CC BY
28
А.Б. Шутов
старший преподаватель, кафедра физического воспитания, ФГБОУ ВПО «Сочинский государственный университет»
В. С. Семенчук
соискатель, медицинский факультет, ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный университет»
Л.Д. Попов
канд. мед. наук, доцент, доцент кафедры адаптивной физической культуры, ФГБОУ ВПО «Сочинский государственный университет»
И.Л. Удовенко
канд. пед. наук, доцент кафедры адаптивной физической культуры, ФГБОУ ВПО «Сочинский государственный университет»
К. В. Корней
заведующий отделением спортивной медицины и реабилитации,
НПЦ г. Сочи
ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ РЕГУЛЯЦИИ СЕРДЕЧНОГО РИТМА У СТУДЕНТОВ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПРОБ
Аннотация. В последовательных R-R интервалах электрокардиограммы у студентов при выполнении ими функциональных проб методом долевых тенденций исследовались механизмы регуляции сердечного ритма. В ходе исследований было выявлено преобладание в регуляции ритма сердца роли симпатической или парасимпатической систем, которая зависит от вида функциональных проб.
Ключевые слова: функциональные пробы, ритмы R-R интервалов, вариационный ряд, амплитуды прироста, долевые тенденции, сопряжение.
A.B. Shutov, Sochi State University
V.S. Semenchuk, Krasnodar State University
L.D. Popov, Sochi State University
I.L. Ydovenko, Sochi State University
K.V. Kornei, Sochi center of sports medicine and rehabilitation
RESEARCH OF MECHANISMS OF REGULATION OF THE INTIMATE RHYTHM AT STUDENTS
AT PERFORMANCE OF FUNCTIONAL TESTS
Abstract. In consecutive R-R intervals of the electrocardiogram at students at performance of functional tests by they, by a method of share tendencies investigated mechanisms of regulation of an intimate rhythm. During researches prevalence in regulation of a rhythm of heart of a role sympathetic or pair sympathetic systems which depends on a kind of functional tests has been revealed.
Keywords: functional tests, rhythms R-R of intervals, a variational number, amplitudes of a gain, share tendencies, interface.
Передача информации в живых объектах обычно происходит с исключительно большим числом специфических звеньев, однако, она подчиняется одному важному закону: между начальным и конечным звеном этой передачи должна быть точная и адекватная информационная эквивалентность [4, 5].
Исследованные нами ряды сердечного ритма R-R интервалов электрокардиограммы, представляет собой динамический процесс. Они содержат пространственные и временные колебания. Количественная мера оценки этих сопряженных составляющих может быть выражена показателями долевой тенденции динамики [7].
Насколько объективна величина доли в оценках регуляции динамики сердечного ритма, мы попытались определить при помощи выполнения студентами функциональных проб. Известно, что дозируемая нагрузка в функциональных пробах направлена на выявление функционального состояния определенных органов и систем организма, а так же механизмов их взаимодействия.
Исходя из этого мы предполагали, что воздействия нагрузки в разных функциональных пробах различаются, и эти различия могут быть отражены и в тенденциях регуляции сердечного ритма. Однако, в отличие от общеизвестных методов изучения тенденций динамики по индексу напряжения (ИН) и спектральному анализу [1], которые не дают возможности количественно определять степень влияния симпатических и парасимпатических влияний на регуляцию сердечного ритма [3, 6], мы попытались проанализировать в этом плане свойства предлагаемого здесь метода.
Основное отличие метода состоит как в группировке данных электрокардиограммы, так и в выборе математических способов оценки тенденций динамики [8]. Во всех остальных организационных моментах мы попытались не отходить от общепринятых правил исследований.
В ходе исследований у 25 студентов юношей в возрасте 17-19 лет после выполнения функциональных проб с помощью электрокардиографа FU CARDIOSUNY C300, автоматически измеряющего R-R интервалы электрокардиограммы (ЭКГ), во втором отведении велась запись, со скоростью 50 мм/сек.
В режиме учебных занятий у студентов снималась ЭКГ: вначале в положении лежа; затем при переводе его в вертикальное положение, следующие измерения шли после 20 приседаний и через 1 минуту отдыха после выполнения физической нагрузки.
Тенденции долевых характеристик R-R интервалов, индекс напряжения и асимметрия его вариационного ряда, вычислялись на компьютере в программе Microsoft Excel, всего было обсчитано около 100 динамических рядов кардиоинтервалограмм (КИГ).
