Патент на изобретение №2328973

(54) СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕГУЛЯЦИИ МИКРОЦИРКУЛЯТОРНОГО РУСЛА ЧЕЛОВЕКА

(57) Реферат:

Изобретение относится к медицине, а именно к кардиологии, ангиологии, нормальной физиологии, патологической физиологии. Осуществляют регистрацию скоростных показателей микроциркуляции крови методом лазерной доплеровской флоуметрии. Проводят спектральный анализ полученной флоуграммы методом непрерывного вейвлет-преобразования, включающим определение мощности частоты кардиоинтервалограммы а в момент времени b по формуле: (((t-b)/a) – анализирующий вейвлет. Проводят построение на основе вейвлетных коэффициентов скейлограммы на отрезке [b_i,b_j] по формуле: где i, ji, V(a₁) – скейлограмма сигнала; N – количество коэффициентов; a₁ – масштаб вейвлетного преобразования. Выделяют на скейлограммах физиологически значимые частотные диапазоны как расстояния между соседними локальными минимумами на кривой скейлограммы по формуле: а=а_m-а_n, где а – физиологически значимый диапазон, а_m, а_n – соседние локальные минимумы на кривой скейлограммы. Определяют значения вейвлетной плотности мощности U в каждом из частотных диапазонов a=[a_m,a_n] по формуле:,>

затем определяют изменения вейвлетной плотности мощности во времени как U(t); и изменения частотных диапазонов во времени как a(t). Вычисляют значения удельной вейвлетной плотности мощности U во времени по формуле: U=U(t)/a(t). Способ позволяет повысить информативность и точность оценки регуляции микроциркуляторного русла человека, за счет выделения физиологически значимых диапазонов между локальными минимумами на кривой скейлограммы, связанных с различными типами механизмов регуляции капиллярного кровотока, а также оценить динамику изменения тонуса симпатического и парасимпатического отделов ВНС в покое на коротких промежутках времени. 2 ил.((t-b)/a) – анализирующий вейвлет;

построение на основе вейвлетных коэффициентов скейлограмм на отрезке [b_i,b_j] по формуле

где i, ji, V(a_l) – скейлограмма сигнала; N – количество коэффициентов; a_l – масштаб вейвлетного преобразования;,>

выделение на скейлограммах физиологически значимых частотных диапазонов как расстояний между соседними локальными минимумами на кривой скейлограммы по формуле

где а – физиологически значимый диапазон, а_m, a_n – соседние локальные минимумы на кривой скейлограммы;

определение значения вейвлетной плотности мощности U в каждом из частотных диапазонов a=[а_m,a_n] по формуле

определение изменения вейвлетной плотности мощности во времени как U(t);

определение изменения частотных диапазонов во времени как a(t);

определение значения удельной вейвлетной плотности мощности U’ во времени по формуле

которая отражает динамику изменения тонуса симпатического и парасимпатического отделов ВНС на коротких промежутках времени.

Скейлограммы («энергетические» диаграммы) строятся на основе матрицы вейвлет-коэффициентов, заданные как среднее квадратов коэффициентов W(a,b) при фиксированном параметре а на отрезке [b_i,b_j]. Являясь функцией масштаба, скейлограмма отражает ту же информацию, что и спектральная плотность мощности Фурье, являющаяся функцией от частоты. Как известно, вейвлет-преобразование имеет преимущество, прежде всего, за счет свойства частотно-временной локализации вейвлетов. Вейвлет-преобразование, представляющее собой временную развертку спектра, позволяет получить и более локализованную во времени энергетическую информацию. Энергетические диаграммы (скейлограммы) строятся на кратковременных (порядка 2-3 секунд) отрезках, что позволяет отслеживать временную динамику процесса.

На скейлограммах выделяют локальные спектры и физиологически значимые частотные диапазоны а, которые рассчитывают исходя из расстояний между локальными минимумами а_m, a_n, связанными с различными типами механизмов регуляции ВСР человека. При этом при выявлении трех наиболее значимых диапазонов определяются два наиболее выраженных минимума, при четырех – три и т.д.

