Metody dynamiki symbolicznej w ocenie aktywności baroreceptorów po zabiegach kriostymulacji ogólnoustrojowej

Czasopismo : Acta Bio-Optica et Informatica Medica. Inżynieria Biomedyczna
Tytuł artykułu : Metody dynamiki symbolicznej w ocenie aktywności baroreceptorów po zabiegach kriostymulacji ogólnoustrojowej

Autorzy :
Bacia, M.
Instytut Fizyki, Politechnika Wrocławska, 50-370 Wrocław, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, marcin.bacia@pwr.wroc.pl,
Drobczyński, S.
Instytut Fizyki, Politechnika Wrocławska, 50-370 Wrocław, Wybrzeże Wyspiańskiego 27,
Masajada, J.
Instytut Fizyki, Politechnika Wrocławska, 50-370 Wrocław, Wybrzeże Wyspiańskiego 27,
Kopaczyńska, M.
Instytut Inżynierii Biomedycznej i Pomiarowej, Politechnika Wrocławska, 50-370 Wrocław, Wybrzeże Wyspiańskiego 27,
Buszko, K.
Katedra Podstaw Teoretycznych Nauk Biomedycznych i Informatyki Medycznej, Collegium Medicum w Bydgoszczy, Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu, 85-067 Bydgoszcz, ul. Jagiellońska 15,
Weber, P.
Katedra Fizjologii, Zakład Fizjologii Człowieka, Collegium Medicum w Bydgoszczy, Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu, 85-092 Bydgoszcz, ul. Karłowicza 24,
Zalewski, P.
Katedra i Zakład Higieny i Epidemiologii, Collegium Medicum w Bydgoszczy, Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu,85-094 Bydgoszcz, ul. M. Curie-Skłodowskiej 9, p.zalewski@cm.umk.pl,
Tafil-Klawe, M.
Katedra Fizjologii, Zakład Fizjologii Człowieka, Collegium Medicum w Bydgoszczy, Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu, 85-092 Bydgoszcz, ul. Karłowicza 24,
Klawe, J.
Katedra i Zakład Higieny i Epidemiologii, Collegium Medicum w Bydgoszczy, Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu,85-094 Bydgoszcz, ul. M. Curie-Skłodowskiej 9,
Pepłowski, P.
Zakład Mechaniki Kwantowej, Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu, 87-100 Toruń, ul. Grudziądzka 5,
Abstrakty : Celem pracy jest przedstawienie zastosowania metod dynamiki symbolicznej do oceny aktywności baroreceptorów u zdrowych osób poddanych zabiegowi kriostymulacji ogólnoustrojowej. Ilościowa analiza odruchu z baroreceptorów możliwa była dzięki rejestracji sygnału elektrokardiograficznego (EKG) i ciśnienia systolicznego (sBP) w badaniu uczestników eksperymentu systemem Task Force Monitor. Zakodowane wartości odległości pomiędzy kolejnymi załamkami R w zapisie EKG (RRI) i wartości sBP wykorzystano do definicji aktywności baroreceptorów, a jej ilościowa ocenę przeprowadzono, uwzględniając częstości występowania sekwencji symboli mających odniesienie do aktywności baroreceptorów. Analiza wyznaczonych częstości przed i po zabiegu kriostymulacji ogólnoustrojowej pokazała, że częstość występowania sekwencji symboli związanych z odruchem z baroreceptorów jest istotnie mniejsza po zabiegu kriostymulacji. W pracy zaproponowano również modyfikację wprowadzonej definicji, która uwzględnia korekcję błędów pomiaru i pozwala na szacowanie czułości odruchu z baroreceptorów.

The paper presents application of symbolic dynamics methods to evaluate baroreflex activity in healthy men undergoing whole-body cryotherapy. A quantitative analysis was performed by using electrocardiogram signal (ECG) and systolic blood pressure signal (sBP). Both signals have been recorded by Task Force Monitor experimental system. The values of successive R-R intervals in ECG signal (RRI) and sBP values were used to define the baroreceptors activity. Quantitative evaluation of baroreceptors activity was carried out by introducing the frequencies of symbols sequences in both signals. Analysis of the designated frequencies before and after the treatment of whole-body cryostimulation showed that the incidence of the sequences of symbols associated with the baroreceptor reflex is significantly lower after whole-body cryostimulation. The paper also proposes a modified definition of baroreceptors activity that considers a measurement error and allows the estimation of baroreflex sensitivity.

