Novel Framework for Nonlinear HRV Analysis and its Physiological Interpretation

La inclusión de métodos no lineales aplicados a señales de variabilidad del ritmo cardiaco (HRV, del inglés Heart Rate Variability) proporciona una nueva visión en la caracterización de anomalías en el contexto de las enfermedades cardiacas o patologías como la insuficiencia cardiaca o la fibrilación auricular, por nombrar algunas. Se ha demostrado que alteraciones en el sistema nervioso autónomo (ANS, del inglés Autonomic Nervous System), el cuál modula el ritmo cardiaco, conllevan a cambios en los patrones no lineales de la HRV. Sin embargo, la incertidumbre, todavía presente, en los mecanismos que subyacen a variaciones fisiológicas o patofisiológicas en los índices no lineales de la HRV, junto con el alto tiempo que requieren los algoritmos para la estimación de estos índices, representan el cuello de botella para su aplicación en la práctica clínica.Después de una breve introducción sobre los temas abordados en esta la tesis en el capítulo 1, el segundo capítulo, el capítulo 2, está dedicado a la primera gran contribución de esta tesis, que consiste en la propuesta y desarrollo de una metodología con el fin de reducir el coste computacional asociado a la caracterización no lineal de la HRV. El esquema propuesto es muy eficaz, reduciendo el tiempo de cálculo a unos pocos segundos para el análisis no lineal de señales de HRV de corta longitud (5 minutos). Con respecto a la interpretación del análisis no lineal de la HRV, es importante señalar que hay una serie de factores que afectan a su cálculo y deben tenerse en cuenta al comparar diferentes estudios de la literatura. Las características de las series de HRV, como la frecuencia de muestreo, así como la selección de valores de parámetros en los métodos no lineales, tienen un impacto en los resultados de los índices no lineales de la HRV y, en algunas circunstancias, pueden dar lugar a interpretaciones erróneas. Uno de los principales objetivos del capítulo 3 es estudiar la influencia de la tasa de muestreo en los índices no lineales de la HRV y proponer alternativas para atenuar esta influencia. Los métodos propuestos incluyen, por una parte, la corrección de la frecuencia cardiaca de las estimaciones de la HRV mediante fórmulas de regresión individuales o basadas en la población y, por otra, el preprocesamiento de las series temporales de HRV mediante modelos de interpolación o de point-process. El capítulo 4 se centra en investigar el efecto de la selección del valor de los parámetros requeridos para el cálculo de ciertos índices no lineales de la HRV (por ejemplo, la entropía aproximada) y proponiendo un nuevo índice independiente de la definición del valor de éstos parámetros a-priori. Este novedoso índice se denomina entropía multidimensional aproximada. El análisis no lineal de la HRV, incluido el nuevo índice propuesto, se aplica al estudio de afecciones asociadas a alteraciones de la modulación cardiaca del ANS, como el envejecimiento y la insuficiencia cardiaca congestiva (CHF, del inglés Congestive Heart Failure). Por un lado, todos los índices no lineales de la HRV evaluados ven disminuidos significativamente sus valores en las personas mayores en comparación con los jóvenes ambos grupos en condiciones de reposo en posición de decubito supino. Por otro lado, los pacientes con insuficiencia cardiaca muestran valores más altos de los índices no lineales significativamente con respecto al grupo de sujetos sanos, en ambos casos analizando el período nocturno. Además, el análisis no lineal de la HRV es evaluada en respuesta a provocaciones simpáticas, inducidas por el cambio de la posición supina a la posición de pie o por la administración de atropina, donde se observa una disminución en todos los índicesno lineales estimados.El capítulo 5 está dedicado a la evaluación del rendimiento del análisis no lineal de la HRV en el triaje de la administración profiláctica con el fin de prevenir los episodios de hipotension causados por la anestesia espinal durante el parto por cesárea. El estudio se realiza en colaboración con el Servicio de Anestesia del Hospital Universitario Miguel Servet (Zaragoza, España). Debido a que la profilaxis puede producir efectos secundarios en el feto, el desafío consiste en predecir los casos normotensos para los cuales se puede prescindir del tratamiento profilactico. La hipótesis de esta tesis se basa en el hecho de que la alteración de la regulación del ANS causada por el último período de embarazo y la proximidad a la cirugía podría reflejarse en los índices no lineales de la HRV, lo que podría ayudar a predecir los casos que deriven en hipotension y normotension con mayor precisión que cuando se utilizan solamente variables demográficas. Es importante destacar que las propuestas metodológicas para el análisis no lineal de la HRV desarrolladas en la tesis se aplican en la caracterización de otras señales cardiovasculares, como la señal fotopletismografica de pulso. Las series temporales derivadas de esta señal, que incluyen información del sistema vascular periférico, se incorporan en un clasificador basado en la regresión logística junto con los índices no lineales de la HRV. El clasificador propuesto alcanza un 76,5% de sensibilidad y un 72,2% de precisión en la detección de los casos normotensos, proporcionando así información pertinente y objetiva respaldando la decisión final del equipo médico.En el capítulo 6 se presentan las principales conclusiones derivadas de la tesis y se consideran futuras ampliaciones en base a las investigaciones llevadas a cabo. Se hace hincapié en la contribución de la tesis al desarrollo de metodologías novedosas para caracterizar de manera más robusta los índices no lineales de la HRV e interpretar con fiabilidad los resultados correspondientes. Basándose en las metodologías desarrolladas, se investigan las condiciones o patologías asociadas con alteraciones en la modulación autonómica de la actividad cardiaca y se destaca la contribución del análisis no lineal de la HRV para su caracterización. En conclusión, entre los objetivos metodológicos desarrollados en esta tesis se encuentran: i) la propuesta de un esquema de trabajo para incrementar la fiabilidad de la estimación de la dimensión de correlación, usando un algoritmo que reduce la carga computacional, facilitando su aplicabilidad en la práctica clínica; ii) el desarrollo de métodos alternativos para atenuar la dependencia de los índices no lineales de la HRV con el ritmo cardiaco medio; iii) la propuesta de un índice no lineal de la HRV multidimensional independiente de la definición a priori de parámetros para su estimación. Además, los objetivos relacionados con la aplicación clínica de lascontribuciones metodológicas son: i) la caracterización del efecto del envejecimiento en los índices no lineales de la HRV; ii) la evaluación de la complejidad e irregularidad del ritmo cardiaco en pacientes que sufren de insuficiencia cardiaca comparada con sujetos sanos; iii) la mejora de la eficacia de la profilaxis para la prevención de eventos de hipotensión después de anestesia espinal durante parto programado por cesárea.<br /

