АДАПТИВНАЯ ОБРАБОТКА И АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОКАРДИОСИГНАЛОВ У ДЕТЕЙ С ДЕФИЦИТОМ РАЗВИТИЯ 

Артем Павлович Назарычев, студент, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), E-mail: naz_artem@mail.ru
Александр Юрьевич Тычков, доктор технических наук, профессор кафедры радиотехники и радиоэлектронных систем, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), E-mail: tychkov-a@mail.ru
Юлия Николаевна Комкова, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории возрастной психофизиологии и диагностики развития, Институт возрастной физиологии Российской академии образования (Россия, г. Москва, ул. Погодинская, 8), E-mail: julie.komkova@gmail.com
Галина Алексеевна Сугробова, кандидат биологических наук, доцент кафедры общей биологии и биохимии, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), E-mail: sugrobovaga@mail.ru 

61.13058 

DOI

10.21685/2307-5538-2021-4-9 

Актуальность и цели. Социально-экономические и культурные преобразования в обществе неизбежно влияют на ориентиры развития молодого человека, которые зачастую не учитывают индивидуальные особенности процессов роста и развития, что негативно сказывается на психофизиологическом состоянии здоровья: снижается умственная работоспособность, повышается уровень тревожности и гиперактивности. Эффективность использования различных диагностических методов для анализа уровня функционирования физиологических систем организма повышается при междисциплинарном подходе с учетом знаний инженерных, медицинских, биологических и психологических наук. Материалы и методы. В работе проведен обзор методов оценки дефицитов развития у детей и подростков посредством электрофизиологических измерений потенциалов сердца, а также предложена оригинальная методика оценки дефицитов развития с применением преобразования Гильберта – Хуанга. Результаты и выводы. Представлена методика оценки дефицитов развития у детей и подростков, позволяющая комплексно проследить процесс поиска оптимальных сигнальных маркеров электрокардиосигнала у детей с дефицитами развития. Определение и выбор сигнальных маркеров дефицитов развития основывается на сочетании оптимальных результатов декомпозиции и математического анализа исследуемого электрокардиосигнала. 

Ключевые слова

электрокардиосигнал, вариабельность ритма сердца, дефициты развития, преобразование Гильберта – Хуанга 

