자율 신경계 활동의 측정은 일반적으로 경계 아이들에게 위협적인 환경을 제공 할 수 있습니다 연구실에 연구원 및 참가자. VU 대학 외래 모니터링 시스템 (VU-AMS)의 장치는 설정에서 심장 자율 제어를 기록 할 수 있습니다. VU-AMS는 어린이 테스트에 매우 순종 입증했다.
방법 논문
아이들의 측정 심장 자율 신경계 (ANS) 활동
* These authors contributed equally
이 논문에서
요약
초록
자율 신경계 (ANS)는 심장 박동, 소화, 호흡, 타액 분비, 땀과 신장 기능과 같은 항상성에 종사하는 주로 자동 신체 기능을 제어합니다. 위험과 스트레스의시기에 행동을 인간의 몸을 준비하는 교감 신경계와 신체의 휴식 상태를 조절하는 부교감 신경계 : ANS는 두 가지 주요 가지가 있습니다.
또는 ANS 활동은 피상적 신경에서 방사성 기술이나 미세 전극 기록하여 예를 들어, 침습적으로 측정 할 수 있습니다, 또는 그것은 땀샘 예를 들어, ANS 활동의 변화에 대한 프록시 기관의 응답의 변화를 이용하여 비 침습적으로 측정 할 수 있습니다 마음. 침략 측정은 가장 타당성이 있지만 비 침습 방법이 선호되는 방법입니다 대규모 샘플에서 매우 저조한 가능합니다. 심장 자율 효과를 안정적으로 기록하여 정량화 할 수있다호흡 님의 질문에 답변 흉부 임피던스의 변화와 대동맥으로 좌심실에서 혈액의 배출을 반영 임피던스 심전도 (ICG)와 함께 심전도 (ECG)의. 호흡과 ECG 신호에서 호흡 공동 부정맥은 심장의 부교감 신경 통제의 수단으로 추출 할 수 있습니다. ECG하고 왼쪽 심실 방출 신호에서 preejection 기간은 심장 교감 통제의 수단으로 추출 할 수 있습니다. ECG와 ICG 기록은 주로 실험실 설정에서 수행됩니다. 그러나 실험실 주제 보고서를 갖는 것은 매우 생태 학적 타당성을 감소 항상 대규모 역학 연구에서 행할 수없고, 어린 아이들을 위협 할 수 있습니다. ECG와 ICG에 대한 외래 장치는 동시에 세 가지 문제를 해결합니다.
여기, 우리는 검증 된 AMB를 사용하여, 아이들의 심장 자율 통제의 최소 침습 및 신속한 평가를위한 연구 설계를 제시ulatory 장치 1-5, VU 대학 외래 모니터링 시스템 (VU-AMS, 암스테르담, 네덜란드, www.vu-ams.nl ).
프로토콜
1. 준비 : 최대 시작
- 당신이 필요합니다 :
- VU-AMS5fs 외래 기록 장치 (하나 PC의 RS232 시리얼 포트 또는 USB 포트에 연결하는 적외선 인터페이스 케이블 포함).
- 7 전극 (우리는 ConMed 1690-003 사용).
- 2 AA-배터리를 충전.
- 빈 컴팩트 메모리 카드 (VU-AMS5fs 광범위하게 (TS1GCF80) 트랜센드 1GB의 80X CF 카드에서 테스트되었습니다, 그러나 다른 CF 카드도 작동합니다.)
- 플래시 카드 리더 및 데이터 분석 관리 소프트웨어 (DAMS) 제품군과 노트북이나 PC가 설치되어 있어야합니다.
- 스톱워치.
- 아이들의 이야기와 헤드폰 및 작은자가 팽창 식 공기 매트리스 음악 플레이어는 선택 사항입니다.
