Evaluation of hypoglycemia syndrome analyzing related electrophysiological signals

Abstract

Hipoglisemi diyabet tedavisinin en önemli komplikasyonlarından biridir. Şiddetli hipoglisemi riski yaşlı hastalarda, vasküler hastalıklar, böbrek rahatsızlıkları gibi ek hastalıklara sahip hamile kadınlar ve tip 1 diyabetli çocuklarda yüksektir. Ayrıca tip 2 diyabetli kişlerde, ilerleyen insülin yetersizliği, uzun süreli diyabet ve sıkı glisemik kontrol tip 1 diyabetli kişlerde olduğu kadar hipoglisemi riskini arttırır. Hipogliseminin kısa veya uzun süreli komplikasyonları nörolojik hasarları, travmaları, kardiyovasküler olayları hatta ölümleri içerebilir.Bununla beraber gece boyunca uykuda oluşan hipoglisemi kardiyak aritme sebep olduğu için, nadirde olsa ölümle sonuçlanabilir. Yapılan önceki çalışmalara göre, tip 1 diyabetli hastaların ölümlerinin yaklaşık %2-4 ü hipoglisemiye atfedilmiştir. Daha yeni verilere bakıldığında tip 1 diyabetli hasta ölümlerinin yaklaşık 6–10% nın hipoglisemi sonucu oluştuğu gösterilmiştir. Son yapılan çalışmalarda hipogliseminin QT aralığını uzattığını ve böylece ventriküler aritmiye neden olduğu gösterilmiştir. Bu çalışmalarla insülin indüklü hipogliseminin diyabetiklerde ani ölüm için olası bir risk faktörü olduğu sonucuna varılmıştır. Yeni teknolojiler ve insülin analogları geliştirilmesine rağmen, hipoglisemi korkusu diyabetikler için hala önemli bir problemdir.Hipoglisemi beyin ve organ zararlarını önlemek için acil tanı ve tedavi gerektiren tibbi acil bir durumdur ve bu nedenle hipogliseminin önceden belirlenebilmesi hayati öneme sahiptir. Bu çalışmanın amacı hipoglisemi gelişen hastalarda, hipogliseminin önceden oluşumunu tespit edebilmeye yönelik sistemlerin geliştirilebilmesi amacıyla hipogliseminin ilgili elektrofizyolojik sinyallerle değerlendirilmesidir. Bu çalışmadan elde edilecek sonuçlar ile hipogliseminin önceden tespit edilebilmesine yönelik çalışmalara katkı sağlanacaktır. Bu amaçla insülin hipoglisemi testi öncesi, test esnası ve sonrasında 5 hastadan elektrokardiyografi, pulse- piletismografi, deri iletkenliği ve reaksiyon süresi sinyalleri kaydedilecek ve bu sinyallerden elde edilen öznitelikler ile hipoglisemi değerlendirilmiştir.EKG, PPG VE GSR sinyallerinden elde edilen öznitelikler, hipoglisemi boyunca sempatik aktivitenin yoğun olduğunu gösterir. Sonuç olarak sempatik aktivitedeki artış elektrofizyolojik sinyallere yansır ve değişikliklere yol açar. Aynı zamanda RT ile elde edilen sonuçlar, hipogliseminin algılamada gecikme ve öğrenme üzerindeki olumsuz etkilerini gösterir. Elde edilen öznitelikler hipogliseminin önceden tespit edilebilmesinde kullanılabilir.

Hypoglycemia is one of the major serious complications of diabetes mellitus (DM) treatment. The rate of severe hypoglycemia is higher in elderly patients, those having additional disease such as vascular disease or renal failure, hypo-pituitarism, hypo-thyroidism, hypo-adrenalism, pregnant women and in children with Type 1 Diabetes (T1DM). Furthermore, in Type 2 Diabetes (T2DM), advancing insulin deficiency, longer duration of DM, and strict glycemic control raise the risk of hypoglycemia as much as T1DM. The short and long period complications of hypoglycemia contain neurologic damage, trauma, cardiovascular events and death. In addition to, hypoglycemia occurring at night during sleep that is an uncommon case may result in death, because nocturnal hypoglycemia may cause cardiac arrhythmia. The latest studies have demonstrated that hypoglycemia extends the QT interval, which could cause ventricular arrhythmias. Consistent with previous studies, about 2–4% of deaths of T1DM patients have been attributed to hypoglycemia, but recent data have demonstrated that 6–10% of deaths in individuals with T1DM were the result of hypoglycemia. As a result of this studies, insulin-induced hypoglycaemia in diabetics is a liable risk factor for sudden death is concluded, although developed technology and new insulin analogs, the fear of hypoglycemia is still a significant problem for DM. Hypoglycemia is medical emergency which requires quick recognition and treatment to preclude organ and brain damage. Early diagnosis for Hypoglycemia has vital significance. Therefore, the purpose of this study is to evaluate the Electrophysiological signals associated with hypoglycemia, in order to develop systems for able to detect the occurrence of Hypoglycemia. The aim of this study to contribute to the studies that are the systems developed for the early detection of hypoglycaemia with results obtained. To this end, prior to Insuline-Induced Hypoglycemia Test (IHT), during and after testing Electrocardiography (ECG), Pulse Plethysmography (PPG), Galvanic Skin Response (GSR) and Reaction Time (RT) signals of 5 patients were recorded and features obtained from mentioned physiological signals were evaluated.Features extracted from ECG, PPG and GSR prove that the most intense sympathetic activity is observed in the during hypoglycemia phase. Consequently, the Sympathetic Nervous System is controlled by the presence of changes in the electrophysiological parameters is shown. Additionally, the results obtained with RT is shown that hypoglycaemia has negative effects on detection delay and learning. The obtained features can be used in early detection of hypoglycemia.