Heart Rate Variables - Kalp Hızı Değişkenliği

MONOMER MEDİKAL
Nefes / Solunum / Kalp Hızı Değişkenliği
NeXus Ailesi Sistemler İçin HRV Fonksiyonları www.monomermedikal.com Uyarı: Bu kılavuz kesinlikle tıbbi bir kaynak olarak kullanılmamalıdır. Bu kılavuzun amacı, kablosuz fizyolojik görüntüleme ve geri besleme sistemleri olan NeXus ailesi cihazları ve BioTrace+ programının “solunum terapisi”, “nefes terapisi” ve “HRV – Kalp Hızı Değişkenliği” gibi özellikleri hakkında kullanıcıyı bilgilendirmektir. Daha detaylı bilgi için lütfen yerel dağıtıcınız Monomer Medikal <www.monomermedikal.com> veya Mind Media B.V. <www.mindmedia.nl> ile temasa geçiniz. Bu doküman NeXus ailesinin tüm üyeleri; NeXus‐4, NeXus‐10, NeXus‐16, NeXus‐32 için geçerlidir. NeXus Ailesi Sistemler İçin HRV Fonksiyonları V 2.1 2 Psikofizyoloji & Biofeedback
İçin HRV Fonksiyonları
Bu dokümanın orijinali İngilizce olarak http://www.mindmedia.nl/ adresinde bulunabilir.
This document can be found in English on http://www.mindmedia.nl
Bu kitapçık NeXus cihazları ve BioTrace+ programıyla birlikte gelen üstün HRV özelliklerini kullanıcıya açıklamak için oluşturulmuştur. NeXus ‐10 ve diğer NeXus ailesi üyeleri cihazlar, çok geniş bir sensör/elektrot yelpazesine sahiptir ve çok çeşitli protokoller, terapiler ve tedaviler için kullanılabilirler. Bu protokollerden biri de HRV – Kalp Hızı Değişkenliği protokolüdür. Bu protokolle hem HRV ölçümü yapılabilir, hem de HRV geliştirme protokolü uygulanabilir. NeXus sistemleri Windows (XP/Vista ™) tabanlı PC lerde çalışmaktadır. NeXus ailesi sistemlerin class IIa tıbbi sertifikaları vardır (EU) ve FDA (US) kayıtları bulunmaktadır. Yukarıdaki resimde çift monitörlü bir sistemde çalışan BioTrace+ programının HRV ekranı görülmektedir.
Ortada kablosuz çalışan bir NeXus–10 cihazı, 10 kanallı bir fizyolojik görüntüleme ve
Biofeedback/Neurofeedback platformu görülmektedir.
Not: NeXus–4, NeXus–10, NeXus–16 ve NeXus–32 için BioTrace+ programı aynı HRV fonksiyonelliğini
sunabilmektedir.
NeXus Ailesi Sistemler İçin HRV Fonksiyonları V 2.1 3 Heart Rate (HR) sinyal alımı ve sensörler
NeXus/BioTrace+ heart rate (HR) sinyalini iki metottan biriyle alır:
1) Parmağa takılmış bir BVP (blood volume pulse) sensörü ile
2) Göğse veya bileklere takılmış bir EKG (electrocardiogram) elektrotları ile.
BVP sensörü kullanımının avantajı, kullanım kolaylığıdır. Özel bir hazırlık aşaması yoktur ve eller çok
soğuk olmadığı sürece oldukça kolay bir biçimde mükemmel bir sinyal kalitesi vardır. Dezavantajı ise BVP
sensörü hareketli durumlarda kullanılamaz. (Örn. Sporda) Bunun sebebi akışkan haldeki kanın hareketten
dolayı artefakt vermesidir.
