ΠΑΝΔΠ. ΔΣΟ ΑΡΗΘΜ. 2721

Transcript

1 ΑΡΗΣΟΣΔΛΔΗΟ ΠΑΝΔΠΗΣΖΜΗΟ ΘΔΑΛΟΝΗΚΖ ΗΑΣΡΗΚΖ ΥΟΛΖ ΣΟΜΔΑ ΑΚΣΗΝΟΛΟΓΗΑ, ΗΑΣΡΗΚΖ ΦΤΗΚΖ ΚΑΗ ΠΛΖΡΟΦΟΡΗΚΖ ΔΡΓΑΣΖΡΗΟ ΗΑΣΡΗΚΖ ΠΛΖΡΟΦΟΡΗΚΖ ΓΗΔΤΘΤΝΣΖ: Ο ΚΑΘΖΓΖΣΖ ΚΩΝΣΑΝΣΗΝΟ ΠΑΠΠΑ ΠΑΝΔΠ. ΔΣΟ ΑΡΗΘΜ ΜΔΛΔΣΗ ΑΝΑΠΝΔΤΣΙΚΟΤ ΗΜΑΣΟ Δ ΑΘΔΝΔΙ ΜΔ ΤΝΓΡΟΜΟ ΑΠΟΦΡΑΚΣΙΚΩΝ ΑΠΝΟΙΩΝ ΚΑΣΑ ΣΟΝ ΤΠΝΟ ΜΔ ΣΗ ΒΟΗΘΔΙΑ ΣΗ ΘΔΩΡΙΑ ΣΗ ΠΟΛΤΠΛΟΚΟΣΗΣΑ ΚΑΙ ΑΛΛΩΝ ΒΙΟΗΜΑΣΩΝ ΚΑΙ ΒΙΟΠΑΡΑΜΔΣΡΩΝ ΔΤΑΓΓΔΛΟΤ Κ. ΚΑΪΜΑΚΑΜΗ MD, MSc ΗΑΣΡΟΤ ΠΝΔΤΜΟΝΟΛΟΓΟΤ ΦΤΜΑΣΗΟΛΟΓΟΤ ΓΗΓΑΚΣΟΡΗΚΖ ΓΗΑΣΡΗΒΖ ΤΠΟΒΛΖΘΖΚΔ ΣΖΝ ΗΑΣΡΗΚΖ ΥΟΛΖ ΣΟΤ ΑΡΗΣΟΣΔΛΔΗΟΤ ΠΑΝΔΠΗΣΖΜΗΟΤ ΘΔΑΛΟΝΗΚΖ ΘΔΑΛΟΝΙΚΗ 2011

2

3 Η ΣΡΙΜΔΛΗ ΤΜΒΟΤΛΔΤΣΙΚΗ ΔΠΙΣΡΟΠΗ ΝΗΚΟΛΑΟ ΜΑΓΚΛΑΒΔΡΑ ΛΑΕΑΡΟ ΗΥΛΔΣΗΓΖ ΥΑΡΑΛΑΜΠΟ ΚΑΡΒΟΤΝΖ ΚΑΘΖΓΖΣΖ ΟΜ. ΚΑΘΖΓΖΣΖ ΚΑΘΖΓΖΣΖ Η ΔΠΣΑΜΔΛΗ ΔΞΔΣΑΣΙΚΗ ΔΠΙΣΡΟΠΗ ΝΗΚΟΛΑΟ ΜΑΓΚΛΑΒΔΡΑ ΛΑΕΑΡΟ ΗΥΛΔΣΗΓΖ ΥΑΡΑΛΑΜΠΟ ΚΑΡΒΟΤΝΖ ΚΩΝΣΑΝΣΗΝΟ ΕΑΡΟΓΟΤΛΗΓΖ ΚΩΝΣΑΝΣΗΝΟ ΠΑΠΠΑ ΔΤΣΡΑΣΗΟ ΚΟΜΗΓΖ ΓΖΜΖΣΡΗΟ ΚΑΕΖ ΚΑΘΖΓΖΣΖ ΟΜ. ΚΑΘΖΓΖΣΖ ΚΑΘΖΓΖΣΖ ΚΑΘΖΓΖΣΖ ΚΑΘΖΓΖΣΖ ΛΔΚΣΟΡΑ ΛΔΚΣΟΡΑ «Ζ έγθξηζηο ηεο Γηδαθηνξηθήο Γηαηξηβήο ππφ ηεο Ηαηξηθήο ρνιήο ηνπ Αξηζηνηειείνπ Παλεπηζηεκίνπ Θεζζαινλίθεο, δελ ππνδεινί απνδνρήλ ησλ γλσκψλ ηνπ ζπγγξαθέσο» (Νφκνο 5343/32, άξζξ θαη λ.1268/82, αξζξ. 50 8)

4

5 ΑΡΗΣΟΣΔΛΔΗΟ ΠΑΝΔΠΗΣΖΜΗΟ ΘΔΑΛΟΝΗΚΖ ΙΑΣΡΙΚΗ ΥΟΛΗ ΠΡΟΔΓΡΟ ΣΖ ΥΟΛΖ ΝΙΚΟΛΑΟ ΝΣΟΜΠΡΟ ΓΗΔΤΘΤΝΣΖ TOY ΣΟΜΔΑ ΑΚΣΗΝΟΛΟΓΗΑ, ΗΑΣΡΗΚΖ ΦΤΗΚΖ ΚΑΗ ΠΛΖΡΟΦΟΡΗΚΖ ΚΩΝΣΑΝΣΙΝΟ ΠΑΠΠΑ

6

7 Σηη ζύζσγό μοσ Ελένη και ηοσς γιοσς μοσ Κωνζηανηίνο & Γιώργο

8

9 9 Πεξηερφκελα Πεξηερφκελα... 9 Καηάινγνο πληνκνγξαθηψλ Δπξεηήξην Πηλάθσλ Δπξεηήξην ρεκάησλ Πξφινγνο ΓΔΝΙΚΟ ΜΔΡΟ ΜΔΡΟ Α: Ζ ΡΤΘΜΗΖ ΣΖ ΑΝΑΠΝΟΖ Σα αλαπλεπζηηθά θέληξα Οη ππνδνρείο ηεο πεξηθέξεηαο Λεηηνπξγηθά Πξφηππα γηα ηε Ρχζκηζε ηεο Αλαπλνήο Ρχζκηζε ηεο Αλαπλνήο θαηά ηνλ Ύπλν ΜΔΡΟ Β: ΘΔΩΡΗΑ ΣΟΤ ΤΠΝΟΤ Γεληθά ηνηρεία Σα ηάδηα ηνπ Ύπλνπ ΜΔΡΟ Γ: ΣΟ ΤΝΓΡΟΜΟ ΑΠΟΦΡΑΚΣΗΚΩΝ ΑΠΝΟΗΩΝ ΤΠΟΠΝΟΗΩΝ ΚΑΣΑ ΣΟΝ ΤΠΝΟ Οξηζκφο Παζνθπζηνινγία Κιηληθή Δηθφλα Δπηπινθέο Γηάγλσζε - Πνιπππλνγξαθία Σνπνζέηεζε ησλ ειεθηξνδίσλ αλαπλεπζηηθψλ βηνζεκάησλ ΜΔΡΟ Γ: ΣΟΗΥΔΗΑ ΣΖ ΘΔΩΡΗΑ ΣΖ ΠΟΛΤΠΛΟΚΟΣΖΣΑ Αλαιπηηθέο Σερληθέο γηα ηελ Αλίρλεπζε ηεο Πνιππινθφηεηαο Τπάξρνπζεο Δξεπλεηηθέο Δλδείμεηο γηα ηελ Δθαξκνγή ηεο Με Γξακκηθφηεηαο ζηε Φπζηνινγηθή θαη Γηαηαξαγκέλε Αλαπλνή ζηνλ Ύπλν ΔΙΓΙΚΟ ΜΔΡΟ θνπφο Μνλάδα Ύπλνπ Κξηηήξηα εηζφδνπ - απνθιεηζκνχ Αζζελείο -Μέζνδνη Υαξαθηεξηζηηθά ηεο κειέηεο... 90

10 10 Καηαγξαθή & Πξν-επεμεξγαζία Δμαγσγή ησλ ραξαθηεξηζηηθψλ Σερληθέο ηαμηλφκεζεο ΔΚΣΗΜΖΖ ΣΩΝ ΜΖ ΓΡΑΜΜΗΚΩΝ ΓΔΗΚΣΩΝ ΣΗ ΓΗΑΘΔΗΜΔ ΑΝΑΠΝΔΤΣΗΚΔ ΚΑΣΑΓΡΑΦΔ Μέζνδνο Με Γξακκηθήο Αλάιπζεο ησλ Αλαπλεπζηηθψλ εκάησλ κε ην Πξφγξακκα Matlab Απνηειέζκαηα απφ ηε Με Γξακκηθή Αλάιπζε ησλ Βηνζεκάησλ κε ην Matlab Με Γξακκηθή Αλάιπζε ησλ εκάησλ κε ηελ Δθηίκεζε ηνπ Δθζέηε Lyapunov Απνηειέζκαηα απφ ηελ Αλάιπζε ησλ εκάησλ κε ηελ Δθηίκεζε ηνπ Δθζέηε Lyapunov Γεκηνπξγία Μνληέισλ Πξφβιεςεο κε ηελ Δθαξκνγή Δμφξπμεο Γλψζεο Weka ηαηηζηηθή αλάιπζε Απνηειέζκαηα πδήηεζε πκπεξάζκαηα Πεξίιεςε Λέμεηο θιεηδηά Summary and Discussion ΠΑΡΑΡΣΗΜΑ Α ΣΟ ΦΤΛΛΟ ΔΝΣΤΠΖ ΤΓΚΑΣΑΘΔΖ ΣΩΝ ΤΜΜΔΣΔΥΟΝΣΩΝ ΑΘΔΝΩΝ ΠΑΡΑΡΣΗΜΑ Β ΣΑ ΣΟΗΥΔΗΑ ΔΓΓΡΑΦΖ ΣΖ ΚΛΗΝΗΚΖ ΓΟΚΗΜΖ ΣΖ ΓΗΓΑΚΣΟΡΗΚΖ ΓΗΑΣΡΗΒΖ Δ ΓΗΔΘΝΖ ΒΑΖ ΓΔΓΟΜΔΝΩΝ ΔΡΔΤΝΖΣΗΚΩΝ ΠΡΩΣΟΚΟΛΛΩΝ ΠΑΡΑΡΣΗΜΑ Γ ΟΗ ΠΑΡΟΤΗΑΔΗ Δ ΔΠΗΣΖΜΟΝΗΚΑ ΤΝΔΓΡΗΑ ΚΑΗ ΟΗ ΓΖΜΟΗΔΤΔΗ Δ ΓΗΔΘΝΖ ΗΑΣΡΗΚΑ ΠΔΡΗΟΓΗΚΑ ΠΟΤ ΒΑΗΣΖΚΑΝ ΣΖ ΓΗΓΑΚΣΟΡΗΚΖ ΓΗΑΣΡΗΒΖ Παξνπζηάζεηο ζε Διιεληθά θαη Γηεζλή Peer-reviewed Ηαηξηθά πλέδξηα Γεκνζηεχζεηο ζε Peer-reviewed Journals ζην PubMed 172 Βιβλιογπαθία

11 11 Καηάινγνο πληνκνγξαθηψλ Ελληνικοί όροι ΑΝ Απηφλνκν Νεπξηθφ χζηεκα ΑΠΘ Αξηζηνηέιεην Παλεπηζηήκην Θεζζαινλίθεο ΔΝΤ Δγθεθαινλσηηαίν Τγξφ ΗΔΓ Ζιεθηξνεγθεθαινγξάθεκα ΗΚΓ Ζιεθηξνθαξδηνγξάθεκα ΗΜΓ Ζιεθηξνκπνγξάθεκα ΗΟΓ Ζιεθηξννθζαικνγξάθεκα Η/Τ Ζιεθηξνληθφο Τπνινγηζηήο ΑΑΤΤ χλδξνκν Απνθξαθηηθψλ Απλνηψλ Τπνπλνηψλ ζηνλ Ύπλν ΥΑΠ Υξφληα Απνθξαθηηθή Πλεπκνλνπάζεηα Ξενόγλωζζοι όροι AHI AI ApEn BiPAP BMI CPAP DFA DRG ECG EDF EEG f FFT Apnea Hypopnea Index Apnea Index Approximate Entropy Bi Level Positive Airway Pressure Device Body Mass Index Continuous Positive Airway Pressure Device Detrended Fluctuation Analysis Dorsal Respiratory Group of Neurons Electrocardiogram European Data Format Electroencephalogram Flow signal (nasal) Fast Fourier Transformation

12 12 HI Hypopnea Index HRV Heart Rate Variability LLE Largest Lyapunov Exponent nonrem Non Rapid Eye Movement sleep OSAHS Obstructive Sleep Apnea Hypopnea Syndrome PBC Pre-Bötzinger Complex PCO 2 Arterial Partial Pressure of Carbon Dioxide Pcrit Critical Pressure PO 2 Arterial Partial Pressure of Oxygen PSG Polysomnography PTT Pulse Transit Time RAR Rapidly Adapting Receptors RDI Respiratory Disorder Index REM Rapid Eye Movement sleep RERA Respiratory Effort Related Arousal ROC Receiver Operating Characteristic Curve SAR Slowly Adapting Receptors SpO 2 Oxygen Saturation of Hemoglobin SPSS Statistical Package for Social Sciences SWS Slow Wave Sleep t Thoracic belt signal T90 Time with SpO 2 < 90% TNF-a Tumor Necrosis Factor - a TST Total Sleep Time VRG Ventral Respiratory Group of Neurons

13 13 Δπξεηήξην Πηλάθσλ Πίλαθαο 1: Πεξηγξαθηθή ζηαηηζηηθή ηνπ αξρηθνύ πιεζπζκνύ κειέηεο (N=100) Πίλαθαο 2: Δνθηκαζία Kolmogorov-Smirnov γηα ηε δηαπίζησζε ηαύηηζεο κε ηε ζεσξεηηθή θαλνληθή θαηαλνκή. ηνλ πίλαθα απεηθνλίδνληαη κόλν νη παξάκεηξνη πνπ εκθαλίδνπλ ηέηνηα θαηαλνκή Πίλαθαο 3: Student s t-test γηα ηελ ηζόηεηα ησλ κέζσλ όξσλ αλάκεζα ζε θπζηνινγηθνύο θαη πάζρνληεο από ΑΑΤΤ Πίλαθαο 4: Δνθηκαζία Mann-Whitney γηα ηε ζύγθξηζε ησλ κέζσλ όξσλ κεηαμύ πγηώλ παζρόλησλ (κε θαλνληθέο παξάκεηξνη). Παξνπζηάδνληαη κόλν νη παξάκεηξνη κε ζηαηηζηηθά ζεκαληηθή δηαθνξά Πίλαθαο 5: Δνθηκαζία Kruscal-Wallis ANOVA γηα ηελ αλάιπζε ηεο δηαθύκαλζεο κεηαμύ ησλ ηξηώλ επηπέδσλ βαξύηεηαο ησλ αζζελώλ κε ΑΑΤΤ (κε θαλνληθέο παξάκεηξνη). Παξνπζηάδνληαη κόλν νη παξάκεηξνη κε ζηαηηζηηθά ζεκαληηθή δηαθνξά Πίλαθαο 6: Δνθηκαζία One Way ANOVA κε post hoc analysis θαηά Bonferroni γηα ηελ αλάιπζε ηεο δηαθύκαλζεο κεηαμύ ησλ ηξηώλ επηπέδσλ βαξύηεηαο ησλ αζζελώλ κε ΑΑΤΤ (θαλνληθέο παξάκεηξνη). Παξνπζηάδνληαη κόλν νη παξάκεηξνη κε ζηαηηζηηθά ζεκαληηθή δηαθνξά Πίλαθαο 7: ηαηηζηηθά ζηνηρεία 1 νπ δέλδξνπ θαηάηαμεο C Πίλαθαο 8: ηαηηζηηθά ζηνηρεία 2 νπ δέλδξνπ θαηάηαμεο C4.5 γηα εθηίκεζε βαξύηεηαο ΑΤΤ Πίλαθαο 9: Δνθηκαζία Mann-Whitney γηα ηε ζύγθξηζε ησλ κέζσλ όξσλ κεηαμύ αξρηθήο νκάδαο νκάδαο ειέγρνπ (κε θαλνληθέο παξάκεηξνη). Παξνπζηάδνληαη κόλν νη παξάκεηξνη κε ζηαηηζηηθά ζεκαληηθή δηαθνξά

14 14

15 15 Δπξεηήξην Δηθφλσλ Δηθφλα 1: ρεκαηηθή απεηθόληζε ησλ πεξηνρώλ ηνπ πξνκεθηθνύ αλαπλεπζηηθνύ θέληξνπ Δηθφλα 2: ρεκαηηθή παξάζηαζε ησλ αλαπλεπζηηθώλ θέληξσλ ηεο γέθπξαο θαη ηνπ πξνκήθε, όπσο πεξηγξάθνληαη αλαιπηηθά ζην θείκελν Δηθφλα 3: ρεκαηηθή απεηθόληζε ησλ πεξηθεξηθώλ ρεκεηνϋπνδνρέσλ ζε ζρέζε κε ηα κεγάια αγγεία θαη ηηο εγθεθαιηθέο ζπδπγίεο πνπ κεηαβηβάδνπλ ηα εξεζίζκαηά ηνπο Δηθφλα 4: Απινπνηεκέλε ζρεκαηηθή παξάζηαζε ησλ λεπξσληθώλ θπθισκάησλ πνπ ζπκκεηέρνπλ ζηε δεκηνπξγία ηνπ ξπζκνύ θαη ηνπ πξνηύπνπ ηεο αλαπλνήο Δηθφλα 5: Η πηζαλή ηεξαξρία ησλ εηζπλεπζηηθώλ ώζεσλ γηα ηνπο ππνγισζζίνπ θαη ηνπο θξεληθνύ ηύπνπ λεπξώλεο Δηθφλα 6: Πξνζνκνίσζε ζε Η/Τ ηεο κεηάβαζεο από ην δηθηπαθό κεραληζκό αλαπλεπζηηθήο ξπζκνγέλεζεο ζηνλ πβξηδηθό δηθηπαθόβεκαηνδνηηθό ηύπν. Καηαγξάθνληαη νη ελδεηθλπόκελεο ειεθηξηθέο δξαζηεξηόηεηεο ζπγθεθξηκέλσλ λεπξώλσλ εηζπλεπζηηθώλ (Ι), εθπλεπζηηθώλ (Ε) θαη ηνπ θξεληθνύ λεύξνπ (Phrenic) Δηθφλα 7: Η κεηαβνιηθή ππεξβνιή θαη ε θακπύιε απάληεζεο ζην PCO Δηθφλα 8: Η απνηύπσζε ηεο έλλνηαο ηνπ loop gain (θόθθηλεο γξακκέο) ζηε κεηαβνιηθή ππεξβνιή θαη θακπύιε απάληεζεο ζην PCO Δηθφλα 9: ρεκαηηθή απεηθόληζε ηεο αλαηνκηθήο ζέζεο απόθξαμεο ηνπ αλώηεξνπ αεξαγσγνύ ζην ΑΑΤΤ. Αξηζηεξά ν αεξαγσγόο ζε θπζηνινγηθό ύπλν θαη δεμηά ζε άηνκν κε ΑΑΤΤ θαηά ηε θάζε ηεο απόθξαμεο Δηθφλα 10: Εηθόλα νζόλεο Η/Τ ε νπνία δείρλεη κηα επνρή ύπλνπ ζε πνιπζσκαηνγξαθηθή εμέηαζε ύπλνπ. Πξόθεηηαη γηα ζηάδην 1 NREM ύπλνπ ζην νπνίν ζεκεηώλεηαη απνθξαθηηθή άπλνηα κε παξάδνμε θηλεηηθόηεηα ζσξαθηθνύ θνηιηαθνύ ηνηρώκαηνο Δηθφλα 11: Η δηάηαμε ηνπνζέηεζεο ειεθηξνδίσλ θαη ε ζέζε ηνπ εμεηαδόκελνπ θαηά ηε δηάξθεηα δηελέξγεηαο πνιπζσκαηνγξαθηθήο κειέηεο ύπλνπ ζην εηδηθό εξγαζηήξην Δηθφλα 12: Μεγάιε επαηζζεζία ελόο ρανηηθνύ ζπζηήκαηνο ζηηο αξρηθέο ζπλζήθεο. Σν ζρήκα παξηζηά ηε ρξνληθή εμέιημε δύν ρανηηθώλ ζπζηεκάησλ (πξάζηλν θαη θόθθηλν) κε απεηξνειάρηζηε δηαθνξά ζηηο αξρηθέο δνζείζεο παξακέηξνπο Δηθφλα 13: Γξαθηθή παξάζηαζε ζηελ νπνία έρεη παξαζηαζεί ε ηξνρηά κηαο ζπλάξηεζεο πνπ εκθαλίδεη ρανηηθή ζπκπεξηθνξά. Σν ζρήκα θαιείηαη θαη χάρτης επιστρουής (return map) Δηθφλα 14: Δηάγξακκα δηαθιαδώζεσλ κηαο ζπλάξηεζεο (f: x -- > x 2 + c) Δηθφλα 15: Δύν ηύπνη παξάμελσλ ή ρανηηθώλ ειθπζηώλ. Αξηζηεξά ν ειθπζηήο Ikeda θαη δεμηά απηόο ηνπ Lorenz

16 16 Δηθφλα 16: ρήκα πνπ δίλεη ηα ραξαθηεξηζηηθά ηεο multifractal αξρηηεθηνληθήο ηνπ δηαθιαδηδόκελνπ βξνγρηθνύ δηθηύνπ Δηθφλα 17: Εηθόλα ηνπ πεξηβάιινληνο εξγαζίαο ηνπ πξνγξάκκαηνο Matlab κε ζπλνδό γξάθεκα ζηελ ίδηα νζόλε, κεηά ηελ εθθίλεζε ηεο εθαξκνγήο thesisf.m. Σν ζρήκα αθνξά ζηελ απεηθόληζε ηνπ αξρείνπ Traces96f.ascii Δηθφλα 18: Ο θώδηθαο ηνπ εθηειέζηκνπ αξρείνπ thesisf.m πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε ζηελ αλάιπζε ησλ αλαπλεπζηηθώλ ζεκάησλ ζην Matlab Δηθφλα 19: Η γξαθηθή αλαπαξάζηαζε ελόο αλαπλεπζηηθνύ ζήκαηνο κέζα από ηηο εληνιέο ηνπ πξνγξάκκαηνο thesisf.m ζην πεξηβάιινλ Matlab. Σν ζήκα πνπ θαίλεηαη είλαη ηεο αλαπλεπζηηθήο ξνήο από ηε κύηε από ην δείγκα Traces105f Δηθφλα 20: Η αλαπαξάζηαζε ηκήκαηνο ελόο αλαπλεπζηηθνύ ζήκαηνο ξνήο κέζα από ηηο εληνιέο ηνπ πξνγξάκκαηνο thesisf.m ζην πεξηβάιινλ Matlab. Σν ζήκα πνπ θαίλεηαη είλαη ηεο ξνήο από ηε κύηε από ην δείγκα Traces96f Δηθφλα 21: Γξαθηθή παξάζηαζε ηεο αλάιπζεο Fourier ελόο αλαπλεπζηηθνύ ζήκαηνο θαη ηαπηόρξνλε εμαγσγή ηνπ θπξίαξρνπ αλαπλεπζηηθνύ ξπζκνύ. Πξόθεηηαη γηα ην ζήκα ηεο ξνήο από ηε κύηε ηνπ αξρείνπ Traces12f Δηθφλα 22: Η δηεπαθή ηνπ πεξηβάιινληνο πξνγξακκαηηζκνύ Matlab θαηά ηε θάζε ηεο αλάιπζεο Fourier ελόο αλαπλεπζηηθνύ ζήκαηνο κε ηαπηόρξνλε εμαγσγή ηνπ θπξίαξρνπ αλαπλεπζηηθνύ ξπζκνύ. Πξόθεηηαη γηα ην ζήκα ηεο ξνήο από ηε κύηε ηνπ αξρείνπ Traces96f Δηθφλα 23: Return map ελόο αλαπλεπζηηθνύ ζήκαηνο παξαγόκελν από ην πξόγξακκα thesis.m ζε πεξηβάιινλ Matlab (Αξρείν Traces96f).106 Δηθφλα 24: Υάξηεο επηζηξνθήο ελόο ζήκαηνο ξνήο αέξα από ηε κύηε (θαίλεηαη ην ζήκα 79fn) Δηθφλα 25: Υάξηεο επηζηξνθήο ελόο ζήκαηνο θίλεζεο ηνπ ζώξαθα (θαίλεηαη ην ζήκα 14t) Δηθφλα 26: Υάξηεο επηζηξνθήο ελόο ζήκαηνο ξνήο αέξα από ηε κύηε (θαίλεηαη ην ζήκα 19f) Δηθφλα 27: Η νζόλε ζε πεξηβάιινλ Matlab ππνινγηζκνύ ηεο DFA (slow/fast) ελόο ζήκαηνο (εδώ ην ζήκα Traces96f). ηα έλζεηα παξάζπξα νη θώδηθεο πξνγξακκαηηζκνύ ζηε κνξθή ησλ αξρείσλ m- files γηα ηε DFA Δηθφλα 28: Η νζόλε ζε πεξηβάιινλ Matlab ππνινγηζκνύ ηεο APEN (low/high) ελόο ζήκαηνο (θαη εδώ ην ζήκα Traces96f). ην έλζεην παξάζπξν ν θώδηθαο πξνγξακκαηηζκνύ ζηε κνξθή ηνπ αξρείνπ m-file γηα ηελ APEN Δηθφλα 29: Η νζόλε παξακεηξνπνίεζεο ηεο εθαξκνγήο ππνινγηζκνύ LLE όπσο θαίλεηαη ζηελ εθαξκνγή Editor Δηθφλα 30: Η αξρηθή νζόλε εθηέιεζεο ηεο εθαξκνγήο L1D2_W.exe ζε πεξηβάιινλ γξακκήο εληνιώλ ησλ Windows

17 Δηθφλα 31: Εμαγσγή ηνπ παξαγόκελνπ αξρείνπ απνηειεζκάησλ ηύπνπ.l1 ζην πξόγξακκα Microsoft Excel (αξρείν 96f) Δηθφλα 32: Γξαθηθή παξάζηαζε ησλ ηηκώλ ηνπ ρξόλνπ απνκάθξπλζεο ζε ζρέζε κε ηνλ αξηζκό δεηγκάησλ ζην Excel (αξρείν 96f) Δηθφλα 33: Γξαθηθή παξάζηαζε ησλ θιίζεσλ ησλ εθαπηόκελσλ επζεηώλ ζε ζρέζε κε ηνλ αξηζκό δεηγκάησλ ζην Excel (αξρείν 96f). εκεηώλεηαη ην ζεκείν πνπ ε θακπύιε αξρίδεη λα γίλεηαη παξάιιειε κε ηνλ άμνλα ησλ Υ θαη αληηζηνηρεί ζηελ ηηκή ηνπ LLE Δηθφλα 34: Η δηεπαθή ηνπ πξνγξάκκαηνο Weka ζηε δηακόξθσζε ηεο δεκηνπξγίαο γξαθεκάησλ γηα ηελ αλίρλεπζε ζπζρεηίζεσλ κεηαμύ ησλ παξακέηξσλ εηζόδνπ. ην ζρήκα δηάγξακκα δηαζπνξάο ηηκώλ ηεο mmdfa_t2 ζε ζρέζε κε ηνλ AHI Δηθφλα 35: Η δηεπαθή ηνπ πξνγξάκκαηνο Weka ζηε δηακόξθσζε ηεο επηινγήο ησλ παξακέηξσλ εηζόδνπ ζην κνληέιν Δηθφλα 36: Εηθόλα ηεο δηεπαθήο ηνπ πξνγξάκκαηνο Weka ζηελ απεηθόληζε ησλ απνηειεζκάησλ ηνπ δεηνύκελνπ κνληέινπ. Εδώ θαίλνληαη νη παξάκεηξνη εμόδνπ κνληέινπ γξακκηθήο παιηλδξόκεζεο Δηθφλα 37: Εηθόλα ηεο δηεπαθήο ηνπ πξνγξάκκαηνο Weka ζηελ απεηθόληζε ησλ απνηειεζκάησλ ηνπ δεηνύκελνπ κνληέινπ. Εδώ θαίλεηαη ε νπηηθνπνίεζε θαη νη ζηαηηζηηθέο απόδνζεο κνληέινπ δέλδξνπ απόθαζεο (θαηάηαμεο εμεηαζζέλησλ ζε πγηείο πάζρνληεο από ΑΑΤΤ) Δηθφλα 38: Δηάγξακκα ηύπνπ «πίηαο» πνπ δείρλεη ηελ θαηάηαμε ησλ αξρηθώλ 100 εμεηαζζέλησλ ζε θαηεγνξίεο βαξύηεηαο ηεο λόζνπ Δηθφλα 39: Ραβδόγξακκα πνπ δείρλεη ηελ θαηαλνκή ησλ αξρηθώλ 100 εμεηαζζέλησλ ζε θαηεγνξίεο βαξύηεηαο ηεο λόζνπ κε θξηηήξην ηνλ ΑΗΙ Δηθφλα 40: Σξηζδηάζηαην γξάθεκα ηεο ζπλδπαζκέλεο ζπζρέηηζεο ηνπ ΑΗΙ κε ηνλ ddfa_f 2 θαη ηνλ dlle Δηθφλα 41: Δέλδξν απόθαζεο πνπ πξνήιζε από ηνλ αιγόξηζκν C4.5 γηα ηελ θαηάηαμε ησλ ππνθεηκέλσλ ζε πάζρνληεο από ΑΑΤΤ ή θπζηνινγηθνύο Δηθφλα 42: Δέλδξν απόθαζεο πνπ δεκηνπξγήζεθε από ηνλ αιγόξηζκν C4.5 γηα ηελ θαηάηαμε ησλ αζζελώλ κε ΑΑΤΤ ζε νκάδεο βαξύηεηαο ζε ζρέζε κε ηελ αλάγθε επηζεηηθήο ζεξαπείαο (πρ CPAP) Δηθφλα 43: Κακπύιε ROC ηεο εμίζσζεο ηεο γξακκηθήο παιηλδξόκεζεο σο πξνηεηλόκελνπ κνληέινπ πξόβιεςεο ηνπ δείθηε ΑΗΙ Δηθφλα 44: Δηάγξακκα Bland & Altman γηα ηε δηάγλσζε ηνπ ΑΑΤΤ κε ηελ πξνηεηλόκελε γξακκηθή εμίζσζε παιηλδξόκεζεο ζε ζρέζε κε ηελ θαζηεξσκέλε πιήξε πνιπζσκαηνγξαθηθή κειέηε ύπλνπ

18 18

19 19 Πξφινγνο χκθσλα κε ηελ αξραία ειιεληθή κπζνινγία, «ν χπλνο είλαη έλαο αλαζηξέςηκνο ζάλαηνο, ελψ ν ζάλαηνο έλαο κε αλαζηξέςηκνο χπλνο...» Απηή ε εθθξαδφκελε ζρέζε ηεο δηαδηθαζίαο ηνπ χπλνπ κε ηελ θαηάιεμε ηεο δσήο δε ζα κπνξνχζε λα εθθξάδεηαη θαιχηεξα απφ φ,ηη ζηηο δηαηαξαρέο ηεο αλαπλνήο ζηνλ χπλν. Ο ηειεπηαίνο είλαη κηα θαηάζηαζε πνπ κνινλφηη δελ έρεη δηεπθξηληζηεί απφιπηα ε αλαγθαηφηεηά ηνπ, εκθαλίδεηαη ζε φινπο ζρεδφλ ηνπο δσληαλνχο νξγαληζκνχο, κε πνηθίιε δηάξθεηα θαη κνξθή ζε νιφθιεξε ηε δσή. Ζ θπζηνινγία θαη ε παζνινγία ηνπ χπλνπ, ε νπνία επεξεάδεη ζε πνιχ ζεκαληηθφ βαζκφ ηελ εκεξήζηα θαηάζηαζε πγείαο, είλαη ην ηειεπηαίν δηάζηεκα ζηελ επηθαηξφηεηα ηεο έξεπλαο θαη ηεο θιηληθήο πξάμεο κε νινέλα θαη απμαλφκελν ελδηαθέξνλ γηα ηνπο επαγγεικαηίεο πγείαο θαη ηνπο εηδηθνχο ηνπ χπλνπ(1). εκαληηθή ζέζε θαηέρεη ην χλδξνκν Απνθξαθηηθψλ Απλνηψλ Τπνπλνηψλ ζηνλ Ύπλν (ΑΑΤΤ), κε κεγάιεο αηνκηθέο, νηθνγελεηαθέο θαη θνηλσληθέο επηπηψζεηο νη νπνίεο κπνξνχλ εχθνια λα αλαζηξαθνχλ κε έγθαηξε δηάγλσζε θαη ζεξαπεία(2). ηα πιαίζηα ηεο πξνζπάζεηαο γηα ηελ αλίρλεπζε ηνπ πλδξφκνπ θεθαιαηψδε ξφιν παίδεη ε επεμεξγαζία ησλ δηαθφξσλ βηνζεκάησλ πνπ ιακβάλνληαη θαηά ηνλ χπλν, κε κεγάιε βαξχηεηα λα δίλεηαη ζε αλάπηπμε λέσλ ηέηνησλ ηερληθψλ πνπ ζα επηηξέςνπλ ηελ απηνκαηνπνηεκέλε αλίρλεπζε θαη εθηίκεζε ηεο βαξχηεηαο ηεο πάζεζεο. Ο ρψξνο ηεο κε γξακκηθήο αλάιπζεο έρεη θαζηεξσζεί ηα ηειεπηαία ρξφληα σο πνιιά ππνζρφκελνο ζηνλ ηνκέα απηφ. Ζ παξνχζα Γηδαθηνξηθή Γηαηξηβή αθνξά ζηελ πξνζπάζεηα κε γξακκηθήο αλάιπζεο ησλ αλαπλεπζηηθψλ βηνζεκάησλ πνπ ιακβάλνληαη θαηά ηε δηάξθεηα ηνπ χπλνπ αηφκσλ κε ππφλνηα ΑΑΤΤ θαη εθκεηάιιεπζεο ησλ επξεκάησλ γηα ηελ αλάπηπμε κεζνδνινγίαο απηνκαηνπνηεκέλεο δηάγλσζεο θαη παξαθνινχζεζεο ηεο βαξχηεηαο ηεο λφζνπ. Ζ αλά ρείξαο ζπγγξαθή αξρίδεη κε ην γεληθφ κέξνο, ζην νπνίν παξαηίζεληαη νη ππάξρνπζεο γλψζεηο γηα ηε ξχζκηζε ηεο αλζξψπηλεο αλαπλνήο, βαζηθά ζηνηρεία ζεσξίαο ηνπ χπλνπ θαη γεληθά ζηνηρεία γηα ην ππφ κειέηε ΑΑΤΤ. Σν γεληθφ κέξνο νινθιεξψλεηαη κε ηελ αλάιπζε ηεο ζεσξίαο ηεο πνιππινθφηεηαο θαη ησλ ηερληθψλ αλίρλεπζήο ηεο ζηα αλζξψπηλα βηνζήκαηα. Αθνινπζεί ην εηδηθφ

20 20 κέξνο, ζην νπνίν παξνπζηάδεηαη δηεμνδηθά ην εξεπλεηηθφ πξσηφθνιιν πνπ αθνινπζήζεθε, θαζψο θαη ε κεζνδνινγία ζπιινγήο, ηαμηλφκεζεο θαη επεμεξγαζίαο ησλ εξεπλεηηθψλ δεδνκέλσλ. πλερίδεηαη κε ηελ παξνπζίαζε ησλ απνηειεζκάησλ θαη ηε ζπδήηεζε, φπνπ αλαιχεηαη ε ζπιινγηζηηθή πίζσ απφ ην φιν εγρείξεκα, θαη ε επίδξαζε ηεο πξνηεηλφκελεο εμειηρζείζαο κεζνδνινγίαο ζηελ αξρηθή εθηίκεζε αζζελψλ κε ΑΑΤΤ. ην ηέινο ν αλαγλψζηεο ζα βξεη ηηο βηβιηνγξαθηθέο πεγέο ζηηο νπνίεο βαζίζηεθε ε κειέηε. Θεσξψ ππνρξέσζή κνπ ζην ζεκείν απηφ λα επραξηζηήζσ ηνλ Καζεγεηή ηεο Ηαηξηθήο Πιεξνθνξηθήο θ. Νηθφιαν Μαγθιαβέξα ηνπ Δξγαζηεξίνπ Ηαηξηθήο Πιεξνθνξηθήο ηνπ Αξηζηνηέιεηνπ Παλεπηζηεκίνπ Θεζζαινλίθεο γηα ην ακέξηζην ελδηαθέξνλ ηνπ θαη γηα ηε ζπκπαξάζηαζή ηνπ ζηελ αλάζεζε θαη νινθιήξσζε ηεο δηαηξηβήο. Ηδηαίηεξα ζεκαληηθή ζηελ νινθιήξσζε ηεο παξνχζαο εξγαζίαο ήηαλ ε ζπκβνιή θαη ε θαζνδήγεζε ηεο Γηεπζχληξηαο ηεο Μνλάδαο Ύπλνπ θαη ηεο Β Πλεπκνλνινγηθήο Κιηληθήο ηνπ λνζνθνκείνπ «Γ. Παπαληθνιάνπ» θ. Βελεηίαο Σζάξα. Ζ ζπλεξγαζία καο ππήξμε άςνγε θαη άθξσο επνηθνδνκεηηθή, ελψ ε νξγάλσζε ηνπ εξγαζηεξίνπ χπλνπ γηα ην νπνίν είλαη ππεχζπλε είλαη ππνδεηγκαηηθή θαη έπαημε θεθαιαηψδε ξφιν ζηελ επηηπρή ιήςε ησλ βηνζεκάησλ ελδηαθέξνληνο. Σελ η. Γηεπζχληξηα ηεο Β Πλεπκνλνινγηθήο Κιηληθήο ηνπ λνζνθνκείνπ «Γ. Παπαληθνιάνπ» θ. Παλδψξα Υξηζηάθε επραξηζηψ ζεξκά γηα ηελ εκπηζηνζχλε πνπ κνπ έδεημε θαηά ηελ αξρηθή ζχλαςε ηεο ζπλεξγαζίαο κνπ κε ηελ Κιηληθή θαη ηελ έκπξαθηε ζηήξημε ηεο πξνζπάζεηάο κνπ. Γε κπνξψ βέβαηα λα κελ εθθξάζσ ηελ επγλσκνζχλε θαη ην ζεβαζκφ κνπ ζην Γηεπζπληή ηεο Α Πλεπκνλνινγηθήο Κιηληθήο ηνπ λνζνθνκείνπ «Γ. Παπαληθνιάνπ», φπνπ εθπαηδεχηεθα ζηελ εηδηθφηεηα ηεο Πλεπκνλνινγίαο. Ζ ζπλδξνκή ηνπ ζην επηζηεκνληθφ ππφβαζξν θαη ην ηαηξηθφ ήζνο φισλ ησλ εηδηθεπφκελσλ ηεο θιηληθήο ππήξμε θαζνξηζηηθή γηα ηελ κεηέπεηηα πνξεία κνπ. Έλα κεγάιν «επραξηζηψ» νθείισ θαη ζην ζπλεξγάηε κνπ ζην εξγαζηήξην Ηαηξηθήο Πιεξνθνξηθήο ηνπ Αξηζηνηέιεηνπ Παλεπηζηεκίνπ Υαξάιακπν Μπξάηζα γηα ηελ πνιχηηκε βνήζεηά ηνπ ζηελ θαηαλφεζε ηνπ καζεκαηηθνχ ππνινγηζηηθνχ θνκκαηηνχ ηεο εληξχθεζήο κνπ ζηε κε γξακκηθή αλάιπζε.

21 21 Ηδηαίηεξεο κλείαο ρξήδνπλ θαη ηα άιια δχν κέιε ηεο Σξηκεινχο πκβνπιεπηηθήο Δπηηξνπήο ηεο Γηαηξηβήο κνπ θ. Λάδαξνο ηριεηίδεο, Καζεγεηήο Πλεπκνλνινγίαο ζην ΑΠΘ θαη θ. Υαξάιακπνο Καξβνχλεο, Καζεγεηήο Καξδηνινγίαο ΑΠΘ, νη νπνίνη ζπλέδξακαλ νπζηαζηηθά ζηελ επίβιεςε θαη δηακφξθσζε ηεο ηειηθήο κνξθήο ηνπ παξφληνο πνλήκαηνο. Παξνκνίσο, επηζπκψ λα επραξηζηήζσ ηα ππφινηπα κέιε ηεο Δπηακεινχο Δμεηαζηηθήο Δπηηξνπήο, θπξίνπο Κσλζηαληίλν Παππά, Καζεγεηή Ηαηξηθήο Πιεξνθνξηθήο, Κσλζηαληίλν Εαξνγνπιίδε, Καζεγεηή Πλεπκνλνινγίαο, Δπζηξάηην Κνζκίδε, Λέθηνξα Φπζηνινγίαο θαη Γεκήηξην Κάδε, Λέθηνξα Νεπξνινγίαο ΑΠΘ γηα ηηο επνηθνδνκεηηθέο ζπκβνπιέο θαη δηνξζψζεηο πάλσ ζην ηειηθφ θείκελν. Δπραξηζηψ επίζεο ηδηαίηεξα ηνλ θ. Κσλζηαληίλν Νάηζε, Αλαπιεξσηή Καζεγεηή Αλαηνκηθήο ΑΠΘ γηα ηηο παξαηεξήζεηο πάλσ ζην θείκελν ηεο Γηαηξηβήο θαη ηελ ελ γέλεη ζπλεξγαζία καο. Σέινο, επραξηζηψ ηε ζχδπγφ κνπ Διέλε γηα ηελ απίζηεπηε ππνκνλή πνπ έδεημε ην δηάζηεκα απηφ αιιά θαη ηε δηαξθή ηεο ζηήξημε ζε φιεο ηηο επηζηεκνληθέο κνπ πξνζπάζεηεο ζην πέξαζκα ησλ ρξφλσλ. Για ηην παπούζα Γιδακηοπική Γιαηπιβή ο Δςάγγελορ Καφμακάμηρ ήηαν ςπόηποθορ ηος Ιδπύμαηορ Κπαηικών Τποηποθιών (ΙΚΤ)

22 22

23 ΓΔΝΙΚΟ ΜΔΡΟ

24 24

25 25 ΜΔΡΟ Α: Η ΡΤΘΜΙΗ ΣΗ ΑΝΑΠΝΟΗ Ζ αλζξψπηλε αλαπλνή απνηειεί κηα πνιχπινθε θπζηνινγηθή δηαδηθαζία ε νπνία ππφθεηηαη ζε δηάθνξεο ξπζκίζεηο ησλ παξακέηξσλ ηεο, ηφζν ζε θεληξηθφ φζν θαη ζε πεξηθεξηθφ επίπεδν(3-5). Αλαιπηηθφηεξα, ε αλαπλνή ειέγρεηαη απφ: Σα αλαπλεπζηηθά θέληξα. Απηά δηαθξίλνληαη ζηα ηδίσο αλαπλεπζηηθά θέληξα ηεο γέθπξαο θαη ηνπ πξνκήθε κπεινχ θαη ζε αλψηεξα εγθεθαιηθά θέληξα. Σα εξεζίζκαηα από ηελ πεξηθέξεηα. Πεξαηηέξσ δηάθξηζε απηψλ ηα θαηαηάζζεη ζε εξεζίζκαηα απφ ηνπο πεξηθεξηθνχο ηαζεν- θαη πηεζν- ππνδνρείο, απφ ηδηνδεθηηθνχ ηχπνπ ππνδνρείο άιισλ ζπζηεκάησλ θαη απφ ρεκεηνυπνδνρείο πνπ εληνπίδνληαη ζηελ πεξηθέξεηα αιιά θαη ζηελ πεξηνρή ησλ θπξίσο αλαπλεπζηηθψλ θέληξσλ. Σα αλαπλεπζηηθά θέληξα Σα θέληξα ηνπ πξνκήθε κπεινύ: Βξίζθνληαη κέζα ζην δηθηπσηφ ζρεκαηηζκφ ηνπ πξνκήθε θαη ζπληζηνχλ ην θπξίσο αλαπλεπζηηθφ θέληξν, ην νπνίν απνηειείηαη απφ δχν πεξηνρέο, ηε ξαρηαία αλαπλεπζηηθή νκάδα (Dorsal Respiratory Group DRG) θαη ηελ θνηιηαθή αλαπλεπζηηθή νκάδα λεπξψλσλ (Ventral Respiratory Group VRG). Ζ DRG εληνπίδεηαη πξνο ηα έζσ θαη ξαρηαία ηνπ ππξήλα ηνπ κνλήξνπο δεζκίδαο, ελψ ε VRG πξνο ηα έμσ θαη θνηιηαθά ηεο πξνεγνχκελεο, αληίζηνηρα κε ην κεηθηφ θνηιηαθφ ππξήλα ηνπ πλεπκνλνγαζηξηθνχ. ηελ ηειεπηαία πεξηνρή αλήθεη θαη ην ζχκπιεγκα pre-bötzinger (pre-bötzinger Complex PBC)(6-10) ην νπνίν ζεσξείηαη φηη πεξηέρεη ηνπο εηδηθνχο βεκαηνδνηηθνχο λεπξψλεο ηνπ αλαπλεπζηηθνχ θέληξνπ. Απφ ηηο πεξηνρέο απηέο, ηδίσο απφ ηε VRG, αθηθλνχληαη ηειηθέο θηλεηηθέο έμνδνη πξνο ηνπο θηλεηηθνχο ππξήλεο ησλ Υ θαη ΥΗ ζπδπγηψλ είηε ζηνπο α-θηλεηηθνχο λεπξψλεο ησλ πξνζζίσλ θεξάησλ ηνπ λσηηαίνπ κπεινχ. Απφ εθεί μεθηλά ε θηλεηηθή νδφο πνπ επελεξγεί ζηνπο θχξηνπο θαη επηθνπξηθνχο αλαπλεπζηηθνχο κπο (Εηθόλα 1).

26 26 Δικόνα 1: ρεκαηηθή απεηθφληζε ησλ πεξηνρψλ ηνπ πξνκεθηθνχ αλαπλεπζηηθνχ θέληξνπ. Fourth ventricle: 4 ε θνηιία, Midbrain: κεζεγθέθαινο, Pons: γέθπξα, Medulla oblongata: πξνκήθεο κπειφο, Pneumotaxic Area: πλεπκνηαμηθή πεξηνρή, Dorsal Respiratory Group: ξαρηαία αλαπλεπζηηθή νκάδα, Ventral Respiratory Group: θνηιηαθή αλαπλεπζηηθή νκάδα, Medullary Rythmicity Area: ξπζκηζηηθή πεξηνρή πξνκήθνπο. (Πηγή: physioweb.org) Σα γεθπξηθά θέληξα: ηε γέθπξα ππάξρνπλ δχν νκάδεο λεπξψλσλ πνπ επεξεάδνπλ ηε ιεηηνπξγηθή δξαζηεξηφηεηα ησλ πξνκεθηθψλ αλαπλεπζηηθψλ θέληξσλ: Σν απλεπζηηθφ θέληξν 1 ή απλεπζηηθή πεξηνρή θαη ην πλεπκνηαμηθφ θέληξν ή πλεπκνηαμηθή πεξηνρή. Σν πξψην βξίζθεηαη ζην θαηψηεξν κέξνο ηεο γέθπξαο, ελψ ην δεχηεξν ζην αλψηεξν ξαρηαίν κέξνο (Εηθόλα 2). 1 χκθσλα κε θάπνηεο ζεσξίεο, ην απλεπζηηθφ θέληξν δε ζπληζηά απηφλνκε νληφηεηα αιιά είλαη ηκήκα ηνπ πλεπκνηαμηθνχ θέληξνπ, ην νπνίν θαη εληζρχεη ηηο ελαιιαγέο κεηαμχ εηζπλνήο θαη εθπλνήο ζην εληαίν αλαπλεπζηηθφ θέληξν ηνπ πξνκήθε.