 Скачать статью в формате PDF

1. Безруких М. М., Мачинская Р. И., Фарбер Д. А. Структурно-функциональная организация развивающегося мозга и формирование познавательной деятельности в онтогенезе ребенка // Физиология человека. 2009. Т. 35, № 6, С. 10–24.
2. Machinskaya R. I., Semenova O. A., Sugrobova G. A. An interdisciplinary approach to analysis of the cerebral mechanisms of learning difficulties in children. experience of studies of children with signs of ADHD // Neuroscience and Behavioral Physiology. 2015. Vol. 45, № 1. P. 58–73.
3. Лила Н. Л. Особенности адаптационных возможностей студентов с разными индивидуально-типологическими характеристиками психической деятельности и вегетативной регуляции организма : дис. ... канд. мед. наук. Луганск, 2015. С. 24.
4. Баевский Р. М. Вариабельность сердечного ритма. Медико-физиологические аспекты // Тезисы докладов IV Всерос. симп. с междунар. участием, посвящ. юбилею заслуженного деятеля науки РФ, профессора Романа Марковича Баевского (19–21 ноября 2008 г.). Ижевск, 2008. С. 345.
5. Михайлов В. М. Вариабельность ритма сердца: опыт практического применения. Иваново : Иван. гос. мед. академия, 2002, С. 290.
6. Chiaramonti R., Muscas G. C., Paganin M. [et al.]. Correlations of Topographical EEG Features with Clinical Severity in Mild and Moderate Dementia of Alzheimer Type // Neuropsychobiology. 1997. Vol. 36, № 3. P. 153–158.
7. Sandercock G. Normative values, reliability and sample size estimates in heart rate variability // Clinical Science. 2007. Vol. 113, № 3. P. 129–130.
8. Павлов К. И., Мухин В. Н., Сырцев А. В. [и др.]. Вариабельность сердечного ритма в изучении когнитивных функций и военно-профессиональной адаптации // Медицинский академический журнал. 2017. Т. 17, № 4. С. 7–16.
9. Баевский Р. М. Анализ вариабельности сердечного ритма: история и философия, теория и практика // Клиническая информатика и телемедицина. 2004. Т. 1, № 1. С. 54–64.
10. Ермолаева А. И., Баранова Г. А. Вегетативная нервная система и вегетативные нарушения. Пенза : Изд-во ПГУ, 2015. С. 39.
11. Bellato A., Arora I., Hollis C., Groom M. J. Is autonomic nervous system function atypical in attention deficit hyperactivity disorder (ADHD)? A systematic review of the evidence // Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 2020. Vol. 108. P. 182–206.
12. Wang T. S., Huang W. L., Kuo T. B. J. [et al.]. Inattentive and hyperactive preschool-age boys have lower sympathetic and higher parasympathetic activity // The Journal of Physiological Sciences. 2013. Vol. 63. P. 87–94.
13. de Carvalho T. D., Wajnsztejn R., de Abreu L. C. [et al.]. Analysis of cardiac autonomic modulation of children with attention deficit hyperactivity disorder // Neuropsychiatric Disease and Treatment. 2014. Vol. 10. P. 613–618.
14. Rukmani M. R., Seshadri S. P., Thennarasu K. [et al.]. Heart Rate Variability in Children with Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder: A Pilot Study // Ann Neurosci. 2016. Vol. 23. P. 81–88.
15. Тычков А. Ю. Способы и системы определения сигнальных маркеров психогенных психических расстройств : дис. ... д-ра техн. наук. Пенза, 2019, С. 44.
16. Umetani K., Singer D. H., McCraty R., Atkinson M. Twenty-four hour time domain heart rate variability and heart rate: relations to age and gender over nine decades // Am. Coll Cardiol. 1998. Vol. 31, № 3. P. 593–601.
17. McCraty R., Atkinson M., Tomasino D., Bradley R. T. The coherent heart: heart–brain interactions, psychophysiological coherence, and the emergence of system-wide order. Boulder Creek, CA: Institute of Heartmath, 2009. P. 300.
18. Кизько А. П., Кизько Е. А. Подход к физиологической интерпретации результатов спектрального анализа вариабельности сердечного ритма // Актуальные проблемы физической культуры, спорта и туризма : материалы XII Междунар. науч.-практ. конф. Уфа, 2018. С. 473–475.
19. Кизько А. П., Кизько Е. А. Новый подход к физиологической интерпретации результатов спектрального анализа вариабельности сердечного ритма // Ученые записки университета имени П. Ф. Лесгафта. СПб., 2017. С. 124–136.
20. Самойлов А. С., Никонов Р. В., Пустовойт В. И., Ключников М. С. Применение методики анализа вариабельности сердечного ритма для определения индивидуальной устойчивости к токсическому действию кислорода // Спортивная медицина. 2020. Т. 10, № 3. C. 73–80.
21. Сидоренко Г. И., Комиссарова С. М. Оценка объективных критериев фаз стрессовой реакции при разных уровнях адаптации // Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2008. Т. 7, № 1. С. 91–97.
22. Gazzellini S., Dettori M., Amadori F. [et al.]. Association between Attention and Heart Rate Fluctuations in Pathological Worriers // Front Hum Neurosci. 2016. Vol. 10. P. 648.
23. Sakaki M., Yoo H. J., Nga L. [et al.]. Heart rate variability is associated with amygdala functional connectivity with MPFC across younger and older adults // Neuroimage. 2016. Vol. 139. P. 44–52.
24. McCraty R., Shaffer F. Heart Rate Variability: New Perspectives on Physiological Mechanisms, Assessment of Self-regulatory Capacity, and Health risk // Glob. Adv. Health Med. 2015. Vol. 4, № 1. P. 46–61.
25. Kukanova B., Mravec B. Complex intracardiac nervous system // Bratisl Lek Listy. 2006. Vol. 107, № 3. P. 45–51.
26. Critchley H. D., Corfield D. R., Chandler M. P. [et al.]. Cerebral correlates of autonomic cardiovascular arousal: a functional neuroimaging investigation in humans // Journal of Physiology. 2000. Vol. 523, № 1. P. 259–270.
27. Новиков Е. М., Стеблецов С. В., Ардашев В. Н. [и др.]. Методы исследования сердечного ритма по данным ЭКГ: вариабельность сердечного ритма и дисперсионное картирование // Кремлевская медицина. Клинический вестник. 2019. № 4. С. 81–89.
28. Борисенко Т. Л., Снежицкий В. А., Фролов А. В. Клиническое значение нелинейных параметров вариабельности сердечного ритма у пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями // Журнал Гродненского государственного медицинского университета. 2020. Т. 18, № 3. С. 223–229.
29. Heart rate variability. Standards of measurement, physiological interpretation and clinical use. Task Force of the European Society of Cardiology and the North American Society of pacing and electro-physiology // Eur. Heart J. 1996. Vol. 17. P. 354–381.
30. Глухова Е. З., Алиева А. М., Какучая Т. Т. [и др.]. Вариабельность сердечного ритма и методы ее оценки // Креативная кардиология. 2009. № 1. С. 76–80.
31. Бахчина А. В., Мухаметов Л. М., Рожнов В. В., Лямин О. И. Спектральный анализ вариабельности сердечного ритма белухи во время действия акустического шума // Журнал эволюционной биохимии и физиологии. 2017. Т. 53, № 1. С. 55–58.
32. Chen M., He A., Feng K. [et al.]. Empirical Mode Decomposition as a Novel Approach to Study Heart Rate Variability in Congestive Heart Failure Assessment // Entropy. 2019. Vol. 21. P. 1169.
33. Zheng L., Pan W., Li Y. [et al.]. Use of Mutual Information and Transfer Entropy to Assess Interaction between Parasympathetic and Sympathetic Activities of Nervous System from HRV // Entropy. 2017. Vol. 19. P. 489.
34. Зиеп Буй Минь, Таратухин Е. О. Возможности методики вариабельности сердечного ритма // Российский кардиологический журнал. Т. 16, № 6. С. 69–75.
35. Сорокин А. А. Разработка алгоритма оценки качества электрокардиосигнала // Научные достижения и открытия современной молодежи. Пенза, 2017. С. 1355–1357.
36. Омпоков В. Д., Бороноев В. В. Исследование частотно-временных характеристик пульсовых сигналов с помощью преобразования Гильберта – Хуанга // Журнал радиоэлектроники. 2017. № 5. С. 8.
37. Омпоков В. Д., Бороноев В. В. Частотно-временной анализ пульсовых сигналов на основе преобразования Гильберта – Хуанга // Журнал радиоэлектроники. 2019. № 8. С. 7.
38. Влацкая Л. А., Семенова Н. Г., Греков Э. Л. Сравнение алгоритмов модовой декомпозиции при исследовании несинусоидальных электрических сигналов // Научно-технический вестник Поволжья. 2019. № 12. С. 51–55.