Erfassung und Auswertung nichtinvasiver kardiovaskulärer dynamischer und morphologischer Parameter
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1 Erfassung und Auswertung nichtinvasiver kardiovaskulärer dynamischer und morphologischer Parameter Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades Doktoringenieur (Dr.-Ing.) vorgelegt der Fakultät für Informatik und Automatisierung der Technischen Universität Ilmenau von Dipl.-Ing. (FH) Andrea Seeck, geb. am in Weimar vorgelegt am: Datum der öffentlichen Aussprache: Gutachter: Prof. Dr.-Ing. habil. J. Haueisen 2. Gutachter: Prof. Dr.-med. K. J. Bär 3. Gutachter: Prof. Dr.-Ing. A. Voss urn:nbn:de:gbv:ilm
2 Inhalt Zusammenfassung 2 1. Einleitung und Zielstellung 7 2. Physiologische Grundlagen des kardiovaskulären Systems Kardiovaskuläres System Autonomes Nervensystem Herzerregung und Elektrokardiogramm Blutdruck und kontinuierliche Blutdruckmessung Arterielles Drucksystem Venöses Drucksystem Mikrozirkulation und Laser-Doppler-Flowmetrie Regulationsmechanismen - autonome Regulation Regulation der Herzaktivität Durchblutungsregulation Blutdruckregulation Etablierte Verfahren zur Analyse des kardiovaskulären Systems und der autonomen Regulation - Analyse rhythmischer und morphologischer Phänomene Einleitung Analysemethoden rhythmischer Eigenschaften Univariate Zeitreihenanalyse Multivariate Zeitreihenanalyse Analyse morphologischer Parameter Morphologische P-Wellen-Analyse Morphologische Analyse der ST-Strecke Blutdruckkurvenformanalyse Bekannte Interaktionsmechanismen zwischen Herzfrequenz und morphologischen EKG-Parametern Herzfrequenzkorrektur des QT-Intervalls und Long-QT-Syndrom T-Wave-Alternans Baroreflexsensitivität - Duale Sequenzmethode Mikrozirkulationsanalyse mittels Spektralanalyse des Laser-Doppler- Flowmetrie-Signals Analyse der Interaktion morphologischer und rhythmischer Parameter aus kardiovaskulären Zeitreihen bei Patienten mit Schizophrenie Studienbeschreibung 35
3 4.1.1 Das Krankheitsbild der Schizophrenie Daten Extraktion der Parameter Statistische Methoden Voruntersuchung - Korrelation der morphologischen und rhythmischen Zeitreihen Ergebnisse univariater Analysen der HRV und BPV sowie weiterer morphologischer Parameter aus EKG und Blutdruckkurve HRV-Analyse BPV-Analyse Baroreflexsensitivität Morphologische EKG-Parameter Morphologische Blutdruckkurven-Parameter Korrelation Morphologie - HRV Zusammenfassung und Diskussion Neue Methodik zur erweiterten Interaktionsanalyse morphologischer und rhythmischer Parameter kardiovaskulärer Zeitreihen - Directed Symbolic Coupling Analysis Zielstellung Methode Ergebnisse der DSCA zur Analyse simulierter Daten Anwendung der DSCA zur Interaktionsanalyse morphologischer und rhythmischer Zeitreihen bei schizophrenen Patienten Zusammenfassung und Diskussion Neue Methodik zur erweiterten Interaktionsanalyse morphologischer und rhythmischer Parameter kardiovaskulärer Zeitreihen - Morphologie Turbulence Einleitung Methode Ergebnisse Zusammenfassung und Diskussion Analyse der Interaktion morphologischer und rhythmischer Parameter aus kardiovaskulären Zeitreihen zur Vorhersage von Vorhofflimmer-Rezidiven nach Kardioversion Studienbeschreibung Vorhofflimmern Daten Extrahierte Parameter Statistische Verfahren 95
4 5.2 Untersuchung der Herzfrequenz und des Blutdrucks zur Erkennung eines Rezidivrisikos bei VHF-Patienten Ergebnisse univariater Analysen der HRV und BPV Untersuchung der Interaktion zwischen Herzfrequenz und systolischem Blutdruck Kombination univariater und multivariater Parameter aus Herzfrequenz und Blutdruck Untersuchung weiterer morphologischer EKG-Parameter zur Klassifizierung von SR und REZ Morphologische EKG-Parameter der P-Welle Untersuchung der Interaktion zwischen Herzfrequenz und morphologischen EKG-Parameter der P-Welle mittels DSCA Diskussion Segmented Spectral Analysis - Erweiterter Algorithmus zur Analyse der endothelialen Dysfunktion Einleitung Daten und Methoden Ergebnisse Total Spectral Analysis Segmented Spectral Analysis Untersuchungen zur Geschlechtsabhängigkeit der Mikro-zirkulation bei schizophrenen Patienten Untersuchungen zur Altersabhängigkeit der Mikrozirkulation bei schizophrenen Patienten Korrelationsanalyse des Blutflusses in den verschiedenen Gewebetiefen Zusammenhang zwischen veränderter autonomer Regulation und endothelialer Dysfunktion Zusammenfassung und Diskussion Zusammenfassung und Ausblick 129 Literaturliste 135 Abbildungsverzeichnis 152 Tabellenverzeichnis 154 Abkürzungsverzeichnis 156 Anhang A - Parameterbeschreibungen 157 Anhang B - HRV/BPV-Analyse CON vs. PAT 158 Anhang C - slope-kurven Beispiel Dreiecksimpulse 160 Anhang D - normierte ratio-kurven Beispiel Dreiecksimpulse 161 Anhang E - Vergleich verschiedener Segmentlängen 162
5 Anhang F-Vergleich BBI-Match 164 Anhang G - HRV/BPV-Analyse SR vs. REZ 165 Erklärung 166 Publikationsliste 167
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