ابزاری قدرتمند در تشخیص نارسائی های قلبی

بیماری های قلب و عروق از شایع ترین بیماری های قرن حاضر محسوب شده و نارسائی قلبی امروزه بزرگترین عامل مرگ و میر در جوامع صنعتی و نیمه صنعتی به حساب می آید به دلیل اهمیت موضوع, ابزارها و روش های مختلفی برای بررسی نحوه عملکرد قلب در پزشکی نوین ابداع گردیده که از جمله آنها می توان به ثبت و آنالیز فعالیت الکترویکی قلب الکتروکاردیوگرافی , بررسی رفتار و تصوربرداری از آناتومی قلب با امواج فراصوت آکوکاردیوگرافی , تصوربرداری از قلب به روش های MRI, CT Scan PET, آنژیوگرافی به کمک تصویربرداری X ray و اشاره نمود

تحلیل سیگنال HRV

بیماری‌های قلب و عروق از شایع‌ترین بیماری‌های قرن حاضر محسوب شده و نارسائی قلبی امروزه بزرگترین عامل مرگ و میر در جوامع صنعتی و نیمه صنعتی به حساب می‌آید. به‌دلیل اهمیت موضوع، ابزارها و روش‌های مختلفی برای بررسی نحوه عملکرد قلب در پزشکی نوین ابداع گردیده که از جمله آنها می‌توان به ثبت و آنالیز فعالیت الکترویکی قلب (الکتروکاردیوگرافی)، بررسی رفتار و تصوربرداری از آناتومی قلب با امواج فراصوت (آکوکاردیوگرافی)، تصوربرداری از قلب به روش‌های MRI, CT -Scan. PET، آنژیوگرافی به کمک تصویربرداری X-ray و... اشاره نمود. هدف در تمام این روش‌ها به‌دست آوردن انواع مختلف و مکمل اطلاعات ساختاری و عملکردی از قلب است. به نحوی که به کمک آنها پزشک متخصص نه تنها توانائی تشخیص نوع بیماری قلبی را داشته باشد. بلکه بتواند بروز نارسائی قلبی احتمالی در آینده را نیز پیش‌بینی و از آن جلوگیری نماید. یکی از روش‌هائی که برای بررسی فعالیت قلب و تمایز انواع مختلف نارسائی‌های قلبی از یکدیگر، مورد توجه متخصصان واقع شده، اندازه‌گیری و تجزیه و تحلیل میزان تغییرات نرخ ضربان قلب با زمان است که اصطلاحاً به آن سیگنال (HRV) Heart Rate Variability) اطلاق می‌گردد. ضربان قلب یک سیگنال غیرایستا است که توسط سیستم عصبی خودکار (Autonomic Netvous System) ANS) کنترل شده و تغییرات آن می‌تواند حاوی اطلاعات و نشانه‌هائی درباره نارسائی‌های مختلف بالفعل یا بالقوه در سیستم عصبی کنترل کننده قلبی باشد. این نشانه‌ها ممکن است همیشه در سیگنال حاضر باشند یا در مواقع خاصی از روز و به‌طور تصادفی ظاهر شوند. بنابراین لازم است که حجم زیادی از دادگان ثبت شده در طول ساعت‌های متوالی از شبانه‌روز مورد بررسی و مطالعه قرار گیرد که امری دشوار و زمان‌بر است. به همین دلیل، گسترش و ابداع روش‌های آنالیز کامپیوتری که بتواند حجم زیاد دادگان جمع‌آوری شده از شخص را بررسی نموده و نارسائی‌های احتمالی موجود در آن را تشخیص و طبقه‌بندی نماید، به‌عنوان قدم اولیه کمک بسیار بزرگی در تشخیص نوع بیماری‌ قلبی و تعیین آزمایش‌های تکمیلی برای افراد خواهد بود. تحقیقات مختلف پیشین نشان داده است که سیگنال HRV یک وسیله بااهمیت جهت بررسی سیستم عصبی خودکار (ANS) به‌طور عام و همچنین نقش آن در کنترل میزان فعالیت قلب به‌طور خاص است. ANS دارای دو شاخه (Sysmpathetic Nervous System (SNS و (Parasympatheic Nervous System (PSNS است، به‌طوری که SNS وظیفه تنظیم ضربان قلب برای شرایط دشوار و هیجانی (افزایش نرخ ضربان قلب) و PSNS وظیفه تنظیم آن برای شرایط آرام و استراحت (کاهش نرخ ضربان قلب) را به‌عهده دارد. در واقع HRV به نوعی اندازه‌گیری بر هم کنش بین دو سیستم SNS و PSNS است. تحقیقات جدید در سال‌های اخیر اکثراً به سوی بررسی کمی میزان خطی و غیرخطی بودن یا توصیفی و تصادقی بودن ماهیت سیگنال‌های HRV سوق یافته، زیرا نشان داده شده است که از میزان این خواص می‌توان به‌عنوان نشانگر وضعیت سلامتی قلب شخص استفاده نمود. در طول ۳۰ سال گذشته، روش‌های مختلفی برای استخراج یا بهبود اطلاعات حاصل از آنالیز سیگنال HRV ارائه شده و نتایج مهمی هم از نظر اهداف فیزیولوژیک و هم از نظر کاربردهای بالینی حاصل شده است. این روش‌ها از ساده‌ترین حالت مانند اندازه‌گیری واریانس سیگنال که در حوزه زمان انجام می‌گردد، شروع شده و تا اندازه‌گیری طیف قدرت در حوزه فرکانس ادامه می‌یابد. در روش‌های جدیدتر از پردازش‌های توأم زمان ـ فرکانس یا زمان ـ مقیاس جهت بررسی اتفاقات گذرا که ممکن است فقط به اندازه چند ضربان قلب طول داشته باشد، استفاده شده است. اخیراً مطالعه خواص و دینامیک غیرخطی سیستم کنترل عصبی قلب در بازه‌های زمانی کوتاه‌مدت و بلندمدت، یافته‌های جدیدی در توصیف نحوه عملکرد سیستم قلبی ـ عروقی ارائه داده و موجب گسترش تحقیقات در این زمینه گشته است. در این مقاله به مرور و دسته‌بندی روش‌های جدید (خطی و غیرخطی) در پردازش و آنالیز سیگنال‌های HRV می‌پردازیم. در ادامه ابتدا روش‌های مختلف تشخیص پیک‌های R از سیگنال الکتروکاردیوگرام بررسی می‌شود. سپس روش‌های مختلف تحلیل سیگنال تغییرات نرخ ضربان قلب معرفی می‌گردد و در نهایت چند روش جدید در پردازش و طبقه‌بندی سیگنال تغییرات نرخ ضربان قلب به‌منظور تشخیص آریتمی‌ها و بیماری‌های مختلف قلبی مورد بررسی قرار می‌گیرد.

---