Science and Innovations in MedicineScience and Innovations in MedicineНаука и инновации в медицине2500-13882618-754XFSBEI of Higher Education SamSMU of Ministry of Health of the Russian Federation2156410.35693/2500-1388-2016-0-1-36-40ArticlesСтатьиResearch ArticleSTATISTICAL ANALYSIS OF THE RESULTS OF SYNCHRONIZATION OF THE CONTOURS OF AUTONOMIC CONTROL OF CARDIOVASCULAR SYSTEM DURING THE FUNCTIONAL TEST WITH BREATHING OF VARIABLE FREQUENCYСТАТИСТИЧЕСКИМ АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ СИНХРОНИЗАЦИИ КОНТУРОВ РЕГУЛЯЦИИ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ В ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБАХ С ДЫХАНИЕМ ПЕРЕМЕННОЙ ЧАСТОТЫBorovkovaEI IБоровковаЕ И

assistant at the Department of Dynamical Modeling and Biomedical Engineering of Faculty of Nano-and Biomedical technologies

ассистент кафедры динамического моделирования и биомедицинской инженерии ФГБОУ ВО «СГУ им. Н.Г. Чернышевского».

rubanei@mail.ruManafovaEA AМанафоваЭ А

Master’s degree student at the Department of Dynamical Modeling and Biomedical Engineering of Faculty of Nano- and Biomedical technologies

магистрант кафедры динамического моделирования и биомедицинской инженерии ФГБОУ ВО «СГУ им. Н.Г. Чернышевского».

manafova_1996@mail.ruZazulyaAA AЗазуляА А

Master’s degree student at the Department of Dynamical Modeling and Biomedical Engineering of Faculty of Nano- and Biomedical technologies

магистрант кафедры динамического моделирования и биомедицинской инженерии ФГБОУ ВО «СГУ им. Н.Г. Чернышевского».

KaravaevAS SКараваевА С

PhD, senior researcher, Saratov branch of Institute of Radioengineering and Electronics of RAS; associate professor of the Department of Dynamical Modeling and Biomedical Engineering of Faculty of Nano-and Biomedical technologies

к.ф-м.н, старший научный сотрудник Саратовского филиала ФГБУН ИРЭ им. В.А.Котельникова РАН; доцент кафедры динамического моделирования и биомедицинской инженерии ФГБОУ ВО «СГУ имени Н.Г.Чернышевского».

karavaevas@gmail.comKiselevAR RКиселевА Р

PhD, associate professor of Saratov Research Institute of Cardiology; professor of the Department of Dynamical Modeling and Biomedical Engineering of Faculty of Nano- and Biomedical technologies

д.м.н., ведущий научный сотрудник отдела продвижения новых кардиологических информационных технологий НИИ кардиологии ФГБОУ ВО «Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского»; профессор кафедры динамического моделирования и биомедицинской инженерии ФГБОУ ВО «СГУ имени Н.Г. Чернышевского».

kiselev@cardio-it.ruSaratov State UniversityФГБОУ ВО «Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского»Saratov branch of V.A. Kotel’nikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RASСаратовский филиал ФГБУН ИРЭ им. В.А. Котельникова РАНSaratov Research Institute of CardiologyФГБОУ ВО «Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского» Минздрава России1503201611NO1 (2016)№1 (2016)364010032020Copyright ©; 2016, Borovkova E.I., Manafova E.A., Zazulya A.A., Karavaev A.S., Kiselev A.R.Copyright ©; 2016, Боровкова Е.И., Манафова Э.А., Зазуля А.А., Караваев А.С., Киселев А.Р.2016Borovkova E.I., Manafova E.A., Zazulya A.A., Karavaev A.S., Kiselev A.R.Боровкова Е.И., Манафова Э.А., Зазуля А.А., Караваев А.С., Киселев А.Р.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://innoscience.ru/2500-1388/article/view/21564

Aim - the study of characteristics of the interaction between the contours of autonomic regulation of the cardiovascular system. Materials and methods. We studied the recordings of electrocardiograms and photoplethysmograms of 25 healthy subjects taken during the functional test with chirp breathing. Synchronization of the regulation contours was studied using the previously proposed approaches. Statistical analysis of the results was carried out. Results. We have studied the rhythms with a frequency of about 0.1 Hz. It was revealed that these rhythms are synchronized under the influence of breath. We calculated the duration of the synchronization intervals. Conclusion. The results support the hypothesis for autonomy and functional independence of the studied regulation contours.