27 27 Σα αλώηεξα εγθεθαιηθά θέληξα: Σα αλαπλεπζηηθά θέληξα επεξεάδνληαη απφ ψζεηο πξνεξρφκελεο απφ δηάθνξεο πεξηνρέο ηνπ εγθεθαιηθνχ θινηνχ θαη άιισλ θέληξσλ ζηα εκηζθαίξηα θαη ην ζηέιερνο ηνπ αλζξψπηλνπ εγθεθάινπ. πγθεθξηκέλα, ηα αλαπλεπζηηθά θέληξα ζπλδένληαη κε ηνλ εγθεθαιηθφ θινηφ (κε ηελ θηλεηηθή θαη ηελ πξνθηλεηηθή πεξηνρή) θαη δηακέζνπ απηψλ ησλ δηαζπλδέζεσλ εμαζθείηαη ε δξάζε ηεο βνχιεζεο ζηνλ αλαπλεπζηηθφ ξπζκφ. Δπηπξφζζεηεο ζπλδέζεηο κε ηα θέληξα ηεο αλαπλνήο εκθαλίδνπλ ν ππνζάιακνο θαη ν ξηληθφο εγθέθαινο. Έηζη ηελ αλαπλεπζηηθή ιεηηνπξγία επεξεάδνπλ ζπλαηζζεκαηηθέο θαηαζηάζεηο φπσο θφβνο ή νξγή, ν εξεζηζκφο απνιήμεσλ ηνπ πφλνπ, έληνλνη ήρνη, ε πίεζε ησλ νθζαικηθψλ βνιβψλ θαη ε νκηιία. Δικόνα 2: ρεκαηηθή παξάζηαζε ησλ αλαπλεπζηηθψλ θέληξσλ ηεο γέθπξαο θαη ηνπ πξνκήθε, φπσο πεξηγξάθνληαη αλαιπηηθά ζην θείκελν. Pons: γέθπξα, Medulla: πξνκήθεο κπειφο, Pneumotaxic Center: πλεπκνηαμηθφ θέληξν, Apneustic Center: απλεπζηηθφ θέληξν, Dorsal Respiratory Group: ξαρηαία αλαπλεπζηηθή νκάδα, Ventral Respiratory

28 28 Group: θνηιηαθή αλαπλεπζηηθή νκάδα, Vagus & glossopharyngeal: πλεπκνλνγαζηξηθφ & γισζζνθαξπγγηθφ, Abdominal & intercostals Muscles: Κνηιηαθνί & κεζνπιεχξηνη κχεο, Diaphragm: δηάθξαγκα, Output: έμνδνο. (Πηγή: colorado.edu)

29 29 Οη ππνδνρείο ηεο πεξηθέξεηαο Πεξηθεξηθνί πηεζν- θαη ηαζεν- ππνδνρείο: ηηο αεξνθφξνπο νδνχο θαη ζην πλεπκνληθφ παξέγρπκα βξίζθνληαη δηάθνξνη ππνδνρείο νη νπνίνη δηαθξίλνληαη ζε ππνδνρείο κε ακχειεο ειεχζεξεο λεπξηθέο απνιήμεηο θαη ζε απηνχο κε εκκχειεο απνιήμεηο. Οη πξψηνη εληνπίδνληαη ζην ζπλδεηηθφ ηζηφ ησλ βξφγρσλ θαη ησλ πλεπκφλσλ, ελψ απηνί κε ηηο εκκχειεο απνιήμεηο είλαη δχν εηδψλ: ππνδνρείο ηαρέσο πξνζαξκνδφκελνη (Rapidly Adapting Receptors RAR) ζηελ επηθάλεηα ηνπ βιελλνγφλνπ ησλ αεξνθφξσλ νδψλ θαη ππνδνρείο βξαδέσο πξνζαξκνδφκελνη (Slowly Adapting Receptors SAR) ζηηο ιείεο κπτθέο ίλεο ησλ βξφγρσλ. Οη ππνδνρείο απηνί λεπξψλνληαη απφ θιάδνπο ηνπ πλεπκνλνγαζηξηθνχ, πνπ ζπλάπηνληαη κε ηνλ DRG θαη ηα γεθπξηθά θέληξα θαη εξεζίδνληαη απφ ηε δηάηαζε αιιά θαη ηε ζχκπησζε ηνπ πλεπκνληθνχ παξεγρχκαηνο ή ησλ βξφγρσλ 1. Με βάζε απηέο ηηο λεπξηθέο απνιήμεηο θαη ηδίσο ηηο SAR ζρεκαηίδνληαη ηα αληαλαθιαζηηθά Herring Breuer κε ηα νπνία ε εηζπλεπζηηθή δηάηαζε ησλ πλεπκφλσλ επηθέξεη ηε δηαθνπή ηεο εηζπλνήο, ελψ ε εθπλεπζηηθή ζχκπησζή ηνπο νδεγεί ζηελ έλαξμε ηεο εηζπλνήο. Δμάιινπ, ζηε ξχζκηζε ηεο αλαπλνήο εκπιέθνληαη θαη νη ηαζενυπνδνρείο απφ ην θπθινθνξηθφ ζχζηεκα θαη ζπγθεθξηκέλα απηνί ηνπ θαξσηηδηθνχ βνιβνχ, ηνπ ανξηηθνχ ηφμνπ, ησλ θφιπσλ θαη ησλ θνηιηψλ ηεο θαξδηάο, νη νπνίνη δηεγείξνληαη απφ ηελ αχμεζε ηεο αξηεξηαθήο πίεζεο. Υεκεηνϋπνδνρείο πεξηθέξεηαο: Γεληθά νη ρεκεηνυπνδνρείο επεξεάδνληαη απφ ηε κεξηθή πίεζε ησλ αλαπλεπζηηθψλ αεξίσλ θαη ηε ζπγθέληξσζε ησλ ηφλησλ πδξνγφλνπ ζην αξηεξηαθφ αίκα ψζηε κε βάζε απηά λα παξέρνπλ θαηάιιειεο λεπξηθέο ψζεηο ζηα αλαπλεπζηηθά θέληξα (ηδίσο ζην DRG) γηα ηε ξχζκηζε ηεο αλαπλνήο. ηελ πεξηθέξεηα παξαηεξνχληαη νη αξηεξηαθνί ρεκεηνυπνδνρείο πνπ βξίζθνληαη ζηα θαξσηηδηθά θαη ηα ανξηηθά ζσκάηηα (Εηθόλα 3). 1 Φαίλεηαη φηη ην θχξην εξέζηζκα ησλ ελ ιφγσ ππνδνρέσλ είλαη ν ξπζκόο δηάηαζεο ή ζχκπησζεο ησλ πλεπκνληθψλ ζηνηρείσλ.

30 30 Δικόνα 3: ρεκαηηθή απεηθφληζε ησλ πεξηθεξηθψλ ρεκεηνυπνδνρέσλ ζε ζρέζε κε ηα κεγάια αγγεία θαη ηηο εγθεθαιηθέο ζπδπγίεο πνπ κεηαβηβάδνπλ ηα εξεζίζκαηά ηνπο. Carotid: Καξσηίδα, Int.: έζσ, Ext: έμσ, R.: δεμηά, L.: αξηζηεξή, Ascending Aorta: αληνχζα ανξηή, Vagus Nerve X: πλεπκνλνγαζηξηθφ λεχξν, Carotid Sinus Nerve: λεχξν θαξσηηδηθνχ βνιβνχ, Carotid Sinus Receptors: ππνδνρείο θαξσηηδηθνχ βνιβνχ, Aortic Arch Receptors: ππνδνρείο ανξηηθνχ ηφμνπ. (Πηγή: allaboutim.webs.com) Σα καρωηιδικά ζωμάηια είλαη κηθξνί αγγεηνβξηζείο ζρεκαηηζκνί βάξνπο 2-6 mg, ακθνηεξφπιεπξα ζην δηραζκφ ηεο θνηλήο θαξσηίδαο. Έρνπλ πινχζηα αηκάησζε απφ θιάδνπο ηεο έμσ θαξσηίδαο θαη αηζζεηηθή λεχξσζε απφ ηα λεχξα ηνπ Herring (θιάδνη ηνπ γισζζνθαξπγγηθνχ λεχξνπ). Απνηεινχληαη απφ πνιπάξηζκα ηξηρνεηδή θαη θχηηαξα δχν ηχπσλ: Σα επηζειηνεηδή θχηηαξα ηχπνπ Η ηα νπνία είλαη ζε επαθή κε ηηο αηζζεηηθέο απνιήμεηο ηεο Υ θαη ΗΥ

31 31 ζπδπγίαο θαζψο θαη κε ηα αηκνθφξα αγγεία θαη ηα λεπξνγινηαθά (ζηεξηθηηθά) θχηηαξα ηχπνπ ΗΗ. Σα θχηηαξα ηχπνπ Η θέξνπλ θνθθία κε θαηερνιακίλεο θαη πηζαλφηαηα εθθξίλνπλ ληνπακίλε, ε νπνία δηεγείξεη ηηο ρεκεηνεπαίζζεηεο λεπξηθέο απνιήμεηο 1. Σα αορηικά ζωμάηια (ζπλήζσο δχν) εληνπίδνληαη αλάκεζα ζην ανξηηθφ ηφμν θαη ηελ πλεπκνληθή αξηεξία, έρνπλ ηελ ίδηα πθή κε ηα θαξσηηδηθά ζσκάηηα θαη λεπξψλνληαη απφ ηελ Υ ζπδπγία. Οη πεξηθεξηθνί ρεκεηνυπνδνρείο εξεζίδνληαη απφ ηε ρακειή κεξηθή πίεζε ηνπ νμπγφλνπ ζην αξηεξηαθφ αίκα, θαη δεπηεξεπφλησο απφ ηελ πηψζε ηνπ ph θαη ηελ άλνδν ηεο κεξηθήο πίεζεο ηνπ δηνμεηδίνπ ηνπ άλζξαθα 2. Υεκεηνϋπνδνρείο θπξίσο αλαπλεπζηηθώλ θέληξσλ: Ακθνηεξφπιεπξα ζηελ θνηιηαθή επηθάλεηα ηνπ πξνκήθε κπεινχ, κεηαμχ ησλ ππξακίδσλ πξνο ηα κέζα θαη απφ ηα ζεκεία εθθχζεσλ ηεο VII έσο θαη ηεο IX ζπδπγίαο πξνο ηα έμσ, εληνπίδεηαη κηα θεληξηθή ρεκεηνεπαίζζεηε πεξηνρή φπνπ βξίζθνληαη νη θεληξηθνί ρεκεηνυπνδνρείο 3. Οη ππνδνρείο απηνί δηεγείξνληαη απφ ηελ αχμεζε ηεο κεξηθήο πίεζεο ηνπ δηνμεηδίνπ ηνπ άλζξαθα (PCO 2 ) ή ηεο πηψζεο ηνπ ph ζην εγθεθαινλσηηαίν πγξφ (ΔΝΤ) 4. Ιδηνδεθηηθνί ππνδνρείο άιισλ ζπζηεκάησλ: Σέηνηνπ ηχπνπ ππνδνρείο επξηζθφκελνη ζηηο αξζξψζεηο ηνπ αλζξψπηλνπ ζψκαηνο δηεγείξνληαη απφ ηηο ελεξγεηηθέο θαη ηηο παζεηηθέο θηλήζεηο ησλ αλαηνκηθψλ απηψλ ζηνηρείσλ νπφηε δξνπλ νδσηηθά ζην αλαπλεπζηηθφ θέληξν επηθέξνληαο αχμεζε ηεο αλαπλεπζηηθήο ιεηηνπξγίαο. 1 Τπάξρεη ε άπνςε φηη ρεκεηνεπαίζζεηεο είλαη νη ίδηεο νη αηζζεηηθέο λεπξηθέο απνιήμεηο θαη φηη ηα θχηηαξα ησλ ζσκαηίσλ απιψο επεξεάδνπλ ηελ επαηζζεζία ησλ απνιήμεσλ. 2 Οη ππνδνρείο απηνί δηεγείξνληαη θπξίσο φηαλ ε PO 2 θαηέιζεη θάησ απφ ην επίπεδν ησλ 80 mmhg θαη δηαηεξνχλ κεγάιε επαηζζεζία ζην θάζκα απηφ. 3 Γλσζηέο πεξηνρέο ηνπ πξνκήθε πνπ πεξηέρνπλ ηνπο θεληξηθνχο ππνδνρείο είλαη απηέο ησλ Mitchell, Schlafcke θαη Loeschke. 4 Οπζηαζηηθά θαη ε άλνδνο ηεο κεξηθήο πίεζεο ηνπ δηνμεηδίνπ ηνπ άλζξαθα δξα κέζσ ηεο πηψζεο ηνπ ph, αθνχ ην απμεκέλν CO 2 δηαιχεηαη σο αλζξαθηθφ νμχ, ην νπνίν δηαζπάηαη ζε δηηηαλζξαθηθά ηφληα θαη πδξνγνλνθαηηφληα.

32 32 Λεηηνπξγηθά Πξφηππα γηα ηε Ρχζκηζε ηεο Αλαπλνήο: Όινη νη πξναλαθεξζέληεο αλαηνκηθνί ζρεκαηηζκνί αιιειεπηδξνχλ θαη αιιεινεπεξεάδνληαη κε έλαλ πνιχπινθν θαη φρη απφιπηα εμαθξηβσκέλν ηξφπν πξνθεηκέλνπ λα επηηεπρζεί ε βέιηηζηε ξχζκηζε ηνπ ξπζκνχ θαη ηνπ βάζνπο ηεο αλαπλνήο ζην θπζηνινγηθφ άλζξσπν. ηελ παξνχζα εξγαζία κειεηάηαη ν αλαπλεπζηηθφο ξπζκφο, επνκέλσο γίλεηαη κηα αλαζθφπεζε ησλ ζχγρξνλσλ απφςεσλ αλαθνξηθά κε ην δήηεκα ηεο γέλεζεο θαη ξχζκηζεο ηεο αλαπλεπζηηθήο ζπρλφηεηαο. Ζ κεραληθή αλαπλνή κέζσ ησλ αλαπλεπζηηθψλ κπψλ ειέγρεηαη απφ δχν δηαθνξεηηθνχο κεραληζκνχο, έλαλ ππεχζπλν γηα ηελ εθνχζηα θαη έλαλ γηα ηελ αθνχζηα αλαπλνή. Ο έιεγρνο ηεο εθνχζηαο αλαπλνήο μεθηλά απφ ηνλ θηλεηηθφ θινηφ ηνπ εγθεθάινπ θαη κε λεπξηθέο ψζεηο πνπ κεηαβηβάδνληαη κε ηα θινηνλσηηαία δεκάηηα ζηνπο αλαπλεπζηηθνχο κπο 1, πξνθαιεί εθνχζηεο αλαπλεπζηηθέο θηλήζεηο. Ωζηφζν, ε εθνχζηα αλαπλνή ππφθεηηαη ζε θάπνηνπο πεξηνξηζκνχο ππφ ζπλζήθεο. Έηζη, ζπλεηδεηφο ππεξαεξηζκφο ή δηαθνπή ηεο αλαπλνήο δε δηαξθνχλ γηα αξθεηφ ρξφλν, δεδνκέλνπ φηη νη κεηαβνιέο ησλ κεξηθψλ πηέζεσλ ησλ αλαπλεπζηηθψλ αεξίσλ πνπ επέξρνληαη επεξεάδνπλ αλαζηαιηηθά ηα αλψηεξα θέληξα κε απνηέιεζκα ηελ επαλεθθίλεζε ηεο θπζηνινγηθήο απηφκαηεο αλαπλνήο. Τπφ θαλνληθέο ζπλζήθεο ε αλαπλεπζηηθή ζπρλφηεηα γελλάηαη θαη ξπζκίδεηαη ζηελ πεξηνρή ησλ θπξίσο αλαπλεπζηηθψλ θέληξσλ, ηα νπνία δέρνληαη ηηο επηδξάζεηο πιεξνθνξίεο απφ ηνπο ππνδνρείο ηεο πεξηθέξεηαο. Αλαιπηηθφηεξα, ζην χςνο ηνπ πξνκήθε κπεινχ εληνπίδνληαη εηζπλεπζηηθνί λεπξψλεο δηαθξαγκαηηθνχ ηχπνπ (Ηλεπξψλεο) ζηελ νκάδα DRG, ελψ ζηελ νκάδα VRG ππάξρνπλ επηπξφζζεηνη λεπξψλεο εηζπλεπζηηθνχ ηχπνπ. Δθεί παξαηεξείηαη θαη ε εηδηθή πεξηνρή ηνπ ζπκπιέγκαηνο pre-bötzinger (PBC), ζηελ νπνία 1 Οη θχξηνη εηζπλεπζηηθνί κχεο είλαη ην δηάθξαγκα θαη νη έμσ κεζνπιεχξηνη, ελψ νη επηθνπξηθνί είλαη νη ζθαιελνί, νη ζηεξλνθιεηδνκαζηνεηδείο, νη κείδνλεο /ειάζζνλεο ζσξαθηθνί, νη πξφζζηνη νδνλησηνί, νη ηξαπεδνεηδείο θαη νη ππνθιείδηνη. Οη εθπλεπζηηθνί κχεο είλαη νη έζσ κεζνπιεχξηνη, νη θνηιηαθνί, νη θάησ νδνλησηνί θαη νη ηεηξάγσλνη νζθπτθνί.

33 33 ζχκθσλα κε ηηο πεξηζζφηεξεο απφςεηο πεξηέρνληαη ηα βεκαηνδνηηθά θχηηαξα πνπ παξάγνπλ ηνλ ελδνγελή αλαπλεπζηηθφ ξπζκφ. Σα θχηηαξα ηνπ PBC βξέζεθε φηη είλαη δχν εηδψλ, απηά πνπ εμαξηψληαη γηα ηε δξαζηεξηφηεηά ηνπο απφ ην ξεχκα εηζφδνπ ηνπ αζβεζηίνπ θαη απηά πνπ δελ εκθαλίδνπλ εμάξηεζε απφ ηέηνηα ηνληηθά θαλάιηα 1. Όια ηνπο παξνπζηάδνπλ εμάξηεζε απφ εηδηθά θαλάιηα Ναηξίνπ. Οη επηθξαηνχζεο ζεσξίεο δέρνληαη φηη ζηελ πεξηνρή ηνπ PBC δεκηνπξγείηαη κηα απηφκαηε ξπζκηθή δξαζηεξηφηεηα ειεθηξηθψλ δπλακηθψλ ε νπνία δέρεηαη επηδξάζεηο απφ φια ηα ππφινηπα πξναλαθεξζέληα θέληξα ή ππνδνρείο θαη κέζσ ζχλζεησλ θπθισκάησλ ζεηηθήο θαη αξλεηηθήο αλάδξαζεο κε άιινπο λεπξψλεο παξάγεηαη ν θπζηνινγηθφο αλαπλεπζηηθφο ξπζκφο. Ο ηειεπηαίνο δελ εθθξάδεη κηα απιή πεξηνδηθφηεηα εηζπλεπζηηθψλ ψζεσλ, αιιά κηα ζπληνληζκέλε ελαιιαγή εηζπλεπζηηθψλ, κεηα-εηζπλεπζηηθψλ θαη εθπλεπζηηθψλ λεπξσληθψλ δπλακηθψλ. Σνπιάρηζηνλ δχν αληαγσληζηηθέο θαζηθέο δξαζηεξηφηεηεο είλαη αλαγθαίεο γηα ηελ παξαγσγή ησλ θπζηνινγηθψλ ξπζκηθψλ ελαιιαγψλ, θπξίσο δε ε εηζπλεπζηηθή θαη ε κεηα-εηζπλεπζηηθή, ελψ ε εθπλεπζηηθή είλαη είηε αζήκαληε ή απνχζα θαηά ηελ ήξεκε αλαπλνή. Ηδηαίηεξε ζεκαζία θαίλεηαη λα έρεη θαη ε έλλνηα ηεο δεκηνπξγίαο πξνηύπνπ αλαπλνήο απφ ηα θαηαλεκεκέλα λεπξσληθά δίθηπα ηνπ πξνκήθε. Σν πξφηππν απηφ αθνξά ζηνλ ηχπν, ηελ έθηαζε θαη ηελ θαηαλνκή ησλ κπτθψλ ζπζπάζεσλ ζηνπο κπο πνπ εκπιέθνληαη ζηελ αλζξψπηλε αλαπλνή. χγθιηζε πνιιψλ ζεσξηψλ θαηαδεηθλχεη φηη ππάξρεη αιιεινεπηθάιπςε ησλ δηθηχσλ πνπ γελλνχλ ηνλ αλαπλεπζηηθφ ξπζκφ θαη απηψλ πνπ κνξθνπνηνχλ ην αλαπλεπζηηθφ πξφηππν. Έηζη, εηθάδεηαη φηη βεκαηνδνηηθνί λεπξψλεο (πηζαλφηαηα απφ ην PBC) δίλνπλ νδσηηθά δπλακηθά ζε εηδηθνχο εηζπλεπζηηθνχο λεπξψλεο νη νπνίνη βξίζθνληαη ζε θχθισκα αξλεηηθήο παιίλδξνκεο ξχζκηζεο κε ηνπο θχξηνπο εθπλεπζηηθνχο λεπξψλεο. Απφ ην επίπεδν απηφ αθηθλνχληαη νδσηηθέο θαη αλαζηαιηηθέο ζπλάςεηο κε ηα θχηηαξα πνπ εθπνιψλνληαη ζηελ πξψηκε (Δ 1 ) 2 θαη ζηελ φςηκε (Δ 2 ) θάζε ηεο εθπλνήο. Δθεί ζρεκαηνπνηείηαη ην αλαπλεπζηηθφ πξφηππν ην νπνίν ζηε ζπλέρεηα κεηαβηβάδεηαη ζηνπο α-θηλεηηθνχο λεπξψλεο ησλ δηαθφξσλ αλαπλεπζηηθψλ κπψλ εθιεθηηθά(6) (Εηθόλα 4). 1 Δπηπιένλ, ε θαηαλνκή ησλ θπηηαξηθψλ ππνπιεζπζκψλ κέζα ζην PBC κεηαβάιιεηαη ζηα δηάθνξα ζηάδηα ηεο αλάπηπμεο ηνπ νξγαληζκνχ. 2 Ζ θάζε απηή είλαη γλσζηή θαη σο κεηα-εηζπλεπζηηθή.

34 34 Δικόνα 4: Απινπνηεκέλε ζρεκαηηθή παξάζηαζε ησλ λεπξσληθψλ θπθισκάησλ πνπ ζπκκεηέρνπλ ζηε δεκηνπξγία ηνπ ξπζκνχ θαη ηνπ πξνηχπνπ ηεο αλαπλνήο. Οη θχθινη αληηπξνζσπεχνπλ πιεζπζκνχο λεπξηθψλ θπηηάξσλ ζηελ πεξηνρή ηνπ αλαπλεπζηηθνχ θέληξνπ. Με ην ζχκβνιν ~ πεξηγξάθνληαη ηα βεκαηνδνηηθά θχηηαξα. Ι: εηζπλεπζηηθνί λεπξψλεο, Δ: εθπλεπζηηθνί λεπξψλεο, Δ1, Δ2: ηα αληίζηνηρα ζηάδηα ηεο εθπλεπζηηθήο θάζεο, Μn: θηλεηηθνί λεπξψλεο, Excitation: δηέγεξζε, Inhibition: αλαζηνιή, Rhythm/ Pattern Generator: γελλήηξηα ξπζκνχ/ πξνηχπνπ αληίζηνηρα, Phr: δηάθξαγκα, TA: εγθάξζηνο θνηιηαθφο, Int: έζσ κεζνπιεχξηνη, PhX: θαξπγγηθνί κχεο. Παξαηεξείηαη ε αιιεινεπηθάιπςε ησλ πεξηνρψλ πνπ ξπζκίδνπλ ηηο ζπληζηψζεο ηεο αλαπλνήο, θαζψο θαη ηα παιίλδξνκα θπθιψκαηα ξχζκηζεο ησλ λεπξηθψλ δξαζηεξηνηήησλ. (Πηγή: J.M. Ramirez et al, 2002) Άιιεο έξεπλεο έρνπλ θαηαδείμεη ηελ πηζαλή χπαξμε δχν ηχπσλ εηζπλεπζηηθψλ λεπξψλσλ ζηα θέληξα DRG θαη VRG, ηχπνπ ππνγιψζζηνπ θαη ηχπνπ θξεληθνχ, νη νπνίνη δίλνπλ ψζεηο ζε θηλεηηθνχο λεπξψλεο αληίζηνηρσλ εγθεθαιηθψλ ζπδπγηψλ. Οξηζκέλα εθπλεπζηηθά θχηηαξα ηχπνπ ελίζρπζεο 1 ελδέρεηαη λα αλαζηέιινπλ 1 Τπάξρνπλ δχν εηδψλ εθπλεπζηηθνί λεπξψλεο, αλάινγα κε ην πξφηππν ηεο εθπφισζήο ηνπο θαηά ηε δηάξθεηα ηεο εθπλνήο: Οη λεπξψλεο ηχπνπ ελίζρπζεο (Δ-Augmenting ή E-AUG) θαη νη ηχπνπ ειάηησζεο (E- Decrementing E-DEC).

35 35 εθιεθηηθά ηνπο θξεληθνχ ηχπνπ εηζπλεπζηηθνχο λεπξψλεο ζηελ ηειεπηαία θάζε ηεο εθπλνήο, νπφηε νη ππφινηπνη εηζπλεπζηηθνί λεπξψλεο λα δίλνπλ ηα ελεξγά δπλακηθά ηνπο θαηά ηη λσξίηεξα, παίδνληαο έηζη έλαλ πην θαίξην ξφιν ζηε ξπζκνγέλεζε(10). Μηα παξάζηαζε ηνπ ηξφπνπ απηνχ ηεο δεκηνπξγίαο ηεο αλαπλεπζηηθήο ζπρλφηεηαο θαίλεηαη ζηελ Εηθόλα 5: Chemoreceptor drives XII-I XII-MN Phr-I Phr-MN E-AUG Δικόνα 5: Η πηζαλή ηεξαξρία ησλ εηζπλεπζηηθψλ ψζεσλ γηα ηνπο ππνγισζζίνπ θαη ηνπο θξεληθνχ ηχπνπ λεπξψλεο. Chemoreceptor drives: εξεζίζκαηα απφ ηνπο πεξηθεξηθνχο ππνδνρείο, XII-I, Phr-I: εηζπλεπζηηθνί λεπξψλεο ηχπνπ ππνγισζζίνπ θαη θξεληθνχ αληίζηνηρα, XII-MN θαη Phr-MN: ππνγιψζζηεο θαη θξεληθέο θηλεηηθέο νδνί αληίζηνηρα. (Σροποποιημένο από Y. Saito et al, 2002) Σέινο, πνιινί εξεπλεηέο ακθηζβεηνχλ ηνλ πξσηεχνληα ξφιν ησλ βεκαηνδνηηθψλ θπηηάξσλ ζηε γέλεζε ηνπ θπζηνινγηθνχ αλαπλεπζηηθνχ ξπζκνχ. Βαζηζκέλνη ηφζν ζε πεηξακαηηθέο δηαηάμεηο φζν θαη ζε κνληέια εμνκνίσζεο ησλ λεπξσληθψλ δηθηχσλ ζε ειεθηξνληθνχο ππνινγηζηέο 1, ηνλίδνπλ φηη ν θπζηνινγηθφο αλαπλεπζηηθφο ξπζκφο είλαη πξντφλ είηε δηθηπαθψλ αιιειεπηδξάζεσλ κέζα ζην γεθπξνπξνκεθηθφ λεπξηθφ δίθηπν είηε ειεθηξηθψλ δπλακηθψλ εμαξηψκελσλ απφ ηφληα αζβεζηίνπ(11). Ο ελδνγελήο βεκαηνδνηηθφο ραξαθηήξαο ηνπ ζπκπιέγκαηνο PBC κπινθάξεηαη απφ θαζηθέο αλαζηαιηηθέο ψζεηο απφ ηα θέληξα ηεο γέθπξαο θαη απφ ην 1 Σειεπηαία έρνπλ δεκηνπξγεζεί θαη δνθηκαζηεί ζηελ πξάμε κνληέια βαζηζκέλα ζε ηζρχνπζεο απφςεηο γηα ηε δξαζηεξηφηεηα κεκνλσκέλσλ θπηηάξσλ πνπ πξνηάζεθαλ απφ ηνπο Hodgkin & Huxley.

36 36 παξαηεξνχκελν ξεχκα ηνπ Καιίνπ ππφ θαλνληθέο ζπλζήθεο. Σν PBC ηφηε ιεηηνπξγεί σο έλα ηκήκα ηνπ ζχλζεηνπ δηθηχνπ πνπ γελλά ηνλ ξπζκφ ηεο αλαπλνήο. Ωζηφζν, φηαλ ε ηζνξξνπία κεηαμχ ξεχκαηνο Καιίνπ θαη Ναηξίνπ δηαηαξαρζεί ή φηαλ ε αλαζηνιή ζην PBC αξζεί (π.ρ. φπσο ζπκβαίλεη ζηελ ππνμία), ηφηε ην ηειεπηαίν αλαδεηθλχεη ην ξπζκηθφ βεκαηνδνηηθφ ηνπ ξφιν θαη ειέγρεη ηελ αλαπλεπζηηθή ζπρλφηεηα. ηηο πεξηπηψζεηο απηέο παξαηεξείηαη ε ραξαθηεξηζηηθή «αζζκαηηθή» αλαπλνή (gasping) (Εηθόλα 6). Δμάιινπ, ππάξρεη ε άπνςε πσο παξφκνηνο κεραληζκφο ξπζκνγέλεζεο εθθξάδεηαη ζηα πξφσξα λενγλά, ιφγσ δηαθνξψλ ζηηο ειεθηξνρεκηθέο ηδηφηεηεο ηεο κεκβξάλεο ησλ λεπξηθψλ θπηηάξσλ θαη αλσξηκφηεηαο ησλ αλαζηαιηηθψλ λεπξσληθψλ δηαζπλδέζεσλ ζην επίπεδν ησλ αλαπλεπζηηθψλ θέληξσλ. Αλαθνξηθά κε ηα γεθπξηθά θέληξα ηεο αλαπλνήο, ην απλεπζηηθό θέληξν θέξεηαη λα δξα δηεγεξηηθά ζηελ εηζπλεπζηηθή πεξηνρή ηνπ πξνκήθε, ελψ ην πλεπκνηαμηθό θέληξν επηδξά θαηαζηαιηηθά θαη ζπκβάιιεη ζηε ξπζκηθφηεηα ηεο αλαπλνήο. Σν απλεπζηηθφ θέληξν έρεη ελδερνκέλσο ηνληθή δηεγεξηηθή δξάζε ζηνπο εηζπλεπζηηθνχο λεπξψλεο ηνπ πξνκήθε, ελψ δέρεηαη θαη αλαζηαιηηθέο ψζεηο απφ ηνπο πεξηθεξηθνχο ηαζενυπνδνρείο ησλ πλεπκφλσλ (κέζσ ηνπ πλεπκνλνγαζηξηθνχ) θαη απφ ην πλεπκνηαμηθφ θέληξν. Σν ηειεπηαίν αλαζηέιιεη θαη άκεζα ηηο εηζπλεπζηηθέο πξνκεθηθέο πεξηνρέο, παίδνληαο ξφιν ζηε δηαθνπή ηεο εηζπλνήο θαη ηελ πξφθιεζε εθπλνήο.

37 37 Δικόνα 6: Πξνζνκνίσζε ζε Η/Τ ηεο κεηάβαζεο απφ ην δηθηπαθφ κεραληζκφ αλαπλεπζηηθήο ξπζκνγέλεζεο ζηνλ πβξηδηθφ δηθηπαθφβεκαηνδνηηθφ ηχπν. Καηαγξάθνληαη νη ελδεηθλπφκελεο ειεθηξηθέο δξαζηεξηφηεηεο ζπγθεθξηκέλσλ λεπξψλσλ εηζπλεπζηηθψλ (Ι), εθπλεπζηηθψλ (Δ) θαη ηνπ θξεληθνχ λεχξνπ (Phrenic). Απμάλνληαο ηε ζπγθέληξσζε ηνπ εμσθπηηάξηνπ Κ + ππήξμε κεηάβαζε απφ δξαζηεξηφηεηα ηχπνπ δηθηχνπ (Α) ζε κηθηή δξαζηεξηφηεηα ηχπνπ δηθηχνπ βεκαηνδφηε (Β). Πεξαηηέξσ απνθιεηζκφο ηεο αλαζηνιήο πξνο ηνπο λεπξψλεο απηνχο πξνθάιεζε ηελ εηθφλα C πνπ εκθαλίδεη νκνηφηεηεο κε ην πξφηππν ηεο αζζκαηηθήο αλαπλνήο. Αμηνζεκείσηε είλαη ε κεηαβνιή ηεο εθπφισζεο ηνπ θξεληθνχ λεχξνπ απφ απμαλφκελνπ ηχπνπ ζην Α ζε κεγάινπ πιάηνπο κεηνχκελνπ ηχπνπ ζηηο άιιεο δπν πεξηπηψζεηο. (Πηγή: Ι.Α. Rybac et al, 2002) Κεθαιαηψδε ξφιν ζηε ξχζκηζε ηνπ αλαπλεπζηηθνχ ξπζκνχ έρνπλ θαη ηα εξεζίζκαηα απφ ηνπο δηάθνξνπο πεξηθεξηθνχο ππνδνρείο ηνπ αλαπλεπζηηθνχ. Έηζη, νη ηαζενϋπνδνρείο ησλ πλεπκφλσλ εξεζίδνληαη απφ ηε δηάηαζε ηνπ πλεπκνληθνχ παξεγρχκαηνο νπφηε απνζηέιινπλ αλαζηαιηηθέο ψζεηο ζην απλεπζηηθφ θέληξν θαη ζηνπο εηζπλεπζηηθνχο λεπξψλεο ηνπ πξνκήθε. Σν αληίζεην ζπκβαίλεη θαηά ηε ζχκπησζε ησλ πλεπκφλσλ. Αλάινγνη ππνδνρείο ηνπ θπθινθνξηθνχ ζπζηήκαηνο κε νκφινγν εξέζηζκα ηελ αχμεζε ηεο αξηεξηαθήο πίεζεο απνζηέιινπλ δπλακηθά πνπ νδεγνχλ ζηελ ειάηησζε ηεο αλαπλεπζηηθήο ζπρλφηεηαο. Οη ρεκεηνϋπνδνρείο ηνπ ανξηηθνύ ηόμνπ θαη ησλ θαξσηηδηθώλ ζσκαηίσλ είλαη ηδηαίηεξα επαίζζεηνη ζηελ ειάηησζε ηεο PO 2, ελψ

38 38 κηθξφηεξε αληαπφθξηζε παξαηεξείηαη ζηελ πηψζε ηνπ ph θαη ζηελ άλνδν ηεο PCO 2. ηηο πεξηπηψζεηο απηέο νη ππνδνρείο απηνί επηδξνχλ ζηα αλαπλεπζηηθά θέληξα ηνπ ζηειέρνπο πξνθαιψληαο αχμεζε ηνπ αεξηζκνχ, κέζσ αχμεζεο ηεο ζπρλφηεηαο θαη ηνπ βάζνπο ησλ αλαπλνψλ. Οη ππνδνρείο απηνί δελ αληηδξνχλ έληνλα φζν ε PO 2 είλαη άλσ ησλ 80mmHg, αιιά δηεγείξνληαη εληνλφηαηα φηαλ ε ηηκή θαηέιζεη πην θάησ. εκεηψλεηαη φηη ζηε κεηαβνιηθή νμέσζε ε πηψζε ηνπ ph αηζζεηνπνηείηαη απνθιεηζηηθά ζηνπο ρεκεηνυπνδνρείο ηεο πεξηθέξεηαο, γηαηί ηα κεηαβνιηθά νμέα δε δηέξρνληαη εχθνια ηνλ αηκαηνεγθεθαιηθφ θξαγκφ. Αληίζεηα, νη θεληξηθνί ρεκεηνυπνδνρείο έρνπλ σο θχξην εξέζηζκα ηελ άλνδν ηεο PCO 2 θαη θαηά δεχηεξν ιφγν ηελ πηψζε ηνπ ph. Οη αλαθεξφκελνη ππνδνρείο εκθαλίδνληαη ηδηαίηεξα επαίζζεηνη ζε πνιχ κηθξέο κεηαβνιέο ηεο κεξηθήο πίεζεο ηνπ δηνμεηδίνπ ηνπ άλζξαθα, ψζηε θάζε αχμεζε ηεο ηηκήο ηεο λα επηθέξεη κεγάιε αχμεζε ηνπ πλεπκνληθνχ αεξηζκνχ πξνθεηκέλνπ ε PCO 2 λα δηαηεξείηαη ζην επίπεδν ησλ 40mmHg πεξίπνπ. πκπεξαζκαηηθά, είλαη ζαθέο φηη πνιχπινθεο αλαηνκηθέο θαη ιεηηνπξγηθέο ζπλδέζεηο αλάκεζα ζε λεπξηθά θχηηαξα ηνπ αλαπλεπζηηθνχ θέληξνπ, ηνπ θινηνχ αιιά θαη κε εηδηθνχο ππνδνρείο απφ ηελ πεξηθέξεηα, έρνπλ σο απνηέιεζκα κηα αθξηβή ξχζκηζε ησλ αλαπλεπζηηθψλ παξακέηξσλ θαη ηελ ηθαλνπνίεζε ησλ αλαγθψλ ηνπ νξγαληζκνχ ζηε θπζηνινγηθή αλαπλνή 1. Αθξηβψο απηή ε έθδεια πνιχπινθε δηάηαμε, θαζψο θαη ε χπαξμε πνιπάξηζκσλ βξφρσλ ζεηηθήο ή αξλεηηθήο αλάδξαζεο ζηε ξχζκηζε ηεο αλαπλνήο θαζηζηνχλ ινγηθή ηελ πξνζπάζεηα κειέηεο ηεο κε ηε βνήζεηα ηεο ζεσξίαο ηεο πνιππινθφηεηαο(12-19). 1 ε θπζηνινγηθέο ζπλζήθεο δηαηεξείηαη κηα κέζε αλαπλεπζηηθή ζπρλφηεηα αλαπλνψλ ην ιεπηφ, πεξίπνπ.

39 39 Ρχζκηζε ηεο Αλαπλνήο θαηά ηνλ Ύπλν: Με ηελ ελεξγεηηθή θαηαζηνιή ηεο εγξήγνξζεο θαη ηελ επέιεπζε ηνπ χπλνπ ζεκεηψλνληαη εκθαλείο θαη ζεκαληηθέο κεηαβνιέο ηεο αλαπλνήο, αθφκα θαη ζε θπζηνινγηθά άηνκα. Ζ κείσζε ηνπ κεηαβνιηθνχ ξπζκνχ, δειαδή ηεο παξαγσγήο ηνπ CO 2 θαη ηεο θαηαλάισζεο ηνπ O 2 θαηά 10 έσο 20%, πξνθαιεί θαη αλάινγε ειάηησζε ηνπ αεξηζκνχ. ηε δηάξθεηα ηνπ nonrem χπλνπ ην βνπιεηηθφ ζχζηεκα ειέγρνπ είλαη αλελεξγφ θαη ε αλαπλνή εμαξηάηαη απνθιεηζηηθά απφ ην κεηαβνιηθφ ζχζηεκα. Γη απηφ θαη δηαηαξαρέο πνπ νθείινληαη ζε ππνιεηηνπξγία απηνχ ηνπ ζπζηήκαηνο ειέγρνπ, φπσο ηα ζχλδξνκα ππναεξηζκνχ, εθδειψλνληαη θπξίσο θαηά ηνλ χπλν. Ωζηφζν θαη ην ίδην ην κεηαβνιηθφ ζχζηεκα εκθαλίδεη κεησκέλε απφθξηζε ζην ππνμπγνλαηκηθφ θαη ππεξθαπληθφ εξέζηζκα ζηηο θάζεηο απηέο ηνπ χπλνπ, ηδίσο ζηνπο άλδξεο. ηνλ REM χπλν νη κεραληζκνί ξχζκηζεο ηεο αλαπλνήο δελ είλαη πιήξσο γλσζηνί. Φαίλεηαη φηη ν βαζηθφο έιεγρνο ηεο αλαπλνήο είλαη θαηά κεγάιν κέξνο αλεμάξηεηνο ηνπ κεηαβνιηθνχ ζπζηήκαηνο θαη φηη κεραληζκνί εθπνξεπφκελνη απφ ην ζχζηεκα ζπκπεξηθνξάο παίδνπλ ζεκαληηθφ ξφιν. ηε θάζε απηή ε αλαπλεπζηηθή απάληεζε ζηελ ππεξθαπλία είλαη ε ειάρηζηε(20). ε ζπλζήθεο εγξήγνξζεο φηαλ επηπιένλ έξγν επηβάιιεηαη ζην αλαπλεπζηηθφ ζχζηεκα, απηφ απαληά κε πνηθίινπο κεραληζκνχο, αξρηθά φκσο κε άκεζε πξνζπάζεηα δηαηήξεζεο ηνπ θαηά ιεπηφ αεξηζκνχ θαη ηνπ αλαπλεφκελνπ φγθνπ, κέζσ ηεο αχμεζεο ηνπ ρξφλνπ εηζπλνήο θαη ηνπ ηφλνπ ησλ αλαπλεπζηηθψλ κπψλ. ηνλ χπλν φκσο ε αληίδξαζε απηή είλαη πην θαζπζηεξεκέλε θαη απαηηνχληαη 2-3 ιεπηά πξνηνχ ν κεραληζκφο απηφο δξάζεη απνηειεζκαηηθά, δηφηη πξνθαλψο ν ηειεπηαίνο εμαξηάηαη ζε κεγάιν βαζκφ απφ ηνλ έιεγρν ηεο ζπλείδεζεο. Ζ αλαπλεπζηηθή ζπρλφηεηα δελ αιιάδεη ζηνλ χπλν, παξαηεξνχληαη φκσο αξθεηά αλψκαια πξφηππα αλαπλνήο ζηα ζηάδηα 1 θαη 2(21). Δάλ παξαζηήζνπκε ζε γξάθεκα ηνλ θαηά ιεπηφ αεξηζκφ ζε ζρέζε κε ηελ ηεινεθπλεπζηηθή κεξηθή πίεζε ηνπ CO 2 (PCO 2 ) ζα έρνπκε ηελ απεηθφληζε ηεο κεηαβνιηθήο ππεξβνιήο ηεο Εηθόλαο 7. Οη επζείεο γξακκέο πνπ ηέκλνπλ ηελ ππεξβνιή παξηζηνχλ ηελ απάληεζε ηνπ αλαπλεπζηηθνχ ζηελ αχμεζε ηνπ CO 2 θαη ην ζεκείν πνπ απηέο

40 40 ηέκλνπλ ηνλ νξηδφληην άμνλα απνηειεί ην θαηψθιη άπλνηαο κε ην ζεκείν ηνκήο ησλ δχν γξακκψλ λα είλαη νπζηαζηηθά ην πηζαλφ ζεκείν ζηαζεξφηεηαο ηνπ ζπζηήκαηνο (steady state). Δικόνα 7: Η κεηαβνιηθή ππεξβνιή θαη ε θακπχιε απάληεζεο ζην PCO 2. Alveolar Ventilation: θπςειηδηθφο αεξηζκφο, Slope: θιίζε, Metabolism Curve: κεηαβνιηθή θακπχιε, Apnea Threshold: Απλντθφ θαηψθιη, Potential Steady State: δπλεηηθφ ζεκείν ηζνξξνπίαο. (Πηγή: CH Manisty et al, 2006)

41 41 Δικόνα 8: Η απνηχπσζε ηεο έλλνηαο ηνπ loop gain (θφθθηλεο γξακκέο) ζηε κεηαβνιηθή ππεξβνιή θαη θακπχιε απάληεζεο ζην PCO 2. ηελ πάλσ ζεηξά πςειφ gain κε αζηάζεηα ηνπ ζπζηήκαηνο θαη ζηελ θάησ ζεηξά ρακειφ loop gain πνπ νδεγεί ζε γξήγνξε λέα ηζνξξνπία ην ζχζηεκα. Alveolar Ventilation: θπςειηδηθφο αεξηζκφο, End Tidal CO 2 fraction: ηεινεθπλεπζηηθφ θιάζκα CO 2. (Πηγή: CH Manisty et al, 2006) Δδψ πξέπεη λα δηεπθξηληζηεί ε έλλνηα ηνπ «θέξδνπο αγθχιεο» ή loop gain(12, 22) ε νπνία αθνξά ζηελ έληαζε ηνπ ειέγρνπ πνπ βαζίδεηαη ζηελ αλάδξαζε πάλσ ζηε ζηαζεξφηεηα ελφο ζπζηήκαηνο. Οπζηαζηηθά εθθξάδεηαη απφ ηε ζρέζε: απάληεζε ζε κία δηαηαξαρή πξνο ηελ ίδηα ηε δηαηαξαρή. Έηζη αλ έρεη ρακειέο ηηκέο (θάησ ηεο κνλάδαο), πεξηγξάθεη έλα ζχζηεκα πνπ κεηά απφ κηα εμσγελή δηαηαξαρή ζα ηαιαλησζεί αληηδξψληαο γηα λα επηζηξέςεη ζε έλα ζηαζεξφ ζεκείν ηζνξξνπίαο. Αληίζεηα, έλα ζχζηεκα κε πςειή ηηκή loop gain ζα κεηαπέζεη ζε αζηάζεηα αθφκα θαη κεηά απφ έλα κηθξήο έληαζεο εμσηεξηθφ εξέζηζκα (Εηθόλα 8). ρεηηδφκελεο είλαη θαη νη έλλνηεο ηνπ plant gain θαη ηνπ controller gain. Ζ πξψηε εθθξάδεη ηε κεηαηφπηζε ηεο θακπχιεο απάληεζεο ζηηο κεηαβνιέο ηνπ CO 2 πξνο ηα

42 42 δεμηά ή αξηζηεξά θαη ζρεηίδεηαη κε ηελ θαηαζθεπή ηνπ αλαπλεπζηηθνχ ζπζηήκαηνο(23). Έηζη, εάλ γηα κηα κηθξή κεηαβνιή ηνπ αεξηζκνχ εκθαλίδεηαη κεγάιε αιιαγή ζηελ PCO 2, ηφηε ην ζχζηεκα έρεη πςειφ plant gain. Αληίζηνηρα, ε έλλνηα ηνπ controller gain εθθξάδεηαη απφ ηελ θιίζε ηεο θακπχιεο απάληεζεο ζηηο κεηαβνιέο ηνπ CO 2 θαη απνηειεί κέηξν ηεο επαηζζεζίαο ησλ ρεκεηνυπνδνρέσλ ζηηο κεηαβνιέο απηνχ ηνπ αλαπλεπζηηθνχ αεξίνπ: Απμεκέλε επαηζζεζία δίλεη γέλεζε ζε πςειφ controller gain. ηνλ χπλν ηα εξεζίζκαηα απφ αλψηεξα θέληξα πάλσ ζηα πξνκεθηθά αλαπλεπζηηθά θέληξα ειαηηψλνληαη δξαζηηθά θαη απηφ νδεγεί ζε κεησκέλε δξαζηεξηφηεηα ηνπ θξεληθνχ θαη ππνγιψζζηνπ λεχξνπ(24). Ζ ππνηνληθή θαηάζηαζε ηνπ θαξπγγηθνχ κπτθνχ ζπζηήκαηνο ην θαζηζηά πην επέλδνην θαη επνκέλσο επηξξεπέο ζε ζχγθιεηζε. Παξάιιεια επηζπκβαίλεη κηα δπζκνξθία ζην ζρήκα ηνπ αλψηεξνπ αεξαγσγνχ ιφγσ ηεο ειαηησκέλεο ελδναπιηθήο πίεζεο ζηελ εηζπλνή, αιιά απηφ δελ είλαη ηθαλφ λα ελεξγνπνηήζεη ηνπο κχεο ηνπ αλψηεξνπ αεξαγσγνχ γηα λα ηνλ πξνζηαηεχζεη απφ ηε ζχκπησζε ησλ ηνηρσκάησλ ηνπ(25). ε φηη αθνξά ζην θαηψθιη αθχπληζεο ησλ αηφκσλ πνπ θνηκνχληαη, ε ππνμία απφ κφλε ηεο ζπλήζσο δελ είλαη ηθαλή λα πξνθαιέζεη αθχπληζε αλ δελ ζπλνδεχεηαη απφ ππεξθαπλία. Σν θαηψθιη πνηθίιεη αξθεηά κεηαμχ ησλ αλζξψπσλ, αιιά θαηά θαλφλα ε αθχπληζε επέξρεηαη φηαλ ε ηεινεθπλεπζηηθή κεξηθή πίεζε ηνπ CO 2 απμεζεί θαηά 15 mmhg πάλσ απφ ην επίπεδν πνπ είρε ζηελ εγξήγνξζε. Πάλησο ε αθχπληζε κεηά απφ ππνμία, ππεξθαπλία ή αληίζηαζε αεξαγσγνχ ζεκεηψλεηαη ζε ίδηα επίπεδα πξνζπάζεηαο αεξηζκνχ. Φαίλεηαη φηη απηφο είλαη θαη ν θνηλφο κεραληζκφο πνπ νδεγεί ζηελ αθχπληζε. Σν εχξνο ηνπ αλψηεξνπ αεξαγσγνχ ειαηηψλεηαη ζηνλ χπλν εμαηηίαο κεησκέλνπ ηφλνπ ησλ κπψλ ηεο πεξηνρήο ζε απηέο ηηο ζπλζήθεο. Δμαξηάηαη δε απφ ην ζηάδην ηνπ χπλνπ θαη ηελ ηδηνζπγθξαζία ηνπ αηφκνπ. Σν θαηλφκελν είλαη εληνλφηεξν ζηα άηνκα πνπ ξνραιίδνπλ. Οη δηαηαξαρέο ηεο αλαπλνήο ζηνλ χπλν επεξεάδνπλ ηελ πνηφηεηά ηνπ κε ηηο ζπρλέο αθππλίζεηο (arousals) πνπ πξνθαινχλ θαη ηελ αδπλακία γηα επίηεπμε ησλ βαζχηεξσλ ζηαδίσλ ηνπ nonrem χπλνπ. Δμάιινπ ε ζηέξεζε χπλνπ δηαπηζηψζεθε φηη έρεη αξλεηηθή επίπησζε ζηε ιεηηνπξγηθφηεηα ησλ αλαπλεπζηηθψλ κπψλ ε νπνία

43 πξνδηαζέηεη ζε δηαηαξαρέο ηεο αλαπλνήο. ηελ θιηληθή εηθφλα πξνζηίζεηαη θαη ε ζπκπησκαηνινγία πνπ νθείιεηαη ζηελ ίδηα ηε δηαηαξαρή ηνπ χπλνπ (θφπσζε, ππλειία) θαη επηδεηλψλεηαη δξαζηηθά ε πνηφηεηα δσήο ησλ παζρφλησλ. Δπηπιένλ, ε γεληθή θαηάζηαζε ησλ αζζελψλ επηβαξχλεηαη απφ ηελ ππνμπγνλαηκία θαη ηηο αηκνδπλακηθέο δηαηαξαρέο πνπ ζεκεηψλνληαη θαηά ηε δηάξθεηα ηνπ δηαηαξαγκέλνπ χπλνπ, κε απνηέιεζκα ηε κείσζε ηνπ πξνζδφθηκνπ δσήο ιφγσ πιεηάδαο επαθφινπζσλ παζήζεσλ(5). 43

44 44 ΜΔΡΟ Β: ΘΔΩΡΙΑ ΣΟΤ ΤΠΝΟΤ Γεληθά ηνηρεία: Ο χπλνο είλαη αλακθίβνια κηα άθξσο δσηηθήο ζεκαζίαο ιεηηνπξγία ηνπ αλζξψπηλνπ νξγαληζκνχ. Γηα ηελ αθξηβή ζεκαζία ηνπ έρνπλ πξνηαζεί δηάθνξεο ζεσξίεο κε ηελ επηθξαηέζηεξε λα αλαθέξεη φηη είλαη ζεκειηψδεο γηα ηε κεηαβνιηθή απνθαηάζηαζε ηνπ εγθεθάινπ(1, 26), πηζαλψο κέζσ ελφο κεραληζκνχ αλαδηνξγάλσζεο ηεο ζπλαπηηθήο ιεηηνπξγίαο ζηνπο εγθεθαιηθνχο λεπξψλεο. Ζ αλάγθε γηα χπλν πνηθίιιεη αξθεηά κεηαμχ ησλ αηφκσλ. Γελ ππάξρεη νκνθσλία ζρεηηθά κε ηε θπζηνινγηθή δηάξθεηα χπλνπ ζε θάζε άηνκν, κνινλφηη κειέηεο έρνπλ δείμεη φηη ειάηησζε ηνπ χπλνπ θάησ απφ ηηο 6-8 ψξεο θάζε βξάδπ ελδέρεηαη λα έρεη ζπλέπεηεο ζηελ εκεξήζηα ππλειία, ηελ ςπρηθή δηάζεζε θαη ηελ αληηθεηκεληθή εμαζζέλεζε ηεο εγξήγνξζεο θαη ηεο πλεπκαηηθήο απφδνζεο(27, 28). Ο θχθινο χπλνπ αθχπληζεο θαζνδεγείηαη απφ δχν δηαδηθαζίεο(29): Έλα θηξθάδην ζηνηρείν θαζνδεγνχκελν απφ ην θηξθάδην ξνιφη ζηνλ ππεξρηαζκαηηθφ ππξήλα ηνπ εγθεθάινπ ην νπνίν ιεηηνπξγεί ζε 24σξε βάζε πξνθαιψληαο κέγηζηε ππλειία ην απφγεπκα θαη ηηο πξψηεο πξσηλέο ψξεο. Απηή ε δηαδηθαζία νλνκάδεηαη Γηαδηθαζία C (circadian). Μηα επηζπκία χπλνπ πνπ εμαξηάηαη απφ ηε δηάξθεηα ηεο πξνεγνχκελεο εγξήγνξζεο θαζψο θαη ηε δηάξθεηα θαη πνζφηεηα ηνπ ηειεπηαίνπ χπλνπ. Καιείηαη θαη Γηαδηθαζία S ή νκνηνζηαηηθή ψζε γηα χπλν. Ζ ηζνξξνπία κεηαμχ ησλ θάζεσλ χπλνπ θαη εγξήγνξζεο δηέπεηαη απφ δηάθνξνπο κεραληζκνχο ειέγρνπ, κε θπξηφηεξνπο ηνπο λεπξηθνχο κεραληζκνχο (θπξίσο κέζσ ηνπ αληφληνο δηθηπσηνχ ελεξγνπνηεηηθνχ ζπζηήκαηνο) θαη ηνπο ρεκηθνχο παξάγνληεο (φπσο θπηηαξνθίλεο, πξνζηαγιαλδίλεο, ε αδελνζίλε θαη ε ζεξνηνλίλε)(1, 3).

