הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.

מאמר שיטה

תוכנה לניתוח נתוני סדרות זמן של דופק ולחץ דם מתמרון ולסלבה

1.7K צפיות

⸱

DOI:

10.3791/67222

⸱

27 ביוני 2025

 ,  , 
1Department of Mathematics, North Carolina State University, 2Department of Anesthesiology & Intensive Care Medicine, Copenhagen University Hospital - Hvidovre

במאמר זה

סיכום

תוכנת ValsalvaAnalyzer כוללת פונקציות לניתוח מדידות רציפות של אלקטרוקרדיוגרמה ולחץ דם (BP) שנרשמו במהלך תמרון Valsalva (VM). הסמנים הביולוגיים הקליניים המחושבים ותפוקות המודל המשוערות מספקים תובנה לגבי ויסות סימפתטי ופאראסימפתטי של קצב הלב ולחץ הדם במהלך ה-VM.

תקציר

תמרון ולסלבה (VM) הוא מבחן נגיש מאוד בסיכון נמוך המודד את תגובת קצב הלב (HR) ולחץ הדם (BP) המושרה על ידי ברורפלקס לנשימה מאולצת כנגד לחץ תוך חזה של 40 מ"מ כספית למשך 15 שניות. מחקר זה מדגים את תוכנת ValsalvaAnalyzer, המשלבת מידול וניתוח נתונים כדי לחלץ סמנים ביולוגיים מנתוני לחץ דם ואלקטרוקרדיוגרמה (ECG) בסדרות זמן. התוכנה, שתוכנתה ב-MATLAB, משלבת ממשק משתמש גרפי, המאפשר ניתוח נתונים ותחזיות מודלים מתמטיים לקלינאים. התוכנה המכוילת עבור מחשבי PC ו-Mac קוראת נתוני א.ק.ג ולחץ דם שנמדדו במהלך ה-VM. הוא מזהה אוטומטית שיאי R ו-S באות ה-ECG, עם אימות משתמש משולב כדי להבטיח את דיוק האותות שנלכדו. מרווחי ה-RR משמשים לחיזוי HR, ושינויי הגודל המורכבים של QRS משמשים לחיזוי נשימה. לחץ דם סיסטולי ודיאסטולי נלכדים, והמשתמש מזהה את ההתחלה ואת משך ה-VM מה-SBP. התוכנה מזהה אוטומטית את ארבעת שלבי ה-VM ואת הלחץ התוך-חזה. האחרון מתקבל על ידי מיזוג אות הנשימה במנוחה עם הלחץ של 40 מ"מ כספית שהנבדק נושם כנגדו במהלך ה-VM. סמני ה-VM הקליניים המדווחים הנפוצים ביותר המחושבים מנתוני HR ו-BP מדווחים יחד עם הערכות של פרמטרים ספציפיים למטופל המתקבלים באמצעות מודל משוואות דיפרנציאליות, המנבא דינמיקה סימפתטית ופאראסימפתטית. הפלט הסופי, מעל 35 מדדים, כולל לחץ דם ודופק מקסימלי, דופק מקסימלי ומינימלי, יחס Valsalva ומדדים של רגישות לברורפלקס, כולם נשמרים בגיליון אלקטרוני. התוכנה נועדה לנתח את נתוני ה-VM, אך ניתן להרחיב את המתודולוגיה לבדיקות אוטונומיות אחרות. כוחו טמון בשילוב כמויות המופקות מנתונים גולמיים עם תפוקות מודל, הגדלת נתונים קליניים עם מודל מתמטי המספק תובנה לגבי כמויות אוטונומיות בלתי ניתנות למדידה.

מבוא

תמרון ולסלבה הוא מבחן בסיכון נמוך, לא פולשני, זול ונגיש ביותר למדידת תפקוד מערכת העצבים האוטונומית באמצעות תרגילי נשיפה מאולצים 1,2. התמרון מבוצע על ידי מטופלים הנושפים לתוך מכשיר לחץ קצה נשיפה חיובי (PEP) המחובר למנומטר, המחזיק לחץ תוך חזה של 40 מ"מ כספית למשך 15 שניות, בדרך כלל במצב שכיבה או ישיבה 2,3. תמרון זה מאתגר בו זמנית את המערכת האוטונומית ומערכת הלב וכלי הדם, ומחקה את התגובה הפיזיולוגית לגורמי לחץ כמו מאמץ בזמן הרמת חפצים כבדים או איזון לחץ בעת טיסה4. בדיקה זו משמשת לעתים קרובות במסגרות קליניות 2,5, אך נדרשים כלים נוספים לניתוח נתונים המכמתים את המנגנונים הפיזיולוגיים הבסיסיים. מודלים נוירולוגיים המיושמים על ה-VM עשויים להקל על זיהוי קריטריונים אבחנתיים משופרים ומנגנונים סיבתיים לתפקוד אוטונומי5.

ל-VM יש ארבעה שלבים6. זה מקל על ידי עצירת נשימה, המגבירה את הלחץ התוך-חזה, דוחסת את חדרי הלב ואת אבי העורקים החזי ומרוקנת דם במחזור הדם השיטתי, ובכך גורמת לעלייה זמנית בלחץ הדם. שלב I מאופיין בעלייה מתמשכת בלחץ התוך-חזה, הפחתת זרימת הדם הוורידי ללב, נפח השבץ ולחץ הדם העורקי הממוצע. בתגובה, קולטני העורקים בלחץ גבוה מופעלים. הירידה בלחץ הדם במהלך החלק המוקדם של שלב II גורמת לנסיגה פאראסימפתטית, מה שמגביר את הדופק המהיר. במהלך החלק המאוחר של שלב II, עודף סימפתטי מתווך התכווצות כלי דם, ומגביר את לחץ הדם והדופק. בחולים בריאים, התאוששות מלחץ דם היא ערך המנוחה לפני שחרור עצירת הנשימה. שלב III הוא יחסי גומלין לשלב I. שלב זה מתחיל כאשר המטופל משחרר את עצירת הנשימה שלו, מה שגורם לירידה חדה בלחץ התוך-חזה ובלחץ הדם העורקי, ואחריו בדרך כלל עלייה ב-HR. בשלב IV, חזרה ורידית מוגברת ללב והתכווצות כלי דם מתמשכת משלב II מאוחר מביאים לעלייה ניכרת בלחץ הדם הנקראת עודף. גירוי של קולטני לחץ עורקי בלחץ גבוה על ידי ה-overshoot מפעיל את העצב הוואגלי כדי להפחית את HR. המטופל צפוי להתאושש לערכי בדיקה מוקדמת כ-10-30 שניות לאחר הופעת ה-VM 2,5.

ה-VM משמש להערכה ליד המיטה של תפקוד אוטונומי וקרדיווסקולרי7. הסמן הביולוגי הנפוץ ביותר של VM, יחס Valsalva (VR)8,9,10, מודד את התפקוד הפאראסימפתטי כיחס בין מרווח ה-RR הארוך ביותר לאחר הופעת עצירת הנשימה לבין מרווח ה-RR הקצר ביותר. בעבר הוכח כי טכיקרדיה אורתוסטטית יציבתית (POTS) קשורה ל-VR גבוה ולחריגה בולטת של לחץ דם בשלב IV11, הנקראת גם תגובת דפוסN 1. מדד נוסף הוא רגישות הברורפלקס הנרתיקית. מדד זה מוערך בחלק המוקדם של שלבים II ו-IV כאשר שיפוע הרגרסיה בין מרווחי RR ושינויים אופייניים ב-BP 3,10,12,13,14. ניתוח איכותני של תגובות לחץ דם ל-VM יכול לזהות אוושות לב שונות9, ותגובת גל ריבועי ייחודית היא אינדיקטור ליד המיטה לתפקוד לקוי של החדרים ואי ספיקת לב15,16. היעדר עודף לחץ דם ונוכחות ברדיקרדיה לאחר שחרור עצירת נשימה מעיד על דיסאוטונומיה13. תגובת דפוס V עם ירידה מתקדמת בלחץ דם בסוף שלב II והתאוששות איטית בשלב IV אופיינית לתת-לחץ דם אורתוסטטי נוירוגני, מה שמעיד על כשל בארורפלקס אלפא-אדרנרגי1. מחקרים אחרים הוכיחו את היעילות של שימוש ב-VM להשלמת בדיקת הטיה ראש למעלה בבדיקת הפרעות אורתוסטטיות 1,17,18.