EKG sinyali kullanılmasının avantajı, hem hareketli hem de hareketsiz durumlarda işe yaramasıdır. Ayrıca
bu sensörden gelen bilgiler zaman skalasında daha iyi çözünürlüğe sahiptir (2048 Örnek/saniye kadar). Bu
nedenle BVP sensörü genelde Biofeedback terapisi için kullanılırken, EKG elektrotları bilimsel
araştırmalar ve projeler için tercih edilmektedir. EKG kullanımı için jelli elektrotlar kullanılmaktadır. Bu
elektrotların yerleşimleri aşağıda gösterilmiştir.
A=Negatif Elektrot, B=Pozitif Elektrot, C=Toprak
Aşağıda bir BioTrace+ ekranında BVP sinyali gösterilmiştir. Ekranın altında BPM cinsinden gösterilen HR
sinyalindeki büyük değişkenliklere dikkat ediniz. (65-85 bpm arası)
NeXus Ailesi Sistemler İçin HRV Fonksiyonları V 2.1 4 Aşağıdaki resim, EKG bazlı bir başka HRV sinyalini ve protokol ekranını göstermektedir.BioTrace+
versiyon 2008a dan sonraki sürümlerde bu ekran demo protokollerinden görülebilir.
Bu ekran, üst tarafta, LF (Low Frequency Zone) un yeşil olarak gösterildiği bir HRV spektral analizi (0-0.4
Hz arası) , ortada EKG sinyali ve altta ise kırmızıyla HR göstermektedir.
HRV ve Multi-modal Sensörler
NeXus sistemleri multi-modal platformlar olduğu için, HRV ölçümleri başka ölçümlerle birleştirilebilir.
Bunlardan bazıları:
1) Solunum (karın ve göğüs kemeri)
2) Kan akışı ve ısı kayıtları
3) EMG (kas gerilimi)
4) Deri İletimi (sympathetic arousal level)
5) EEG (SCP, Delta, Theta, Alpha, Beta ve Gamma aktivitesi)
6) Oksimetre (relative oxygen saturation) SpO2.
7) Opsiyonel: Oxygen flow ve CO2 (Capnography) ** Satıcınıza danışınız
8) Opsiyonel: gerçek zamanlı Bloodpressure monitoring. ** Satıcınıza danışınız
Kalp Hızı Değişkenliği (HRV) güçlü bir ölçümdür ve son yıllarda üzerinde çok fazla araştırma yapılmıştır.
İnternette www.pubmed.gov veri bankası en az adet 2000 HRV için yazılmış makale sunmaktadır.
Gördüğünüz gibi sadece HRV ile kısıtlı kalmayarak NeXus size beyin aktivitesinden solunuma kadar bir
çok alanda yardımcı olabilmektedir.
NeXus Ailesi Sistemler İçin HRV Fonksiyonları V 2.1 5 Abdominal ve Torasik Solunum
NeXus-10 ile, HRV kaydı, BVP ve EKG kaydı ve karın veya göğüs solunumu aynı anda kaydedebilir.
Aşağıdaki BioTrace ekran görüntüsü 24 bit kesinlikteki sensörlere bir örnektir.
NeXus-10 aynı anda 10 sensör bağlantısına izin verdiğinden, kullanıcının ölçüm için aşağıdaki opsiyonları
bulunmaktadır:
1) Sympathetic arousal için Deri İletim Sensörü
2) Relatif vasoconstriction ve vasodilation için yüksek çözünürlüklü Deri Isısı Sensörü
3) Kas tonu ve kas aktivitesi ölçümü için EMG
4) Beyin aktivitesi ölçümü için EEG
5) Opsiyonel olarak gerçek zamanlı kan basıncı (BP) ölçümü de eklenebilir, ancak gerçek zamanlı BP
sensörünün oldukça pahalı olduğu unutulmamalıdır.
Stres ve Performans Testi
Stres profillemesi, stres testleri ve performans (spor) testleri sırasında genellikle çok yönlü sensör yaklaşımı
kullanılmaktadır.
Uzun ve kısa psikofizyolojik stres testleri NeXus için BioTrace+ ile birlikte standart olarak gelmektedir.
