In the thesis, we study the data collected from VICU of Kaohsiung Veterans General Hospital.The data consists of the following two kinds. The data of the first kind is ten minute ECG data with sampling frequency 500Hz. The data of the second kind is long term one minute average heart rate. There are two main topics studies in this thesis. In the first part, we consider the standard deviations which be taked log and medians of RR intervals, PR intervals and RT intervals, respectively derived from first kind data. By considering the odds ratio¡Bsensitivity and specificity, and we select the heart classification vectors. The object is to classify among normal and ventricular heart disease (VSD), normal and ventricular heart disease with congestive heart failure (VSD+CHF). We proposed a method of both variables and two-step classification procedure. Furthermore, we built the logistic regression models. In the second part, we derive the distribution of the spectrum power ratio of low frequency to high frequency. Shewhart control chart and Tabular cusum chart are constructed to monitor RG. Also, we discover the periodicity of RG. Finally, there exists positive correlation between RA¡]or RG¡^ and autocorrelation of lag one of RR interval.

Spectral analysis of heart rate variability (HRV) has been applied in many medical research to study autonomic nervous system activity. In these studies, the researchers found that (i) ratio of low frequency (LF) to high frequency (HF) spectrum power is a useful measure of sympathetic/parasympathetic balance, and (ii) low heart rate variability is an important risk factors for patients. Therefore, continuous monitoring of the ratio and heart rate variability have the potential to early detect physiological deterioration of patients. This thesis consists of the following two parts. In the first part, we establish control charts monitoring heart rates and low HRV. Numerical method is applied to compute exact control limits of the EWRMS and EWMV charts. The distribution of the conventional LF/HF ratio statistic is difficult to derive, significant of alterations in HRV parameters can not be assessed efficiently. We resolve this problem in the second part, a new equivalently useful ratio statistic is proposed whose distribution can be derived more easily. Based on the derived distribution, the probability control limits of the proposed statistic are calculated. In application, we construct Shewhart charts of the newly proposed ratio statistic and EWRMS, EWMV charts of the heart rate variability to monitor the risk factors of patients in vascular intensive care unit. Furthermore, we define a risk score which combining the two risk factors together, heart rate variability and LF/HF spectrum power ratio. The results show that the higher risk scores corresponding to patients after operation in severer condition.

Os objetivos do presente trabalho foram: 1) analisar a distribuição das fibras nervosas autonômicas na articulação temporomandibular (ATM) do rato, através da detecção de tirosina hidroxilase (TH), neuropeptídeo Y (NPY) e peptídeo intestinal vasoativo (VIP); 2) realizar um estudo topográfico ultra-estrutural das fibras e terminações nervosas autonômicas na ATM do rato; 3) determinar o padrão de ativação neuronal no complexo nuclear trigeminal e, em centros nervosos moduladores da dor, durante a vigência de monoartrite no complexo articular temporomandibular (CATM) do rato. Para o primeiro propósito o método imunoistoquímico, para a detecção simultânea de TH, NPY e VIP, foi executado em ATMs que apresentavam as seguintes condições: inervação intacta ou desprovida de inervação simpática e/ou parassimpática. Para o segundo propósito aliamos o tratamento prévio com 5-hidroxidopamina, para evidenciação de terminações nervosas simpáticas, com a remoção cirúrgica do gânglio ótico, para a visualização das fibras e terminações nervosas parassimpáticas em degeneração, em seguida analisamos as ATMs ao microscópio eletrônico de transmissão. O terceiro propósito foi obtido induzindo-se monoartrite (fase aguda, crônica e crônica ativa) no CATM e, verificando a expressão de Fos, um marcador de ativação neuronal, no complexo nuclear sensorial trigeminal e nos principais centros nervosos moduladores da