Предлагаемым методом, технологические возможности которого были улучшены путем выравнивания по пространственно-временной длине рядов амплитуд прироста между R-R интервалами ряда КИГ (см. рис. 1), вычислялся резерв динамического сопряжения (РДС) [8]:
РДС = 1/
ДДУУор - ДУУинт± )2
n -1
где между долями прироста (В)
B = (p,+1 + p,) х ж/Arc cos Za общего ряда, состоящего из положительных и отрицательных амплитуд прироста (ор), и ряда состоящего из положительных (инт+), или отрицательных (инт-), амплитуд, определялась доля условного участия (ДУУ): ДУУ = Ву+1 + Бу.
Условная же доля (Ву) определялась из разницы между долей прироста и накопленной частостью числа измерений (Р,м1 + Р):
Ву = В, - (Р-,+1 + Р), где Р, = 2/101.
Вычисления долевых тенденций можно представить в виде схемы:
1. Этап. Определение амплитудного прироста между последовательными Р-Р интервалами (С,+1 -С):
А+ = (С+1 -С)+0,01, А.. = ( См -С )+(-0,01).
2. Этап. Выбор положительных (А+) и отрицательных (А..) амплитуд из общего ряда (ор) в отдельные динамические ряды.
|
.> ■ . й1 я яйя я Л 1 а • I* 1*1 я я
И1ШШИИИИИ №К1 |! ( шв МНИ ЩЦЩ 9№УЧ|М И^ЙЖЧМЙНИ ^ЧЙИЖЧ
......"1 Р
1 1 ■ инт-- Пинт+
Рисунок 1 - Ряды положительных и отрицательных амплитуд, выделенные из Р-Р интервалов КИГ
3. Этап. Определение показателей долевого прироста (В) и долей условного участия (ДУУ) в рядах положительных и отрицательных амплитуд.
4. Этап. Определение показателя резерва динамического сопряжения (РДС) между общим рядом и рядом положительных (или отрицательных) амплитуд.
Результаты исследований долевых тенденций Р-Р интервалов во втором и третьем измерении ЭКГ в функциональных пробах представлены в таблице 1.
Из таблицы мы видим, что физическая нагрузка в 20 приседаний вызвала большие изменения в сердечнососудистой системе, чем перемещение тела в пространстве. Эти изменения характеризовались большим напряжением механизмов регуляции сердечного ритма, которое в структуре вариационного ряда отразилось, прежде всего, в уменьшением его размаха и величиной ИН, а вот структурная средняя, мода (см. СКОС), во всех случаях оказалась по левую сторону от его средины (положительная величина), что характеризует в структуре вариационного ряда увеличение числа меньшей длинны Р-Р интервалов по отношению к большим.
Однако ни показатели ИН, ни структура вариационной кривой не дают нам возможности сказать, какова роль симпатической и парасимпатической систем в регуляции ритма сердца. Наличие левостороннего сигмального скоса в вариационном ряде указывает лишь на присутствие внешних воздействий, которые и привели к учащению пульса.
Совершенно другую картину мы наблюдаем в долевых тенденциях динамических рядов. Так, сопряжение (РДС) между общим амплитудно-интервальным рядом (ор) и интервальным рядом положительных (+) или отрицательных (-) амплитуд в раз-
ных функциональных пробах существенно различаются. Так, после 20 приседаний наибольший показатель сопряжения (ор/+) с положительными амплитудами (см. число серых клеток в столбце 20 приседаний ор/+), а в положении стоя, наоборот, больший показатель сопряжения с отрицательными амплитудами (см. ор/- в столбце, стоя).