מחקרים רבים בחנו תפקוד אוטונומי על ידי ניתוח תגובות HR ו-BP במהלך VM1, אך אין מערכות אוטומטיות בקוד פתוח זמינות לכימות פונקציית ה-baroreflex. מחקרים רבים ניתחו נתונים מ-VM 19,20,21,22, וכמה תוכנות המתמחות בתפקוד אוטונומי, כולל VitalScan של Medeia 23 ו-Kubios 24. VitalScan משתמש באותות א.ק.ג ולחץ דם, אך קוביוס מנתח רק אותות א.ק.ג. אתר VitalScan מציין כי תוכנה זו מעריכה פונקציה אוטונומית אך חסר תיאור מפורט של כמויות מחושבות. קוביוס קובע את שונות הדופק (HRV) ואת ה-VR25. כדי להתמודד עם פערים אלה, מחקר זה מפתח תוכנת קוד פתוח חדשה המחשבת את מדדי ה-VM הנפוצים ביותר 1,25.

התוכנה מנתחת נתוני א.ק.ג ולחץ דם שנמדדו במהלך תמרון VM המחזיק לחץ תוך חזה של 40 מ"מ כספית למשך 15 שניות. אנו ממליצים לכלול נתונים יציבים של 30 שניות לפחות לפני ואחרי ה-VM. לאחר זיהוי HR ולחץ דם סיסטולי, הופעת ה-VM ושחרורו, מופקת קבוצה של סמנים קליניים. בנוסף, תוכנה זו משתמשת במודל המתמטי של רנדל ואחרים 20 כדי לחזות איתות סימפתטי ופאראסימפתטי יחד עם פרמטרים המאפיינים את רגישות הברורפלקס. שתי תכונות קריטיות הן היכולת לקרוא נתונים מאותות רועשים, לזהות ולהסיר חפצים, וזיהוי אוטומטי עם תיקון ידני של סמני VM. האחרון חיוני לחולים עם תפקוד אוטונומי, שבו הזיהוי האוטומטי בלבד נכשל. אקספוזיציה זו כוללת את כל התוצאות עבור נבדק 1 ופרוטוקול לחילוץ תוצאות עבור נבדקים 2-8. התוצאות עבור נבדק 1 כלולות בקוד, בטקסט ובאיורים, והתוצאות עבור כל הנבדקים מוצגות באיור משלים 1, איור משלים 2, איור משלים 3, איור משלים 4, איור משלים 5, איור משלים 6, איור משלים 7 ואיור משלים 8.

תוכנת Valsalva Analyzer מחשבת מדדים אדרנרגיים ווגאליים המאפיינים את התגובה לתמרון Valsalva (VM) ממדידות א.ק.ג ולחץ דם רציפות. כדי להדגים את התוכנה, אנו מספקים תיאור קצר של מערך הניסוי ואחריו תיאור מפורט של התוכנה. התוכנה קוראת נתונים שחולצו מרשומות מטופלים המאוחסנות ב-LabChart. הניתוח מודגם על חולה ביקורת בריא, אך התוכנה כוללת נתונים משמונה נבדקים עם מגוון תגובות אוטונומיות. להלן, נדון בדוגמאות מטופלים ומתאר את הפרוטוקול להתקנה והפעלה של התוכנה. הפרוטוקול כולל הפניות לנתונים שנוצרו ב-MATLAB. כדי להבדיל בין אלה לנתונים הכלולים בתוצאות המייצגות, כל אלה מכונים MFigure #.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

שלושה מערכי נתונים לדוגמה נבחרו מתורמי דם גברים בוגרים (בגילאי 30-45) הזכאים לתרומת דם על פי החקיקה הדנית26, שלושה ממחקר שבדק את ההשפעות של אופיואידים טרום ניתוחיים על חולים בוגרים (בגילאי 40-61) המקבלים החלפת ברך וירך27, ואחד ממטופל שאובחן עם תסמונת טכיקרדיה אורתוסטטית יציבתית (POTS)28. מחקרי BD ומחקרי אופיואידים אושרו על ידי ועדת האתיקה המקומית בדנמרק (H-19069845 ו-H-20071567, בהתאמה), נרשמו בסוכנות הדנית להגנה על נתונים ונרשמו ב-ClinicalTrials.gov (NCT04499664 ו-NCT04902222, בהתאמה). בתי החולים פרדריקסברג וביספביירג, ועדת האתיקה של דנמרק אישרה שימוש בנתונים לאבחון POTS למחקר. כל הנתונים הוסרו לפני שהוכנו כדוגמאות לתוכנה זו, וכל הנבדקים יכלו לדבר ולהבין דנית ונתנו הסכמה מדעת להשתתף במחקרים שלהם.

הערה: התוכנה מספקת כלים לחילוץ סמנים ממדידות של מטופלים של א.ק.ג ולחץ דם. משתמשים יכולים להזין מספר זיהוי נושא, גיל, מין, משקל וגובה. מידע זה הוא אופציונלי. המשתמשים מוזמנים לצטט את כתב היד הזה. התוכנה כוללת נתונים לדוגמה ממדידות של א.ק.ג (ערוץ 1), דופק הנגזר מא.ק.ג (ערוץ 2) ולחץ דם (ערוץ 3). טבלה 1 כוללת תיאור מפורט של המטופל והערות המטופל. שמונה מערכי הנתונים הלא מזוהים שסופקו עם תוכנה זו חולצו ממחקרים שפורסמו בעבר 26,27,28. הנתונים נבחרו כדי להדגים מאפיינים אופייניים שנצפו במהלך ה-VM. הכוונה היא להדגים את תכונות התוכנה, לא לערוך מחקר קליני ספציפי. קריטריוני אי הכללה למחקרי תורם דם ואופיואידים כוללים שימוש לרעה באלכוהול וסמים, ושימוש קבוע באופיואידים, הפרעות קצב או אי ספיקת לב, היסטוריה של תת לחץ דם אורתוסטטי. קריטריוני אי הכללה שאינם מפורטים במפורש עבור כל מחקר מפורטיםב-26,27.

מטופלגיל (שנים)מין (m/f)גובה (ס"מ)משקל (ק"ג)BMI (ק"ג/מ"ר 2)הערות
נושא 135m1769229.7 (אוב)תגובה רגילה
נושא 231m1807021.6 (צפון מערב)תגובה רגילה
נושא 330m1879326.6 (נ"ז)חריגה גדולה בשלב IV. חפצי HR עקב רעש אות א.ק.ג
נושא 442m1757624.5 (צפון מערב)תגובת V אופיינית לתפקוד אוטונומי. השפעה כרונוטרופית לא מספקת בשלב II. אין התאוששות מלחץ דם בשלב השני המאוחר. חסר חריגה בשלב IV.  PRT ארוך
נושא 537f1658531.2 (אוב)אין חריגה בשלב IV
נושא 661f17010737.0 (אוב)התאוששות לא מספקת של לחץ דם בשלב II מאוחר. לחץ דם מקסימלי אינו שווה ללחץ דם בסוף שלב II
נושא 742m1778426.8 (נ)חריגה חסרה בשלב IV
נושא 858f1667727.9 (נקודה)ירידה זניחה בלחץ הדם בתחילת שלב II. חפצי HR עקב רעש אות א.ק.ג. ממצאי BP בשלב IV
nw: BMI במשקל תקין (18.5-25), ow: עודף משקל (BMI (25-30), ob: השמנת יתר (BMI > 30)26

טבלה 1. אנא לחץ כאן להורדת טבלה זו.

1. מערך ניסוי

  1. אסוף מדידות רציפות של לחץ דם משרוול לחץ דם באצבע שמונח על האצבע המורה והאמצעית על היד הלא דומיננטית (איור 1A). מקמו את היד בגובה הלב כדי לסלק את השפעות הכבידה (איור 1B).
  2. מדוד א.ק.ג באמצעות א.ק.ג סטנדרטי בעל 3 אלקטרודות עם אלקטרודות הממוקמות במרחק שווה מהלב באטריום השמאלי והימני ובצד שמאל בקצה התחתון של כלוב הצלעות. לאחר המכשור, בצע את תמרון Valsalva על ידי הנבדק הנושף לתוך מכשיר לחץ נשיפה חיובי (PEP) המחובר למד לחץ (איור 1C,D).
  3. בקש מהנבדק לנשום כרגיל במשך 1-5 דקות עד שנוצר אות יציב. כדי לקבל מספיק נתונים לניתוח, רשום אותות יציבים לפחות 30 שניות לפני ואחרי ה-VM. בצעו VM על ידי בקשה מהנבדק לנשוף במשך 15 שניות, תוך החזקת לחץ של 40 מ"מ כספית (איור 1D). במהלך ההקלטה, במידת האפשר, כבה את הכיול כדי למנוע פערים באות לחץ הדם.
  4. התוכנה מנתחת אותות המיוצאים מ-LabChart ל-MATLAB ב-1,000 הרץ. בתפריט ייצוא כ-MATLAB, כלול ערוצים עם אותות א.ק.ג, דופק ולחץ לחץ תוך-חזה אם הם מתועדים. שימו לב למספרי הערוצים עבור כל אות. בתפריט, בחרו 'פיינט צף של 32 סיביות', 'דגימה לאותו קצב', 'ביטול הערות ' ו'סמני אירוע'. לחץ על OK כדי לייצא קובץ .mat ולחץ על Cancel כדי לעצור את הייצוא.

