Analyse von Herzfrequenz und Pulswellen bei der Simulation von Mikro- Gravitationsbedingungen mittels Langzeit-Immobilisierung

Abstract

Die technologische Entwicklung der letzten Jahre ist beschrieben durch eine explosionsartige Vermehrung und Verbesserung von Sensor- und Softwaretechnik zur Erfassung biologischer Signale. Eine der resultierenden Folgen ist eine wachsende Datenflut, bei der Korrelationen mit einfachen statistischen Methoden nicht mehr zu beherrschen sind. Ein Beispiel für die Generierung von Datenfluten ist das Projekt �Human on Mars�. Diese fallen jetzt schon bei den terrestrischen Simulationsstudien an. Das inhaltliche Ziel dieser Dissertation besteht in der Formulierung und Evaluierung eines Softwaresystems zur Analyse und Darstellung von physiologischen Parametern unter externer und interner Beeinflussung. Hintergrund ist die Berliner Bed-Rest Studie (BBR) zur Simulation von Mikrogravitationsbedingungen mittels Langzeit-Immobilisierung. Neben konservativer Analysemethoden beschreibt diese Dissertation die Anwendung moderner Verfahren zur Analyse von Herzratenvariabilität und Pulswellenvariabilität. Schwerpunkt liegt dabei auf der Anwendung von Verfahren der Nichtlinearen Dynamik, Wavelets, Spektralanalysen, Korrelationsverfahren und statistischer Verfahren. Dabei werden nur Verfahren eingesetzt, die bereits für pathologische Prozesse bestätigt sind. Die Ergebnisse zeigen signifikante Veränderungen bei nicht-trainierenden Probanden im Gegensatz zu aktiv trainierenden Probanden auf. Trainierende Probanden waren dabei in der Lage, der kardiovaskulären Dekonditionierung durch die Langzeit-Immobilisierung mittels sehr kurzer Trainingsprotokolle entgegenzuwirken.

The technological development during the last years is described by a explosion like propagation and advancement of sensor- and softwaretechnology to acquire biological signals. One of the consequences is a flood of data, where correlations are no more handable by simple statistical methods. One example for such flood of data is the project �Human on Mars�. Such flood of data accumulates at this stage of terrestrical simulation studies. The objective of this Dissertation (PhD Thesis) is to formulate and evaluate a softwaresystem for the analysis and visualization of physiological parameters under external and intenal influences. Background is the Berlin Bed-Rest Study (BBR) simulating micro-gravity conditions with longtime immobility. Additional to conservative method for analysis this Dissertation describes the application of modern procedures for analysis of heartrate variability and pulse rate variability. Main focus is the application of methods like Nonlinear Dynamics, Wavelets, spectralanalysis, methods for correlation and statistical methods. Thereby only methods are used which are confirmed for pathological processes. The results show significant changes for non-training subjects as contrast to active training subjects. Trained subjects had been able to prevent longtime immobility cardiovascular deconditioning by short only training protocols.