Таблица 1 - Сравнительные характеристики между структурами вариационного ряда и сопряженными долевыми тенденциями
№ ФИО Стр-ра вариац-го распред-я Сопряжение долевых тенд-й
стоя 20 присед-й стоя 20 присед-й
ИН СКОС ИН СКОС ор/+ ор/-- ор/+ ор/--
1 Ишутин 39,9 0,32 110,8 0,77 0,397 0,551 0,727 0,829
2 Кагриманян 46,1 0,56 300,1 2,31 0,174 0,223 0,291 0,133
3 Кештов 96,3 1,19 239,7 0,69 0,084 0,111 0,105 0,070
4 Айвазян 82,9 0,84 181,1 0,85 0,123 0,177 0,301 0,347
5 Барсикян 110,1 0,61 181,8 0,49 0,195 0,352 0,191 0,203
6 Петросян 255,9 0,6 671,4 2,5 0,189 0,118 0,704 0,376
7 Сорокин 204,8 1,8 396,8 0,51 0,060 0,128 0,201 0,070
8 Харатьян 127,4 1,45 281,6 0,43 0,074 0,107 0,144 0,093
9 Горобец 86,6 0,32 0,095 0,122
10 Долгов 81,5 2,13 97,7 1,22 0,110 0,159 0,723 0,720
11 Иванов 59,2 -0,18 381,6 1,96 0,425 0,625 0,327 0,195
12 Магоев 88,1 0,67 607 1,82 0,229 0,117 0,145 0,094
13 Виногра-ко 72,3 0,75 358,5 1,3 0,322 0,189 2,059 1,275
14 Литви-ко 154,7 0,9 152,6 0,53 0,245 0,414 1,330 1,202
15 Мамарьян 82,9 1,36 327,4 1,49 0,167 0,365 0,303 0,181
16 Маркарян 56,9 0,12 100,1 -0,09 0,220 0,250 0,516 0,636
17 Марочкин 104,6 1,57 279,4 0,22 0,135 0,179 0,161 0,143
18 Моспан 128,1 0,69 333,7 0,56 0,364 0,589 0,389 0,158
19 Павлов 106,8 0,76 245,5 1,81 0,174 0,230 0,322 0,167
20 Петров 92,8 0,79 235,8 1,23 0,145 0,083 0,165 0,078
21 Подойников 290 1,39 458,6 0,41 0,129 0,076 0,057 0,040
22 Рубан 130,3 1,26 280,9 1,16 0,193 0,109 0,156 0,087
23 Тибилов 60 1,14 319 0,91 0,079 0,114 0,272 0,166
24 Чатаджан 338 -0,06 1810 1,32 0,111 0,211 0,213 0,315
25 Истратов 432,7 2,11 781,5 0,74 0,064 0,068 0,195 0,166
СР ЗНАЧ 133,2 0,9 380,5 1,0 0,180 0,227 0,417 0,323
Примечание: ИН - отношение структурной средней вариационного ряда к его размаху,
СКОС - степень несимметричности распределения относительно его среднего
Следовательно, можно предположить, что после 20 приседаний в регуляции ритма сердца большее напряжение испытывает парасимпатическая система, а при переводе обследуемого из положения лежа в положение стоя, наоборот, большее напряжение испытывает симпатическая система. Кроме того, в функциональной пробе 20 приседаний парасимпатическая система прореагировала более активно (Z/n = 0,417), чем симпатическая система при перемещении тела в пространстве (Z/n = 0,227).
Эти предположения мы проверили статистически, подвергнув данные, взятые из таблицы 1, оценкам по критерию Вилкоксона (W) и критерию знаков (z) [2]. Эти непараметрические критерии используются для проверки нулевой гипотезы при сравнении выборок с попарно связанными вариантами.
В функциональной пробе с перемещением тела в пространстве критерий знаков Zst=18(5%), а 7ф=19, 25-6=19(25-это общее число обследуемых, а 6-число обследуемых у которых результаты отличаются см. табл.). Следовательно, при Zф>Zst в крите-
рии знаков нулевая гипотеза опровергается на 5% уровне значимости, это значит, что следует признать статистически достоверным различия в рядах положительных и отрицательных приростов. В критерий Вилкоксона Wst=90(5%), при Wф=85 Wф<Wst. В критерии Вилкоксона так же нулевая гипотеза опровергается на 5% уровне значимости. Здесь Zst и Wst - стандартные величины табличных значений для проверки нулевой гипотезы на 1% и 5% уровне значимости, а Zф и Wф - фактические суммы знаковых и ранговых значений, полученные при вычислении критериев [2].
В функциональной пробе с физической нагрузкой Zst=18(5%) и Zst=19(1 %), 24-5=19 Zф>Zst в критерии знаков, нулевая гипотеза опровергается на 1% уровне значимости. В критерии Вилкоксона Wst=82(5%) и Wst=62(1%). Из метода находим, что Wф=49, Wф<Wst, значит, в критерии Вилкоксона нулевая гипотеза так же опровергается на высоком 1% уровне значимости.
Для определения отличий силы влияний симпатической и парасимпатической систем на регуляцию ритма сердца в разных функциональных пробах использовали критерии знаков, Zst=18(5%) 24-7=17, здесь Zф=17, Zф<Zst. Следовательно, нулевая гипотеза не опровергается на 5% уровне, и по этому критерию мы не можем сказать о наличии различий в силе влияний различных систем на регуляцию ритма сердца.