figure-protocol-1
איור 1: מכשור, שרוול BP, מיקום א.ק.ג, מוניטור, ציוד VM. (A) הרכבה של שרוול לחץ הדם על המורה והאצבע האמצעית על היד הלא דומיננטית. (B) אזיקי לחץ הדם של האצבעות מהודקים בגובה הלב, באמצעות תחבושת CoFlex מגובשת כדי לסלק את השפעות כוח הכבידה. (C) התקן PEP המחובר למד לחץ. (D) הנבדק היושב נושף לתוך מכשיר לחץ נשיפה חיובי (PEP) המחובר למד לחץ, ומחזיק לחץ תוך חזה של 40 מ"מ כספית למשך 15 שניות. (ה) מודול CNAP מודד באופן רציף לחץ דם ומחובר למחשב המעבד ושומר נתונים באמצעות LabChart. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

2. התקנת תוכנה, העלאת נתונים והפעלה

הערה: פרוטוקול זה מתאר כיצד לייצא אותות מ-LabChart ל-MATLAB, אך הפרוטוקול אינו תלוי בהקלטות המאוחסנות בתוכנה זו. אנו מתייחסים למדריכים שלהם עבור אותות שהוקלטו על ידי תוכנות אחרות ומציינים כי ייתכן שיהיה צורך בהמרה כדי לייצא הקלטות בפורמט הנכון. הנתונים חייבים לכלול מדידות רציפות של סדרות זמן של א.ק.ג ולחץ דם.

  1. הורד את תוכנת ValsalvaAnalyzer. שכפל את מאגר GitHub ב-https://github.com/msolufse/ValsalvaAnalyzer. לחץ על כפתור הקוד הירוק. לחץ על הורד ZIP.
  2. נווט לתיקיה ValsalvaAnalyzer. יש להחליף את קובץ ה- Script הראשי DriverBasic.m בתיקיה ValsalvaAnalyzer, וכל שאר קבצי ה- Script (קבצי .m) צריכים להיות בתיקיית הליבה. התוכנה כוללת תיקיות משנה: איורים, סמנים, אופטימיזציה, רגישויות ו-WS.
    הערה: התיקיה Figures מאחסנת איורים שנוצרו. תיקיה זו מכילה שתי תיקיות משנה (נתונים ו-Model_fits): מאגרי נתונים עבור נתונים שנוצרו מניתוח הנתונים ונתונים שנוצרו על ידי מודל המשוואות הדיפרנציאליות. התיקיה Labchart כוללת את קבצי ה- .mat המיוצאים, אך לא את קבצי LabChart המקוריים. התיקייה סמנים מחזיקה את הגיליונות האלקטרוניים עם יחסים קליניים (קובץ אחד לכל נבדק). התיקיות רגישויות ואופטימיזציה כוללות קבצי .mat עם הרגישויות וערכי הפרמטרים המשוערים. התיקיה WS מכילה קבצי .mat שנוצרו בעת ניקוי נתונים. התיקיה הראשית ValsalvaAnalyzer כוללת את DriverBasic.m, סקריפט הליבה הדרוש להפעלת התוכנית. בעת הורדת התוכנה. התיקיה Labchart כוללת קבצי .mat עבור כל אחד משמונת הנושאים לדוגמה, בעוד שהתיקיות עם התוצאות (סמנים, רגישויות, אופטימיזציה ו-WS) כוללות תוצאות רק עבור נושא 1. כאשר מערכי הנתונים לדוגמה בתיקיה מנותחים, קבצי פלט יאוחסנו בתיקיות אלה. הקובץ Patientinfo.xls (וטבלה 1) כולל מידע על המטופל (גיל (שנים), מין (m/f), גובה (ס"מ), משקל (ק"ג) ו-BMI (ק"ג/מ"ר)) עבור כל אחד משמונה מערכי הנתונים לדוגמה. המשקל מאופיין כנורמלי (nw), עודף משקל (ow) או השמנת יתר (ob)29, ומצוין אם לנבדק יש תגובת VM נורמלית או פתולוגית.
  3. כדי להפעיל את התוכנה, עבור לתיקיה ValsalvaAnalyzer ופתח את הקובץ DriverBasic.m ב-MATLAB. בחלונית העליונה, לחץ על עורך ולאחר מכן לחץ על המשולש הירוק שכותרתו הפעלה כדי להפעיל את התוכנית.

3. פלטפורמת תוכנה

הערה: התוכנה המופצת על ידי GitHub נבדקה ב-Windows (Windows 11 Education) וב-Mac (MacOS Sonoma, גרסה 14.3) ומשתמשת ב-MATLAB (גרסה R2023a). ברירות המחדל מוגדרות לסביבת MacOS עם הצעות עבור Windows.

  1. מהתפריט הנפתח בחר פרמטרים של איור, בחר את סוג פלטפורמת התוכנה, גודל גופן האיור, גודל הסמן ורוחב הקו.
  2. לחץ על אישור כדי לקבל ולהמשיך לשלב 4 או לחץ על ביטול כדי לסיים את התוכנית.

4. בחירת המטופל

הערה: שלב זה כולל בחירה וניתוח של נתונים. התוכנה תקרא קבצי .mat מתיקיית Labchart.

  1. בחר מספר כלשהו של מטופלים מהרשימה באמצעות העכבר. הכפתור בחר הכל מסמן את כל המטופלים. תוויות המטופלים נקבעות משמות הקבצים. אלה משמשים בכל הקבצים המיוצאים. לחץ על אישור כדי להמשיך לשלב 5 או על ביטול כדי לצאת מהתוכנית.

5. בחירת פעולה

הערה: שיטות ניתוח הנתונים מפורטות בתפריט המספק פעולות זמינות. אלה כוללים שיטות לניקוי נתוני א.ק.ג ולחץ דם, זיהוי שלבי VM ומחשוב תכונות VM. הראשון מתבצע על הנתונים הגולמיים באמצעות קצב הדגימה המוטמע במדידות (הדוגמאות המצורפות נדגמות ב-1,000 הרץ). תכונות הזיהוי VM משתמשות באותות HR ו-SBP סיסטולי נקיים שנדגמו ב-10 הרץ. נתוני תת-הדגימה משמשים גם לקביעת איתות סימפתטי ופאראסימפתטי המתקבל מפתרון מודל המשוואות הדיפרנציאליות על ידי רנדל ואחרים.20 דמויות שנוצרו נשמרות כקבצי .png ומאוחסנות בתיקיית האיורים והמספרים שנוצרו מאוחסנים בגיליון אלקטרוני (.xlsx) בתיקיית הסמנים. פריסת הפונקציות בתוך תוכנה זו מודגמת באיור 2.

figure-protocol-2
איור 2: פעולות תוכנה. לאחר בחירת המטופלים, התוכנה מספקת אפשרות לתקן אותות נמדדים, כולל (1) האק"ג, שממנו מופקים קצב הלב והנשימה, (2) אות לחץ הדם (BP) שממנו מופקים לחץ דם סיסטולי ודיאסטולי. לאחר הליכים אלה, התוכנה מזהה את שלבי התמרון של Valsalva ומחלצת סמנים ביולוגיים קליניים. לבסוף, אנו מספקים אפשרות להריץ מודל חישובי המנבא את פונקציית הברורפלקס. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

  1. בחר פעולות שיבוצעו בתפריט בחירת ערכת משנה. פעולות מלאות בסדר יורד, למשל, יש להזין מידע על המטופל לפני ניתוח האק"ג. אם נבחרו יותר מנושא ומשימה אחד מתפריט בחירת הפעולה בשלב 4, התוכנה תשלים את המשימה הראשונה עבור כל הנבדקים לפני שתעבור למשימה הבאה.
    1. התוכנה כוללת את הפעולות הבאות: מידע על המטופל (פעולה 1, שלב 6); אלקטרוקרדיוגרמה (א.ק.ג; מבצע 2, שלב 7); דופק (HR; מבצע 3, שלב 8); נשימה (מבצע 4, שלב 9); לחץ דם (BP; מבצע 5, שלב 10); שלבי VM (מבצע 6, שלב 11); יחסים קליניים (ניתוח 7, שלב 12); חיזוי מודל (נומינלי; מבצע 8, שלב 13); ניתוח רגישות (מבצע 9, שלב 14); אופטימיזציה (פעולה 10, שלב 15); תחזיות מודל עלילה (מבצע 11, שלב 16); סיכום (מבצע 12, שלב 17).
  2. לאחר בחירת פעולות, לחץ על אישור כדי להמשיך לפעולה או לחץ על ביטול כדי לחזור לשלב 4.

