A comparative study of the effects of hyperbaric oxygenation on heart rate variability using wavelet analysis and fast Fourier transform

Juvet, T.; Abdelhadi, S.

doi:10.13006/PHR.45.2

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

A comparative study of the effects of hyperbaric oxygenation on heart rate variability using wavelet analysis and fast Fourier transform

Autorzy

Juvet T. , Abdelhadi S.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

DOI

10.13006/PHR.45.2

Warianty tytułu

Studium porównawcze nad wpływem tlenowej terapii hiperbarycznej na zmienność rytmu zatokowego przy wykorzystaniu analizy fali elementarnej i szybkiej transformaty Fouriera

Języki publikacji

PL EN

Abstrakty

Zmienność rytmu zatokowego (HRV) jest sprawdzonym i niezawodnym parametrem mierzącym wpływ autonomicznego układu nerwowego na pracę serca. Badania wykazały, że hiperbaryczna terapia tlenowa (HBO) powoduje zwiększenie HRV oraz redukcję w częstotliwości akcji serca, sugerując tym samym zwiększenie napięcia nerwu błędnego. W celu dokonania analizy HRV wykorzystano kilka metod, w tym analizę czasową, analizę w dziedzinie częstotliwości oraz czasowo-częstotliwościową analizę fali elementarnej. W celu porównania skuteczności tych metod w krótkookresowej analizie HRV, sześciu pacjentów poddano badaniu przy użyciu elektrokardiogramu w warunkach spoczynku, a następnie zlecono im oddychanie 100% O2 pod ciśnieniem 253 kPa (2,5 ATA). HRV analizowano w okresach dwu- i dziesięciominutowych przy użyciu szybkiej transformaty Fouriera (STF) i analizy fali elementarnej. Wyniki wykazały podobieństwa cech diagnostycznych obu metod, przy czym stwierdzono, iż nieprzerwana analiza fali elementarnej osiąga lepsze wyniki w wykrywaniu zmian w HRV w krótszych przedziałach czasowych.

Heart rate variability (HRV) is a recognized and reliable parameter of the autonomous nervous system’s effects on the heart. Hyperbaric oxygenation (HBO) has been shown to increase HRV and decrease heart rate suggesting increased vagal tone. Several methods have been developed to analyze HRV, including time-domain, frequency-domain and wavelet time/frequency analysis. To compare the use of these methods in analyzing HRV over shorter periods of time, electrocardiogram recordings were made of 6 subjects under normal resting conditions, followed by breathing 100% O2 at 253 kPa (2.5 ATA) of pressure. HRV was analyzed over two and ten minute periods using both fast Fourier transform and wavelet analysis. Results showed that wavelet and FFT analyses have similar diagnostic features, with continuous wavelet analysis appearing more suitable in detecting changes in HRV over shorter time periods.

Słowa kluczowe

tlenowa terapia hiperbaryczna zmienność rytmu zatokowego analiza fali elementarnej EKG odstęp RR moc wysokiej częstotliwości moc niskiej częstotliwości

hyperbaric oxygenation heart rate variability wavelet analysis EKG RR interval high-frequency power low-frequency power

Wydawca

Polskie Towarzystwo Medycyny i Techniki Hiperbarycznej

Czasopismo

Polish Hyperbaric Research

Rocznik

2013

Tom

nr 4(45)

Strony

19--36

Opis fizyczny

Bibliogr. 23 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Juvet T.

t.juvet@saba.edu

Saba University School of Medicine, Saba, Dutch Caribbean

autor

Abdelhadi S.

