на внешнее воздействие // Изв. вузов. Прикладная нелинейная динамика. 1993. Т. 1, № 3, 4. С. 54.
  20. Анищенко B.C., Сапарин П.И., Куртс Ю., Витт А., Фосс А. Анализ динамики сердечного ритма человека на основе критерия перенормированной энтропии // Изв. вузов. Прикладная нелинейная динамика. 1994. Т. 2, № 3, 4. С. 55.
  21. Kurths J, Voss А, Saparin Р, Witt А, Kleiner HJ, Wessel N. Quantitative analysis оf heart rate variability. Chaos. 1995;5(1):88-94. DOI: 10.1063/1.166090.
  22. Voss А, Kurths J, Kleiner HJ, Witt А, Saparin Р, Dietz R, Fiehring Н, Wessel N. Neue methoden fur die erkennung von hochrisikopatienten in der kardiologie. Biomedizinische Technik. 1994;39(6):134-143. DOI: 10.1515/bmte.1994.39.6.134.
  23. Анищенко B.C., Сафонова M.A., Сапарин П.И. Измерительно-вычислительный комплекс для диагностики сложных режимов автоколебаний // РЭ. 1992. Т. 37, №. 3. С. 467.
  24. Saparin РI, Zaks MA, Kurths J, Voss А, Anishchenko VS. Reconstruction and structure of electrocardiogram phase portraits. Phys. Rev. E. 1996;54(1):737-742. DOI: 10.1103/PhysRevE.54.737.
  25. Дмитриева H.B. Симметрийный подход к анализу электрокардиограммы // Серия биологическая. 1989. № 3. С. 450.
  26. Дмитриева Н.В. Симметрийный подход к анализу электрической и сократительной активности кардиоцитов // Серия биологическая. 1992. № 2. С. 270.
  27. Анищенко B.C., Янсон H.Б., Павлов А.Н. Может ли режим работы сердца здорового человека быть регулярным? // РЭ. 1997. Т. 42, вып 8. С. 1005.
  28. Павлов А.Н., Янсон Н.Б. Применение методики реконструкции математической модели к электрокардиограмме. // Изв. вузов. Прикладная нелинейная динамика. 1997. Г. 5, № 1. С. 93.
  29. Анищенко B.C., Янсон Н.Б., Павлов А.Н. Седло-фокус в модели электрической активности сердца человека // Письма в Ж’ТФ. 1996. Т. 22, № 4. С. 78.
  30. Янсон Н.B., Павлов A.H., Баланов А.Г, Анищенко В.С. Задача реконструкции математической модели применительно к электрокардиограмме // Письма в ЖТФ. 1996. Т. 22, № 16. С. 57.
  31. Janson NB, Pavlov AN, Anishchenko VS. One method for restoring inhomogeneous attractors. Int. J. Bifurc. Chaos. 1998;8(4-5):825-833. DOI: 10.1142/S0218127498000620.
  32. Heart rate variability: standards of measurement, physiological interpretation and clinical use. Task Force of the European Society of Cardiology and the North American Society of Pacing and Electrophysiology. Circulation. 1996;93(5):1043-1065.
  33. DeBoer RW, Karemaker JM, Strackee J. Comparing spectra оf а series оf point events particularly for heart rate variability data. IEEE Trans. Biomed. Eng. 1984;31(4):384-387. DOI: 10.1109/TBME.1984.325351.
  34. Климонтович Ю.Л. Турбулентное движение и структура хаоса. M.: Наука, 1990.
  35. Климонтович Ю.Л. Критерии относительной степени упорядоченности открытых систем // УФН. 1996. № 11. С. 1231.
  36. Wolf А, Swift JB, Swinney HL, Vastano JA. Determining Lyapunov exponents from а time series. Physica D. 1985;16(3):285-317. DOI: 10.1016/0167-2789(85)90011-9.
  37. Pikovsky AS, Rosenblum MG, Osipov GV, Kurths J.  Phase synchronization of chaotic oscillators by external driving. Physica D. 1997;104(3-4):219-238. DOI: 10.1016/S0167-2789(96)00301-6.
  38. Paladin G, Serva M, Vulpiani A. Complexity in dynamical systems with noise. Phys. Rev. Lett. 1995;74(1):66-69. DOI: 10.1103/PhysRevLett.74.66.
  39. Loreto V, Paladin G, Vuipiani А. Concept оf complexity in random dynamical systems. Phys. Rev. E. 1996;53(3):2087-2097. DOI: 10.1103/physreve.53.2087.
  40. Janson NB, Paviov AN, Neiman AB, Anishchenko VS. Reconstruction оf dynamical and geometrical properties оf chaotic attractors from threshold—crossing inter— spike intervals. Phys. Rev. Е. 1998;58(1):4-7. DOI: 10.1103/PhysRevE.58.R4.
  41. Анищенко B.C., Астахов В.В. Экспериментальное исследование механизма возникновения и структуры странного аттрактора в генераторе с инерционной нелинейностью // РЭ. 1983. № 6. С. 1109.
  42. Анищенко В.С. Сложные колебания в простых системах. М.: Наука, 1990.
  43. Rossler ОЕ. An equation for continuous chaos. Phys. Lett. А. 1976;57(5):397-398. DOI: 10.1016/0375-9601(76)90101-8.
  44. Packard NH, Crutchfield JP, Farmer JD, Shaw RS. Geometry from а time series. Phys. Rev. Lett. 1980;45(9):712-716. DOI: 10.1103/physrevlett.45.712.
  45. Takens F.  Detecting strange attractors in turbulence. In: Rand D, Young LS, editors. Dynamical Systems and Turbulence, Warwick 1980. Lecture Notes in Mathematics. Vol 898. Berlin: Springer; 1980. P. 366-381. DOI: 10.1007/BFb0091924.
  46. Breeden JL, Packard NH. A learning algorithm for optimal representation оf experimental data. Int. J. Bifurc. Chaos. 1994;4(2):311-326. DOI: 10.1142/S0218127494000228.
Поступила в редакцию: 
27.02.1998
Принята к публикации: 
11.04.1998
Опубликована: 
08.07.1998
  • 241 просмотр