On the standardization of approximate entropy: multidimensional approximate entropy index evaluated on short-term HRV time series

Background. Nonlinear heart rate variability (HRV) indices have extended the description of autonomic nervous system (ANS) regulation of the heart. One of those indices is approximate entropy, ApEn, which has become a commonly used measure of the irregularity of a time series. To calculate ApEn, a priori definition of parameters like the threshold on similarity and the embedding dimension is required, which has been shown to be critical for interpretation of the results. Thus, searching for a parameter-free ApEn-based index could be advantageous for standardizing the use and interpretation of this widely applied entropy measurement. Methods. A novel entropy index called multidimensional approximate entropy, , is proposed based on summing the contribution of maximum approximate entropies over a wide range of embedding dimensions while selecting the similarity threshold leading to maximum ApEn value in each dimension. Synthetic RR interval time series with varying levels of stochasticity, generated by both MIX(P) processes and white/pink noise, were used to validate the properties of the proposed index. Aging and congestive heart failure (CHF) were characterized from RR interval time series of available databases. Results. In synthetic time series, values were proportional to the level of randomness; i.e., increased for higher values of P in generated MIX(P) processes and was larger for white than for pink noise. This result was a consequence of all maximum approximate entropy values being increased for higher levels of randomness in all considered embedding dimensions. This is in contrast to the results obtained for approximate entropies computed with a fixed similarity threshold, which presented inconsistent results for different embedding dimensions. Evaluation of the proposed index on available databases revealed that aging was associated with a notable reduction in values. On the other hand, evaluated during the night period was considerably larger in CHF patients than in healthy subjects. Conclusion. A novel parameter-free multidimensional approximate entropy index, , is proposed and tested over synthetic data to confirm its capacity to represent a range of randomness levels in HRV time series. values are reduced in elderly patients, which may correspond to the reported loss of ANS adaptability in this population segment. Increased values measured in CHF patients versus healthy subjects during the night period point to greater irregularity of heart rate dynamics caused by the disease