45 45 Σα ηάδηα ηνπ Ύπλνπ: Ο θπζηνινγηθφο χπλνο ραξαθηεξίδεηαη απφ κεηαβαιιφκελε αξρηηεθηνληθή ε νπνία κπνξεί λα ρσξηζηεί ζε επηκέξνπο δηαθξηηά ζηάδηα κε βάζε ηε κνξθνινγία ηνπ ειεθηξνεγθεθαινγξαθήκαηνο (ΖΔΓ)(30, 31). Σα ζηάδηα απηά έρνπλ σο αθνινχζσο: Δγπήγοπζη: Σν ΖΔΓ ραξαθηεξίδεηαη απφ α ξπζκφ κε ζπρλφηεηα 8-13 Hz, εκθαληδφκελε θπξίσο πάλσ απφ ηελ ηληαθή ρψξα, ζην 90% ησλ αηφκσλ ζε εξεκία κε ηα κάηηα θιεηζηά. πρλά παξαηεξείηαη θαη β δξαζηεξηφηεηα ζπρλφηεηαο Hz, εηδηθά ζηηο κεησπνβξεγκαηηθέο πεξηνρέο. Όηαλ επηθξαηεί ππλειία, εκθαλίδεηαη ν α ξπζκφο πνηθίινπ εχξνπο θαη επεθηεηλφκελνο ζε φιε ηελ θεθαιή, κε ηε β δξαζηεξηφηεηα λα γίλεηαη εκθαλέζηεξε κεησπηαία. ηάδιο 1: Σν ΖΔΓ κεηαβάιιεηαη απφ α ζε έλα ρακεινχ δπλακηθνχ θαη κηθηήο ζπρλφηεηαο πξφηππν κε αλάπηπμε θεληξηθήο ζ (4-7 Hz) δξαζηεξηφηεηαο, ζε ζπλδπαζκφ κε βξαδείο νθζαικηθέο θηλήζεηο θαη ζηαδηαθή ειάηησζε ηνπ κπτθνχ ηφλνπ. ηάδιο 2: Λίγα ιεπηά κεηά ηελ έλαξμε ηνπ ζηαδίνπ 1 αξρίδεη ζπλήζσο ην ζηάδην 2 κε ηηο ραξαθηεξηζηηθέο αηξάθηνπο ηνπ ύπλνπ θαη ηα ζπκπιέγκαηα Κ ζην ΖΔΓ. Οη ππληθέο άηξαθηνη απνπζηάδνπλ απφ ην πξνεγνχκελν ζηάδην, είλαη ζπρλφηεξεο ζην ζηάδην 2, αλ θαη κπνξνχλ λα εκθαληζηνχλ θαη ζηα επφκελα δχν. Σα ζπκπιέγκαηα Κ είλαη αξλεηηθά νμχαηρκα θχκαηα πνπ αθνινπζνχληαη άκεζα απφ έλα ζεηηθφ, κε ην φιν ζχκπιεγκα λα δηαξθεί ηνπιάρηζηνλ 0,5 δεπηεξφιεπηα. Σν βαζηθφ ΖΔΓ είλαη ρακεινχ δπλακηθνχ θαη κηθηήο ζπρλφηεηαο αιιά απηφ πνπ ην ραξαθηεξίδεη είλαη ηα πξναλαθεξζέληα κνξθνινγηθά ραξαθηεξηζηηθά. Σν Ζιεθηξνκπνγξάθεκα (ΖΜΓ) δείρλεη ηνληθή δξαζηεξηφηεηα, αιιά ρακειφηεξνπ επηπέδνπ απφ ηελ εγξήγνξζε. ηάδια 3 & 4: Σα ζηάδηα απηά ζπρλά ηαμηλνκνχληαη καδί σο ζηάδην 3/4 ή σο ύπλνο βξαδέσλ θπκάησλ (slow wave sleep SWS), θαζψο θαη ηα δχν ραξαθηεξίδνληαη απφ ηελ παξνπζία πςεινχ δπλακηθνχ βξαδέσλ θπκάησλ κε ζπρλφηεηα 2 Hz ή κηθξφηεξε. Σα θχκαηα απηά ιέγνληαη δ θαη θαηαιακβάλνπλ ην 20-50% ηεο πεξηφδνπ ζην ζηάδην 3 θαη άλσ ηνπ 50% ζην ζηάδην 4. Καη ζηα δχν απνπζηάδνπλ νη βξαδείεο νθζαικηθέο θηλήζεηο θαη ν ΖΜΓ ηφλνο κεηψλεηαη φπσο θαη ζην ζηάδην 2.

46 46 Ύπνορ REM: Σα βαζηθά ραξαθηεξηζηηθά απηνχ ηνπ ζηαδίνπ είλαη έλα απνζπγρξνληζκέλν ΖΔΓ ζπρλά κε πξηνλσηά θύκαηα, εθζεζεκαζκέλε ειάηησζε ηνπ κπτθνχ ηφλνπ θαη δηαιείπνπζεο ηαρείεο νθζαικηθέο θηλήζεηο (Rapid Eye Movements REM). Σν ΖΔΓ δχλαηαη λα πξνζνκνηάδεη εθείλν ηνπ ζηαδίνπ 2 αιιά ν πνιχ ρακειφο ΖΜΓ ηφλνο θαη νη νθζαικηθέο θηλήζεηο ηα αληηδηαζηέιινπλ. Οη θάζεηο REM εκθαλίδνληαη θάζε 90 ιεπηά πεξίπνπ θαη δηαξθνχλ ιεπηά κε ηάζε λα δηαξθνχλ πεξηζζφηεξν ζην ηέινο ηεο λχρηαο, ψζηε ζπλνιηθά λα απνηεινχλ ην 20-25% ηνπ ρξφλνπ χπλνπ. Δθηφο απφ ηελ έιιεηςε ηνπ κπτθνχ ηφλνπ κεηαβάιινληαη θαη πνιιέο απηφλνκεο ιεηηνπξγίεο. Αθςπνίζειρ καηά ηον ύπνο: Οη ζχληνκεο αθππλίζεηο θαηά ηε δηάξθεηα ηνπ χπλνπ (γλσζηέο θαη σο arousals) νξίδνληαη σο απφηνκεο κεηαβνιέο ίζεο ή κεγαιχηεξεο ησλ ηξηψλ δεπηεξνιέπησλ ζηελ ΖΔΓ ζπρλφηεηα, ζε θχκαηα α ή ζ ή >16 Hz, αθνινπζνχκελεο ηνπιάρηζηνλ απφ 10 δεπηεξφιεπηα χπλνπ, ελψ αλ πξνθχπηνπλ ζηε θάζε REM ζα πξέπεη λα ζπλνδεχνληαη απφ αχμεζε ηνπ ΖΜΓ ηφλνπ.

47 47 ΜΔΡΟ Γ: ΣΟ ΤΝΓΡΟΜΟ ΑΠΟΦΡΑΚΣΙΚΩΝ ΑΠΝΟΙΩΝ ΤΠΟΠΝΟΙΩΝ ΚΑΣΑ ΣΟΝ ΤΠΝΟ Οξηζκφο Σν ύλδξνκν Απνθξαθηηθώλ Απλνηώλ Τπνπλνηώλ θαηά ηνλ Ύπλν (ΑΑΤΤ) είλαη κηα ζπρλή δηαηαξαρή πνπ αλεπξίζθεηαη ηνπιάρηζην ζην 4% θαη 2% ησλ κεζήιηθσλ αλδξψλ θαη γπλαηθψλ, αληίζηνηρα(2, 32) (εθφζνλ απηφ νξηζηεί σο έλαο Γείθηεο Απλνηψλ Τπνπλνηψλ >5/h θαη παζνινγηθή εκεξήζηα ππλειία) ζχκθσλα κε πξφζθαηεο επηδεκηνινγηθέο κειέηεο. Υαξαθηεξίδεηαη απφ επαλαιακβαλφκελεο δηαηαξαρέο ηνπ ηχπνπ ηεο αλαπλνήο κε ζνβαξέο ζπλέπεηεο γηα ηελ πγεία, νη νπνίεο πνηθίιινπλ ζε εληφπηζε θαη βαξχηεηα. Απηέο νη αλαπλεπζηηθέο δηαηαξαρέο νθείινληαη είηε ζε πξνβιήκαηα βαηφηεηαο ησλ αλψηεξσλ αεξαγσγψλ (νπφηε θαη έρνπκε απνθξαθηηθνχ ηχπνπ θαηλφκελα) είηε ζε δπζιεηηνπξγίεο δηαθξάγκαηνο ή άιισλ αλαπλεπζηηθψλ κπψλ νπνηαζδήπνηε αηηηνινγίαο(33-36). Πεξηιακβάλνπλ δε ηηο έλλνηεο ηεο άπλνηαο (Apnea), ηεο ππόπλνηαο (Hypopnea) θαη ησλ αθππλίζεσλ πνπ ζρεηίδνληαη κε εηζπλεπζηηθή πξνζπάζεηα (Respiratory Effort Related Arousals RERAs): Άπνοια είλαη ε δηαθνπή ηεο ξνήο ηνπ αέξα απφ ηε κχηε θαη ην ζηφκα πξνο ηνπο πλεχκνλεο θαηά ηε δηάξθεηα ηνπ χπλνπ, ε νπνία δηαξθεί ηνπιάρηζηνλ 10 δεπηεξφιεπηα. Τπόπνοια πξνθχπηεη φηαλ ε δηαθνπή ηεο ξνήο ηνπ αέξα είλαη κεξηθή θαη φρη πιήξεο, πνπ ζεκαίλεη κείσζε ηνπ αεξηζκνχ θαηά 50% ηνπιάρηζηνλ ζε ζρέζε κε ηα βαζηθά επίπεδα θαη ηαπηφρξνλν απνθνξεζκφ θαηά >3% ή αθχπληζε θαη δηάξθεηαο ηνπιάρηζηνλ 10 δεπηεξνιέπησλ. Ωο βαζηθφ επίπεδν νξίδεηαη ν κέζνο φξνο αεξηζκνχ ησλ αλαπλνψλ ζηα 2 ιεπηά πνπ πξνεγνχληαη ηνπ επεηζνδίνπ (ζε ζηαζεξή αλαπλνή) ή ν κέζνο φξνο ησλ 3 κεγαιχηεξσλ αλαπλνψλ πνπ θαηαγξάθεθαλ ζηα 2 ιεπηά πνπ πξνεγήζεθαλ ηνπ επεηζνδίνπ (ζε αζηαζή αλαπλνή). Σφζν νη άπλνηεο φζν θαη νη ππφπλνηεο ραξαθηεξίδνληαη σο απνθξαθηηθέο φηαλ ζπλδπάδνληαη κε αλαπλεπζηηθή πξνζπάζεηα (δειαδή δξαζηεξηφηεηα ησλ

48 48 αλαπλεπζηηθψλ κπψλ), θεληξηθέο φηαλ ε ξνή ηνπ αέξα θαηαξγείηαη ή ειαηηψλεηαη ιφγσ παχζεο δξαζηεξηφηεηαο ησλ αλαπλεπζηηθψλ κπψλ, ή κηθηέο φηαλ μεθηλνχλ σο θεληξηθέο θαη ηειεηψλνπλ σο απνθξαθηηθέο 1. Σα Δπειζόδια RERA(36) απνδίδνληαη ζε κεηψζεηο ηεο ξνήο ηνπ αέξα ιφγσ απμεκέλσλ αληηζηάζεσλ ησλ αλψηεξσλ αεξαγσγψλ νη νπνίεο ζπλδπάδνληαη κε απμεκέλε εηζπλεπζηηθή πξνζπάζεηα ησλ αλαπλεπζηηθψλ κπψλ (άξα θαη έληνλα αξλεηηθέο ελδνζσξαθηθέο πηέζεηο) θαη ηειεηψλνπλ κε ΖΔΓ αθχπληζε. Σν ζεκείν απφθξαμεο ζηα απνθξαθηηθνχ ηχπνπ επεηζφδηα είλαη ζπλήζσο ν θάξπγγαο πίζσ απφ ηνπο κπο ηεο γιψζζαο φπσο θαίλεηαη ζρεκαηηθά ζηελ Εηθόλα 9. Ζ ζεκαζία ηνπ θπζηνινγηθνχ πξνηχπνπ χπλνπ γίλεηαη εκθαλήο φηαλ ιακβάλεηαη ππφςε ε επηδείλσζε ηεο θαηάζηαζεο πγείαο(37) θαη ηεο πνηφηεηαο δσήο(38) ζε πάζρνληεο απφ ΑΑΤΤ. Δικόνα 9: ρεκαηηθή απεηθφληζε ηεο αλαηνκηθήο ζέζεο απφθξαμεο ηνπ αλψηεξνπ αεξαγσγνχ ζην ΑΑΤΤ. Αξηζηεξά ν αεξαγσγφο ζε θπζηνινγηθφ χπλν θαη δεμηά ζε άηνκν κε ΑΑΤΤ θαηά ηε θάζε ηεο απφθξαμεο. 1 Γεληθά νη κηθηέο άπλνηεο / ππφπλνηεο ζεσξνχληαη παξαιιαγή ησλ απνθξαθηηθψλ αθνχ έρνπλ θνηλφ παζνθπζηνινγηθφ ππφβαζξν.

49 49 Παζνθπζηνινγία Σν ΑΑΤΤ ραξαθηεξίδεηαη απφ επαλαιακβαλφκελα επεηζφδηα δηαηαξαγκέλεο αλαπλνήο ζηνλ χπλν, ε νπνία νθείιεηαη ζε αχμεζε ησλ αληηζηάζεσλ ή/θαη απφθξαμε ζηα πην επέλδνηα ζεκεία ηνπ αλψηεξνπ αλαπλεπζηηθνχ, ηα ηξία ηκήκαηα ηνπ θάξπγγα (δειαδή ην ξηλνθάξπγγα, ην ζηνκαηνθάξπγγα θαη ηνλ ππνθάξπγγα)(39, 40). Σα ηκήκαηα απηά είλαη επέλδνηα ιφγσ ηεο θαηαζθεπήο ηνπο: Ο θάξπγγαο είλαη έλαο απιφο κπτθφο ζσιήλαο ρσξίο νζηέηλε ή ρφλδξηλε ζηήξημε, δηφηη εμππεξεηεί ηφζν ηε κεηαθνξά αέξα απφ θαη πξνο ηνπο πλεχκνλεο φζν θαη ηελ είζνδν ηξνθψλ, πγξψλ θαη εθθξίζεσλ ζηνλ νηζνθάγν. Με ηε βνήζεηα ηεο επηγισηηίδαο πξνζαξκφδεηαη αλάινγα θιείλνληαο ηελ πεπηηθή ή ηελ αλαπλεπζηηθή νδφ αλάινγα κε ηηο ηξέρνπζεο αλάγθεο ιεηηνπξγίαο. ε αληηδηαζηνιή, ηα ηνηρψκαηα ηνπ ιάξπγγα είλαη δχζθνιν λα ζπκπέζνπλ ιφγσ ηεο χπαξμεο εθεί ησλ ρφλδξηλσλ εκηθξηθίσλ. Τπάξρνπλ δχν αεξνθφξεο νδνί (ε ζηνκαηηθή θαη ε ξηληθή) απφ ην ζηφκα θαη ηε κχηε κέρξη ηελ αξρή ηνπ ζηνκαηνθάξπγγα πνπ κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ ελαιιαθηηθά ψζηε ζε ηπρφλ απφθξαμε ηεο κηαο λα ππάξρεη ε άιιε γηα ηε δίνδν ηνπ αέξα πξνο ην θαηψηεξν αλαπλεπζηηθφ ζχζηεκα. Παξάγνληεο πνπ πξνδηαζέηνπλ ζε απφθξαμε είλαη: ηέλσζε νπνηαζδήπνηε αηηηνινγίαο ζηνλ αλψηεξν αεξαγσγφ Αχμεζε ηεο πίεζεο πέξημ απηνχ Διάηησζε ηεο πίεζεο ζην εζσηεξηθφ ηνπ Αχμεζε ηεο ελδνηηθφηεηαο ησλ ηνηρσκάησλ ηνπ Όζν πην αξλεηηθή είλαη ε πίεζε ζηνλ απιφ ηνπ αεξαγσγνχ ηφζν επθνιφηεξα ζπκπίπηνπλ ηα ηνηρψκαηα ζηελεχνληαο ή απνθξάζζνληαο ηνλ αεξαγσγφ. Δμάιινπ, θάζε αχμεζε ηεο εηζπλεπζηηθήο πξνζπάζεηαο πάλσ απφ ζπγθεθξηκέλν επίπεδν πξνθαιεί επίζεο αχμεζε ζηελ αληίζηαζε ηνπ αλψηεξνπ αεξαγσγνχ, ψζηε ε ξνή λα παξακέλεη ζηαζεξή ή θαη λα ειαηηψλεηαη κέρξη θαη παχζεο αλ ν αεξαγσγφο ζπκπέζεη. Ζ αθξηβήο ζέζε ηεο απφθξαμεο πνηθίιιεη κεηαμχ ησλ αηφκσλ θαη κπνξεί λα εκθαλίδεηαη ζε πεξηζζφηεξα απφ έλα ζεκεία(25, 41-44). Ζ απφθξαμε ππξνδνηεί κηα αιιεινπρία γεγνλφησλ θαη είλαη δπλαηφ λα επαλαιακβάλεηαη σο θαη εθαηνληάδεο θνξέο θαηά ηε δηάξθεηα κηαο λχρηαο. Με ηελ έλαξμε ηνπ χπλνπ κεηψλεηαη ν κπτθφο

50 50 ηφλνο θαη επέξρεηαη ραιάξσζε ζηα θαξπγγηθά κπτθά ηνηρψκαηα. Δάλ ζπλππάξρεη θάπνηνο απφ ηνπο πξναλαθεξζέληεο παξάγνληεο πνπ επνδψλνπλ ηελ ηνπηθή αχμεζε ησλ αληηζηάζεσλ κπνξεί λα ζπκβεί απφθξαμε θαη δηαθνπή ηεο ξνήο ηνπ αέξα παξά ην φηη ζπλερίδνληαη νη αλαπλεπζηηθέο πξνζπάζεηεο. Απνηέιεζκα ηεο άπλνηαο είλαη ππνμπγνλαηκία θαη ε αζθπμία, έσο φηνπ κηα ζχληνκε «αθχπληζε» (arousal) επαλαθέξεη ην κπτθφ ηφλν απνθαζηζηψληαο έηζη ηε βαηφηεηα ηνπ αεξαγσγνχ θαη ηελ απξφζθνπηε ξνή ηνπ αέξα. Ζ ίδηα ε έλλνηα ηνπ arousal δελ αθνξά αθξηβψο ζε πιήξε αθχπληζε ηνπ αζζελή, αιιά κεηάβαζε απφ έλα βαζχηεξν ζηάδην χπλνπ ζε θάπνην ειαθξχηεξν φπσο κπνξεί λα δηαπηζησζεί ειεθηξνεγθεθαινγξαθηθά. Σν ειαθξχηεξν ζηάδην κπνξεί λα είλαη θαη ε εγξήγνξζε ζε νξηζκέλεο πεξηπηψζεηο. Με ηελ επαθφινπζε αλαθνχθηζε απφ ηελ αζθπμία ν αζζελήο γξήγνξα μαλαθνηκάηαη βαζχηεξα, νπφηε ζπκβαίλεη λέα απφθξαμε θαη ε δηαδηθαζία επαλαιακβάλεηαη. Αξθεηνί κεραληζκνί ζπκκεηέρνπλ ζηελ έλαξμε θαη ηε ιήμε ηεο θάζε απφθξαμεο ζηνλ χπλν. ε γεληθέο γξακκέο, ε ζχγθιεηζε ηνπ αλψηεξνπ αεξαγσγνχ ζπκβαίλεη φηαλ ε αξλεηηθή ελδναπιηθή πίεζε ηνπ θαξπγγηθνχ απινχ θαηά ηε θάζε ηεο εηζπλνήο ππεξβεί θαηά έλα θξίζηκν πνζνζηφ ηηο ζηαζεξνπνηεηηθέο δπλάκεηο πνπ αλαπηχζζνληαη απφ ηνπο δηαηείλνληεο θαη ηνπο ζθηγθηήξεο κχεο ησλ αλψηεξσλ αεξαγσγψλ (φπσο απηέο εθθξάδνληαη απφ ηελ θξίζηκε πίεζε ζύγθιεηζεο ηνπ αεξαγσγνύ Critical Pressure ή P crit )(26, 45). Ηδηαίηεξν ξφιν έρεη ν πξνζηαηεπηηθφο ξφινο ηνπ απμεκέλνπ ηφλνπ ηνπ γελεηνγισζζηθνχ κπ(24) θαη ηνπ ππνγιψζζηνπ λεχξνπ(42, 46). Απφ ηελ άιιε, ε επαλαιακβαλφκελε θηλεηνπνίεζε ηνπ ζπκπαζεηηθνχ ζπζηήκαηνο, ηα ίδηα ηα επεηζφδηα ηεο απφθξαμεο θαη νη επαγφκελεο κηθξναθππλίζεηο νδεγνχλ ζε έλα θαζεζηψο ρξφληαο θιεγκνλήο θαη πηζαλφλ γεληθεπκέλνπ νμεηδσηηθνχ ζηξεο κε απψηεξεο επηπηψζεηο ζε δηάθνξα φξγαλα θαη ζπζηήκαηα ηνπ πάζρνληα νξγαληζκνχ(37, 47, 48). Ζ αηηηνπαζνγέλεηα ηνπ ΑΑΤΤ δελ είλαη επαθξηβψο γλσζηή. Γλσξίδνπκε φηη αλαηνκηθνί θαη ιεηηνπξγηθνί παξάγνληεο ζπκβάιινπλ ζηελ αλάπηπμε ηεο θξίζηκεο πίεζεο πνπ πξνθαιεί ζχγθιεηζε ησλ θαξπγγηθψλ ηνηρσκάησλ θαη επαθφινπζε απφθξαμε ησλ αλψηεξσλ αεξαγσγψλ. Έλα κηθξφ πνζνζηφ ησλ αζζελψλ έρνπλ ζαθή αλαηνκηθή ζηέλσζε σο απνηέιεζκα κηθξνγλαζίαο, νπηζζνγλαζηζκνχ θαη άιισλ

51 ζθειεηηθψλ δηαηαξαρψλ, ζπγγελψλ ή κεηαηξαπκαηηθψλ (ζην κέζν, θπξίσο, πξφζσπν), ππεξηξνθίαο ακπγδαιψλ, θχζηεσλ θαη φγθσλ θάξπγγα θαη ιάξπγγα. ηελ πιεηνλφηεηα, σζηφζν, ησλ πεξηπηψζεσλ δελ αλεπξίζθεηαη θάπνηα θαηαζθεπαζηηθή αλσκαιία. Ζ ξηληθή απφθξαμε (ξηλίηηδεο, ξηληθνί πνιχπνδεο) κπνξεί λα νδεγήζεη ζε ειάηησζε ηεο ελδναπιηθήο πίεζεο ζην θάξπγγα, δηφηη ην δηάθξαγκα ζπζπάηαη εληνλφηεξα γηα λα ππεξληθήζεη ηελ απμεκέλε αληίζηαζε ξνήο ζηε κχηε. Σφηε βέβαηα κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί ε ελαιιαθηηθή ζηνκαηηθή αεξνθφξνο νδφο. Ζ παρπζαξθία, ην θάπληζκα θαη ε θαηαλάισζε αιθνφι ή θαηαζηαιηηθψλ θαξκάθσλ (φπσο νη βελδνδηαδεπίλεο θαη ηα αληηηζηακηληθά) επλννχλ επίζεο ηε ζχγθιεηζε ησλ αλψηεξσλ αεξαγσγψλ. Γηάθνξα λεπξνκπτθά λνζήκαηα πνπ πξνζβάιινπλ ηηο εκπιεθφκελεο κπτθέο νκάδεο κπνξνχλ λα νδεγήζνπλ επίζεο ζηε ζχγθιεηζε ησλ αεξαγσγψλ. Γηα ην ίδην απνηέιεζκα ελνρνπνηνχληαη επζέσο θαη ελδνθξηλνινγηθά λνζήκαηα, φπσο ππνζπξενεηδηζκφο θαη κεγαιαθξία, ελψ νη νξκνληθέο κεηαβνιέο πνπ ζπκβαίλνπλ ζηελ εκκελφπαπζε επζχλνληαη γηα ηελ απμεκέλε επίπησζε ηνπ ΑΑΤΤ ζηηο γπλαίθεο κεηά ηε κέζε ειηθία(34). 51

52 52 Κιηληθή Δηθφλα Σν ζπρλφηεξν λπρηεξηλφ ζχκπησκα είλαη ην βαξχ ξνραιεηφ πνπ είλαη ελδεηθηηθφ απφθξαμεο αλψηεξσλ αεξαγσγψλ. πλήζσο πξνεγείηαη αξθεηά ρξφληα ησλ ινηπψλ ζπκπησκάησλ θαη έρεη ραξαθηεξηζηηθφ ήρν βαζκηαία απμαλφκελν κέρξηο απφηνκεο δηαθνπήο κφιηο ζπκβεί ε νξηζηηθή απφθξαμε. Ο ηεξκαηηζκφο ηεο άπλνηαο ζπλνδεχεηαη απφ έλα λέν δπλαηφ ξνραιεηφ, ην νπνίν ζπλδέεηαη κε θηλήζεηο ηνπ ζψκαηνο ή ησλ πνδηψλ. Με ηε ζεηξά ηνπ θαη απηφ κεηψλεηαη κέρξηο εμαθάληζεο γηα λα αξρίζεη εθ λένπ ν θχθινο ηεο επφκελεο άπλνηαο ζηνλ χπλν. Σν ξνραιεηφ κε ηνπο ραξαθηήξεο ηνπ (crescendo decrescendo) αλαθέξεη ζπλεζέζηεξα ν ζχληξνθνο ζην θξεβάηη, καδί κε ηελ ελφριεζε πνπ πθίζηαηαη. Οξηζκέλεο θνξέο ν ίδηνο ν αζζελήο μππλά εληειψο θαη αλαθέξεη αίζζεκα πληγκνλήο ή θαη αυπλία ιφγσ ζπρλψλ αθππλίζεσλ. Ο θαηαθεξκαηηζκφο ηνπ χπλνπ απφ ηηο κηθξναθππλίζεηο πνπ ηεξκαηίδνπλ ηα απλντθά επεηζφδηα έρεη ζεκαληηθέο επηπηψζεηο ζηηο δξαζηεξηφηεηεο ηεο επφκελεο εκέξαο. Οη αζζελείο παξαπνλνχληαη γηα αλήζπρν, κε αλαδσνγνλεηηθφ χπλν, αίζζεκα ρξφληαο θφπσζεο, ζνβαξή δπζθνιία πξνζαλαηνιηζκνχ φηαλ μππλνχλ ην πξσί θαη γηα πνλνθεθάινπο. Σν ζνβαξφηεξν φκσο ζχκπησκα είλαη ε εκεξήζηα ππλειία. Αξρηθά απηή εκθαλίδεηαη κφλν ζε παζεηηθέο δξαζηεξηφηεηεο, φπσο ε παξαθνινχζεζε ηειεφξαζεο ή ην δηάβαζκα, αιιά φπσο εμειίζζεηαη ε δηαηαξαρή, επεθηείλεηαη ζε φιν θαη πεξηζζφηεξεο θαζεκεξηλέο δξαζηεξηφηεηεο. Ο αζζελήο κπνξεί λα θηάζεη ζε ζεκείν λα ράζεη ηε δνπιεηά ηνπ ή λα πξνθαιέζεη επαγγεικαηηθφ αηχρεκα. Τπλειία εκθαλίδεηαη πνιχ ζπρλά θαη θαηά ηε δηάξθεηα νδήγεζεο, γεγνλφο πνπ απνηειεί κεγάιν θίλδπλν γηα ηε δεκφζηα αζθάιεηα αιιά θαη ηνλ ίδην ηνλ πάζρνληα. Τπνινγίδεηαη φηη ην 20-25% ησλ ηξνραίσλ αηπρεκάησλ πνπ ζπκβαίλνπλ ζε εζληθέο νδνχο νθείινληαη ζε νδεγνχο πνπ απνθνηκήζεθαλ ζην ηηκφλη. Οη απλντθνί αζζελείο πνπ δελ αθνινπζνχλ θάπνηα ζεξαπεία δηαηξέρνπλ 7 θνξέο κεγαιχηεξν θίλδπλν λα πξνθαιέζνπλ ηξνραίν αηχρεκα ζε ζρέζε κε ηνπο πγηείο. Με ηελ έλαξμε ηεο ζεξαπείαο επέξρεηαη ζεκαληηθή βειηίσζε απηψλ ησλ ζηαηηζηηθψλ(1, 35, 36). πρλά εκθαλίδνληαη γλσζηαθέο δηαηαξαρέο φπσο απψιεηα κλήκεο, ζχγρπζε, δπζθνιίεο θξίζεο, αιιά θαη κεηαβνιέο ηνπ ραξαθηήξα φπσο επεξεζηζηφηεηα, αθφκα θαη θαηάζιηςε. Οη δηαηαξαρέο απηέο έρνπλ κεγάιε επίδξαζε ζηελ πνηφηεηα δσήο ησλ αζζελψλ(3, 27, 38) θαη απνδίδνληαη ζηνλ θαηαθεξκαηηζκφ ηνπ χπλνπ

53 απφ ηηο επαλαιακβαλφκελεο κηθξναθππλίζεηο, θαζψο θαη ηελ θαηάξγεζε ησλ βαζχηεξσλ ζηαδίσλ ηνπ χπλνπ. Άιια ζπκπηψκαηα πνπ εκθαλίδνληαη θαηά ηε δηάξθεηα ηνπ χπλνπ είλαη: λπρηνπξία ιφγσ ππεξβνιηθήο έθθξηζεο λαηξηνπξεηηθνχ πεπηηδίνπ, γαζηξν-νηζνθαγηθφ αληαλαθιαζηηθφ ιφγσ επαλαιακβαλφκελσλ δνθηκαζηψλ Mueller θαηά ηε δηάξθεηα ησλ απλνηψλ, εθζεζεκαζκέλε ελνριεηηθή εθίδξσζε ιφγσ ππεξδξαζηεξηφηεηαο ηνπ ζπκπαζεηηθνχ, ελψ ελδερνκέλσο λα εκθαληζηεί θαη λπρηεξηλή ζηεζάγρε ιφγσ κείσζεο ξνήο ζηα ζηεθαληαία αγγεία θαηά ηε δηάξθεηα ησλ απλνηψλ, εμαηηίαο ηεο αγγεηνζχζπαζεο θαη ησλ κεηαβνιψλ ζηνλ φγθν παικνχ πνπ απηέο πξνθαινχλ. Γεπηεξεχνληα ζπκπηψκαηα πνπ εκθαλίδνληαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο εγξήγνξζεο είλαη: πνλνθέθαινο ιφγσ απμεκέλεο ελδνθξάληαο πίεζεο ή/θαη ππεξθαπλίαο, πνπ παξαηεξνχληαη θαηά ηηο άπλνηεο, μεξφηεηα ζην ιαηκφ ιφγσ ζηνκαηηθήο αλαπλνήο κεηά απφ ξηληθή απφθξαμε, κείσζε ηεο libido, αθφκα θαη αληθαλφηεηα ζαλ απνηέιεζκα ηεο εκεξήζηαο ππλειίαο αιιά θαη κεησκέλσλ επηπέδσλ ηεζηνζηεξφλεο ιφγσ κείσζεο έθθξηζεο γνλαδνηξνθηλψλ ζηνλ χπλν. 53

54 54 Δπηπινθέο Οη επηπινθέο ηνπ ζπλδξφκνπ(49) είλαη θαξδηαγγεηαθέο(2, 50) θαη αλαπλεπζηηθέο εθηφο βέβαηα απφ ηα ηξνραία αηπρήκαηα θαη ηηο λεπξνςπρηαηξηθέο δηαηαξαρέο(26) πνπ αλαθέξζεθαλ ζηελ θιηληθή εηθφλα παξαπάλσ. Δπηδεκηνινγηθέο κειέηεο έρνπλ δείμεη ηζρπξή ζπζρέηηζε ηνπ ΑΑΤΤ κε αξηεξηαθή ππέξηαζε(51), αγγεηαθά εγθεθαιηθά επεηζφδηα, ζηεθαληαία λφζν / έκθξαγκα κπνθαξδίνπ θαη θαξδηαθή αλεπάξθεηα(37). Αθφκα, θαξδηαθέο αξξπζκίεο ηνπ ηχπνπ ηεο ελαιιαγήο βξαδπθαξδίαο ηαρπθαξδίαο είλαη ζπρλέο, ελψ θνιπνθνηιηαθφο απνθιεηζκφο 1 νπ θαη 2 νπ βαζκνχ, αθφκα θαη αηθλίδηνο ζάλαηνο, έρνπλ αλαθεξζεί(52). Υξφληα αλαπλεπζηηθή αλεπάξθεηα κε ππνμαηκία θαη ππεξθαπλία, θαζψο θαη δεπηεξνπαζήο πλεπκνληθή ππέξηαζε εκθαλίδνληαη φηαλ ην ΑΑΤΤ ζπλππάξρεη κε Υξφληα Απνθξαθηηθή Πλεπκνλνπάζεηα (ΥΑΠ), εθζεζεκαζκέλε παρπζαξθία ή λεπξνκπτθφ λφζεκα, δειαδή θαηαζηάζεηο πνπ πξνθαινχλ ρξφλην ππναεξηζκφ.

55 55 Γηάγλσζε - Πνιπππλνγξαθία Ζ ππφλνηα γηα ηε δηάγλσζε ηνπ ΑΑΤΤ βαζίδεηαη ζην ηζηνξηθφ θαη επηθνπξηθά ζηε θπζηθή εμέηαζε. Γελ ππάξρεη πάλησο επζεία ζπζρέηηζε κεηαμχ ηνπ αξηζκνχ ησλ επεηζνδίσλ θαη ηεο θιηληθήο εηθφλαο. Ζ δηάθξηζε κεηαμχ άπλνηαο θαη ππφπλνηαο ζηελ θαζεκεξηλή πξαθηηθή δελ έρεη ηδηαίηεξε ζεκαζία, κηα θαη νη άπλνηεο κπνξεί λα κεηαπέζνπλ ζε ππφπλνηεο θαη αληίζηξνθα, αλάινγα κε δηάθνξα εξεζίζκαηα ή πξνδηαζεζηθνχο παξάγνληεο ηε λχρηα ηνπ χπλνπ. Δμάιινπ, ππάξρεη κεηαβνιή ηνπ αξηζκνχ ησλ απλντθψλ επεηζνδίσλ απφ λχρηα ζε λχρηα. Ζ κέζνδνο εθινγήο (gold standard) γηα λα ηεζεί ε δηάγλσζε είλαη ε πνιπζσκαηνγξαθηθή κειέηε ύπλνπ ή πνιπππλνγξαθία(31, 53, 54). Ζ πνιπππλνγξαθία (polysomnography PSG) είλαη ε ηαπηφρξνλε θαηαγξαθή θαη ζπλδπαζκέλε αλάιπζε δηαθφξσλ βηνπαξακέηξσλ θαηά ηε δηάξθεηα ηνπ χπλνπ. Ο αξηζκφο θαη ην είδνο ησλ θαηαγξαθφκελσλ παξακέηξσλ δηαθέξεη αλάινγα κε ηνλ πξνζαλαηνιηζκφ θαη ηηο εξεπλεηηθέο επηινγέο θάζε Μνλάδαο Μειέηεο Ύπλνπ. πκπεξηιακβάλνληαη νπσζδήπνηε νη ππνρξεσηηθέο παξάκεηξνη πνπ είλαη λεπξνθπζηνινγηθέο γηα ηε ζηαδηνπνίεζε ηνπ χπλνπ θαη θαξδηναλαπλεπζηηθέο γηα ηε δηάγλσζε δηαηαξαρψλ ηεο αλαπλνήο ζηνλ χπλν. Μπνξεί λα πεξηιακβάλεη αθφκα θαηαγξαθέο ηεο θίλεζεο ησλ πνδηψλ, ηεο θίλεζεο ζέζεο ηνπ ζψκαηνο, ηεο ζηχζεο ηνπ πένπο, phκεηξία ζηνκάρνπ, νηζνθαγηθφ θαζεηήξα κέηξεζεο ελδνζσξαθηθήο πίεζεο, ζπλερή (αηκαηεξή ή αλαίκαθηε) θαηαγξαθή ηεο αξηεξηαθήο πίεζεο, ρξφλνπ κεηάδνζεο ηνπ θαξδηαθνχ παικνχ (Pulse Transit Time PTT), θαηαγξαθή βίληεν θιπ. Γηα ηε ζηαδηνπνίεζε ηνπ χπλνπ είλαη απαξαίηεηε ε θαηαγξαθή ειεθηξνεγθεθαινγξαθήκαηνο (ΖΔΓ), ειεθηξννθζαικνγξαθήκαηνο (ΖΟΓ) θαη ειεθηξνκπνγξαθήκαηνο ππνγελεηδίνπ κπφο (ΖΜΓ). Υξεζηκνπνηνχληαη ειεθηξφδηα επηθαλείαο θαη ηα ζήκαηα πεξλνχλ απφ θίιηξα θαη εληζρπηέο, πξνηνχ θαηαγξαθνχλ ζε ραξηί ή, ζπλεζέζηεξα ζήκεξα, απνζεθεπηνχλ ζε ειεθηξνληθφ ππνινγηζηή. Σα ειεθηξηθά δπλακηθά πνπ θαηαγξάθνληαη απφ ειεθηξφδηα ηνπνζεηεκέλα ζην δέξκα ηνπ θξαλίνπ αληαλαθινχλ ηε ζπλνιηθή δξαζηεξηφηεηα ησλ λεπξψλσλ απφ ηηο ππνθείκελεο πεξηνρέο ηνπ εγθεθάινπ θαη, θπξίσο, εγθεθαιηθνχ θινηνχ. Παξέρνπλ ηε ζπλερή,

56 56 κε επεκβαηηθή παξαθνινχζεζε ηεο ειεθηξηθήο δξαζηεξηφηεηαο θαη ηηο δηαθπκάλζεηο ηεο θαηά ηε δηάξθεηα ηνπ χπλνπ. Ζ πνιπππλνγξαθία παξέρεη ζήκεξα εηθφλεο ησλ θαηαγξαθφκελσλ βηνζεκάησλ ζε νζφλεο ειεθηξνληθψλ ππνινγηζηψλ (Ζ/Τ) κέζσ εηδηθψλ πξνγξακκάησλ κεηαθνξάο θαη επεμεξγαζίαο ησλ πξσηνγελψλ ζεκάησλ πξνο πεξαηηέξσ αλάιπζε θαη ρεηξνθίλεηε εθηίκεζε. πλήζσο ε πξνβνιή ησλ θαηαγξαθψλ γίλεηαη ζε ρξνληθά παξάζπξα ησλ 30 δεπηεξνιέπησλ πνπ νλνκάδνληαη «επνρέο», ζχκθσλα κε ηα δηεζλή θξηηήξηα δηάγλσζεο(30, 33, 54) (παξάδεηγκα θαίλεηαη ζηελ Εηθόλα 10). Τπάξρεη πιένλ πάληα ε δπλαηφηεηα γηα απηνκαηνπνηεκέλε εθηίκεζε θαη δηάγλσζε κηαο κειέηεο χπλνπ απφ ηνλ Ζ/Τ, αιιά κέρξη ζηηγκήο ηα απνηειέζκαηα απφ ηέηνηνπ είδνπο αλαθνξέο δελ είλαη ελζαξξπληηθά ψζηε λα επηηξαπεί ε ρξήζε ηνπο ζηελ θιηληθή πξάμε(55-60). Ζ έγθαηξε αξρηθή εθηίκεζε θαη δηάγλσζε ηνπ ζπλδξφκνπ είλαη επηηαθηηθή πξνθεηκέλνπ λα απνθαζηζηεί ε απνηειεζκαηηθή ζεξαπεία θαη δηαρείξηζε ηεο λφζνπ(34). Μνινλφηη ε δηελέξγεηα πιήξνπο πνιπζσκαηνγξαθηθήο κειέηεο χπλνπ ζε εμεηδηθεπκέλα εξγαζηήξηα χπλνπ παξακέλεη ε κέζνδνο αλαθνξάο γηα ηε ζσζηή δηάγλσζε ηνπ ζπλδξφκνπ, δηάθνξεο ηερληθέο φπσο ε λπρηεξηλή νμπκεηξία(61) ή νη ζπζθεπέο ηχπνπ ΗΗ θαη ΗΗΗ πνπ εθηεινχλ πεξηνξηζκέλε θαηαγξαθή ησλ θαξδηναλαπλεπζηηθψλ παξακέηξσλ(55, 62, 63), έρνπλ εθαξκνζηεί σο ελαιιαθηηθέο δνθηκαζίεο αξρηθήο εθηίκεζεο θαη πξνζπκπησκαηηθήο δηαινγήο (screening tests) θαζψο ν αξηζκφο ησλ ππφ εμέηαζε αηφκσλ δηαξθψο απμάλεηαη(64). Απφ ηελ άιιε, ε πνιπππλνγξαθία είλαη αθξηβή κέζνδνο, απαηηεί πνιιέο εξγαηνψξεο θαη ππνζηεξίδεηαη φηη νδεγεί ζε ειαηησκέλε πξφζβαζε πνιιψλ δπλεηηθά αζζελψλ ζε θαηάιιειε δηάγλσζε θαη ζεξαπεία(27). Ζ απνηειεζκαηηθφηεηα πάλησο απηψλ ησλ ελαιιαθηηθψλ ηερληθψλ είλαη ππφ ακθηζβήηεζε(34).