6. מידע על המטופל (מבצע 1)

הערה: הניתוח הראשון כולל הזנת מאפייני המטופל (תעודת זהות, גיל, מין, גובה ומשקל) את מספרי הערוצים מקובץ Labchart המיוצא (ECG, HR, BP, לחץ תוך חזה - אם זמין), וזיהוי טווח הזמן לניתוח הנתונים.

  1. הזן מזהה מטופל (מספר שלם), גיל (מספר שלם, שנים), מין (m/f, זכר/נקבה), גובה (מספר אמיתי, ס"מ) ומשקל (מספר אמיתי, ק"ג). לחץ על אישור כדי להמשיך או על ביטול כדי לחזור לשלב 5. התוכנה תפעל ללא בחירות. ערכים אופייניים לשמונת הנושאים מפורטים בטבלה 1. ערכים אלה אינם משמשים בניתוח הנתונים אך עשויים להיות מועילים לסטטיסטיקה מסכמת.
  2. זהה באיזה ערוץ מאוחסן כל אות, ערכי ברירת המחדל הם: ערוץ 1 (ECG), ערוץ 2 (HR), ערוץ 3 (BP), ערוץ 4 (לחץ תוך חזה - Pth) מוגדר ל-0. מערכי הנתונים לדוגמה 1-8 אינם כוללים אות זה.
  3. MFigure 1 (איור 3) מציג את החלק העליון של ה-ECG (mV), מרכז הדופק (bpm) וה-BP (mmHg) התחתון כפונקציות של זמן (שניות). בחר נתונים לניתוח. כלול כ-20 שניות לפני ואחרי ה-VM.
  4. מיקום הכוונת, לחץ פעם אחת עם העכבר בהתחלה (~20 שניות לפני ה-VM) ופעם שנייה בסוף (~20 שניות אחרי ה-VM). הנתונים שנבחרו יופיעו באדום ב-MFigure 1. לחץ על שמור וצא. MFigure 1, עם הנתונים שנבחרו, יישמר בתיקיה דמויות/נתונים תחת השם [שם המטופל] + _dataAnalyzed.png.

figure-protocol-3
איור 3: גרפים מתארים את נתוני האק"ג (mV, למעלה), קצב הלב (דופק פעימות לדקה, מרכז) ולחץ הדם (מ"מ כספית, למטה). העקבה הכחולה מציגה את כל הנתונים שחולצו מ-LabChart, והעקבה האדומה מציגה נתונים שנבחרו לניתוח במחקר זה. האזור האדום המכיל אק"ג, דופק ולחץ דם מתחיל ומסתיים ~20 שניות לפני ואחרי תמרון ה-VM. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

7. אלקטרוקרדיוגרמה (ניתוח 2)

הערה: פעולה 2 כוללת זיהוי שיאי R ו-Q או S באות ה-ECG (הסרת פסגות נוספות ו/או הוספת פסגות חסרות). פעולה זו מתבצעת על הנתונים הגולמיים שנדגמו ב-1,000 הרץ. גודלו של קומפלקס ה-QRS (המרחק המוחלט בין פסגות R ו-Q או S) משמש ליצירת אות הנשימה לפני ואחרי עצירת הנשימה.

  1. MFigure 1 מציג את אות האק"ג (קו שחור). פסגות R שזוהו אוטומטית מסומנות באדום ופסגות Q או S בעיגולים כחולים. המטרה היא לתקן פסגות שאינן במקומן. המספר הכולל של פסגות R ו-Q או S מודפס מימין לגרף. ניתן להשלים משימה זו רק אם מספר הפסגות R ו-S זהה. כדי לתקן את הפסגות שאינן במקומן, גלול עם היד ימינה דרך האות ועצור כאשר הפסגות שיש לתקן נמצאות בחלון. דוגמה לפסגת S נוספת הממוקמת באופן שגוי והאות לאחר הסרת השיא מוצגת באיור 4.
    הערה: פסגות R ו-S מזוהות באמצעות המתודולוגיה שתוארה על ידי רנדל ואחרים.20. אלגוריתם זה משתמש ב-findpeaks.m כדי למצוא פסגות בין 25% ל-200% מהאות הממוצע. קצב הדגימה הוא 1,000 הרץ (מקודד בנתונים), וה-MinPeakDistance מוגדר ל-1.5. פסגות R נמצאות מהאות הגולמי, ופסגות S (או Q) נמצאות על ידי ניתוח השלילי של האות. יש לציין כי עבור מערכי נתונים מסוימים, האלגוריתם יזהה שיאי S ועבור חלק מפסגות Q. דוגמאות מוצגות באיור 4A. גודל ה-QRS משמש לקביעת הנשימה כפי שמתואר על ידי Randell et al.20.
  2. חזור על התיקון עד שמספר הפסגות S ו- R יהיה זהה באמצעות השלבים המתוארים להלן.
    1. כדי לתקן את הפסגות שאינן במקומן, גלול ימינה ועצור כאשר הפסגות שיש לתקן נמצאות בחלון.
    2. אם פסגה חסרה, ממוקמת בצורה שגויה או מסומנת פסגה נוספת, גלול למיקום השיא. הקש Enter במקלדת, ומופיע כוונת. לחץ על הנקודה כדי לתקן. שאילתת התפריט הבאה היא: להוסיף או להסיר נקודה? בחר הוסף (שלב 7.2.3), הסר (שלב 7.2.4) או ביטול, וחזור לשלב 7.2.1.
    3. לחץ על הוסף, והנקודה המסומנת תתווסף ותופיע באדום (פסגת R) או בכחול (דיבור). התוכנית תשתמש במיקום המדויק של הקליק ותסווג אוטומטית את הנקודה כ-R או S.
    4. לחץ על הסר, והנקודה המסומנת תוסר. חזור על שלב זה אם הנקודה לא נעלמת, וחזור למשימה 7.2.2.
  3. חזור על שלב 7.2 עד שכל פסגות R ו-S מזוהות כהלכה ומספר הפסגות R ו-S (או Q) זהה. לאחר מכן הקש Enter במקלדת. בבקשה המבקשת לתקן נקודות, לחץ על לא. המשך בפעולה 3 (HR). אם בסדרת הזמן אין שגיאות, אך מספר הפסגות R ו-S (או Q) אינו זהה. כדי לתקן שגיאה זו, חזור לשלב 7.2. שים לב שעבור עקביות בתוך אות, בחר פסגות S או Q.
  4. אם המשתמש לוחץ על לא כאשר מספר הפסגות R ו- S אינו זהה, יופיע תפריט חדש המציין שמספר הפסגות R ו- S חייב להיות שווה. בדיקת נתונים. לחץ על אישור והקוד יחזור לשלב 7.2.

figure-protocol-4
איור 4: גרפים המשמשים להנחיית תיקון א.ק.ג (mV). האיור מראה את עקבות האק"ג (שחור), גלי R (עיגולים אדומים) וגלי S (עיגולים כחולים). (A) בגרף יש גל S שאינו במקומו. ב-(B), גל S זה הוסר. לאות א.ק.ג נקי יהיה אותו מספר של פסגות R ו-S, כפי שמצוין בצד ימין של הגרף. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

8. משאבי אנוש (מבצע 3)

הערה: שלב זה כולל המרת מרווחי RR למשאבי אנוש. לאחר תיקון אות ה-ECG (כמתואר לעיל), עבור רוב מערכי הנתונים, אות ה-HR חלק. עם זאת, אם לאות HR יש ארטיפקטים (דוגמה המוצגת באיור 5A). פעולה 3 מספקת את האפשרות לתקן את האות (למשלampמוצג באיור 5B).

figure-protocol-5
איור 5: גרפים המשמשים להנחיית תיקון דופק (דופק, פעימות לדקה). (A) דופק (קו כחול) שנוצר מהאק"ג המתוקן. העיגולים הכחולים הקטנים מסמנים את הזמנים שבהם הלב פועם. (B) דוגמה של קו שדרה שמחבר שתי נקודות (קו ירוק), שמסיר חפץ מאותות הדופק. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

