Nefes / Solunum / Kalp Hızı Değişkenliği

Transkript

1 MONOMER MEDİKAL Nefes / Solunum / Kalp Hızı Değişkenliği NeXus Ailesi Sistemler İçin HRV Fonksiyonları 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 < veya Mind Media B.V. < ile temasa geçiniz. Bu doküman NeXus ailesinin tüm üyeleri; NeXus 4, NeXus 10, NeXus 16, NeXus 32 için geçerlidir.

2 NeXus Ailesi Sistemler İçin HRV Fonksiyonları V Psikofizyoloji & Biofeedback İçin HRV Fonksiyonları Bu dokümanın orijinali İngilizce olarak adresinde bulunabilir. This document can be found in English on 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.

3 NeXus Ailesi Sistemler İçin HRV Fonksiyonları V 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)

4 NeXus Ailesi Sistemler İçin HRV Fonksiyonları V 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 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.

5 NeXus Ailesi Sistemler İçin HRV Fonksiyonları V 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.

6 NeXus Ailesi Sistemler İçin HRV Fonksiyonları V 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 HRV HRV 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 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.

7 NeXus Ailesi Sistemler İçin HRV Fonksiyonları V 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.

8 NeXus Ailesi Sistemler İçin HRV Fonksiyonları V 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.

9 NeXus Ailesi Sistemler İçin HRV Fonksiyonları V 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.

10 NeXus Ailesi Sistemler İçin HRV Fonksiyonları V 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 ( Hz) HRV aktivitesinin oranını gösterir.

11 NeXus Ailesi Sistemler İçin HRV Fonksiyonları V 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?

12 NeXus Ailesi Sistemler İçin HRV Fonksiyonları V 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 ms Bulunan en küçük IBI (NN = IBI) NNMax ms Bulunan en büyük IBI NNMean ms Tüm IBI değerlerinin ortalaması SDNN ms Tüm NN intervallerinin standart sapması RMSSD ms Tüm interval farklarının RMS i NN50 count 50 ms ten büyük farkların sayısı pnn50 % NN50 intervallerinin yüzdesi VLF ms squared Very Low Frequency bileşenleri Hz LF ms squared Low Frequency bileşenleri Hz HF ms squared High Frequency bileşenleri Hz LF/HF ratio LF ve HF bileşenlerinin oranı %LF % LF in tüm spektruma göre yüzdesi %HF % HF in tüm spektruma göre yüzdesi BPM rate 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.

13 NeXus Ailesi Sistemler İçin HRV Fonksiyonları V 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)

14 NeXus Ailesi Sistemler İçin HRV Fonksiyonları V 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 ( 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.

15 NeXus Ailesi Sistemler İçin HRV Fonksiyonları V Sanal kanallar tamamen ayarlanabilir ve kullanıcı tarafından oluşturulabilir veya düzenlenebilir veri işleme fonksiyonlarıdır. BioTrace 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.

16 NeXus Ailesi Sistemler İçin HRV Fonksiyonları V 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 veya Mind Media ile 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

17 NeXus Ailesi Sistemler İçin HRV Fonksiyonları V NOTLAR