Linea di Ricerca 1 - Fondazione Don Carlo Gnocchi

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dedicata all’analisi di complessità è definire un nuovo metodo di calcolo della dimensione frattale per serie di lunghezza limitata. Ulteriore obiettivo è valutare l’influenza del sistema simpatico sulle caratteristiche di multifrattalità della frequenza cardiaca e della pressione arteriosa allo scopo di ottenere una chiave di interpretazione fisiologica delle alterazioni nella struttura di autosomiglianza dei segnali cardiovascolari. METODI Per quanto riguarda il riconoscimento della sodiosensibilità, sono stati analizzati dati raccolti in precedenza dal reparto di Cardiologia della Fondazione Don Gnocchi di Parma. La pressione arteriosa è stata misurata con dispositivo portatile in 46 ipertesi moderati non trattati. Sulla base dei valori ottenuti nell’arco delle 24 ore si è identificata l’eventuale presenza di “non-dipping pressorio notturno” e di elevata frequenza cardiaca come possibili indicatori di sodio sensibilità. I pazienti sono stati suddivisi in classi di rischio: a basso rischio se assenti entrambi gli indicatori; a rischio intermedio se presente un solo indicatore; ad alto rischio se presenti entrambi gli indicatori. I pazienti sono stati poi sottoposti al test per la stima dell’indice di sodiosensibilità (SSI) e per la classificazione in SS o SR. Per quanto riguarda la stima della dimensione frattale, il nuovo algoritmo è basato sulla correzione di un errore metodologico presente in un popolare algoritmo di stima (metodo di Katz) e nella rielaborazione di tale metodo. La nuova procedura è stata testata con segnali sintetizzati stocastici (moti browniani frazionari) e deterministici (funzioni coseno di Weierstrass) di dimensione frattale nota e di lunghezza variabile tra 10 e 1000 campioni. Per valutare l’influenza del sistema nervoso autonomo sui coefficienti di scala, in collaborazione col dipartimento di Fisiologia dell’Università di Lione sono stati analizzati tracciati precedentemente registrati in 9 volontari sani a riposo in posizione supina prima e durante il blocco delle efferenze vagali con atropina, delle efferenze simpatiche cardiache con propranololo, e con blocco della regolazione simpatica vascolare e cardiaca con clonidina. RISULTATI Come mostrato in Fig. 1, l’indice di sodiosensibilità aumenta dalla classe a basso rischio alla classe ad alto rischio di sodiosensibilità (rischio valutato unicamente sulla base del monitoraggio pressorio in condizioni di dieta abituale). Similmente Linea di Ricerca 1 anche la prevalenza di pazienti SS aumenta in modo marcato dalla classe a basso rischio a quella ad alto rischio. I risultati quindi indicano che è possibile ricavare informazioni sul rischio di sodiosensibilità associato alla dieta attuale del paziente da semplici monitoraggi pressori. Ciò consentirebbe di valutare il rischio di sodiosensibilità su ampie popolazioni di ipertesi o normotesi con procedure assai meno complicate rispetto al test tradizionale. SSI [mmHg/mol/day] Prevalence of SS [%] 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Fig. 1A 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Fig. 1B SSLR SSIR SSHR Sodium-Sensitivity Risk Class SSLR SSIR SSHR Sodium-Sensitivity Risk Class Indice di sodiosensibilità (SSI, sinistra) e prevalenza di pazienti sodiosensibili (SS, destra) ottenuti dal tradizionale test di sodiosensibilità, nelle tre classi di rischio (basso, SSLR; intermedio, SSIR; elevato, SSHR) definite unicamente sulla base del monitoraggio pressorio in condizioni di dieta abituale (da Castiglioni et al., Hypertension, 2011). * * Ricerca corrente 59
Ricerca corrente 60 Linea di Ricerca 1 2.0 1.6 1.2 0.8 Fig. 2 5 Atropine Propanolol 7 10 20 30 50 70 100 Time Scale [s] Spettri dei coefficienti di autosomiglianza per l’intervallo cardiaco in 9 volontari durante blocco vagale con atropina e blocco simpatico cardiaco con propranololo (mediana e SE). Le efferenze vagali contribuiscono con componente di rumore bianco (coefficienti intorno a 0.5) mentre le efferenze simpatiche contribuiscono con componente di moto browniano (coefficienti intorno a 1.5). Rielaborato da (Castiglioni et al., J Physiol., 2011). Per quanto riguarda l’algoritmo di stima della dimensione frattale, i risultati ottenuti con segnali simulati hanno mostrato un ottimo comportamento in termini di polarizzazione dello stimatore, e performance superiori a quelle di metodi analoghi descritti in letteratura. I risultati degli esperimenti con blocco autonomico selettivo indicano che le efferenze vagali e simpatiche contribuiscono in maniera differente alla struttura di scala dei segnali cardiovascolari. Le efferenze vagali contribuiscono con una componente di “rumore bianco”, mentre le efferenze simpatiche contribuiscono con componenti di moto browniano (Fig. 2). I risultati sono verosimilmente dovuti alla differente dinamica di diffusione e riassorbimento dei neurotrasmettitori simpatici e vagali, e permetteranno di comprendere meglio possibili alterazioni cliniche nella struttura di autosomiglianza di questi segnali. PRODOTTI SCIENTIFICI – Castiglioni P, Parati G, Lombardi C, Quintin L, Di Rienzo M. Assessing the fractal structure of heart rate by the temporal spectrum of scale exponents: a new approach for detrended fluctuation analysis of heart rate variability. Biomed Tech (Berl). 2011 May 16. – Castiglioni P, Di Rienzo M, Parati G. How should the baroreflex sensitivity on the heart be estimated? J Electrocardiol. 2011 May-Jun;44(3):391-2. – Castiglioni P, Parati G, Brambilla L, Brambilla V, Gualerzi M, Di Rienzo M, Coruzzi P. Detecting sodium-sensitivity in hypertensive patients: information from 24-hour ambulatory blood pressure monitoring. Hypertension. 2011 Feb;57(2):180-5. – Castiglioni P, Parati G, Di Rienzo M, Carabalona R, Cividjian A, Quintin L. Scale exponents of blood pressure and heart rate during autonomic blockade as assessed by detrended fluctuation analysis. J Physiol. 2011 Jan 15;589(Pt 2):355-69. – Castiglioni P. What is wrong in Katz’s method? Comments on: “A note on fractal dimensions of biomedical waveforms”. Comput Biol Med. 2010 Nov-Dec;40(11-12):950-2. – Di Rienzo M, Castiglioni P, Rizzo F, Faini A, Mazzoleni P, Lombardi C, Meriggi P, Parati G. Highcare investigators. Linear and fractal heart rate dynamics during sleep at high altitude. Investigation with textile technology. Methods Inf Med. 2010;49(5):521-5. – Radaelli A, Castiglioni P, Balestri G, Cesana F, De Carlini C, Soriano F, Azzellino A, Di Rienzo M, Paolini G, Ferrari AU, Mancia G. Increased pulse wave velocity and not reduced ejection fraction is associated with impaired baroreflex control of heart rate in congestive heart failure. J Hypertens. 2010 Sep;28(9):1908-12.
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