57 57 Δικόνα 10: Δηθφλα νζφλεο Η/Τ ε νπνία δείρλεη κηα επνρή χπλνπ ζε πνιπζσκαηνγξαθηθή εμέηαζε χπλνπ. Πξφθεηηαη γηα ζηάδην 1 NREM χπλνπ ζην νπνίν ζεκεηψλεηαη απνθξαθηηθή άπλνηα κε παξάδνμε θηλεηηθφηεηα ζσξαθηθνχ θνηιηαθνχ ηνηρψκαηνο. (Πηγή: Α. Αμυιλοτίοσ, 2003) Σνπνζέηεζε ησλ ειεθηξνδίσλ αλαπλεπζηηθψλ βηνζεκάησλ Γηα ηε δηάγλσζε ηνπ ΑΑΤΤ είλαη πξσηαξρηθήο ζεκαζίαο ν εληνπηζκφο ησλ δηαηαξαρψλ ηεο αλαπλνήο ζηνλ χπλν, αιιά θαη ε εθηίκεζε ησλ επηπηψζεψλ ηνπο. Οη παξάκεηξνη πνπ ππνρξεσηηθά παξαθνινπζνχληαη είλαη: Ροή αέπα (από ηη μύηη και ηο ζηόμα) Ζ κέζνδνο αλαθνξάο γηα ηε κέηξεζε ηνπ αεξηζκνχ είλαη ε ζπλερήο παξαθνινχζεζε νιφθιεξεο ηεο ξνήο αέξα (απφ ηε κχηε θαη ην ζηφκα), κε εθαξκνγή ζηνκαηνξξηληθήο κάζθαο πνπ θέξεη πλεπκνηαρνγξάθν. Δίλαη ε κφλε πνζνηηθή κέζνδνο πνπ δίλεη αθξηβή

58 58 κέηξεζε ηνπ αλαπλεφκελνπ φγθνπ αέξα, αιιά πξνυπνζέηεη ηε ρξήζε εηδηθήο πξνζσπίδαο πνπ εθαξκφδεη αεξνζηεγψο ζην πξφζσπν θαη δελ είλαη εχθνια αλεθηή απφ ηεο εμεηαδφκελνπο. Δλαιιαθηηθά ρξεζηκνπνηνχληαη δηάθνξεο κέζνδνη: o Εηδηθνί αηζζεηήξεο αλίρλεπζεο ζεξκόηεηαο (thermistors) Απηνί αληρλεχνπλ ηεο κεηαβνιέο ζεξκνθξαζίαο κεηαμχ εηζπλεφκελνπ (ςπρξνχ αέξα δσκαηίνπ) θαη εθπλεφκελνπ (ζεξκνχ) αέξα, άξα δηαπηζηψλνπλ ηελ είζνδν θαη έμνδν αέξα απφ ηε κχηε θαη ην ζηφκα, δειαδή θαηαγξάθνπλ ηε ξνή. Ζ κέζνδνο είλαη πνηνηηθή. o Καπλνγξάθνο γηα ηελ θαηαγξαθή ηνπ ηεινεθπλεπζηηθνύ PCO 2 Αληρλεχεη ηελ παξνπζία δηνμεηδίνπ ηνπ άλζξαθα ζηνλ εθπλεφκελν αέξα, θαη ζπλεπψο, ηε ξνή, θαη είλαη ηεο πνηνηηθή κέζνδνο. o Ρηληθόο κεηαηξνπέαο πίεζεο (nasal pressure transducer) Δίλαη κηα ζρεηηθά λέα κέζνδνο, πνπ κπνξεί λα πνζνηηθνπνηεζεί θαιχηεξα απφ ηεο δχν πξψηεο, θαη είλαη εχθνια αλεθηή απφ ηεο αζζελείο, γη απηφ θαη πξνηηκάηαη απφ φιν θαη πεξηζζφηεξα Δξγαζηήξηα. Ζ κνξθή ηεο θακπχιεο πίεζεο ζε θάζε αλαπλνή δείρλεη εάλ ππάξρεη πεξηνξηζκφο ηεο ξνήο νθεηιφκελνο ζε ζηέλσζε ησλ αλψηεξσλ αεξαγσγψλ ή θαη εμάιεηςή ηεο. Δκηίμηζη αναπνεςζηικήρ πποζπάθειαρ Ζ κέζνδνο αλαθνξάο γηα ηελ εθηίκεζε ηεο αλαπλεπζηηθήο πξνζπάζεηαο, δειαδή ηεο ζχζπαζεο ησλ αλαπλεπζηηθψλ κπψλ, είλαη ε ηνπνζέηεζε νηζνθάγεηνπ θαζεηήξα ν νπνίνο θαηαγξάθεη ηηο ελδνυπεδσθνηηθέο πηέζεηο θαηά ηε δηάξθεηα ηνπ αλαπλεπζηηθνχ θχθινπ θαη άξα ηε δξαζηεξηφηεηα ησλ αλαπλεπζηηθψλ κπψλ. Δίλαη πνζνηηθή κέζνδνο αιιά θαη επεκβαηηθή, ζπλεπψο δχζθνια αλεθηή. Δλαιιαθηηθά επηλνήζεθαλ κέζνδνη γηα ηελ εθηίκεζε ηεο κεηαηφπηζεο ηνπ ζσξαθηθνχ θαη θνηιηαθνχ ηνηρψκαηνο (ε νπνία είλαη απνηέιεζκα ηεο ζχζπαζεο ησλ αλαπλεπζηηθψλ κπψλ πξνθεηκέλνπ λα εηζέιζεη αέξαο ζηε ζσξαθηθή θνηιφηεηα). πλήζσο ρξεζηκνπνηνχληαη δχν ηκάληεο ή δψλεο, έλαο γχξσ απφ ην ζψξαθα θαη έλαο γχξσ απφ ηελ θνηιηά (Εηθόλα 11), πνπ είηε θέξνπλ θαηάιιεινπο αηζζεηήξεο (επαγσγηθή πιεζπζκνγξαθία) είηε δηαζέηνπλ εηδηθφ ζπείξακα πνπ ηεληψλεηαη αλάινγα κε ην κέγεζνο ηεο κεηαηφπηζεο, είηε ιεηηνπξγνχλ κε ηελ αξρή ηνπ πηεδνειεθηξηθνχ θαηλνκέλνπ, είηε είλαη καγλεηφκεηξα πνπ ηνπνζεηνχληαη ζηελ πξνζζηνπίζζηα θαη ηελ πιάγηα επηθάλεηα ηνπ ζψξαθα θαη ηεο θνηιηάο. Απφ φιεο απηέο ηηο κεζφδνπο κφλν ε επαγσγηθή πιεζπζκνγξαθία (inductance plethysmography) κε

59 59 ηνπο ηκάληεο ή κε ην εηδηθφ θαλειάθη είλαη εκηπνζνηηθή θαη κπνξεί λα βαζκνλνκείηαη. Ζ θαηάξγεζε (κείσζε κεγαιχηεξε ηνπ 20%) ή κείσζε (κεηαμχ 20-50%) ηεο ξνήο αέξα φηαλ ζπλδπάδεηαη κε δηαηήξεζε ή αθφκα θαη αχμεζε έληαζεο ηεο αλαπλεπζηηθήο πξνζπάζεηαο, δειψλεη απνθξαθηηθήο αηηηνινγίαο αλαπλεπζηηθφ επεηζφδην, ελψ φηαλ ζπλδπάδεηαη κε εμάιεηςε ηεο αλαπλεπζηηθήο πξνζπάζεηαο δειψλεη θεληξηθήο αηηηνινγίαο επεηζφδην. Δπίζεο, φηαλ απνθξάζζνληαη νη αλψηεξνη αεξαγσγνί θαη δελ εηζέξρεηαη αέξαο ζηε ζσξαθηθή θνηιφηεηα ηφηε αλαπηχζζεηαη πνιχ έληνλε αξλεηηθή πίεζε απφ ην δηάθξαγκα πξνθεηκέλνπ λα επηηεπρζεί εηζπλνή. Όπσο ζπζπάηαη ην δηάθξαγκα ζπξψρλεη ην θνηιηαθφ ηνίρσκα πξνο ηα έμσ θαη αλαπηχζζεη ζεκαληηθή αξλεηηθή ελδνζσξαθηθή πίεζε ε νπνία θάπνηα ζηηγκή μεπεξλά ηηο ζηαζεξνπνηεηηθέο δπλάκεηο ηνπ ζσξαθηθνχ ηνηρψκαηνο, ην απνζηαζεξνπνηεί θαη παξαηεξείηαη πξνο ηα κέζα θίλεζε. Όηαλ ε απφθξαμε είλαη πιήξεο ηφηε δε κεηαθηλείηαη αέξαο πξνο ηνπο πλεχκνλεο θαη νη θηλήζεηο ζσξαθηθνχ θαη θνηιηαθνχ ηνηρψκαηνο είλαη ίζεο θαη αληίζεηεο θνξάο, δειαδή αιιεινεμνπδεηεξψλνληαη. Απηή ε παξάδνμε θηλεηηθφηεηα (Εηθόλα 10) είλαη ραξαθηεξηζηηθφ εχξεκα ηεο απνθξαθηηθήο άπλνηαο. Καπδιακή ζςσνόηηηα Καηαγξάθνληαη θπξίσο νη θαξδηαθέο ζθχμεηο κε Ζιεθηξνθαξδηνγξάθεκα (ΖΚΓ) ηξηψλ απαγσγψλ, ην νπνίν φκσο δελ είλαη επαξθέο γηα ηελ αθξηβή δηάγλσζε δπζξπζκηψλ. Οξςγόνυζη Γηα ηε κέηξεζε ηνπ θνξεζκνχ ηεο αηκνζθαηξίλεο ζε νμπγφλν ρξεζηκνπνηείηαη νμχκεηξν, ην νπνίν ηνπνζεηείηαη είηε ζην ινβφ ηνπ απηηνχ, είηε ζπλεζέζηεξα ζην δάθηπιν ηνπ ρεξηνχ. Μεηνλεθηήκαηα ζηελ εθηίκεζε ηεο νμπγφλσζεο κε ηε κέζνδν ηεο νμπκεηξίαο είλαη ε κεησκέλε αθξίβεηα ζε αζζελείο κε πνιχ ζθνχξν ρξψκα δέξκαηνο ή έληνλα ηθηεξηθνχο, ε κεησκέλε αμηνπηζηία ζε θνξεζκνχο <60% θαη ε θαζπζηέξεζε ζηελ έλδεημε ηνπ νμχκεηξνπ κεηά απφ θάπνην επεηζφδην απνθνξεζκνχ νθεηιφκελε ζην ίδην ην κεράλεκα θαη ζην ρξφλν θπθινθνξίαο ηνπ αίκαηνο απφ ηελ θαξδηά κέρξη ην ζεκείν κέηξεζεο. ε αζζελείο κε επηβξάδπλζε ηεο θπθινθνξίαο φπσο ζε θαξδηαθή αλεπάξθεηα, ε θαζπζηέξεζε είλαη αθφκα κεγαιχηεξε.

60 60 Ροσαληηό Υξεζηκνπνηείηαη κηθξφθσλν πνπ ηνπνζεηείηαη είηε πάλσ απφ ηελ ηξαρεία είηε ζηελ πξνζζηνπιάγηα επηθάλεηα ηνπ ιαηκνχ (πάλσ απφ ην θάξπγγα). Καηαγξάθνληαη ε δηάξθεηα θαη ε έληαζε ησλ επεηζνδίσλ ξνραιεηνχ (ζπρλφηεηεο κεηαμχ 40 θαη 150 Hz αιιά θαη αξκνληθέο κεηαμχ 300 θαη 1000 Hz). Δικόνα 11: Η δηάηαμε ηνπνζέηεζεο ειεθηξνδίσλ θαη ε ζέζε ηνπ εμεηαδφκελνπ θαηά ηε δηάξθεηα δηελέξγεηαο πνιπζσκαηνγξαθηθήο κειέηεο χπλνπ ζην εηδηθφ εξγαζηήξην.

61 61 ΜΔΡΟ Γ: ΣΟΙΥΔΙΑ ΣΗ ΘΔΩΡΙΑ ΣΗ ΠΟΛΤΠΛΟΚΟΣΗΣΑ Δδψ θαη κεξηθέο δεθαεηίεο, θπξίαξρε ζέζε ζηελ επηζηεκνληθή ζθέςε θαηέρεη ε ζεσξία ηεο πνιππινθφηεηαο, γλσζηή θαη σο «ζεσξία ηνπ ράνπο»(65). Οη επηδξάζεηο ηεο ζεσξίαο επεθηείλνληαη ζε φιν θαη πεξηζζφηεξεο εθαξκνγέο ησλ ζεηηθψλ επηζηεκψλ, αιιάδνληαο ζπρλά ηελ παξαδνζηαθή αληίιεςε γχξσ απφ δηάθνξα επηκέξνπο δεηήκαηα. Ζ επηζηήκε ηεο πνιππινθφηεηαο κειεηά ζπζηήκαηα πνπ είλαη αλνηρηά ζηηο επηδξάζεηο ηνπ επξχηεξνπ πεξηβάιινληφο ηνπο, αιιειεπηδξψληαο κε απηφ. Ζ βηνινγία θαη ε ηαηξηθή δελ έκεηλαλ αλεπεξέαζηεο απφ απηέο ηηο ζεσξήζεηο θαη πιένλ ε πνιππινθφηεηα ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα εξκελεχζεη πνιιά βηνταηξηθά θαηλφκελα κέζα απφ έλα λέν πξίζκα(66-74). Μέζα απφ ηε ζεσξία ησλ βηνινγηθώλ ζπζηεκάησλ, θάζε ζχζηεκα ηνπ αλζξψπηλνπ νξγαληζκνχ εμεηάδεηαη σο έλα ζχλνιν ππνζπζηεκάησλ ηα νπνία ζπλδένληαη κε πνιχπινθεο ζρέζεηο εμάξηεζεο πνπ θαζνξίδνπλ θαη ηε ζπλνιηθή δπλακηθή ζπκπεξηθνξά ηνπ ζπζηήκαηνο. Πξνθεηκέλνπ λα γίλνπλ θαηαλνεηέο νη παξάκεηξνη ηεο ζεσξίαο ηεο πνιππινθφηεηαο είλαη αλαγθαίνο ν νξηζκφο ηεο έλλνηαο ηνπ ράνπο θαη πην ζπγθεθξηκέλα, ηνπ ληεηεξκηληζηηθνύ 1 ράνπο. Ζ νξηνζέηεζή ηνπ, σζηφζν, πξνυπνζέηεη ηελ πεξηγξαθή δχν άιισλ θαηαζηάζεσλ, ηεο πεξηνδηθόηεηαο θαη ηεο ηπραηόηεηαο 2. Ζ πξψηε αθνξά ζε κηα πξνβιέςηκε θαη ζε ηαθηά δηαζηήκαηα επαλαιακβαλφκελε ζπκπεξηθνξά. πζηήκαηα ηα νπνία επηδεηθλχνπλ πεξηνδηθφηεηα θπβεξλψληαη απφ κηα ππνβφζθνπζα ληεηεξκηληζηηθή δηαδηθαζία. Αληίζεηα, ε ηπραία ζπκπεξηθνξά δελ είλαη επαλαιακβαλφκελε, αιιά εγγελψο απξφβιεπηε θαη ζε γεληθέο γξακκέο κε νξγαλσκέλε. Σν ράνο δηαθέξεη απφ ηηο δχν πξνεγνχκελεο θαηαζηάζεηο, αιιά έρεη ζηνηρεία θαη απφ ηηο δχν. Έηζη, παξφιν πνπ ε ρανηηθή ζπκπεξηθνξά κνηάδεη ηειείσο αλνξγάλσηε, είλαη ζηελ πξαγκαηηθφηεηα ληεηεξκηληζηηθή. Πξνυπνζέηεη έλα ζχζηεκα 1 Έλα ζχζηεκα ζεσξείηαη ληεηεξκηληζηηθφ φηαλ νξίδεηαη απφ γλσζηέο καζεκαηηθέο εμηζψζεηο θαη αξρηθέο ζπλζήθεο, ψζηε λα είλαη πξνβιέςηκν ζε νπνηαδήπνηε παξειζνληηθή ή κειινληηθή ρξνληθή ζηηγκή. Έλα δπλακηθφ ζχζηεκα είλαη ληεηεξκηληζηηθφ φηαλ ε εμέιημή ηνπ θαζνξίδεηαη πιήξσο απφ ηελ παξνχζα θαηάζηαζε θαη ην πξφηεξν ηζηνξηθφ ηνπ. 2 Μηα ηπραία δηαδηθαζία θαιείηαη θαη ζηνραζηηθή.

62 62 καζεκαηηθψλ εμηζψζεσλ πνπ ειέγρνπλ ηε ζπκπεξηθνξά ηνπ ζπζηήκαηνο, ελψ απφ ηελ άιιε, ε ρανηηθή ζπκπεξηθνξά πνηέ δελ επαλαιακβάλεη επαθξηβψο ηνλ εαπηφ ηεο, φπσο ε πεξηνδηθή. Δπνκέλσο, είλαη κηα κνξθή απεξηνδηθήο ζπκπεξηθνξάο. Έλα άιιν ραξαθηεξηζηηθφ ησλ ρανηηθψλ ζπζηεκάησλ είλαη φηη παξνπζηάδνπλ επαίζζεηε εμάξηεζε απφ ηηο αξρηθέο ζπλζήθεο. Απηφ ζεκαίλεη φηη πνιχ κηθξέο κεηαβνιέο ζηηο αξρηθέο ζπλζήθεο νδεγνχλ ζε κεγάιεο δηαθνξέο ζηε ζπκπεξηθνξά ηνπ ζπζηήκαηνο ζε κεηαγελέζηεξν ρξφλν (Εηθόλα 12). Μάιηζηα, νη κεηαγελέζηεξεο κεηαβνιέο είλαη αλάινγεο ηνπ κεγέζνπο ηεο δηαθνξάο ζηηο αξρηθέο ζπλζήθεο. Δικόνα 12: Μεγάιε επαηζζεζία ελφο ρανηηθνχ ζπζηήκαηνο ζηηο αξρηθέο ζπλζήθεο. Σν ζρήκα παξηζηά ηε ρξνληθή εμέιημε δχν ρανηηθψλ ζπζηεκάησλ (πξάζηλν θαη θφθθηλν) κε απεηξνειάρηζηε δηαθνξά ζηηο αξρηθέο δνζείζεο παξακέηξνπο. Απφ έλα ζεκείν θαη έπεηηα ε εμέιημε ησλ δχν ζπζηεκάησλ εκθαλίδεη εληειψο δηαθνξεηηθή πνξεία. Δπηπξφζζεηα, ε ρανηηθή ζπκπεξηθνξά απηνπεξηνξίδεηαη εληφο θάπνησλ αλαινγηθά κηθξψλ νξίσλ. Ζ κειέηε ηνπ ζπζηήκαηνο θαλεξψλεη κηα πνξεία πνπ δελ νδεγείηαη ζην άπεηξν, κα εληνπίδεηαη κέζα ζε ζπγθεθξηκέλα πιαίζηα. Σέινο, ε κειέηε ελφο ρανηηθνχ ζπζηήκαηνο αλαδεηθλχεη φηη ε ζπγθεθξηκέλε ζπκπεξηθνξά έρεη νξηζκέλε κνξθή θαη ηχπν, αθνινπζψληαο θαζνξηζκέλα πξφηππα. Απηά πνιιέο θνξέο παίξλνπλ ηε κνξθή πεξηνρψλ φπνπ ε ζπκπεξηθνξά ηνπ ζπζηήκαηνο θηλείηαη θαηά πξνηίκεζε 1, ή ηε κνξθή απαγνξεπκέλσλ δσλψλ ηηο νπνίεο ην πξφηππν ηεο ζπκπεξηθνξάο απνθεχγεη ραξαθηεξηζηηθά. 1 Οη πεξηνρέο απηέο είλαη γλσζηέο σο λεζίδεο ζηαζεξόηεηαο.

63 63 Απφξξνηα ησλ παξαπάλσ δηαπηζηψζεσλ είλαη ε παξαδνρή φηη ε αζθαιήο πξφβιεςε ηεο καθξνπξφζεζκεο εμέιημεο ελφο ρανηηθνχ ζπζηήκαηνο είλαη εθ ησλ πξαγκάησλ αλέθηθηε. Μάιηζηα φζν απνκαθξχλεηαη ν ρξνληθφο νξίδνληαο ηεο πξφβιεςεο, ηφζν απηή θαζίζηαηαη δπζρεξέζηεξε. Ωζηφζν, απηφ δε ζεκαίλεη φηη ε αμηνιφγεζε ησλ βαζηθψλ ηδηνηήησλ ησλ ρανηηθψλ ζπζηεκάησλ είλαη αδχλαηε ή αλνχζηα. Αληίζεηα, ε αλάιπζε ησλ ζπζηεκάησλ απηψλ σο νιφηεηεο θαη φρη σο ζχλνια επηκέξνπο ζπζηαηηθψλ, παξέρεη πνιχηηκεο πιεξνθνξίεο γχξσ απφ ηε ιεηηνπξγία ηνπο θαη ηε θχζε ηεο αιιειεπίδξαζεο κε ην πεξηβάιινλ ηνπο. Αλαθνξηθά κε ην κεραληζκφ γέλεζεο ηνπ ράνπο ζε έλα ππφ κειέηε ζχζηεκα, θεθαιαηψδε ξφιν παίδνπλ νη καζεκαηηθέο εμηζψζεηο πνπ δηέπνπλ ηε δπλακηθή ζπκπεξηθνξά ηνπ ζπζηήκαηνο. ε αληηδηαζηνιή κε ηα ζπκβαηηθά γξακκηθά βηνινγηθά ζπζηήκαηα (ζηα νπνία νη θχξηεο κεηαβιεηέο βξίζθνληαη ζε γξακκηθέο ζπλαξηήζεηο κεηαμχ ηνπο), ηα ρανηηθά αληίζηνηρα πεξηγξάθνληαη απφ κε γξακκηθέο ζρέζεηο κε κνλνηνληθνχ ηχπνπ 1. Απηέο νη ζρέζεηο νδεγνχλ, θάησ απφ νξηζκέλεο ζπλζήθεο, ζηε γέλεζε ηνπ ράνπο. ε αξθεηέο πεξηπηψζεηο ηα κε γξακκηθά ζπζηήκαηα δχλαληαη λα δηέιζνπλ έλαλ αξηζκφ απφ αλαγλσξίζηκα ζηάδηα πξνηνχ θαηαιήμνπλ πιήξσο ρανηηθά. Σα ελδηάκεζα απηά ζηάδηα είλαη ζπρλά γξακκηθνχ ηχπνπ θαη γεληθφηεξα κπνξνχλ λα ζεσξεζνχλ πξνάγγεινη ηεο πνιππινθφηεηαο, ψζηε ν εληνπηζκφο ηνπο λα απνηειεί ρξήζηκν εξγαιείν γηα ηελ πξφβιεςε ηεο κεηαγελέζηεξεο ζπκπεξηθνξάο ελφο δπλεηηθά ρανηηθνχ ζπζηήκαηνο. Έλα απφ ηα ζηνηρεία πνπ επζχλνληαη γηα ηα πξφηππα ζπκπεξηθνξάο θαη ηελ αδπλακία πιήξνπο πξφβιεςεο ησλ ρανηηθψλ ζπζηεκάησλ είλαη νη πνιπάξηζκνη βξφρνη αλάδξαζεο πνπ απηά πεξηέρνπλ. Με ηνλ φξν απηφλ πεξηγξάθνληαη θπθιηθέο δηαηάμεηο αηηηαθά ζπλδεδεκέλσλ ζηνηρείσλ ελφο ζπλφινπ, φπνπ έλα αξρηθφ αίηην δηαδίδεηαη θαηά κήθνο ηνπ θχθινπ, έηζη ψζηε θάζε ζηνηρείν λα επεξεάδεη ην επφκελν, έσο φηνπ ην ηειεπηαίν λα επεξεάζεη θαη πάιη ην πξψην 2. Τπάξρνπλ δχν βαζηθά είδε αλάδξαζεο, ε ζεηηθή θαη ε αξλεηηθή. Ζ πξψηε έρεη εληζρπηηθφ ραξαθηήξα, αθνχ ην πξντφλ κηαο 1 Γειαδή ζε κία ππνζεηηθή ηηκή y ζηνλ θάζεην άμνλα ηεο γξαθηθήο παξάζηαζεο ησλ κεηαβιεηψλ ηνπ ζπζηήκαηνο κπνξεί λα αληηζηνηρνχλ δχν ή θαη πεξηζζφηεξεο ηηκέο ηνπ x. 2 Δλαιιαθηηθά, σο βξφρνο αλάδξαζεο νξίδεηαη ε κεηαβίβαζε πιεξνθνξίαο γηα ην απνηέιεζκα κηαο δηαδηθαζίαο ή δξαζηεξηφηεηαο ζηελ ίδηα ηελ πεγή.

64 64 δηεξγαζίαο επηζηξέθεη ζηελ αξρή ηνπ βξφρνπ θαη αλαηξνθνδνηεί ην ζχζηεκα νδεγψληαο ζε έλα ηζρπξφηεξν απνηέιεζκα. Ζ δε αξλεηηθή αλάδξαζε έρεη ξφιν ξπζκηζηηθό, γηαηί ζε απηή ην ηειηθφ απνηέιεζκα ηεο δηαδηθαζίαο επαλέξρεηαη ζηελ αξρηθή πεγή κε ζηφρν ηνλ πεξηνξηζκφ ηεο παξαγσγήο ηνπ. ηα βηνινγηθά ζπζηήκαηα παξαηεξείηαη ε χπαξμε πνιιψλ ζπδεπγκέλσλ βξφρσλ αλάδξαζεο, νη νπνίνη ζπρλά δίλνπλ γέλεζε ζην ληεηεξκηληζηηθφ ράνο. Αμίδεη εδψ λα ζεκεησζεί φηη, φπσο πξνέθπςε απφ ηελ πεξηγξαθή ηνπ κεραληζκνχ ξχζκηζεο ηεο αλαπλνήο, ζηελ αλαπλεπζηηθή ξπζκνγέλεζε εκπεξηέρνληαη πνιππιεζείο βξφρνη παιίλδξνκεο ξχζκηζεο, πνπ δηθαηνινγνχλ πηζαλή ζπζρέηηζε ηεο δηαδηθαζίαο κε ρανηηθνχο φξνπο. Μηα ζεκαληηθή παξάκεηξνο αλαθνξηθά κε ηα ζηνηρεία πνπ δίλνπλ γέλεζε ζην ράνο είλαη ε ζπλεηδεηνπνίεζε φηη αθφκα θαη νη πην απιέο εμηζψζεηο πνπ πεξηγξάθνπλ δπλακηθά ζπζηήκαηα κπνξνχλ λα έρνπλ απξφβιεπηε, ρανηηθή εμέιημε. Ζ παξαηήξεζε απηή γίλεηαη εκθαλήο φηαλ ηξνθνδνηήζνπκε κηα ζπλάξηεζε κε ηηκέο ηεο κεηαβιεηήο απηέο πνπ βξέζεθαλ σο απνηειέζκαηα ηεο ίδηαο ηεο ζπλάξηεζεο, δειαδή φηαλ πξνβνχκε ζε δηαδνρηθέο επαλαιήςεηο ηεο (iterations). Έηζη, γηα κηα ζπλάξηεζε f(x) ζα ιεθζνχλ νη ηηκέο x, f(x), f 2 (x), f 3 (x),..., f n (x),..., νη νπνίεο ζπληζηνχλ ηε ιεγφκελε ηξνρηά ηεο ζπλάξηεζεο. Ζ ηξνρηά κπνξεί λα είλαη πεξηνδηθή θαη κεηά απφ ηθαλφ αξηζκφ επαλαιήςεσλ λα ηαιαληψλεηαη κεηαμχ δχν ζηαζεξψλ ζεκείσλ, ή λα νδεγείηαη αξγά ή γξήγνξα πξνο ην άπεηξν. Κάπνηεο θνξέο, σζηφζν, δείρλεη λα θηλείηαη κέζα ζε έλα θιεηζηφ, θξαγκέλν δηάζηεκα πεξλψληαο απφ φια ηα ζεκεία ηνπ δηαζηήκαηνο φηαλ απεηθνληζηεί γξαθηθά, ελψ δελ μεθεχγεη πξνο ην άπεηξν. Ζ ζπκπεξηθνξά απηή ζεσξείηαη ελδεηθηηθή ηνπ ράνπο ζε έλα ζχζηεκα (Εηθόλα 13).

65 65 Δικόνα 13: Γξαθηθή παξάζηαζε ζηελ νπνία έρεη παξαζηαζεί ε ηξνρηά κηαο ζπλάξηεζεο πνπ εκθαλίδεη ρανηηθή ζπκπεξηθνξά. Σν ζρήκα θαιείηαη θαη τάρτης επιστρουής (return map). Δηθάδεηαη φηη ε «αθαλφληζηε» απηή ζπκπεξηθνξά είλαη απφξξνηα ηεο ίδηαο ηεο εζσηεξηθήο δπλακηθήο ησλ ζπζηεκάησλ θαη δελ εμαξηάηαη απφ εμσηεξηθνχο παξάγνληεο. Οη εζσηεξηθέο δπλάκεηο ηείλνπλ λα επαλαθέξνπλ ηα ζπζηήκαηα ζε θαηαζηάζεηο ηζνξξνπίαο ρσξίο λα κπνξνχλ πνηέ λα ην επηηχρνπλ. Πξνθεηκέλνπ λα είλαη έλα ζχζηεκα ρανηηθφ πξέπεη λα πεξηγξάθεηαη απφ ηνπιάρηζηνλ ηξεηο αλεμάξηεηεο κεηαβιεηέο θαηάζηαζεο, ελψ κία ηνπιάρηζηνλ απφ ηηο εμηζψζεηο νθείιεη λα πεξηέρεη έλαλ κε γξακκηθφ φξν. Δάλ ζρεκαηίζνπκε δηάγξακκα πνπ δείρλεη ηα ζεκεία κηαο ηξνρηάο 1 ησλ επαλαιήςεσλ κηαο ζπλάξηεζεο ζε ζρέζε κε ην ζηαζεξφ κέξνο C ηεο ζπλάξηεζεο απηήο, ιακβάλνπκε ην επνλνκαδφκελν δηάγξακκα δηαθιαδώζεσλ (Εηθόλα 14). ε απηφ θαζίζηαληαη νξαηά ηα ζεκεία πνπ ε ηξνρηά δηαθιαδίδεηαη δίλνληαο θιάδνπο πνπ εκθαλίδνπλ αξθεηά ελδηαθέξνληα ραξαθηεξηζηηθά θαη νη νπνίνη έρνπλ πνιιά γλσξίζκαηα ηεο fractal γεσκεηξίαο. 1 ηα δηαγξάκκαηα απηά δε ιακβάλνληαη ππφςε νη πξψηεο δεθάδεο ή εθαηνληάδεο επαλαιήςεηο, δειαδή έσο φηνπ ζηαζεξνπνηεζεί ε ηξνρηά ηεο κειεηνχκελεο εμίζσζεο.

66 66 Δικόνα 14: Γηάγξακκα δηαθιαδψζεσλ κηαο ζπλάξηεζεο (f: x --> x 2 + c). ηνπο ράξηεο επηζηξνθήο δηαθξίλεηαη θαζαξά θαη ε κεγάιε επαηζζεζία ησλ ρανηηθψλ ζπζηεκάησλ ζηηο αξρηθέο παξακέηξνπο, θαζψο δχν πνιχ γεηηνληθά ζεκεία απφ φπνπ αξρίδνπλ δχν ηξνρηέο δχλαληαη λα νδεγνχλ ζε ηξνρηέο πνπ απνθιίλνπλ δξακαηηθά ζηε ζπλέρεηα. Καηά ηε γξαθηθή επεμεξγαζία ησλ ρανηηθψλ ζπζηεκάησλ, ζπρλά είλαη αλαγθαία φζν θαη δηαθσηηζηηθή ε θαηάζηξσζε ησλ γξαθεκάησλ ησλ επηπέδσλ θάζεσλ (phase plane plots). Απηά παξηζηνχλ γξαθηθά ηε ζπκπεξηθνξά ησλ δπλακηθψλ ζπζηεκάησλ ζην ρώξν θάζεσλ (state space), δειαδή ζηελ αθεξεκέλε καζεκαηηθή πεξηνρή φπνπ ε ζπκπεξηθνξά ιαβαίλεη ρψξα 1. ηνπο ρψξνπο θάζεσλ ζπρλά παξαηεξείηαη φηη ην γξάθεκα ησλ επηπέδσλ θάζεσλ δείρλεη κηα ηξνρηά πνπ έιθεηαη ζε έλα ή πεξηζζφηεξα ζεκεία, ηα νπνία θαινχληαη ειθπζηέο (attractors). Οη ειθπζηέο κπνξεί λα είλαη ζεκεηαθνί, δηζδηάζηαηνη ή νη ιεγφκελνη παξάμελνη ή ρανηηθνί ειθπζηέο, νη νπνίνη ζεσξνχληαη θαη ραξαθηεξηζηηθνί ελφο ρανηηθνχ ζπζηήκαηνο (Εηθόλα 1 Δλαιιαθηηθά, ν ρώξνο θάζεσλ ή πνιιαπιόηεηα νξίδεηαη σο ν πνιπδηάζηαηνο ρψξνο πνπ θαηαιακβάλεη έλα γξάθεκα κε πνιιέο κεηαβιεηέο, ην νπνίν αλαπαξηζηά ηε ζπκπεξηθνξά ελφο δπλακηθνχ ζπζηήκαηνο.

67 67 15). Ζ θπζηθή ζεκαζία ησλ ειθπζηψλ είλαη φηη θάζε θνξά πνπ ην δπλακηθφ ζχζηεκα πιεζηάδεη ζηε γεηηλίαζή ηνπο, θαηαξξέεη ζε απηνχο ρσξίο δπλαηφηεηα δηαθπγήο, εθηφο θαη αλ δερηεί κηα επηπξφζζεηε εμσηεξηθή δχλακε. Δικόνα 15: Γχν ηχπνη παξάμελσλ ή ρανηηθψλ ειθπζηψλ. Αξηζηεξά ν ειθπζηήο Ikeda θαη δεμηά απηφο ηνπ Lorenz. (Πηγή: Υ. Βαρελάς, 2003) Δπηπξφζζεηα, έλα απφ ηα θχξηα γλσξίζκαηα πνιιψλ δηαγξακκάησλ δηαθιάδσζεο ζηα ρανηηθά ζπζηήκαηα είλαη ε απηννκνηόηεηα (self similarity). Οξηζκέλεο κηθξέο πεξηνρέο ζηα δηαγξάκκαηα εκθαλίδνπλ φκνηα ραξαθηεξηζηηθά κε άιιεο κεγαιχηεξεο. Έηζη, κεγεζχλνληαο ηα δηαγξάκκαηα ζε λέεο θιίκαθεο θαλεξψλεη παξφκνηα, γλψξηκα ραξαθηεξηζηηθά ηνπ γξαθήκαηνο. Απηή ε ηδηφηεηα απνηειεί ίδηνλ ησλ ζρεκάησλ fractals, ηα νπνία είλαη επξέσο ζπλδεδεκέλα κε ηε ζεσξία ηεο πνιππινθφηεηαο. Σα fractals είλαη γεσκεηξηθά αληηθείκελα ηα ηκήκαηα ησλ νπνίσλ έρνπλ παξφκνηα δνκή θαη ζρήκα κε ην ζχλνιν, αιιά είλαη ζε δηαθνξεηηθή θιίκαθα. Δπίζεο, ην ζρήκα ηνπο είλαη πνιχ αλψκαιν ή θαηαηεηκεκέλν θαη πεξηέρνπλ δηαθξηηά αληηθείκελα ζε φιεο ηηο θιίκαθεο. Μεγάιε ζεκαζία έρεη ε έλλνηα ηεο δηάζηαζεο ελόο fractal (fractal dimension), ε νπνία δίλεη έλα πνζνηηθφ κέγεζνο ηεο απηννκνηφηεηαο θαη ηεο θιηκάθσζεο ηνπ ζρήκαηνο. Οπζηαζηηθά ε fractal dimension θαλεξψλεη ηνλ αξηζκφ ησλ λέσλ ηκεκάησλ πνπ ζα

68 68 απνθαιπθζνχλ εάλ απμεζεί ε κεγέζπλζε. Ζ fractal dimension 1 ππνινγίδεηαη παίξλνληαο ην φξην ηνπ πειίθνπ ηνπ ινγαξίζκνπ ηεο κεηαβνιήο ηνπ κεγέζνπο ηνπ αληηθεηκέλνπ πξνο ην ινγάξηζκν ηεο θιίκαθαο κέηξεζεο θαζψο ε θιίκαθα πιεζηάδεη ζην κεδέλ. Σα fractal ζρήκαηα, θαζψο θαη νη ινηπέο ηδηφηεηεο ησλ ρανηηθψλ ζπζηεκάησλ ρξεζηκνπνηνχληαη πξνθεηκέλνπ λα δηεξεπλεζεί πηζαλή ζπζρέηηζή ηνπο κε βηνινγηθά θαηλφκελα ψζηε ηα ηειεπηαία λα κειεηεζνχλ δηεμνδηθά θαη λα θαηαλνεζνχλ πιήξσο. 1 Ζ fractal dimension έρεη ζπλήζσο ηηκέο θιαζκαηηθέο, ζε αληίζεζε κε ηηο αθέξαηεο δηαζηάζεηο ησλ ζρεκάησλ ζηελ επθιείδεηα γεσκεηξία.

69 69 Αλαιπηηθέο Σερληθέο γηα ηελ Αλίρλεπζε ηεο Πνιππινθφηεηαο: Γεδνκέλεο ηεο χπαξμεο ελφο ζήκαηνο κηαο βηνινγηθήο δηεξγαζίαο, ην επφκελν βήκα γηα ηελ αλίρλεπζε ηεο πνιππινθφηεηαο πνπ εκπεξηέρεηαη κέζα ηνπ είλαη ε εθαξκνγή αλαιπηηθψλ κεζφδσλ εληνπηζκνχ ηνπ ράνπο. Οη κέζνδνη απηέο επηρεηξνχλ λα εθκαηεχζνπλ ελδείμεηο γηα ηελ χπαξμε κε γξακκηθήο δπλακηθήο ζε κηα ζεηξά δεδνκέλσλ απφ βηνινγηθέο θαηαγξαθέο. Μηα βαζηθή δηαθνξά πξνθχπηεη ζηελ πεξίπησζε πνπ αληί γηα ζπλερείο θαηαγξαθέο 1 είλαη δηαζέζηκα δηαθξηηά (discrete) δεδνκέλα. Σφηε ε ζπρλφηεξα ρξεζηκνπνηνχκελε κέζνδνο είλαη ε εμέηαζε ησλ δηαθιαδώζεσλ ζηα δηαγξάκκαηα δηαθιαδψζεσλ πνπ πξνθχπηνπλ απφ ηε γξαθηθή κειέηε ησλ δεδνκέλσλ. Δθφζνλ παξαηεξεζνχλ ραξαθηεξηζηηθά ελδηάκεζα ζηάδηα ζηε ζπκπεξηθνξά ηνπ κεγέζνπο (φπσο ηαιαληψζεηο κεηαμχ δχν ή πεξηζζφηεξσλ θαηαζηάζεσλ), ππάξρεη ζνβαξφ ελδερφκελν ην κειεηψκελν ζχζηεκα λα ππφθεηηαη ζε κε γξακκηθνχο θαλφλεο ζπκπεξηθνξάο. Σα ελδηάκεζα απηά ζηάδηα, δειαδή, νδεγνχλ ζε κηα επαθφινπζε θαηάζηαζε ρανηηθήο ιεηηνπξγίαο ζηε ζπλέρεηα. ηελ ηδαληθή πεξίπησζε, νη πξνεγνχκελεο παξαηεξήζεηο ζα νδεγήζνπλ ζηελ επηηπρή εχξεζε κηαο καζεκαηηθήο έθθξαζεο ε νπνία ζα πεξηγξάθεη ηθαλνπνηεηηθά ηε ιεηηνπξγία ηνπ βηνινγηθνχ ζπζηήκαηνο θαη ζα ππνβνεζά ηελ εξκελεία ησλ παξακέηξσλ ελεξγνπνίεζήο ηνπ. ηε ζπληξηπηηθή πιεηνςεθία ησλ πεξηπηψζεσλ, σζηφζν, ε κειέηε ησλ βηνινγηθψλ ζπζηεκάησλ παξάγεη ζπλερείο ρξνληθέο θαηαγξαθέο νξηζκέλσλ κεηαβιεηψλ κεγεζψλ ησλ ζπζηεκάησλ. ηηο πεξηπηψζεηο απηέο ηα ζπλερή δεδνκέλα επηβάιινπλ ηε ρξήζε εηδηθψλ επαίζζεησλ κεζφδσλ γηα ηελ εμαγσγή ζπκπεξαζκάησλ γχξσ απφ ηε θχζε ηεο ζπκπεξηθνξάο ηνπο. Οη αλαιπηηθέο ηερληθέο πνπ εθαξκφδνληαη απνθαιχπηνπλ ηελ ππνβφζθνπζα πνιππινθφηεηα ζε κηα ρξνληθή θαηαγξαθή παξέρνληαο ελδείμεηο γηα ηελ χπαξμε ηνπ ράνπο(65). Μηα ζχληνκε παξάζεζε θαη θξηηηθή ζεψξεζή ηνπο αθνινπζεί ζηε ζπλέρεηα. 1 φπσο έλα ειεθηξνθαξδηνγξάθεκα ή κηα ζπλερήο παξάζεζε ηεο κεηαβνιήο ηνπ αλαπλεφκελνπ φγθνπ αέξα.

70 70 Γραθήμαηα ηων επιπέδων θάζεων (phase plane plots): Απηά είλαη ζρήκαηα πνπ αλαπαξηζηνχλ ηε ζπκπεξηθνξά ελφο δπλακηθνχ ζπζηήκαηνο ζην ρψξν θάζεσλ, δειαδή ηνλ αθεξεκέλν καζεκαηηθφ ρψξν φπνπ ε ζπκπεξηθνξά απηή επηζπκβαίλεη. Σππηθά παίξλνπλ ηε κνξθή γξαθήκαηνο ηεο ζέζεο ελφο ζήκαηνο (amplitude ηνπ ζήκαηνο) ζηνλ άμνλα x ζε ζρέζε κε ηελ ηαρχηεηα ηνπ ζήκαηνο (ηελ πξψηε παξάγσγφ ηνπ) ζηνλ άμνλα y. Κάζε θχθινο πνπ δηαγξάθεηαη θαιείηαη ηξνρηά θαη αληηθαηνπηξίδεη ηε ζπκπεξηθνξά ηνπ ζπζηήκαηνο ζε έλα δεδνκέλν ρξνληθφ δηάζηεκα. Φπζηθά είλαη δπλαηφ λα ζρεδηαζηνχλ θαη ηξηζδηάζηαηα αλάινγα γξαθήκαηα, ζηα νπνία ηξεηο κεηαβιεηέο ελζσκαηψλνληαη. Σα πεξηνδηθά ζπζηήκαηα εκθαλίδνπλ phase plane plots κε ηξνρηέο πνπ επηθαιχπηνπλ επαθξηβψο ε κηα ηελ άιιε, ελψ ηα ζηνραζηηθά έρνπλ ηξνρηέο πνπ δελ επηθαιχπηνληαη θαη δελ παξνπζηάδνπλ θάπνην ηδηαίηεξν πξφηππν αλάπηπμεο. Αληίζεηα, ηα ρανηηθά ζπζηήκαηα έρνπλ ηξνρηέο πνπ δηαθξίλνληαη απφ νξηζκέλα ραξαθηεξηζηηθά πξφηππα, φπσο ε δεκηνπξγία δσλψλ ή δαθηπιίσλ φπνπ νη ηξνρηέο θηλνχληαη πνιχ θνληά κεηαμχ ηνπο ρσξίο λα επηθαιχπηνληαη αθξηβψο θαη απαγνξεπκέλεο δψλεο ηηο νπνίεο νη ηξνρηέο απνθεχγνπλ(65, 69, 75, 76). Κχξην κεηνλέθηεκα ησλ phase plane plots είλαη ε απμεκέλε ηνπο επαηζζεζία ζην ζφξπβν, θαζψο αθφκα θαη πνζνζηφ 1% ζνξχβνπ κπνξεί λα αιινηψζεη ηα απνηειέζκαηά ηνπο. Χάρηες επιζηροθής (return maps): Οη ράξηεο επηζηξνθήο νκνηάδνπλ κε ηα phase plane plots, κφλν πνπ ηα δεδνκέλα πνπ αλαιχνληαη πξέπεη λα είλαη δηαθξηηά (π.ρ. ζε ςεθηαθή κνξθή) ή λα ςεθηνπνηεζνχλ πξνεγνπκέλσο. Σππηθά νη ράξηεο επηζηξνθήο παξνπζηάδνπλ ηε ζρέζε αλάκεζα ζε νξηζκέλν ζεκείν ζε κηα ρξνληθή θαηαγξαθή (ζηνλ άμνλα x) θαη ζην επφκελν ζεκείν ζηελ θαηαγξαθή (ζηνλ άμνλα y) 1. Ζ ρξνληθή δηαθνξά κεηαμχ ησλ δχν ζεκείσλ νλνκάδεηαη πζηέξεζε (lag) θαη δξα σο θίιηξν ζηα δεδνκέλα, θαζηζηψληαο ηνπο ράξηεο επηζηξνθήο ιηγφηεξν επαίζζεηνπο ζην ζφξπβν. Σα αλακελφκελα απνηειέζκαηα ηεο κεζφδνπ απηήο είλαη παξφκνηα κε εθείλα ησλ phase plane plots(77). 1 Γη απηφ θαινχληαη θαη next amplitude plots.

71 71 Τομές Poincare (Poincare sections): πρλά έλα phase plane plot δε θαλεξψλεη πνιιά ζηνηρεία γηα ηελ ππνθείκελε ρανηηθή ζπκπεξηθνξά ηνπ κειεηψκελνπ ζπζηήκαηνο. ηηο πεξηπηψζεηο απηέο κία ηνκή Poincare κπνξεί λα δψζεη ηε ιχζε, παξαγφκελε κε θαηάιιειεο ηερληθέο απφ ην αξρηθφ phase plane plot. Οπζηαζηηθά νη ηνκέο Poincare απνηεινχλ πξντφληα ησλ δηαγξακκάησλ επηπέδσλ θάζεσλ εάλ ιεθζνχλ θάζεηεο ηνκέο ζην επίπεδν ησλ ηξνρηψλ ζηα δηαγξάκκαηα απηά(67, 69, 78). ηε ζπλέρεηα, ηα ζεκεία πνπ πξνθχπηνπλ αλαιχνληαη γξαθηθά κε ηε κέζνδν ησλ ραξηψλ επηζηξνθήο θαη αλεπξίζθνληαη ηα ελδεηθηηθά ζηνηρεία ηπρφλ ρανηηθήο ζπκπεξηθνξάο. Οη ηνκέο Poincare έρνπλ ηα ίδηα κεηνλεθηήκαηα κε ηα δηαγξάκκαηα απφ ηα νπνία εμάγνληαη ζε φ,ηη αθνξά ζην ζφξπβν ζηα δεδνκέλα. Οι εκθέηες Lyapunov (Lyapunov exponents)(19, 79, 80): Όπσο έρεη ήδε αλαθεξζεί, έλα απφ ηα βαζηθά γλσξίζκαηα ηνπ ράνπο είλαη ε επαίζζεηε εμάξηεζε απφ ηηο αξρηθέο ζπλζήθεο. Έηζη, δχν ηξνρηέο ζην ρψξν θάζεσλ κπνξνχλ λα είλαη πνιχ θνληά θείκελεο αξρηθά θαη λα παξεθθιίλνπλ δξαζηηθά ζηε ζπλέρεηα. Οπζηαζηηθά ν Lyapunov exponent είλαη ην κέηξν απηήο ηεο απνκάθξπλζεο θαη ε ηηκή ηνπ είλαη αλάινγε κε ηελ πνζφηεηα ηεο πνιππινθφηεηαο ζην ζχζηεκα. Πεξηνδηθά ζπζηήκαηα έρνπλ Lyapunov exponent ίζν κε ην κεδέλ, ελψ κεδεληθέο ηηκέο παξαηεξνχληαη θαη ζηα ζηνραζηηθά δεδνκέλα. Σα ρανηηθά ζπζηήκαηα έρνπλ πάληα ζεηηθέο ηηκέο. Σν κεηνλέθηεκα ηεο ζπγθεθξηκέλεο ηερληθήο είλαη ε αλάγθε χπαξμεο κεγάινπ αξηζκνχ δεδνκέλσλ γηα λα ππνινγηζηεί ε ηειηθή ηηκή κε αζθάιεηα. Αλαιπηηθφηεξα, ν κέγηζηνο εθζέηεο Lyapunov ππνινγίδεηαη βάζεη ηεο ζεσξίαο ηεο πνιππινθφηεηαο: Έζησ δχν ζεκεία ζην ρψξν: X 0 & X 0 + DΥ 0, θάζε έλα απφ ηα νπνία ζα δψζεη γέλεζε ζε κηα ηξνρηά ζε απηφ ην ρψξν ρξεζηκνπνηψληαο θάπνηα εμίζσζε ή ζχζηεκα εμηζψζεσλ Απηέο νη ηξνρηέο κπνξνχλ λα ζεσξεζνχλ παξακεηξηθέο ζπλαξηήζεηο κηαο κεηαβιεηήο φπσο ν ρξφλνο. Δάλ ρξεζηκνπνηήζνπκε κηα απφ απηέο σο ηξνρηά αλαθνξάο ηφηε ν δηαρσξηζκφο κεηαμχ ησλ δχν ηξνρηψλ ζα είλαη επίζεο κηα ζπλάξηεζε ηνπ ρξφλνπ. Δπεηδή ε επαίζζεηε εμάξηεζε κπνξεί λα πξνθχςεη κφλν ζε νξηζκέλα ηκήκαηα ελφο ζπζηήκαηνο (φπσο ε ινγηζηηθή εμίζσζε), απηφο ν δηαρσξηζκφο είλαη επίζεο κηα ζπλάξηεζε ηεο ζέζεο ηεο αξρηθήο ηηκήο θαη έρεη ηε κνξθή Ε(t). ε έλα ζχζηεκα κε ζηαζεξά ή πεξηνδηθά ζεκεία

72 72 ειθπζηέο, ε Ε(t) ειαηηψλεηαη αζπκπησηηθά κε ην ρξφλν. Δάλ έλα ζχζηεκα είλαη αζηαζέο ηφηε νη ηξνρηέο απνκαθξχλνληαη εθζεηηθά γηα έλα δηάζηεκα, αιιά ζηαδηαθά ζηαζεξνπνηνχληαη. Γηα ρανηηθά ζεκεία, ε ζπλάξηεζε Ε(t) ζα ζπκπεξηθέξεηαη απξφβιεπηα. Δίλαη επνκέλσο ρξήζηκε ε κειέηε ηνπ κέζνπ εθζεηηθνχ ξπζκνχ ηεο απνκάθξπλζεο δχν αξρηθά γεηηνληθψλ ηξνρηψλ ρξεζηκνπνηψληαο ηνλ ηχπν πνπ θαίλεηαη παξαθάησ. Ο εμαγφκελνο αξηζκφο, ν νπνίνο ιέγεηαη εθζέηεο Lyapunov ι, είλαη ρξήζηκνο γηα ηε δηάθξηζε αλάκεζα ζε δηάθνξνπο ηχπνπο ηξνρηψλ. Έρεη εθαξκνγή ζε δηαθξηηά θαη ζε ζπλερή ζπζηήκαηα. Γηάθνξεο ηερληθέο έρνπλ αλαπηπρζεί γηα λα ππνινγίζνπλ απηφ ην κέηξν. Μηα απφ ηηο πην πξαθηηθέο είλαη απηή ησλ Rosenstein et al. Δίλαη κηα κέζνδνο θαηάιιειε γηα ηνλ ππνινγηζκφ ηνπ κέγηζηνπ εθζέηε Lyapunov (Largest Lyapunov Exponent LLE) αμηφπηζηα απφ κηθξά δείγκαηα. Η fractal διάζηαζη (fractal dimension): Ωο fractal dimension νξίδεηαη ην φξην ηνπ πειίθνπ ηνπ ινγαξίζκνπ ηεο κεηαβνιήο ηνπ κεγέζνπο ελφο fractal αληηθεηκέλνπ πξνο ην ινγάξηζκν ηεο θιίκαθαο κέηξεζεο θαζψο ε θιίκαθα πιεζηάδεη ζην κεδέλ. Έρεη επίζεο παξαηεξεζεί φηη πνιιά δηαγξάκκαηα δηαθιαδψζεσλ παξάγνπλ ζρήκαηα κε ραξαθηεξηζηηθά απφ ηε fractal γεσκεηξία. Απηφο είλαη ν ιφγνο πνπ έρνπλ πξνηαζεί δηάθνξνη αιγφξηζκνη ππνινγηζκνχ ηεο fractal dimension ή ηεο correlation dimension ελφο ζπλφινπ δεδνκέλσλ, ψζηε λα εμάγνληαη ζπκπεξάζκαηα γηα ζηνηρεία απην-νκνηφηεηαο θαη απην-νξγάλσζεο ζε απηά. Σα ρανηηθά ζπζηήκαηα ζπρλά έρνπλ ρακειή ηηκή fractal dimension, φπσο θαη ηα πεξηνδηθά. Σα ζηνραζηηθά απφ ηελ άιιε, κπνξεί λα έρνπλ πςειή ή ρακειή ηηκή. Καζίζηαηαη επλφεην φηη ε ρξήζε κφλν απηήο ηεο κεζφδνπ δελ είλαη αμηφπηζηε γηα λα ραξαθηεξίζεη κηα θαηαγξαθή ρανηηθή(67, 72, 74). Φαζμαηική ανάλσζη (spectral analysis): Ζ θαζκαηηθή αλάιπζε απνηειεί ρξήζηκν δηαγλσζηηθφ εξγαιείν γηα ηε κειέηε ηεο

73 73 πνιππινθφηεηαο επεηδή είλαη ηθαλή λα δηαρσξίζεη ηελ πεξηνδηθφηεηα απφ ηε κε πεξηνδηθή ζπκπεξηθνξά πνπ παξαηεξείηαη ζην ράνο ή ζηελ ηπραηφηεηα. Τπάξρνπλ πνιπάξηζκεο κέζνδνη γηα ηελ πξαγκαηνπνίεζε θαζκαηηθήο αλάιπζεο, κε ην κεηαζρεκαηηζκό ηνπ Fourier (Fast Fourier Transformation FFT) λα είλαη ε πην δεκνθηιήο. Ζ θαζκαηηθή αλάιπζε παίξλεη έλα ζπλερέο ζήκα, ην ρσξίδεη ζε επηκέξνπο ζπζηαηηθέο ζπρλφηεηεο θαη πξνβάιιεη ηελ θαηαλνκή θάζε επηκέξνπο ζπρλφηεηαο ζην ζπλνιηθφ ζήκα. Με απηφ ηνλ ηξφπν δεκηνπξγείηαη έλα πξφηππν θαηαλνκήο ζπρλνηήησλ. Έλα δηαθξηηφ πξφηππν πνπ πεξηέρεη κία ή πεξηζζφηεξεο ζηελέο δψλεο ζπρλνηήησλ είλαη ελδεηθηηθφ πεξηνδηθφηεηαο ή ρανηηθήο ζπκπεξηθνξάο 1, ελψ κηα ζπλερήο θαηαλνκή ζπρλνηήησλ πεξηιακβάλεη πνιπάξηζκεο ζπρλφηεηεο ρσξίο αξηζκεηηθή ζπζρέηηζε κεηαμχ ηνπο θαη ραξαθηεξίδεη ηελ ηπραηφηεηα θαη κεξηθέο θνξέο ην ράνο(76, 81-84). Ζ θαζκαηηθή αλάιπζε δελ παξνπζηάδεη επαηζζεζία ζην ζφξπβν, αιιά ε ρξήζε ηεο πεξηνξίδεηαη ζηνλ θαζνξηζκφ ηεο χπαξμεο ή φρη πεξηνδηθψλ ζεκάησλ. Παξά ην φηη απφ κφλε ηεο αδπλαηεί λα μερσξίζεη κηα ρανηηθή δηεξγαζία, πνιινί εξεπλεηέο πηζηεχνπλ φηη έλα ζπγθεθξηκέλν πξφηππν θαηαλνκήο ζπρλνηήησλ (ζην νπνίν ε ππθλφηεηα ηζρχνο είλαη αληηζηξφθσο αλάινγε κε ηε ζπρλφηεηα) 2 είλαη ελδεηθηηθφ ππνθείκελεο κε γξακκηθήο, ρανηηθήο ζπκπεξηθνξάο. Η καηά προζέγγιζη Ενηροπία (Approximate Entropy ApEn): Ζ Δληξνπία, φπσο ζρεηίδεηαη κε ηα δπλακηθά ζπζηήκαηα, είλαη ν βαζκφο ηεο παξαγσγήο πιεξνθνξίαο. Δπεηδή ν απεπζείαο ππνινγηζκφο ηεο είλαη δχζθνινο ζηα δεδνκέλα απφ βηνινγηθέο θαηαγξαθέο, έρνπλ πξνηαζεί ελαιιαθηηθά κεγέζε έκκεζνπ ππνινγηζκνχ ηεο, φπσο ε ApEn(85-89). Ζ ηειεπηαία απνηειεί ην ζηαηηζηηθφ κέηξν ηεο θαλνληθφηεηαο, πνζνηηθνπνηψληαο ηε κε πξνβιεςηκφηεηα ησλ ελαιιαγψλ ζε κηα ρξνληθή θαηαγξαθή. Παξηζηά ηελ πηζαλφηεηα φκνηα πξφηππα παξαηήξεζεο λα κελ αθνινπζεζνχλ απφ παξφκνηεο παξαηεξήζεηο ζηε ζπλέρεηα. Δπνκέλσο έλα πεξηνδηθφ θαη πξνβιέςηκν ζχζηεκα ζα έρεη πνιχ 1 Έλα ηέηνην πξφηππν θαιείηαη θαη ζηελήο δψλεο narrow band, ζε αληηδηαζηνιή κε ηεο επξείαο δψλεο ή broad band.. 2 Πξφθεηηαη γηα ην επνλνκαδφκελν 1/f πξφηππν.