La Formación Profesional como puente de acceso a la universidad en Ciencias de la Salud

Los grados relacionados con las Ciencias de la Salud son muy demandados por los estudiantes, lo que conlleva que las notas de corte en la PAU sean muy elevadas. Los estudiantes, con calificaciones menos brillantes ven en la Formación Profesional (FP) una vía alternativa para poder acceder a la facultad que desean. En este trabajo pretendemos cuantificar el alumnado que está utilizando los estudios de FP como vía de acceso a la universidad. Para ello planteamos un estudio observacional, transversal, mediante encuestas administradas por encuestador a todos los estudiantes de FP de grado superior de la familia profesional “sanidad” del IES Leonardo da Vinci, el de referencia en la ciudad de Alicante. Los resultados muestran que un 36,96% reconocen que se matricularon en FP con el fin de acceder a la universidad, de hecho el 81,82% de ellos eligieron el ciclo formativo a cursar por la afinidad del currículo del ciclo con los estudios superiores que deseaban. Seis meses después de iniciado el curso, el 82,35% de estos estudiantes mantiene su voluntad de realizar estudios universitarios, el 97,06% en grados relacionados con la sanidad

El papel de las nuevas tecnologías en la obtención y explotación de información sobre salud, medicamentos y sus consecuencias en la relación médico-paciente

Introducción: Internet se ha introducido de forma progresiva en la sociedad española y su uso tiende a generalizarse en especial en jóvenes y personas con formación. Hipótesis y objetivos: Se han establecido los siguientes objetivos: a) establecer cómo se busca y se utiliza la información de Internet; b) evaluar las consecuencias de ésta; c) inferir la conducta social previsible en un futuro. Material y métodos: Macroestudio observacional, transversal de tipo descriptivo y analítico mediante cuestionario autoadministrado en Web. Se estudia la comunidad universitaria de la UAH: 26.642 estudiantes, 1.742 PDI, 880 PAS. Acceso al cuestionario mediante link personalizado enviado por correo electrónico. Completaron el cuestionario 2.140: 1742 estudiantes; 221 PDI; 177 PAS (Tasa de respuesta del 7.2 %; error muestral ± 2,12). Resultados: La mediana de uso es de 14 horas por semana. Destacan los hombres. ?Google es el buscador de referencia para el 99.7 % de los encuestados. ?Cuando se necesite información se recurre en primer lugar al médico (41,3%) o a Internet (31,7%). En una escala de 1 a 5 se distingue el médico (3,42 ± 0,05), Internet (3,24 ± 0,05), y los amigos, familia (2,95 ± 0,05). ?La mujer busca más información sobre salud, tanto a través del médico como en Internet. ?Respecto a la confianza destaca el médico (4,54 ± 0,03), farmacéutico (3,96 ± 0,04), libros y bibliotecas (3,75 ± 0,04), personal de enfermería (3,56 ± 0,04), e Internet (3,03 ± 0,04). ?Los que prefieren informarse del médico confían menos en Internet, pero no ocurre al contrario, Internet no resta credibilidad a los profesionales de la salud. ?Se busca sobre salud seis veces por año (mediana). Destacan mujeres y personas vinculadas a carreras sanitarias. ?En receptor final de la información es el propio internauta (91,7 %), un familiar (55,6%), o los amigos, pareja (33,7%). ?Se busca información general sobre una enfermedad (82,2 % de los encuestados), síntomas (59,6 %), hábitos saludables (45,3%), tratamientos/medicamentos (45,2%), para complementar la información del médico (30,2%), y sobre médicos y hospitales (19,7 %). ?El 14,1% ha intervenido alguna vez en algún foro, chat o blog sobre salud; el 83,3 % de éstos, opina favorablemente. ?Más del 80 % busca directamente la información que necesita en un motor de búsqueda. ?El 73,2 % encuentra la información que busca entre las tres primeras páginas que visita. ?El 15,7% busca en Internet antes de visitar al médico. Y el 24,8% lo hace después. ?No se comenta con el médico los hallazgos de Internet, pero aquellos que lo hacen se sienten más tenidos en cuenta por éste. ?El 10,1 % ha solicitado alguna vez medicamentos vistos en Internet. Discusión y conclusiones: En este macroestudio se evitan los sesgos detectados en otros estudios similares. El cuestionario on-line con registro automatizado anula la posibilidad de error de codificación o tabulación de las respuestas. Este estudio predice como actuará el conjunto de la sociedad cuando el acceso a Internet sea universal. El tamaño de la muestra permite obtener conclusiones con alta solidez estadística. Nuestro trabajo confirma el valor de Internet como instrumento de información y formación para la salud, independientemente de su calidad. Su contribución a la farmacología social es muy importante para una sociedad moderna y global