- 이이 파일에 메타 데이터로 기록되기 때문에, 노트북 / PC의 시간과 날짜 설정을 확인하십시오. (성공적으로 배치가 tripl에 의해 신호를 VU-AMS 장치에 비어있는 메모리 카드 및 전체 배터리를 넣어전자 경고음). 장치가 대기 모드에있을 때, 초록불 두 번 10 초마다 깜박입니다. 이것은 녹음 준비가되어 있지만 나타냅니다. 현재 제공되는 케이블을 사용하여 노트북에 장치를 연결하고 DAMS 프로그램을 시작합니다. 장치 (탭 '장치'를 선택하고 해당 연결 모드, 적외선 케이블이나 블루투스를 선택)와 통신을 시작합니다.
- 참가자는 그 / 그녀의 상체를 착용을 가지고있다. 전극이 위치 할 곳에서는 알코올 잎사귀와 피부를 청소하고, 가슴과 뒷면 (그림 1)에 일곱 전극을 배치합니다. 그런 다음 색 구성표에 따라 리드선을 연결하고, 장치에 연결합니다.
- 배터리 유형 및 배터리 전압 표시 (이것은 충전식 니켈 수소 전지 알칼리성 약 2.4 V 용 약 3.4 V이어야한다)를 확인하십시오. 식별 필드를 기입하십시오. 일반적인 샘플링 주파수로 그림 (그림 2)에 나타나있다.
- 거리 B를 측정etween은 두 가슴 밀리미터 전극, 및 필드 'ICG-V 거리'에서이 상황을 입력합니다. 그런 다음 장치에 현재 설정 / ID를 보내 '는 설정 전송'을 클릭합니다.
- 이제, 프로그램의 '온라인'옵션 ECG, ΔZ (이것은 호흡입니다)와 DZ / DT를 (이 ICG이다)를 표시하는 데 사용되어야한다. ΔZ 신호는 적절한 필터링 후 고 충실도 7 호흡 신호를 추출하는 데 사용할 수 흉부에 걸쳐 기본 임피던스를 반영합니다. DZ / DT 신호는 시간이 지남에 따라 차별화 ΔZ과 대동맥으로 좌심실에서 혈액의 배출에 연결 ΔZ의 급격한 변화를 반영한다.
- 분명 QRST 복합체는 ECG에 감지해야한다. R-파 상승이 있어야하고 어느 방향에서 가장 큰 (절대) 진폭 피크해야합니다.
- ΔZ은 -1과 +1 사이의 시간 DZ / DT 대부분 Ω -0.5과 +0.5 내에 있어야합니다 Ω / 초.
- Z 0 ALWA한다YS는 8-20 Ω 범위 내에서 유지. 이러한 차이는 흉부 임피던스 신호가 자녀의 높이의 함수 측정 전극과 측정 전극으로 둘러싸인 흉부 컬럼의 '촉촉한'신체 조성의 차이 (예를 들어 BMI) 사이의 거리에 달려 있다는 사실을 반영 DZ / DT 신호 (체지방, 근육 이하의 물을 포함)의 진폭에 영향을 미칠 수 있습니다. 절대 Z 0 진폭의 개체 차이는 ΔZ 신호에 반영되어 있지만,이 진폭 독립적 인 수축기 시간 간격의 결정에 영향을 미치지 않습니다.
- ΔZ 신호는 명확하게 피사체의 깊은 호흡 (아이가 천천히 심호흡을하도록 지시하고 천천히 숨을 내쉬고) 반영해야합니다.
- 의 심장 배출 위상을 반영하는 전형적인 상승 파형을 ICG 명확하게 감지해야한다. 피사체의 빛의 움직임 DZ / DT 신호를 왜곡하지 않아야합니다. 이러한 기준은 R을 충족하지 않는 경우피부를 전자 청소하고 만족스러운 신호를 얻을 때까지 전극을 다시 연결합니다.
- 좋은 신호가 도달하는 경우, '시작'버튼을 눌러 데이터 기록을 시작합니다. 당신은 녹음의 시작과 녹색의 빛은 3 초마다 한 번씩 깜박 할을 인정 비프 음이 들립니다. 등록은 이제 시작했습니다. VU-DAMS 프로그램을 닫습니다. 이제 인터페이스 케이블에서 장치를 분리 할 수 있습니다.