  1. MFigure 1 (איור 5A) מציג HR (bpm) בפאנל העליון ו-ECG (mV) בפאנל התחתון. ה-HR (bpm) מחושב משיאי ה-ECG RR המתוקנים. אם אות הדופק אינו מכיל תוצרים, לחץ על שמור וצא והמשך לפעולה 4 (נשימה). אם יש שגיאות בנתונים (השווה בין שני הפאנלים באיור 5), לחץ על דופק נכון והמשך לשלב 8.2.
  2. גלול לאורך אות הדופק ואתר חפצים. הקש Enter במקלדת בעת הצגת אזור לתיקון. המשך לשלב 8.3.
  3. לחץ על אישור בשאילתת התפריט לחץ בנקודות כדי להתחבר. יישר את הכוונת מעל הנקודה הראשונה לפני החפץ ולחץ פעם אחת עם העכבר. לאחר מכן, יישר את הכוונת מעל הנקודה הראשונה לאחר החפץ ולחץ פעם שנייה עם העכבר. קו ליניארי (משורטט בירוק) מחבר בין שתי הנקודות. תפריט שואל, לקבל שינוי? תשובות: כן (המשך לשלב 8.3.1), בטל (עבור לשלב 8.3.2) והוסף שינוי (עבור לשלב 8.3.3).
    1. בחר כן כדי לקבל את הקו הליניארי, צא מפעולה זו וחזור לשלב 4. בחר בטל כדי להסיר את השדרה הליניארית ולחזור לשלב 8.2. בחר הוסף כדי לשמור על הקו הליניארי ולחזור לשלב 8.2 כדי לאפשר תיקונים נוספים.
  4. MFigure 1 מציג את ה-HR (bpm) וה-ECG (mV) בפאנלים העליונים והתחתונים. האיור נשמר בתיקייה איורים/נתונים תחת השם [שם המטופל] + _HeartRateECG.png. כדי להמשיך, לחץ על שמור וצא. האותות יאוחסנו בקצב הדגימה (1,000 הרץ עבור מערכי הנתונים לדוגמה) המוטמעים במדידות.

9. נשימה (מבצע 4)

הערה: אות נשימה מופק מאות ה-ECG המתוקן על ידי חישוב הגודל המרוכב של QRS, תוך התאמת ספליין פולינומי אינטרפולציה של הרמיט מעוקב חלקית (באמצעות interp1.m בשיטת pchip) באמצעות הבדל זה כמתואר במחקר של רנדל ואחרים 20.

  1. MFigure 1 (איור 6) מתאר את אות הנשימה המופק מההפרש בין שיאי R ו-S המתוקנים. בדוק את הגרף, לחץ על שמור וצא והמשך לפעולה 5 (לחץ דם). MFigure 1 יישמר בתיקיה דמויות/נתונים תחת השם [שם המטופל] + _RespiratorySignal.png.

figure-protocol-6
איור 6: אות נשימה. אות נשימה (קו כחול) שנוצר משינויים במשרעת מרווח ה-QRS, כפי שמתואר על ידי רנדל ואחרים.20. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

10. לחץ דם (מבצע 5)

הערה: שלב זה כולל חילוץ לחץ דם סיסטולי ודיאסטולי. שתי עקומות נוצרות על ידי יצירת קו דרך נקודות נתונים נבחרות. עבור פעולה זו, המשתמש יכול לתקן את העקומות שזוהו אוטומטית. בהתחשב בשינוי המשמעותי בלחץ הדם, סביר להניח שיהיה צורך בתיקון מיד לאחר שחרור עצירת הנשימה.

  1. MFigure 1 (מוצג באיור 7A) מציג חלון מוגדל עם נתוני BP. יישר את הכוונת עם שיא לחץ דם ולחץ פעם אחת עם העכבר. לאחר מכן, יישר את הכוונת בפסגה הבאה ימינה ולחץ שוב. המרחק בין שתי הפסגות מעריך את אורך מחזור הלב. מרחק זה נחוץ לזיהוי פסגות סיסטוליות ודיאסטוליות. MFigure 2 (איור 7B,C) מופיע, ומציג אותות סיסטוליים ודיאסטוליים שזוהו אוטומטית.
    הערה: הפסגות הסיסטוליות והדיאסטוליות נמצאות באמצעות peaks2.m, המזין את אורך מחזור הלב במנוחה כדי להגדיר את מרחק השיא המינימלי. בדומה ל-R. הפסגות הסיסטוליות נמצאות ישירות מהאות, ופסגות דיאסטוליות נמצאות על ידי ניתוח האות השלילי.
  2. תיקון לחץ דם סיסטולי: מופיע תפריט המבקש: האם ברצונך לתקן נקודות סיסטוליות? לחץ על כן (שלב 10.4) כדי להתחיל פרוטוקול לתיקון לחץ הדם הסיסטולי ולא ( שלב 10.3) כדי להמשיך לתקן את לחץ הדם הדיאסטולי.
  3. תיקון לחץ דם דיאסטולי מתחיל בתפריט ששואל: האם אתה רוצה לתקן נקודות דיאסטוליות? לחץ על כן (שלב 10.4) כדי להפעיל פרוטוקול לתיקון לחץ הדם הדיאסטולי ולא כדי להמשיך. לחץ על שמור וצא והמשך במבצע 6 (שלבי התמרון של ולסלבה).
    הערה: הפרוטוקול לתיקון לחץ דם דיאסטולי זהה לזה שמתקן לחץ דם סיסטולי; שניהם מתוארים בשלב 10.4.
  4. MFigure 2 מציג זום של נתוני 40 השניות הראשונים. בדוק את האזור והמשך לגלול עד להופעת נקודה שגויה (עקבות מתוקנות מוצגות באיור 7B,C). לחץ על Enter במקלדת והנח את הכוונת על הפסגה הנכונה האחרונה לפני הנקודות שאינן במקומן, לחץ על נקודה זו והמשך להזיז את הכוונת, לחץ על כל הנקודות לתיקון, וסיים בנקודה הנכונה. הקש Enter בסיום. מופיע קו מקווקו המחבר את הנקודות המתוקנות (דוגמאות מוצגות באיור 7B,C).
    הערה: ניתן לחזור על התיקון עד שלא יהיה צורך לשנות מקטעים נוספים. עבור כל קטע, הנקודות המתוקנות מחוברות בקו מקווקו אדום (SBP) וירוק (DBP) המחובר לנקודות קיימות בכל קצה. אות לחץ הדם הרציף, המשורטט בכחול, משמש כמדריך. המערכת תתעד פסגות שנלחצו גם אם הן אינן מתיישרות עם אות לחץ הדם. פעולה זו מתקנת את האותות הסיסטוליים והדיאסטוליים. בתוך כל אות, רק נקודות נכונות הקשורות לאות, כלומר, אל תנסה לתקן נקודות דיאסטוליות בעת תיקון לחץ הדם הסיסטולי או להיפך.

figure-protocol-7
איור 7: תיקון לחץ דם. (A) זום של אות לחץ הדם במנוחה. המשתמש מתבקש ללחוץ על שתי פסגות רצופות כדי לקבוע את האורך הממוצע של מחזור הלב. (B) זום של הלחץ הסיסטולי (אדום) והדיאסטולי (ירוק) המקורי והמתוקן. בפאנל זה, מדידות לחץ הדם הרציפות (מ"מ כספית) מוצגות בכחול. (C) אותות לחץ הדם הסיסטולי (האדום) והדיאסטולי (הירוק) המקוריים והמתוקנים לאורך טווח הזמן שנותח. בכל הפאנלים, אות ה-BP הרציף של פעימה לפעימות מוצג עם קו כחול, ה-SBP עם קו אדום וה-DBP עם קו ירוק. עבור אותות SBP ו-DBP, כל מחזור לב מסומן על ידי כוכבים קטנים. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

11. שלבי תמרון ולסלבה (VM) (מבצע 6)

הערה: פעולה 6 כוללת זיהוי של ה-VM. פעולה זו משתמשת ב-HR, SBP, DBP ובנתוני הלחץ התוך-חזה (אם זמינים) בתת-דגימה ל-10 הרץ. המשתמש מתבקש לזהות את ההתחלה והשחרור של עצירת הנשימה. עצירת הנשימה מתחילה בערך הלחץ הנמוך ביותר לפני השיא הראשון ומשתחררת בערך לחץ הדם לפני ירידת הלחץ השנייה. לאחר זיהוי נקודות אלה, התוכנה קובעת את ארבעת שלבי ה-VM ממאפייני האותות. ניתן לתקן אותם באופן ידני, וזה חשוב במיוחד בעת ניתוח נתונים עבור תגובות המודינמיות חריגות.

