心力衰竭（heart failure）简称心衰，是指由于心脏的收缩功能和（或）舒张功能发生障碍，不能将静脉回心血量充分排出心脏，导致静脉系统血液淤积，动脉系统血液灌注不足，从而引起心脏循环障碍症候群，此种障碍症候群集中表现为肺淤血、腔静脉淤血。表现为潮式（潮式）Cheyne-Stokes呼吸（CSR）。CSR是一种周期性呼吸（PB），其特征是呼吸过度交替，具有典型的渐增-渐减模式和中枢性呼吸暂停，持续时间长达60秒。呼吸暂停被定义为中枢性的，因为主要的病理生理机制是呼吸神经控制的改变，与阻塞性睡眠呼吸暂停的定义相反，阻塞性睡眠呼吸暂停是最常见的睡眠呼吸暂停类型，上呼吸道完全或部分阻塞引起的。60%和30%的患者在睡眠和清醒时出现CSR，可能与心衰心律失常、血流动力学恶化和死亡率增加有关。

患者脑电信号

CSR严重程度通过多导图评估，得到生理参数，包括气流、呼吸和氧饱和度信号，由此得出呼吸暂停低通气指数（AHI）、中枢性呼吸暂停指数（CAI）、氧饱和度指数（OAI）和氧饱和度低于90%的时间（T90）。此外，脑电图（EEG）已被广泛用于评估睡眠碎片和觉醒倾向，与睡眠期间的呼吸暂停有关。除了睡眠结构之外，脑电图分析还可以提供一些有关中枢自主神经网络（CAN）中涉及的皮层区域背景活动的进一步信息。事实上，CAN包括分布的大脑区域，其活动调节多种自主功能，包括心脏和呼吸控制。脑电图可用于研究呼吸控制的区域，以及健康受试者或心脏病患者的相互作用。本文通过分析HF和CSR患者的EEG临床记录，旨在评估CSR周期在皮层水平引起的CO₂变化的影响，评估了收缩期心衰患者CSR期间皮质-皮质相互作用的经典EEG频带（即δ、θ、α、β、低γ）中RPDC值的显著差异。

实验期间所有表现出CSR的受试者的聚类结果

确诊收缩期心衰和CSR的门诊患者被纳入研究。患者被要求在实验过程中闭上眼睛放松，同时躺在床上，保持清醒，灯亮着。使用了多导设备，根据国际10-20系统配置，将19个电极安装在弹性帽中，并放置在患者头皮上。电极分别通过位于Fz和Pz之间以及Cz和Pz之间的两个附加通道接地/参考。在所有采集过程中，每个电极的阻抗都保持在15kΩ以下。生理数据（即鼻流量、腹部和胸部运动、血氧饱和度）用同一设备记录。呼吸信号用于识别过度换气和呼吸暂停的周期，在此期间进行皮层连接分析（在EEG信号的ICA分解后）。结合ICA分解、无监督聚类、MVAR建模和置换bootstrap策略来评估的显著连通性差异。

16名受收缩期心衰影响的门诊患者（均为男性，年龄74±9岁，左室射血分数25.0±7.5%）和CSR参与本研究。然而，在脑电图记录过程中，只有8名受试者表现出一致的CSR模式。因此，仅对这些受试者进行连通性分析。将脑电时程分为2个时程，每个受试者和条件至少有66个时程。因此，对8名受试者进行连通性分析，ICA分解允许每个受试者识别19个成分，总共有152个成分来自在采集过程中显示CSR的患者。中枢性呼吸暂停/高通气循环之间的连接性分析突出了呼吸期之间RPDC值的显著差异。具体而言，在中枢性呼吸暂停期间，观察到与高通气期相关的整体连通性降低，显示了呼吸周期对皮质-皮质相互作用的普遍影响。有趣的是，在δ带内观察到了更大的差异。有人认为，这种频率窗的参与可能源于高碳酸血症导致的低觉醒状态，从而导致低频率下大脑活动的增加。昼夜CAI和RPDC差异之间存在显著相关性。特别是，两种相关分析都观察到了共同的模式。特别是在连通性差异不显著的地区，也出现了显著的相关性。相反，观察到RPDC差异显著而相关性不显著的病例。

本文提出的方法可以应用于将来的临床研究，从生理学的角度来看，这项研究为进一步研究呼吸中枢控制中的脑连接性打开了新的视角。

A. L. Callara et al., "Ld-EEG Effective Brain Connectivity in Patients With Cheyne-Stokes Respiration," in IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering