Application of a Diagnostic Methodology of Cardiac Systems Based on the Proportions of Entropy in Normal Patients and with Different Pathologies
Introducción: Teoría de sistemas dinámicos, probabilidad y entropía fueron el sustrato para el desarrollo de la metodología diagnóstica y predictiva de la dinámica del corazón adulto. Objetivo: Aplicar una metodología previamente desarrollada de sistemas dinámicos, probabilidad y entropía en ambos s...
- Autores:
-
Rodriguez , Javier
Reina Angarita, Fredy
Signed, Prieto
Laguado Jaimes, Elveny
Pernett, Frank
Villamizar , Magda
Olivella, Edinson
De la cruz, Givanni
Morales, Carlos
Castro , Monica
- Tipo de recurso:
- Article of investigation
- Fecha de publicación:
- 2021
- Institución:
- Universidad Cooperativa de Colombia
- Repositorio:
- Repositorio UCC
- Idioma:
- OAI Identifier:
- oai:repository.ucc.edu.co:20.500.12494/49178
- Acceso en línea:
- https://hdl.handle.net/20.500.12494/49178
- Palabra clave:
- Entropía
Ritmo cardiaco
Dinámica no lineal
Holter
Dinámica del corazón
Entropy
Heart rate
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Introducción: Teoría de sistemas dinámicos, probabilidad y entropía fueron el sustrato para el desarrollo de la metodología diagnóstica y predictiva de la dinámica del corazón adulto. Objetivo: Aplicar una metodología previamente desarrollada de sistemas dinámicos, probabilidad y entropía en ambos sujetos normales y patológicos. Métodos: Se seleccionaron registros electrocardiográficos de 30 sujetos sanos y 200 con diferentes patologías, con una duración mínima de 18 h. Atractores numéricos de atractores dinámicos y el probabilidad de ocurrencia de pares ordenados de consecutivos se construyeron las frecuencias cardíacas. Se realizó un cálculo de la entropía y sus proporciones y se realizó un análisis estadístico. Resultados: Se evaluó la dinámica cardiaca de pacientes normales según la metodología de proporciones de entropía, destacándose que existen diferencias en el corazón normal. pacientes con diferentes patologías. Había un nivel máximo de sensibilidad, especificidad y concordancia diagnóstica. Conclusión: La entropía proporcional constituye un método diagnóstico y predictivo de los sistemas cardíacos, y puede ser útil como herramienta diagnosticar objetivamente y realizar el seguimiento de la normalidad y casos patológicos |
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Métodos: Se seleccionaron registros electrocardiográficos de 30 sujetos sanos y 200 con diferentes patologías, con una duración mínima de 18 h. Atractores numéricos de atractores dinámicos y el probabilidad de ocurrencia de pares ordenados de consecutivos se construyeron las frecuencias cardíacas. Se realizó un cálculo de la entropía y sus proporciones y se realizó un análisis estadístico. Resultados: Se evaluó la dinámica cardiaca de pacientes normales según la metodología de proporciones de entropía, destacándose que existen diferencias en el corazón normal. pacientes con diferentes patologías. Había un nivel máximo de sensibilidad, especificidad y concordancia diagnóstica. Conclusión: La entropía proporcional constituye un método diagnóstico y predictivo de los sistemas cardíacos, y puede ser útil como herramienta diagnosticar objetivamente y realizar el seguimiento de la normalidad y casos patológicosIntroduction: Dynamical systems theory, probability, and entropy were the substrate for the development of the diag nostic and predictive methodology of adult heart dynamics. Objective: To apply a previously developed methodology from dynamical systems, probability, and entropy in both normal and pathological subjects. Methods: Electrocardio graphic records were selected from 30 healthy subjects and 200 with different pathologies, with a length of least 18 h. Numerical attractors from dynamical attractors and the probability of occurrence of ordered pairs of consecutive heart rates were built. A calculation of entropy and its pro portions was performed and statistical analysis was conduct ed. Results: The normal patients’ heart dynamics were eval uated according to the methodology of entropy propor tions, highlighting that there are differences in normal patients with different pathologies. There was maximal level of sensitivity, specificity, and diagnostic agreement. Conclusion: Proportional entropy constitutes a diagnostic and pre dictive method of heart systems, and may be useful as a tool to objectively diagnose and perform the follow-up of normal and pathological casesFredy.angarita@campusucc.edu.comagda.villamizar@campusucc.edu.coElveny.laguado@campusucc.edu.co6 p.Universidad Cooperativa de Colombia, Facultad de Ciencias de la Salud, Enfermería, BucaramangaEnfermeríaBucaramangahttps://doi.org/10.1159/000515699Devaney R. A first course in chaotic dynamical systems theory and experiments. Reading (Mass): Addison Wesley; 1992. pp. 1–48.Peitgen H, Jurgens H, Saupe