ESTIMATING CARDIORESPIRATORY COUPLING FROM SPONTANEOUS VARIABILITY IN HEALTH AND PATHOLOGY
Creators: name: CAIRO, BEATRICE
Publisher: name: Universit� degli Studi di Milano
Year: 2021

description: Molteplici meccanismi sono responsabili delle interazioni cardiorespiratorie osservate nell?uomo. L?azione di questi meccanismi risulta in specifici ritmi di variabilit� cardiaca (HRV) e ha effetti sulle interazioni tra attivit� cardiaca e respiratoria. I quattro principali tipi di fenomeni che derivano dalle interazioni tra cuore e sistema respiratorio sono: i) aritmia respiratoria sinusale (RSA); ii) accoppiamento cardioventilatorio; iii) sincronizzazione cardiorespiratoria in fase; iv) sincronizzazione cardiorespiratoria in frequenza. L?obiettivo di questa tesi � la descrizione e quantificazione di diversi aspetti delle interazioni cardiorespiratorie tramite l?utilizzo di una variet� di metodologie derivate dalla letteratura, adattate e ottimizzate per i tipici contesti sperimentali in cui HRV e segnale respiratorio sono comunemente acquisiti. Sei metodi analitici sono stati sfruttati a questo scopo per valutare l?entropia di trasferimento (TE), l?entropia cross-condizionata tramite entropia corretta cross-condizionata normalizzata (NCCCE), la coerenza quadratica (K2), l?accoppiamento cardioventilatorio tramite entropia normalizzata di Shannon (NSE) dell?intervallo temporale tra complesso QRS e inizio di fase inspiratoria o espiratoria, la sincronizzazione in fase tramite un indice di sincronizzazione (SYNC%) e il quoziente pulsazione-respirazione (PRQ). Questi approcci sono stati utilizzati con la finalit� di testare gli effetti di uno stimolo simpatico, ovvero stimoli posturali quali l?head-up tilt (TILT) e l?ortostatismo attivo (STAND) sulle interazioni cardiorespiratorie. Gli approcci proposti sono stati testati in tre protocolli: i) atleti amatoriali sottoposti a un allenamento muscolare inspiratorio (IMT) durante clinostatismo supino (REST) e STAND; ii) volontari sani sottoposti a un decondizionamento da allettamento prolungato (HDBR), durante REST e TILT; iii) pazienti affetti da sindrome da tachicardia posturale ortostatica (POTS), durante REST e TILT, in condizione basale e durante approfondimento un anno dopo. I risultati principali della presente tesi di dottorato concernono l?effetto degli stimoli posturali sulle interazioni cardiorespiratorie in soggetti sani e patologici. Infatti, tutti gli indici proposti danno una visione coerente dell?intensit� dell?interazione cardiorespiratoria in risposta a uno stimolo ortostatico, in quanto essa diminuisce in tutti i protocolli. Tuttavia, il potere statistico degli indici � differente. TE e K2 appaiono essere particolarmente deboli nell?identificare l?effetto dello stimolo posturale sulle interazioni cardiorespiratorie. NCCCE, NSE, e SYNC% dimostrano una capacit� molto maggiore a tale riguardo, mentre PRQ appare troppo intimamente collegata alla frequenza cardiaca, in assenza di cambiamenti significativi della frequenza respiratoria. Per contro, tutti gli indici appaiono deboli nell?identificare gli effetti cronici di IMT e HDBR in una popolazione sana o le conseguenze croniche della gestione clinica in pazienti POTS. La tesi conclude che diversi aspetti delle interazioni cardiorespiratorie possono essere modificati in modo acuto ma gli effetti cronici di un trattamento o intervento a lungo termine sono irrisori sulla magnitudine delle interazioni cardiorespiratorie e/o possono essere confusi con la variabilit� intrinseca degli indici. Considerazioni sulle differenze metodologiche e sull?efficacia degli indici proposti suggeriscono che un utilizzo simultaneo di molteplici metodi bivariati � vantaggiosa negli studi cardiorespiratori, in quanto diversi aspetti delle interazioni cardiorespiratorie possono essere valutati contemporaneamente. Questa valutazione simultanea pu� essere effettuata a un costo computazionale trascurabile e in contesti applicativi in cui il solo segnale ECG � disponibile.