74 74 κηθξή ηηκή ApEn, ζε αληίζεζε κε έλα ρανηηθφ ή έλα ζηνραζηηθφ κε κεγάιε ηηκή ApEn. Γειαδή νχηε απηφ ην κέγεζνο κπνξεί λα θάλεη ζαθή δηαρσξηζκνχ κεηαμχ ηνπ ρανηηθνχ θαη ηνπ ηπραίνπ. Ζ Δληξνπία, δειαδή, φπσο ζρεηίδεηαη κε ηα δπλακηθά ζπζηήκαηα, είλαη ν ξπζκφο ηεο παξαγσγήο πιεξνθνξίαο. Οη κέζνδνη ππνινγηζκνχ ηεο εληξνπίαο ελφο ζπζηήκαηνο φπσο απηφ αλαπαξίζηαηαη σο ρξνλνζεηξά (time series) δελ είλαη σζηφζν θαηάιιειεο γηα ηα κηθξά θαη ζνξπβψδε ζήκαηα πνπ ιακβάλνληαη απφ θαξδηναλαπλεπζηηθέο θαη ινηπέο βηνινγηθέο κειέηεο. Ο Pincus εηζήγαγε ηελ έλλνηα ηεο θαηά πξνζέγγηζε εληξνπίαο (Approximate Entropy ApEn)(86), έλα ζχλνιν κεηξήζεσλ ηεο πνιππινθφηεηαο ελφο ζπζηήκαηνο πνπ ζρεηίδεηαη ζηελά κε ηελ εληξνπία θαη είλαη εχθνιν λα εθαξκνζηεί ζε ρξνλνζεηξέο πνπ ιακβάλνληαη ζηελ θιηληθή πξάμε. Ζ κέζνδνο εμεηάδεη ηηο ρξνληθέο θαηαγξαθέο αλαδεηψληαο φκνηα ρξνληθά δηαζηήκαηα ή «επνρέο»: Πην ζπρλέο θαη πην φκνηεο επνρέο νδεγνχλ ζε ρακειφηεξεο ηηκέο ApEn. Αλαιπηηθφηεξα, γηα N δεδνκέλα ζεκεία, ε νηθνγέλεηα ησλ ζηαηηζηηθψλ ηηκψλ ApEn(m, r, N) είλαη θαηά πξνζέγγηζε ίζε κε ηνλ αξλεηηθφ κέζν θπζηθφ ινγάξηζκν ηεο θαηά ζπλζήθε πηζαλφηεηαο δχν αθνινπζίεο πνπ είλαη φκνηεο γηα m ζεκεία λα παξακείλνπλ φκνηεο, κε κηα αλνρή r, ζην επφκελν ζεκείν. Δπνκέλσο, ρακειή ηηκή ηεο ApEn αληηθαηνπηξίδεη πςειφ βαζκφ θαλνληθφηεηαο. Η μέθοδος ηης Ανάλσζης Απομειούμενων Διακσμάνζεων (Detrended Fluctuation Analysis DFA)(83, 90, 91) έρεη απνδεηρζεί ρξήζηκε ζηελ απνθάιπςε ηνπ εχξνπο ησλ καθξνπξφζεζκσλ ζπζρεηίζεσλ ζε ρξνληθέο θαηαγξαθέο(92, 93). πλνπηηθά, κηα ρξνλνζεηξά κε Ν δείγκαηα ελζσκαηψλεηαη ζηε κεζνδνινγία θαη δηαηξείηαη ζε θνκκάηηα («θνπηηά») ίζνπ κήθνπο n. ηε ζπλέρεηα, ζε θάζε έλα απφ ηα θνπηηά κηα γξακκή πνπ παξηζηά ηελ ηάζε ηνπ εθάπηεηαη ζηα δεδνκέλα κε ηε κέζνδν ησλ ειάρηζησλ ηεηξαγψλσλ. Ζ y ζπληεηαγκέλε ηεο επζείαο γξακκήο ηάζεο θαζνξίδεηαη σο yn(k). ην επφκελν ζηάδην, ε ελζσκαησκέλε ρξνλνζεηξά y(k) απνκεηψλεηαη κε ηελ αθαίξεζε ηεο ηνπηθήο ηάζεο yn(k) ζε θάζε θνπηί. Ζ ηεηξαγσληθή ξίδα ηεο κέζεο δηαθχκαλζεο απηήο ηεο ελζσκαησκέλεο θαη απνκεησκέλεο ρξνληθήο θαηαγξαθήο ππνινγίδεηαη απφ ηνλ ηχπν:

75 75 Απηφο ν ππνινγηζκφο επαλαιακβάλεηαη ζε φιεο ηηο ρξνληθέο θιίκαθεο (δειαδή κεγέζε θνπηηψλ) γηα λα ραξαθηεξίζεη ηε ζρέζε κεηαμχ ηεο F(n), ηεο κέζεο δηαθχκαλζεο, θαη ηνπ κεγέζνπο ησλ θνπηηψλ n. Σππηθά, ε F(n) ζα απμάλεη αλάινγα κε ην κέγεζνο ησλ θνπηηψλ. Μηα γξακκηθή ζπζρέηηζε ζε έλα δηπιφ ινγαξηζκηθφ δηάγξακκα θαηαδεηθλχεη ηελ παξνπζία θιίκαθαο πνπ ππφθεηηαη ζε λφκνπο ηζρχνο (fractal). Κάησ απφ απηέο ηηο ζπλζήθεο, νη δηαθπκάλζεηο κπνξνχλ λα ραξαθηεξηζηνχλ απφ έλαλ εθζέηε θιηκάθσζεο, ηελ θιίζε ηεο γξακκήο πνπ ζπζρεηίδεη ηνλ log F(n) κε ηνλ log n, ε νπνία θαιείηαη DFA α ηηκή. πκπεξαζκαηηθά, θακία απφ ηηο πξναλαθεξζείζεο ηερληθέο δελ είλαη ζε ζέζε λα εληνπίζεη ηελ ππνθείκελε πνιππινθφηεηα κε απφιπηε αθξίβεηα απφ κφλε ηεο. Άιισζηε απηφ έρεη απνδεηρηεί θαη απφ εξγαζίεο εξεπλεηψλ(74, 76) πνπ αμηνιφγεζαλ ηηο κεζφδνπο κφλεο ηνπο θαη ζε ζπλδπαζκφ: Δπηβεβαηψζεθαλ νη πξνεγνχκελεο ηδηφηεηεο θαη πεξηνξηζκνί θάζε ηερληθήο θαη επηζεκάλζεθε φηη νη ράξηεο επηζηξνθήο ήηαλ αλεπεξέαζηνη κέρξη θαη ζε ζφξπβν 5%, αιιά θαη φηη λεφηεξεο ηερληθέο εθηίκεζεο ηεο κε γξακκηθφηεηαο φπσο ε DFA θαη ν LLE εκθαλίδνληαη αμηφπηζηεο θαη επαίζζεηεο ζηελ αλίρλεπζε ηνπ ράνπο. Ζ ζχζηαζε ησλ ζπγγξαθέσλ είλαη επλφεηε: Μφλν ν ζπλδπαζκφο πεξηζζφηεξσλ απφ κηαο κεζφδσλ κπνξεί λα ζεσξεζεί αμηφπηζηε ιχζε γηα ηε δηεξεχλεζε ηεο πνιππινθφηεηαο ζε δεδνκέλα βηνινγηθψλ θαηαγξαθψλ.

76 76 Τπάξρνπζεο Δξεπλεηηθέο Δλδείμεηο γηα ηελ Δθαξκνγή ηεο Με Γξακκηθφηεηαο ζηε Φπζηνινγηθή θαη Γηαηαξαγκέλε Αλαπλνή ζηνλ Ύπλν: Ζ αλάγθε γηα αληηθεηκεληθή δηεξεχλεζε ηεο ζπζρέηηζεο ηεο ζεσξίαο ηεο πνιππινθφηεηαο κε ηνλ αλζξψπηλν αλαπλεπζηηθφ ξπζκφ επηβάιιεη ηελ αλαζθφπεζε ηεο δηεζλνχο επηζηεκνληθήο βηβιηνγξαθίαο γχξσ απφ ην ζπγθεθξηκέλν εξψηεκα. Μηα πξψηε εθηίκεζε είλαη φηη νη εηδηθνί εξεπλεηέο δελ έρνπλ ζηξέςεη ηελ πξνζνρή ηνπο επαξθψο ζηε ιεηηνπξγία ηεο αλαπλνήο, ζε ζρέζε πάληα κε ηελ χπαξμε ηνπ ράνπο. Απηφ πηζαλφηαηα νθείιεηαη ζηηο αληηθεηκεληθέο δπζθνιίεο πνπ εκθαλίδεη κηα άξηηα ρξνληθή θαηαγξαθή (time series) ηνπ αλαπλεπζηηθνχ ξπζκνχ, αιιά θαη ζηε ζηξνθή ηεο πξνζνρήο ησλ εξεπλεηψλ ζε άιινπο ηνκείο κειέηεο 1 φπνπ νη ελδείμεηο ηνπ ράνπο είλαη πην έθδειεο θαη ίζσο επθνιφηεξα αμηνπνηήζηκεο. Ωζηφζν, νξηζκέλεο αλαθνξέο ζην ζέκα ηνπ ράνπο ζηελ αλαπλνή έρνπλ εκθαληζηεί ζηε βηβιηνγξαθία θαη παξαηίζεληαη ζηε ζπλέρεηα. Αξρηθά, δηάθνξεο κειέηεο θαηαδεηθλχνπλ φηη πνιιέο ζχλζεηεο βηνινγηθέο θαηαγξαθέο εκθαλίδνπλ ζηαηηζηηθέο ηδηφηεηεο ησλ fractal ζρεκάησλ, φπσο ε παξνπζία φκνησλ ραξαθηεξηζηηθψλ κνξθψλ αλεμάξηεηα απφ ηε ρξνληθή θιίκαθα πνπ εμεηάδεηαη (scale invariance ή απην-νκνηόηεηα). Μία απφ ηηο θαηαγξαθέο πνπ αλαθέξεηαη λα παξνπζηάδεη ηέηνηα ζπκπεξηθνξά είλαη θαη απηή ηεο αλαπλνήο(16, 42). Έλα αθφκα γλψξηζκα ησλ fractal ζηε βηνινγία είλαη νη ζπζρεηίζεηο καθξάο εκβέιεηαο πνπ εκθαλίδνπλ: Ζ ηηκή κηαο κεηαβιεηήο ηεο θαηαγξαθήο ζπζρεηίδεηαη κε αληίζηνηρεο ηηκέο ζην απψηεξν παξειζφλ θαηά ηε δηάξθεηα ηεο θαηαγξαθήο, επηδεηθλχνληαο έλα είδνο κεραληζκνχ «κλήκεο». ε πεξηπηψζεηο κάιηζηα πνπ απηφο ν κεραληζκφο θαηαξξέεη, παξαηεξνχληαη θαηλφκελα παζνινγηθήο εθθχιηζεο ηεο ζπγθεθξηκέλεο βηνινγηθήο ιεηηνπξγίαο. Αλάινγεο παξαηεξήζεηο πξαγκαηνπνηνχληαη θαηά ηε γήξαλζε ηνπ αλζξψπηλνπ 1 Δλδεηθηηθά αλαθέξνληαη ν θαξδηαθφο ξπζκφο ζε δηάθνξεο θπζηνινγηθέο θαη παζνινγηθέο θαηαζηάζεηο, νη ειεθηξνεγθεθαινγξαθηθέο θαηαγξαθέο θαη ε ζπκπεξηθνξά δηάθνξσλ θπηηαξηθψλ θαιιηεξγεηψλ.

77 77 νξγαληζκνχ 1. Δμάιινπ, είλαη παξαδεθηφ φηη γηα λα παξάγεη πιεξνθνξία, έλα ζχζηεκα πξέπεη λα είλαη ηθαλφ λα ζπκπεξηθέξεηαη κε έλα ζρεηηθά απξφβιεπην ηξφπν, θαζψο έλα ζχζηεκα πνπ ραξαθηεξίδεηαη απφ πνιππινθφηεηα έρεη απμεκέλν πιεξνθνξηαθφ πεξηερφκελν. Απηφ ηνπ επηηξέπεη λα πξνζαξκφδεηαη επθνιφηεξα θαη πην απνηειεζκαηηθά ζην δηαξθψο κεηαβαιιφκελν εμσηεξηθφ πεξηβάιινλ. Αληίζεηα, φζν απινχζηεξν γίλεηαη έλα βηνινγηθφ ζχζηεκα, ηφζν ρακειφηεξν φγθν πιεξνθνξίαο δηαζέηεη θαη ηφζν πην αλίθαλν θαζίζηαηαη γηα αλαπξνζαξκνγή. Αλαθνξηθά κε ηε ζπζρέηηζε ηνπ αλαπλεπζηηθνχ ζπζηήκαηνο κε ην ράνο, ελδηαθέξνλ παξνπζηάδεη θαη κηα κειέηε(43) ζηελ νπνία απνδείρηεθε φηη ν ζρεδηαζκφο ησλ κεγαιχηεξσλ αγγείσλ κεηαθνξάο ζηνλ πλεχκνλα βξέζεθε λα εκθαλίδεη fractal πνιππινθφηεηα δηαθιάδσζεο ζχκθσλε κε αληίζηνηρα θπζηθά ζπζηήκαηα πνπ ππαθνχνπλ ζε θαλφλεο απην-νξγαλνχκελνπ critical state (Εηθόλα 16). Οη αιιαγέο ζηελ πνιππινθφηεηα ηεο πλεπκνληθήο θπθινθνξίαο είλαη δπλακηθέο, απνδεηθλχνληαο φηη ν πλεχκνλαο είλαη έλα ζχλζεην θαη αλαπξνζαξκνδφκελν ζχζηεκα. Μνινλφηη ηα επξήκαηα απηά επηθεληξψλνληαη ζηελ θαηαζθεπή ηνπ βξνγρηθνχ θαη αγγεηαθνχ δέληξνπ ηνπ πλεχκνλα, θέξλνπλ ζην θσο ζηνηρεία γηα κηα πηζαλή εκπινθή ηεο αλαπλεπζηηθήο ιεηηνπξγίαο κε ηηο αξρέο ηνπ ράνπο δεκηνπξγψληαο κηα εληαία ζεψξεζε γχξσ απφ ηε ιεηηνπξγηθή αλαηνκηθή ηνπ αλαπλεπζηηθνχ ζπζηήκαηνο ηνπ αλζξψπνπ, θάησ απφ ηε ζθέπε ηεο ζεσξίαο ηεο πνιππινθφηεηαο. 1 Οη παξαηεξήζεηο απηέο απφ εξεπλεηέο φπσο νη Lipsitz & Goldberger δελ αθνξνχζαλ ζε αλαπλεπζηηθέο ρξνληθέο θαηαγξαθέο, απνηεινχλ φκσο κηα πξσηφηππε ηδέα γηα ηελ εξκελεία πνιιψλ απνθιίζεσλ απφ ην θπζηνινγηθφ πνπ παξαηεξνχληαη θαηά ηε γήξαλζε θαη ε κειέηε ηεο ζε ζρέζε κε ηελ αλαπλνή θαίλεηαη εμαηξεηηθά ελδηαθέξνπζα.

78 78 Δικόνα 16: ρήκα πνπ δίλεη ηα ραξαθηεξηζηηθά ηεο multifractal αξρηηεθηνληθήο ηνπ δηαθιαδηδφκελνπ βξνγρηθνχ δηθηχνπ. (Πηγή: Gemsi et al, 2008) ε άιια εξεπλεηηθά πξνγξάκκαηα(94), κειέηε κηθξνχ αξηζκνχ αζζελψλ κε θαξδηαθή αλεπάξθεηα θαη παζνινγηθή αλαπλνή ηχπνπ Cheyne-Stokes έδεημε φηη ηα άηνκα απηά εκθάληδαλ έλαλ αλαπλεπζηηθφ ξπζκφ κε ραξαθηεξηζηηθή πεξηνδηθή ζπκπεξηθνξά κεγάινπ κήθνπο θχκαηνο, ε νπνία ζπλδπαδφηαλ κε αλάινγα επξήκαηα ζηνλ θαξδηαθφ ξπζκφ θαη ζην κεηξνχκελν θνξεζκφ ηεο αηκνζθαηξίλεο. Όιεο νη κεηξνχκελεο παξάκεηξνη εκθάληδαλ κηα δηαηαξαρή ηεο θπζηνινγηθήο απεξηνδηθήο ξπζκηθφηεηάο ηνπο, κε ηε κνξθή πεξηνδηθψλ ηαιαληψζεσλ, γεγνλφο πνπ απνδφζεθε ζηελ «παγίδεπζε» ησλ αληίζηνηρσλ πνιχπινθσλ δπλακηθψλ ζπζηεκάησλ ζε έλαλ παζνινγηθφ ξπζκφ απινχ κήθνπο θχκαηνο. Ο ηειεπηαίνο ηνπο ζηεξνχζε ηελ ηδηφηεηα ηεο ιεπηήο απηνξξχζκηζεο θαη επνκέλσο ηελ νκνηνζηαηηθή ηθαλφηεηα. Πξνηείλεηαη επίζεο ν έιεγρνο ηεο απψιεηαο ηεο κε πεξηνδηθήο ζπκπεξηθνξάο ζηα δπλακηθά βηνινγηθά ζπζηήκαηα

79 σο δηαγλσζηηθφ θαη πξνγλσζηηθφ κέηξν γηα δηάθνξεο λνζεξέο θαηαζηάζεηο. Ο Donaldson(70) ζε κηα εκπεξηζηαησκέλε κειέηε δηάθνξσλ παξακέηξσλ ηεο αλζξψπηλεο αλαπλνήο ζε νθηψ πγηείο ελήιηθεο ζε εξεκία, έδεημε φηη ε ήξεκε αλαπλεπζηηθή ιεηηνπξγία είλαη ρανηηθή. Σν απνηέιεζκα πξνέθπςε κε ηε ρξήζε ηνπ εθζέηε Lyapunov, ν νπνίνο βξέζεθε ζεηηθφο (άξα ελδεηθηηθφο ρανηηθήο δηεξγαζίαο) γηα ηε δηάξθεηα ηνπ αλαπλεπζηηθνχ θχθινπ, ηεο εθπλνήο θαη ηεο ηεινεθπλεπζηηθήο PCO 2. Ο εξεπλεηήο ππέζεζε φηη ε παξαηεξνχκελε ρανηηθή ζπκπεξηθνξά επηηξέπεη ζηελ αλαπλνή λα έρεη άκεζε θαη επέιηθηε απφθξηζε ζε αηθλίδηεο αιιαγέο ησλ εμσηεξηθψλ εξεζηζκάησλ θαη εάλ ρξεηαζηεί, πιήξε επαλαξχζκηζε ησλ παξακέηξσλ ειέγρνπ. ε άιιε πεξίπησζε, νη Burioka et al(95) αλαθάιπςαλ φηη νη αλαπλεπζηηθέο θηλήζεηο επηά εζεινληψλ θαηά ηε δηάξθεηα ηνπ χπλνπ παξνπζίαδαλ κε γξακκηθέο ηδηφηεηεο. Σα ρξεζηκνπνηεζέληα εξγαιεία πνπ πηζηνπνίεζαλ απηφ ην πφξηζκα ήηαλ ε θαηά πξνζέγγηζε εληξνπία (Approximate Entropy ApEn) θαη ε δηάζηαζε ζπζρέηηζεο (Correlation Dimension). Σν ηειεπηαίν κέγεζνο ρξεζηκνπνηήζεθε απφ ηνπο ίδηνπο επηζηήκνλεο πξνθεηκέλνπ λα δηεξεπλεζεί ε θχζε ησλ αλαπλεπζηηθψλ θηλήζεσλ ζην ζχλδξνκν ηεο απνθξαθηηθήο άπλνηαο ζε δέθα αζζελείο πάζρνληεο απφ ηε λφζν. Ζ ζπκπεξηθνξά ησλ αλαπλεπζηηθψλ θηλήζεσλ βξέζεθε λα είλαη κε γξακκηθή ηφζν ζηελ εξεκία φζν θαη θαηά ηνλ χπλν, κε ή ρσξίο ξηληθή ζπλερή ζεηηθή πίεζε αεξαγσγνχ. Οη Yeragani et al(19) θαη νη ζπλεξγάηεο ηνπ ζε κειέηε ηνπο ζπλέθξηλαλ 18 πγηείο εζεινληέο κε έλαλ πιεζπζκφ 22 αζζελψλ κε δηαηαξαρή παληθνχ, ρξεζηκνπνηψληαο ηελ ΑpEn, ηνλ εθζέηε Lyapunov θαη γξακκηθά κεγέζε φπσο ν αλαπλεφκελνο φγθνο θαη ε αλαπλεπζηηθή ζπρλφηεηα. Σν αλαπλεπζηηθφ ζήκα ιακβαλφηαλ κε ηε βνήζεηα ελφο ζπζηήκαηνο ζηεξηδφκελνπ ζε κηα ζσξαθηθή θαη κηα θνηιηαθή δψλε. Όια ηα κεηξνχκελα κεγέζε βξέζεθαλ ζεκαληηθά πςειφηεξα ζηελ νκάδα ησλ παζρφλησλ απφ δηαηαξαρή παληθνχ, δείρλνληαο απμεκέλε κε θαλνληθφηεηα ζε απηή ηελ θαηεγνξία αζζελψλ. Σα κε γξακκηθά ραξαθηεξηζηηθά ηεο αλαπλεπζηηθήο ιεηηνπξγίαο ζηα δηάθνξα ζηάδηα ηνπ χπλνπ κειεηήζεθαλ απφ ηνπο Sako et al (88) κε ηε βνήζεηα ηεο correlation dimension. ε νθηψ 79

80 80 εζεινληέο κεηξήζεθε ν αλαπλεπζηηθφο ξπζκφο ηαπηφρξνλα κε ην εγθεθαινγξάθεκα ζε φιε ηε δηάξθεηα ηνπ χπλνπ ηνπο θαη θάλεθε φηη ε κε γξακκηθή δπλακηθή ηεο αλαπλνήο κεηαβάιιεηαη ζε θάζε ζηάδην ηνπ χπλνπ, πηζαλφηαηα ιφγσ ηεο δηαθνξεηηθήο έληαζεο ιεηηνπξγίαο ηνπ εγθεθαιηθνχ θινηνχ ζε θάζε ζηάδην. Ζ κεγαιχηεξε correlation dimension βξέζεθε ζηε θάζε REM, θάηη πνπ απνδφζεθε ζηελ έληνλε επεμεξγαζία πιεξνθνξηψλ απφ ην θινηφ ζην ζηάδην απηφ εμαηηίαο ησλ νλείξσλ. ηελ εξγαζία ησλ El-Khatib et al(96) έγηλε πξνζπάζεηα λα εθηηκεζεί πνζνηηθά ην πξφηππν ηεο απζφξκεηεο αλαπλνήο ζε δηαζσιελσκέλνπο θαη αηκνδπλακηθά ζηαζεξνχο αζζελείο πνπ επξφθεηην λα απνδηαζσιελσζνχλ. πλερείο αλαπλεπζηηθέο παξάκεηξνη θαηαγξάθεθαλ θαη αλαιχζεθαλ κε κε γξακκηθά εξγαιεία ζε 52 αζζελείο, απφ ηνπο νπνίνπο νη 39 θαηάθεξαλ λα απαιιαγνχλ απφ ηνλ αλαπλεπζηήξα. Σν απζφξκεην αλαπλεπζηηθφ πξφηππν θαηά ηελ ειάρηζηε κεραληθή ππνζηήξημε απνδείρηεθε φηη είλαη πεξηζζφηεξν ρανηηθφ ζηνπο αζζελείο πνπ δελ θαηάθεξαλ λα δηαηεξήζνπλ απηφλνκε αλαπλνή, ζε ζχγθξηζε κε εθείλνπο πνπ επηηπρψο απνζπλδέζεθαλ απφ ην αλαπλεπζηηθφ κεράλεκα. Δμάιινπ, ν Khoo(12) ζε κηα εξγαζία ηνπ ζρεηηθά κε ηνπο θαζνξηζηηθνχο παξάγνληεο γηα ηε ζηαζεξφηεηα ή ηελ πνηθηιφηεηα ηνπ αλαπλεπζηηθνχ αεξηζκνχ, αλαθέξεη αίηηα πνπ κπνξνχλ λα πξνθαιέζνπλ απεξηνδηθή ρανηηθή ζπκπεξηθνξά ζην αλαπλεπζηηθφ ζχζηεκα. Αλαιπηηθφηεξα, ε επίδξαζε πξσηνγελψλ κεηαβνιψλ θαηά ηελ ελαιιαγή χπλνπ εγξήγνξζεο θαη άιιεο θπζηνινγηθέο κεηαβιεηέο, φπσο ε θαξδηαθή παξνρή θαη ε εγθεθαιηθή αηκάησζε νδεγνχλ ζε πεξηνδηθή ζπρλά ζπκπεξηθνξά ηνπ ζπζηήκαηνο. Αληίζεηα, απηνζπληεξνχκελεο «αλψκαιεο» ελαιιαγέο ηνπ αεξηζκνχ κπνξνχλ λα πξνέιζνπλ απφ κε γξακκηθέο δπλακηθέο αιιειεπηδξάζεηο κεηαμχ ζηνηρείσλ ηνπ αλαπλεπζηηθνχ ζπζηήκαηνο, φπσο θεληξνκφιεο ψζεηο απφ ην πλεπκνλνγαζηξηθφ, ε ιεηηνπξγία ηεο γελλήηξηαο ξπζκνχ ηεο αλαπλνήο, ή ε δηάδνζε ζηνραζηηθψλ εξεζηζκάησλ δηακέζνπ ησλ αληαλαθιαζηηθψλ ησλ ρεκεηνυπνδνρέσλ. Οη Beckers et al ην 2006(97) κειέηεζαλ κηα ζεηξά απφ κε γξακκηθνχο δείθηεο ζην Ζιεθηξνθαξδηνγξάθεκα θπζηνινγηθψλ αηφκσλ δηαθφξσλ ειηθηψλ θαη απφ ηα δχν θχια. Βξήθαλ φηη νη δείθηεο DFA, ApEn, LLE θαη Correlation Dimension δε δηαθέξνπλ αλάκεζα ζηα δχν θχια θαη ειαηηψλνληαη βαζκηαία κε ηελ ειηθία,

81 πηζαλή έλδεημε ηεο κεησκέλεο επίδξαζεο ηνπ Απηφλνκνπ Νεπξηθνχ πζηήκαηνο ζηε ξχζκηζε ηεο κεηαβιεηφηεηαο ηνπ θαξδηαθνχ ξπζκνχ. Απφ ηελ άιιε κεξηά, κεγάιε ζπδήηεζε ππάξρεη ζε φ,ηη αθνξά ζηελ θαηάιιειε κεζνδνινγία αλίρλεπζεο ηεο ίδηαο ηεο χπαξμεο ηνπ ΑΑΤΤ ζε ππνςήθηνπο πάζρνληεο, αιιά θαη ζε ζρέζε κε ηελ ελδεηθλπφκελε θάζε θνξά ηερληθή εμαγσγήο κε γξακκηθψλ ζπληζησζψλ απφ ηα βηνζήκαηα θαηά ηνλ παζνινγηθφ χπλν. Αλ θαη ε πιήξεο πνιπζσκαηνγξαθηθή κειέηε χπλνπ ε νπνία πξαγκαηνπνηείηαη ζε εμεηδηθεπκέλα εξγαζηήξηα χπλνπ παξακέλεη ε εμέηαζε αλαθνξάο γηα ηε δηάγλσζε ηνπ ΑΑΤΤ, δηάθνξεο ελαιιαθηηθέο ηερληθέο φπσο ε λπρηεξηλή νμπκεηξία(98), θαηαγξαθέο ηνπ ξνραιεηνχ(99) ή θνξεηέο ζπζθεπέο επηπέδνπ III θαη IV(55, 59, 100) έρνπλ δνθηκαζηεί σο δνθηκαζίεο αξρηθήο εθηίκεζεο θαη πξνζπκπησκαηηθήο δηαινγήο πηζαλψλ αζζελψλ, θαζψο ν αξηζκφο ησλ ηειεπηαίσλ βαίλεη δηαξθψο απμαλφκελνο. Ζ απνηειεζκαηηθφηεηα απηψλ ησλ ηερληθψλ είλαη έλα ακθηιεγφκελν δήηεκα θαη εμεηδηθεπκέλνη αιγφξηζκνη απφθαζεο ρξεηάδνληαη γηα απμεκέλε αθξίβεηα(101, 102), θαζψο νη πεξηζζφηεξεο απφ ηηο ρξεζηκνπνηνχκελεο ζπζθεπέο απαηηνχλ ρεηξνθίλεην ζθνξάξηζκα ησλ θαηαγεγξακκέλσλ ζεκάησλ γηα αμηφπηζηε δηάγλσζε. Δπηπξφζζεηα, νινλχρηηεο θαηαγξαθέο ελφο κεγάινπ αξηζκνχ βηνζεκάησλ απαηηνχληαη(59, 100), γεγνλφο πνπ απμάλεη ηελ πηζαλφηεηα γηα ηερληθά ζθάικαηα θαηά ηε δηάξθεηα ησλ θαηαγξαθψλ. Αθφκα, απηέο νη κεηξήζεηο ιακβάλνπλ ππφςε είηε ηελ επαθφινπζε ειάηησζε ζηνλ θνξεζκφ ηεο αηκνζθαηξίλεο θαηά ηε λχρηα είηε γξακκηθά ραξαθηεξηζηηθά ησλ θαηαγξαθψλ ζηνλ χπλν, ρσξίο λα παξέρνπλ πιεξνθνξίεο γηα ηελ ππνθείκελε παζνθπζηνινγία ηεο ππφ κειέηε δηαηαξαρήο. Έηζη, δηάθνξνη εξεπλεηέο έρνπλ επηδείμεη κεζφδνπο αλίρλεπζεο ηνπ ΑΑΤΤ βαζηζκέλεο ζε θαηαγξαθέο ήρσλ ξνραιεηνχ(103), βηληενζθνπήζεηο(62), αζχξκαηε αλίρλεπζε θηλήζεσλ ζψκαηνο θαη αλαπλνήο(104) ή έλα ζπλδπαζκφ ζηνηρείσλ απφ θιηληθή εμέηαζε, ζπηξνκέηξεζε θαη νμπκεηξία(105, 106) θαηά ηελ πιήξε δηάξθεηα ηνπ χπλνπ, κε πνηθίια επίπεδα αθξίβεηαο. Ο χπλνο απνηειεί κηα ελεξγή θαη ξπζκηδφκελε δηεξγαζία ε νπνία ηξνπνπνηεί δηαθνξεηηθέο ιεηηνπξγίεο ηνπ Απηφλνκνπ Νεπξηθνχ πζηήκαηνο (ΑΝ), φπσο ε ζεξκνξχζκηζε, ε αλαπλνή, ε αξηεξηαθή πίεζε θαη ε θαξδηαθή ζπρλφηεηα(107). Καζψο ε ξχζκηζε απηήο ηεο απηνλνκηθήο δξαζηεξηφηεηαο έρεη βξεζεί λα απνηειεί κε γξακκηθή ληεηεξκηληζηηθή ζπκπεξηθνξά(108), δηάθνξνη εξεπλεηέο έρνπλ πξνζπαζήζεη λα εθαξκφζνπλ κέηξα κε γξακκηθήο δπλακηθήο ζε ειεθηξνεγθεθαινγξαθηθά (EEG) θαη ειεθηξνθαξδηνγξαθηθά (ECG) ζήκαηα πξνεξρφκελα απφ πνιπππλνγξαθία(109). Λίγα σζηφζν έρνπλ γίλεη γηα ηε δηεξεχλεζε απηήο ηεο δπλακηθήο ζε παζνινγηθά 81

82 82 αλαπλεπζηηθά βηνζήκαηα ζε αζζελείο κε ΑΑΤΤ ή γηα ηελ εθκεηάιιεπζε απηψλ ζηα πιαίζηα κηαο λέαο κεζφδνπ αλίρλεπζεο ηεο δηαηαξαρήο απηήο. Έρνπλ αλαθεξζεί νξηζκέλεο κεζνδνινγίεο ζηε βηβιηνγξαθία νη νπνίεο αμηνπνηνχλ Μεραλέο Τπνζηήξημεο Γηαλπζκάησλ (Support Vector Machines)(110), Bayesian Νεπξσληθά Γίθηπα(111), Γηαθπκάλζεηο Ηζρχνο (Amplitude Fluctuations) ζηελ θσηνπιεζπζκνγξαθία(112) ή Κπκαηίδηα (Wavelets)(113), ζε κηα πξνζπάζεηα έθθξαζεο ηεο Μεηαβιεηφηεηαο ηνπ Καξδηαθνχ Ρπζκνχ (Heart Rate Variability HRV)(114, 115) γηα ηελ αλίρλεπζε ησλ απλνηψλ ζηνλ χπλν. Οη κειέηεο απηέο έρνπλ θαηαδείμεη ηελ εθαξκνζηκφηεηα θαη ηελ αμηνπηζηία ηεο ρξήζεο ηέηνησλ ηερληθψλ γηα ηελ αξρηθή αμηνιφγεζε θαη πξνζπκπησκαηηθή δηαινγή πηζαλψλ παζρφλησλ απφ ΑΑΤΤ, κε πνιιά ππνζρφκελα αξρηθά απνηειέζκαηα ρξήζεο. Έλα βαζηθφ δήηεκα πνπ ζρεηίδεηαη κε ηε ιήςε απφθαζεο ζρεηηθά κε ηελ έλαξμε ζεξαπείαο ηνπ ζπλδξφκνπ είλαη ην επίπεδν βαξχηεηαο πέξα απφ ην νπνίν θάζε ηχπνο ζεξαπεπηηθήο παξέκβαζεο ζπληζηάηαη. Ζ βαξχηεηα ηνπ ΑΑΤΤ θαηεγνξηνπνηείηαη σο εμήο: 5 < AHI 15 = ήπην, 15 < AHI 30 = κέηξην θαη AHI > 30 = βαξχ. Ζ ηξέρνπζα πξαθηηθή είλαη ε ζεψξεζε ηεο επηινγήο ζεξαπείαο κε CPAP ή άιιεο παξεκβάζεηο γηα ην κέηξην ή ζνβαξφ ΑΑΤΤ θαη ε αξρηθή πξνζέγγηζε κε ζπληεξεηηθή αγσγή ζε επηφηεξεο κνξθέο ηεο λφζνπ(33, 101, ). Δπνκέλσο ν θαζνξηζκφο ηνπ επηπέδνπ βαξχηεηαο γηα θάζε πάζρνληα είλαη έλαο απφιπηα επηζπκεηφο ζηφρνο κηαο κειέηεο χπλνπ. Άιιν αλνηρηφ δήηεκα είλαη ε επηινγή ελφο θαηάιιεινπ αιγφξηζκνπ ηαμηλφκεζεο γηα ηελ αλίρλεπζε ηνπ ζπλδξφκνπ. Πξφζθαηα νη Polat et al(120) παξνπζίαζαλ κηα ζχγθξηζε δηαθφξσλ αιγνξίζκσλ ηαμηλφκεζεο θαηάηαμεο (classifier algorithms) γηα ηελ απηνκαηνπνηεκέλε αλίρλεπζε ηνπ ΑΑΤΤ. Σα απνηειέζκαηα αλέδεημαλ ηνλ Σαμηλνκεηή Γέλδξσλ Απφθαζεο C4.5 (C4.5 decision tree classifier) σο ηνλ θαιχηεξν ηαμηλνκεηή γηα ηελ πεξίζηαζε. Με βάζε απηά ηα απνηειέζκαηα, θαηαβιήζεθε πξνζπάζεηα ηα επξήκαηα απφ ηε κε γξακκηθή αλάιπζε ησλ αλαπλεπζηηθψλ βηνζεκάησλ λα ελζσκαησζνχλ ζε κηα Δθαξκνγή Δμφξπμεο Γλψζεο (data mining application) ε νπνία ππνζηεξίδεη αιγφξηζκνπο δέλδξσλ απφθαζεο C4.5. Ο ζηφρνο ήηαλ ε θαηάηαμε ησλ αζζελψλ κε πηζαλή δηάγλσζε ΑΑΤΤ ζε νκάδεο αλάινγα κε ηε βαξχηεηα ηνπ ζπλδξφκνπ ρξεζηκνπνηψληαο έλαλ αιγφξηζκν δεκηνπξγίαο δέλδξσλ απφθαζεο θαη βαζηδφκελνπ ζε κε γξακκηθή αλάιπζε κφλν ηξηψλ αλαπλεπζηηθψλ βηνζεκάησλ αληί γηα ηελ εθαξκνγή πιήξνπο πνιπζσκαηνγξαθηθήο κειέηεο.

83 Μεγάιεο ρξεζηηθήο αμίαο ζα ήηαλ επίζεο θαη έλα κνληέιν ζρεηηθά απιήο γξακκηθήο εμίζσζεο(121) ην νπνίν λα πξνβιέπεη ην Γείθηε Απλνηψλ Τπνπλνηψλ (AHI) ελφο αζζελή κε βάζε ηε κε γξακκηθή αλάιπζε ησλ βηνζεκάησλ ηνπ. Ζ δε αμία ηνπ κνληέινπ απηνχ ζα πνιιαπιαζηαδφηαλ εάλ ήηαλ ζε ζέζε λα ξίμεη θσο ζηελ παζνθπζηνινγία ηνπ ζπλδξφκνπ εμεγψληαο κε ηηο παξακέηξνπο ηνπ ηελ ππνθείκελε παζνινγηθή ζπκπεξηθνξά ηνπ ππφ κειέηε ζπζηήκαηνο(122). Σν κνληέιν απηφ ζα κπνξνχζε λα ιεηηνπξγήζεη σο κηα κέζνδνο αξρηθήο αμηνιφγεζεο γηα άηνκα κε πηζαλφηεηα λα πάζρνπλ απφ ΑΑΤΤ, δεδνκέλνπ ελφο αξθνχλησο πςεινχ επηπέδνπ αθξίβεηαο. πγθεθξηκέλεο πξνζπάζεηεο πνπ έρνπλ πξαγκαηνπνηεζεί ζε απηφ ην πεδίν πεξηιακβάλνπλ θιηληθά πξνβιεπηηθά κνληέια γηα ηνλ ππνινγηζκφ ηεο πηζαλφηεηαο χπαξμεο ΑΑΤΤ(113, 123) ή γηα ηνλ ππνινγηζκφ ηεο βέιηηζηεο πίεζεο γηα ηε ζεξαπεπηηθή εθαξκνγή ηεο ζπζθεπήο CPAP(124, 125). Ωζηφζν, ε αθξίβεηά ηνπο είλαη ακθηζβεηήζηκε θαη νη πξνηεηλφκελεο εμηζψζεηο δελ πεξηιακβάλνπλ κε γξακκηθέο κεηαβιεηέο πνπ ζα κπνξνχζαλ λα απνθαιχςνπλ ηελ θαηάζηαζε ηνπ απηνλνκηθνχ ειέγρνπ πάλσ ζην αλαπλεπζηηθφ ζχζηεκα. ηα πιαίζηα ηεο παξνχζαο κειέηεο, θαηαβιήζεθε πξνζπάζεηα εθκεηάιιεπζεο ελφο πεξηνξηζκέλνπ αξηζκνχ αλαπλεπζηηθψλ βηνζεκάησλ ιεθζέλησλ θαηά ηε δηάξθεηα ηνπ χπλνπ κε ζθνπφ πξνβιεπηηθψλ κεηξήζεσλ γηα ΑΑΤΤ κεηά απφ εθαξκνγή κε γξακκηθήο αλάιπζεο ζηα δεδνκέλα πνπ αλαθηήζεθαλ. Οη επηζπκεηέο ηερληθέο ηαμηλφκεζεο παξήρζεζαλ κε ηε ρξήζε εμεηδηθεπκέλσλ εξγαιείσλ εμφξπμεο γλψζεο θαη ζηαηηζηηθήο επεμεξγαζίαο. Ο ζηφρνο ήηαλ ε αλάπηπμε κηαο ζηηβαξήο ιχζεο ζην πξφβιεκα ηεο αλίρλεπζεο θαη παξαθνινχζεζεο ηνπ ΑΑΤΤ κε ρξήζε πξνεγκέλσλ κε γξακκηθψλ ηερληθψλ κέηξεζεο θαη αλάιπζεο δεδνκέλσλ. 83

84 84

85 ΔΙΓΙΚΟ ΜΔΡΟ 85

86 86

87 87 θνπφο θνπφο απηήο ηεο πξννπηηθήο εξγαζίαο ήηαλ ε κειέηε ησλ αλαπλεπζηηθψλ βηνζεκάησλ πνπ ιακβάλνληαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο πνιπζσκαηνγξαθηθήο κειέηεο χπλνπ ζε πγηείο θαη αζζελείο κε ΑΑΤΤ κε ηε ρξήζε ηερληθψλ επεμεξγαζίαο ζήκαηνο βαζηζκέλσλ ζηε ζεσξία ηεο πνιππινθφηεηαο. ηε ζπλέρεηα, επηδηψρζεθε ε ζχγθξηζε ησλ εμαγφκελσλ κεγεζψλ κεηαμχ παζρφλησλ θαη κε παζρφλησλ απφ ην ζχλδξνκν, ψζηε ζε επφκελν ζηάδην λα εμειηρζνχλ κεζνδνινγίεο αλίρλεπζεο ηνπ ζπλδξφκνπ κφλν απφ ηηο αλαπλεπζηηθέο θαηαγξαθέο. Δπηπξφζζεηα θαηαβιήζεθε πξνζπάζεηα λα ζπζρεηηζζνχλ ηα κε γξακκηθά ραξαθηεξηζηηθά ησλ ζεκάησλ κε ηελ παζνθπζηνινγία ηεο απφθξαμεο ησλ αλψηεξσλ αεξαγσγψλ θαη ηελ επηρεηξνχκελε κνληεινπνίεζή ηεο.

88 88 Μνλάδα Ύπλνπ Οη αζζελείο πνπ κειεηήζεθαλ επηιέρζεθαλ απφ ηα Δμσηεξηθά Ηαηξεία Γηαηαξαρψλ Ύπλνπ ηεο Β Πλεπκνλνινγηθήο Κιηληθήο ηνπ Ννζνθνκείνπ «Γ. Παπαληθνιάνπ» Θεζζαινλίθεο. Οη αζζελείο απηνί πξνζήιζαλ αηηηψκελνη ζπκπησκαηνινγία ζπκβαηή κε ΑΑΤΤ. Αξθεηνί πξνζήιζαλ απεπζείαο ζηε Μνλάδα Ύπλνπ, ελψ άιινη παξαπέκθζεθαλ απφ ηνπο ζεξάπνληεο ηαηξνχο ηνπο. Ζ πξνέιεπζε ησλ αζζελψλ ήηαλ απφ ηελ επξχηεξε πεξηνρή θάιπςεο ηνπ νηθείνπ λνζειεπηηθνχ ηδξχκαηνο, δειαδή απφ ηελ θεληξηθή θαη δπηηθή Μαθεδνλία. Γηα ηε δηαζθάιηζε ηεο ηπραηνπνίεζεο ζηε κειέηε, θάζε πέκπηνο πξνζεξρφκελνο αζζελήο ελεκεξσλφηαλ γηα ηηο ιεπηνκέξεηεο ηεο έξεπλαο θαη απνθάζηδε γηα ηε ζπκκεηνρή ηνπ ζε απηή, ζπκπιεξψλνληαο ηελ έληππε θφξκα ζπγθαηάζεζεο ζηε κειέηε παξνπζία ηαηξνχ εξεπλεηή. Ζ πιήξεο ζρεηηθή θφξκα βξίζθεηαη ζην Παξάξηεκα Α ηεο παξνχζαο κειέηεο. πλνιηθά ε κεγάιε πιεηνςεθία ησλ εξσηεζέλησλ εμεηαδφκελσλ δέρηεθε λα ζπκκεηάζρεη, κε έλα πνζνζηφ άξλεζεο λα θπκαίλεηαη ζηα επίπεδα ηνπ 6%.