NeXus Ailesi Sistemler İçin HRV Fonksiyonları V 2.1 6 HRV (Kalp Hızı Değişkenliği) Biofeedback Terapisi
Kalp hızı değişkenliği (HRV) kardiyak otonom sinir aktivitesini tahmin etmenin bir yoludur. HRV, stres,
rahatlama, egzersiz gibi psikofizyolojik duruma göre değiştiği gibi aynı zamanda yaşa ve sağlığa göre de
değişir. Yüksek HRV genel olarak iyidir. Stres ve rahatlama için genel HRV normları henüz oluşturulma
aşamasındadır ancak yetişkin biri için aşağıdaki skorlamaları öneririz: (değerler yavaş karın solunumunda
beats per minute olarak ve 6 solunum/dakikalık solunum yardımcısı (pacer)ile bulunmuştur)
HRV 0-5
HRV 5-10
HRV 10-15
HRV 15-20
HRV 20-30
Düşük
Ortalama
İyi
Çok İyi
Mükemmel Lütfen bu skorların normlara dayanmadığını unutmayınız ve sadece terapi öncesi, sırasında ve
sonrasındaki rölatif değerlendirme ve ilerleme durumunu ölçmek için kullanılması gerektiğine dikkat
ediniz.
NeXus ile HRV terapisinde genellikle bir solunum sensörü kullanılır. Aslında işlem, otonom sinir sistemi
ve kardiyo vaskular sisteminin işlevlerini optimize etmek ve dengelemek için yapılan bir biofeedback
rahatlama terapisidir. Karın solunumu da kan basıncını düşüren bir yöntemdir.
Yukarıdaki HRV terapi ekranında, solda HR (turuncu) in BPM olarak gösterilmiştir. Hareket etmeyen ve
rahatlamış durumdaki tipik bir insanda bu değerlerin 60-70 bpm gibi düşük değerler olması beklenir. İkinci
bar grafiği (mavi) rölatif karın solunumunu gösterir. Kişi bu iki grafik sayesinde HRV ve solunumun nasıl
birbiriyle ilişkide olduğunu rahatça gözleyebilir. Amaç, yavaş nefes alarak HRV yi ve solunum ile HR
uyumunu yükseltmektir.
HR ve solunumun birbirine uyumu arttıkça (0.5 linear korelasyon veya ayarlanabilir) çiçek açılacaktır.
NeXus Ailesi Sistemler İçin HRV Fonksiyonları V 2.1 HRV ve Solunum Terapisi
BioTrace+ programı birçok ücretsiz fizyolojik ekran ve protokolle gelir ve bunların her biri farklı sesli,
görsel vs. feedback verir. Aşağıdaki ekran görüntüsü, nefes alış ve verişine tepki veren bir balon
görüntüsüdür ve burada karın solunumu terapisi görülmektedir. Nefes alımı balonu genişletirken, verişte
balon küçülecektir. Aynı zamanda solunum sinyali, dalga sesi için de kullanılmaktadır. Nefes alışı sesi
arttırırken veriş azaltacaktır.
Aşağıdaki ekran, HRV nin frekans analizini göstermektedir. Grafik, görsel feedback için kullanılabilir.
7 NeXus Ailesi Sistemler İçin HRV Fonksiyonları V 2.1 HRV ve Solunum Şablonu
BioTrace+ programı standart olarak tümleşik Solunum Şablonu ile birlikte gelir. Bu araç örnek bir sinyal
(şablon) yaratarak kişiye doğru yavaş karın solunumunu göstermek için kullanılır.
T1: soluk alma, T2: nefes tutma, T3: soluk verme, T4: bekleme süreleri tamamen kullanıcı tarafından
ayarlanabilir. Bu örnekte 5 saniye (5000 ms) soluk alma ve 5 saniye soluk verme, toplam 10 saniyelik
solunum döngüsüyle dakikada 6 solunuma denk gelmektedir. (60 saniye)
‘-‘ veya ‘+’ tuşuna basarak (veya herhangi bir zamanda klavyeden + ve – tuşlarına basarak), 0.5 bpm
adımlarla solunum şablonu ayarlanabilir.
