基于右心室光电容积波的心脏变时性方法研究

To evaluate cardiac chronotropic function has important clinical significance. Autonomic nervous activity and body metabolism are the main factors affecting chronotropic function. But the existing methods for chronotropic analysis do not consider both factors at the same time, which is not conducive to accurate assessment of cardiac chronotropic. The project first investigate the variation rules of amplitude, period and baseline parameters of photoplethysmograph (PPG) in right ventricular under resting and exercising conditions. It also explores the corresponding cardiac sympathetic and parasympathetic activity reflected by PPG parameters and the variability of them. Through the above methods, it is to reveal the process of how the alterations of autonomic nervous activity and metabolism affect parameters, variability of the parameters, blood oxygen saturation and other physiological parameters of PPG waveform in right ventricular. It is further to determine the corresponding relationship between the changes in autonomic nervous activity as well as metabolism and changes in heart rate. The purpose of the study is to enable a method for chronotropic analysis based on both autonomic nervous activity and metabolism. Based on that, it further discuss the possibility of applying a rate-adaptive regulation method for pacemakers, which considers comprehensively both changes in cardiac sympathetic and parasympathetic activities, and metabolism. It will try to establish a multi parameters based jointly controlled rate-adaptive method by multi physiological parameter extracted from single photoelectric sensors. The result of the study may provide theoretic basis and experimental evidence for the design and application of new rate-adaptive cardiac pacemakers.

心脏变时性功能的评价具有重要的临床意义。自主神经活动和机体代谢是影响心脏变时性功能的主要因素。现有变时性分析方法没有同时考虑这两大因素，不利于准确评估心脏变时性。本项目通过了解静息与运动状态下犬右心室内光电容积波幅度、间期、基线等波形参量、参量变异性以及血氧饱和度的变化规律，结合各参量及参量变异性反映的心脏自主神经交感、副交感神经活动状态，揭示运动负荷作用下自主神经活动变化与代谢变化对右心室内光电容积波波形参量、参量变异性以及血氧饱和度等生理参数变化的影响过程，明确自主神经活动变化及代谢量变化与心率变化间的对应关系，实现以自主神经活动及代谢为依据的变时性分析方法，进而探讨综合考虑心脏交感、副交感神经活动变化与代谢量变化实现起搏器频率自适应调节的可能性，尝试以单一光电传感器同时提取多个生理量实现多参数联合控制的频率自适应方法。为新型频率自适应心脏起搏器的设计、实现提供理论基础与实验依据。

本项目旨在实现基于右心室光电容积波，综合反映心脏自主神经活动变化以及机体代谢变化的心脏变时性分析方法，为临床变时功能不良的诊断、治疗提供理论依据和评估手段。在此基础上探讨综合考虑心脏交感、副交感神经活动变化与机体代谢变化实现起搏器频率自适应调节的可能性，尝试以单一光电传感器同时提取多个生理量以实现多参数联合控制的频率自适应方法。为无引线心脏起搏器等下一代频率自适应心脏起搏器的设计、实现提供理论基础与实验依据。.项目主要开展了犬右心室光电容积波的提取检测方法研究以及以交感、副交感神经活动和代谢量为依据的变时性分析方法研究。初步试制成功可植入犬右心室的光电容积波检测装置，可以通过导管在体测量、记录犬右心室内光电容积波、温度以及阻抗的变化。实现了单一光电传感器同时提取多个生理量的生理参数检测方法，可以从指端光电容积波中提取得到脉率、血氧饱和度、呼吸、脉率变异性等多项生理参数。实现了以连续超短时心率变异性分析方法为基础的心脏自主神经活动变化分析方法，可以追踪运动中与运动后心脏交感、副交感神经活动的动态变化。实现了基于右心室阻抗、右心室血液温度的起搏频率自适应方法，可以以接近正常生理过程的方式调节右心室起搏频率。.研究证实，所设计的植入式检测装置可以检测犬右心室光电容积波信号。脉率间期获取的Poincaré图指标SD1、SD2以及SD1/SD2能够分别表征副交感活动、交感和副交感的整体作用以及交感和副交感活动的平衡。且这种非线性的分析方法对信号平稳性以及长度没有严格的限制，因此非常适用于极短时信号的动态检测。与频域指标相比，Poincaré图指标在运动中对自主神经系统的超短时测量更加敏感和准确，可以描述自主神经系统在运动中和运动后的动态变化趋势并量化不同强度运动引起的变化差异。.但是犬右心室光电容积波中检测的生理参数与指端光电容积波中检测的生理参数一致性尚未评估，相关的动物基础实验和验证实验仍在继续进行中。