dor, situados no tronco encefálico (substância cinzenta periaqueductal- PAG; área rostral ventromedial da medula oblonga- RVM; locus coeruleus- LC; área caudal ventrolateral da medula oblonga- CVLM; núcleo do trato solitário- NTS e; núcleo reticular ventral-NRV). Verificamos que as ATMs desprovidas de inervação simpática apresentam exclusivamente uma pequena quantidade de fibras nervosas VIP-IR, ao passo que aquelas desprovidas de inervação parassimpática mostram uma grande quantidade de fibras nervosas TH/NPY-IR e TH/NPY/VIP-IR. As fibras e terminações nervosas autonômicas foram observadas em vasos sanguíneos ou isoladas no tecido conjuntivo, especialmente na membrana sinovial. No que se refere à expressão de Fos, constatamos que o subnúcleo caudal do núcleo do tracto espinal do nervo trigêmeo (Sp5C) e a PAG apresentaram um aumento bilateral significante na expressão de Fos durante todas as fases da monoartrite induzida no CATM. Todavia, RVM, LC, CVLM, NTS apresentaram uma quantidade de neurônios Fos-IR significativamente aumentada, de ambos os lados, apenas quando o CATM estava sob vigência de monoartrite na fase aguda e crônica ativa. Concluímos que: 1) a ATM mostra-se densamente inervada por fibras nervosas simpáticas (TH/NPY-IR e TH/NPY/VIP-IR) e, por uma discreta quantidade de fibras nervosas parassimpáticas (VIP-IR), ambas predominantemente associadas com vasos sanguíneos; 2) o Sp5C e a PAG, mostra-se intensamente ativados em todas as fases da monoartrite no CATM, ao passo que a maioria dos centros nervosos moduladores da dor apresentam uma quantidade aumentada de neurônios imunoarreativos ao marcador de ativação neuronal, Fos, apenas durante as fases aguda e crônica ativa dessa monoartrite. / The goals of the present study were: 1) to analyse the distribution of autonomic nerve fibers in the rat temporomandibular joint (TMJ) under normal conditions using immunofluorescence method to detect tirosyne hydroxylase (TH), neuropetide Y (NPY) and vasoactive intestinal polypeptide (VIP); 2) to verify the detailed distribution of autonomic nerve fibers in the rat temporomandibular joint by transmission electron microscopy; 3) to determine the neuronal activation pattern in the trigeminal system and in the pain modulation centers during monoarthritis induced in the rat temporomandibular joint complex (TMJC). For the first purpose, histologic sections from TMJs with intact innervation or with surgical sympatectomy and/or parasympathectomy were submitted to simultaneous detection of TH, NPY and VIP. For the second purpose, 5-hydroxidopamine treatment to detect sympathetic nerve endings was combined with surgical parasympatectomy of the otic ganglion to detect degenerated parasympathetic nerve endings in the rat TMJC, by transmission electron microscopy. For the last purpose, monoarthritis (acute, chronic and chronic-active phases) was induced in the TMJC and histologic sections from the brain stem were submitted to immunodetection of Fos protein in the trigeminal system and in the pain modulation centers (periqueductal gray matter - PAG; rostroventromedial medulla - RVM; locus coeruleus- LC; caudal ventrolateral medulla- CVLM; nucleus of the solitary tract - NTS; ventral reticular nucleus - VRN). The most important results demonstrated that the TMJC showed a discrete parasympathetic innervation (VIP-IR), while the sympathetic innervation was dense and characterized by TH-/NPY-/VIP-IR or TH-/NPY-IR nerve fibers. Autonomic nerve fibers were mainly noted associated to blood vessels and occasionally disperse in the synovial membrane. Fos-IR neurons showed significant bilateral increase in the spinal trigeminal caudal subnucleus and PAG during arthritis evolution. On the other hand, RVM, LC, CVLM and NTS only showed significant increase of Fos-IR neurons during the acute and chronic-active phases of monoarthritis. The main conclusions were: 1) the TMJC shows a dense sympathetic innervation (TH/NPY-IR or TH-/NPY-/VIP-IR) and discrete parasympathetic innervation (VIP-IR), both associated mainly to blood vessels; 2) most modulation pain centers are activated principally during acute and chronic-active arthritis, while the spinal trigeminal caudal subnucleus and PAG showed continuous activation during all phases of arthritis.