D, editors. Chaos and Fractals: New Frontiers of Science. New York: Springer; 1992. pp. 67–76.Mandelbrot B. The fractal geometry of nature. Freeman. Barcelona: Tusquets Eds S.A; 2000.Arregle J, Broatch J, Galindo J, Lujan J, Pastor J, Payri R. Procesos y tecnología de máquinas y motores térmicos. Valencia: Universidad Politecnica de Valencia; 2002.Feynman RP, Leighton RB, Sands M. Leyes de la Termodinámica. En: Física. Feynman RP, Leighton RB, Sands M. Vol. 1. Primera edición Wilmington: Addison-Wesley Iberoamericana, S. A. México 1998. pp. 44–1, 44–19.Frodden E, Royo J. Entropía e información, Seminario Final del curso de Termodinámica. Departamento de Física, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile; 2004.Shore J. [Internet] Relative Entropy, Probabilistic Inference and AI. Computer Science 2013 [cited 2019 Nov 10]. Available from: https://arxiv.org/abs/1304.3423.de Castilho FM, Ribeiro AL, da Silva JL, Nobre V, de Sousa MR. Heart rate variability as predictor of mortality in sepsis: A prospective cohort study. PLoS One. 2017 Jun;12(6):e0180060.Koko KR, McCauley BD, Gaughan JP, Fromer MW, Nolan RS, Hagaman AL, et al. Spectral analysis of heart rate variability predicts mortality and instability from vascular injury. J Surg Res. 2018 Apr;224:64–71.Goldberger AL, Amaral LA, Hausdorff JM, Ivanov PC, Peng CK, Stanley HE. Fractal dynamics in physiology: alterations with disease and aging. Proc Natl Acad Sci USA. 2002 Feb;99 Suppl 1:2466–72.Huikuri HV, Mäkikallio TH, Peng CK, Goldberger AL, Hintze U, Møller M. Fractal correlation properties of R-R interval dynamics and mortality in patients with depressed left ventricular function after an acute myocardial infarction. Circulation. 2000 Jan;101(1):47–53.Perkiömäki JS, Mäkikallio TH, Huikuri HV. Fractal and complexity measures of heart rate variability. Clin Exp Hypertens. 2005 Feb-Apr;27(2-3):149–58.Voss A, Schulz S, Schroeder R, Baumert M, Caminal P. Methods derived from nonlinear dynamics for analysing heart rate variability. Philos Trans- Royal Soc, Math Phys Eng Sci. 2009 Jan;367(1887):277–96.Rodríguez J. Entropía Proporcional de los sistemas dinámicos cardiacos: predicciones físicas y matemáticas de la dinámica cardiaca de aplicación clínica. Rev Colomb Cardiol. 2010;17:115–29Rodríguez J, Prieto S, Ramírez L. A novel heart rate atractor for the prediction of cardiovascular disease. Inform Med. 2019; 15(100174):1–9.Fang Z, Deng M, Tang M, Wang Q, Wang C. Classification of pathological and non-pathological Cardiodynamicsgram (CDG) using nonlinear dynamics indexes, 2018 13th World Congress on Intelligent Control and Automation (WCICA), Changsha, China; 2018. pp. 1047–52.Landaw J, Qu Z. Memory-induced nonlinear dynamics of excitation in cardiac diseases. Phys Rev E. 2018 Apr;97(4-1):042414.Captur G, Karperien AL, Hughes AD, Francis DP, Moon JC. The fractal heart - embracing mathematics in the cardiology clinic. Nat Rev Cardiol. 2017 Jan;14(1):56–64.Einstein A. Principios de física teórica. In: Einstein A, editor. Sobre la teoría de la relatividad y otras aportaciones científicas. Madrid: Sarpe; 1983. pp. 29–32.Rodríguez JO, Prieto SE, Correa C, Bernal PA, Puerta GE, Vitery S, et al. Theoretical generalization of normal and sick coronary arteries with fractal dimensions and the arterial intrinsic mathematical harmony. BMC Med Phys. 2010 Sep;10(1):1–6.Rodríguez J. Dynamical systems applied to dynamic variables of patients from the intensive care unit (ICU): physical and mathematical mortality predictions on ICU. J Med Med Sci. 2015;6(8):209–20.Rodríguez J, Laguado E, Correa C, Villamizar M, Prieto S, Omar E, et al. Exponential mathematical law applied to cardiac dynamics for 18 hours. J Phys Conf Ser. 2019;1160(1):012022.Rodríguez J, Prieto S, Flórez M, Alarcón C, López R, Aguirre G, et al. Physical-mathematical diagnosis of cardiac dynamic on neonatal sepsis: predictions of clinical application. J Med Med Sci. 2014;5(5):102–8.EntropíaRitmo cardiacoDinámica no linealHolterDinámica del corazónEntropyHeart rateNonlinear dynamicsHolterHeart dynamicsApplication of a Diagnostic Methodology of Cardiac Systems Based on the Proportions of Entropy in Normal Patients and with Different PathologiesArtículos Científicoshttp://purl.org/coar/resource_type/c_2df8fbb1http://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85info:eu-repo/semantics/articleinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionNINGUNAinfo:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2PublicationLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-84334https://repository.ucc.edu.co/bitstreams/a6c871f9-965c-488a-9c6a-0aab8e559207/download3bce4f7ab09dfc588f126e1e36e98a45MD5120.500.12494/49178oai:repository.ucc.edu.co:20.500.12494/491782024-08-10 22:49:47.854metadata.onlyhttps://repository.ucc.edu.coRepositorio Institucional Universidad Cooperativa de 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