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心率变异性(HRV),或心脏搏动间隔的变化,是心血管系统自主调节的定量测量。据报道,来自心电图(ECG)记录的低HRV与老年人的身体虚弱有关。可穿戴技术的最新进展为更容易地将HRV监测纳入常规临床老年健康评估提供了机会。然而,从ECG和可穿戴式光电容积描记仪(PPG)设备获得的信号是不同的,在其广泛使用之前,关键的第一步是确定由PPG设备获得的HRV指标是否也与老年人的身体功能有关。gydF4y2Ba
本研究旨在调查在持续护理老年住房社区中独立生活的老年人队列中,用腕戴式PPG设备和Empatica E4传感器测量的HRV与客观和自我报告的身体功能的临床测量之间的关系。我们的主要假设是较低的HRV与较低的身体功能有关。此外,我们预计HRV可以解释身体健康状况测量中显著比例的差异。gydF4y2Ba
我们评估了77名参与者,他们来自一项正在进行的65岁至95岁的老年人研究。评估包括对通常包括在老年健康评估中的领域的彻底检查。我们使用Empatica E4设备收集了HRV数据,并检查了用三角指数(HRV TI)量化的HRV与三种广泛使用和验证的身体功能测量方法之间的双变量相关性——短身体性能电池(SPPB)、定时Up and Go (TUG)和医疗结果研究简表36 (SF-36)物理综合评分。我们进一步研究了HRV TI对身体健康状况的额外预测能力,以SF-36身体综合评分和老年人累积疾病分级量表(CIRS-G)评分为特征,采用逆向淘汰的广义估计方程回归分析。gydF4y2Ba
我们观察到HRV TI与SPPB显著相关(n=52;斯皮尔曼ρ= 0.41;gydF4y2Ba
用一种相对新颖的腕式PPG设备测量的HRV TI与客观的(SPPB和TUG)和自我报告的(SF-36物理复合)身体功能测量相关。此外,HRV TI解释了自我报告的身体功能和累积疾病严重程度的额外差异,超出了传统的身体健康测量方面。未来的步骤包括纵向跟踪HRV和身体功能的变化,这将增加关于HRV作为老年人身体健康生物标志物的预测价值的重要见解。gydF4y2Ba
心率变异性(HRV),或心脏搏动间隔的变化,是心血管系统自主调节的定量测量,反映了系统对压力源的反应能力[gydF4y2Ba
HRV通常是在临床或实验室使用标准ECG设备或在现场使用24小时动态心电图监测器测量的[gydF4y2Ba
如果来自腕戴式可穿戴设备的HRV指标与身体功能的临床测量相关,并进一步解释身体健康状况的可变性,那么可穿戴工具可能是老年人常规临床老年健康评估的有用补充。本研究的主要目的是调查腕戴PPG设备、Empatica E4传感器(Empatica Inc)测量的HRV之间的相关性[gydF4y2Ba
加州大学圣地亚哥分校(UCSD)人类研究保护计划(HRPP)批准了这项研究方案。研究人员通过使用hrpp批准的脚本和传单的简短演讲,从圣地亚哥县的CCSHC招募了参与者。我们招募了77名居住在CCSHC独立生活区的参与者,所有参与者在参与研究前都提供了书面知情同意书。纳入和排除标准为(1)65岁以上讲英语的个体,(2)能够完成研究评估,(3)没有已知的痴呆症或其他致残性疾病的诊断。gydF4y2Ba
我们在一项正在进行的65 - 95岁老年人研究的基线评估中评估了参与者[gydF4y2Ba
在这项调查中,我们用社会人口学和临床信息对参与者进行了特征描述,包括年龄、性别、种族、教育程度、体重指数(BMI)、腰臀比、血压、药物使用(抗高血压和抗抑郁药)、CIRS-G报告的身体共患病的存在和严重程度[gydF4y2Ba
我们用客观的、基于能力的测量方法和主观的、自我报告的测量方法来评估身体功能。基于能力的测量包括SPPB和TUG测试,两者都已被证明是有效的,是下肢功能和活动能力的客观测量[gydF4y2Ba
我们使用一种名为Empatica E4的腕戴设备收集原始PPG信号和拍间间隔,用于计算HRV [gydF4y2Ba
Empatica E4提供了连续的心率和搏动间隔,没有插值。它去掉了与PPG信号不清楚的区域相对应的拍间间隔。为了进行后处理,我们从E4连接应用程序下载了以逗号分隔的值文件格式提供的互拍间隔。我们在MATLAB R2016a (MathWorks, Inc)中查看每个拍间间隔时间序列,并计算每个参与者的数据间隔(即非连续的拍间间隔)的百分比。我们从数据分析中删除了19名参与者,因为他们的拍间间隔记录质量较差,拍间间隔之间的间隔大于20%,导致记录的高质量拍间间隔数据不到20分钟。然后,我们使用Kubios HRV标准软件3.1.0版本处理剩余数据,使用低阈值伪影校正来调整任何剩余的异位搏动和平滑先验去趋势方法(默认λ=500) [gydF4y2Ba
