بخشی از مقاله
چکیده – در تحلیل تغییرات نرخ ضربان قلب، طرح پوانکاره و پهناي آن بهعنوان معیاري از تغییرات کوتاه مدت سیگنال در نظر گرفته میشود. هدف از این مطالعه، ارزیابی اثر تأخیر بر تغییرات پهناي طرح پوانکاره در سیگنال نرخ ضربان قلب در هنگام مدیتیشن است. بدین منظور از سیگنالهاي تغییرات نرخ ضربان قلب 25 سوژه زن استفاده شد. طرحهاي پوانکاره با تأخیرهاي یک تا شش در دو مجموعه داده قبل و در هنگام مدیتیشن رسم شد و براي هر داده، پهناي طرح پوانکاره محاسبه گردید.
نتایج مطالعه حاضر نشان میدهد که در هنگام مدیتیشن پهناي طرحهاي پوانکاره با افزایش تأخیر زیاد میشود. در هنگام مدیتیشن پهناي طرح پوانکاره با اعمال تأخیر واحد، 2.5 - 0 .88 و با تأخیر شش 4.77 - 2.5 حاصل شد. بهعلاوه در هنگام مدیتیشن طرح پوانکاره به مقادیر پایینتر شیفت مییابد که نشاندهنده کاهش نرخ ضربان قلب در هنگام مدیتیشن است. سادگی محاسبات پهناي طرح پوانکاره و انطباق آن با ماهیت آشوبی سیگنالهاي بیولوژیکی میتواند در ارزیابی سیگنال نرخ ضربان قلب در هنگام مدیتیشن مفید واقع شود.
-1 مقدمه
سیگنالهاي حیاتی بیانگر رخدادهاي سلولی هستند که چگونگی تغییرات سیستمهاي فیزیولوژیکی در طول زمان را نشان میدهند. سیگنال نرخ ضربان قلب یکی از مهمترین نمونههاي این سیگنالهاي فیزیولوژیکی است. محققان بسیاري علاقهمند به تحلیل سیگنال نرخ ضربان قلب بودهاند، زیرا این سیگنال اطلاعات بسیاري در خود نهفته دارد که بهطور مستقیم به سلامت قلب [1] و بیماريهاي آن نظیر نارسایی قلبی [2]، آنفارکتوس میوکارد [3] و آنژین صدري [4] مربوط میشود.
به علاوه این سیگنال ابزار غیرتهاجمی ارزشمندي براي توصیف نقش سیستم اعصاب خودمختار در تنظیم سیستم گردش خون است. اولین تحلیلها از سري زمانی مبتنی بر اندیسهاي آماري بود که این تحلیلها خیلی زود جاي خود را به تحلیلهاي پیچیدهتر دادند تا اطلاعات ارزشمندي از سیگنال استخراج گردد. تحلیلهاي اولیه، مانند تحلیل طیفی داراي فرضیات محدود کنندهاي براي سري زمانی نرخ ضربان قلب میباشند و با تغییر زیاد منابع نویز شرطی میشوند. در این روشها سیگنال ایستان در نظر گرفته میشود و آزمایشات تحت شرایط کنترل شده انجام میگردد. بهمنظور ارائه راه حلی براي مسأله غیرایستایی سیگنال، روشهاي غیرخطی بهکار گرفته شد.
بهعلّت آشوبی بودن رفتار سیستم قلبی، روشهاي غیرخطی در تحلیل سیگنال نرخ ضربان قلب بهکار رفته است. یکی از این تکنیکها، طرح پوانکاره است. این روش براي اولین بار بهعنوان ابزار کیفی استفاده شد و بعدها کمیسازي هندسه طرح پوانکاره پیشنهاد گردید. تالپو و همکارانش [5] یک بیضی روي طرح پوانکاره قرار دادند تا اندیسهایی از نرخ ضربان قلب محاسبه نمایند. برنان و همکارانش [6] نشان دادند که پهناي طرح پوانکاره سطح تغییرات کوتاه مدت سیگنال نرخ ضربان قلب را نشان میدهد.
هدف مطالعه حاضر، ارزیابی افزایش تأخیر بر پهناي طرح پوانکاره در سیگنال نرخ ضربان قلب در هنگام مدیتیشن است. بدین منظور از دو مجموعه داده متفاوت سیگنال نرخ ضربان قلب، مربوط به قبل و در هنگام مدیتیشن، استفاده شد. طرحهاي پوانکاره با تأخیرهاي یک تا شش براي سیگنالهاي نرخ ضربان قلب رسم و پهناي طرحهاي پوانکاره در هر تأخیر محاسبه گردید. در ادامه، ابتدا چگونگی جمعآوري داده شرح داده میشود. سپس طرحهاي پوانکاره و چگونگی محاسبه پهناي آنها توضیح داده میشود. در نهایت نتایج بدست آمده از تحلیل طرحهاي پوانکاره با تأخیرهاي یک تا شش بر مجموعه داده نشان داده میشود و نتیجهگیري از این مطالعه ارائه میگردد.