Суммарное значение вейвлетной плотности мощности U отражает суммарную активность нервного центра и определяется в каждом из частотных диапазонов a=[a_m,a_n].

Удельная вейвлетная плотность мощности U’ характеризует удельную выраженность активного нервного центра и отражает процессы оптимизации частоты сердечных сокращений. Выделение физиологически значимых диапазонов между локальными минимумами на кривой скейлограммы, связанных с различными типами механизмов регуляции капиллярного кровотока, и оценка данного параметра позволяют выявить даже слабые по силе воздействия вегетативной нервной системы на капиллярный кровоток на различных этапах онтогенеза, в норме и патологии как в покое, так и при переходных процессах, что качественным образом повышает информативность и точность способа оценки вариабельности сердечного ритма человека. Оценка динамики данного параметра во времени позволяет описать динамику изменения тонуса симпатического и парасимпатического отделов ВНС в покое на коротких промежутках времени.

На фиг.1 показаны скейлограммы (локальные вейвлетные спектры) трех разных участков кривой лазерной доплеровской флоуграммы пациента В.

На фиг.2 показана вейвлет-диаграмма кривой лазерной доплеровской флоуметрии. По оси абсцисс – время, по оси ординат – масштаб (величина обратная частоте). Светло-серые участки соответствуют максимумам, темно-серые – минимумам. Серая линия соответствует частотной границе между и диапазонами.

Клинический пример.

Испытуемый В. 3 года. Регистрация лазерной доплеровской флоуграммы осуществлялась в положении сидя, в покое, показатели спектрального анализа по Фурье: низкочастотный диапазон 4564343 мс/Гц², среднечастотный диапазон 6574830 мс/Гц² высокочастотный диапазон 5433676 мс/Гц².

Вейвлет-преобразование: непрерывное вейвлет-преобразование, вейвлет morlet, максимальный масштаб 120, временное усреднение при построении скейлограмм 1 секунда (10 отсчетов). Результаты эксперимента приведены на фиг.1, 2. Значения ВПМ рассчитываются в частотных диапазонах между минимумами на каждой скейлограмме.

Из данных, приведенных на фиг.1, видно, что частоты локальных максимумов и локальных минимумов постоянно изменяются и, следовательно, константная граница частотных диапазонов не отражает истинные характеристики процесса.

На фиг.2 видно, что при проведении разделения частотных диапазонов согласно предложенному изобретению диапазоны не постоянны, а изменяются в достаточно широких пределах.

Формула изобретения

Способ исследования регуляции микроциркуляторного русла человека, заключающийся в том, что осуществляют регистрацию скоростных показателей микроциркуляции крови методом лазерной доплеровской флоуметрии, проводят спектральный анализ полученной флоуграммы методом непрерывного вейвлет-преобразования, включающим определение мощности частоты кардиоинтервалограммы а в момент времени b по формуле:

((t-b)/a) – анализирующий вейвлет;

строят на основе вейвлетных коэффициентов скейлограммы на отрезке [b_i,b_j] по формуле:

,

где i, ji, V(a₁) – скейлограмма сигнала; N – количество коэффициентов; a₁ – масштаб вейвлетного преобразования;,>

выделяют на скейлограммах физиологически значимые частотные диапазоны как расстояния между соседними локальными минимумами на кривой скейлограммы по формуле:

а=а_m-а_n,

где а – физиологически значимый диапазон, а_m, а_n – соседние локальные минимумы на кривой скейлограммы;

определяют значения вейвлетной плотности мощности U в каждом из частотных диапазонов a=[a_m,a_n] по формуле:

,

определяют изменения вейвлетной плотности мощности во времени как U(t);

определяют изменения частотных диапазонов во времени как a(t);

определяют значения удельной вейвлетной плотности мощности U’ во времени по формуле:

U=U(t)/a(t).

РИСУНКИ