呼吸相位与心音定时的非线性关系：Hammerstein-Wiener模型验证

本文研究了呼吸相位与第一个心音（第一心音标志着心脏瓣膜关闭）在非线性时域内的关系，这一关系对于理解心脏与呼吸之间的相互作用至关重要。先前的研究已经证实，吸气时心脏血流增加，导致瓣膜关闭时间推后，形成心音的延迟；而在呼气时，血流减少则可能导致心音出现提前。这个现象暗示了心脏生理与呼吸周期之间的复杂相互作用。 作者们采用了一种基于Hammerstein-维纳系统的建模方法，将呼吸阶段作为输入信号，心脏第一心音的定时作为输出信号。他们通过对12位健康受试者的实时数据进行分析，包括心电图和呼吸频率数据，来估计模型参数并评估其准确性。模型的性能通过均方误差（MSE）和拟合度进行评估，结果显示，平均MSE约为0.01，平均拟合度达到0.94，这表明模型能够有效捕捉到两者之间非线性的关系，并能准确预测第一心音的时机。 这项研究的重要发现不仅提供了新的见解，解释了为什么心脏节律会随着呼吸周期改变，而且有可能为临床应用提供一种快速、便捷的方法来监测呼吸和心脏血液动力学。例如，它可能有助于诊断与呼吸相关的心脏疾病，如心律不齐或心血管疾病的早期预警，因为这些异常可能会在呼吸相位与心音同步的模式中体现出来。 总结来说，本文的研究结果加深了我们对心脏与呼吸之间动态关系的理解，并为开发新的生理监测技术奠定了基础。通过利用Hammerstein-维纳模型，研究人员能够更精确地量化这种非线性关系，从而在未来的临床实践中提高心脏健康管理和疾病管理的精度。