Skip to main content

LUP Student Papers

LUND UNIVERSITY LIBRARIES

Statistical Quantification of Parameters of Heart Rate Variability Power

Stanojcic, Ana LU (2024) In Bachelor's Theses in Mathematical Sciences MASK11 20241
Mathematical Statistics
Abstract
Heart rate variability (HRV) describes the variations in time intervals between heartbeats. The signals are usually recorded from electrocardiogram (ECG) beat detection.
In this thesis, HRV signals of 97 participants were analyzed using spectral and statistical analysis. The signals are non-stationary, however, the data was treated approximately short time stationary. Using spectral analysis, power of HRV is expressed using expo- nential decay model from which parameters (a - multiplier for the exponential decrease and c - amplitude multiplier) are extracted. The effects of the different factors (age, sex, SMBQ, length, weight, BMI, state and trait of anxiety) on extracted parameters an and c, are statistically analyzed.

The Welch’s... (More)
Heart rate variability (HRV) describes the variations in time intervals between heartbeats. The signals are usually recorded from electrocardiogram (ECG) beat detection.
In this thesis, HRV signals of 97 participants were analyzed using spectral and statistical analysis. The signals are non-stationary, however, the data was treated approximately short time stationary. Using spectral analysis, power of HRV is expressed using expo- nential decay model from which parameters (a - multiplier for the exponential decrease and c - amplitude multiplier) are extracted. The effects of the different factors (age, sex, SMBQ, length, weight, BMI, state and trait of anxiety) on extracted parameters an and c, are statistically analyzed.

The Welch’s t-test for the difference of two means of parameter c shows that there is no significant difference in the average values of this parameter for female and male. The Welch’s t-test for the parameter a shows significant difference between the mean values of this parameter for female and male, indicating the faster decay of the power of HRV (PHRV) for males. Multiple linear regression (MLR) showed that out of 8 tested indepen- dent variables, only the factor age is significant for the parameter c. MLR for parameter a shows no significance for any of the tested factors. Also, the MLR model with interaction term for the two factors (age and state) shows no significant interaction of the two factors for the parameter c.

Future research could be directed to investigating the regression models for the two parameters on the samples that include different age categories separately for female and male participants as well as exploring how the parameters of the model of PHRV relate if non-linear methods for quantifying HRV are used. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Denna forskning fokuserar på hjärtfrekvensvariation (HRV), vilket är fluktuationer i tidsintervallet mellan följande hjärtslag. Dessa variationer samlas in genom användandet av ett elektrokardiogram (EKG). Genom att analysera HRV data från 97 deltagande, syftar denna studie till att upptäcka om olika faktorer som ålder, kön, ångest, och kroppsmått påverkar HRV. Att förstå HFV är väsentligt eftersom det är kopplat till diverse olika hjärt-kärlsjukdomar, där bättre insikt kring HFV kan hjälpa tidigt uppfångande och hantering av hjärt-kärlsjukdomar.

Studien visade att kraften av HRV minskar snabbare hos män jämfört med kvinnor, vilket tyder på en skillnad i hur män och kvinnors hjärtan reagerar över en längre tid. Ålder framstod som en... (More)
Denna forskning fokuserar på hjärtfrekvensvariation (HRV), vilket är fluktuationer i tidsintervallet mellan följande hjärtslag. Dessa variationer samlas in genom användandet av ett elektrokardiogram (EKG). Genom att analysera HRV data från 97 deltagande, syftar denna studie till att upptäcka om olika faktorer som ålder, kön, ångest, och kroppsmått påverkar HRV. Att förstå HFV är väsentligt eftersom det är kopplat till diverse olika hjärt-kärlsjukdomar, där bättre insikt kring HFV kan hjälpa tidigt uppfångande och hantering av hjärt-kärlsjukdomar.

Studien visade att kraften av HRV minskar snabbare hos män jämfört med kvinnor, vilket tyder på en skillnad i hur män och kvinnors hjärtan reagerar över en längre tid. Ålder framstod som en betydande faktor av en specifik parameter för HRV, därav indikerar detta att när människor åldras finns det en anmärkningsvärd påverkan på hjärtfrekvensvariation. Förvånansvärt visade inte faktorerna vikt, längd, “body mass index” (BMI) och ångestnivåer påverkan på HRV i denna studie.

Dessa fynd åskådliggör vikten av att ha i åtanke kön likväl ålder vid bedömning av hjärthälsa, vilket leder till en mer skräddarsydd behandlingsplan. Studien föreslår att framtida forskning bör undersöka HRV med fler faktorer samt större provtagning i syfte att ådagalägga mer kring HFV. Genom mer precis data kring HRV kan individer gynnas av förbättrad diagnostik och personifierade behandlingsplaner.

Denna studie upplyser faktorer som påverkar hjärtfrekvensvariation, med emfas på ålder och kön. Dessa insikter är essentiella för framsteg inom personligt skräddarsydd vård och framtida forskning inom området kan leda till bättre hälsa-ingrepp för alla åldrar och kön. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Stanojcic, Ana LU
supervisor
organization
course
MASK11 20241
year
type
M2 - Bachelor Degree
subject
keywords
HRV, Spectral Analysis, Welch t-test, Multiple Linear Regression
publication/series
Bachelor's Theses in Mathematical Sciences
report number
LUNFMS-4077-2024
ISSN
1654-6229
other publication id
2024:K18
language
English
id
9169806
date added to LUP
2024-07-02 12:39:34
date last changed
2024-07-02 12:39:34
@misc{9169806,
  abstract     = {{Heart rate variability (HRV) describes the variations in time intervals between heartbeats. The signals are usually recorded from electrocardiogram (ECG) beat detection.
In this thesis, HRV signals of 97 participants were analyzed using spectral and statistical analysis. The signals are non-stationary, however, the data was treated approximately short time stationary. Using spectral analysis, power of HRV is expressed using expo- nential decay model from which parameters (a - multiplier for the exponential decrease and c - amplitude multiplier) are extracted. The effects of the different factors (age, sex, SMBQ, length, weight, BMI, state and trait of anxiety) on extracted parameters an and c, are statistically analyzed.

The Welch’s t-test for the difference of two means of parameter c shows that there is no significant difference in the average values of this parameter for female and male. The Welch’s t-test for the parameter a shows significant difference between the mean values of this parameter for female and male, indicating the faster decay of the power of HRV (PHRV) for males. Multiple linear regression (MLR) showed that out of 8 tested indepen- dent variables, only the factor age is significant for the parameter c. MLR for parameter a shows no significance for any of the tested factors. Also, the MLR model with interaction term for the two factors (age and state) shows no significant interaction of the two factors for the parameter c.

Future research could be directed to investigating the regression models for the two parameters on the samples that include different age categories separately for female and male participants as well as exploring how the parameters of the model of PHRV relate if non-linear methods for quantifying HRV are used.}},
  author       = {{Stanojcic, Ana}},
  issn         = {{1654-6229}},
  language     = {{eng}},
  note         = {{Student Paper}},
  series       = {{Bachelor's Theses in Mathematical Sciences}},
  title        = {{Statistical Quantification of Parameters of Heart Rate Variability Power}},
  year         = {{2024}},
}