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妊娠期糖皮质激素暴露对儿童心脏复杂度的剂量依赖性改变:基于多尺度熵分析和心电图基础模型的互补证据

定量方法 2026-03-05 v1

摘要

\noindent\textbf{背景} 妊娠期糖皮质激素暴露会改变心脏发育,但是否存在持续的儿童心脏效应遵循剂量-反应关系尚不清楚。我们最近显示,心电图基础模型(ECG foundation model)能够检测儿童糖皮质激素暴露与对照组之间的稳健的心脏差异,而传统的心率变异性指标在共变异后失去显著性。本研究探讨剂量-反应维度,使用互补分析方法。\noindent\textbf{方法} 我们研究了49名年龄在8-15岁的儿童,其中12名母亲在妊娠期为多发性硬化接受β-甲基泼尼莱司法:低剂量({<<}5μg累计),13名高剂量({\geq}5μg),以及24名对照组。5分钟的心电记录来自Trier社会压力测试,产生251个观察值。我们计算了12个多尺度复杂度特征并测试了11个心电图基础模型维度,使用线性混合模型、Kruskal-Wallis检验及Dunn事后比较、Spearman相关系数和Jonckheere-Terpstra趋势检验。\noindent\textbf{结果} 二元暴露-对照比较显示无显著复杂度效应(p>0.39p>0.39)。然而,基于剂量的分析显示,高剂量儿童的熵率(hh)衰减速率显著快于低剂量儿童(p=0.031p=0.031); neither样本熵也近似熵衰减速率达到显著性(p=0.18p=0.18p=0.12p=0.12)。效应局限于精神算术压力段(Kruskal-Wallis p=0.005p=0.005;Dunn's p=0.004p=0.004)。交叉条件鲁棒性分析确认,hh衰减速率对输入信号选择和归一化具有不变性(r>0.98r>0.98),而样本熵和近似熵则不然。相反,11个基础模型维度显示弱的剂量-反应证据:仅有1个22个共变异对照存活FDR校正,呈现反向更强的低剂量效应。\noindent\textbf{解释} 熵率衰减速率——唯一在输入条件下保持稳健性——揭示了在认知压力下的心脏自主动态剂量依赖效应,而基础模型维度检测到剂量独立的形态学“暴露指纹”。这些探索性发现建议存在两种组成的妊娠期糖皮质激素心脏程序模型——约形态学(剂量独立)和动力学(剂量依赖)——提供比单一方法更完整的表征。鉴于样本量较小,这些结果应视为假设生成性,并需在更大队列中复制验证。

关键词

引用

@article{arxiv.2603.04074,
  title  = {Dose-Dependent Cardiac Complexity Changes in Children Following Prenatal Glucocorticoid Exposure: Complementary Evidence from Multiscale Entropy Analysis and ECG Foundation Models},
  author = {Nicolas B. Garnier and Michelle Dreiling and Valeska Kozik and Matthias Schwab and Florian Rakers and Martin G Frasch},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2603.04074},
  year   = {2026}
}