Цель - исследование особенностей взаимодействия контуров автономной регуляции сердечно-сосудистой системы. Материалы и методы. Анализировались одновременные записи электрокардиограммы и фотоплетизмограммы 25 здоровых лиц, сделанные во время функциональной пробы с линейно меняющимся по частоте дыханием. С помощью предложенных ранее подходов изучалась синхронизация контуров регуляции. Проведен статистический анализ результатов. Результаты. Показана возможность фазового и частотного захвата дыханием ритмов с частотой около 0.1 Гц. Рассчитаны интервалы захвата. Заключение. Полученные результаты свидетельствуют в пользу гипотезы об автономности и функциональной независимости изучаемых контуров регуляции.

instantaneous phasephase synchronizationelectrocardiogramphotoplethysmogramautonomic regulationмгновенная фазафазовая синхронизацияэлектрокардиограммафотоплетизмограммаавтономная регуляцияPonomarenko VI, Prokhorov MD, Karavaev AS, Kiselev AR, Gridnev VI, Bezruchko B.P. Synchronization of low-frequency oscillations in the cardiovascular system: Application to medical diagnostics and treatment. The European Physical Journal Special Topics. 2013;222(10):2687-2696Schafer C, Rosenblum MG, Abel HH, Kurths J. Synchronization in the human cardiorespiratory system. Physical Review E. 1999;60:857-870.Billman GE. Heart rate variability - a historical perspective. Frontiers in Physiology. 2011;2(86):1-13.Synchronization: А Universal Concept in Nonlinear Sciences. Pikovsky A., Rosenblum M., Kurths J.: Cambridge University Press; 2001.Hramov AE, Koronovskii AA, Ponomarenko VI, Prokhorov MD. Detection of synchronization from univariate data using wavelet transform. Phys. Rev. E. 2007;75:056207.Hramov AE, Koronovsky AA, Ponomarenko VI, Prokhorov MD. Detecting synchronization of self-sustained oscillators by external driving with varying frequency. Physical Review E. 2006;73:026208.Michael A. Cohen and J. Andrew Taylor. Short-term cardiovascular oscillations in man: measuring and modelling the physiologies. American Journal of Physiology. 2002;542:669.Rienzo MD, Parati G, Radaelli A, Castiglioni P. Baroreflex contribution to blood pressure and heart rate oscillations: time scales, time-variant characteristics and nonlinearities. Phil. Trans. R. Soc. A. 2009;367:1301-1318.Bernardi L, Radaelli A, Solda PL, Coats AJS, Reeder M, Calciati A, Garrard CS, Sleight P. Autonomic control of skin microvessels: assessment by power spectrum of photoplethysmographic waves. Clinical Science. 1996;90:345-355.Middleton PM, Tang CH, Chan GS, Bishop S, Savkin AV, Lovell NH. Peripheral photoplethysmography variability analysis of sepsis patients. Med. Biol. Eng. Comput. 2011; 49:337-47.Parati G, Di Rienzo M, Castiglioni P et. al. Counterpoint: Cardiovascular variability is not an index of autonomic control of circulation. American Journal of Physiology. 2006;1016:676.White L.B., Boashash B. Cross Spectral Analysis of Nonstationary Processes. IEEE Transactions on Information Theory. 1990;36(4): 830-835.Gabor D. Theory of communication. Part 1: The analysis of information. In Journal of the Institution of Electrical Engineers - Part III: Radio and Communication Engineering. 1946;93(26):429-441Chan K.-S., Tong H. Chaos: A Statistical Perspective. Springer Series in Statistics. Springer Science & Business Media. 2013;300.