El papel de las nuevas tecnologías en la obtención y explotación de información sobre salud, medicamentos y sus consecuencias en la relación médico-paciente

Introducción: Internet se ha introducido de forma progresiva en la sociedad española y su uso tiende a generalizarse en especial en jóvenes y personas con formación. Hipótesis y objetivos: Se han establecido los siguientes objetivos: a) establecer cómo se busca y se utiliza la información de Internet; b) evaluar las consecuencias de ésta; c) inferir la conducta social previsible en un futuro. Material y métodos: Macroestudio observacional, transversal de tipo descriptivo y analítico mediante cuestionario autoadministrado en Web. Se estudia la comunidad universitaria de la UAH: 26.642 estudiantes, 1.742 PDI, 880 PAS. Acceso al cuestionario mediante link personalizado enviado por correo electrónico. Completaron el cuestionario 2.140: 1742 estudiantes; 221 PDI; 177 PAS (Tasa de respuesta del 7.2 %; error muestral ± 2,12). Resultados: La mediana de uso es de 14 horas por semana. Destacan los hombres. ?Google es el buscador de referencia para el 99.7 % de los encuestados. ?Cuando se necesite información se recurre en primer lugar al médico (41,3%) o a Internet (31,7%). En una escala de 1 a 5 se distingue el médico (3,42 ± 0,05), Internet (3,24 ± 0,05), y los amigos, familia (2,95 ± 0,05). ?La mujer busca más información sobre salud, tanto a través del médico como en Internet. ?Respecto a la confianza destaca el médico (4,54 ± 0,03), farmacéutico (3,96 ± 0,04), libros y bibliotecas (3,75 ± 0,04), personal de enfermería (3,56 ± 0,04), e Internet (3,03 ± 0,04). ?Los que prefieren informarse del médico confían menos en Internet, pero no ocurre al contrario, Internet no resta credibilidad a los profesionales de la salud. ?Se busca sobre salud seis veces por año (mediana). Destacan mujeres y personas vinculadas a carreras sanitarias. ?En receptor final de la información es el propio internauta (91,7 %), un familiar (55,6%), o los amigos, pareja (33,7%). ?Se busca información general sobre una enfermedad (82,2 % de los encuestados), síntomas (59,6 %), hábitos saludables (45,3%), tratamientos/medicamentos (45,2%), para complementar la información del médico (30,2%), y sobre médicos y hospitales (19,7 %). ?El 14,1% ha intervenido alguna vez en algún foro, chat o blog sobre salud; el 83,3 % de éstos, opina favorablemente. ?Más del 80 % busca directamente la información que necesita en un motor de búsqueda. ?El 73,2 % encuentra la información que busca entre las tres primeras páginas que visita. ?El 15,7% busca en Internet antes de visitar al médico. Y el 24,8% lo hace después. ?No se comenta con el médico los hallazgos de Internet, pero aquellos que lo hacen se sienten más tenidos en cuenta por éste. ?El 10,1 % ha solicitado alguna vez medicamentos vistos en Internet. Discusión y conclusiones: En este macroestudio se evitan los sesgos detectados en otros estudios similares. El cuestionario on-line con registro automatizado anula la posibilidad de error de codificación o tabulación de las respuestas. Este estudio predice como actuará el conjunto de la sociedad cuando el acceso a Internet sea universal. El tamaño de la muestra permite obtener conclusiones con alta solidez estadística. Nuestro trabajo confirma el valor de Internet como instrumento de información y formación para la salud, independientemente de su calidad. Su contribución a la farmacología social es muy importante para una sociedad moderna y global