2. 등록 기간
- 등록이 시작되면, 아이는 첫 번째 실험 조건에 누워 부탁드립니다. 아이가 2 분 동안 앙와위 (헤드 업 경사 제외)에왔다하면 짧게 (<2 초) 장치의 상단에 작은 검은 색 버튼을 누릅니다. 이 버튼을 누르면 특별한 이벤트를 표시하고 나중에 귀하의 데이터에이 조건의 시작을 식별하는 데 도움이됩니다.
- 사분 후 다시 이벤트 버튼을 누릅니다. 이것은 누워의 끝을 신호상태. 이제 아이가 앉아서 두 번째 조건에 대한 절차를 반복해야합니다. 버튼을 눌러, 4 분 기다렸다가 다시 버튼을 누릅니다. 아이들은 이러한 조건에서 조용히 휴식을 지시합니다.
- 측정을 중지하려면 키를 최소 3 초 동안 버튼을 누르고 있습니다. 빛은 정지 모드 '가 대기'에있다 나타 내기 위해 매 10 초 깜박입니다. 장치가 중단되면, 당신은 전극에서 커넥터 리드선에서 리드선의 플러그를 분리 할 수 있습니다.
- 배터리와 플래시 카드 형태의 VU-AMS 장치를 제거하고 독자 단위로 플래시 카드를 놓습니다. 지정된 디렉토리 (일반적으로 디렉토리의 이름을 식별 분야에서 사용 주체 식별자 동일합니다)에 인수 파일을 이동합니다.
3. 데이터를 처리
- VU-DAMS 프로그램과 데이터를 열 때, 데이터는 자동으로 원시 데이터 형식 (확장자. 5fs)로 변환됩니다 <새로운 형식 (확장자. amsdata)을 / 방명록>. 이 VU - 댐 계속되는 단계에서 사용하게 될 데이터 파일입니다.
- 첫 번째 ECG 신호에서 인터 비트 간격 시계열 압축을 풉니 다. 검출 R-봉우리 탭을 선택합니다. 자동화 된 알고리즘은 ECG 신호의 모든 R-피크를 감지하고 (있는 경우) 제거를위한 매우 낮은 ECG 품질과 기간을 선택합니다. 왼쪽 상단 모서리에있는 파란색의 번호 (정확한), 노란색 (중간 의심) 또는 RED는 (매우 의심스러운) 표시됩니다. 으로 눌러 '.' (DOT) 커서가 다음 의심스러운 R-피크로 이동하고 사용자가 수동으로 삭제하거나 R-파도 마커를 추가 할 수 있습니다. 그것은 적어도 모두 매우 의심스러운 비트가 시각적으로 검사하는 것이 좋습니다.
- 주요 목표는 심장 박동, preejection 기간 (PEP)와 사용 된 실험 조건을 통해 호흡 공동 부정맥 (RSA, HF, RMSSD)의 측정에 대한 평균 값을 얻을 수 있습니다. 따라서 원시 데이터의 마침표에 해당하는 표시하여 진행이러한 조건. 이 과정은 '데이터 레이블'이라고합니다. 레이블 데이터 탭을 선택합니다. 두 패널은 심장 박동 신호와 운동 신호를 각각뿐만 아니라 기록의 실제 시간을 표시합니다.
- 그것은 "를 클릭하고 레이블을 추가하기 위해 드래그 하십시요"첫 번째 조건의 시작 무렵에 그 조건의 종료 시간에 마우스를 드래그 말한다 상단 표시 줄에 마우스 커서를 놓습니다. 이 시간은 두 시작의 서면 기록에서 얻은 시간 (당신이 데이터를 수집하는 동안 기록하는)를 중지하거나 수직 각 조건의 시작과 끝에서 버튼을 누르면 얻은 시작 및 중지 마커를 사용할 수 있습니다 HR과 움직임 그래프를 가로 지르는 선.
- 각 레이블은 특정 조건을 신호하기 (독특한) 식별자를 부여 할 수 있습니다. 실험 조건 : 우리의 경우 우리는 우리의 레이블 하나의 범주에만있다. 누워 앉아 :이 범주는 두 가지 값이 있습니다.