  1. MFigure 1 מתאר את לחץ הדם הרציף (קו דק) והסיסטולי (SBP, קו מודגש) בפאנל העליון (mmHg), HR (bpm) בפאנלהשני , נשימה (Resp, mV) בפאנלהשלישי , ו-ECG (mV) בפאנל התחתון אם לחץ תוך חזה זמין, אות זה יוצג בפאנל השלישי (Pth, mmHg), ואות הנשימה (Resp, mV) בפאנל הרביעי. שלבי Valsalva מזוהים אוטומטית, והתוכנה ממשיכה לשלב 1.3 עבור מערכי נתונים ללא מדידות Pth. כדי לסמן את התחלת ה-VM, יישר את הכוונת עם התחלת עצירת הנשימה (מינימום SBP מיד לפני העלייה המשמעותית ב-SBP וירידת הדופק) ולחץ פעם אחת עם העכבר.
  2. כדי לסמן את קצה ה-VM, יישר את הכוונת עם קצה עצירת הנשימה (ערך ה-BP מיד לפני ירידת ה-SBPהשנייה ) ולחץ פעם אחת עם העכבר. נקודות אלו משמשות לקביעת ארבעת שלבי ה-VM ב-MFigure 2, המציגות BP (mmHg) בפאנל העליון, HR (bpm) בפאנל המרכזי ונשימה (Resp, mV) בפאנל התחתון. אם נמדד הלחץ התוך-חזה (מ"מ כספית), הוא מוצג בין לוחות הדופק והנשימה.
  3. תפריט שואל: לקבל מדדים? בחר כן כדי להשלים את הפעולה ולהמשיך לפעולה 7 (יחסים קליניים). בחר לא כדי לבדוק את הזיהוי האוטומטי של שלבים המתוחמים בקווים אנכיים.
  4. שאילתות בתפריט: תיקון אינדקס. בחר שלב אחד, שלב מרובה או את כל השלבים ולאחר מכן לחץ על אישור כדי להמשיך לשלב 10.4 לתיקון או ביטול כדי לחזור לשלב 11.1.
  5. כוונת מופיעה ב-MFigure 2. השורה השנייה של הכותרת מתארת את השלב המתוקן. עבור השלב שנבחר, לחץ על השעה, וסמן את תחילת השלב. חזור על פעולה זו עד לתיקון כל השלבים שנבחרו. הזמנים המתוקנים מוצגים בקווים אנכיים אדומים. לאחר תיקון כל השלבים שנבחרו, התפריט מופיע שוב, ושואל: לקבל מדדים? לחיצה על כן ממשיכה לשלב 11.5 ולא חוזרת לשלב 11.1. שימו לב שיש לתקן את השלבים בסדר עוקב.
  6. MFigure 3 (איור 8) מציג את שלבי ה-VM הסופיים. האיור מציג פאנל עליון לחץ דם (מ"מ כספית), פאנל מרכזי דופק (bpm) ופאנל תחתון לחץ בית חזה (Pth, mmHg). אות זה מתקבל על ידי מיזוג אות הנשימה המופק עם הלחץ התוך-חזה הנמדד או המחושב הנאכף במהלך עצירת הנשימה. ארבעת השלבים מוצללים באפור. לחץ על שמור ויצא והמשך לפעולה 7 (יחסים קליניים). איור זה יישמר בתיקייה איורים/נתונים תחת השם [שם המטופל] + _VMphases.png.

figure-protocol-8
איור 8: Valsalva שלבים I-IV. הגרף העליון מראה לחץ דם רציף (כחול בהיר) וסיסטולי (קו כחול עבה); הפאנל השני מציג דופק, והפאנל התחתון מציג לחץ בית החזה. האחרון מתקבל על ידי מיזוג אות הנשימה עם לחץ במהלך עצירת נשימה (מוגדר ל-40 מ"מ כספית). שלבים I ו-III של ולסלבה מסומנים בלוחות אפורים. ערכי הבסיס (ממוצע SBP, HR לפני ואחרי ה-VM) מסומנים בקווים מקווקווים אופקיים. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

12. יחסים קליניים (מבצע 7)

הערה: שלב זה מחשב את היחסים הקליניים המאפיינים את ה-VM באמצעות HR, RR ו-SBP, נתונים שנדגמו ל-10 הרץ. כל הגורמים מפורטים בטבלה 2. אלה כוללים את מאפייני המטופל (מזהה המטופל, גיל, מין, גובה ומשקל), משך שלבי ה-VM, מרווחי BP, HR, RR מינימליים ומקסימליים בכל שלב VM30,31, וזמן התאוששות לחץ 32,33. השיפוע וטוב ההתאמה (ערך R2) של קווי הרגרסיה HR ו-RR בתחילת שלב II (קו ציאן) ו-IV (קו חום), המאפיינים גירוי נרתיקי ועליית לחץ בשלב II מוקדם (קו ציאן) ומאוחר (קו כחול) ותחילת שלב IV (קו חום). האחרון קובע גירוי סימפתטי. בנוסף, התוכנה מאפיינת את השינוי בסמני SBP, vagal 1,32,34,35 ו-adrenergic (BRS)1,32,33,36. שוב, ניתן לתקן את השלבים והנקודות שזוהו אוטומטית לפי הצורך. לדוגמה, לחץ הדם המקסימלי והדופק המינימלי בשלב IV המוקדם אינם מיושרים לעתים קרובות. איור 9 מתאר את היחסים הקליניים לפני (פאנל איור 9A) ואחרי (פאנל איור 9B). איור 9C מתאר את היחסים המותאמים מ-Palamarchuk et al.1 ו-Sandroni et al.31. הערה הכמויות המוצגות באיור זה נגזרות מהערכים שחולצו מהנתונים המתוארים בשלבים 12.1-12.4.

figure-protocol-9
איור 9: יחסים קליניים. (א, ב) יחסים וקווי רגרסיה ללחץ דם (BP, mmHg) בפאנל העליון, דופק (HR, פעימות לדקה) בפאנל המרכזי ומרווחי RR בפאנל התחתון. (A) מציג את היחסים שזוהו אוטומטית ואת הפאנל (B) את הלחץ המקסימלי המתוקן ואת הדופק המינימלי בשלב IV המוקדם. (ג) קו רגרסיה באמצעות יחסים מתוקנים. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

  1. MFigure 1 (מוצג באיור 9) מתאר לחץ דם סיסטולי (SBP, mmHg) בפאנל העליון, HR (bpm) בפאנל המרכזי ומרווח ה-RR (ים) בפאנל התחתון. ערכי SBP, HR ו-RR אופייניים מופיעים בסמנים עגולים. מופיע תפריט עם שאלה: האם ברצונך לקבל סמנים? בדוק את הסמנים. לחץ על כן אם כל הנקודות נכונות; פעולה זו הושלמה, וחוזרת לשלב 4. לחץ על לא אם יש צורך להתאים נקודה.
  2. שאילתות בתפריט: בחר/י נקודות להזזה. התפריט מאפשר בחירה של נקודה אחת, מספר נקודות או את כולן. אם נבחרו מדדים, לחץ על אישור כדי להמשיך (שלב 12.3) או על ביטול כדי להמשיך מבלי לשנות מדדים כלשהם, והמשך לשלב 12.4.
  3. עבור כל כמות שנבחרה, תפריט נפתח מפרט את הנקודות שיש לתקן. לחץ על אישור כדי להמשיך. יישר את הכוונת בנקודה הרצויה ולחץ פעם אחת עם העכבר. לאחר תיקון כל הנקודות שנבחרו, MFigure 1 מציג BP (mmHg) בפאנל העליון, HR (bpm) בפאנל המרכזי ומרווחי RR בפאנל התחתון. הוא מציג את הנקודות המתוקנות וקווי הרגרסיה במהלך שלב II הקדום והמאוחר ותחילת שלב IV. לחץ על שמור והמשך לפעולה 8 (הפעל דגם).
  4. MFigure 2 (מוצג באיור 9C) מציג את קווי הרגרסיה המתייחסים למרווח RR ל-SBP ולטוב ההתאמה (ערך R2 ). לחץ על שמור וצא, וחזור לשלב 4. MFigures 1 ו-2 יישמרו בתיקיה איורים/נתונים תחת השמות [שם המטופל] + ratios.png ו-[שם המטופל] + _ratios_regression.png.

13. הפעל מודל (מבצע 8)

הערה: פעולה 8 כוללת פתרון מודל המשוואות הדיפרנציאליות של ברורפלקס מבית רנדל ואחרים 20, המנבא איתות סימפתטי ופאראסימפתטי. שלב זה מפעיל את המודל עם ערכי פרמטרים שנקבעו באמצעות מידע על המטופל ויחסים קליניים שזוהו במבצע 7. פעולה זו נחוצה כדי לבחון תחזיות נומינליות; אם להתאמות נומינליות יש שגיאות משמעותיות, ייתכן שהתוצאות מפעולת האופטימיזציה (שלב 15) לא יצליחו עבור מערך הנתונים הספציפי.