Однако в критерии Вилкоксона Wst=82(5%), при Wф=71, Wф<Wst, нулевая гипотеза очень хорошо опровергается на 5% уровне значимости [2]. Поскольку критерий Вилкоксона является более мощным по отношению к критерию знаков, так как он основан на ранжировании парных вариант сравниваемых выборок, то, следовательно, различие в силе воздействия систем на регуляцию ритма сердца следует признать статистически достоверным.
Выводы:
1. Данный метод, в отличие от известных методов, позволяет выделить в последовательной изменчивости R-R интервалов ЭКГ влияния симпатической и парасимпатической систем, которые регулируют ритм сердца.
2. Использование метода долевых тенденций в функциональных пробах позволило установить, что после 20 приседаний в регуляции ритма сердца большее напряжение испытывает парасимпатическая система, а при переводе обследуемого из положения лежа в положение стоя, наоборот, большее напряжение испытывает симпатическая система.
3. При физической нагрузке в 20 приседаний парасимпатическая система испытывает большее напряжение, а, следовательно, и большую степень влияния на регуляцию ритма сердца, чем симпатическая система при изменении тела в пространстве.
Список литературы:
1. Баевский Р.М., Иванов Г.Г. Вариабельность сердечного ритма: теоретические аспекты и возможности клинического применения. // Ультразвуковая и функциональная диагностика - 2001. №3. - С. 108-126.
2. Лакин Г.Ф. Биометрия. - М.: Высш. Школа, 1980. - С. 114-116, 134-135.
3. Макаров Л.М. // Противоречивые аспекты анализа вариабельности ритма сердца при холтеровском мониторировании, - Третья научно-практическая конференция. Клинические и физиологические аспекты ортостатических расстройств. М., 2001. -
С. 89-93.
4. Рашевский Н. Модели и математические принципы в биологии. - В кн.: Теоретическая и математическая биология. М.: Мир, 1968. - С. 48-68.
5. Теория информации в медицине. Республиканский межведомственный сборник научных работ. Отв. ред. Бондарин В.А.. Минск, «Беларусь», 1974. - 272 с.
6. Хаютин В.М., Лукошкова Е.В. Спектральный анализ колебаний частоты сердцебиений: физиологические основы и осложняющие его явления // Российский физиол. Журн. Им. И.М. Сеченова - 1999. №85(7). - С.893-909.
7. Шутов А. Б. Свойства сопряжения в долевых тенденциях медленных и быстрых волн динамических рядов биологических и экономических систем. // Вестник СГУ-ТиКД. 2012. № 1 (19). - С.99-104.
8. Шутов А.Б., Семенчук В.С., Удовенко И.Л., Попов Л.Д., Нефедова Н.М. Долевые тенденции в динамике положительных и отрицательных амплитуд, выделенных из R-R интервалов электрокардиограммы. // «Приволжский научный вестник», 2012. №6 (10). - С.67-73.
List of references:
1. Baevskij R.M., Ivanov G.G. Variability of an intimate rhythm: theoretical aspects and opportunities of clinical application. // Ultrasonic and functional diagnostics - 2001. Vol.3. - P. 108-126.
2. Lakin G.F. Biometrical. - М.: the Higher school, 1980. - P. 114-116, 134-135.
3. Makarov L.M. // Inconsistent aspects of the analysis of variability of a rhythm of heart at holter monitoring, - the Third scientifically-practical conference. Clinical and physiological aspects of orthostatic frustration, 2001. - P. 89-93.
4. Rashevski N. Models and mathematical principles in biology. - in the book.: Theoretical and mathematical biology. M.: the World, 1968. - P. 48 -68.
5. The Theory of the information in medicine. The republican interdepartmental collection of scientific works. Editor-in-chief Bondarin VA. Minsk, "Belarus", 1974. - 272 p.
6. Hautin V.M., Lykoshkova E.V. The spectral analysis of fluctuations of a rhythm of heart: physiological basis and the phenomenon of complicated. // Russ. physiol. J. of I.M. Sechenov - 1999. Vol. 85 (7) -P. 893-909.
7. Shutov АБ. Properties of interface in share tendencies of slow and fast waves of dynamic numbers of biological and economic systems. // Bulletin SGUTiKD. 2012. Vol.1. (19). P. 99-104.
8. Shutov АБ., Semenchuk V.S., Udovenko I.L., Popov L.D., Nefedova N.M. Share of the tendency in dynamics of positive and negative amplitudes allocated from R-R intervals of the electrocardiogram // "Privolzhskiy nauchnyi vestnik", 2012.Vol.6. (10). - P.67-73.