- VU-댐 experimen 인식 할 필요가소위 레이블 구성 파일 (label.cfg)에 의해 탈 디자인. 이것은 대부분의 텍스트 편집기로 열고, 예를 들어, 다음과 같습니다 할 수있는 ASCII 파일입니다 :
# exp_condition
10 누워
11 앉아 - . amsdata 파일의 디렉토리에 label.cfg 파일을 배치하여, 자동으로 VU-DAMS 프로그램에 의해로드됩니다. 레이블이 만들어되면, 화면에 팝업이 label.cfg 파일에 나열된 범주 / 값으로 표시됩니다. 첫 번째 레이블에 대해 '거짓말'과 두 번째 레이블 '앉아'를 선택합니다.
- 라벨 후, 임피던스 심전도에서 PEP 점수를 '임피던스 점수'탭을 선택합니다. 각 조건에 대해 앙상블 DZ / DT 파형이 표시되는 평균, ECG R-피크 시간하시오. 앙상블은 ECG가 DZ / DT 파형 아래에 제시되어 평균. ECG Q-파 발병 (전기 활동의 시작), B 점을 ICG (배출 단계의 시작), ICG DZ / DT-분 (: 올바른 위치에있는 네 개의 수직 커서를 놓고최대 방출 속도) 및 ICG X-점 (대동맥판 폐쇄 - 배출 단계의 끝).
- 다음으로, 피크 계곡 호흡기를 사용하는 RSA 및 ECG 신호를 점수 '호흡 점수'탭을 선택합니다. 호흡 간격과 영감 동안 짧은 interbeat 간격과 만료시 긴 interbeat 간격을 자동으로 숨을 - 호흡 점수는 이제 검사 할 수 있습니다. 일반적으로 자동 감지 알고리즘은 비정상으로 호흡의 15 % 이상을 분류하지 않아야합니다 - 그렇지 않으면 호흡 신호를 검사하고 필요에 따라 탐지 알고리즘의 매개 변수를 조정할 수 있습니다.
ECG, ICG 및 호흡 신호와 상호 작용하는 PEP와 RSA 득점 육안 검사에 대한 지침은 VU-AMS 웹 사이트에서 찾을 수 있습니다 www.vu-ams.nl .
- 마지막으로, 라벨 정보 탭을 선택합니다. 결과 테이블은 계산 나타납니다. 각 행은 AV를 나타냅니다레이블이있는 각 기간에 대한 생리 학적 매개 변수 (심장 박동, PEP, RSA, RR)의 일련의 erage 값입니다. 첫 번째 열은 주체 식별자 (Label_ID)가 있습니다. 마지막 열 라벨 중에 사용되는 모든 범주의 값을 나타냅니다 (이 두 값을 단일 범주 '실험 조건', '앉아'와 '거짓말'). interbeat 간격 번 시리즈의 스펙트럼 힘은 4 분 (그렇지 않으면 누락 된 코드가 표시되는)의 최소 길이 레이블이 제공됩니다. 이 화면에서 스프레드 시트 또한 통계 분석을 위해 ASCII 또는 Excel로 내보낼 수 있습니다.
결과
암스테르담 태어난 아이들과 그들의 개발 연구, 네덜란드의 장래, 세로 출생 코호트에서 측정 프로토콜은 3,097 어린이 6 년에 시작되었다. 승인 학술 의료 센터 의료 윤리위원회, VU 대학 의료 센터 의료 윤리위원회와 암스테르담의 등록위원회로부터 얻은 것입니다. 참여하는 모든 어머니는 자신과 아이들을위한 서면 동의를 주었다.