Uniwersytet Medyczny w Sabie, Saba, Niderlandy Karaibskie

Bibliografia

1. Rajendra AU, Kannathal N, Ong Wai S, Ping LY, Tji Leng C. Heart rate analysis in normal subjects of various age groups. Biomed Eng Online. 2004 Jul;24(3):1-8. doi: 10.1186/1475-925X-3-24.
2. Berntson GG, Bigger JT, Eckberg DL, Grossman P, Kaufmann PG, Malik M et al. Heart Rate Variability Origins, methods and interpretive caveats. Psychophysiology. 1997 Nov;34(6):623-48. doi: 10.1111/j.1469-8986.1997.tb02140.x
3. Stein PK, Domitrovich P, Huikuri H, Kleiger R. Traditional and nonlinear heart rate variability are each independently associated with mortality after myocardial infarction. J Cardiovasc Electrophysiol. 2005 Jan;16(1):13-20. doi: 10.1046/j.1540-8167.2005.04358.x.
4. Task Force of the European Society of Cardiology and the North American Society of Pacing and Electrophysiology. Heart Rate variability: standards of measurement, physiological interpretation and clinical uses. Circulation. 1996 Mar;93(5):1043-65. doi:10.1161/01.CIR.93.5.1043.
5. Ducla-Soares JL, Santos-bento M, Laranjo S, Andrade A, et al. Wavelet analysis of autonomic outflow of normal subjects on head-up tilt, cold pressor test, Valsalva manoeuvre and deep breathing. Exp Physiol. 2007 Jul;92(4):677-86. doi: 10.1113/expphysiol.2007.038026.
6. Engin M. Spectral and wavelet based assessment of congestive heart failure patients. Comput Biol Med. 2007 Jun;37(6):820-8. doi: 10.1016/j.compbiomed.2006.08.022.
7. Sollers JJ 3rd, Sanford TA, Nabors-Oberg R, Anderspn CA, Thayer JF. Examining changes in HRV response to varying ambient Temperature. IEEE Eng Med Biol Mag. 2002 Jul-Aug;21(4):30-4. doi: 10.1109/MEMB.2002.1032636.
8. Faust O, Acharya UR, Krishnan SM, Min LC. Analysis of cardiac signals using spatial filling index and time-frequency domain. Biomed Eng OnLine. 2004 Sep;3(30):30.doi: 10.1186/1475-925X-3-30.
9. Chattipakorn N, Incharoen T, Kanlop N, Chattipakorn S. Heart rate variability in myocardial infarction and heart failure. Int J Cardiol. 2007 Sep;120(3):289-96. doi: 10.1016/j.ijcard.2006.11.221.
10. Frenneaux MP. Autonomic changes in patients with heart failure and in post-myocardial infarction patients. Heart. 2004 Nov;90(11):1248-55. doi: 10.1136/hrt.2003.026146.
11. Bigger JT, Fleiss JL, Rolnitzky LM, Steinman RC. The ability of several short-term measures of RR variability to predict mortality after myocardial infarction. Circulation. 1993 Sep;88(3):927-34. doi: 10.1161/01.CIR.88.3.927.
12. Cohn JN, Johnson GR, Shabetai R, Loeb H, Tristani F, Rector T et al. Ejection fraction, peak exercise oxygen consumption, cardiothoracic ratio, ventricular arrhythmias, and plasma norepinephrine as determinants of prognosis in heart failure. The V-HeFT VA cooperative studies group. Circulation. 1993 Jun;87(6 Suppl):V15-V16.
13. Sandercock GR, Brodie DA. The role of heart rate variability in prognosis for different modes of death in chronic heart failure. Pacing Clin Electrophysiol. 2006 Aug;29(8):892-904. doi: 10.1111/j.1540-8159.2006.00457.x
14. Chen WL, Chen JH, Huan CC, Kuo CD Huang CI, Lee LS. Heart rate variability measures as predictors of in-hospital mortality in ED patients with sepsis. Amn J Emerg Med. 2008 May;26(4):395-401. doi: 10.1016/j.ajem.2007.06.016
15. Abel FL, McNamee JE, Cone DL, Clarke D, Tao J. Effects of hyperbaric oxygen on ventricular performance, pulmonary blood volume and systemic and pulmonary vascular resistance. Undersea Hyperb Med. 2000 Summer;27(2):67-73.
16. Meger DE, Abernethy DR. Use of wavelet and Fast Fourier Transform in pharmacodynamics. J Pharmacol Exp Ther. 2007 May;321(2):423-30. doi:10..1124/jpet.106.113183.
17. Lund VE, Kentala E, Scheinin H, Klossner J, Helenius H, Sariola-Heinonen K, Jalonen J. Heart rate variability in healthy volunteers during normobaric and hyperbaric hyperoxia. Acta Physiol Scand. 1999 Sep;167(1):29-35. doi: 10.1046/j.1365-201x.1999.00581.x.
18. Lund VE, Kentala E, Scheinin H, Klossner J, Helenius H, Sariola-Heinonen K, Jalonen J. Hyperbaric oxygen increases parasympathetic activity in professional divers. Acta Physiol Scand. 2000 Sep;170(1):39-44. doi: 10.1046/j.1365-201x.1999.00581.x.
19. Butler M, Shanmukanathan T. Effects of hyperbaric therapy on heart rate variability analyzed using wavelet mathematics. Saba University School of Medicine Hyperbaric Program; 2009 (Unpublished report).
20. Singh JP, Larson MG, O’Donnell CJ, Levy D. Genetic factors contribute to the variance in frequency domain measures of heart rate variability. Auton Neurosci. 2001 Jul;90:122-6. doi: 10.1016/S1566-0702(01)00277-6.
21. Lund VE, Kentala E, Scheinin H, Klossner J, Helenius H, Aitasalo K et al. Effect on age and repeated hyperbaric oxygen treatments on vagal tone. Undersea Hyperb Med. 2005 Mar-Apr;32(2):111-9.
22. Sookan T, McKune AJ. Heart rate variability in physically active individuals: reliability and gender characteristics. Cardiovasc J Afr. 2012 Mar;23(2):62-72. doi: 10.5830/CVJA-2011.108.
23. Pinna GD, Maestri R, Torunski A, Danilowicz-Szymanowicz L, Szwoch M, La Rovere MT, Raczak G. Heart rate variability measures: a fresh look at reliability. Clin Sci (Lond). 2007 Aug;113(3):131-40. doi: 10.1042/CS20070055.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-2315ff83-9711-4459-91a9-e6e3b32f09a9