-2 روش
-1-2 دادههاي مدیتیشن
در این مطالعه از سیگنالهاي الکتروکاردیوگرام 25 سوژه استفاده شده است که همگی زن بودهاند. 10 سوژه از بین مدیتیتورهاي باتجربه 5 - تا 7 سال تمرین مدیتیشن با میانگین سن - 37.8-6.39 انتخاب شدند. آنها بدون راهنمایی مربی مدیتیشن را انجام دادند. 15 سوژه 11 - سوژه با تجربه با میانگین سن 40.18-7.19 و 4 سوژه بدون تجربه مدیتیشن با میانگین سن - 25.5-1.91 با راهنمایی مربی مدیتیشن را انجام دادهاند. تمام سوژهها در بازه سنی 24-53 سال بودهاند. این افراد سالم بوده و سابقه بیماري قلبی- عروقی و تنفسی نداشتند. از سوژهها خواسته شد دو ساعت قبل از شروع ثبت غذاهاي چرب، سنگین یا شور مصرف نکنند. تمام ثبتها در ساعات 10 تا 14، قبل از صرف ناهار انجام شد.
فرآیند ثبت شامل دو مرحله بود: 5 دقیقه قبل از مدیتیشن در حالت نشسته با چشمان بسته و 15 دقیقه در هنگام مدیتیشن. براي انجام مدیتیشن از سوژهها خواسته شد که در حالت آرامش بر روي یک بالشتک بنشینند و توجه خود را بر تنفس متمرکز کنند. سیگنالهاي الکتروکاردیوگرام - لید - I با استفاده از سیستم پاورلب 16 کاناله - ADInstrument - در کلینیک مدیتیشن ثبت شده است. در ثبت سیگنال از فیلتر بالاگذر 0.1 هرتز، فیلتر پایینگذر 200 هرتز و فیلتر ناچ - براي حذف نویز برق شهر - استفاده شد. نرخ نمونه برداري 400 هرتز انتخاب شد. رزولوشن مبدل آنالوگ به دیجیتال دستگاه 24 بیت و نسبت سیگنال به نویز آن بیشتر از 100 dB بود.
-2-2 طرح پوانکاره
طرح پوانکاره یک نمایش هندسی از سري زمانی در صفحه کارتزین است. با طرحریزي نقاط متوالی سري زمانی نرخ ضربان قلب در فضاي فاز یا صفحه کارتزین، طرح دو بعدي ایجاد میشود .[8] طرح پوانکاره از نرخ ضربان قلب در شکل 1 نشان داده شده است. دو توصیف کننده اصلی طرح پوانکاره SD1 و SD2 هستند. خط مشخصه، خط فرضی قطري با زاویه 45 درجه است و نقاط بر روي این خط فرضی داراي خاصیت RRn=RRn+1 میباشند. میزان پراکندگی نقاط عمودي بر خط مشخصه با SD1 مشخص میشود؛ در حالیکه SD2 میزان پراکندگی را در طول خط مشخصه نشان میدهد.
با توجه به معادلههاي 1 و 2، مقادیر SD1 و SD2 از همبستگی و میانگین سري زمانی نرخ ضربان قلب با تأخیر صفر و یک حاصل شده است. مجموعه معادلات فوق براي طرح پوانکاره با تأخیر واحد ایجاد شده است. مطالعات نشان میدهد که تأخیرهاي زمانی مختلف بینش بهتري راجع به سري زمانی نرخ ضربان قلب، ارائه میدهد. غالباً تأخیرهاي زمانی، ترکیبی از طول سیکل یا زمان نمونهبرداري سیگنال هستند .[6] وابستگی بین متغیرها با انتخاب تأخیر زمانی کنترل میشود و با همبستگی خطی مرتبه بالاتر بین نقاط، تحلیلهاي مطمئنتري ایجاد میگردد.
-3 نتایج تجربی
در هنگام مدیتیشن از خاصیت آشوب گونه این سیگنال کاسته و سیگنال بیشتر ریتمپذیر میشود. طرحهاي پوانکاره با تأخیرهاي یک تا شش براي سیگنالهاي تغییرات نرخ ضربان قلب رسم و پهناي طرحهاي پوانکاره در هر تأخیر محاسبه شد. طرحهاي پوانکاره با تأخیر واحد از یک رکورد، مربوط به قبل و در هنگام مدیتیشن بهترتیب در شکلهاي 3 الف و ب نشان داده شده است.