选择HRV指标需要仔细考虑手腕式PPG设备的优点和局限性。Empatica E4使用算法去除错误的互拍间隔,并提供剩余的gydF4y2Ba
鉴于本研究的探索性性质,我们没有进行正式的先验幂分析。采用SPSS 25版进行相关统计分析,R 3.4.1版采用广义估计方程(GEE)逆向消去回归。我们使用Spearman相关系数来评估在整个评估期间测量的HRV TI与SPPB、TUG和SF-36物理综合评分之间的双变量相关性。根据HRV TI大于20.42,我们从相关性分析中剔除了另外5名疑似存在心律失常的参与者[gydF4y2Ba
我们没有发现任何变量的显著差异gydF4y2Ba
不同性别的HRV TI无显著差异(gydF4y2Ba
回归结果显示,HRV TI解释了SF-36物理复合和CIRS-G评分表征的身体健康状况的显著比例方差。gydF4y2Ba
从参与者收集的社会人口学信息和其他变量。gydF4y2Ba
变量名gydF4y2Ba | 值gydF4y2Ba | |
年龄(年;n=77),均值(SD);范围gydF4y2Ba | 82.9 (6.7);67 - 98gydF4y2Ba | |
性别(n = 77);女性人数,n (%)gydF4y2Ba | 52 (68)gydF4y2Ba | |
教育(年;n=77),均值(SD);范围gydF4y2Ba | 15.8 (2.4);12-20gydF4y2Ba | |
种族(n = 77);白种人数量,n (%)gydF4y2Ba | 68 (88)gydF4y2Ba | |
体重指数(kg/mgydF4y2Ba2gydF4y2Ba;n=76),均值(SD);范围gydF4y2Ba | 27.9 (4.9);19-43gydF4y2Ba | |
腰臀比(比;n=75),均值(SD);范围gydF4y2Ba | 0.87 (0.08);0.71 - -1.06gydF4y2Ba | |
收缩压(毫米汞柱;n=74),均值(SD);范围gydF4y2Ba | 134 (17);100 - 167gydF4y2Ba | |
舒张压(毫米汞柱;n=74),均值(SD);范围gydF4y2Ba | 75 (9);56 - 94gydF4y2Ba | |
加州大学圣地亚哥分校基于绩效的技能评估简介(分数;n=77),均值(SD);范围gydF4y2Ba | 76.1 (12.5);37.4 - -100.0gydF4y2Ba | |
老年病学累积疾病评定量表(分;n=76),均值(SD);范围gydF4y2Ba | 8.8 (3.2);男童gydF4y2Ba | |
降压药(n = 75);使用的参与者人数,n (%)gydF4y2Ba | 48 (62)gydF4y2Ba | |
抗抑郁药(n = 75);使用的参与者人数,n (%)gydF4y2Ba | 13 (17)gydF4y2Ba | |
当前吸烟者(n=75);吸烟人数,n (%)gydF4y2Ba | 1 (1)gydF4y2Ba | |
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终身戒酒(有;[%弃权])gydF4y2Ba | 6 (9)gydF4y2Ba |
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目前不常饮酒者(有;[%]喝)gydF4y2Ba | 36 (53)gydF4y2Ba |
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目前经常饮酒(数量是;[%]喝)gydF4y2Ba | 17 (25)gydF4y2Ba |
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前饮酒者(有;[%过去常喝酒])gydF4y2Ba | 9 (13)gydF4y2Ba |
短物理性能电池(得分为12分;n=76),均值(SD);范围gydF4y2Ba | 8.2 (2.7);他一直gydF4y2Ba | |
计时和Go时间(秒;n=74),均值(SD;范围)gydF4y2Ba | 11.0 (3.1);6.1 - -23.0gydF4y2Ba | |
简表36物理综合(满分100分;n=70),均值(SD);范围gydF4y2Ba | 41.8 (10.7);18.3 - -60.1gydF4y2Ba | |
心率变异性三角指数(n=53),平均值(SD);范围gydF4y2Ba | 11.4 (2.9);3.7 - -17.2gydF4y2Ba |