  1. פותר את מודל המשוואות הדיפרנציאליות של Randell et al.20 באמצעות ערכי פרמטרים נומינליים ספציפיים למטופל שחולצו מהנתונים ומידע המטופל שהוזן בשלב 5. MFigure 1 מתאר את הפאנל השמאלי העליון של לחץ הדם (mmHg), נתוני HR (bpm) (כחול) ומודל (מגנטה) פאנל ימני עליון, לחץ בית החזה (Pth, mmHg) פאנל שמאלי תחתון, ותחזיות פאראסימפתטיות (מגנטה) וסימפתטיות (סגול כהה) בפאנל הימני התחתון. התוצאות מתוארות ברזולוציית זמן של 10 הרץ, התואמת את הרזולוציה בנתוני HR ו-SBP שנדגמו בתת-דגימה. לחץ על שמור ויצא והמשך לפעולה 8 (הפעל מודל). איור זה יישמר בתיקייה איורים/Model_fits כ-[שם המטופל] + _nominal.png.

14. ניתוח רגישות (מבצע 9)

הערה: ניתוח רגישות אינו נדרש לניתוח נתונים. ניתוח זה מייצר גרף המתאר את הרגישות (או החשיבות) של פרמטרי המודל לחיזוי מדויק של משאבי אנוש. רגישויות מוערכות בתדר של 10 הרץ, המתאים לנתוני HR ו-SBP שנדגמו בתת-דגימה. הפעולה משתמשת בניתוח רגישות מקומי שתואר בפירוט על ידי רנדל ואחרים.20

  1. פעולה זו מחשבת את הרגישות של פרמטרי המודל ל-HR. תוצאות (בסולם לוג) המתארות רגישויות מדורגות מוצגות ב-MFigure 1 (איור 10). לחץ על שמור וצא והמשך לפעולה 10 (מיטוב). שים לב שחישוב זה אורך מספר דקות. התוצאה המוצגת ב-MFigure 1 נשמרת בתיקייה Figures/Model_fits כ-[שם המטופל] + _sensitivities.png.

figure-protocol-10
איור 10: רגישות פרמטרי המודל לחיזוי דופק. המודל והפרמטרים נדונים בפירוט במחקר של רנדל ואחרים.20, והפרמטרים המשוערים מוסברים בטבלה 2. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

15. אופטימיזציה (מבצע 10)

הערה: פעולה זו מעריכה תת-קבוצה של פרמטרים הניתנים לזיהוי בהינתן מודל המשוואות הדיפרנציאליות המתמטיות וזמינות הנתונים (HR). התוצאה היא מודל משאבי אנוש מכויל לנתונים שנדגמו ב-10 הרץ. בנוסף לקבוצה של פרמטרים משוערים, המודל האופטימלי חוזה אותות סימפתטיים ופאראסימפתטיים. אם הסימולציה אינה מתאימה היטב לנתונים, לא ניתן לפרש את האותות הסימפתטיים והפאראסימפתטיים החזויים. האופטימיזציה מתבצעת בשיטת Levenberg Marquardt כפי שתוארה על ידי Randall et al.20.

  1. השלמת הערכת הפרמטר עשויה להימשך 5-10 דקות. במהלך החישוב, חלון הפקודה של MATLAB מדפיס עד 30 שורות של חמישה מספרים המציינים (משמאל לימין) את נורמת השיפוע, עלות הריבועים הקטנים ביותר, מספר האיטרציה ומספר תנאי המטריצה היעקובינית. לאחר השלמת האופטימיזציה, והמשך לפעולה 11 (תחזיות מודל עלילה). הפרמטר המשוער ו-INDMAP וקטורי נשמרים בתיקייה Optimized.

16. תחזיות מודל עלילה (מבצע 11)

הערה: התוצאות של תחזיות מודל עם ערכי פרמטרים נומינליים (שלב 13, פעולה 8) ומשוערים (שלב 15, פעולה 10) משורטטות ברזולוציה של 10 הרץ המתאימה לנתוני תת-הדגימה. אם חיזוי HR המוצג בפאנל הימני העליון של MFigure 1 הוא סביר, הקוד חוזה איתות סימפתטי ופאראסימפתטי (פאנל ימני תחתון של MFigure 1).

  1. בתפריט, בחר תחזיות מודל להצגה, לחץ על נומינלי כדי להתוות את תחזיות המודל משלב 13 וממוטב כדי להציג את תחזיות המודל הממוטבות משלב 15. MFigure 1 (איור 11A פרמטרים נומינליים, ואיור 11B פרמטרים ממוטבים) מתאר BP (mmHg) בפינה השמאלית העליונה, HR (bpm) בפינה הימנית העליונה נתונים (כחול), והמודל (מגנטה), לחץ בית החזה (Pth, mmHg) נמצא בפינה השמאלית התחתונה. החיזוי של אותות פאראסימפתטיים (מג'נטה) וסימפתטיים (סגול כהה) נמצאים בפינה הימנית התחתונה. לחץ על שמור וצא והמשך לפעולה 12 (סיכום). איור זה יישמר בתיקייה Figures/Model_fits תחת השם [שם המטופל] + _[action].pn, כאשר [action=nominal] או [action=optimal] בהתאם לפעולה שנבחרה.

figure-protocol-11
איור 11: חיזוי מודל. המודל נחזה עם (A) ערכי פרמטרים נומינליים ו-(B) אופטימליים. האיור מראה משמאל למעלה: לחץ דם (קו כחול עבה SBP וקו כחול בהיר רציף, מ"מ כספית); מימין למעלה: דופק (דופק, פעימות לדקה), חיזוי מודל (קו ורוד) ונתונים (קו כחול); משמאל למטה: לחץ בית החזה (Pth, mmHg) קו כחול כהה; ומימין למטה: תחזיות של פעילות פאראסימפתטית (ורודה) וסימפתטית (סגולה). שניהם לא ממדיים. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

17. סיכום (מבצע 12)

  1. סיכום הממצאים מאוחסן כגיליון אלקטרוני של Excel (.xlsx) וכקובץ מופרד בפסיקים (.csv). התפריט שמירת שאילתות נתונים : הזן את שם קובץ סיכום הנתונים (לדוגמה: FileName), הזן את השם המועדף בתיבת הטקסט.
  2. אם הקבצים קיימים, תפריט שואל את המשתמש: להוסיף או להחליף את הקובץ הקיים. פעולה זו מדפיסה גם פלטים לשורת הפקודה MATLAB. לחץ על אישור כדי ליצור את הקובץ וביטול כדי להפיק פלט לשורת הפקודה בלבד. הקובץ השמור (.xlxs ו-.cvs) מכיל מידע על המטופל (פעולה 1, שלב 6), סמנים קליניים וקווי רגרסיה (פעולה 7, שלב 12) וערכי פרמטרים נומינליים (או אופטימליים) (פעולה 11, שלב 16). עבור כל קו רגרסיה, ערך R2 מציין את טוב ההתאמה.
    הערה: ניתן להשלים פעולה זו (שלב 17) מבלי להפעיל את שלבי המידול, הרגישות והמיטוב (פעולות 8-11).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

שמונת מערכי הנתונים לדוגמה נבחרים כדי לייצג מגוון רחב של תגובות. איור 3, איור 4, איור 5, איור 6, איור 7, איור 8, איור 9, איור 10 ואיור 11 מציגים את התוצאות מנבדק ביקורת בריא מייצג עבור כל שלב בתוך האלגוריתם. איור משלים 1

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

תוכנת ValsalvaAnalyzer שהודגמה במחקר זה מספקת פונקציונליות לניתוח נתוני א.ק.ג ולחץ דם קליניים שנרשמו במהלך תמרון Valsalva. התוכנה מציעה את היכולת לנקות אותות רועשים, מה שמאפשר לקבל מדדים עקביים על פני אוכלוסייה. באמצעות הנתונים המתוקנים, התוכנה מחשבת יותר מ-35 סמנים שהמשתמש יכול לפרש. התוכנה שואפת לכלול את כל הכמויות הידועות שדווחו במהלך תמרון ולסלבה שדווחו במספר מחקרים 1,8,9,31,32,34,36,38,40.<...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

למחברים אין מה לחשוף.

