Entwicklung und Validierung eines Analyseprogramms zur Auswertung der Herzfrequenzvariabilität basierend auf der schnellen Fourier Transformation

Enß, Morten Frederik

Hintergrund: Die Kurzzeitanalyse der Herzfrequenzvariabilität (HRV) ist eine anerkannte Methode zur Bestimmung der Aktivität des autonomen Nervensystems. Die Vergleichbarkeit der Ergebnisse wird jedoch durch unzureichende Standards der Datenanalyse erschwert. Von Bedeutung sind verschiedene mathematische Ansätze, vom Preprocessing bis zum eigentlichen Analysealgorithmus der frequenzbezogenen Analyse, sowie die Verwendung verschieden Hardwaresysteme, unterschiedliche Samplingraten mit der das EKG abgetastet wird. Ziel der Studie ist es, den Einfluss auf die Ergebnisse einer HRV Analyse zu untersuchen. Methode: Es wurde eine Software entwickelt, mit welcher die EKG-Daten verschiedener Hardwaresystemen der frequenzbezogenen Analyse zugeführt werden könne. Zudem besteht die Möglichkeit mathematischen Zusatzalgorithmen (z.B. Korrekturfaktoren, Fensterung usw.) bzw. deren Kombination zu verwenden. Die Ergebnisse wurden mit einem kommerziellen, validierten Referenzanalysesystem (Varia Cardio TF4; Samplingrate 1024Hz) verglichen. Daneben wurde der Einfluss verschiedener Abtastraten auf die Ergebnisse untersucht. Bei 20 freiwilligen, gesunden Probanden wurde gleichzeitig mit drei verschiedenen Hardwaresystemen ein EKG aufgezeichnet, in Ruhe und bei orthostatischer Stressreaktion. Die Referenzhardware führte danach eigenständig eine HRV Analyse durch. Die Daten der beiden anderen Geräte (Holter; Samplingrate 512Hz bzw. 1024Hz) wurden mit der eigenen Software analysiert. Ergebnisse: Zwischen den absoluten Ergebnissen des Referenzgerätes (Varia Cardio TF4) und denen der Holtergeräte bestehen signifikante Unterschiede. Durch die Verwendung von Korrekturfaktoren kann eine bessere Annäherung an das Referenzsystem erreicht werden, es werden bei der Verwendung der Umrechnung auf eine Herzfrequenz von 60/min keine signifikanten Unterschiede festgestellt. Bei prozentualer Ergebnissdarstellung bestehen keine signifikanten Unterschiede. Die Abweichungen zwischen den Holtergeräten (1024Hz vs. 512Hz) bestehen nur bei Betrachtung des störanfälligen Very Low Frequency Anteils. Schlussfolgerung: Es konnte gezeigt werden, dass signifikante Unterschiede in der HRV abhängig von der eingesetzten Analysesystemen bestehen. Die Vergleichbarkeit unterschiedlicher Analysesysteme ist bei der frequenzbezogenen Kurzzeitanalyse ohne genaue Kenntnisse des zugrunde liegenden mathematischen (Zusatz-) Algorithmen nicht sicher möglich. Dagegen ist eine Abtastrate von 512 Hz wie sie von modernen Routinemonitoren angeboten wird, ausreichend für eine HRV-Analyse. Es konnte zudem gezeigt werden, dass auch die Ergebnisdarstellung (absolute vs. prozentuale) Auswirkungen auf die Vergleichbarkeit hat.

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Enß, Morten: Entwicklung und Validierung eines Analyseprogramms zur Auswertung der Herzfrequenzvariabilität basierend auf der schnellen Fourier Transformation. 2012.

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