Słowa kluczowe : dynamika symboliczna, odruch z baroreceptorów, kriostymulacja, symbolic dynamics, baroreceptor reflex, cryostimulation,
Wydawnictwo : Indygo Zahir Media
Rocznik : 2013
Numer : Vol. 19, nr 3
Strony : 123 – 132
Bibliografia : 1 T. Yamauchi: Whole-body cryotherapy is a method of extreme cold -175 °C treatment initially used for Rheumatoid Arthritis, Z Phys Med Baln Med Klin, vol. 15, 1986, s. 311-313.
2 T. Westerlund, J. Smolander, A. Uusitalo-Koskinen, M. Mikkelsson: The blood pressure responses to an acute and long-term whole-body cryotherapy (-110 °C) in men and women, Journal of Thermal Biology, vol. 29, 2004, s. 285-290.
3 R. Maestri, M.T. La Rovere, A. Porta, G.D. Pinna: Sympathetic Neurohormonal Correlates of Linear and Symbolic Dynamics Heart Rate Variability Indexes in Chronic Heart Failure, Computers in Cardiology, vol. 35, 2008, s. 49−52.
4 U. Parlitz, S. Berg, S. Luther, A. Schirdewan, J. Kurths, N. Wessel: Classifying cardiac biosignals using ordinal pattern statistics and symbolic dynamics, Computers in Biology and Medicine, vol. 42, 2012, s. 319-327.
5 S.J. Konturek: Fizjologia człowieka, Podręcznik dla studentów medycyny, Elsevier Urban& Partner, Wrocław 2007.
6 M. Tafil-Klawe, M. Śmietanowski, J. Klawe: Odruchowa regulacja ciśnienia tętniczego, praca serca i jej zaburzenia w chorobach układu krążenia, w: Układ nerwowy a choroby układu sercowo-naczyniowego: Medycyna Praktyczna, E. Szczepańska-Sadowska, W. Rużyłło, W. Januszewicz, A. Januszewicz, (reds.) Kraków 2009.
7 D. Parati, M. Di Renzo, G. Bertinieri: Evaluation of the baroreceptor-heart reflex by 24-hour intra-arterial blood pressure monitoring in humans, Hypertension, vol. 12, 1988, s. 214-222.
8 G. Parati, M. Di Renzo, G. Macia: How to measure baroreflex sensitivity: from the cardiovascular laboratory to daily Life, Hypertension, vol. 18, 2000, s. 7-19.
9 P. Zalewski, J.J. Klawe, M. Tafil-Klawe, K. Buszko, I. Panowicz: Ocena odruchu z baroreceptorów tętniczych po zabiegu kriostymulacji ogólnoustrojowej u osób zdrowych, Acta-Bio-Opitica et Informatica Medica, vol. 16(1), 2010, s. 38-43.
10 T. Westerlund, J. Smolander, A. Uusitalo-Koskinen: The blond pressure responses to an acute and long term whole-body cryotherapy in men and women, Journal of Thermal Biology, vol. 29, 2004, s. 285-290.
11 A. Algafly, K.P. Georg: The effect of cryotherapy on nerve conduction velocity, pain threshold and pain tolerance, British Journal of Sports Medicine, vol. 41, 2007, s. 365-369.
12 S. Guzzetii, E. Borroni, P.E. Garbelli, E. Ceriani, P. Della Bella, N. Montatno, C. Cogliati, V.K. Somers, A. Mallani, A. Porta: Symbolic Dynamics of Heart Rate Variability: A Probe to Investigate Cardiac autonomic Modulation, Circulation, vol. 112, 2005, s. 465-470.
13 P. Caminal, B.F. Giraldo, M. Vallverdu, S. Benito, R. Schroeder, A. Voss: Symbolic Dynamic Analysis of Relations Between Cardiac and Breathing Cycles in Patients on Weaning Trials, Annals of Biomedical Engineering, vol. 38, 2010, s. 2542-2552.
14 M.M. Kabir, D.A. Saint, E. Nalivaiko, D. Abbott, A. Voss, M. Baumert: Quantification of Cardiorespiratory Interactions Based on Joint Symbolic Dynamics, Annals of Biomedical Engineering, vol. 39, 2010, s. 2604-2614.
15 M. Baumert, T. Walther, J. Hopfe, H. Stepan, R. Faber, A. Voss: Joint symbolic dynamics analysis of beat-to-beat interactions of heart rate and systolic blood pressure in normal pregnancy, Med. Biol. Eng. Comput, vol. 40, 2002, s. 241-245.
16 Hao Bai-Lin: Elementary Symbolic Dynamics and Chaos in Dissipative Systems, World Scientific Publishing, Singapore 1989.
17 H.G. Schuster: Deterministic Chaos. An Introduction, VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim 1988.
18 R.L. Devaney: Chaotic Dynamical Systems, Addison-Wesley Publishing Company, USA 1989.
19 S. Wiggins: Introduction to Applied Nonlinear Dynamical Systems and Chaos, Springer-Verlag, New York 2000.
20 E. Spolińska, P. Krzesiński, K. Piotrowicz, G. Gierlak: Współczesne metody oceny czułości baroreceptorów tętniczych w praktyce klinicznej, Forum Medycyny Rodzinnej, vol. 6(2), 2012, s. 55-67.
21 G. Raczak, L. Daniłowicz, P. Derejko, M. Szwoch, J. Kubica, G. Świątecka: Wrażliwość baroreceptorów tętniczych u osób zdrowych, Folia Cardiol, vol. 7(4), 2000, s. 341-346.
22 M.T. LaRovere, G. Raczak: Jak oceniać wrażliwość odruchu z baroreceptorów tętniczych, Folia Cardiol, vol. 1(6), 2006, s. 297-304.
23 G. Raczak, L. Daniłowicz, M. Figura-Chmielewska, J. Kubica, M. Szwoch, P. Buda: Porównanie spektralnych metod oceny wrażliwości baroreceptorów tętniczych i testu fenylefrynowego u chorych po zawale serca z obniżoną frakcją wyrzutową lewej komory, Folia Cardiol, vol. 9(5), 2002, s. 387-395.
24 H.W. Robbe, L.J. Mulder, H. Rüddel, W.A. Langewitz, J.B. Veldman, G. Mulder: Assessment of baroreceptor reflex sensitivity by means of spectral analysis, Hypertension, vol. 10, 1987, s. 538-543.
DOI :
Cytuj : Bacia, M. ,Drobczyński, S. ,Masajada, J. ,Kopaczyńska, M. ,Buszko, K. ,Weber, P. ,Zalewski, P. ,Tafil-Klawe, M. ,Klawe, J. ,Pepłowski, P. , Metody dynamiki symbolicznej w ocenie aktywności baroreceptorów po zabiegach kriostymulacji ogólnoustrojowej. Acta Bio-Optica et Informatica Medica. Inżynieria Biomedyczna Vol. 19, nr 3/2013
facebook