89 89 Κξηηήξηα εηζφδνπ - απνθιεηζκνχ Σα κριηήρια ειζόδοσ ζηε κειέηε ήηαλ ηα αθφινπζα: 1. Οηθεηνζειήο πξνζέιεπζε ζηε Μνλάδα Ύπλνπ 2. Τπνθεηκεληθή ζπκπησκαηνινγία ζπκβαηή κε ΑΑΤΤ 3. Ζιηθία άλσ ησλ 16 εηψλ 4. Πξψηε πξνζέιεπζε ζε εμεηδηθεπκέλν εξγαζηήξην χπλνπ Αληίζεηα, ηα κριηήρια αποκλειζμού ζπλνςίδνληαη παξαθάησ: 1. Παξνπζία νπνηνπδήπνηε βαζκνχ άλνηαο 2. νβαξή αλαηνκηθή δπζκνξθία ζηελ πεξηνρή ηνπ ηξαρήινπ 3. Παξνπζία λεπξνκπτθψλ δηαηαξαρψλ 4. Ηζηνξηθφ ζπλδξφκνπ παρπζαξθίαο ππναεξηζκνχ 5. πλχπαξμε Υξφληαο Απνθξαθηηθήο Πλεπκνλνπάζεηαο θαη ΑΑΤΤ (ζχλδξνκν επηθάιπςεο) 6. Παξνπζία ζνβαξνχ θαξδηνινγηθνχ πξνβιήκαηνο 7. Ηζηνξηθφ ρξήζεο ζπζθεπήο CPAP/ BiPAP γηα νπνηνδήπνηε ιφγν 8. Λήςε ππλαγσγψλ θαξκάθσλ ή άιισλ πνπ δξνπλ ζην Κεληξηθφ Νεπξηθφ χζηεκα ηνλ ηειεπηαίν κήλα 9. Αδπλακία θαηαλφεζεο ή άξλεζε ηεο έγγξαθεο ζπγθαηάζεζεο ζπκκεηνρήο ζηελ θιηληθή δνθηκή

90 90 Αζζελείο -Μέζνδνη Υαξαθηεξηζηηθά ηεο κειέηεο Ζ κειέηε ήηαλ πξννπηηθή, ειεγρφκελε κε νκάδα καξηχξσλ. Δθπνλήζεθε ζηε Μνλάδα Ύπλνπ ηεο Β Πλεπκνλνινγηθήο Κιηληθήο ηνπ Ννζνθνκείνπ Παπαληθνιάνπ Θεζζαινλίθεο θαηά ην ρξνληθφ δηάζηεκα Πξαγκαηνπνηήζεθε εγγξαθή ηνπ εξεπλεηηθνχ πξσηνθφιινπ ζε αλαγλσξηζκέλε δηεζλή βάζε δεδνκέλσλ θιηληθψλ δνθηκψλ ζχκθσλα θαη κε ηηο ηξέρνπζεο επηηαγέο ηεο ηεθκεξησκέλεο ηαηξηθήο (πιεξνθνξίεο ηεο εγγξαθήο ζην Παξάξηεκα Β). ε φινπο ηνπο αζζελείο πνπ πξνζέξρνληαλ ζην εξγαζηήξην χπλνπ δηελεξγήζεθε έιεγρνο πνπ πεξηειάκβαλε: 1. Ηζηνξηθφ, κε έκθαζε ζηα ζπκπηψκαηα ηα ζρεηηδφκελα κε ηνλ χπλν, ζπλνδά λνζήκαηα, ιήςε θαξκάθσλ 2. Κιηληθή εμέηαζε, κέηξεζε ζσκαηνκεηξηθψλ ραξαθηεξηζηηθψλ 3. πκπιήξσζε εηδηθήο θιίκαθαο εκεξήζηαο ππλειίαο Epworth 4. Δπί ππφλνηαο ζπλχπαξμεο ρξφληαο απνθξαθηηθήο πλεπκνλνπάζεηαο: ιήςε αεξίσλ αίκαηνο θαη πξαγκαηνπνίεζε ζπηξνκέηξεζεο 5. Δμήγεζε πξσηνθφιινπ κειέηεο θαη ππνγξαθή εηδηθήο έγγξαθεο ζπγθαηάζεζεο

91 91 Καηαγξαθή & Πξν-επεμεξγαζία Πξνθεηκέλνπ λα πξνθχςνπλ ζηαηηζηηθά ζεκαληηθά θαη αμηνπνηήζηκα απνηειέζκαηα, ππνινγίζηεθε ην κέγεζνο ηνπ δείγκαηνο ππνζέηνληαο κηα κέζε δηαθνξά ηεο ηάμεο ηνπ 0,15 θαη κηα ηππηθή απφθιηζε πεξίπνπ 0,2 κεηαμχ πγηψλ θαη παζρφλησλ απφ ΑΑΤΤ γηα ηα κε γξακκηθά κεγέζε φπσο ν παξάγνληαο DFA α. Έλα κέγεζνο δείγκαηνο ηνπιάρηζηνλ εθαηφ ζπκκεηερφλησλ (θαηαλεκεκέλσλ 25 ζηελ νκάδα ειέγρνπ θαη 75 ζε απηή ησλ αζζελψλ) ζα είρε ππφ απηέο ηηο πξνυπνζέζεηο ζηαηηζηηθή ηζρχ θνληά ζην 90% γηα λα αληρλεχζεη απηέο ηηο δηαθνξέο ζην επίπεδν ζηαηηζηηθήο ζεκαληηθφηεηαο ηνπ 5%(126). Όινη νη ζπκκεηέρνληεο αλέθεξαλ ζπκπησκαηνινγία ζπκβαηή κε απνθξαθηηθή δηαηαξαρή χπλνπ θαη δελ είραλ θάπνηα ζεκαληηθή ζπλλνζεξφηεηα. ηελ πεξίπησζε πνπ ππήξρε θάπνην θξηηήξην απνθιεηζκνχ, ν ππνςήθηνο απνθιεηφηαλ απφ ηε κειέηε θαη εμεηαδφηαλ ν ακέζσο επφκελνο ζηε ζεηξά πξνζέιεπζεο. Οη ζπκκεηέρνληεο ππνβιήζεθαλ ζε πιήξε πνιπζσκαηνγξαθηθή θαηαγξαθή χπλνπ επνπηεπφκελε ζηε ζπλεξγαδφκελε κνλάδα χπλνπ γηα φιε ηε δηάξθεηα ηεο λχρηαο θαη ρσξίο δηαθνπή γηα ηπρφλ ζεξαπεπηηθή παξέκβαζε εθηίκεζε (split night study). Ζ κέζνδνο ηεο πνιπππλνγξαθίαο πξαγκαηνπνηήζεθε κε εμνπιηζκφ Somnologica (7000, Flaga; Iceland) ζχκθσλα κε θαζηεξσκέλα θξηηήξηα αλάιπζεο(30) θαη ζπκπεξηιάκβαλε αλαπλεπζηηθέο θαηαγξαθέο θίλεζεο ηνπ ζσξαθηθνχ θαη θνηιηαθνχ ηνηρψκαηνο, ξνή ηνπ αέξα απφ ηε κχηε κε ηε βνήζεηα ξηληθνχ θαζεηήξα πίεζεο (nasal pressure cannula), ξνραιεηφ κε εηδηθφ κηθξφθσλν θαη θνξεζκφ ηεο αηκνζθαηξίλεο ζε νμπγφλν κε ρξήζε παικηθήο νμπκεηξίαο. Σα επεηζφδηα άπλνηαο θαη ππφπλνηαο νξίζηεθαλ ζε ζπκθσλία κε δηεζλψο ρξεζηκνπνηνχκελα θξηηήξηα(33). Όιεο νη θαηαγξαθέο βαζκνινγήζεθαλ ρεηξνθίλεηα απφ ηνλ ίδην πεπεηξακέλν ζην ρψξν ηνπ χπλνπ ηαηξφ, πξνθεηκέλνπ λα ππάξρεη θνηλή κέζνδνο αλαθνξάο ζηνπο εμαγφκελνπο δείθηεο απλνηψλ θαη ππνπλνηψλ. Σξηαληαπέληε επηπιένλ δηαδνρηθνί αζζελείο κε ηα ίδηα θξηηήξηα εηζφδνπ/απνθιεηζκνχ ππνβιήζεθαλ ζηνπο ίδηνπο δηαγλσζηηθνχο ρεηξηζκνχο ζε δεχηεξν ρξφλν θαη ρξεζηκνπνηήζεθαλ σο νκάδα ειέγρνπ ηεο αθξίβεηαο ησλ πξνηεηλφκελσλ δηαγλσζηηθψλ αιγνξίζκσλ. Σξεηο κε γξακκηθέο παξάκεηξνη (Ο Μέγηζηνο Δθζέηεο Lyapunov Largest Lyapunov Exponent-LLE, ε Αλάιπζε Απνκεηνχκελσλ Γηαθπκάλζεσλ Detrended Fluctuation Analysis- DFA θαη ε Καηά Πξνζέγγηζε Δληξνπία Approximate Entropy- APEN) εμήρζεζαλ απφ δχν αλαπλεπζηηθά βηνζήκαηα ηεο

92 92 πνιπππλνγξαθίαο (ηε ξνή αέξα απφ ην ξηληθφ θαζεηήξα nasal cannula flow-f θαη ηελ θίλεζε ηνπ ζσξαθηθνχ ηνηρψκαηνο κέζσ ηεο δψλεο ζψξαθα thoracic belt movement-t). Δπίζεο ρξεζηκνπνηήζεθε ην ζήκα ηνπ θνξεζκνχ ηεο αηκνζθαηξίλεο ζε Ομπγφλν (Hemoglobin Oxygen Saturation-SpO 2 ) απφ ηελ παικηθή νμπκεηξία (αηζζεηήξαο δαθηχινπ). Σα παξαπάλσ ζήκαηα είραλ κηα κέζε δηάξθεηα 317,5 ιεπηψλ θαη αξρηθά εμήρζεζαλ ζε κνξθή European Data Format (EDF) γηα λα είλαη πεξαηηέξσ επεμεξγάζηκα κε ρξήζε ινγηζκηθνχ επεμεξγαζίαο ζεκάησλ (Matlab απφ ηε Mathworks Inc.) ζε πξνζσπηθνχο Ζιεθηξνληθνχο Τπνινγηζηέο. Ο ππνινγηζκφο ηνπ LLE απαίηεζε ηε ρξήζε κηαο εθαξκνγήο πνπ ιεηηνπξγεί ζε πεξηβάιινλ γξακκήο εληνιψλ Ms-DOS απφ ηνπο Rosenstein et al(79), θαζψο θαη έλα πξφγξακκα ππνινγηζηηθνχ θχιινπ (ζηελ πξνθεηκέλε πεξίπησζε ην Microsoft Excel). Ο Γείθηεο Απλνηψλ Τπνπλνηψλ (Apnea Hypopnea Index- AHI) ρξεζηκνπνηήζεθε σο κεηξεηήο ηεο βαξχηεηαο ηνπ ΑΑΤΤ. Ζ ρξήζε ηνπ ζπγθεθξηκέλνπ δείθηε έρεη ππάξμεη αληηθείκελν δηακάρεο αλάκεζα ζηνπο θχθινπο ησλ εξεπλεηψλ ηνπ χπλνπ, ζρεηηθά κε ηελ αμηνπηζηία θαη αληηπξνζσπεπηηθφηεηά ηνπ ζηελ πεξηγξαθή ηεο ππνθείκελεο δηαηαξαρήο, εηδηθά ζπγθξηλφκελνο κε άιινπο δείθηεο φπσο ν Γείθηεο Αλαπλεπζηηθήο Γηαηαξαρήο Respiratory Disorder Index-RDI(33, 35, 54, 55, 101). Ωζηφζν, νη πεξηζζφηεξεο απφ ηηο αλάινγεο πξνζπάζεηεο ζηε δηεζλή βηβιηνγξαθία εμαθνινπζνχλ λα θάλνπλ ρξήζε ηνπ AHI σο δηεζλψο απνδεθηνχ θαη θαιά ηεθκεξησκέλνπ κεηξεηή ηεο βαξχηεηαο(57, 59, 62, 63, 100, 102, 103, 110, 123, 124, ), ελψ ε αμηνπηζηία θαη ε επαλαιεςηκφηεηά ηνπ έρνπλ απνδεηρηεί πξφζθαηα, ζε κειέηεο φπνπ παξαηεξήζεθε κηθξφηεξε δηαθχκαλζε κεηαμχ ησλ εθηηκήζεσλ δηαθνξεηηθψλ εηδηθψλ ηνπ χπλνπ φηαλ ρξεζηκνπνηήζεθε ν ΑΖΗ ζην ρεηξνθίλεην ζθνξάξηζκα(133). Δπίζεο, ζε πεξηπηψζεηο ζηηο νπνίεο ππήξρε ε δπλαηφηεηα ρξήζεο πιήξνπο πνιπζσκαηνγξαθηθήο κειέηεο χπλνπ ζηελ αλάιπζε ησλ δεδνκέλσλ έγηλε ρξήζε θπξίσο ηνπ ΑΖΗ γηα ηελ εθηίκεζε ησλ απνηειεζκάησλ. Καζψο ζηελ παξνχζα κειέηε ρξεζηκνπνηήζεθε πνιπζσκαηνγξαθηθή κειέηε χπλνπ αιιά θαη ρεηξνθίλεην ζθνξάξηζκα γηα ζχγθξηζε ησλ εμαγφκελσλ ηηκψλ, θξίζεθε ζθφπηκε ε δηαηήξεζε απηνχ ηνπ δείθηε εθηίκεζεο ηεο ζνβαξφηεηαο ηεο λφζνπ.

93 93 Δμαγσγή ησλ ραξαθηεξηζηηθψλ Αλαθνξηθά κε ηηο κεζφδνπο αλάιπζεο πνπ επηιέρηεθαλ θαη ηελ παξακεηξνπνίεζή ηνπο, ηα παξαθάησ είλαη επεμεγεκαηηθά: Ζ κέζνδνο ηεο Αλάιπζεο Απνκεηνχκελσλ Γηαθπκάλζεσλ (Detrended Fluctuation Analysis)(74, ) έρεη απνδεηρζεί ρξήζηκε ζηελ απνθάιπςε ηεο έθηαζεο ησλ καθξνπξφζεζκσλ ζπζρεηίζεσλ ζε ρξνλνζεηξέο. Σα «θνπηηά» (boxes) πνπ επηιέρζεθαλ γηα ηελ αλάιπζε ησλ ζεκάησλ πεξηείραλ ρξνληθέο πεξηφδνπο ησλ 8, 30, θαη 100 δεπηεξνιέπησλ, ηα νπνία αληηπξνζσπεχνπλ θαηά πξνζέγγηζε ηε κέζε δηάξθεηα 2, 6 θαη 24 αλαπλνψλ αληίζηνηρα. Οη ρξνληθέο ζεηξέο πνπ ρξεζηκνπνηήζεθαλ γηα ηνλ ππνινγηζκφ ηεο DFA απφ ηα ζήκαηα F ήηαλ 20ιεπηεο δηάξθεηαο ελψ ε αληίζηνηρε δηάξθεηα γηα ηα ζήκαηα Σ ήηαλ 240 ιεπηά. Ζ δηαθνξά ζηε δηάξθεηα πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε ζε θάζε ηχπν ζήκαηνο αληηθαηνπηξίδεη ηνπο πεξηνξηζκνχο πνπ επέβαιε ε πεξηνξηζκέλε ππνινγηζηηθή ηζρχο ησλ δηαζέζηκσλ ζπζηεκάησλ εμαηηίαο ηνπ κεγάινπ ζπλνιηθνχ κεγέζνπο ησλ ζεκάησλ ηεο ξνήο (απφξξνηα ηεο ππθλήο δεηγκαηνιεςίαο ησλ 200Hz ζε απηή ηελ πεξίπησζε). Γχν δηαθξηηέο κεηξήζεηο ειήθζεζαλ απφ θάζε ζήκα, ε DFA fast ηηκή ε νπνία αληηπξνζσπεχεη ηελ θιίζε ηνπ λφκνπ ηζρχνο ζηηο κέζεο πξνο κηθξέο (γξήγνξεο) ρξνληθέο θιίκαθεο θαη ε DFA slow ηηκή, δειαδή ε ηηκή πνπ δείρλεη ηελ θιίζε ζηηο κεγάιεο (αξγέο) πξνο κέζεο ρξνληθέο θιίκαθεο. Δθηφο απφ απηέο ηηο αξρηθέο κεηξήζεηο, επηπξφζζεηεο παξαγφκελεο παξάκεηξνη ειήθζεζαλ: Ζ ddfa_f, ε νπνία αληηπξνζσπεχεη ηε δηαθνξά κεηαμχ DFA fast θαη DFA slow απφ ηα ζήκαηα ξνήο F, αιιά θαη ε mdfa_f, ε νπνία πξνθχπηεη απφ ην κέζν φξν ησλ δχν παξαπάλσ παξακέηξσλ ζηα ζήκαηα F. Παξφκνηεο παξάκεηξνη παξήρζεζαλ απφ ηηο κεηξήζεηο ηεο DFA ζηα ζήκαηα θίλεζεο ηνπ ζψξαθα Σ (DFA fast_t, DFA slow_t, ddfa_t, mdfa_t). Αλάινγα, νη ηηκέο DFA fast_f 2, DFA slow_f 2, ddfa_f 2 θαη mdfa_f 2 αθνξνχλ ζηηο παξαγφκελεο παξακέηξνπο πνπ πξνέθπςαλ κεηά απφ ηελ απνκείσζε ησλ ζεκάησλ F ζην ¼ ηεο αξρηθήο ηνπο δηάξθεηαο (θάηη πνπ έγηλε εθηθηφ κε ηελ επηινγή θάζε ηέηαξηεο ηηκήο απφ ηελ θάζε ρξνλνζεηξά ηεο ξνήο F), επηηξέπνληαο ηελ αλάιπζε ζεκάησλ δηάξθεηαο 80 ιεπηψλ ζε απηέο ηηο πεξηπηψζεηο. Σέινο, νη παξάκεηξνη dmdfa_t 2 θαη mmdfa_t 2 δεκηνπξγήζεθαλ παίξλνληαο ηε δηαθνξά θαη ην κέζν φξν αλάκεζα ζηηο ηηκέο mdfa_f2 θαη mdfa_t. Ζ Δληξνπία, φπσο απηή ζρεηίδεηαη κε ηα δπλακηθά βηνινγηθά ζπζηήκαηα, εθθξάδεη ην ξπζκφ ηεο παξαγσγήο πιεξνθνξίαο. Ο Pincus εηζήγαγε ηελ έλλνηα ηεο Καηά Πξνζέγγηζε Δληξνπίαο (Approximate Entropy-ApEn)(86, 87, 137), ελφο ζπλφινπ κεηξήζεσλ

94 94 ηεο πνιππινθφηεηαο ελφο ζπζηήκαηνο πνπ ζρεηίδεηαη ζηελά κε ηελ Δληξνπία θαη ην νπνία εθαξκφδεηαη εχθνια ζε ρξνλνζεηξέο ζηελ θιηληθή πξάμε. Γεληθά κηα ρακειή ηηκή ApEn αληηθαηνπηξίδεη πςειφ βαζκφ θαλνληθφηεηαο. Οη ηηκέο παξακεηξνπνίεζεο πνπ επηιέρζεθαλ ζηελ παξνχζα κειέηε ήηαλ: m=2, r=0,2 θαη N=ην ζχλνιν ησλ θαηαγξαθψλ. Παξφκνηεο ηηκέο ρξεζηκνπνηήζεθαλ θαη απφ άιιεο εξεπλεηηθέο νκάδεο ζε αληίζηνηρα πξνβιήκαηα ζηε δηαζέζηκε βηβιηνγξαθία(137, 138), ελψ ελαιιαθηηθέο ηηκέο παξακεηξνπνίεζεο δε θάλεθαλ λα αιιάδνπλ ζεκαληηθά ηα εμαγφκελα απνηειέζκαηα. ε αλαινγία κε ηε DFA, επηπξφζζεηεο κε γξακκηθέο παξάκεηξνη εμήρζεζαλ απφ ηα πξσηνγελή ζπιιερζέληα δεδνκέλα ζε ζρέζε κε ηα αξρηθά κεγέζε APEN_high θαη APEN_low ζε θάζε ζήκα: Ζ dapen θαη ε mapen, νη νπνίεο παξηζηνχλ ηε δηαθνξά θαη ην κέζν φξν ησλ αληίζηνηρσλ APEN_high θαη APEN_low ηηκψλ (κε ηελ θαηάιεμε _f γηα ηα ζήκαηα ξνήο θαη _t γηα ηα ζήκαηα θίλεζεο ζψξαθα). Ο Μέγηζηνο Δθζέηεο Lyapunov (Largest Lyapunov exponent- LLE) είλαη έλαο πνζνηηθφο πξνζδηνξηζκφο ηεο επαίζζεηεο εμάξηεζεο ελφο δπλακηθνχ ζπζηήκαηνο απφ ηηο αξρηθέο παξακέηξνπο πνπ ην ηξνθνδνηνχλ. Μηα αχμεζε ηνπ δείθηε απηνχ εθθξάδεη πνιππινθφηεξε δπλακηθή ζπκπεξηθνξά(74, 139, 140). Μία απφ ηηο πην ζηαζεξέο θαη αμηφπηζηεο κεζνδνινγίεο γηα ηνλ ππνινγηζκφ ηνπ LLE απφ κηθξά δείγκαηα βηνζεκάησλ έρεη πξνηαζεί απφ ηνπο Rosenstein et al(79). ηελ εθαξκνγή ηεο κεζφδνπ ζηελ παξνχζα εξγαζία, γηα ηα ζήκαηα ξνήο ε κέζνδνο εθκεηαιιεχηεθε ρξνληθέο πεξηφδνπο 20 ιεπηψλ (LLEf), ελψ πεξίνδνη 170 ιεπηψλ αλαιχζεθαλ ζηελ πεξίπησζε ησλ ζεκάησλ απφ ηε δψλε ζψξαθα periods (LLEt). Σα παξαγφκελα κεγέζε απφ ηα πξνεγνχκελα δχν έρνπλ σο εμήο: Ζ dlle ηζνχηαη κε ηελ LLEf κείνλ ηελ LLEt, ελψ ε mlle είλαη ν κέζνο φξνο απηψλ ησλ δχν ηηκψλ. Αλάινγα, νη LLEf 2, dlle 2 θαη mlle 2 παξηζηνχλ ηηο αληίζηνηρεο κεηξήζεηο φηαλ εμεηάζηεθαλ ηα ηξνπνπνηεκέλα ζήκαηα F δηάξθεηαο 80 ιεπηψλ (κε ην ¼ ηεο δεηγκαηνιεςίαο). Σν κέγεζνο T90 (Υξφλνο κε θνξεζκφ SpO 2 <90% σο πνζνζηφ ηνπ ζπλνιηθνχ ρξφλνπ θαηαγξαθήο) ρξεζηκνπνηήζεθε επίζεο ζαλ έλα γξακκηθφ κέγεζνο πνπ ππνβνήζεζε ηελ παξαγσγή ησλ πξνβιεπηηθψλ κνληέισλ, κηα θαη είλαη άξξεθηα ζπλδεδεκέλν κε ηελ θιηληθή έθθξαζε ηνπ πεξηνξηζκνχ ηεο ξνήο ηνπ αλαπλεφκελνπ αέξα, δειαδή ηνπο επαθφινπζνπο απνθνξεζκνχο ηεο αηκνζθαηξίλεο. Οπζηαζηηθά δείρλεη ην βαζκφ ηεο ππνμαηκίαο θάζε αζζελή θαηά ηε δηάξθεηα ηνπ χπλνπ. Οη ίδηεο ρξνληθέο πεξίνδνη επηιέρζεθαλ γηα αλάιπζε φισλ ησλ πξναλαθεξζέλησλ παξακέηξσλ θαη ζπγθεθξηκέλα ρξνληθά

95 παξάζπξα πνπ άξρηδαλ κηα ψξα απφ ηελ έλαξμε ηεο κειέηεο χπλνπ. Με απηφ ηνλ ηξφπν επηιέγνληαλ ζηηγκέο πνπ ν θάζε εμεηαδφκελνο είρε πηζαλφηαηα θνηκεζεί, ελψ αλακελφηαλ λα έρεη πεξάζεη θαη απφ φια ηα βαζηθά ζηάδηα ηνπ χπλνπ. 95

96 96 Σερληθέο ηαμηλφκεζεο Ζ ειεθηξνληθή εθκάζεζε Γέλδξσλ Απφθαζεο C4.5 (C4.5 Decision tree learning) είλαη κία απφ ηηο πην επξέσο παξαδεθηέο θαη ρξεζηκνπνηνχκελεο κεζφδνπο επαγσγηθνχ ζπκπεξαζκνχ (inductive inference). Απνηειεί κία κέζνδν πξνζέγγηζεο ζπλαξηήζεσλ δηαθξηηψλ ηηκψλ ε νπνία είλαη ζρεηηθά αλεπεξέαζηε απφ πηζαλή χπαξμε ζνξχβνπ ζηα δεδνκέλα θαη ηθαλή λα αθνκνηψλεη δηαδεπθηηθέο εθθξάζεηο(141, 142). Ζ ηειηθή ζπλάξηεζε πνπ πξνθχπηεη νπηηθνπνηείηαη ζηε κνξθή ελφο δέλδξνπ απφθαζεο γηα λα πξνάγεη ηελ θαηαλφεζε απφ ηνλ αλζξψπηλν εγθέθαιν. Δίλαη κηα επξεηηθή (βαζηζκέλε ζηελ απηνδηδαρή) βήκα πξνο βήκα πξννδεπηηθή θαη κε επαλαιεπηηθή έξεπλα ζην ρψξν φισλ ησλ πηζαλψλ πξνηεηλφκελσλ δέλδξσλ απφθαζεο(120, 141, 142). Ο ζηφρνο ηεο κεζνδνινγίαο εθκάζεζεο δέλδξσλ απφθαζεο C4.5 είλαη ν δηαδνρηθφο δηακνηξαζκφο ησλ δεδνκέλσλ ζε ππνθαηεγνξίεο. Απηνχ ηνπ ηχπνπ νη κεζνδνινγίεο έρνπλ εθαξκνζηεί επηηπρψο ζε κηα κεγάιε πνηθηιία πξνβιεκάησλ, ζπκπεξηιακβαλνκέλσλ ηαηξηθψλ δηαγλσζηηθψλ δηιεκκάησλ(143). Ζ απφδνζε ηεο θάζε κεζφδνπ ηαμηλφκεζεο εθηηκήζεθε κε ηε βνήζεηα κηαο δηαζηξσκαηνπνηεκέλεο κεζφδνπ 10πιήο ελδναμηνιφγεζεο(144). Απηή ε πξνζέγγηζε παξνπζηάδεη ην πιενλέθηεκα φηη εθκεηαιιεχεηαη φια ηα δεδνκέλα θάπνηα ζηηγκή γηα ηελ αμηνιφγεζε ηνπ πξνηεηλφκελνπ κνληέινπ, ζε αληίζεζε κε ηνλ απιφ δηαρσξηζκφ ησλ δεδνκέλσλ απηψλ ζε δχν ππνζχλνια, έλα γηα εθπαίδεπζε θαη έλα γηα έιεγρν ηνπ κνληέινπ. Αληίζεηα, ζε απηήλ ην ζχλνιν ησλ δεδνκέλσλ ρσξίδεηαη ζε 10 ίζνπ κεγέζνπο ππνηκήκαηα θάζε έλα απφ ηα νπνία ρξεζηκνπνηείηαη κε ηε ζεηξά σο αλεμάξηεην ζχλνιν ειέγρνπ (test set), ελψ ηα ππφινηπα ππνζχλνια «εθπαηδεχνπλ» ηνλ αιγφξηζκν ηαμηλφκεζεο. Σν ζθάικα ηεο ηαμηλφκεζεο ππνινγίδεηαη ζηε ζπλέρεηα απφ ηε κέζε ηηκή ηεο απφδνζεο φισλ ησλ 10 ππνζπλφισλ ειέγρνπ. Απηφ επηηξέπεη ην ζρεκαηηζκφ ελφο κνληέινπ πξφβιεςεο ρσξίο ηελ αλάγθε ηεο ρξήζεο μερσξηζηνχ ππνζπλφινπ αζζελψλ γηα ηελ εθπαίδεπζε ηνπ κνληέινπ απηνχ, ελψ ε απνηειεζκαηηθφηεηα παξακέλεη πςειή θαη ππφ πξαγκαηηθέο ζπλζήθεο, φπσο έρεη απνδεηρζεί(145, 146). Οη εξγαζίεο ηεο ηαμηλφκεζεο θαη ηεο επηινγήο ραξαθηεξηζηηθψλ εθηειέζηεθαλ απφ έλα ειεχζεξεο δηάζεζεο παθέην ινγηζκηθνχ, ην Weka, Έθδνζε (Weka Machine Learning Project, The University of Waikato, New Zealand)(147, 148).

97 97 ΔΚΣΙΜΗΗ ΣΩΝ ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΩΝ ΓΔΙΚΣΩΝ ΣΙ ΓΙΑΘΔΙΜΔ ΑΝΑΠΝΔΤΣΙΚΔ ΚΑΣΑΓΡΑΦΔ Μέζνδνο Με Γξακκηθήο Αλάιπζεο ησλ Αλαπλεπζηηθψλ εκάησλ κε ην Πξφγξακκα Matlab: Μεγάιν κέξνο ηεο κε γξακκηθήο αλάιπζεο ησλ αλαπλεπζηηθψλ θαηαγξαθψλ πξαγκαηνπνηήζεθε κε ην πξφγξακκα Matlab. Σν ηειεπηαίν αθνξά ζε έλα εξγαιείν καζεκαηηθνχ πξνγξακκαηηζκνχ θαη επεμεξγαζίαο ζεκάησλ ην νπνίν ζεσξήζεθε θαηάιιειν γηα ηελ επηδησθφκελε αλάιπζε. Σo Matlab βαζίδεη ηε ιεηηνπξγία ηνπ ζηε δηαρείξηζε πηλάθσλ (MATrix LABoratory), ελψ πεξηέρεη θαη έηνηκα εξγαιεία επίιπζεο πξνβιεκάησλ απφ πνιινχο δηαθνξεηηθνχο ηνκείο έξεπλαο, ηα νπνία νλνκάδνληαη Toolboxes. Ζ έθδνζε ινγηζκηθνχ πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε 1 ήηαλ ε 7.0 πξννξηζκέλε γηα ρξήζε ζε ιεηηνπξγηθφ ζχζηεκα Windows XP. Με ηε ρξήζε ηνπ Matlab εθηειέζηεθαλ ε νπηηθή αλαπαξάζηαζε ηνπ θάζε ζήκαηνο, ε ζηνηρεηψδεο θαζκαηηθή αλάιπζε θαη ε θαηάξηηζε ησλ ραξηώλ επηζηξνθήο κε ηε ρξήζε κηαο ζπγθεθξηκέλεο ξνπηίλαο πξνγξακκαηηζκνχ. Τπνινγίζηεθαλ επίζεο νη ηηκέο ησλ κε γξακκηθψλ παξακέηξσλ DFA θαη ApEn. Ο βαζηθφο ρψξνο εξγαζίαο ηεο εθαξκνγήο έρεη ηε κνξθνινγία πεξηβάιινληνο γξακκήο εληνιψλ, φπνπ νη εληνιέο ζπληάζζνληαη κεηά ην εηδηθφ πξνηξεπηηθφ ζήκα ( >> ), αθνινπζψληαο νξηζκέλνπο θαλφλεο. Δπηπξφζζεηα, νιφθιεξεο ζεηξέο εληνιψλ κπνξνχλ λα ζπκπεξηιεθζνχλ ζε εθηειέζηκα αξρεία 2 πνπ παίξλνπλ ζπγθεθξηκέλα νλφκαηα θαη αλαθαινχληαη θάζε θνξά πνπ απαηηείηαη κε ηελ πιεθηξνιφγεζε ησλ νλνκάησλ ηνπο ζηε βαζηθή γξακκή εληνιψλ. Όπσο είλαη επλφεην, ην πξψην βήκα γηα ηελ επεμεξγαζία ησλ ζεκάησλ ήηαλ ην άλνηγκά ηνπο απφ ην πξφγξακκα Matlab. Γηα λα 1 Copyright The MathWorks Inc., info@mathworks.com. 2 Απηά νλνκάδνληαη m-files.

98 98 γίλεη απηφ γξαθφηαλ ε παξαθάησ εληνιή κεηά απφ ην πξνηξεπηηθφ ζήκα (prompt) ζην ρψξν εξγαζίαο, αθνχ πξψηα νξίζηεθε σο ελ ρξήζε path ηνπ πξνγξάκκαηνο ην αληίζηνηρν πνπ νδεγνχζε ζην θάθειν κε φια ηα αξρεία ζην ζθιεξφ δίζθν ηνπ ππνινγηζηή: >>load TracesXXn.ascii; Ζ εληνιή απηή επέηξεπε ην άλνηγκα ηνπ επηζπκεηνχ αξρείνπ απφ ην πξφγξακκα, ψζηε λα είλαη δηαζέζηκν γηα πεξαηηέξσ αλάιπζε. ηελ Εηθόλα 17 πνπ αθνινπζεί, θαίλεηαη ην πεξηβάιινλ εξγαζίαο ηνπ Matlab θαη ε ηθαλφηεηά ηνπ γηα ζρεδίαζε γξαθηθψλ παξαζηάζεσλ. Δικόνα 17: Δηθφλα ηνπ πεξηβάιινληνο εξγαζίαο ηνπ πξνγξάκκαηνο Matlab κε ζπλνδφ γξάθεκα ζηελ ίδηα νζφλε, κεηά ηελ εθθίλεζε ηεο εθαξκνγήο thesisf.m. Σν ζρήκα αθνξά ζηελ απεηθφληζε ηνπ αξρείνπ Traces96f.ascii. ηε ζπλέρεηα, θξίζεθε αλαγθαία ε αλάπηπμε ελφο ζηνηρεηψδνπο θψδηθα πξνγξακκαηηζκνχ ζε γιψζζα Matlab, πξνθεηκέλνπ λα δεκηνπξγεζνχλ αξρεία ηχπνπ m-file πνπ ζα αλαθαινχληαλ ζε θάζε έλα απφ ηα ζήκαηα θαη ζα πξαγκαηνπνηνχζαλ κεγάιν κέξνο ηεο επηδησθφκελεο αλάιπζεο ζε απηά. Σν ζηάδην απηφ ήηαλ ηδηαίηεξα επίπνλν θαη πεξηιάκβαλε ζπλερείο δνθηκέο ηνπ ππφ αλάπηπμε θψδηθα ζε φια ηα αξρεία ζεκάησλ, δηαξθείο ηξνπνπνηήζεηο βειηηψζεηο θαη επαλαμηνιφγεζε ζηελ πξάμε. Σν ηειηθφ απνηέιεζκα

99 99 ππήξμε έλα ζχλνιν απφ m-files πνπ νλνκάζηεθαλ thesis.m, DFAvag.m, APENvag.m θαη απνζεθεχηεθαλ ζην θάθειν εξγαζίαο ηνπ ρξεζηκνπνηνχκελνπ Ζ/Τ. Μεηά απφ πξνζεθηηθή ζεψξεζε ηνπ πξνβιήκαηνο, απνθαζίζηεθε γηα θάζε δηαηηζέκελν αξρείν λα θαηαζηξσζεί έλα γξάθεκα πνπ ζα ην παξνπζηάδεη, λα γίλεη κηα αλάιπζε Fourier θαη λα θαηαζθεπαζηεί έλαο ράξηεο επηζηξνθήο πνπ ζα παξέρεη ελδείμεηο γηα ηε δπλακηθή ζπκπεξηθνξά ηνπ πεξηερφκελνπ ζήκαηνο. Καη ηα ηξία απηά ζηνηρεία εθαξκφζηεθαλ πξψηα ζε δηάθνξα αξρεία δνθηκαζηηθά, ψζηε λα παγησζνχλ νη επηκέξνπο παξάκεηξνη εθαξκνγήο ηνπο θαη λα αμηνινγεζνχλ ηα εμαγφκελα απνηειέζκαηά ηνπο. Ζ δηαδηθαζία γηα θάζε έλα απφ ηα παξαπάλσ είρε σο εμήο: Γπαθική απεικόνιζη ηος ζήμαηορ: Δπαλεηιεκκέλεο δνθηκέο ζρεδηαζκνχ ηεο κνξθήο ηνπ ζήκαηνο ηεο αλαπλνήο ζε θάζε αξρείν θαηέδεημαλ φηη ιφγσ ηεο ππθλήο δεηγκαηνιεςίαο (200 κεηξήζεηο/sec) ην ηειηθφ ζήκα πεξηιάκβαλε εθαηνληάδεο ρηιηάδεο ηηκψλ 1, γεγνλφο πνπ θαζηζηνχζε ηελ πιήξε αλαπαξάζηαζε θάζε θαηαγξαθήο δπζρεξή ζηελ εθηίκεζε θαη αμηνιφγεζή ηεο. Απνδείρηεθε φηη ε γξαθηθή απεηθφληζε δεηγκάησλ (αξρίδνληαο απφ ηελ ηηκή 10000, ζπλνιηθφ πνζνζηφ 0,5% ηνπ ζήκαηνο) απνηεινχζε ηνλ ηδαληθφ ζπκβηβαζκφ αλάκεζα ζηελ νπηηθνπνίεζε κεγάινπ ηκήκαηνο θάζε αξρείνπ θαη ζηελ επδηάθξηηε πξνβνιή ησλ βαζηθψλ κνξθνινγηθψλ ραξαθηεξηζηηθψλ ηνπ. Ανάλςζη Fourier: Μηα κέζνδνο γξήγνξεο κεηαηξνπήο θαηά Fourier πεξηιακβάλεηαη ζηε ζεηξά εξγαιείσλ Signal Processing Toolbox ηνπ πξνγξάκκαηνο Matlab. To φλνκα ηεο ζρεηηθήο εληνιήο είλαη fft θαη επηζηξέθεη ηελ αλάιπζε Fourier ηνπ επηιεγκέλνπ ζήκαηνο ζε κηα θιίκαθα κεγεζψλ πνπ νξίδεηαη απφ ην ρξήζηε. Ζ πξνζπάζεηα εθαξκνγήο ηεο εληνιήο απηήο ζην ζχλνιν ησλ αξρείσλ κε ηηο αλαπλεπζηηθέο θαηαγξαθέο απνδείρηεθε πνιχ ρξνλνβφξα θαη ζπρλά μεπεξλνχζε ηηο δπλαηφηεηεο ηνπ δηαζέζηκνπ πξνζσπηθνχ ειεθηξνληθνχ ππνινγηζηή. Γεδνκέλνπ φηη ε ζπγθεθξηκέλε αλάιπζε δελ παξέρεη ηζρπξέο απνδείμεηο 1 Μέζν πιήζνο ηηκψλ ησλ αξρείσλ: πεξίπνπ.

100 100 γηα ηελ χπαξμε ηεο πνιππινθφηεηαο ζε έλα βηνινγηθφ ζήκα, νη πξαγκαηνπνηεζείζεο δνθηκέο θαηέδεημαλ φηη ε αλάιπζε Fourier ζε έλα παξάζπξν ηηκψλ (κεηά ηηο πξψηεο κεηξήζεηο) θάζε ζήκαηνο ήηαλ ηφζν εθηθηή φζν θαη αξθνχλησο δηαθσηηζηηθή. Ζ δε παξαγφκελε γξαθηθή παξάζηαζε ηεο αλάιπζεο νξίζηεθε λα εκθαλίδεη ηηο ηηκέο ησλ πεξηερφκελσλ ζπρλνηήησλ ζε κηα εθαηνζηηαία θιίκαθα ζηνλ άμνλα ησλ ηεηαγκέλσλ. Γημιοςπγία σαπηών επιζηποθήρ: Ηδηαίηεξε βαξχηεηα δφζεθε ζηελ θαηαζθεπή ησλ ραξηψλ επηζηξνθήο (return maps) γηα θάζε αλαπλεπζηηθφ ζήκα, θαζψο απηνί απνηεινχλ έλαλ απφ ηνπο πην αμηφπηζηνπο δείθηεο γηα ηελ χπαξμε ηνπ ράνπο ζε κηα ρξνληθή θαηαγξαθή. Κεθαιαηψδε ξφιν ζε απηή ηελ πεξίπησζε παίδεη ε επηινγή ηεο ρξεζηκνπνηνχκελεο πζηέξεζεο (lag) ζην ζρεδηαζκφ ησλ ραξηψλ. Απνθαζίζηεθε, κεηά απφ δηαδνρηθέο δνθηκέο δηαθφξσλ ηηκψλ πζηέξεζεο, ε ηειεπηαία λα ηζνχηαη κε ηελ ηηκή Γνθηκέο κε ειαθξά δηαθνξεηηθέο ηηκέο πζηέξεζεο ζε άιια ζήκαηα φπνπ παξαηεξήζεθε δηαθνξεηηθή αλαπλεπζηηθή ζπρλφηεηα δελ νδήγεζε ζε ζεκαληηθά δηαθνξεηηθφ γξαθηθφ απνηέιεζκα, νπφηε απνθαζίζηεθε ε lag λα είλαη ίδηα γηα φια ηα αξρεία. Αθνχ έγηλε ε επηινγή φισλ ησλ πξναλαθεξζέλησλ παξακέηξσλ θαη επηιχζεθαλ νξηζκέλα πξνβιήκαηα πξαθηηθήο θχζεο, νξηζηηθνπνηήζεθε ε ηειηθή κνξθή ηνπ βνεζεηηθνχ αξρείνπ thesisf.m, πνπ παξαηίζεηαη ακέζσο παξαθάησ (Εηθόλα 18):

101 101 %Respiratory signals analysis program %processing full NASAL FLOW signals from POLYSOMNOGRAPHIC recordings %which performs a Fourier analysis and creates a return map x=input('give the name of the signal and press enter...'); plot (x(10000:30000,1)) grid on title('the respiratory signal') xlabel('time') ylabel('amplitude') pause y=x(:,1); sz=size(y,1); meany=mean(y); yy1=y-meany; fy1=fft(yy1(10000:30000)); absfy1=abs(fy1); plot (absfy1(1:1000,:)) grid on title('fourier analysis of the signal') xlabel('frequency') ylabel('amplitude') [s,i]=max(absfy1); n=((200*i)/20000)*60; disp('the main frequency n(breaths/min) is='),n pause plot (y(1:sz ),y( :sz)) grid off title('return map of the signal') xlabel('signal value') ylabel('signal value later') Δικόνα 18: Ο θψδηθαο ηνπ εθηειέζηκνπ αξρείνπ thesisf.m πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε ζηελ αλάιπζε ησλ αλαπλεπζηηθψλ ζεκάησλ ζην Matlab. ρφιηα γηα ηνλ θψδηθα ππάξρνπλ ζην θείκελν.

102 102 ρνιηάδνληαο ηνλ παξαηηζέκελν θψδηθα, ζηελ αξρή ηνπ είλαη εκθαλείο θάπνηεο βνεζεηηθέο επεμεγήζεηο πνπ πεξηγξάθνπλ ην πξφγξακκα θαη νη νπνίεο δελ επεξεάδνπλ ηε ξνή ηνπ. Αθνινχζσο, κέζσ ηεο εληνιήο input εηζάγεηαη απφ ην ρξήζηε ην φλνκα ηνπ ππφ κειέηε αξρείνπ 1, ην νπνίν νλνκάδεηαη x απφ ην πξφγξακκα γηα ζπληνκία. Ζ πξνζζήθε ηνπ ζπκβφινπ «;» ζην ηέινο θάπνησλ εληνιψλ απνηξέπεη ηελ εκθάληζε ησλ επεμεξγαδφκελσλ κεηαβιεηψλ φπνπ απηή δελ είλαη επηζπκεηή. Ζ εληνιή plot εηζάγεη ηηο παξακέηξνπο γηα ηελ θαηαζθεπή ελφο γξαθήκαηνο, ζηε ζπγθεθξηκέλε πεξίπησζε ηελ αλαπαξάζηαζε ησλ ηηκψλ έσο ηνπ αλαπλεπζηηθνχ αξρείνπ. Δπηιέγεηαη λα εκθαλίδεηαη ην πιέγκα ζην γξάθεκα, ελψ δίλνληαη νλφκαηα γηα ηα πξνβαιιφκελα δεδνκέλα ζηνπο δχν θάζεηνπο άμνλεο 2. ην ζεκείν απηφ έρεη εηζαρζεί κηα παχζε, ψζηε ε εθηέιεζε ηνπ πξνγξάκκαηνο λα δηαθνπεί γηα φζν δηάζηεκα επηζπκεί ν ρξήζηεο πξνθεηκέλνπ λα επεμεξγαζηεί ή λα απνζεθεχζεη ην δηάγξακκα. Ζ ξνή ηεο εθαξκνγήο ζπλερίδεηαη κε ην απιφ πάηεκα νπνηνπδήπνηε πιήθηξνπ απφ ην πιεθηξνιφγην ηνπ Ζ/Τ. ηηο Εηθόλεο 19 θαη 20 δηαθξίλεηαη έλα ελδεηθηηθφ δηάγξακκα πνπ παξηζηά κηα κειεηψκελε θαηαγξαθή. 1 ζηε γεληθή κνξθή ΥΥf, ή XXfn ή XXt ρσξίο ηελ επέθηαζε.ascii 2 φπνπ: time ν ρξφλνο θαη amplitude ε έληαζε ηεο κεηξνχκελεο κεηαβνιήο ζηνλ φγθν ηνπ αλαπλεφκελνπ αέξα. Οη κνλάδεο κέηξεζεο παξαιείπνληαη, επεηδή εδψ ελδηαθέξεη κφλν ε πνηνηηθή αλαπαξάζηαζε ηνπ ζήκαηνο, σζηφζν αθνξνχλ ζε 200νζηά ηνπ δεπηεξνιέπηνπ γηα ην ρξφλν, ζε ml/sec γηα ηε ξνή θαη ζε ml γηα ηνλ φγθν.

103 103 Δικόνα 19: Η γξαθηθή αλαπαξάζηαζε ελφο αλαπλεπζηηθνχ ζήκαηνο κέζα απφ ηηο εληνιέο ηνπ πξνγξάκκαηνο thesisf.m ζην πεξηβάιινλ Matlab. Σν ζήκα πνπ θαίλεηαη είλαη ηεο αλαπλεπζηηθήο ξνήο απφ ηε κχηε απφ ην δείγκα Traces105f. Δικόνα 20: Η αλαπαξάζηαζε ηκήκαηνο ελφο αλαπλεπζηηθνχ ζήκαηνο ξνήο κέζα απφ ηηο εληνιέο ηνπ πξνγξάκκαηνο thesisf.m ζην πεξηβάιινλ Matlab. Σν ζήκα πνπ θαίλεηαη είλαη ηεο ξνήο απφ ηε κχηε απφ ην δείγκα Traces96f.

104 104 Σν επφκελν βήκα αθνξά ζηε δηαδηθαζία ηεο αλάιπζεο θαηά Fourier. Σν ζήκα κεηαηξέπεηαη ζε ζήκα y, ην νπνίν πεξηέρεη κφλν ηε δεχηεξε ζηήιε ηηκψλ ηνπ ζήκαηνο, δειαδή ηηο κεηξήζεηο ηνπ φγθνπ, παξαιείπνληαο ηηο ρξνληθέο κεηαβιεηέο. Γηα ιφγνπο θαιχηεξεο επθξίλεηαο ζηε γξαθηθή απφδνζε ηεο αλάιπζεο, επξίζθεηαη ν κέζνο φξνο ησλ ηηκψλ ηνπ φγθνπ ηνπ αλαπλεφκελνπ αέξα ν νπνίνο νλνκάδεηαη meany θαη αθαηξείηαη απφ ηνλ δεκηνπξγνχκελν πίλαθα y, δεκηνπξγψληαο έλαλ λέν πίλαθα κε ηελ νλνκαζία yy1. Ζ εληνιή fft αλαθαιεί ηνλ αιγφξηζκν ππνινγηζκνχ ηεο αλάιπζεο Fourier απφ ην Matlab δίλνληαο γέλεζε ζε λέν πίλαθα ηηκψλ, ηνλ fy1. Λφγσ ηεο χπαξμεο κηγαδηθψλ ηηκψλ ζηνλ ηειεπηαίν πίλαθα, ε εθαξκνγή πξνβαίλεη ζε δηαρσξηζκφ ησλ αθέξαησλ κεξψλ ησλ απνηειεζκάησλ κε ηε βνήζεηα ηεο εληνιήο abs θαη έπεηηα δίλνληαη νδεγίεο γηα ηε ζρεδίαζε ηεο γξαθηθήο παξάζηαζεο ηεο κεηαηξνπήο Fourier ζε εθαηνζηηαία θιίκαθα, ελψ ηελ ίδηα ζηηγκή ππνινγίδεηαη θαη πξνβάιιεηαη ζηελ νζφλε ε ηηκή ηεο θπξίαξρεο ζπρλφηεηαο πνπ πξνθχπηεη 1. Έηζη παξέρεηαη ν εμαγφκελνο αλαπλεπζηηθφο ξπζκφο απφ ηελ θάζε θαηαγξαθή. Αθνινπζεί λέα παχζε. Οη Εηθόλεο 21 θαη 22 δείρλνπλ ην απνηέιεζκα ησλ αλσηέξσ δηαδηθαζηψλ ζε δχν απφ ηα ρξεζηκνπνηνχκελα αξρεία. 1 Ο ππνινγηζκφο εμεγείηαη σο εμήο: Ζ κέγηζηε ηηκή i ζηνλ άμνλα y ηεο Fourier αλάιπζεο (πνπ αληηζηνηρεί ζην χςνο ηεο θπξίαξρεο ζπρλφηεηαο) πνιιαπιαζηάδεηαη κε ηε ζπρλφηεηα δεηγκαηνιεςίαο θαη δηαηξείηαη κε ην πιήζνο ησλ κεηξήζεσλ πνπ ρξεζηκνπνηήζεθαλ γηα ηελ αλάιπζε. Σέινο, ην απνηέιεζκα πνιιαπιαζηάδεηαη κε ην 60 γηα λα πξνθχςεη ν αξηζκφο ησλ αλαπλνψλ ζε έλα ιεπηφ (60 sec).

105 105 The main frequency n(breaths/min) is: n =19,8 Δικόνα 21: Γξαθηθή παξάζηαζε ηεο αλάιπζεο Fourier ελφο αλαπλεπζηηθνχ ζήκαηνο θαη ηαπηφρξνλε εμαγσγή ηνπ θπξίαξρνπ αλαπλεπζηηθνχ ξπζκνχ. Πξφθεηηαη γηα ην ζήκα ηεο ξνήο απφ ηε κχηε ηνπ αξρείνπ Traces12f. Δικόνα 22: Η δηεπαθή ηνπ πεξηβάιινληνο πξνγξακκαηηζκνχ Matlab θαηά ηε θάζε ηεο αλάιπζεο Fourier ελφο αλαπλεπζηηθνχ ζήκαηνο κε ηαπηφρξνλε εμαγσγή ηνπ θπξίαξρνπ αλαπλεπζηηθνχ ξπζκνχ. Πξφθεηηαη γηα ην ζήκα ηεο ξνήο απφ ηε κχηε ηνπ αξρείνπ Traces96f.

