Computers in Cardiology, 26(), 507–510p. (1999) DOI:10.1109/CIC.1999.826019

Nonlinear Dynamic Analysis of Hemodynamic Signals for Identifying Transitions Between Ventriculoarterial Coupling States

S. Schulz, R. Bauernschmitt, A. Schwarzhaupt, C. F. Vahl, U. Kiencke

Cardiac surgery can change the coupling between the heart and the subsequent arterial system. This study is a first step for the identification and visualization of disturbed ventriculoarterial coupling. Hemodynamic parameters: left ventricular pressure (LVP), aortic pressure (AOP) and aortic flow (AOF) were digitally recorded (100 Hz) in 8 anaesthetized pigs over a period of 10 minutes. A simulation of disturbance of the ventriculoarterial coupling is performed by a total occlusion of the descending aorta. The three hemodynamic parameters are defined to perform a three dimensional vector V=[LVP(t), AOP(t+Δt), AOF(t+Δt)]. A recurrence plot was derived from this attractor, which describes a space-time correlation of the points on the attractor. Recurrence plots showed a clear state transition after aortic occlusion. The system traveled through several quasi-stable states and in case of reopening the aorta it showed a similar correlation as before the disturbance. Recurrence plots are sensitive for identification of state transitions in the cardiovascular system.

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