모니터가 가볍고 눈에 거슬리지이기 때문에, 아이들이 아주 잘 이러한 측정을 허용. 우리는 거절 비율에 대한 데이터를 가지고 있지 않지만, 경험은 몇 아이들이 전극의 배치함으로써 막혀 더 평가를 저항하는 우리를 가르쳤다. 3,097 등록의 0.7 %를 인한 장비 고장 또는 파일의 잘못된 위치 하나에 분실되었다. 왼쪽의 3,074 등록의 아웃, 98.7 %는 전체 프로토콜 (N = 3,056) 완료 아이들이었다. 개 이내레이블이 지정된 기간 (우리는 원래 네 개의 기간을 표시하지만, 나중에 두에 이들을 요약) 편은, 우리는 PEP를 판별 할 수 없습니다 의미 불분명 ICG 신호를 발생했습니다. 이 네 개의 레이블이 지정된 기간 초에 2.4 %, 세 번째 2.8 %와 네 번째 기간에 4.1 %의 첫 번째 아웃 1.5 %의 손실을했다. 모든 기간의 PEP에 대한 전체 데이터 2,797가지 경우 (즉 91.5 %, 불분명 ICG 신호로 인해 8.5 % 감소)에서 사용할 수있었습니다. 심박수 (HR), 전 방출 기간 (PEP)와 호흡 공동 부정맥 (RSA)뿐만 아니라, 성별과 연령에 대한 전체 데이터를 2,761 어린이 수 있었다;이 마지막 단계에서, 1.3 % 데이터 손실이 발생으로 인해 알 수없는 이유로. 전반적으로, 시작 등록의 89.2 %는 전체 대상 데이터를 이끌었다. 아이들의 평균 연령은 14.4 세 (SD 0.5; 분위 범위 5.0:6.5)이었고, 자신의 BMI 15.5 kg / 평방 미터 (SD 1.5, 사 분위 범위 13.9:17.2)이었다.
주요 결과 변수 HR, PEP, 그리고 RSA 아칸소의 평균값E 표 1에 주어진 그래픽으로 남자와 여자에 대해 개별적으로 그림 3에 묘사. HR (모두 누워 앉아)와 PEP는 (단지 앉아) 남자 (두 자세)보다 여자에서 더 높았다. RSA는 남자 (두 자세)보다 여자에서 더 낮았다. 여자의 HR에 대한 높은 값이 낮은 미주 (부교감 신경) 심장 컨트롤에 의해 발생 될 가능성이 있습니다. 그들의 교감 심장 컨트롤이 다르거 나 소년 (앉아)에 비해 더 낮은 아니었다.
앉아 때 RSA가 낮았다 반면, 누워에 비해 앉아 때 남녀 모두에서 HR이 높았다. 이 앉아 낮은 미주 제어를 반영합니다. PEP는 누워 앉아 짧았다. 이 효과는 예상대로 였고, 그 반대 과정의 결과를 반영 증가 예압 (단축 PEP) 7 누워있는 동안 낮은 교감 신경 활동 (PEP를 길게).
| 소년 | 소녀 | ||||||||||
| 누워 | 앉아 | 누워 | 앉아 | ||||||||
| 평균 | SD | 평균 | SD | 평균 | SD | 평균 | SD | ||||
| 심박수 (BPM) | 83.9 | 9.5 | * | 89.1 | 10 | * † | 86.9 | 10.1 | 92.4 | 10.4 | † |
| 미리 배출 기간 (밀리 초) | 76.9 | 11.8 | 78.5 | 12.2 | * † | 77.7 | 10.3 | 81 | 11.7 | † | |
| 호흡기 동 arrythmia (밀리 초) | 127.0 | 60.4 | * | 115.7 | 55.8 | * † | 121.7 | 56.8 | 108.7 | 51.9 | † |
표 1. 자세의 차이에 대한 자세로 남자와 여자의 심장 자율 신경계 측정. 피 하나의 샘플 성 차이에 대한 T-테스트 <0.05. † P 쌍 표본 t-test를위한 <0.05.
