【摘要】：冠心病(CAD)的發(fā)病率、致死率逐年升高,且呈現(xiàn)年輕化態(tài)勢(shì),對(duì)人類(lèi)社會(huì)和家庭的危害日益加劇。遏制冠心病發(fā)病甚至致殘、致死的根本出路在于早期預(yù)警,研究如何在臨床早期/亞臨床期無(wú)創(chuàng)無(wú)損識(shí)別冠心病高危個(gè)體具有十分重要的臨床醫(yī)學(xué)意義和顯著的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。心血管時(shí)間序列的非線性分析提供了解決上述問(wèn)題的可能。本文主旨在于探究利用短時(shí)間窗口(5 min)測(cè)量的心血管時(shí)間序列進(jìn)行無(wú)創(chuàng)無(wú)損冠心病檢測(cè)的潛在價(jià)值。圍繞這一目的,本文系統(tǒng)設(shè)計(jì)并開(kāi)展了三次臨床試驗(yàn),分別研究了靜息狀態(tài)和經(jīng)袖帶改變外周血管阻力狀態(tài)下各心血管時(shí)間序列的單變量變異性和雙變量耦合性特征在健康志愿者、輕度冠脈狹窄患者和冠心病患者中的變化規(guī)律,并研究了心血管時(shí)間序列的上述非線性特征在經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入術(shù)(PCI)后恢復(fù)期的變化規(guī)律。本文的研究?jī)?nèi)容為通過(guò)短時(shí)心血管時(shí)間序列識(shí)別冠心病高危個(gè)體提供了一種潛在標(biāo)準(zhǔn)化的分析思路,主要工作及創(chuàng)新點(diǎn)包括以下幾方面:(1)發(fā)展了模糊熵算法。傳統(tǒng)模糊熵忽略了采樣誤差和系統(tǒng)擾動(dòng)的影響,本研究類(lèi)比傳感器靈敏域靜態(tài)特性,定義了物理模糊隸屬函數(shù),提出了改進(jìn)模糊熵和改進(jìn)互模糊熵。仿真試驗(yàn)結(jié)果表明:改進(jìn)模糊熵具有顯著提高的統(tǒng)計(jì)穩(wěn)定性和抗噪聲魯棒性,在進(jìn)行短時(shí)時(shí)間序列分析時(shí)改進(jìn)算法的統(tǒng)計(jì)優(yōu)勢(shì)更加明顯。(2)拓展了心血管時(shí)間序列分析的范疇,研究了靜息狀態(tài)下短時(shí)心臟電-機(jī)械活動(dòng)時(shí)間序列變異性和耦合性特征在冠心病患者中的改變,揭示了心血管系統(tǒng)的心臟機(jī)械活動(dòng)功能狀態(tài)及對(duì)其起調(diào)控作用的自主神經(jīng)系統(tǒng)功能狀態(tài)隨冠脈狹窄程度的變化規(guī)律,為冠心病無(wú)損檢測(cè)提供了有益思路。試驗(yàn)結(jié)果表明:相較于健康志愿者和輕度冠脈狹窄患者,冠心病患者的短時(shí)心率變異性(HRV)、舒張間期變異性(DTIV)以及心動(dòng)周期—舒張間期(HRV-DTIV)、心動(dòng)周期—收縮間期(HRV-STIV)和舒張間期—收縮間期(DTIV-STIV)耦合性均顯著降低(p0.05或p0.01),并且舒張間期變異性及心動(dòng)周期—收縮間期和舒張間期—收縮間期耦合性在輕度冠脈狹窄患者中也較健康志愿者顯著降低(p0.05),提示冠脈狹窄可能導(dǎo)致調(diào)控心血管系統(tǒng)活動(dòng)的自主神經(jīng)系統(tǒng)功能和心臟機(jī)械功能的減退,以及二者之間相互關(guān)聯(lián)性的退化,而且其對(duì)心臟機(jī)械功能的影響在冠脈狹窄早期即表現(xiàn)出來(lái)。(3)利用上肢袖帶施壓刺激,開(kāi)創(chuàng)性地研究了外周血管阻力變化對(duì)短時(shí)心動(dòng)周期序列變異性的影響,為無(wú)創(chuàng)無(wú)損檢測(cè)冠心病提供了創(chuàng)新思路與方法。試驗(yàn)結(jié)果表明:對(duì)健康人群而言,健康老年志愿者的心率變異性各指標(biāo)低于青年志愿者,但改變外周血管阻力過(guò)程對(duì)兩組受試者的心率變異性均沒(méi)有顯著性影響(p0.05);對(duì)冠脈狹窄患者而言,改變外周血管阻力過(guò)程可使輕度冠脈狹窄患者和冠心病患者的改進(jìn)模糊熵顯著降低(p0.01)。提示冠脈狹窄可能導(dǎo)致心血管系統(tǒng)對(duì)外界環(huán)境變化的適應(yīng)能力降低,進(jìn)行經(jīng)袖帶改變外周血管阻力狀態(tài)下的心率變異性分析可進(jìn)一步輔助冠心病的無(wú)損檢測(cè)。(4)探究了冠心病患者心血管時(shí)間序列特征在經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入術(shù)后的動(dòng)態(tài)變化情況,為術(shù)中檢測(cè)和預(yù)后分析提供了具有潛在價(jià)值的工具。試驗(yàn)結(jié)果表明:心率變異性和舒張間期變異性的改進(jìn)模糊熵及心動(dòng)周期-舒張間期、舒張周期-收縮間期和心動(dòng)周期-脈搏波傳播時(shí)間間期(HRV-PTTV)的耦合性在術(shù)后1天并未出現(xiàn)明顯改變,但在術(shù)后14天較術(shù)前和術(shù)后1天均出現(xiàn)顯著性升高(p0.05或p0.01);脈搏波傳播時(shí)間在手術(shù)后1天時(shí)即出現(xiàn)顯著升高(p0.01)。提示調(diào)控心血管系統(tǒng)的自主神經(jīng)功能需要較長(zhǎng)時(shí)間才能得到改善,而動(dòng)脈彈性和左室功能在經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入術(shù)后短期內(nèi)即可得到顯著改善,心血管時(shí)間序列分析有助于經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入術(shù)后冠心病患者心血管系統(tǒng)功能狀態(tài)的評(píng)價(jià)。
[Abstract]:The morbidity and mortality of coronary heart disease (CAD) are increasing year by year, and it is becoming younger and younger. The fundamental way to prevent the occurrence and even disability of CAD lies in early warning. It is very important to study how to noninvasively identify the high-risk individuals of CAD in the early / subclinical stage. Nonlinear analysis of cardiovascular time series provides the possibility to solve the above problems. This paper aims to explore the potential value of noninvasive noninvasive coronary heart disease detection using cardiovascular time series measured at short time windows (5 minutes). Three clinical trials were conducted to investigate the variations of univariate variability and bivariate coupling characteristics of cardiovascular time series in resting and cuff-altered peripheral vascular resistance in healthy volunteers, patients with mild coronary stenosis, and patients with coronary heart disease. The above-mentioned nonlinearity of cardiovascular time series was also studied. This study provides a potentially standardized analytical approach for identifying individuals at high risk of coronary artery disease by short-term cardiovascular