научный сотрудник лаборатории информатики и статистики
In laryngology, heart rate variability (HRV) is a reliable, non-invasive marker of the activity of the autonomic nervous system. To assess parasympathetic tone, the high-frequency component (HF) of HRV is most often used, the main part of which is respiratory sinus arrhythmia (DSA). The paper analyzes the errors of 4 methods for assessing the amplitude of the DSA and fluctuations in the HF range: methods for calculating SDNN and RMSSD indicators, a method based on an estimate of the average spectral density in the respiratory range, and the method of cross-correlation coefficients. The analysis used 35 records (18 young and 17 elderly subjects) from the Fantasia Physio Bank database. It is shown that the errors of the RMSSD indicator 1) when assessing the amplitude of the HF range oscillations are on average ~ 16% for the sample for the young and ~ 19% for the elderly; 2) when assessing DSA, they lie in the range from 12% to 64% with an average value for the sample of 38–16% for young subjects, and in the range from 26% to 215% with an average value for the sample of 76-48%. The reasons for the RMSSD errors are the presence of low-frequency oscillations and oscillations with a frequency exceeding 0.4 Hz in the series of the first differences of the RR-intervals. The considered spectral method and the method based on the calculation of the correlation coefficient require simultaneous recording of the ECG and respiration. The error of the spectral method is about 3% at an HRV power of 4000 ms2 and about 12% at an HRV power of 440 ms2. The correlation analysis method evaluates DSA with an error ranging from 2.5% to 4%, depending on the relationship between HRV and respiration; The advantage of the method is the use of only the time domain — the method does not require the construction of spectral densities, the transition to which causes a lot of controversy due to the unevenness of a number of RR-intervals
В ларингологии вариабельность сердечного ритма (ВСР) является надежным неинвазивным маркером активности вегетативной нервной системы. Для оценки парасимпатического тонуса чаще всего используется высокочастотный компонент (ВЧ) ВСР, основную часть которого составляет дыхательная синусовая аритмия (ДСА). В работе анализируются ошибки 4-х методов оценки амплитуды ДСА и колебаний ВЧ диапазона: методов расчёта показателей SDNN и RMSSD, метода, основанного на оценке средней спектральной плотности в дыхательном диапазоне, и метода коэффициентов взаимной корреляции. Для анализа использованы 35 записей (18 молодых и 17 пожилых обследуемых) базы данных Fantasia Physio Bank. Показано, что ошибки показателя RMSSD 1) при оценке амплитуды колебаний ВЧ диапазона составляют в среднем по выборке ~16% для молодых и ~19% для пожилых обследуемых;
2) при оценке ДСА лежат в пределах от 12% до 64% со средним по выборке значением 38±16% для молодых обследуемых, и в пределах от 26% до 215% со средним по выборке значением 76±48%. Причинами ошибок RMSSD является наличие в рядах первых разностей RR-интервалов низкочастотных колебаний и колебаний с частотой, превышающей 0,4 Гц. Рассмотренный спектральный метод и метод, основанный на вычислении коэффициента корреляции, требуют одновременной записи ЭКГ и дыхания. Погрешность спектрального метода составляет около 3% при мощности ВСР 4000 мс2 и приблизительно 12% при мощности ВСР 440 мс2. Метод корреляционного анализа оценивает ДСА с погрешностью в пределах от 2,5% до 4% в зависимости от взаимосвязанности ВСР и дыхания; достоинством метода является использование только временной области – метод не требует построения спектральных плотностей, переход к которым вызывает много споров из-за неравномерности ряда RR-интервалов