그림 1. 일곱 전극은 참가자의 가슴과 뒷면에 배치해야합니다. 첫 번째 ECG 전극 (V-)는 장소입니다D 약간 흉골의 오른쪽에있는 오른쪽 쇄골 4cm 이하. 두 번째 ECG 전극 (V +)이 약 processus의 xiphodius의 수준에서 가슴의 왼쪽 측면 가장자리에 아홉 번째 갈비뼈에 심장의 정점에 배치됩니다. 세 번째 ECG 전극 (GND)은 접지 전극과 오른쪽 복부에서 아래 두 갈비뼈 사이에, 오른쪽에 배치됩니다. 첫 번째 ICG 측정 전극 (V 1) 고리 뼈의 끝 사이의 흉골의 맨 끝에 배치됩니다. 두 번째 ICG 측정 전극은 갈비뼈가 만나는 흉골의 칼 모양의 복잡한에 배치됩니다. 두 개의 전류 전극을 뒷면에 배치됩니다 : 나 -에 경관 척추 C4를 통해 척추, ICG 위 최소한 3 센티미터 (1) 전극 V-, 및 I + 흉추 T8과 T9 사이의 척추에서 측정 , 전극 V 2를 측정 ICG 아래에 최소한 3 센티미터 (1 "). ICG 전극 배치 고려하는 좌심실 DRIV의 큰 부분흉부 임피던스 EN 변경 suprasternal 노치와 processus xiphoideus 사이의 열이 캡처됩니다.
그림 2. VU-AMS5fs 장치에 연결 한 후 댐 소프트웨어에 의해 표시되는 녹화에 사용되는 일반적인 설정. 큰 그림을 보려면 여기를 클릭하십시오 .
그림 3. 남자와 여자의 심장 자율 신경계 조치 자세로. * 하나의 샘플 섹스의 차이에 대한 T-검정에 대한 p <0.05를 나타냅니다. # 표시P 쌍 샘플 자세의 차이에 대한 T-테스트 <0.05.
토론
우리는 5 ~ 7 세 사이의 3097 어린이 심장 자율 통제를 측정하기 위해 외래 기록 장치를 사용했습니다. 일곱 전극은 심장 박동, 심장 박동의 변화와 수축기 시간 간격을 압축 해제되는 ECG 및 ICG를 측정하기 충분했다. 호흡 주파수 대역에서 심장 박동의 변화 (RSA)은 심장 부교감 신경 활동의 유효한 지표입니다. 심장 수축성을 반영하여 수축기 시간 간격, PEP는 심장 교감 신경 활동의 유효한 지표입니다. HR, PEP 및 RSA에서 얻은 평균 값은 자세의 변화와 소년과 소녀 사이의 차이의 효과는 문학에서 예상되는 것과 일치했다.
외래 모니터링 실험실에서 평가의 필요성을 제거 우리의 기록은 신호 녹화 품질의 차이없이 다양한 위치 (예 : 학교, 스포츠 센터, 과학 박물관)에서 수행 할 수 있습니다. 그러나, 그것은이다후 부하 및 예압 효과는 심장의 교감 드라이브 7의 변경없이 PEP를 공동으로 결정할 수있는 결정적인 중요성, 자세 및 물리적 부하에 따라 비교 내에서 또는 사이의 표준화. 우리는 ECG의 외래 기록을 체결하고 어린이의 큰 샘플에서 ICG하는 것은 매우 가능하고 어린이 심장 자율 관리의 미래를 평가하는 데 유용한 템플릿으로 현재 표준화 연구 설계를 제안한다.
공개 사항
우리는 공개 아무것도 없어.
감사의 글
AEvD는 네덜란드 심장 재단 (DHF-2007B103)에 의해 지원되었다. 저자는 암스테르담 태어난 아이들과 개발 (ABCD) 연구의 모든 어머니와 아이들에게 감사를 표하고, 계측 부문에서 VU-AMS 시스템의 전체 개발 및 유지 보수 팀 것 - 정신 생리학의 부 (VU 대학교, 암스테르담, 네덜란드).
재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| VU-AMS5fs 외래 녹음 장치 및 적외선 인터페이스 케이블 | VU University Amsterdam | n/a | http://www.vu-ams.nl |
| 전극 | ConMed | 1690-003 | |
| AA 배터리 | |||
| CompactFlash 메모리 카드 | |||
| 플래시 카드 리더 | |||
| VU-DAMS 소프트웨어 제품군 | VU University Amsterdam | 무료 다운로드, http://www.vu-ams.nl | |
| 스톱워치 | |||
| 음악 플레이어 및 헤드폰 | 옵션 | ||
| 자체 팽창식 에어 매트리스 | 선택적 |
참고문헌
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