8 NeXus Ailesi Sistemler İçin HRV Fonksiyonları V 2.1 9 HRV Terapisi, Terapist Ekranı:
BioTrace+ terapiste bir çok çekim ekranı sunar. Örneğin aşağıdaki ekran bunlardan biridir. Burada gerçek
zamanlı HR ve solunum çiftli grafikle ve 3 bar grafikle gösterilmektedir. İlk bar grafiğinde gösterilen HRV,
anlık olarak hesaplanır ve son 15 saniyedeki değişkenliği gösterir.
Bu ekran ile, terapist açıkça şu parametreleri görebilir.
Çizgisel Grafikler:
1) Çizgisel grafik: Solunum (mavi) ile anlık kalp hızının (HR – Kırmızı) çakışması
Soldan sağa bar grafikler:
2) Son 15 saniyedeki ortalama veya bpm cinsinden HRV
3) HRV nin LF (Low Freuency) bölgesindeki aktivitenin yüzdesi
4) Solunum ve HRV arasındaki uyumluluk
Not: Eğer tüm bar grafikler yüksek olursa, terapi sonuçlarının daha iyi olduğunu düşünebilirsiniz. Ancak
tam optimum durumun bulunması için henüz yeterli araştırma yapılmamıştır. Araştırmalar yoğun biçimde
sürmektedir. NeXus Ailesi Sistemler İçin HRV Fonksiyonları V 2.1 Araştırmacılar İçin 24 Saate Kadar HRV Kaydı
NeXus-10, 10 a kadar sinyali kaydedebilen oldukça küçük ve hafif bir sistemdir. Veriler iki şekilde elde
edilebilir:
1) Canlı kayıt için kablosuz BlueTooth bağlantısı sayesinde (şimdilik 10 Metreye kadar)
2) Verileri bir flash (SD) hafıza kartına kaydederek, (24 saate kadar)
Aşağıdaki resimde bir NeXus–10 ile 8 saat boyunca kaydedilmiş EKG bazlı HRV ile karın solunumu
kombinasyonu görülmektedir. Bu kayıt standart bir SD karttan alınmıştır.
1. grafik: karın solunum dalgalarını gösterir.
2. grafik: Solunum oranını gösterir.
3. grafik: EKG bazlı HR (heart rate) bpm olarak gösterir.
4. grafik: LF (Low Frequency) bandındaki (0.04-0.15 Hz) HRV aktivitesinin oranını gösterir.
10 NeXus Ailesi Sistemler İçin HRV Fonksiyonları V 2.1 11 HRV terapisinin yanı sıra, NeXus-10 aynı zamanda HR, solunum ve diğer verileri SD kartına kaydedebilir.
Kişi, NeXus-10 u birkaç saat için üzerinde taşıyabilir ve HR verisini daha sonra analiz edilmek üzere
kaydedebilir. HRV analiz sonuçları özel formattaki HRV raporuna dönüştürülebilir, bu rapor basılabilir. 8
saatlik kaydın örnek HRV raporu aşağıdadır.
Not: 0.1 Hz civarındaki LF tepeciğine dikkat ettiniz mi?
NeXus Ailesi Sistemler İçin HRV Fonksiyonları V 2.1 12 HRV İstatistikleri
BioTrace+ programı birçok veri işleme ve hesaplama yöntemi kullanabilir. Şimdilik üretilebilen
istatistiksel değişkenler ve açıklamaları aşağıdadır:
BioTrace+, şimdilik aşağıdaki HRV istatistiklerini sunabilmektedir.