106 106 Σν ηξίην βήκα πνπ νινθιεξψλεη ηε κε γξακκηθή αλάιπζε κέζσ ηνπ πξνγξάκκαηνο Matlab είλαη ε θαηάξηηζε ηνπ return map γηα ην θάζε αξρείν ρξνληθήο θαηαγξαθήο. Με ηελ εληνιή plot (y(1:sz ),y( :sz)) 1 ζρεδηάδεηαη έλα γξάθεκα κε ηηο ηηκέο ηνπ φγθνπ ηνπ αλαπλεφκελνπ αέξα ζηνλ άμνλα x θαη ηηο αληίζηνηρεο ηηκέο κεηά απφ ρξνληθή πζηέξεζε ίζε κε κεηξήζεηο, ζηνλ άμνλα y 2. Δπηιέγεηαη λα κελ παξεκβάιιεηαη πιέγκα ζην ζρεδηαζκφ θαη δίλνληαη ηίηινη γηα ηνπο δχν άμνλεο θαη ην ζπλνιηθφ δηάγξακκα. Ζ ηηκή ηεο πζηέξεζεο παξακέλεη θνηλή γηα φια ηα αξρεία, φπσο ήδε εμεγήζεθε. Παξάδεηγκα ελφο παξερφκελνπ ράξηε επηζηξνθήο δίλεηαη κε ηελ Εηθόλα 23: Δικόνα 23: Return map ελφο αλαπλεπζηηθνχ ζήκαηνο παξαγφκελν απφ ην πξφγξακκα thesis.m ζε πεξηβάιινλ Matlab (Αξρείν Traces96f). ην ζεκείν απηφ νινθιεξψζεθε ν αιγφξηζκνο ηεο εθαξκνγήο thesis.m θαη θαηέζηε δπλαηή ε ππνβνιή ηνπ ζπλφινπ ησλ αξρείσλ ζηε δηαδηθαζία ηεο πεξηγξαθείζαο αλάιπζεο. 1 Ζ κεηαβιεηή sz αλαθέξεηαη ζην κέγεζνο ηνπ πίλαθα ησλ ηηκψλ ηνπ κεηαβαιιφκελνπ φγθνπ, άξα θαη ζην πιήζνο ηνπο θαη έρεη ππνινγηζηεί κε ηελ εληνιή size ζε πξνγελέζηεξν ζηάδην. 2 Ζ αθαίξεζε ησλ ηειεπηαίσλ ηηκψλ απφ ηνλ άμνλα x έγηλε ψζηε νη δχν άμνλεο λα έρνπλ ίδην πιήζνο ηηκψλ θαη λα θαζίζηαηαη εθηθηή ε ζρεδίαζε ηνπ return map.

107 107 Απνηειέζκαηα απφ ηε Με Γξακκηθή Αλάιπζε ησλ Βηνζεκάησλ κε ην Matlab: Οη πξψηεο δηαπηζηψζεηο γχξσ απφ ηα δηαζέζηκα βηνινγηθά ζήκαηα πξνήιζαλ κέζα απφ ηελ παξαηήξεζε ησλ απεηθνλίζεσλ ησλ ζεκάησλ απφ ην πξφγξακκα Matlab. Αλαιπηηθφηεξα, παξαηεξήζεθε φηη ζην ζχλνιν ζρεδφλ ησλ ζεκάησλ ε θακπχιε ηεο θαηαγξαθήο ηνπ αλαπλεφκελνπ φγθνπ εκθάληδε κηα ηαρεία αχμεζε κέρξηο ελφο κέγηζηνπ νξίνπ, ζρεκαηίδνληαο ζην γξάθεκα κηα νμχαηρκε θνξπθή. ηε ζπλέρεηα, αθνινπζνχζε κηα πην βαζκηαία πηψζε έσο έλα λέν θξηηηθφ ζεκείν, φπνπ δεκηνπξγνχληαλ έλα πιαηφ, πξνηνχ ζπλερηζηεί ε ειάηησζε ηνπ κεηξνχκελνπ κεγέζνπο σο ην ειάρηζην ζεκείν. Δθεί νξηνζεηνχληαλ θαη ην ηέινο ηεο θάζε αλαπλεπζηηθήο θίλεζεο θαη ε έλαξμε ηεο επφκελεο. Δπίζεο, ζε πνιιέο θακπχιεο παξαηεξήζεθαλ ζεκεία βαζκηαίαο ειάηησζεο ηεο έληαζεο ησλ επαξκάησλ κέρξη θαη παχζεο ησλ αλαπλεπζηηθψλ ξνψλ, ελδεηθηηθά ππνθείκελσλ αλαπλεπζηηθψλ απλνηψλ. ηηο πεξηζζφηεξεο ηέηνηεο πεξηπηψζεηο αληίζηνηρε πιήξεο δηαθνπή δελ παξαηεξνχληαλ θαη ζηα δηαγξάκκαηα ησλ αλαπλεπζηηθψλ θηλήζεσλ, αθνχ επξφθεηην βαζηθά γηα απνθξαθηηθέο θαη φρη γηα θεληξηθνχ ηχπνπ άπλνηεο ζηνλ χπλν. Όπσο αλαθέξζεθε, ην αλνδηθφ ηκήκαηνο ηεο θακπχιεο είρε εληνλφηεξε θιίζε απφ ην θαζνδηθφ ηκήκα. Σν δε ραξαθηεξηζηηθφ πιαηφ εμαθαληδφηαλ κφλν ζε νξηζκέλεο θαηαγξαθέο πνπ επεδείθλπαλ ηαρχπλνηα. ε γεληθέο γξακκέο ηα δεκηνπξγνχκελα ζρήκαηα ζηηο γξαθηθέο παξαζηάζεηο ήηαλ ζε ζπκθσλία κε ηηο γλσζηέο κεηαβνιέο ηνπ φγθνπ ηνπ αέξα θαηά ηηο αλαπλεπζηηθέο θηλήζεηο, γεγνλφο πνπ θαηαδεηθλχεη ηελ αξηηφηεηα ηεο θαηαγξαθηθήο κεζφδνπ. Βέβαηα, ζε νξηζκέλεο πεξηπηψζεηο εκθαλίζηεθαλ πνχ απφηνκεο απνθιίζεηο απφ ηηο ηππηθέο θακπχιεο ή θαηλφκελα ηξφκνπ ζην αξρηθφ ζήκα. Απηά ηα ζπκβάκαηα απνδφζεθαλ ζηνλ αλαπφθεπθην ζφξπβν πνπ ππεηζέξρεηαη ζε ηέηνηνπ είδνπο κεηξήζεηο, ηδίσο φηαλ απηέο είλαη κεγάιεο ζε δηάξθεηα. Έλα άιιν ζπκπέξαζκα ήηαλ φηη νη ελαιιαγέο ησλ αλαπλεπζηηθψλ θηλήζεσλ δελ ήηαλ απφιπηα ξπζκηθέο, φπσο ζε κηα πεξηνδηθή θαηαγξαθή. Αληίζεηα, ππήξραλ δηαθπκάλζεηο ζηνλ παξαηεξνχκελν ξπζκφ, κνινλφηη κηα κέζε ζπρλφηεηα εληφο ησλ

108 108 θπζηνινγηθψλ νξίσλ ήηαλ ζρεδφλ πάληνηε παξνχζα. Σα ζήκαηα παξνπζίαδαλ κηα ζρεηηθή νκνηνγέλεηα ζε φιε ηε δηάξθεηά ηνπο γηα ηνλ θάζε εζεινληή. ε πνιιέο βέβαηα πεξηπηψζεηο ήηαλ εκθαλείο πεξηνρέο κε ζηαδηαθή απφζβεζε ηεο ζπρλφηεηαο αλαπλνήο θαη κεηάπησζε ζε θπκαηνκνξθέο ραξαθηεξηζηηθέο άπλνηαο κε ζπλαθφινπζε ειάηησζε ηεο ζπρλφηεηαο ζηα ζεκεία εθείλα. Αλαθνξηθά κε ηα εμαγφκελα ζπκπεξάζκαηα απφ ηε θαζκαηηθή αλάιπζε, έλα ελδηαθέξνλ απνηέιεζκα αθνξά ζηηο ηηκέο ηεο αλαπλεπζηηθήο ζπρλφηεηαο πνπ κεηξήζεθαλ. πγθεθξηκέλα, βξέζεθε φηη νη ηηκέο απηέο θπκάλζεθαλ απφ 11 αλαπλνέο/ ιεπηφ ε ειάρηζηε έσο 36 αλαπλνέο/ ιεπηφ ε κέγηζηε. Ο κέζνο φξνο θαη ε ηππηθή απφθιηζε ήηαλ 17,4 ±4,97, ελψ ε δηάκεζνο ήηαλ ζηηο 16 αλαπλνέο/ min 1. Σα απνηειέζκαηα απηά ήηαλ ζπκβαηά κε ηα θπζηνινγηθά δεδνκέλα γηα ηελ αλζξψπηλε αλαπλεπζηηθή ιεηηνπξγία. Έλα άιιν πεδίν επεμεξγαζίαο ηεο θαζκαηηθήο αλάιπζεο έγθεηηαη ζηελ αμηνιφγεζε ησλ παξαγφκελσλ γξαθηθψλ απεηθνλίζεσλ ησλ γξήγνξσλ κεηαηξνπψλ Fourier, φπσο απηέο απνδφζεθαλ απφ ηελ εθαξκνγή Matlab. Όπσο έγηλε εκθαλέο απφ ηελ παξαηήξεζε φισλ ησλ πξντφλησλ ησλ αλαιχζεσλ Fourier, ηα θάζκαηα ζπρλνηήησλ ησλ ππφ κειέηε ζεκάησλ παξνπζίαζαλ έλα κάιινλ δηαθξηηό πξφηππν θαηαλνκήο, θαζψο νη πξνβαιιφκελεο ζπρλφηεηεο θαηαιάκβαλαλ ζηελέο δέζκεο ε θάζε κία έρνληαο ηε κνξθή αηρκψλ (spikes). Δπηπξφζζεηα, νη θπξίαξρεο ζπρλφηεηεο εκθαλίζηεθαλ ρακειά ζην ζπλνιηθφ θάζκα, θαη είραλ κεγάιε δηαθνξά ζην κέγεζφο ηνπο απφ ηηο ππφινηπεο πνπ ζπκπιήξσλαλ ην ίδην θάζκα. Οη ηειεπηαίεο θάλεθε φηη πξνζεγγηζηηθά είραλ ηηκέο πνπ απνηεινχζαλ αθέξαηα πνιιαπιάζηα ησλ ηηκψλ ησλ βαζηθψλ ζπρλνηήησλ (αξκνληθέο) θαη ήηαλ πεξηνξηζκέλεο ζηνλ αξηζκφ. Μεηά απφ ηελ θπξίαξρε ζπρλφηεηα ζε θάζε γξάθεκα ππήξραλ θαηά θαλφλα δχν έσο ηέζζεξηο αθφκα. Πηζηεχεηαη φηη νξηζκέλεο είλαη πηζαλφ λα νθείινληαη ζην ζφξπβν πνπ ππήξρε ζην αξρηθφ ζήκα. Δθηφο απφ ην πξφηππν θαηαλνκήο πνπ κφιηο πεξηγξάθεθε, αξθεηά ζήκαηα νδήγεζαλ ζε αλαιχζεηο Fourier πνπ εκθάληζαλ θαη 1 Σα ζηαηηζηηθά απηά ζηνηρεία ππνινγίζηεθαλ κε απιφ ηξφπν ρξεζηκνπνηψληαο ην πξφγξακκα Microsoft Excel φπνπ αληηγξάθεθαλ ηα εμαγφκελα λνχκεξα απφ ηελ αλάιπζε Fourier θαη ζηε ζπλέρεηα έγηλε ρξήζε ησλ έηνηκσλ ζηαηηζηηθψλ ζπλαξηήζεσλ ηνπ πξνγξάκκαηνο.

109 109 κία δεχηεξε ζπρλφηεηα κεγέζνπο ζπγθξίζηκνπ κε απηφ ηεο θπξίαξρεο. Οη ηηκέο ησλ ζπρλνηήησλ απηψλ ήηαλ ζπλήζσο δηπιάζηεο απφ ηεο βαζηθήο. Αλαληίξξεηα, κηα απφ ηηο βαζηθφηεξεο πηπρέο ηεο πξνζπάζεηαο αλίρλεπζεο θαη εθκεηάιιεπζεο ηεο κε γξακκηθφηεηαο ζηα ππάξρνληα δεδνκέλα ήηαλ ε θαηάξηηζε ησλ ραξηώλ επηζηξνθήο ζε ειεθηξνληθή κνξθή. ε γεληθέο γξακκέο ηα παξαγφκελα απφ ηε δηαδηθαζία Return Maps ησλ ζεκάησλ ξνήο κπνξνχζαλ λα ρσξηζηνχλ ζε νξηζκέλεο θαηεγνξίεο, αλάινγα κε ηε γεληθή κνξθή ηεο δηάηαμήο ηνπο ζην δηζδηάζηαην γξάθεκα: Δληνπίζηεθαλ Return Maps ζηνπο νπνίνπο παξαηεξήζεθαλ δχν θάζεηεο κεηαμχ ηνπο πεξηνρέο φπνπ νη ηξνρηέο θηλνχληαλ ζε ζηελέο δέζκεο πξνο ηελ θαηεχζπλζε ηνπ ζεκείνπ ηνκήο ησλ αμφλσλ. Δπίζεο, ππήξρε κηα επξχηεξε ζρεκαηηδφκελε πεξηνρή θακπχισλ πνπ ζπγθέληξσλε ηηο ηξνρηέο πεξηκεηξηθφηεξα. Γηαθνξεηηθέο πεξηνρέο πνπ πεξηθιεηφηαλ απφ ηελ θακπχιε απηή αιιά θαη πην πεξηθεξηθά απφ απηή θαίλνληαλ λα ιεηηνπξγνχλ σο απαγνξεπκέλεο δψλεο (forbidden zones) γηα ηηο ηξνρηέο ηνπ ράξηε. Δίλαη ζαθέο φηη ηα ραξαθηεξηζηηθά απηά ζπλαηλνχλ ζηελ χπαξμε ρανηηθήο ζπκπεξηθνξάο ζην αλαπλεπζηηθφ ζήκα. Δικόνα 24: Υάξηεο επηζηξνθήο ελφο ζήκαηνο ξνήο αέξα απφ ηε κχηε (θαίλεηαη ην ζήκα 79fn). Μηα άιιε νκάδα ζρεκάησλ ξνήο είραλ δηαθνξνπνίεζε ζην ζρεκαηηζκψλ ησλ ηξνρηψλ (Εηθόλα 24). Σα ζηνηρεία πνπ

110 110 δηαθνξνπνηνχζαλ ηα ζρήκαηα απηά ήηαλ ε χπαξμε πνιχ κηθξφηεξεο ζπγθέληξσζεο ηξνρηψλ πξνο ηελ αξρή ησλ αμφλσλ θαη ε εκθάληζε κηαο πεξηνρήο ειθπζηή γηα ηεο ηξνρηέο πξνο ην θέληξν ηνπ ζρήκαηνο. Ζ ζπγθεθξηκέλε δηάηαμε πξνζεγγίδεη ηε κνξθνινγία ελφο παξάμελνπ ή ρανηηθνχ ειθπζηή. ηα ζήκαηα πνπ πξνήιζαλ απφ ηελ επεμεξγαζία ησλ ζεκάησλ ηεο θίλεζεο ηνπ ζσξαθηθνχ ηνηρψκαηνο νη ράξηεο επηζηξνθήο είραλ ζπλήζσο ηνλ ηχπν ηεο Εηθόλαο 25 πνπ αθνινπζεί. Δθεί, θπξηαξρνχλ νη δχν θάζεηνη ζηελνί ρψξνη ζπγθέληξσζεο ησλ ηξνρηψλ, κε ιίγεο απφ απηέο λα απνθιίλνπλ απφ απηφ ην πξφηππν. ίγνπξα ε δηαθνξνπνίεζε απφ ηα ζρήκαηα ηεο ξνήο έρεη λα θάλεη κε ηε κηθξφηεξε ζπρλφηεηα δεηγκαηνιεςίαο πνπ ραξαθηήξηδε απηά ηα βηνζήκαηα ζε ζρέζε κε εθείλα ηεο ξνήο, αιιά θαη κε ηε δηαθνξεηηθή θχζε ησλ ζεκάησλ ηεο θίλεζεο θαζεαπηή. Δμάιινπ, απηφ θάλεθε θαη ζηηο κηθξέο δηαθνξνπνηήζεηο ζηα κεηξνχκελα κε γξακκηθά κεγέζε φπσο ζα δεηρζεί θαη ζηε ζπλέρεηα. Δικόνα 25: Υάξηεο επηζηξνθήο ελφο ζήκαηνο θίλεζεο ηνπ ζψξαθα (θαίλεηαη ην ζήκα 14t). Αληίζεηα, ππήξμε κηα νκάδα γξαθεκάησλ πνπ αθνξνχζαλ θπξίσο ζε ζήκαηα ξνήο θαη ζηα νπνία ε δηάηαμε ησλ ηξνρηψλ δελ είρε θάπνηα ραξαθηεξηζηηθή κνξθνινγία, αιιά εκθάληδε κηα ηπραία

111 111 θαηλνκεληθά θαηαλνκή (Εηθόλα 26). Απηά ηα πξφηππα νξγάλσζεο ησλ ηξνρηψλ δελ έρνπλ ζπκβαηφηεηα κε αληίζηνηρα πξφηππα ρανηηθνχ ηχπνπ, γεγνλφο πνπ ζα κπνξνχζε λα απνδνζεί ζε παξάγνληεο ζρεηηθνχο κε ηελ πνηφηεηα ηεο αξρηθήο θαηαγξαθήο, αθαηάιιειε επηινγή ηνπ δηζδηάζηαηνπ επηπέδνπ γηα ηε ζρεδίαζε ηνπ ράξηε, ελδνγελή αίηηα ζην θάζε άηνκν, αθαηάιιειε ηηκή πζηέξεζεο γηα ην δεδνκέλν ζήκα, ή άιινπο κε εκθαλείο ιφγνπο. ε νξηζκέλεο πάλησο πεξηπηψζεηο ζπλδπάζηεθε κε ελδείμεηο απψιεηαο ηεο θπζηνινγηθήο κε γξακκηθφηεηαο ζε βηνζήκαηα αζζελψλ κε πνιιαπιέο άπλνηεο θαη θαίξηα δηαηαξαγκέλε αλαπλνή ζηνλ χπλν, φπσο θάλεθε απφ ηηο αιινησκέλεο κεηξήζεηο ησλ δεηθηψλ LLE, APEN θαη DFA ζε απηνχο ηνπο αζζελείο. Δικόνα 26: Υάξηεο επηζηξνθήο ελφο ζήκαηνο ξνήο αέξα απφ ηε κχηε (θαίλεηαη ην ζήκα 19f). Ζ ζπλνιηθή εηθφλα απφ ην ζρεδηαζκφ ησλ ραξηψλ επηζηξνθήο νδεγεί ζην ζπκπέξαζκα φηη ηα δηαζέζηκα ζήκαηα ηεο κεηαβνιήο ηνπ φγθνπ ηνπ ζψκαηνο ιφγσ ηεο αλαπλνήο εκθαλίδνπλ ραξαθηεξηζηηθά πνπ ηα θαζηζηνχλ ρανηηθνύ ηύπνπ ηνπιάρηζηνλ ζηε κεγάιε πιεηνςεθία ησλ πεξηπηψζεσλ.

112 112 Ζ ελδειερήο αλάιπζε κε ηε βνήζεηα ηνπ πξνγξάκκαηνο Matlab ζπλερίζηεθε κε ηελ εθηέιεζε ησλ εληνιψλ απφ ηα m-files DFAvag.m θαη APENvag.m ηα νπνία πεξηείραλ ηηο πιεξνθνξίεο γηα ηελ εμαγσγή ησλ ηηκψλ ησλ παξακέηξσλ DFA α θαη ApEn, αληίζηνηρα. Ο αξρηθφο πξνγξακκαηηζκφο ησλ αξρείσλ απηψλ είρε γίλεη ζην εξγαζηήξην ηαηξηθήο πιεξνθνξηθήο ηνπ ΑΠΘ θαη απφ μέλνπο αλαιπηέο (ή πξνυπάξρνπζεο ζηελ εθαξκνγή Matlab) κε βάζε ηνλ νξηζκφ ησλ αληίζηνηρσλ κεζφδσλ κε γξακκηθήο αλάιπζεο. Γηα ηνλ θάζε ηχπν ζήκαηνο (ξνήο ή θίλεζεο) ρξεηάζηεθε λα αλαπηπρζεί θαη κηα ειαθξά δηαθνξεηηθή έθδνζε ηνπ θψδηθα πξνγξακκαηηζκνχ, ε νπνία ιάκβαλε ππφςε ηηο δηαθνξέο ζην κέγεζνο ησλ βηνζεκάησλ θαη ηε ζπρλφηεηα δεηγκαηνιεςίαο ηνπο. Απφ ην πεξηβάιινλ εξγαζίαο ηνπ βαζηθνχ πξνγξάκκαηνο θαη αθνχ είρε ήδε θνξησζεί ην εθάζηνηε ζήκα απφ πξηλ (γηα ηηο αλάγθεο ηεο πξνεγνχκελεο εληνιήο thesis.m) γηλφηαλ ε πιεθηξνιφγεζε ηεο εληνιήο DFAvag ή APENvag κεηά απφ ην πξνηξεπηηθφ ζήκα θαη ζηε ζπλέρεηα δηλφηαλ ην φλνκα ηνπ ζήκαηνο ελδηαθέξνληνο ην νπνίν δεηνχληαλ απφ ην πξφγξακκα. Ζ πξψηε εληνιή ήηαλ πξνγξακκαηηζκέλε λα εθηειεί ηνλ θαηάιιειν αιγφξηζκν ππνινγηζκνχ ησλ δχν ηηκψλ ηεο DFA α (fast slow) θαη λα ηηο επηζηξέθεη ζηελ νζφλε ηνπ ππνινγηζηή (Εηθόλα 27). Θα πξέπεη λα ζεκεησζεί φηη ε ζπγθεθξηκέλε δηεξγαζία, εηδηθά ζηα ζήκαηα ηεο ξνήο κε ηελ ππθλφηεξε δεηγκαηνιεςία, απαηηνχζε αξθεηά κεγάιε ππνινγηζηηθή ηζρχ θαη αληίζηνηρν ρξφλν επεμεξγαζίαο απφ ηα ζπζηήκαηα Ζ/Τ πνπ ππήξραλ δηαζέζηκα. Απηφο ήηαλ θαη ν ιφγνο πνπ αλαιχζεθαλ ζρεηηθά κηθξά θιάζκαηα ηνπ ζπλνιηθνχ ρξφλνπ θαηαγξαθήο απφ θάζε βηνζήκα, ψζηε λα βειηηζηνπνηείηαη ε ζρέζε θφζηνπο απφδνζεο ζε θάζε πεξίπησζε. Μεηά ηελ εθηέιεζε ηεο εληνιήο, ζηελ νζφλε ηεο δηεπαθήο Matlab ήηαλ νξαηέο νη ηηκέο ησλ fast θαη slow DFA παξακέηξσλ, ελψ ζε μερσξηζηφ παξάζπξν κπνξνχζαλ λα βξεζνχλ φιεο νη ελεξγέο κεηαβιεηέο ηεο ζπγθεθξηκέλεο ζπλεδξίαο γηα πξνεπηζθφπεζε ή πεξαηηέξσ επεμεξγαζία. Αθφκα, θαηλφηαλ ην ηζηνξηθφ ησλ εληνιψλ πνπ είραλ πιεθηξνινγεζεί κέρξη ηε δεδνκέλε ζηηγκή, ψζηε εχθνια λα αλαθηεζεί θάπνηα απφ απηέο γηα επαλάιεςε. Σα ιεθζέληα απνηειέζκαηα αληηγξάθνληαλ ζε εηδηθά πξνεηνηκαζκέλν θχιιν εξγαζίαο ηνπ πξνγξάκκαηνο Microsoft Excel φπνπ ζπγθεληξψζεθαλ φια ηα πξσηνγελή απνηειέζκαηα θαη δεκηνπξγήζεθαλ νη θαηάιιειεο

113 113 ζπλαξηήζεηο ψζηε λα ππνινγηζηνχλ ηα παξάγσγα κεγέζε, φπσο αλαιχεηαη ζην θεθάιαην ηεο εμαγσγήο ησλ ραξαθηεξηζηηθψλ. Αλάινγε ήηαλ θαη ε δηαδηθαζία εμαγσγήο ησλ πξσηνγελψλ ηηκψλ ηεο θαηά πξνζέγγηζε Δληξνπίαο ζε θάζε θαηεγνξία ζήκαηνο, κε ηε ρξήζε θαη εθηέιεζε ηεο εληνιήο APENvag. Ζ δηεπαθή ηνπ πξνγξάκκαηνο επεμεξγαζίαο θαζψο θαη ηκήκα ηνπ θψδηθα πνπ εμειίρζεθε γηα ηηο αλάγθεο ηεο εθαξκνγήο θαίλνληαη ζηελ Εηθόλα 28. ηελ πξνθεηκέλε πεξίπησζε νη αλάγθεο γηα ππνινγηζηηθή ηζρχ ήηαλ ζαθψο κηθξφηεξεο σο απνηέιεζκα απινχζηεξεο κεζνδνινγίαο πνπ εκπεξηέρεηαη ζηνλ αιγφξηζκν ππνινγηζκνχ ηνπ ζπγθεθξηκέλνπ κε γξακκηθνχ κεγέζνπο. Έηζη θαηέζηε δπλαηφ λα ζπκπεξηιεθζνχλ νιφθιεξα ηα αλαπλεπζηηθά βηνζήκαηα ζηε δηαδηθαζία ππνινγηζκνχ ηεο ΑΡΔΝ. Ζ εθαξκνγή επέζηξεθε δχν ηηκέο ΑΡΔΝ γηα θάζε ζήκα, ηηο low θαη high. Ακθφηεξεο αληηγξάθνληαλ ζην θχιιν εξγαζίαο ηνπ ππνινγηζηηθνχ θχιινπ Excel θαη έδσζαλ γέλεζε θαη ζε παξάγσγα κεγέζε φπσο πεξηγξάθεηαη ζην θεθάιαην ηεο εμαγσγήο ησλ ραξαθηεξηζηηθψλ.

114 114 Δικόνα 27: Η νζφλε ζε πεξηβάιινλ Matlab ππνινγηζκνχ ηεο DFA (slow/fast) ελφο ζήκαηνο (εδψ ην ζήκα Traces96f). ηα έλζεηα παξάζπξα νη θψδηθεο πξνγξακκαηηζκνχ ζηε κνξθή ησλ αξρείσλ m-files γηα ηε DFA. Δικόνα 28: Η νζφλε ζε πεξηβάιινλ Matlab ππνινγηζκνχ ηεο APEN (low/high) ελφο ζήκαηνο (θαη εδψ ην ζήκα Traces96f). ην έλζεην παξάζπξν ν θψδηθαο πξνγξακκαηηζκνχ ζηε κνξθή ηνπ αξρείνπ m-file γηα ηελ APEN.

115 115 Με Γξακκηθή Αλάιπζε ησλ εκάησλ κε ηελ Δθηίκεζε ηνπ Δθζέηε Lyapunov: Μεηά ην πέξαο ηεο αλαδήηεζεο ηεο κε γξακκηθφηεηαο κε ηε ρξήζε ηνπ πξνγξάκκαηνο Matlab, απνθαζίζηεθε ε έλδεημε ηεο ρανηηθήο θχζεο ησλ αλαπλεπζηηθψλ ζεκάησλ λα εληζρπζεί κε κηα ζπκπιεξσκαηηθή θαη αμηφπηζηε κέζνδν αλάιπζεο. Έηζη ζα παξερφηαλ κηα πην αζθαιήο ζπλδπαζκέλε αλάιπζε ηεο ζρεηηθήο βηνινγηθήο ζπκπεξηθνξάο. Γηα ην ζθνπφ απηφ πξαγκαηνπνηήζεθε κηα εκπεξηζηαησκέλε έξεπλα ησλ πξνζθεξφκελσλ κεζφδσλ κε γξακκηθήο αλάιπζεο γηα ηέηνηνπ είδνπο ζήκαηα ζηε δηεζλή βηβιηνγξαθία, θπξίσο κέζσ ηνπ Γηαδηθηχνπ (Internet). Ζ αλαδήηεζε νδήγεζε ζηελ ειεθηξνληθή δηεχζπλζε ηνπ δηθηχνπ γηα ηα θπζηνινγηθά βηνινγηθά ζήκαηα, γλσζηνχ σο Physionet 1. ηηο δηθηπαθέο ζειίδεο ηνπ ζπγθεθξηκέλνπ ηφπνπ βξίζθνληαη άθζνλα ειεχζεξα δηαθηλνχκελα βηνινγηθά ζήκαηα πξνο κειέηε, αιιά θαη έηνηκα ειεθηξνληθά πξνγξάκκαηα ζρεδηαζκέλα γηα ηελ επεμεξγαζία θαη αλάιπζε ησλ ζεκάησλ(134). Ζ εθαξκνγή πνπ παξνπζίαζε ην κεγαιχηεξν ελδηαθέξνλ ήηαλ απηή ησλ M. Rosenstein, J. Collins & C. De Luca ε νπνία πξννξηδφηαλ γηα ηνλ ππνινγηζκφ ηνπ κεγαιύηεξνπ εθζέηε Lyapunov (Largest Lyapunov Exponent LLE) απφ κηθξά δείγκαηα ζεκάησλ(79). Έρεη ήδε αλαθεξζεί φηη ε ηηκή ηνπ εθζέηε Lyapunov είλαη ίζσο ε πην αμηφπηζηε θαη επαίζζεηε κέζνδνο εληνπηζκνχ ηνπ ράνπο ζε κηα ρξνληθή θαηαγξαθή, αλ θαη ζην παξειζφλ νη δηάθνξεο κέζνδνη ππνινγηζκνχ ηεο ήηαλ πνιχπινθεο, ρξνλνβφξεο θαη απαηηνχζαλ κεγάιν πιήζνο δεδνκέλσλ. Ζ λέα κέζνδνο δεκηνπξγήζεθε γηα λα απαιείςεη ηα παξαπάλσ κεηνλεθηήκαηα, ελψ επηπιένλ απνδεηθλχεηαη ηδηαίηεξα αλζεθηηθή ζε ζπλζήθεο ζνξχβνπ ή έληνλσλ κεηαβνιψλ ζηηο αξρηθέο παξακέηξνπο ηεο αλάιπζεο. ην Physionet ήηαλ δηαζέζηκα γηα απφθηεζε κέζσ ηνπ δηαδηθηχνπ ηφζν ε επηζηεκνληθή αλαθνξά ησλ ζπγγξαθέσλ φζν θαη ε ειεθηξνληθή εθαξκνγή L1D2_W.exe ε νπνία εθηειεί ην ζρεηηθφ αιγφξηζκν ζε πεξηβάιινλ ιεηηνπξγηθνχ ζπζηήκαηνο Microsoft Windows. Όιν ην πιηθφ απνθηήζεθε θαη απνζεθεχηεθε ζην ζθιεξφ δίζθν ηνπ Ζ/Τ, ζε ζέζε πνπ ζα ιάβαηλε ρψξα ε λέα επεμεξγαζία ησλ 1 Ζ δηεχζπλζε ηνπ δηθηπαθνχ ηφπνπ είλαη

116 116 αλαπλεπζηηθψλ ζεκάησλ. ηνλ ίδην ρψξν απνζεθεχηεθαλ θαη ηα αξρεία ησλ ζεκάησλ πνπ ζα ππνβάιινληαλ ζηελ αλάιπζε θαη ηα νπνία ζχκθσλα κε ηηο νδεγίεο ηεο εθαξκνγήο, φθεηιαλ λα είλαη ζε κνξθή δεδνκέλσλ (.ascii). Ζ αμία ηεο πξνηεηλφκελεο κεζφδνπ γηα ηνλ ππνινγηζκφ ηνπ LLE έγθεηηαη ζην γεγνλφο φηη αξθείηαη ζε έλα ζρεηηθά κηθξφ δείγκα απφ ην βηνινγηθφ ζήκα πξνθεηκέλνπ λα ππνινγίζεη ηα δεηνχκελα κεγέζε. Με απηφ ηνλ ηξφπν δελ απαηηεί δπζαλάινγα κεγάιε ππνινγηζηηθή ηζρχ θαη βξίζθεη εθαξκνγή ζηελ αλάιπζε ζρεδφλ θάζε δηαζέζηκνπ ζήκαηνο ζηελ πξάμε. Οη ζπγγξαθείο ζηελ αξρηθή ηνπο εξγαζία εθάξκνζαλ ηνλ θψδηθα ζε δείγκαηα ηεο ηάμεο ησλ 100 έσο 5000 ηηκψλ απνδεηθλχνληαο ηελ πξαθηηθφηεηά ηνπ, θαζψο εμήγαγε νξζά απνηειέζκαηα. Απνθαζίζηεθε ζηελ παξνχζα εξγαζία λα ρξεζηκνπνηεζνχλ 6000 ζηνηρεία θάζε κηαο απφ ηηο αλαπλεπζηηθέο θαηαγξαθέο (απφ ηελ ηηκή θαη έπεηηα), σο επαξθήο αξηζκφο γηα ηελ εμαγσγή ζσζηψλ απνηειεζκάησλ θαη ηελ απνθπγή θνξεζκνχ ηνπ δηαζέζηκνπ ππνινγηζηηθνχ ζπζηήκαηνο. Σν πξφγξακκα L1D2_W.exe εθηειείηαη σο εμήο: Με δηπιφ πάηεκα ηνπ εηθνληδίνπ ηνπ ζην θάθειν φπνπ βξίζθεηαη αλνίγεη κηα δηεπαθή πνπ αλαθέξεη γεληθέο πιεξνθνξίεο γηα ηελ εθαξκνγή θαη δεηά ην φλνκα ηνπ αξρείνπ ηχπνπ.l1d2 ην νπνίν πξφθεηηαη λα αλαιπζεί. Σν ηειεπηαίν πεξηέρεη νδεγίεο γηα ηε ζέζε ηνπ εμεηαδφκελνπ ζήκαηνο θαη παξέρεη ηηο παξακέηξνπο γηα ηε δεηνχκελε επεμεξγαζία. Ζ δεκηνπξγία ηνπ αξρείνπ TracesXXn.l1d2 πξαγκαηνπνηείηαη κέζσ ηεο γξακκήο εληνιψλ ηνπ πεξηβάιινληνο MsDos θαη αλνίγνληαο ην πξφγξακκα editor 1. Δθεί δίλνληαη ηα απαξαίηεηα ζηνηρεία ζρεκαηίδνληαο κηα γξακκή ηεο κνξθήο: file_name series# startindex stopindex m J W diverget,φπνπ: *file_name = ην φλνκα ηνπ αξρείνπ απφ φπνπ αληινχληαη ηα δεδνκέλα, πρ. TracesXXn.ascii. *series# = ν αξηζκφο ηεο ρξνληθήο θαηαγξαθήο πνπ καο ελδηαθέξεη κέζα ζην ζήκα. 1 Απηφ γίλεηαη πιεθηξνινγψληαο ηελ εληνιή edit κεηά ην πξνηξεπηηθφ ζήκα ζην πεξηβάιινλ MsDos θαη αθνχ έρεη ήδε γίλεη ε κεηάβαζε ζηνλ θάθειν εξγαζίαο πνπ πεξηέρνληαη ηα εμεηαδφκελα αξρεία.

117 117 *startindex = δείθηεο ηνπ ζεκείνπ έλαξμεο επεμεξγαζίαο ησλ δεδνκέλσλ. *stopindex = δείθηεο ηνπ ζεκείνπ ιήμεο ηεο επεμεξγαζίαο. *m = ε δηάζηαζε ηνπ ρψξνπ θάζεσλ γηα ηε κειέηε. *J = ε πζηέξεζε ζε αξηζκφ δεηγκάησλ *W = ην κέγεζνο ελφο εηθνληθνχ παξαζχξνπ γηα λα ππεξπεδψληαη δείγκαηα πνπ βξίζθνληαη θνληά ζην ρψξν. *divergt = ν ρξφλνο ζπλνιηθήο απνκάθξπλζεο ησλ ηξνρηψλ ζε αξηζκφ δεηγκάησλ. Οη ζπληάθηεο ηνπ ζπγθεθξηκέλνπ θψδηθα επηζεκαίλνπλ ηα αθφινπζα ζε ζρέζε κε ηελ επηινγή ησλ παξαπάλσ παξακέηξσλ: Ζ επηινγή ησλ ζεκείσλ έλαξμεο θαη ιήμεο ηεο δηαδηθαζίαο επεξεάδεη άκεζα ηφζν ηελ επαηζζεζία ηεο κεζφδνπ (κεγαιχηεξα δείγκαηα επηηξέπνπλ αζθαιέζηεξνπο ππνινγηζκνχο) φζν θαη ηελ ηαρχηεηα επεμεξγαζίαο (αληηζηξφθσο αλάινγε κε ην κέγεζνο ηνπ δείγκαηνο). Οη ίδηνη νη εξεπλεηέο ρξεζηκνπνίεζαλ γλσζηά ρανηηθά δείγκαηα ηεο ηάμεο ησλ ζεκείσλ θαη απέδεημαλ φηη ε κέζνδφο ηνπο ιεηηνπξγεί απφιπηα ηθαλνπνηεηηθά θαη κε ηα κηθξά δείγκαηα, αλ θαη έλα ζπγθξηηηθά κεγαιχηεξν πιήζνο δεδνκέλσλ παξέρεη θαιχηεξα απνηειέζκαηα. Αλαθνξηθά κε ηελ ελζσκαησκέλε δηάζηαζε ηνπ ρψξνπ θάζεσλ γηα ηελ επεμεξγαζία, είλαη ινγηθφ φηη απηή δελ είλαη γλσζηή εθ ησλ πξνηέξσλ γηα ην κειεηψκελν ζήκα, νπφηε ζπλίζηαηαη ε δνθηκή ηεο εθαξκνγήο ζε δηάθνξεο ηηκέο ηεο δηάζηαζεο πξνθεηκέλνπ λα απνθαιπθζεί ε θαηαιιειφηεξε. Ωζηφζν, έρεη δεηρηεί πεηξακαηηθά φηη ε εθαξκνγή δελ επεξεάδεηαη ζεκαληηθά απφ επηινγή δηαθνξεηηθήο δηάζηαζεο (δελ νδεγείηαη ζε ζεκαληηθφ ζθάικα ζηα απνηειέζκαηά ηεο). Ζ πζηέξεζε ζηελ αλαζχζηαζε ηνπ ζήκαηνο επίζεο δελ επεξεάδεη πνιχ ζεκαληηθά ηα πξντφληα ηεο επεμεξγαζίαο, κε ηηκέο θνληά ζηε κνλάδα λα είλαη πην ιεηηνπξγηθέο γηα πνιιέο θαηεγνξίεο ζεκάησλ. ε άιιεο πεξηπηψζεηο ήηαλ αλαγθαία ε ρξήζε κεγαιχηεξσλ ηηκψλ γηα ηθαλνπνηεηηθή εμαγσγή απνηειεζκάησλ. Σα επφκελα δχν δεηνχκελα κεγέζε αθνξνχλ ζε επηινγέο ηνπ ρξήζηε γηα ηε ζπληφκεπζε ηεο φιεο δηαδηθαζίαο, κε ηελ επηινγή κεγαιχηεξνπ W ψζηε ηξνρηέο πνπ δελ απνκαθξχλνληαη αξθεηά κεηαμχ

118 118 ηνπο λα απνξξίπηνληαη απφ ηελ αλάιπζε 1, αιιά θαη επηινγή ηνπ ρξφλνπ ζηνλ νπνίν αλακέλεηαη λα απνκαθξπλζνχλ νη γεηηνληθέο ηξνρηέο. Ο ρξφλνο απηφο δίλεηαη ζε αξηζκφ δεηγκάησλ, άξα πξέπεη λα δηαηξεζεί κε ηε ζπρλφηεηα δεηγκαηνιεςίαο γηα ππάξρεη έλδεημε ζε κνλάδεο ρξφλνπ (πρ. sec). Μεηά απφ δνθηκέο κε δηαθνξεηηθέο παξακέηξνπο γηα ηα ππάξρνληα αλαπλεπζηηθά ζήκαηα θαη εμέηαζε ηνπ ζεσξεηηθνχ ππνβάζξνπ πίζσ απφ ηε κειέηε ηεο αλαπλνήο, απνθαζίζηεθε ε πηνζέηεζε ησλ αθφινπζσλ ξπζκίζεσλ γηα ηε δεκηνπξγία ησλ αξρείσλ ηχπνπ.l1d2: file_name = γεληθή κνξθή: TracesΥΥn.ascii (πρ. Traces95f.ascii) series# = 1 startindex = stopindex = m = 5 J = 5 W = 20 divergt = 200 Δξκελεχνληαο θάπνηεο απφ ηηο επηινγέο απηέο, ζεκεηψλεηαη φηη series# = 1 γηαηί θάζε αξρείν TracesΥΥn.ascii πεξηέρεη κηα κφλν ζηήιε κε ηηο ηηκέο ηεο ξνήο ηνπ αλαπλεφκελνπ αέξα ή ηεο θίλεζεο ηνπ ζσξαθηθνχ θισβνχ θαη νη νπνίεο καο ελδηαθέξνπλ. Σν κέγεζνο ηνπ δείγκαηνο είλαη 6000 κεηξήζεηο, αθνχ απηφ ππεξβαίλεη ηηο ειάρηζηεο απαηηήζεηο γηα ηελ απξφζθνπηε ιεηηνπξγία ηεο εθαξκνγήο ελψ ηαπηφρξνλα δελ θαζπζηεξεί ζεκαληηθά ηνπο ππνινγηζκνχο. Ζ επηινγή δηάζηαζεο ίζεο κε πέληε πξνήιζε απφ εκπεηξηθέο δνθηκέο πνπ ηελ αλέδεημαλ ζε θαηαιιειφηεξε, ελψ κε αλάινγν ηξφπν πξνέθπςαλ θαη νη ηηκέο ησλ J θαη W. Σέινο, γηα ιφγνπο ζκίθξπλζεο ηνπ ρξφλνπ ππνινγηζκνχ θαη ζε ζπκθσλία κε αλάινγα παξαδείγκαηα απφ ηνπο δεκηνπξγνχο ηνπ αιγνξίζκνπ επηιέρζεθε ην divergt = 200. Δπηπξφζζεηα, νη ζπγγξαθείο έδεημαλ ζηελ εξγαζία ηνπο φηη ε κεζνδνινγία πνπ αλέπηπμαλ είλαη ζε κεγάιν βαζκφ αλζεθηηθή ζην ζφξπβν, παξφιν πνπ ν ηειεπηαίνο εηζάγεη έλα κε ζεκαληηθφ ζθάικα 1 Τπελζπκίδεηαη φηη ν εθζέηεο Lyapunov είλαη έλαο δείθηεο ηνπ βαζκνχ ηεο απνκάθξπλζεο δχν γεηηνληθψλ ηξνρηψλ ζην ρψξν θάζεσλ κεηά απφ ζχληνκν ρξνληθφ δηάζηεκα.

119 119 ζηα απνηειέζκαηα. Γηαθξίλεηαη επίζεο απφ απιφηεηα, επαλαιεςηκφηεηα θαη κεγάιε εηδηθφηεηα, θαζηζηψληαο ηελ θαηάιιειε γηα ηελ αλάιπζε ηεο κε γξακκηθφηεηαο ησλ ππαξρφλησλ αλαπλεπζηηθψλ ζεκάησλ. Αθφκα, αμηνζεκείσην είλαη ην γεγνλφο φηη ε κέζνδνο ππνινγίδεη ζπγρξφλσο κε ηελ εθηίκεζε ηνπ εθζέηε Lyapunov θαη ηε δηάζηαζε ζπζρέηηζεο (correlation dimension) γηα ην θάζε αξρείν, αλ θαη ε δπλαηφηεηα απηή δελ αμηνινγήζεθε ζηελ παξνχζα εξγαζία. Σα απνηειέζκαηα ηεο κεζφδνπ απηήο είλαη δχν παξαγφκελα αξρεία θεηκέλνπ κε ηε κνξθή ηεηξάζηεισλ πηλάθσλ θαη ηελ θαηάιεμε.l1 γηα ηελ εθηίκεζε ηνπ LLE θαη.d2 γηα ηελ correlation dimension. Σν φλνκα ησλ αξρείσλ πνπ πξνεγείηαη ηεο θαηάιεμεο δίλεηαη απφ ην ρξήζηε 1 ζηελ αξρηθή δηεπαθή πξηλ ηελ εθηέιεζε ηνπ πξνγξάκκαηνο L1D2_W.exe. Σν θάζε αξρείν ΥΥn.l1 απνηειείηαη απφ ηέζζεξηο ζηήιεο: Ζ πξψηε δείρλεη ηηο επηιερζείζεο ηηκέο ηνπ ρξφλνπ απνκάθξπλζεο (ζε αξηζκφ δεηγκάησλ) 2, ελψ ε δεχηεξε παξέρεη ηηο εμαξηεκέλεο κεηαβιεηέο ηεο δηεξγαζίαο, δειαδή ηνπο θπζηθνχο ινγαξίζκνπο ηεο απνκάθξπλζεο γηα θάζε ρξνληθή ζηηγκή. Ζ ηξίηε ζηήιε είλαη επαλάιεςε ηεο πξψηεο θαη ηέινο ε ηέηαξηε δείρλεη ηηο θιίζεηο ησλ επζεηψλ πνπ εθάπηνληαη ζηα ζεκεία πνπ νξίδνληαη απφ ηηο πξψηεο δχν ζηήιεο. Οη επζείεο απηέο ππνινγίδνληαη κε κέζνδν ησλ ειαρίζησλ ηεηξαγψλσλ επηά ζεκείσλ γηα θάζε πεξίπησζε. Σα παξαγφκελα αξρεία κπνξνχλ λα νπηηθνπνηεζνχλ κε πξνγξάκκαηα φπσο ην Matlab ή ην Microsoft Excel 3 θαη λα ζρεδηαζηνχλ νη γξαθηθέο παξαζηάζεηο ησλ δεχηεξσλ ζηειψλ ζε ζρέζε κε ηηο πξψηεο. Σα γξαθήκαηα πνπ πξνθχπηνπλ κε απηφ ηνλ ηξφπν έρνπλ ηε κνξθή θακπχιεο πνπ ραξαθηεξίδεηαη απφ έλα ηκήκα ζρεηηθά απφηνκεο αλφδνπ κε κεγάιε θιίζε θαη έλα ηκήκα ζην νπνίν ε θιίζε ειαηηψλεηαη θαη πξνζεγγίδεη κηα ζηαζεξή ηηκή πξνηνχ θαηαιήμεη λα πιεζηάζεη ηε κεδεληθή ηηκή θαη ε θακπχιε λα γίλεη ζρεδφλ παξάιιειε κε ηνλ νξηδφληην άμνλα. Ο κεγαιχηεξνο εθζέηεο Lyapunov ηζνχηαη κε ηελ θιίζε ηεο επζείαο πνπ αληηζηνηρεί ζην ηκήκα πνπ εκθαλίδεη ηε κεγαιχηεξε 1 ηε κειέηε απηή δφζεθαλ νλφκαηα ηεο γεληθήο κνξθήο ΥΥn ζε αληηζηνηρία κε ηα αξρεία δεδνκέλσλ TracesXXn.ascii. 2 Άξα ζηε ζπγθεθξηκέλε πεξίπησζε έρεη ηηκέο απφ 1 έσο Απηφ ήηαλ θαη ην ειεθηξνληθφ πξφγξακκα πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε ηειηθά γηα ηελ αμηνιφγεζε ησλ δηαγξακκάησλ πνπ παξήρζεζαλ απφ ηε δηαδηθαζία.

120 120 ζηαζεξφηεηα (δειαδή ζε απηφ πνπ έρεη κηα θαηά ην δπλαηφλ επζχγξακκε κνξθή). Δίλαη επλφεην φηη ζρήκαηα πνπ πξνθχπηνπλ απφ πεξηνδηθά ή ζηνραζηηθά δπλακηθά ζπζηήκαηα παξνπζηάδνπλ θακπχιεο κε ζρεδφλ κεδεληθή θιίζε (παξάιιειεο ζηνλ άμνλα x) επεηδή ζε απηά ηα ζπζηήκαηα δελ παξαηεξείηαη ζηαζεξφ πξφηππν απνκάθξπλζεο ησλ ηξνρηψλ ζηνπο αληίζηνηρνπο ρψξνπο θάζεσλ. Δπνκέλσο ε ηέηαξηε ζηήιε ησλ παξαγφκελσλ αξρείσλ l1 ζα πεξηέρεη απνθιεηζηηθά κεδεληθέο ηηκέο. Οπζηαζηηθά ινηπφλ ζε θάζε παξαγφκελν αξρείν l1 πξέπεη λα εληνπίδεηαη ην θαηάιιειν ηκήκα ηεο ζρεδηαδφκελεο θακπχιεο γηα ηελ εθαξκνγή ηεο εθαπηφκελεο επζείαο θαη ζε απηφ λα εθηηκεζεί ε ηηκή ηεο αληίζηνηρεο θιίζεο ζηελ ηειεπηαία ζηήιε. Απηή πξνζεγγίδεη θαη ηελ ηηκή ηνπ LLE. ηα ζρήκαηα πνπ αθνινπζνχλ θαίλεηαη ε νζφλε παξακεηξνπνίεζεο ηεο εθαξκνγήο ππνινγηζκνχ LLE ζε πεξηβάιινλ MS DOS Editor (Εηθόλα 29), ε αξρηθή νζφλε εθηέιεζεο ηεο εθαξκνγήο L1D2_W.exe ζε πεξηβάιινλ γξακκήο εληνιψλ ηνπ ιεηηνπξγηθνχ ζπζηήκαηνο Windows 7 (Εηθόλα 30), ε εμαγσγή ηνπ παξαγφκελνπ αξρείνπ απνηειεζκάησλ ηχπνπ.l1 ζην πξφγξακκα Microsoft Excel (Εηθόλα 31) θαη ζηε ζπλέρεηα νη δχν γξαθηθέο παξαζηάζεηο ησλ ηηκψλ ηνπ ρξφλνπ απνκάθξπλζεο (Εηθόλα 32) θαη ησλ θιίζεσλ ησλ εθαπηφκελσλ επζεηψλ (Εηθόλα 33) ζε ζρέζε κε ηνλ αξηζκφ δεηγκάησλ (απνκαθξχλζεσλ). Δικόνα 29: Η νζφλε παξακεηξνπνίεζεο ηεο εθαξκνγήο ππνινγηζκνχ LLE φπσο θαίλεηαη ζηελ εθαξκνγή Editor.