整个评估的平均心率与平均搏动间隔长度的关系散点图:n=52;斯皮尔曼相关=−0.78;P≤措施。Bpm:每分钟节拍。gydF4y2Ba
所有变量之间的双变量相关性。主要假设的相关性用斜体表示。gydF4y2Ba
变量gydF4y2Ba | ρ(gydF4y2Ba |
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SPPBgydF4y2Ba一个gydF4y2Ba(n = 52)gydF4y2Ba | 拖轮gydF4y2BabgydF4y2Ba(n = 51)gydF4y2Ba | SF-36物理比较gydF4y2BacgydF4y2Ba(n = 49)gydF4y2Ba | CIRS-GgydF4y2BadgydF4y2Ba(n = 52)gydF4y2Ba | 年龄(n = 53)gydF4y2Ba | 身体质量指数gydF4y2BaegydF4y2Ba(n = 51)gydF4y2Ba | 腰臀比(n=52)gydF4y2Ba | Sys英国石油公司gydF4y2BafgydF4y2Ba(n = 50)gydF4y2Ba | Dia英国石油公司gydF4y2BaggydF4y2Ba(n = 50)gydF4y2Ba | 意味着人力资源gydF4y2BahgydF4y2Ba(n = 53)gydF4y2Ba |
HRV TIgydF4y2Ba我gydF4y2Ba(n = 53)gydF4y2Ba |
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−gydF4y2Ba |
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−0.43gydF4y2BajgydF4y2Ba;(措施)gydF4y2Ba | −0.10;gydF4y2Ba |
0.07;gydF4y2Ba |
−0.20;gydF4y2Ba |
0.07;gydF4y2Ba |
0.01;gydF4y2Ba |
−0.36gydF4y2BajgydF4y2Ba;gydF4y2Ba |
SPPBgydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2BakgydF4y2Ba | −0.79gydF4y2BalgydF4y2Ba;gydF4y2Ba |
0.59gydF4y2BalgydF4y2Ba;gydF4y2Ba |
−0.23;gydF4y2Ba |
−0.29;gydF4y2Ba |
0.10;gydF4y2Ba |
−0.08;gydF4y2Ba |
0.06;gydF4y2Ba |
0.10;gydF4y2Ba |
−0.04;gydF4y2Ba |
拖轮gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | −0.39gydF4y2BajgydF4y2Ba;gydF4y2Ba |
0.19;gydF4y2Ba |
0.40gydF4y2BajgydF4y2Ba;gydF4y2Ba |
−0.15;gydF4y2Ba |
0.10;gydF4y2Ba |
−0.02;gydF4y2Ba |
−0.13;gydF4y2Ba |
0.18;gydF4y2Ba |
SF-36物理比较gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | −0.65gydF4y2BalgydF4y2Ba;gydF4y2Ba |
−0.24;gydF4y2Ba |
0.07;gydF4y2Ba |
−0.08;gydF4y2Ba |
−0.08;gydF4y2Ba |
−0.10;gydF4y2Ba |
−0.07;gydF4y2Ba |
CIRS-GgydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | −0.20;gydF4y2Ba |
0.19;gydF4y2Ba |
−0.05;gydF4y2Ba |
−0.02;gydF4y2Ba |
−0.03;gydF4y2Ba |
0.09;gydF4y2Ba |
年龄gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | −0.14;gydF4y2Ba |
0.40gydF4y2BalgydF4y2Ba;gydF4y2Ba |
0.35gydF4y2BajgydF4y2Ba;gydF4y2Ba |
0.18;gydF4y2Ba |
0.00;gydF4y2Ba |
