[Mathematical law of cardiac dynamic systems: reduction of its evaluation time to 18 hours]

Rev Fac Cien Med Univ Nac Cordoba. 2021 Aug 23;78(3):243-248. doi: 10.31053/1853.0605.v78.n3.25353.
[Article in Spanish]

Abstract

Introduction: Previously, a physical-mathematical law was developed for the evaluation of continuous electrocardiographic and Holter registers, with which all cardiac attractors were deduced and normality, pathological states and evolution between states were differentiated.

There were taken 200 cardiac dynamics, 150 with different types of cardiac pathologies and 50 normal ones, to which the exponential law was applied in 18 and 21 hours. For this, a sequence of heart rates was simulated, with which the chaotic attractor was constructed. Next, the mathematical diagnosis was determined with the law based on the spatial occupation of the attractor, and the fractal dimension was calculated. Finally, statistical validation of the mathematical method in 18 hours was performed against the Gold Standard.

Results: Subjects with normal chaotic cardiac dynamics presented values in the Kp grid between 205 and 384, whereas subjects with pathological dynamics presented values between 61 and 191 in 18 hours. The evaluation of the concordance between the mathematical diagnosis in 18 hours and the conventional evaluation, taken as Gold Standard resulted in sensitivity and specificity values of 100% and a Kappa coefficient of 1.

Conclusion: It was confirmed the clinical capacity of the law to diagnose objectively and with reproducibility in 18 hours.

Introducción: Anteriormente se desarrolló una ley físico-matemática para la evaluación de registros electrocardiográficos continuos y Holters con la cual se dedujo la totalidad atractores cardíacos y se diferenció normalidad, estados patológicos y evolución entre estados.

Método: Fueron tomadas 200 dinámicas cardiacas, 150 con diferentes tipos de patologías cardiacas y 50 normales, a las cuales se aplicó la ley exponencial, en 18 y 21 horas. Para ello, se simuló una secuencia de frecuencias cardiacas, con la cual fue construido el atractor caótico. A continuación, se determinó el diagnóstico matemático a partir de la ley, con base en la ocupación espacial del atractor y se calculó la dimensión fractal. Finalmente, se realizó la validación estadística del método matemático en 18 horas frente al Gold Standard.

Resultados: Sujetos con dinámicas cardiacas caóticas normales presentaron valores en la rejilla Kp entre 205 y 384, mientras que los sujetos con dinámicas patológicas presentaron valores entre 61 y 191 en 18 horas. La evaluación de la concordancia entre el diagnóstico matemático en 18 horas y la evaluación convencional tomada Gold Standard, dio como resultado valores de sensibilidad y especificidad de 100% y un coeficiente Kappa de 1.

Conclusión: Se confirmó la capacidad clínica de la ley para diagnosticar de forma objetiva y reproducible en 18 horas.

Keywords: fractals; ambulatory electrocardiography; diagnosis.

Plain language summary

La evolución de la física teórica ha permitido generar múltiples abordajes para estudiar fenómenos altamente complejos de la naturaleza sin importar sus causas. Siguiendo este pensamiento, se ha desarrollado una metodología que diagnostica la dinámica cardíaca a partir de una ley matemática que diferencia la normalidad de la enfermedad mediante parámetros cuantitativos y de la que se demuestra su aplicabilidad clínica al reducir su tiempo de aplicación.

MeSH terms

  • Electrocardiography
  • Heart* / physiology
  • Humans
  • Models, Theoretical