121 121 Δικόνα 30: Η αξρηθή νζφλε εθηέιεζεο ηεο εθαξκνγήο L1D2_W.exe ζε πεξηβάιινλ γξακκήο εληνιψλ ησλ Windows. Δικόνα 31: Δμαγσγή ηνπ παξαγφκελνπ αξρείνπ απνηειεζκάησλ ηχπνπ.l1 ζην πξφγξακκα Microsoft Excel (αξρείν 96f).

122 Δικόνα 32: Γξαθηθή παξάζηαζε ησλ ηηκψλ ηνπ ρξφλνπ απνκάθξπλζεο ζε ζρέζε κε ηνλ αξηζκφ δεηγκάησλ ζην Excel (αξρείν 96f). Δικόνα 33: Γξαθηθή παξάζηαζε ησλ θιίζεσλ ησλ εθαπηφκελσλ επζεηψλ ζε ζρέζε κε ηνλ αξηζκφ δεηγκάησλ ζην Excel (αξρείν 96f). εκεηψλεηαη ην ζεκείν πνπ ε θακπχιε αξρίδεη λα γίλεηαη παξάιιειε κε ηνλ άμνλα ησλ Υ θαη αληηζηνηρεί ζηελ ηηκή ηνπ LLE.

123 123 Απνηειέζκαηα απφ ηελ Αλάιπζε ησλ εκάησλ κε ηελ Δθηίκεζε ηνπ Δθζέηε Lyapunov: Σα απνηειέζκαηα ηεο κεζφδνπ εθηίκεζεο ηνπ Lyapunov Exponent ζηα βηνινγηθά ζήκαηα ησλ αλαπλεπζηηθψλ θαηαγξαθψλ νδήγεζαλ ζε πνιχ ελδηαθέξνληα ζπκπεξάζκαηα. Αλαιπηηθφηεξα, βξέζεθε φηη φια ηα ππάξρνληα ζήκαηα έδηλαλ γέλεζε ζε θακπχιεο ελδεηθηηθέο ρανηηθήο ζπκπεξηθνξάο φηαλ ηα αληίζηνηρα αξρεία πνπ πξνέθππηαλ απφ ην πξφγξακκα L1D2_W.exe αλαιχνληαλ ζην Excel. Έηζη, ηα αξρεία ΥΥn.l1 αλνίγνληαλ απφ ην Excel αθνχ δίλνληαλ νξηζκέλεο αξρηθέο νδεγίεο γηα ηελ θαηαλφεζε απφ ην πξφγξακκα ηεο κνξθήο ASCII ηελ νπνία είραλ ηα αξρεία απηά 1. Ζ πξψηε παξαηήξεζε επηθεληξσλφηαλ ζηελ ηέηαξηε ζηήιε φπνπ παξέρνληαλ νη ηηκέο ησλ θιίζεσλ ησλ ζρεκαηηδφκελσλ θακππιψλ. ε φιεο ηηο πεξηπηψζεηο ε ζηήιε απηή πεξηείρε ζεηηθέο ηηκέο (επνκέλσο θαη ζεηηθνχο εθζέηεο Lyapunov) ζε ζπλερψο θζίλνπζα δηάηαμε 2 (Εηθόλα 31). ηε ζπλέρεηα, επηιεγφηαλ ε δεχηεξε ζηήιε κε ηνπο ινγαξίζκνπο ηεο απνκάθξπλζεο θαη κέζσ ηεο αθνινπζίαο εληνιψλ Insert chart line δίλνληαλ νδεγίεο γηα ηελ θαηάζηξσζε ηνπ δηαγξάκκαηνο ηεο θακπχιεο ηεο απνκάθξπλζεο ζε ζρέζε κε ην ρξφλν. Οη εκθαληδφκελεο κνξθέο ησλ θακππιψλ ήηαλ ζπκβαηέο κε γξαθήκαηα ρανηηθψλ ζπζηεκάησλ φπσο αξθεηά απφ απηά πνπ έδεημαλ νη εκπλεπζηέο ηνπ πξνγξάκκαηνο ππνινγηζκνχ ζηελ εξγαζία πνπ παξνπζίαδε ηε κεζνδνινγία ηνπο. ηε δεκνζηεπκέλε εξγαζία πνπ ζπλνδεχεη ηελ εθαξκνγή(79) νη επξηζθφκελεο ηηκέο πνιιαπιαζηάδνληαλ κε ην 100 γηα ηελ εμαγσγή ηεο αθξηβνχο ηηκήο ηνπ Largest Lyapunov Exponent (π.ρ. ε ηειηθή ηηκή ηνπ LLE ζηελ Εηθόλα 33 ήηαλ 0,638). Γεληθά νη ηηκέο γηα ην κέγεζνο LLEf 2 γηα φια ηα αλαιπφκελα ζήκαηα θπκάλζεθαλ απφ 0 έσο 1,84 πεξίπνπ (κέζε 1 Αθνξά ζε νδεγίεο γηα ην δηαρσξηζκφ ησλ δεδνκέλσλ ζε ζηήιεο θαη ηε ζσζηή πξνβνιή ηνπο ζην παξαζπξηθφ πεξηβάιινλ. 2 Δμαίξεζε απνηέιεζαλ νξηζκέλα αξρεία ζηα νπνία νη θιίζεηο εκθάληζαλ πξνζσξηλή κεηαβνιή απφ θζίλνπζα ζε αχμνπζα ηάζε θαη αληηζηξφθσο, αλ θαη γηα κηθξά ηκήκαηα ηνπ ζπλφινπ ησλ ηηκψλ.

124 124 ηηκή 0,67 ±0,37), ελψ νη αληίζηνηρεο ηηκέο γηα ηνλ LLEt θπκάλζεθαλ απφ 0 έσο 4,45 (κέζε ηηκή 1,03 ±0,71). Ζ επηινγή ηνπ ηδαληθφηεξνπ ζεκείνπ γηα ηνλ ππνινγηζκφ ηνπ LLE δηεπθνιχλεηαη κε ηε δεκηνπξγία ηεο γξαθηθήο παξάζηαζεο ηεο εμέιημεο ησλ θιίζεσλ (απφ ηελ ηέηαξηε ζηήιε) ζε ζρέζε κε ην ρξφλν ηεο απνκάθξπλζεο (ζηελ ηξίηε ζηήιε). ηα ζρήκαηα απηά δηαθξίλεηαη κηα ζπλερήο γξακκή ε νπνία κεηά απφ θάπνηεο αξρηθέο δηαθπκάλζεηο, ζρεκαηίδεη έλα ηκήκα ζρεδφλ επζχγξακκν θαη νξηδφληην. ε απηφ αληηζηνηρεί ε ηηκή ηεο θιίζεο πνπ παξέρεη ηελ θαιχηεξε πξνζέγγηζε ηνπ LLE. ε νξηζκέλεο πεξηπηψζεηο νη γξαθηθέο παξαζηάζεηο ησλ θακππιψλ ησλ ζεκάησλ εκθάληδαλ απμνκεηψζεηο ζην αξρηθφ ηνπο ηκήκα. Οη παξαηεξνχκελεο απηέο αλσκαιίεο ζηελ αξρή ηεο θακπχιεο είραλ πνιιέο νκνηφηεηεο κε αλάινγα κνξθνινγηθά γλσξίζκαηα πεηξακαηηθψλ θαηαγξαθψλ κε πνζνζηά ζνξύβνπ ηα νπνία επηδείρηεθαλ ζηελ πξσηφηππε εξγαζία ησλ δεκηνπξγψλ ηεο εθαξκνγήο 1. Σν εχξεκα απηφ ζπλεγνξεί ππέξ ηεο παξνπζίαο ζνξχβνπ ζε νξηζκέλα ηνπιάρηζηνλ απφ ηα δηαζέζηκα βηνινγηθά ζήκαηα, θάηη πνπ είρε επηζεκαλζεί θαη ζε πξφηεξα ζηάδηα ηεο παξνχζαο έξεπλαο. πλνιηθά, ε κέζνδνο έδεημε κε ζαθήλεηα ηελ ππνθείκελε ρανηηθή ζπκπεξηθνξά ησλ ζεκάησλ κέζσ ησλ ζεηηθψλ εθζεηψλ Lyapunov, ηφζν ζηελ πεξίπησζε ησλ ζεκάησλ ηεο ξνήο αέξα απφ ηε κχηε φζν θαη ηεο θίλεζεο ηνπ ζσξαθηθνχ θισβνχ. ηελ ηειεπηαία πεξίπησζε νη κέγηζηνη εθζέηεο Lyapunov ήηαλ γεληθά πςειφηεξνη, έλδεημε κηαο πην ρανηηθήο ζπκπεξηθνξάο ησλ βηνζεκάησλ ηεο ζσξαθηθήο θίλεζεο. 1 Μάιηζηα, ηέηνηα κνξθνινγία εκθάληδαλ ζήκαηα κε ιόγν ζήκαηνο πξνο ζόξπβν (signal to noise ratio) απφ έσο 1000 (δειαδή ζρεηηθά ρακειφ πνζνζηφ ζνξχβνπ).

125 125 Γεκηνπξγία Μνληέισλ Πξφβιεςεο κε ηελ Δθαξκνγή Δμφξπμεο Γλψζεο Weka: Πξνθεηκέλνπ λα δεκηνπξγεζνχλ ηα επηδησθφκελα πξνβιεπηηθά κνληέια κε βάζε ηε κνξθή ησλ δέλδξσλ απφθαζεο ρξεζηκνπνηήζεθε ε εθαξκνγή Weka v3.6.1 (Εηθόλα 34). Δικόνα 34: Η δηεπαθή ηνπ πξνγξάκκαηνο Weka ζηε δηακφξθσζε ηεο δεκηνπξγίαο γξαθεκάησλ γηα ηελ αλίρλεπζε ζπζρεηίζεσλ κεηαμχ ησλ παξακέηξσλ εηζφδνπ. ην ζρήκα δηάγξακκα δηαζπνξάο ηηκψλ ηεο mmdfa_t2 ζε ζρέζε κε ηνλ AHI. Δικόνα 35: Η δηεπαθή ηνπ πξνγξάκκαηνο Weka ζηε δηακφξθσζε ηεο επηινγήο ησλ παξακέηξσλ εηζφδνπ ζην κνληέιν.

126 126 Πξηλ λα γίλεη ε παξακεηξνπνίεζε ηεο εθαξκνγήο θαη ε δεκηνπξγία ησλ δεηνχκελσλ κνληέισλ πξφβιεςεο, έπξεπε λα ηξνπνπνηεζνχλ ηα δεδνκέλα εηζφδνπ ζε κνξθή πνπ είλαη αλαγλσξίζηκε απφ ην ζπγθεθξηκέλν πξφγξακκα. Αξρηθά έγηλε εηζαγσγή ησλ δεδνκέλσλ απφ ηηο κεηξήζεηο φισλ ησλ κεγεζψλ ζε θχιιν εξγαζίαο ηνπ πξνγξάκκαηνο Microsoft Excel. ηε ζπλέρεηα, πξαγκαηνπνηήζεθε εμαγσγή ηνπο ζε αξρείν ηχπνπ.csv ην νπνίν κπνξεί λα δηαβαζηεί απφ ηελ εθαξκνγή Weka. ε απηφ ην ζηάδην ρξεηάζηεθε λα γίλεη θαη αληηθαηάζηαζε ησλ ζεκείσλ ηεο ζηίμεο (,) ζε (.), αιιά θαη (;) ζε (,), ψζηε λα είλαη νξζά αλαγλσξίζηκν απφ ηελ επηζπκεηή εθαξκνγή. Αλνίγνληαο πιένλ ηε δηεπαθή Weka Explorer εθηειέζηεθε ε εληνιή open file απφ ην κελνχ επηινγψλ θαη επηιέρηεθε ην θαηάιιειν αξρείν.csv φπνπ ππήξραλ ηα δεδνκέλα ησλ κεηξήζεσλ. ηελ αξρηθή νζφλε ηνπ πξνγξάκκαηνο έγηλε ε αξρηθή επηινγή ησλ κεηαβιεηψλ πνπ ζα ρξεζηκνπνηνχληαλ απφ ην θάζε κνληέιν πξφβιεςεο (Εηθόλα 35). Παξάιιεια ππήξρε ε δπλαηφηεηα λα πξνβάιιεηαη ε γξαθηθή παξάζηαζε ηα θαηαλνκήο ησλ ηηκψλ ηεο θάζε επηιεγκέλεο κεηαβιεηήο. ηελ νζφλε απηή ππήξρε ε δπλαηφηεηα λα εμαηξεζνχλ θάπνηεο κεηαβιεηέο απφ ηε δεκηνπξγία ηνπ κνληέινπ πξνο απνθπγή ζχγρπζεο ή ιαζψλ (π.ρ. ν ΑΖΗ απφ ηα κνληέια δέλδξσλ απφθαζεο). Σέινο, απφ απηφ ην ζεκείν επηιεγφηαλ ε θχξηα κεηαβιεηή, σο πξνο ηελ νπνία ζα ιεηηνπξγνχζε ην θάζε κνληέιν (φπσο ε κεηαβιεηή group κε πηζαλέο ηηκέο: normal/patient γηα ην δέλδξν δηαρσξηζκνχ ζε πγηείο ή πάζρνληεο απφ ΑΑΤΤ). Απηφ γηλφηαλ κε εθηέιεζε ηεο εληνιήο edit απφ ην θεληξηθφ κελνχ, επηινγή ηεο επηζπκεηήο παξακέηξνπ κε δεμί θιηθ θαη επηινγή ηεο εξγαζίαο attribute as class. Δπφκελν βήκα γηα ηε δηαδηθαζία εμφξπμεο γλψζεο ήηαλ ε επηινγή ησλ παξακέηξσλ πνπ επεξεάδνπλ ηελ θχξηα κεηαβιεηή θαηεγνξηνπνίεζεο, κε ηε κεηάβαζε ζην ππνκελνχ select attributes θαη ηελ επηινγή classifier subset eval. Ζ νδεγία απηή παξέρεη πιεξνθνξίεο γηα ην πνηεο κεηαβιεηέο επεξεάδνπλ ζεκαληηθά ηελ θχξηα κεηαβιεηή θαη απνθαζίδεηαη πνηεο απφ απηέο ζα ζπκκεηέρνπλ ζηελ θαηάζηξσζε ηνπ κνληέινπ εξγαζίαο. Παξέρεηαη επίζεο ε δπλαηφηεηα πξνβνιήο γξαθεκάησλ πνπ δείρλνπλ ηε δηαζπνξά ηηκψλ θάπνηαο κεηαβιεηήο ζε ζρέζε κε θάπνηα άιιε, ψζηε λα ππάξρεη κηα νπηηθή αίζζεζε πηζαλψλ ζπζρεηίζεσλ κεηαμχ ηνπο (Εηθόλα 34). Σν ηειηθφ ζηάδην ηεο δεκηνπξγίαο ελφο πξνβιεπηηθνχ κνληέινπ απφ ηελ εθαξκνγή εμφξπμεο γλψζεο είλαη ε ηειηθή ηαμηλφκεζε (classification) ησλ παξακέηξσλ θαη ε αλάζεζή ηνπο ζε ζπγθεθξηκέλν ξφιν κέζα ζην ίδην ην κνληέιν. Απηφ επηηπγράλεηαη κε ηελ επηινγή classify απφ ην θεληξηθφ κελνχ θαη ζηε ζπλέρεηα ηελ

127 127 επηινγή ηνπ επηζπκεηνχ αιγφξηζκνπ ηαμηλφκεζεο κέζα απφ έλα παξερφκελν ζχλνιν δηαζέζηκσλ αιγνξίζκσλ θαηά πεξίπησζε. Ζ εθαξκνγή ππνζηεξίδεη δεθάδεο δηαθνξεηηθνχο ηέηνηνπο αιγνξίζκνπο αλάινγα κε ηηο αλάγθεο θαη πηζαλέο ρξήζεηο ηνπ θάζε κνληέινπ αιιά θαη αλάινγα κε ηνλ ηχπν ηεο θχξηαο κεηαβιεηήο ηαμηλφκεζεο (πρ ζπλερήο ή δηαθξηηή). Έηζη νη αιγφξηζκνη δεκηνπξγίαο δέλδξσλ απφθαζεο ιεηηνπξγνχλ γηα θαηεγνξηθέο θχξηεο κεηαβιεηέο, φπσο ε group θαη ε level πνπ δεκηνπξγήζεθαλ απφ ηα δεδνκέλα ηεο παξνχζαο δηαηξηβήο. χκθσλα κε πξνεγνχκελεο εξγαζίεο ζην ρψξν ηεο πξνζπκπησκαηηθήο δηαινγήο ζην ΑΑΤΤ(120, 145) επηιέρηεθε ε θαηεγνξία tree γηα ηνπο αιγφξηζκνπο δεκηνπξγίαο δέλδξσλ απφθαζεο θαη ν αιγφξηζκνο J48 ν νπνίνο αληηζηνηρεί ζηνλ δνθηκαζκέλν αιγφξηζκν C4.5. Έλα άιιν ζεκείν πνπ έρεη ζεκαζία ζηε δεκηνπξγία θαη βειηηζηνπνίεζε ηνπ επηζπκεηνχ κνληέινπ είλαη ε κέζνδνο αμηνιφγεζεο ηεο αθξίβεηάο ηνπ απφ ην πξφγξακκα γηα λα επηηεπρζεί ε βέιηηζηε θάζε θνξά αιγνξηζκηθή ιχζε. Απφ ην πιαίζην ηεο επηινγήο test options επηιέρζεθε ε ιχζε ηνπ cross validation folds 10 ψζηε λα εθαξκνζηεί ε δηαζηξσκαηνπνηεκέλε κέζνδνο 10πιήο ελδναμηνιφγεζεο γηα ην ζθνπφ απηφ. Αθνινχζσο, ειέγρζεθε ε νξζή επηινγή ηεο θχξηαο κεηαβιεηήο θαηεγνξηνπνίεζεο θαη παηήζεθε ην θνπκπί ηεο έλαξμεο ηεο δηαδηθαζίαο. Ζ ηειεπηαία κεηά απφ ιίγα δεπηεξφιεπηα έδσζε γέλεζε ζην αηηνχκελν κνληέιν, ην νπνίν θάζε θνξά πξνβάιιεηαη ζην ρψξν ησλ απνηειεζκάησλ θαη κπνξεί λα νπηηθνπνηεζεί εθφζνλ απηφ είλαη εθηθηφ (φπσο ζηελ πεξίπησζε ηνπ δέλδξνπ απφθαζεο) κε ηελ επηινγή visualize tree ζηα δεδνκέλα εμφδνπ (Εηθόλεο 36 & 37).

128 128 Δικόνα 36: Δηθφλα ηεο δηεπαθήο ηνπ πξνγξάκκαηνο Weka ζηελ απεηθφληζε ησλ απνηειεζκάησλ ηνπ δεηνχκελνπ κνληέινπ. Δδψ θαίλνληαη νη παξάκεηξνη εμφδνπ κνληέινπ γξακκηθήο παιηλδξφκεζεο. Δικόνα 37: Δηθφλα ηεο δηεπαθήο ηνπ πξνγξάκκαηνο Weka ζηελ απεηθφληζε ησλ απνηειεζκάησλ ηνπ δεηνχκελνπ κνληέινπ. Δδψ θαίλεηαη ε νπηηθνπνίεζε θαη νη ζηαηηζηηθέο απφδνζεο κνληέινπ δέλδξνπ απφθαζεο (θαηάηαμεο εμεηαζζέλησλ ζε πγηείο πάζρνληεο απφ ΑΑΤΤ).

129 129 ηαηηζηηθή αλάιπζε Ζ βαζηθή ζηαηηζηηθή αλάιπζε πξαγκαηνπνηήζεθε κε ην παθέην ινγηζκηθνχ SPSS γηα ιεηηνπξγηθφ ζχζηεκα Windows, ζηελ έθδνζή ηνπ 15.0 (SPSS Inc., Chicago, Illinois). πζρεηίζεηο κεηαμχ ησλ κεηξνχκελσλ ή παξαγφκελσλ παξακέηξσλ δηεξεπλήζεθαλ κε ηε δνθηκαζία ζπζρέηηζεο ηνπ Pearson (Pearson s correlation test) θαη πηζαλέο δηαθνξέο ζηηο κέζεο ηηκέο παξαηήξεζεο αλάκεζα ζηηο δηαθνξεηηθέο ππννκάδεο ηνπ ΑΑΤΤ αλαιχζεθαλ κε ηε δνθηκαζία Student s t-test γηα ζπλερείο κεηαβιεηέο κε θαλνληθέο θαηαλνκέο θαη Mann-Whitney s test γηα κε θαλνληθέο θαηαλνκέο δεηγκάησλ. Όηαλ νη ζπγθξίζεηο γίλνληαλ αλάκεζα ζε πεξηζζφηεξεο απφ δχν νκάδεο νη αληίζηνηρεο δνθηκαζίεο ήηαλ ε One Way ANOVA θαη ε Kruscal- Wallis ANOVA. Ο έιεγρνο ηεο θαλνληθφηεηαο ησλ δεηγκάησλ έγηλε κε ην one sample Kolmogorov-Smirnov s test. Σν επίπεδν ζηαηηζηηθήο ζεκαληηθφηεηαο νξίζηεθε σο p<0,05. Σν πξνηεηλφκελν γξακκηθφ πξνβιεπηηθφ κνληέιν πξνέθπςε απφ ην εξγαιείν ηεο γξακκηθήο παιηλδξφκεζεο. Απνηειέζκαηα Αξρηθά, εθαηφ αζζελείο ζπκπεξηιήθζεθαλ ζηε κειέηε. Απφ απηνχο, νη 24 βξέζεθαλ θπζηνινγηθνί κεηά ην ρεηξνθίλεην ζθνξάξηζκα ηεο πνιπζσκαηνγξαθηθήο κειέηεο χπλνπ (κε δείθηε απλνηψλ ππνπλνηψλ-ahi θάησ ηνπ 5/ψξα) θαη νη 76 έπαζραλ απφ ΑΑΤΤ. Ο Πίλαθαο 1 παξέρεη ηα βαζηθά δεδνκέλα ηεο πεξηγξαθηθήο ζηαηηζηηθήο απφ ηελ αξρηθή δεμακελή ησλ 100 ζπκκεηερφλησλ. Ο κέζνο ζπλνιηθφο ρξφλνο χπλνπ (Total Sleep Time) ήηαλ 317,6 ± 55 ιεπηά κε κέζε απνηειεζκαηηθφηεηα χπλνπ θνληά ζην 91%. Απφ ηνλ πιεζπζκφ κειέηεο, 74 ήηαλ άξξελεο θαη 26 ζήιεηο. Οη κέζνη φξνη γηα ηελ ειηθία θαη ην δείθηε AHI ήηαλ 48,4 ± 13,6 θαη 33,9 ± 31,7 αληίζηνηρα. Δηθνζηηέζζεξηο ζπκκεηέρνληεο ήηαλ θπζηνινγηθνί (AHI<5/h), 15 είραλ ήπην ΑΑΤΤ, 18 εκθάληδαλ κέηξην θαη 43 έπαζραλ απφ βαξχ ΑΑΤΤ (Εηθόλα 38). ηελ Εηθόλα 39 θαίλεηαη ε θαηαλνκή ησλ αξρηθψλ 100 εμεηαζζέλησλ ζε θαηεγνξίεο βαξχηεηαο ηεο λφζνπ κε θξηηήξην ηνλ ΑΖΗ.

130 130 Δικόνα 38: Γηάγξακκα ηχπνπ «πίηαο» πνπ δείρλεη ηελ θαηάηαμε ησλ αξρηθψλ 100 εμεηαζζέλησλ ζε θαηεγνξίεο βαξχηεηαο ηεο λφζνπ. Δικόνα 39: Ραβδφγξακκα πνπ δείρλεη ηελ θαηαλνκή ησλ αξρηθψλ 100 εμεηαζζέλησλ ζε θαηεγνξίεο βαξχηεηαο ηεο λφζνπ κε θξηηήξην ηνλ ΑΗΙ.

131 131 Minimum Maximum Mean Standard Deviation AGE EPWORTH BMI T AHI AI HI LLEf LLEt dlle mlle LLEf dlle mlle DFA slow_f DFA fast_f ddfa_f mdfa_f DFA slow_f DFA fast_f ddfa_f mdfa_f DFA slow_t DFA fast_t ddfa_t mdfa_t APEN low_f APEN high_f dapen_f mapen_f APEN low_t APEN high_t dapen_t mapen_t dmdfat mmdfat

132 132 Πίνακαρ 1: Πεξηγξαθηθή ζηαηηζηηθή ηνπ αξρηθνχ πιεζπζκνχ κειέηεο (N=100). BMI=Γείθηεο Μάδαο ψκαηνο, T90=Υξφλνο ζηνλ SaO2<90% (σο πνζνζηφ ηνπ ζπλνιηθνχ ρξφλνπ χπλνπ), AHI=Γείθηεο Απλνηψλ - Τπνπλνηψλ (ζε ζπκβάληα/ψξα), AI=Γείθηεο Απλνηψλ, HI= Γείθηεο Τπνπλνηψλ, LLE= Μέγηζηνο Δθζέηεο Lyapunov, f=ζήκα ξνήο, t=ζήκα θίλεζεο ζψξαθα, DFA=Παξάγνληαο α ηεο Αλάιπζεο Απνκεηνχκελσλ Γηαθπκάλζεσλ (slow-fast), APEN=Καηά Πξνζέγγηζε Δληξνπία (βιέπε θείκελν γηα πεξηζζφηεξεο ιεπηνκέξεηεο). Ο έιεγρνο γηα ηελ χπαξμε θαλνληθήο θαηαλνκήο ζηηο ρξεζηκνπνηνχκελεο κεηαβιεηέο πξαγκαηνπνηήζεθε κε ηε ρξήζε ηεο δνθηκαζίαο Kolmogorov-Smirnov θαη επηινγή ειέγρνπ ηαχηηζεο κε ηε ζεσξεηηθή θαλνληθή θαηαλνκή. Ο Πίλαθαο 2 παξνπζηάδεη ηηο παξακέηξνπο πνπ εκθάληζαλ θαηαλνκή παξφκνηα κε ηελ θαλνληθή θαη επνκέλσο κπνξνχζαλ λα εθαξκνζηνχλ ζε απηέο ζηαηηζηηθέο δνθηκαζίεο ζπκβαηέο κε ηελ θαλνληθφηεηα. Οη ππφινηπεο παξάκεηξνη δελ εκθάληδαλ θαλνληθή θαηαλνκή θαη γηα ηελ πεξαηηέξσ ζηαηηζηηθή ηνπο επεμεξγαζία ρξεζηκνπνηήζεθαλ κε παξακεηξηθέο ζηαηηζηηθέο δνθηκαζίεο. Πίνακαρ 2: Γνθηκαζία Kolmogorov-Smirnov γηα ηε δηαπίζησζε ηαχηηζεο κε ηε ζεσξεηηθή θαλνληθή θαηαλνκή. ηνλ πίλαθα απεηθνλίδνληαη κφλν νη παξάκεηξνη πνπ εκθαλίδνπλ ηέηνηα θαηαλνκή. Normal Parameters Kolmogorov- Smirnov Z Asymp. Sig. (2-tailed) Std. Deviation Absolute AGE 48,42 13,55 0,73 0,654 EPWORTH 7,82 5,11 0,89 0,402 LLEf 0,57 0,54 1,16 0,133 dlle -0,47 0,69 1,13 0,155 LLEf 2 0,67 0,37 0,76 0,603 dlle 2-0,33 0,78 1,13 0,153 ddfa_f 2 0,02 0,25 0,56 0,909 mdfa_f 2 0,35 0,21 1,34 0,055 DFA fast_t 2 0,98 0,20 1,19 0,117 mdfa_t 2 0,62 0,11 1,19 0,115 dmdfat 2-0,37 0,24 1,04 0,231 mmdfat 2 0,44 0,13 1,36 0,052

133 133 Υξεζηκνπνηψληαο ηε δνθηκαζία Student s t-test γηα ηηο κεηαβιεηέο ηεο πξψηεο θαηεγνξίαο αλάκεζα ζε θπζηνινγηθνχο θαη πάζρνληεο απφ ΑΑΤΤ πξνέθπςαλ ζηαηηζηηθά ζεκαληηθέο δηαθνξέο ζηελ ειηθία, ηελ ηηκή ηεο θιίκαθαο Epworth, ηνλ dlle, ddfaf 2 θαη mdfaf 2 (Πίλαθαο 3). Πίνακαρ 3: Student s t-test γηα ηελ ηζφηεηα ησλ κέζσλ φξσλ αλάκεζα ζε θπζηνινγηθνχο θαη πάζρνληεο απφ ΑΑΤΤ. 95% t Significance (2-tailed) Mean Difference Confidence Interval Upper Lower AGE EPWORTH dlle ddfa_f mdfa_f Αλάινγα, γηα ηηο κε θαλνληθέο παξακέηξνπο εθαξκφζηεθε ε κε παξακεηξηθή δνθηκαζία ζχγθξηζεο ησλ κέζσλ φξσλ αλεμάξηεησλ δεηγκάησλ Mann-Whitney U, ε νπνία θαλέξσζε ζηαηηζηηθά ζεκαληηθέο δηαθνξέο κεηαμχ πγηψλ θαη παζρφλησλ ζηηο παξακέηξνπο: BMI, T90, LLEt, DFA fast_f, DFA fast_f 2 θαη mmdfa_t 2 (Πίλαθαο 4).

134 134 Πίνακαρ 4: Γνθηκαζία Mann-Whitney γηα ηε ζχγθξηζε ησλ κέζσλ φξσλ κεηαμχ πγηψλ παζρφλησλ (κε θαλνληθέο παξάκεηξνη). Παξνπζηάδνληαη κφλν νη παξάκεηξνη κε ζηαηηζηηθά ζεκαληηθή δηαθνξά. Mann-Whitney Asymp. Sig. Z U (2-tailed) T ,9 0,000 BMI 545-3,0 0,003 DFA fast_f ,2 0,000 mmdfat ,5 0,012 LLEt 622-2,3 0,019 DFA fast_f 643-2,2 0,030 Ζ δνθηκαζία ζπζρέηηζεο θαηά Pearson απνθάιπςε ζηαηηζηηθά ζεκαληηθέο ζπζρεηίζεηο αλάκεζα ζην δείθηε AHI θαη ηηο παξακέηξνπο (ζηηο παξελζέζεηο ν ζπληειεζηήο ζπζρέηηζεο Pearson s r θαη ην επίπεδν ζηαηηζηηθήο ζεκαληηθφηεηαο p): Κιίκαθα Epworth (r = 0,47, p < 0,01), BMI (r = 0,58, p < 0,01), T90 (r = 0,7, p < 0,01), dlle (r = 0,3, p < 0,01), DFAfast_f 2 (r = 0,4, p < 0,01), ddfa_f 2 (r = -0,36, p < 0,01), mdfa_f 2 (r = 0,21, p < 0,05), dmdfa_t 2 (r = 0,34, p < 0,01) θαη mmdfa_t 2 (r = 0,51, p < 0,01). Παξφκνηεο ζπζρεηίζεηο βξέζεθαλ γηα ηνπο κεηξνχκελνπο Γείθηεο Απλνηψλ (AI) φρη φκσο θαη γηα ηνπο Γείθηεο Τπνπλνηψλ (HI). Δπηρεηξήζεθε εμάιινπ θαη ε ζρεδίαζε γξαθηθψλ παξαζηάζεσλ νη νπνίεο λα απεηθνλίδνπλ κε εχιεπην ηξφπν ηε ζπζρέηηζε δχν ή πεξηζζφηεξσλ παξακέηξσλ κεηαμχ ηνπο ζηνλ ηξηζδηάζηαην ρψξν. Μηα ηέηνηα πξνζπάζεηα θαίλεηαη θαη ζηελ Εηθόλα 40 πνπ αθνινπζεί, ε νπνία παξηζηά ηνλ επεξεαζκφ ηνπ ΑΖΗ απφ ηελ ηαπηφρξνλε επίδξαζε ηνπ ddfa_f 2 θαη ηνπ dlle, φπνπ ε κείσζε ηνπ πξψηνπ θαη ε αχμεζε ηνπ δεχηεξνπ επηθέξνπλ κηα ζρεδφλ γξακκηθή αχμεζε ηνπ ΑΖΗ.

135 135 Δικόνα 40: Σξηζδηάζηαην γξάθεκα ηεο ζπλδπαζκέλεο ζπζρέηηζεο ηνπ ΑΗΙ κε ηνλ ddfa_f 2 θαη ηνλ dlle. Γηελεξγήζεθε επίζεο αλάιπζε ηεο δηαθχκαλζεο κεηαμχ ησλ ηξηψλ επηπέδσλ βαξχηεηαο ησλ αζζελψλ κε ΑΑΤΤ (ήπην-κέηξηνζνβαξφ) κε ηε βνήζεηα ησλ ζηαηηζηηθψλ δνθηκαζηψλ Kruscal-Wallis ANOVA (γηα ηηο κεηαβιεηέο κε θαλνληθήο θαηαλνκήο) θαη One Way ANOVA κε post hoc analysis θαηά Bonferroni γηα ηηο κεηαβιεηέο κε θαλνληθή θαηαλνκή. Σα απνηειέζκαηα ησλ παξακέηξσλ πνπ εκθάληζαλ ζηαηηζηηθά ζεκαληηθή δηαθνξά αλάκεζα ζηηο νκάδεο βαξχηεηαο ηνπ ζπλδξφκνπ παξνπζηάδνληαη ζηνπο αθφινπζνπο Πίλαθεο 5 θαη 6.

136 136 Πίνακαρ 5: Γνθηκαζία Kruscal-Wallis ANOVA γηα ηελ αλάιπζε ηεο δηαθχκαλζεο κεηαμχ ησλ ηξηψλ επηπέδσλ βαξχηεηαο ησλ αζζελψλ κε ΑΑΤΤ (κε θαλνληθέο παξάκεηξνη). Παξνπζηάδνληαη κφλν νη παξάκεηξνη κε ζηαηηζηηθά ζεκαληηθή δηαθνξά. Chi- Square Asymp. Sig. mmdfat2 14,653 0,001 BMI 24,910 0,000 T90 45,171 0,000 mlle2 7,300 0,026 DFA slow_f 9,438 0,009 DFA fast_f 21,449 0,000 ddfa_f 7,863 0,020 mdfa_f 18,668 0,000 DFA fast_f2 7,919 0,019 Πίνακαρ 6: Γνθηκαζία One Way ANOVA κε post hoc analysis θαηά Bonferroni γηα ηελ αλάιπζε ηεο δηαθχκαλζεο κεηαμχ ησλ ηξηψλ επηπέδσλ βαξχηεηαο ησλ αζζελψλ κε ΑΑΤΤ (θαλνληθέο παξάκεηξνη). Παξνπζηάδνληαη κφλν νη παξάκεηξνη κε ζηαηηζηηθά ζεκαληηθή δηαθνξά. Mean Difference (I-J) 95% Confidence Interval Dependent Variable (I) LEVEL (J) LEVEL Sig. Upper Bound Lower Bound EPWORTH mild severe -3,49 0,050-6,98 0,00 moderate severe -4,00 0,011-7,27-0,74 dlle mild severe -0,49 0,021-0,93-0,06 LLEf2 mild moderate 0,32 0,029 0,02 0,61 moderate mild -0,32 0,029-0,61-0,02 ddfa_f2 mild severe 0,21 0,016 0,03 0,38 dmdfat2 mild severe -0,22 0,007-0,38-0,05 moderate severe -0,16 0,042-0,32 0,00

137 137 Γχν δέλδξα απφθαζεο δεκηνπξγήζεθαλ ρξεζηκνπνηψληαο γξακκηθά θαη κε γξακκηθά δεδνκέλα απφ 3 αλαπλεπζηηθά βηνζήκαηα θαη ηξνθνδνηψληαο κηα εθαξκνγή εμφξπμεο γλψζεο. Σν πξψην παξνπζηάδεη έλαλ αιγφξηζκν δηάθξηζεο αλάκεζα ζε θπζηνινγηθνχο θαη αζζελείο απφ ΑΑΤΤ ην νπνίν ζηνρεχεη ζηελ ππνζηήξημε ηεο απφθαζεο ηνπ θιηληθνχ ηαηξνχ λα εθηειέζεη πεξαηηέξσ δηαγλσζηηθέο εμεηάζεηο ζηε δεχηεξε πεξίπησζε. Γξα δειαδή ζαλ εξγαιείν πξνζπκπησκαηηθήο δηαινγήο αξρηθήο αμηνιφγεζεο. Απφ ηελ άιιε κεξηά, ε απφθαζε γηα εθαξκνγή ζπγθεθξηκέλσλ ζεξαπεπηηθψλ παξεκβάζεσλ εμαξηάηαη θαη απφ ηε βαξχηεηα ηνπ ζπλδξφκνπ, κε ηνπο πάζρνληεο απφ κέηξηνπ ή ζνβαξνχ βαζκνχ ΑΑΤΤ (φπσο απηφ θαζνξίδεηαη απφ ηε κέηξεζε ηνπ ΑΖΗ) λα απαηηνχλ κηα επηζεηηθφηεξε ζεξαπεπηηθή πξνζέγγηζε. Με βάζε απηφ ην γεγνλφο, επηδηψρζεθε ε δεκηνπξγία ελφο δεχηεξνπ αιγφξηζκνπ, ν νπνίνο λα ρσξίδεη ηα ππνθείκελα ζε δχν επίπεδα βαξχηεηαο ηνπ ζπλδξφκνπ: Φπζηνινγηθνχο ή πάζρνληεο απφ ήπην ΑΑΤΤ θαη αζζελείο κε κέηξην/ζνβαξφ ζχλδξνκν. Ο αιγφξηζκνο δηαρσξηζκνχ κεηαμχ παζρφλησλ θαη κε παζρφλησλ απφ ΑΑΤΤ επέδεημε επαηζζεζία ηεο ηάμεο ηνπ 74,8% θαη εηδηθφηεηα 74% (αλαιπηηθά ζηαηηζηηθά ζηνηρεία απφδνζεο ηεο κεζφδνπ θαίλνληαη ζηνλ Πίλαθα 7) ρξεζηκνπνηψληαο ηηο κεηαβιεηέο εηζφδνπ: θχιν, ζθνξ θιίκαθαο Epworth, DFA απφ ην ξηληθφ αηζζεηήξα (F) θαη απφ ηελ θίλεζε ηνπ ζψξαθα (T), LLE ηφζν απφ ην F φζν θαη απφ ην T θαη ρξφλνο κε SpO 2 <90% (T90) (Εηθόλα 41). Δίλαη ελδηαθέξνλ φηη ε επηθάλεηα θάησ απφ ηελ θακπχιε ROC γηα απηφλ ηνλ αιγφξηζκν βξέζεθε λα έρεη ηηκή 0,684.

138 138 Πίνακαρ 7: ηαηηζηηθά ζηνηρεία 1 νπ δέλδξνπ θαηάηαμεο C4.5. Correctly Classified Instances % Incorrectly Classified Instances % Kappa statistic Total Number of Instances 100 === Detailed Accuracy By Class === TP Rate FP Rate Precision Recall F-Measure ROC Area Class OSAS normal Weighted Avg. Δικόνα 41: Γέλδξν απφθαζεο πνπ πξνήιζε απφ ηνλ αιγφξηζκν C4.5 γηα ηελ θαηάηαμε ησλ ππνθεηκέλσλ ζε πάζρνληεο απφ ΑΑΤΤ ή θπζηνινγηθνχο.

139 139 Ζ δεχηεξε αιγνξηζκηθή αθνινπζία πνπ πξνέθπςε αθνξά ζηελ θαηάηαμε ησλ παζρφλησλ απφ ΑΑΤΤ ζε ππννκάδεο αλάινγα κε ην δείθηε βαξχηεηαο ηεο λφζνπ θαη ζπγθεθξηκέλα αλάινγα κε ην αλ ν δείθηεο ΑΖΗ είλαη κηθξφηεξνο ή κεγαιχηεξνο ηνπ 15. Ζ Εηθόλα 42 δείρλεη παξαζηαηηθά ηνλ ελ ιφγσ αιγφξηζκν. Normal : AHI < 15, severe : AHI 15. Δικόνα 42: Γέλδξν απφθαζεο πνπ δεκηνπξγήζεθε απφ ηνλ αιγφξηζκν C4.5 γηα ηελ θαηάηαμε ησλ αζζελψλ κε ΑΑΤΤ ζε νκάδεο βαξχηεηαο ζε ζρέζε κε ηελ αλάγθε επηζεηηθήο ζεξαπείαο (πρ CPAP). Ο δεχηεξνο αιγφξηζκνο δηαρσξηζκνχ ησλ αζζελψλ ζε ππννκάδεο αλάινγα κε ηε βαξχηεηα ηνπ ΑΑΤΤ θαη ηελ αλάγθε ζεξαπείαο εκθάληζε επαηζζεζία 85% θαη εηδηθφηεηα 85% κε ηε ρξήζε ησλ κεηαβιεηψλ εηζφδνπ: BMI, APEN απφ ην F, LLE ηφζν απφ ην F φζν θαη απφ ην T, DFA απφ ην T θαη ηνλ T90 (Πίλαθαο 8). Ο αιγφξηζκνο απηφο ήηαλ πην αθξηβήο ζε πεξηζηαηηθά κε βαξχ ΑΑΤΤ ηα νπνία θαη θαηά θχξην ιφγν απαηηνχλ έλαξμε ζεξαπείαο κε ζπζθεπέο CPAP. Ζ επηθάλεηα θάησ απφ ηελ θακπχιε ROC έθζαζε ην επίπεδν ηνπ 0,86.

140 140 Πίνακαρ 8: ηαηηζηηθά ζηνηρεία 2 νπ δέλδξνπ θαηάηαμεο C4.5 γηα εθηίκεζε βαξχηεηαο ΑΤΤ. Correctly Classified Instances % Incorrectly Classified Instances % Kappa statistic Total Number of Instances 100 === Detailed Accuracy By Class === TP Rate FP Rate Precision Recall F-Measure ROC Area Class moderate/ severe normal/ mild Weighted Avg. Δθαξκφδνληαο κηα γξακκηθή αλάιπζε παιηλδξφκεζεο ζηα ιεθζέληα δεδνκέλα ησλ αζζελψλ έγηλε εθηθηή ε θαηάξηηζε ηεο αθφινπζεο εμίζσζεο: AHI = 1.2*BMI + 0.4*T *dDFAf *dLLE *mmDFAt 2 27 Απηή ε εμίζσζε δχλαηαη λα ρξεζηκνπνηεζεί σο κνληέιν πξφβιεςεο ηεο χπαξμεο ΑΑΤΤ αιιά θαη λα πξνζεγγίζεη ην δείθηε ΑΖΗ ζε άηνκα γηα ηα νπνία ππάξρεη απμεκέλε θιηληθή ππνςία. ην ξφιν ηεο πξφβιεςεο ηνπ ΑΑΤΤ βξέζεθαλ πνζνζηά επαηζζεζίαο θαη εηδηθφηεηαο 81% θαη 57% αληίζηνηρα γηα ηηκή θαηψθιη AHI = 5/h, ελψ ηα αληίζηνηρα πνζνζηά ήηαλ 71% θαη 68% κε ην θαηψθιη λα νξίδεηαη ζηελ ηηκή 8. Ζ Εηθόλα 43 απεηθνλίδεη ηελ θακπχιε Receiver Operating Characteristic (ROC) γηα ην πξνηεηλφκελν πξνβιεπηηθφ κνληέιν γηα δηαθνξεηηθέο ηηκέο θαηψθιη γηα ην κέγεζνο ΑΖΗ. Ζ ζπλνιηθή επηθάλεηα θάησ απφ ηε ROC θακπχιε ήηαλ 0,79 (95% CI: 0,7 0,87, p<0,0001).

141 141 Δικόνα 43: Κακπχιε ROC ηεο εμίζσζεο ηεο γξακκηθήο παιηλδξφκεζεο σο πξνηεηλφκελνπ κνληέινπ πξφβιεςεο ηνπ δείθηε ΑΗΙ Μεηά απφ ηελ αξρηθή αλάπηπμε θαη αμηνιφγεζε ηεο πξνηεηλφκελεο κεζνδνινγίαο, νη πξναλαθεξζέληεο αιγφξηζκνη αμηνινγήζεθαλ εθ λένπ έλαληη ηεο θαζηεξσκέλεο πνιπππλνγξαθίαο ζε έλα αλεμάξηεην ζχλνιν 35 δηαδνρηθψλ αζζελψλ πνπ απεπζχλζεθαλ ζηελ ίδηα Μνλάδα Ύπλνπ αηηηψκελνη ζπκπησκαηνινγία ζπκβαηή κε ΑΑΤΤ. ηνπο αζζελείο απηνχο εθαξκφζηεθαλ ηα ίδηα θξηηήξηα εηζαγσγήο ή απνθιεηζκνχ κε ηνπο αζζελείο ηεο αξρηθήο νκάδαο. Ζ ζηαηηζηηθή αλάιπζε ζχγθξηζεο ησλ κέζσλ φξσλ (κε t-test γηα ηηο θαλνληθέο θαη Mann-Whitney test γηα ηηο κε θαλνληθέο παξακέηξνπο) έδεημε φηη νη δχν νκάδεο δε δηέθεξαλ ζεκαληηθά ζηηο δεκνγξαθηθέο παξακέηξνπο ή ζηε βαξχηεηα ηνπ ΑΤΤ, ελψ παξφκνηα ήηαλ θαη ε αλαινγία αξξέλσλ ζειέσλ (80% άξξελεο). Σα ζηνηρεία πνπ εκθάληζαλ ζεκαληηθή δηαθνξά ζην t-test ήηαλ ε mdfat 2 (t= -2,17, p= 0,032), ελψ απηά πνπ δηέθεξαλ ζηε δνθηκαζία Mann-Whitney παξνπζηάδνληαη αλαιπηηθά ζηνλ Πίλαθα 9.

142 142 Πίνακαρ 9: Γνθηκαζία Mann-Whitney γηα ηε ζχγθξηζε ησλ κέζσλ φξσλ κεηαμχ αξρηθήο νκάδαο νκάδαο ειέγρνπ (κε θαλνληθέο παξάκεηξνη). Παξνπζηάδνληαη κφλν νη παξάκεηξνη κε ζηαηηζηηθά ζεκαληηθή δηαθνξά. Mann- Whitney U Z Asymp. Sig. (2- tailed) dapen_t 513-4,92 0,000 HI 832-3,05 0,002 mlle ,99 0,046 DFA slow_t ,05 0,040 DFA fast_t 992-2,11 0,035 DFA slow_t ,45 0,014 ddfa_t 108-7,32 0,000 mdfa_t 987-2,14 0,032 Σα απνηειέζκαηα ηεο εθαξκνγήο ησλ πξνηεηλφκελσλ ηερληθψλ ζηα ιεθζέληα δεδνκέλα απφ ηε λέα απηή νκάδα έρνπλ σο αθνινχζσο: Σν δέλδξν απφθαζεο πνπ δηαρσξίδεη ηνπο πάζρνληεο απφ ΑΑΤΤ απφ ηνπο κε πάζρνληεο έδεημε επαηζζεζία 90% θαη εηδηθφηεηα 60%, κε κηα ζπλνιηθή δηαγλσζηηθή αθξίβεηα (diagnostic accuracy) ίζε κε 85,7%. Αληίζηνηρα, ν δεχηεξνο αιγφξηζκνο πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε γηα λα θαηαηάμεη ηνπο αζζελείο ζε νκάδεο βαξχηεηαο ηνπ ζπλδξφκνπ επέδεημε πνζνζηά επαηζζεζίαο 92,3% θαη εηδηθφηεηαο 88,9%, κε δηαγλσζηηθή αθξίβεηα ίζε 91,4%. Σέινο, ε γξακκηθή εμίζσζε ππνινγηζκνχ ηνπ ΑΖΗ παξήγαγε απνηειέζκαηα πνπ ζπζρεηίδνληαλ ηθαλνπνηεηηθά κε ηηο ηηκέο πνπ ειήθζεζαλ απφ ην ρεηξνθίλεην ζθνξάξηζκα ηεο πνιπππλνγξαθίαο (ζπληειεζηήο ζπζρέηηζεο θαηά Pearson ίζνο κε 0,815, p<0,001). Ζ ζπκθσλία θαη αληηζηνηρία κε ηηο ηηκέο ΑΖΗ πνπ παξήγαγε ε πνιπππλνγξαθία ειέγρζεθε κε ην δηάγξακκα θαηά Bland θαη Altman(149), ην νπνίν δηαθξίλεηαη ζηελ Εηθόλα 44. ε απηφ δηαθξίλεηαη ε ηθαλνπνηεηηθή ζπλνιηθή ζπκθσλία ησλ παξαγφκελσλ ηηκψλ απφ ηελ πξνηεηλφκελε κεζνδνινγία ζε ζρέζε κε απηέο ηνπ ρεηξνθίλεηνπ ζθνξαξίζκαηνο ηεο νινλχρηηαο πνιπππλνγξαθίαο, κε ηηο κεγαιχηεξεο απνθιίζεηο λα ζπκβαίλνπλ ζην θάζκα ηηκψλ ΑΖΗ γχξσ ζην 20 θαη ζην 50 έσο 65. Όηαλ ην θαηψθιη γηα ηνλ ππνινγηδφκελν απφ ηελ εμίζσζε ΑΖΗ πνπ ήηαλ ζπκβαηφο κε ΑΑΤΤ ηέζεθε ζην 8, ε

143 143 ηειηθή δηαγλσζηηθή αθξίβεηα ήηαλ ίζε κε 88,6%, κε ηηο ηηκέο επαηζζεζίαο θαη εηδηθφηεηαο λα θπκαίλνληαη ζην 92,9% θαη 71,4% αληίζηνηρα. Δικόνα 44: Γηάγξακκα Bland & Altman γηα ηε δηάγλσζε ηνπ ΑΑΤΤ κε ηελ πξνηεηλφκελε γξακκηθή εμίζσζε παιηλδξφκεζεο ζε ζρέζε κε ηελ θαζηεξσκέλε πιήξε πνιπζσκαηνγξαθηθή κειέηε χπλνπ