Os objetivos do presente trabalho foram: 1) analisar a distribuição das fibras nervosas autonômicas na articulação temporomandibular (ATM) do rato, através da detecção de tirosina hidroxilase (TH), neuropeptídeo Y (NPY) e peptídeo intestinal vasoativo (VIP); 2) realizar um estudo topográfico ultra-estrutural das fibras e terminações nervosas autonômicas na ATM do rato; 3) determinar o padrão de ativação neuronal no complexo nuclear trigeminal e, em centros nervosos moduladores da dor, durante a vigência de monoartrite no complexo articular temporomandibular (CATM) do rato. Para o primeiro propósito o método imunoistoquímico, para a detecção simultânea de TH, NPY e VIP, foi executado em ATMs que apresentavam as seguintes condições: inervação intacta ou desprovida de inervação simpática e/ou parassimpática. Para o segundo propósito aliamos o tratamento prévio com 5-hidroxidopamina, para evidenciação de terminações nervosas simpáticas, com a remoção cirúrgica do gânglio ótico, para a visualização das fibras e terminações nervosas parassimpáticas em degeneração, em seguida analisamos as ATMs ao microscópio eletrônico de transmissão. O terceiro propósito foi obtido induzindo-se monoartrite (fase aguda, crônica e crônica ativa) no CATM e, verificando a expressão de Fos, um marcador de ativação neuronal, no complexo nuclear sensorial trigeminal e nos principais centros nervosos moduladores da dor, situados no tronco encefálico (substância cinzenta periaqueductal- PAG; área rostral ventromedial da medula oblonga- RVM; locus coeruleus- LC; área caudal ventrolateral da medula oblonga- CVLM; núcleo do trato solitário- NTS e; núcleo reticular ventral-NRV). Verificamos que as ATMs desprovidas de inervação simpática apresentam exclusivamente uma pequena quantidade de fibras nervosas VIP-IR, ao passo que aquelas desprovidas de inervação parassimpática mostram uma grande quantidade de fibras nervosas TH/NPY-IR e TH/NPY/VIP-IR. As fibras e terminações nervosas autonômicas foram observadas em vasos sanguíneos ou isoladas no tecido conjuntivo, especialmente na membrana sinovial. No que se refere à expressão de Fos, constatamos que o subnúcleo caudal do núcleo do tracto espinal do nervo trigêmeo (Sp5C) e a PAG apresentaram um aumento bilateral significante na expressão de Fos durante todas as fases da monoartrite induzida no CATM. Todavia, RVM, LC, CVLM, NTS apresentaram uma quantidade de neurônios Fos-IR significativamente aumentada, de ambos os lados, apenas quando o CATM estava sob vigência de monoartrite na fase aguda e crônica ativa. Concluímos que: 1) a ATM mostra-se densamente inervada por fibras nervosas simpáticas (TH/NPY-IR e TH/NPY/VIP-IR) e, por uma discreta quantidade de fibras nervosas parassimpáticas (VIP-IR), ambas predominantemente associadas com vasos sanguíneos; 2) o Sp5C e a PAG, mostra-se intensamente ativados em todas as fases da monoartrite no CATM, ao passo que a maioria dos centros nervosos moduladores da dor apresentam uma quantidade aumentada de neurônios imunoarreativos ao marcador de ativação neuronal, Fos, apenas durante as fases aguda e crônica ativa dessa monoartrite. / The goals of the present study were: 1) to analyse the distribution of autonomic nerve fibers in the rat temporomandibular joint (TMJ) under normal conditions using immunofluorescence method to detect tirosyne hydroxylase (TH), neuropetide Y (NPY) and vasoactive intestinal polypeptide (VIP); 2) to verify the detailed distribution of autonomic nerve fibers in the rat temporomandibular joint by transmission electron microscopy; 3) to determine the neuronal activation pattern in the trigeminal system and in the pain modulation centers during monoarthritis induced in the rat temporomandibular joint complex (TMJC). For the first purpose, histologic sections from TMJs with intact innervation or with surgical sympatectomy and/or parasympathectomy were submitted to simultaneous detection of TH, NPY and VIP. For the second purpose, 5-hydroxidopamine treatment to detect sympathetic nerve endings was combined with surgical parasympatectomy of the otic ganglion to detect degenerated parasympathetic nerve endings in the rat TMJC, by transmission electron microscopy. For the last purpose, monoarthritis (acute, chronic and chronic-active phases) was induced in the TMJC and histologic sections from the brain stem were submitted to immunodetection of Fos protein in the trigeminal system and in the pain modulation centers (periqueductal gray matter - PAG; rostroventromedial medulla - RVM; locus coeruleus- LC; caudal ventrolateral medulla- CVLM; nucleus of the solitary tract - NTS; ventral reticular nucleus - VRN). The most important results demonstrated that the TMJC showed a discrete parasympathetic innervation (VIP-IR), while the sympathetic innervation was dense and characterized by TH-/NPY-/VIP-IR or TH-/NPY-IR nerve fibers. Autonomic nerve fibers were mainly noted associated to blood vessels and occasionally disperse in the synovial membrane. Fos-IR neurons showed significant bilateral increase in the spinal trigeminal caudal subnucleus and PAG during arthritis evolution. On the other hand, RVM, LC, CVLM and NTS only showed significant increase of Fos-IR neurons during the acute and chronic-active phases of monoarthritis. The main conclusions were: 1) the TMJC shows a dense sympathetic innervation (TH/NPY-IR or TH-/NPY-/VIP-IR) and discrete parasympathetic innervation (VIP-IR), both associated mainly to blood vessels; 2) most modulation pain centers are activated principally during acute and chronic-active arthritis, while the spinal trigeminal caudal subnucleus and PAG showed continuous activation during all phases of arthritis.