La relación de la edad con los componentes espectrales de las realizaciones sin ruido de señales fotopletismográficas: resultados de un enfoque de identificación no lineal / Relationship of Age with Spectral Components of Noise-Free Realizations of Photoplethysmographic Signals: Outcomes of a Nonlinear Identification Approach

Background: Age-related changes in the vascular network have been widely documented, however, nonlinear identification has been poorly applied to the analysis of cardiovascular signals. Objective: To determine the impact of age on spectral components of Noise-free realizations (NFR) obtained from photoplethysmographic signals, summarized in the Kernel Complexity Regressive Index (KCRIndex). Methods: With 190 apparently healthy participants (9 to 89 years) from Orense, Spain, Photoplethysmographic signals were recorded during 5 minutes in supine position using Nellcor-395 pulse oximeter; signals were digitized at 1000 Hz, and furtherly submitted to nonlinear identification via a kernel nonlinear autoregressive estimator. KCRIndex is defined as the average of at least three negative slope values at the NFR log-log spectrum in the 9 to 25 Hz frequency region. Results: KCRIndex decreased with age in a linear fashion and did not differ between genders. The regression line obtained was KCRIndex=-0.025*age+6.868 (r=-0.751). Conclusions: KCRIndex, is strongly correlated with age, thus opening up new possibilities for cardiovascular exploration at primary health care settings and even on open field conditions(AU)

Antecedentes: los cambios relacionados con la edad en la red vascular se han documentado ampliamente, sin embargo, la identificación no lineal solo se ha aplicado de manera esporádica al análisis de las señales cardiovasculares. Objetivo: determinar los cambios con la edad en los componentes espectrales de las realizaciones sin ruido (NFR) obtenidas a partir de señales fotopletismográficas, resumidas en el índice regresivo de la complejidad por núcleos (KCRIndex). Métodos: Con 190 participantes aparentemente sanos (de 9 a 89 años) residentes en Orense, España, se registraron señales fotopletismográficas durante 5 minutos en posición supina usando un oxímetro de pulso Nellcor-395; las señales se digitalizaron a 1000 Hz, y se sometieron a identificación no lineal a través de un estimador autorregresivo no lineal por núcleos. El KCRIndex se define como el promedio de al menos tres valores de pendiente negativos en el espectro log-log de NFR en la región de frecuencia de 9 a 25 Hz. Resultados: KCRIndex disminuyó con la edad de forma lineal y no difirió entre géneros. La línea de regresión obtenida fue KCRIndex = -0.025 * edad + 6.868 (r = -0.751). Conclusiones: Este índice propuesto está fuertemente correlacionado con la edad, lo que abre nuevas posibilidades para la exploración cardiovascular en entornos de atención primaria de salud e incluso en condiciones de campo(AU)

Estimación de la edad cardiovascular a partir de tacogramas de 2 minutos de duración mediante Análisis de Cuantificación de Recurrencias / Estimation of cardiovascular age from 2 minute tachograms via Recurrence Quantification Analysis

Se han reportado diferentes intentos de estimar la edad cardiovascular a partir de señales electrofisiológicas. Las propuestas publicadas presentan inconvenientes para su aplicación en la práctica clínica. Nos hemos propuesto estimar la edad cardiovascular a partir de tacogramas de 2 minutos de duración utilizando una medida no lineal (logaritmo del porcentaje de determinismo, log (DET)), obtenido a partir del Análisis de Cuantificación de Recurrencias. En una muestra de 62 sujetos presuntamente sanos con edades entre 9 y 79 años se obtuvo una excelente correlación entre edad y log (DET) ) r = 0.7981, comparable a los mejores valores reportados en la literatura utilizando técnicas más costosas. A partir de esos resultados se propone una vía para estimar los valores normativos para una población presuntamente sana. Se concluye que a partir de tacogramas de dos minutos de duración es posible obtener un buen estimador de la edad cardiovascular. El Análisis de Cuantificación de Recurrencias es una vía apropiada para estimar la edad cardiovascular, y la pérdida del porcentaje de determinismo con la edad posiblemente refleje una mayor contribución de los componentes estocásticos a la regulación del ritmo cardiaco en ancianos(AU)

Various attempts have been reported to estimate the cardiovascular age from different electrophysiological signals. Proposals published are hampered by drawbacks for application in clinical practice. We have proposed to estimate cardiovascular age from two- minutes tachograms using a non-linear measure (logarithm of the percentage of determinism, log (DET)) obtained from Recurrence Quantification Analysis. In a sample of 62 allegedly healthy subjects,9 to 79 years an excellent correlation between age and log (DET)) r = 0.7981 - comparable to the best values reported in the literature using more expensive techniques- was obtained. From these results the way is proposed to estimate the normative values for a presumably healthy population. It is concluded that from two-minutes tachograms it is possible to obtain a good estimate of the cardiovascular age. Recurrence Quantification Analysis of is an appropriate way to estimate cardiovascular age, and reduction in the percentage of determinism with age may reflect a greater contribution of stochastic regulation of heart rate components in the elderly subject(AU)

Applying the 3-element windkessel model to photoplethysmographic signals. Gender differences and age correlation

Automatically averaged photoplethysmographic (PPG) signals were fit to a 3-element windkessel model using a Gauss-Newton optimization algorithm. Data corresponded to 78 healthy subjects (ages from 8 to 87 years). Unlike other reports, two phase velocities are also estimated from the model. Gender differences were found, particularly respect to individual parameters correlation with age. When a nonlinear model was fit to the two first principal components, a high correlation with age was found for both females (r=0.69) and male subjects (r=0.77). Our results further support the idea that the PPG signal is a valuable source of information about the cardiovascular system, comparable to the much more expensive continuous pressure signal(AU)

Señales fotopletismográficas automáticamente promediadas fueron ajustadas a un modelo de bomba hidráulica de tres elementos. Para ello se utilizó un algoritmo de optimización del tipio Gauss-Newton. Los datos fueron obtenidos de 78 individuos sanos con edades entre 8 y 87 años. A diferencia de otros reportes, en el presente trabajo se estimaron dos velocidades de fase a partir del modelo. Al aplicar un modelo no lineal respecto los dos primeros componentes principales, se obtuvo una elevada correlación con la edad tanto para los sujetos femeninos (r=0.69) como para los masculinos (r=0.77). Nuestros resultados ofrecen un apoyo adicional a la idea de que la señal fotopletismográfica es una fuente importante de información acerca del sistema cardiovascular, comparable a la señal de presión continua, aun cuando esta última es mucho más costosa(AU)