身体质量指数gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | 0.01;gydF4y2Ba |
−0.12;gydF4y2Ba |
0.13;gydF4y2Ba |
−0.21;gydF4y2Ba |
腰臀比gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | 0.13;gydF4y2Ba |
0.05;gydF4y2Ba |
−0.09;gydF4y2Ba |
Sys英国石油公司gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | 0.64gydF4y2BalgydF4y2Ba;gydF4y2Ba |
−0.11;gydF4y2Ba |
Dia英国石油公司gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | −0.03;gydF4y2Ba |
一个gydF4y2BaSPPB:短物理性能电池。gydF4y2Ba
bgydF4y2Ba托格:计时开始。gydF4y2Ba
cgydF4y2BaSF-36物理综合评分:简表36物理综合评分。gydF4y2Ba
dgydF4y2Ba老年病学累积疾病分级量表。gydF4y2Ba
egydF4y2BaBMI:身体质量指数。gydF4y2Ba
fgydF4y2BaSys BP:收缩压。gydF4y2Ba
ggydF4y2BaDia BP:舒张压。gydF4y2Ba
hgydF4y2BaHR:心率。gydF4y2Ba
我gydF4y2BaHRV TI:心率变异性三角指数。gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
kgydF4y2Ba不适用。gydF4y2Ba
lgydF4y2Ba
心率变异性三角指数(TI)与(a)短体能电池得分(n=52), (b)计时Up和Go得分(n=51), (c)短表格36体能综合得分(n=49)和(d)老年累积疾病评定量表(CIRS-G)得分(n=52)之间关系的散点图。HRV:心率变异性;SF-36:简写36。gydF4y2Ba
回归分析结果(逆向选择):以短表格36身体综合评分和老年病学评分的累积疾病评定量表为特征的身体健康状况仍有显著相关。调整RgydF4y2Ba2gydF4y2BaSF-36评分=0.28,CIRS-G评分=0.33。gydF4y2Ba
参数gydF4y2Ba | 估计gydF4y2Ba | 天真的SEgydF4y2Ba | 天真的zgydF4y2Ba | 健壮的SEgydF4y2Ba | 健壮的zgydF4y2Ba |
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拦截gydF4y2Ba | 22.01gydF4y2Ba | 5.81gydF4y2Ba | 3.79gydF4y2Ba | 6.05gydF4y2Ba | 3.64gydF4y2Ba | ≤措施gydF4y2Ba |
HRV TIgydF4y2BabgydF4y2Ba | 1.58gydF4y2Ba | 0.47gydF4y2Ba | 3.38gydF4y2Ba | 0.44gydF4y2Ba | 3.58gydF4y2Ba | ≤措施gydF4y2Ba | |
性别gydF4y2Ba | 5.88gydF4y2Ba | 3.01gydF4y2Ba | 1.96gydF4y2Ba | 2.79gydF4y2Ba | 2.11gydF4y2Ba | .04点gydF4y2Ba | |
降压药gydF4y2Ba | −5.95gydF4y2Ba | 2.71gydF4y2Ba | −2.20gydF4y2Ba | 2.53gydF4y2Ba | −2.35gydF4y2Ba | 02gydF4y2Ba | |
吸烟情况gydF4y2Ba | 6.72gydF4y2Ba | 2.71gydF4y2Ba | 2.48gydF4y2Ba | 2.46gydF4y2Ba | 2.73gydF4y2Ba | .006gydF4y2Ba | |
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拦截gydF4y2Ba | 8.62gydF4y2Ba | 3.02gydF4y2Ba | 2.85gydF4y2Ba | 2.80gydF4y2Ba | 3.07gydF4y2Ba | .002gydF4y2Ba |
HRV TIgydF4y2BadgydF4y2Ba | −0.46gydF4y2Ba | 0.14gydF4y2Ba | −3.41gydF4y2Ba | 0.10gydF4y2Ba | −4.56gydF4y2Ba | ≤措施gydF4y2Ba | |