Sudden Cardiac Death Survival Prediction from Restitution Dispersion Analysis

Increase in the dispersion of action potential duration restitution (APDR) has been associated with sudden cardiac death (SCD). A marker, &Delta;&alpha;, was proposed to quantify APDR dispersion from the electrocardiogram (ECG). 609 ECG recordings were analysed. The marker &Delta;&alpha; stratified patients according to their risk of suffering from SCD

INFLUENCIA DEL ESTRÉS EN EL RENDIMIENTO COGNITIVO DE LAS TRIPULACIONES DE UN VEHÍCULO DE CABALLERÍA

En el desempeño de las funciones de todo militar es inevitable que el individuo se vea sometido a algún tipo de estrés. Este estrés repercute en el rendimiento del combatiente para desarrollar las misiones que le sean encomendadas. En el ámbito de las unidades de caballería, las tripulaciones de los vehículos se ven afectadas especialmente en la dimensión cognitiva.Con este trabajo se pretende mostrar en qué manera el estrés generado durante las actividades de instrucción afecta al rendimiento de las funciones cognitivas de estas tripulaciones, tanto en las comunes a todos sus miembros como en las específicas de cada puesto táctico. Para ello se ha realizado un estudio de las principales capacidades cognitivas que debe tener un tripulante de vehículo según el puesto táctico que ocupe, así como de las principales fuentes de estrés que afectan a las tripulaciones en el desarrollo de sus programas de instrucción.Conocer la influencia que tiene el estrés en el rendimiento de las tripulaciones es crucial para poder diseñar un programa de instrucción y adiestramiento que minimice los efectos negativos de esta influencia y que permita preparar a las tripulaciones para operar en condiciones de estrés elevado durante el combate.Del análisis realizado se ha extraído que las principales capacidades cognitivas son la velocidad de procesamiento, la capacidad de relación espacial, la memoria y la capacidad de atención y concentración. Sobre ellas se ha medido la influencia que tienen la falta de sueño y la fatiga generadas durante la instrucción.Para ello se expuso a los sujetos a 36 horas de actividades continuas y de privación de sueño. Las actividades y tareas realizadas estaban directamente relacionadas con las tareas de instrucción que una tripulación realiza con normalidad.La capacidad de relación espacial ha sido la que se ha visto más afectada tras 36 horas de instrucción continua y privación de sueño. En segundo lugar, y con un porcentaje de disminución similar, están la velocidad de procesamiento y la capacidad de atención y concentración.En el caso de la memoria, no ha podido concluirse que la falta de sueño y la fatiga hayan provocado una reducción del rendimiento. Esto se debe a que la reducción experimentada puede atribuirse tanto a un empeoramiento de la memoria como a una consecuencia más de la falta de atención y concentración.<br /

Predicción de cuadros de hipotensión durante anestesia espinal en cesáreas programadas mediante análisis de la variabilidad del ritmo cardiaco guiado por la respiración

En este proyecto se aborda la problemática de los episodios de hipotensión presente en la mayoría de los partos por cesárea. Mediante un análisis espectral de la variabilidad del ritmo cardiaco, guiado por la respiración, se trata de predecir la aparición de la hipotensión. Durante el proceso, ha sido necesario la utilización de un método EDR para estimar la tasa respiratoria

An ICP-MS-based platform for release studies on silver-based nanomaterials

Engineered nanoparticles are being incorporated into different products and nanocomposites. The release of these nanoparticles, as well as other derived species, can subsequently lead to consumer and environmental exposure, being a relevant factor for risk assessment. The need for analytical methods for the detection, characterization and quantitation of these released species under relevant conditions becomes evident. In this work, a platform of methods based on the use of inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) is proposed to obtain information about the release of silver from silver based nanocoatings and nanocomposites. The sensitivity and element specific response of conventional ICP-MS is complemented by the use of the technique in single particle mode and in combination with ultrafiltration and asymmetrical flow field flow fractionation. By using these three methods, information about the release of both dissolved and particulate forms of silver, as well as the size of the nanoparticles, can be obtained under a variety of scenarios at concentrations down to 0.1 µg L-1 and a nanoparticle diameter of 5 nm. The feasibility of the platform was checked through a number of paradigmatic cases