İstatistik
Birim
Açıklama
NNMin
NNMax
NNMean
SDNN
RMSSD
NN50
pNN50
VLF
LF
HF
LF/HF
%LF
%HF
BPM
ms
ms
ms
ms
ms
count
%
ms squared
ms squared
ms squared
ratio
%
%
rate
Bulunan en küçük IBI (NN = IBI)
Bulunan en büyük IBI
Tüm IBI değerlerinin ortalaması
Tüm NN intervallerinin standart sapması
Tüm interval farklarının RMS i
50 ms ten büyük farkların sayısı
NN50 intervallerinin yüzdesi
Very Low Frequency bileşenleri 0-0.04 Hz
Low Frequency bileşenleri 0.04-0.15 Hz
High Frequency bileşenleri 0.15-0.4 Hz
LF ve HF bileşenlerinin oranı
LF in tüm spektruma göre yüzdesi
HF in tüm spektruma göre yüzdesi
En yüksek LF spektral tepesinin BPM i
IBI = Inter Beat Interval – Atım Arası Aralık
RMS = Root-Mean Square
HRV de IBI (Inter Beat Interval – Atım Arası Aralık) Tablosu İhracı (değerler ms)
Lütfen Dikkat Edin: BioTrace+ tarafından oluşturulmuş IBI değerleri tablosu, başka bir programlar
analizler yapmak için ihraç edilebilir.
Bu tabloya, önümüzdeki sayfalarda karşılaşacağımız HRV Analiz ön izleme diyalog kutusundan
ulaşılabilir. Bu tablo düz ASCII formatındadır ve her satırda milisaniye cinsinden IBI değerleri vardır.
Birçok HRV analiz programı bu tabloyu okuyabilmektedir.
Aşağıda, Windows Not defterinde bu ASCII tabloya bir örnek görülmektedir.
NeXus Ailesi Sistemler İçin HRV Fonksiyonları V 2.1 13 HRV Analizi: 2 Örnek
Kullanıcı, verilerin bir kısmını seçerek, HRV analizini sadece seçtiği verilerle de yapabilir. Bu bölümler en
az 5 dakikalık olmalıdır ancak birkaç saatlik de olabilirler. Veri seçiminden sonra sonuçları gösteren bir
diyalog kutusu gelir: IBI tablosu da sol tarafta gösterilir ve buradan ASCII formatına aktarılabilir.
Örnek 1: Stres testi sırasında HRV analizi
Örnek 2: Yavaş karın solunumu sırasındaki HRV analizi
Lütfen Dikkat Ediniz: ikinci örnekte Güç Spektrumunun 0.1 Hz civarında temiz bir tepe yaptığını
görünüz. Bu durumda tepe 6.3 solunum/dakika ya denk gelmektedir. (BPM)
NeXus Ailesi Sistemler İçin HRV Fonksiyonları V 2.1 14 Sanal Kanal Hesaplamaları
Standart HRV istatistiklerinin yanı sıra, BioTrace+ kullanıcı tarafından belirlenebilen birçok ‘sanal kanal’
hesabı da yapabilir. 8 “sanal kanal” kullanılmış bir HRV ve Solunum çekiminin seans özet ekranı
aşağıdadır:
Bu özet ekranında aşağıdaki parametreler gösterilmiştir:
1. grafik: Ham BVP sinyali (Doğrudan BVP sensöründen geldiği gibi)
2. grafik: Karın solunum sinyali (Doğrudan RSP sensöründen geldiği gibi)
3. grafik: HR (heart rate) beats per minute
4. grafik: Relatif kan akışı (vasoconstriction/vasodilation)
5. grafik: LF frekansındaki (0.04-0.15 Hz) HRV aktivitesinin yüzdesi
6. grafik: Relatif solunum amplitüdü. (relatif solunum ‘derinliği’)
7. grafik: HRV nin ‘amplitüdü’ (beats per minute)
8. grafik: Karın solunumu ve HR arasındaki linear korelasyon
Buradaki doğrudan (ham) olmayan parametrelerin ve grafiklerin tamamı BioTrace+ tarafından anında
hesaplanarak yansıtılmaktadır ve hem kayıtta hem okumada anında kullanıcı tarafından ayarlanabilirler.