time series. The main work and innovations are as follows: (1) Fuzzy entropy algorithm has been developed. Traditional fuzzy entropy has been ignored. The influence of sampling error and system disturbance is analogous to the static characteristics of sensor sensitivity domain, the physical fuzzy membership function is defined, and the improved fuzzy entropy and cross fuzzy entropy are proposed. The statistical advantage of the improved algorithm is more obvious. (2) The range of cardiovascular time series analysis is expanded. The variability and coupling characteristics of short-term cardiac electro-mechanical activity time series in resting state are studied in patients with coronary heart disease, and the functional state of cardiac mechanical activity and the self-regulation of cardiovascular system are revealed. The results showed that short-term heart rate variability (HRV), diastolic interval variability (DTIV) and cardiac cycle-diastolic interval (HRV-DTIV) were significantly higher in patients with coronary artery disease than in healthy volunteers and patients with mild coronary artery stenosis. Cardiac cycle-systolic interval (HRV-STIV) and diastolic-systolic interval (DTIV-STIV) coupling were significantly reduced (p0.05 or p0.01), and the variability of diastolic interval and the coupling of cardiac cycle-systolic interval and diastolic-systolic interval were significantly lower in patients with mild coronary stenosis than in healthy volunteers (p0.05). Stenosis may lead to the decline of autonomic nervous system function and cardiac mechanical function regulating cardiovascular system activity, and the deterioration of their correlation, and its effect on cardiac mechanical function appears in the early stage of coronary stenosis. (3) Using upper limb cuff pressure stimulation, peripheral vascular resistance was studied pioneering. The results showed that the heart rate variability of healthy elderly volunteers was lower than that of young volunteers, but the variation of peripheral vascular resistance did not affect the heart rate variability of both groups. Significant effect (p0.05); For patients with coronary artery stenosis, changing the process of peripheral vascular resistance can significantly reduce the improved fuzzy entropy in patients with mild coronary artery stenosis and patients with coronary heart disease (p0.01). It suggests that coronary artery stenosis may lead to a decrease in the cardiovascular system's ability to adapt to changes in the external environment and change the resistance of peripheral vessels through the cuff. Heart rate variability (HRV) analysis under state of mind can further assist in non-destructive detection of coronary heart disease (CHD). (4) To explore the dynamic changes of cardiovascular time series in patients with CHD after percutaneous coronary intervention (PCI), and provide a potential tool for intraoperative detection and prognosis analysis. The improved fuzzy entropy of variability and the coupling of cardiac cycle-diastolic interval, diastolic cycle-systolic interval and cardiac cycle-pulse wave propagation time interval (HRV-PTTV) did not change significantly at 1 day postoperatively, but significantly increased at 14 days postoperatively (p0.05 or p0.01) as compared with preoperative and postoperative 1 day postoperatively. It is suggested that the autonomic nervous function of the cardiovascular system needs a long time to be improved, while the arterial elasticity and left ventricular function can be significantly improved in the short term after percutaneous coronary intervention. Cardiovascular time series analysis is helpful to the patients with coronary heart disease after percutaneous coronary intervention. Evaluation of cardiovascular system functional status.
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：R541.4

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本文編號(hào)：2224868