תודות

מחקר זה מומן בחלקו על ידי פרסי הקרן הלאומית למדע (DMS-2051010) ופרסי ה-NSA (H98230-21-1-0014 ו-H98230-20-1-0259). אנו רוצים להודות לסנאא אלמג'דובי, ריגסהוספיטלט, דנמרק, נילופר מהראני וג'ספר מהלסן, קליניק מהלסן, דנמרק על בדיקת התוכנה. אנו רוצים להודות ל-E. Benjamin Randall, Applied Research Associates, Raleigh, NC, על הדיון במודל המתמטי ולאירינה פלמרצ'וק, אוניברסיטת טורונטו, קנדה, על הדיון במדדים. לבסוף, אנו מודים לסופי קרלסון, אוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו, על התיקון והעריכה של הקוד החישובי. התוכנה מאחסנת תוצאות באופן מקומי במחשב ואינה משתפת מידע עם גורמים חיצוניים. מפתחי תוכנת ValsalvaAnalyzer אינם אחראים לשימוש והגנה על נתוני המטופלים. כל משתמש ב-ValsalvaAnalyzer אחראי להגנה על נתונים וקבלת אישורים מתאימים לפני פרסום תוצאות שנוצרו באמצעות תוכנה זו.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
תוכנת LabChartADInstrumentsשהנתונים שנותחו מיוצאים מתוכנת
MATLABMathworksהמשמשת לתוכנית ValsalvaAnalyzer

מקורות

  1. Palamarchuk, I., Baker, J., Kimpinski, K. The utility of Valsalva maneuver in the diagnoses of orthostatic disorders. Am J Physiol. 310 (3), R243-R252 (2016).
  2. Pstras, L., Thomaseth, K., Waniewski, K., Balzani, I., Bellavere, F. The Valsalva manoeuvre: physiology and clinical examples. Acta Physiologica. 217 (2), 103-119 (2016).
  3. Singer, W., OpferGgehrking, T., McPhee, B., Hilz, M., Low, P. Influence of posture on the Valsalva manoeuvre. Clin Sci (London). 100 (4), 433-440 (2001).
  4. Groth, P., Tjernström, O. Pressure chamber tests for selection of aircrew. ORL J Otorhinolaryngol Relat Spec. 46 (5), 264-269 (1984).
  5. Gelfman, D. The Valsalva maneuver, set in stone. Am J Med. 134 (6), 823-824 (2021).
  6. Pstras, L., Thomaseth, K., Waniewski, J., Baizani, I., Bellavere, F. Mathematical modelling of cardiovascular response to the Valsalva manoeuvre. Math Med Biol. 34 (2), 261-292 (2017).
  7. Barbato, A. Chapter 78 - The History, Physical, and Laboratory Examinations. , Butterworths. (1990).
  8. Low, P., et al. Effect of age and gender on sudomotor and cardiovagal function and blood pressure response to tilt in normal subjects. Muscle Nerve. 20 (12), 1561-1568 (1997).
  9. Ewing, D., Martyn, C., Young, R., Clarkea, B. The value of cardiovascular autonomic function tests: 10 years experience in diabetes. Diabetes Care. 8 (5), 491-498 (1985).
  10. Nagar, A., Dhingra, N. Valsalva retinopathy. Postgrad Med J. 93 (1097), 174(2017).
  11. Sandroni, P., Novak, V., Opfer-Gehrking, T., Huck, C., Low, P. Mechanisms of blood pressure alterations in response to the Valsalva maneuver in postural tachycardia syndrome. Clin Auton Res. 10 (1), 1-5 (2000).
  12. El-Khayat, A. Valsalva haemorrhagic retinopathy in pregnancy after yoga. BMJ Case Rep. 2017, bcr2017221099(2017).
  13. Low, P. Testing the autonomic nervous system. Semin Neurol. 23 (4), 407-421 (2003).
  14. Won, H., Kim, P., Lee, J. Changes in echogenicity of hepatic hemangiomas during the Valsalva maneuver. J Clin Ultrasound. 45 (6), 328-331 (2017).
  15. Ricci, S., Moro, L., Minotti, G., Incalzi, R., De Maeseneer, M. Valsalva maneuver in phlebologic practice. Phlebology. 33 (2), 75-83 (2018).
  16. Felker, G., Cuculich, P., Gheorghiade, M. The Valsalva maneuver: a bedside "biomarker" for heart failure. Am J Med. 119 (2), 117-122 (2006).
  17. Kim, J., et al. Utility of corrected QT interval in orthostatic intolerance. PLoS One. 9 (9), e106417(2014).
  18. Kim, H., Yi, H., Hong, J., Lee, H. Detailed relationship between the pattern of blood pressure change during the Valsalva maneuver and the degree of orthostatic hypotension during the head-up tilt test in patients with orthostatic intolerance: a retrospective case-control study. Medicine (Baltimore). 95 (19), e3608(2016).
  19. Bingger, W., Mitchell, R., Harron, D., McKaigue, J., McAloney, R. Real time analysis of Valsalva maneuver. Comput BIol Med. 19 (5), 319-329 (1989).
  20. Randall, E., Billeschou, A., Brinth, L., Mehlsen, J., Olufsen, M. A model-based analysis of autonomic nervous function in response to the Valsalva maneuver. J Appl Physiol. 127 (5), 1386-1402 (2019).
  21. Motamedi, M., Akbarzadeh, M., Safari, S., Shahhoseini, M. Valsalva maneuver using a Handmade Device in Supraventricular Tachycardia Reversion; a quasi experimental study. Emerg (Tehran). 5 (1), e81(2017).
  22. Abdulhamid, A., et al. Modified Valsalva versus standard Valsalva for cardioversion of supraventricular tachycardia: systematic review and meta-analysis. Int J Arrhythmia. 22, 2(2021).
  23. VitalScan. The future of health care autonomic nervous system testing. , (2023).
  24. Heart rate variability (HRV) software. , Kubios. (2023).
  25. Robertson, D., Biaggioni, I., Burnstock, G., Low, P. A., Paton, J. Primer on the autonomic nervous system. , Elsevier. (2012).
  26. Hristovska, A., et al. Orthostatic intolerance after acute mild hypovolemia: incidence, pathophysiologic hemodynamics, and heart-rate variability analysis-a prospective observational cohort study. Can J Anaesth. 70 (10), 1587-1599 (2023).
  27. Hristovska, A., Uldall-Hansen, B., Mehlsen, J., Kehlet, H., Foss, N. Orthostatic intolerance after intravenous administration of morphine: incidence, haemodynamics and heart rate variability analysis. Anesthesia. 78 (4), 526-528 (2022).
  28. Geddes, J., Ottesen, J., Mehlsen, J., Olufsen, M. Postural orthostatic tachycardia syndrome explained using a baroreflex response model. JR Soc Interface. 19 (193), 20220220(2022).
  29. Overweight and obesity. , Centers for Disease Control and Prevention. https://www.cdc.gov/obesity/index.html (2022).
  30. Denq, J., O'Brian, P., Low, P. Normative data on phases of the Valsalva maneuver. J Clini Neurophysiol. 15 (6), 535-540 (1998).
  31. Sandroni, P., Benarroch, E., Low, P. Pharmacological dissection of components of the Valsalva maneuver in adrenergic failure. J Appl Physiol. 71 (4), 1563-1567 (1985).
  32. Huang, C., Sandroni, P., Sletten, D., Weigand, S., Low, P. Effect of age on adrenergic and vagal baroreflex sensitivity in normal subjects. Muscle Nerve. 36 (5), 637-642 (2007).
  33. Novak, P. Assessment of sympathetic index from the Valsalva maneuver. Neurology. 76 (23), 2010-2016 (2011).
  34. Wada, N., et al. Determination of vagal baroreflex sensitivity in normal subjects. Muscle Nerve. 50 (4), 535-540 (2014).
  35. Wada, N., et al. Comparison of baroreflex sensitivity with a fall and rise in blood pressure induced by the Valsalva manoeuvre. Clin Sci (London). 127 (5), 307-313 (2014).
  36. Schrezenmaier, C., et al. Adrenergic and vagal baroreflex sensitivity in autonomic failure. Arch Neurol. 64 (3), 381-386 (2007).
  37. Trefethen, L. Spectral methods in Matlab. , SIAM. (2000).
  38. Moštak, I., Višnjić, N., Junaković, A., Skorić, M. Comparison of baroreflex sensitivity indices with standard tests of autonomic system function. J Neurol Sci. 426, 117473(2021).
  39. García, J., López, A., Stefan, M., Milner, D. Influence of repetitions on the Valsalva maneuver. Neurophysiol Prac. 5, 104-111 (2020).
  40. Vogel, E., Sandroni, P., Low, P. Blood pressure recovery from Valsalva maneuver in patients with autonomic failure. Neurology. 65 (10), 1533-1537 (2005).
  41. Kobayashi, H. Normalization of respiratory sinus arrhythmia by factoring in tidal volume. Appl Human Sci. 17 (5), 207-213 (1998).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

תגיות

ECGMATLAB
תוכנה לניתוח נתוני סדרות זמן של דופק ולחץ דם מתמרון ולסלבה
צור קשר
המלצה לספרייה

פרטיות

תנאי שימוש

מדיניות

2026 © זכויות יוצרים MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.