性别gydF4y2Ba | −1.56gydF4y2Ba | 0.89gydF4y2Ba | −1.75gydF4y2Ba | 0.81gydF4y2Ba | −1.93gydF4y2Ba | .05gydF4y2Ba | |
身体质量指数gydF4y2BaegydF4y2Ba | 0.15gydF4y2Ba | 0.09gydF4y2Ba | 1.70gydF4y2Ba | 0.07gydF4y2Ba | 1.96gydF4y2Ba | .05gydF4y2Ba | |
降压药gydF4y2Ba | 2.52gydF4y2Ba | 0.83gydF4y2Ba | 3.05gydF4y2Ba | 0.71gydF4y2Ba | 3.57gydF4y2Ba | ≤措施gydF4y2Ba | |
抗抑郁药gydF4y2Ba | 1.34gydF4y2Ba | 0.91gydF4y2Ba | 1.47gydF4y2Ba | 0.95gydF4y2Ba | 1.41gydF4y2Ba | 16gydF4y2Ba |
一个gydF4y2BaSF-36:简写36。gydF4y2Ba
bgydF4y2BaHRV TI:心率变异性三角指数gydF4y2Ba
cgydF4y2Ba老年病学累积疾病分级量表。gydF4y2Ba
dgydF4y2BaHRV:心率变异性。gydF4y2Ba
egydF4y2BaBMI:身体质量指数。gydF4y2Ba
在这项研究中,我们探讨了在对独立生活在CCSHC的老年人进行标准临床老年病学评估时,使用腕戴式设备测量的HRV与基于能力和自我报告的身体功能测量之间的关系。我们的主要假设得到了支持,因为我们观察到HRV TI与基于能力的身体功能测量之间存在显著关系,即SPPB和TUG [gydF4y2Ba
HRV TI与SPPB和TUG以及自我报告的身体功能测量之间的关系值得注意。自我报告和基于能力的身体能力测量报告以不同方式提供关于身体功能的信息[gydF4y2Ba
以前的工作已经确定了通过标准ECG或Holter监测量化的HRV与老年人身体功能之间的关系[gydF4y2Ba
高HRV被描述为一种适应能力的衡量方法[gydF4y2Ba
可穿戴科技的普及程度[gydF4y2Ba
在这项研究中,我们在一次评估中测量了HRV,以证明用可穿戴设备量化的HRV指标与临床身体功能测量之间的关系;然而,我们打算纵向跟踪这组参与者。这些发现将有助于确定可穿戴设备的HRV是否预测或与身体功能的变化相吻合。我们还对使用腕戴式设备对老年人进行更频繁的HRV测量的可行性感兴趣,并计划检查HRV指标的日常可变性。HRV测量的临床价值很可能是在个体而不是群体的水平上;因此,识别一个人的正常HRV范围之外的变化可能有助于了解早期衰退。gydF4y2Ba
这项研究有几个局限性。这是一个以白人和中上层阶级老年人为主的小样本,所以我们的发现可能不适用于其他人群。我们也有大多数女性参与者,这可能阻止了我们检测由于性别导致的HRV差异。然而,据报道,HRV的性别差异在50岁后就会消失[gydF4y2Ba
总之,我们证明了使用一种相对新颖的可穿戴设备Empatica E4传感器测量的HRV TI与单一评估期间收集的老年人身体功能和累积疾病负担(CIRS-G)的客观(SPPB和TUG)和自我报告(SF-36物理复合)测量相关。此外,HRV TI解释了生理健康状况中显著比例的差异,如SF-36生理综合评分和CIRS-G评分所示,超出了生理健康的典型测量方面。接下来的步骤包括对HRV和身体功能变化的纵向跟踪,这将为HRV作为老年人功能结果的生物标志物的可能预测价值提供重要的见解。gydF4y2Ba
身体质量指数gydF4y2Ba
持续关怀老年住房社区gydF4y2Ba
老年病学累积疾病评定量表gydF4y2Ba
心电图gydF4y2Ba
广义估计方程gydF4y2Ba
人类研究保护计划gydF4y2Ba
心率变异性gydF4y2Ba
photoplethysmographygydF4y2Ba
简写36gydF4y2Ba
短物理性能电池gydF4y2Ba
三角指数gydF4y2Ba
定时起跑gydF4y2Ba
方差膨胀因子gydF4y2Ba
作者感谢所有研究参与者对这项工作的贡献。这项研究的资金部分由国家心理健康研究所T32老年心理健康计划提供(向Dilip V Jeste[首席研究员]授予MH019934),加州大学圣地亚哥分校斯坦因老龄化研究所,以及IBM AI研究院通过AI视野网络IBM-加州大学圣地亚哥分校AI健康生活计划提供。gydF4y2Ba
没有宣布。gydF4y2Ba