Lütfen Dikkat Ediniz: HR (heart rate) hem beats per minute (bpm) hem de zaman aralıklarıyla ifade
edilebilmektedir. BioTrace+ her iki ifadeyi de kullanıcıya sunmaktadır. Araştırmacılar daha yaygın
olarak HR yi, iki atım arasındaki zaman olarak (IBI - interbeat interval, milliseconds)kullanmaktadır.
NeXus Ailesi Sistemler İçin HRV Fonksiyonları V 2.1 15 Sanal kanallar tamamen ayarlanabilir ve kullanıcı tarafından oluşturulabilir veya düzenlenebilir veri işleme
fonksiyonlarıdır. BioTrace+ 80-128 adet veya daha fazla sayıda bu kanalları desteklemektedir. Sol resimde
bu kanallara bir örnek görülebilmektedir. Sağ resimde ise LF aktivitesinin yüzdesini hesaplayan bir sanal
kanal gösterilmiştir.
BioTrace+ veri işleme fonksiyonlarına örnekler aşağıdadır (2008 Eylül versiyonu için):
•
•
•
•
•
Doğrusal Cebir (toplama, çıkartma, oranlar, çarpma, averajlama)
Dijital Filtreler (IIR ve FIR bandpass, lowpass, highpass, bandstop, DC removal vs.)
Frekans Analizi (Bandpass amplitude, % power, mean, median ve dominant frequency)
Koherans ve Korelâsyon (Cross Spectrum coherence, linear correlation)
Genel Sinyal İşleme (RMS amplitude, mean amplitude, pulse rate, heart rate,respiration frequency,
respiration amplitude, vs.)
Kullanıcı bu fonksiyonları kullanarak veri kanalları yaratabilir ve bu kanallara “sanal kanal” denir.
Örnek: Mesela HR (heart rate) EKG sinyalinden hesaplanabilir ve RSP Rate (solunum oranı) solunum
kemerinden hesaplanabilir. Bu ikisine ek olarak üçüncü bir sanal kanalı, iki gerçek kanaldan alınan bilgi
ile HR ve RSP nin Oranını gösteren bir kanal olarak yaratabiliriz.
NeXus Ailesi Sistemler İçin HRV Fonksiyonları V 2.1 16 HRV için Artefakt Rejection
Aşağıdaki resimde, HRV için artefakt önleme özelliklerinin bulunduğu bir BioTrace+ diyalog kutusu
görülmektedir. Bunlar gelen sinyal çok bozuk ise (EMG karışması gibi), tepecikler var ise (elektrot
hareketi) veya kalp bir atımı yapmadığında oluşabilecek artefaktlardır.
Bu özellik, özellikle büyük veri işlemeleri için kullanışlıdır (IBI tabloları). Büyük verilerde tek tek elle
artefakt ayırmanın yerini bu özellik doldurmaktadır.
BioTrace+ hem manüel hem otomatik, hem de ikisinin birleşimi bir kompleks artefakt ayıklama özelliğine
sahiptir.
< DOKÜMAN SONU >
NeXus veya BioTrace+ programı ve HRV fonksiyonları için,lütfen
yerel dağıtıcınız www.monomermedikal.com veya Mind Media ile
www.mindmedia.nl adresinden temasa geçmekten çekinmeyiniz.
Not: Bu dokümanın Telif Hakları, Mind Media BV © 2008 e aittir
ve içeriği değiştirilemez veya kopyalanamaz. Bununla birlikte bu
dokümanın orijinal haliyle dijital ortamda PDF olarak dağıtımı
serbesttir.
Yazar: Erwin Hartsuiker (Hollanda)
Tarih: Ekim 2008, Version V2.1 NeXus Ailesi Sistemler İçin HRV Fonksiyonları V 2.1 NOTLAR
17