CC BY
15УДК: 612.171.1
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЕГЕТАТИВНОГО БАЛАНСА МЕТОДОМ АНАЛИЗА КАРДИОРИТМОГРАММЫ
РАХИМЖАНОВА ЖАНАР АЙБАСОВНА
кандидат биологических наук, профессор кафедры нормальной физиологии НАО "Медицинский университет Астана", Казахстан, НурСултан. ORCID ID 0000-0002-4344-3712 БАЛХЫБЕКОВА АЙГУЛЬ ОРЫНБЕКОВНА кандидат медицинских наук, доцент кафедры нормальной физиологии НАО "Медицинский университет Астана", Казахстан, Нур-Султан.
ORCID ID 0000-0001-7823-4905 ЖИЕНГАЛИЕВА АРДАК КАНАТБЕКОВНА Преподаватель кафедры нормальной физиологии НАО "Медицинский университет Астана", Казахстан, Нур-Султан.
ORCID ID 0000-0002-6751-7632 УЭЗ1РХАНОВ МЕРЕЙ УЭЗ1РХАН¥ЛЫ Старший преподаватель кафедры нормальной физиологии НАО "Медицинский университет Астана", Казахстан, Нур-Султан
ORCID ID 0000-0001-9120-4313 АННОТАЦИЯ
В работе проведены исследования по выявлению вероятных причин высокой вариабельности показателей, получаемых при математическом анализе КРГ, и совершенствованию на этой основе методологии проведения КРГ с разработкой рекомендаций по определению нормативных показателей. Полученные результаты расширяют теоретические представления о механизмах взаимодействия регуляторных систем организма и их влияния на характер КРГ.
Ключевые слова: вариабельность сердечного ритма, кардио-ритмограмма, вегетативный баланс.
STUDY OF THE VEGETATIVE BALANCE BY THE METHOD OF CARDIORHYTHMOGRAM ANALYSIS
RAKHIMZHANOVA ZHANAR AIBASOVNA
Candidate of Biological Sciences, Professor of the Department of Normal
Physiology NJSC "Astana Medical University", Kazakhstan, Nur-Sultan.
ORCID ID 0000-0002-4344-3712 BALKHIBEKOVA AIGUL ORINBEKOVNA Candidate of Medical Sciences, assistant professor, Head of the Department of Normal Physiology NJSC "Astana Medical University", Kazakhstan, Nur-Sultan.
ORCID ID 0000-0001-7823-4905 ZHIYENGALIYEVA ARDAK KANATBEKOVNA Lecturer at the Department of Normal Physiology NJSC "Astana Medical University", Kazakhstan, Nur-Sultan. ORCID ID 0000-0002-6751-7632
UAZIRKHANOV MEREI YAZIRKHANOVICH Lecturer at the Department of Normal Physiology NJSC "Astana Medical University", Kazakhstan, Nur-Sultan. ORCID ID 0000-0001-9120-4313
ABSTRACT
In this research work, the identification of probable causes of high variability of the indicators received in the mathematical analysis of cardiorhythmography, and the improvement of methodology of cardiorhythmography carrying out on these fundamentals with the recommendations development for the standard indicators determination are investigated. The received results expand the theoretical ideas of the mechanism of interaction between regulatory systems of an organism and its influence of the cardiorhythmography character.
Keywords: variability of heart rate, cardiorhythmogram, vegetative balance.
В последние годы получили широкое распространение методы факторной диагностики состояния различных систем организма. В частности, метод анализа кардиоритмограммы (КРГ), позволяющий исследовать как состояние сердечнососудистой системе, так и вероятные изменения со стороны регуляторных систем организма, в частности изменений вегетативного баланса. Поскольку практически нет таких функциональных состояний или заболеваний, в которых бы не участвовали механизмы вегетативной регуляции, то сфера применения метода анализа КРГ поистине неисчерпаема - [3, 6, 7]. В настоящее время большинство клиник и научных лабораторий оснащено оборудованием, позволяющим проводить анализ КРГ, в то же время спектр его практического использования весьма ограничен, а при использовании исследователи сталкиваются с рядом проблем интерпретации результатов, в частности, выявляется гипердиагностика нарушений ритма и нарушений вегатативного
баланса при первичном обследовании пациентов.
Сложность применения в широкой научной и клинической практике метода анализа КРГ заключается в необходимости проведения длительных записей кардиоритма и высокой вариабельности рассчитываемых показателей, что требует от исследователя проведения большего количества исследований и использование контрольной группы. Большинство исследователей рекомендуют проведение и анализ как минимум 200 кардиоинтервалов или записи продолжительностью 5 минут - [2, 4, 5]. С целью выявления возможности сокращения количества необходимых для анализа кардиоинтервалов и соответственно сокращения времени исследования, повышения вероятности записи качественной КРГ без артефактов, мы проанализировали степень вариабельности наиболее распространенных показателей КРГ, а также достоверность различий показателей КРГ при проведении коротких (100 и 150 кардиоинтервалов) записей по сравнению с общепринятыми записями по 200 кардиоциклов. Принимали за нормативный показатель допустимой вариабельности 20 % порог отклонений рассчитываемой ошибки средней к величине средней взвешенной показателя.
При анализе КРГ использовали показатели, рассчитываемые компьютерной программой аппаратно-диагностического комплекса «Валента», которые соответствуют наиболее используемым в научной и клинической практике - [1, 2, 4, 5, 8, 9].
Вариабельность сердечного ритма регулируется, прежде всего, парасимпатической и симпатической нервной системой, но при осуществлении записи КРГ могут быть зафиксированы артефакты, не вызванные системой регуляции сердечного ритма. Раньше при ручной обработке кардиоинтервалов исследователи могли произвольно брать необходимые кардиоинтервалы и отбрасывать изменения ритма сердца в результате воздействия случайных явлений.
При компьютерной обработке также некоторые исследователи рекомендуют удалять участки дефектной записи - [4, 5].
С целью выявления некоторых факторов, способных влиять на результаты компьютерной обработки данных КРГ, оценки степени их значимости, мы изучили причины возникновения резких изменений характера КРГ у обследуемых, с которыми была предварительно проведена разъяснительная беседа, а также как отражается на результатах анализа КРГ удаление
дефектных участков при компьютерной обработке данных.
Исследования проводились на базе Лаборатории медико-биологических исследований СКГУ, с использованием аппаратно-диагностической системы «Валента». К регистрации ЭКГ с целью анализа КРГ приступали не ранее чем через 1.5-2 часа после приема еды исследуемым, в тихой комнате, в которой поддерживалась постоянная температура - 22-26 °С.
Записи предшествовал период адаптации к условиям исследования с целью стабилизации ритма до 5-10 минут. Испытуемым нужно было информировать исследователя обо всех осуществляемых ими физиологических актах, движениях, тщательно анализировались исходные данные о состоянии испытуемых - психологическое, физическое состояние. По результатам данного анализа были выявлен ряд факторов, которые могут существенно искажать результаты оценки вариабельности сердечного ритма.
При анализе волновой структуры сердечного ритма выявлено значительное влияние психоэмоционального напряжения, особенно при первом обследовании и проведении функциональных проб на величину мощности волн в сторону увеличения суммарной мощности и доли волн МВ1 (рисунок 1). При этом степень увеличения зависела от типа ВНД испытуемых, наиболее выраженные различия выявлялись у подвижных типов.
Рисунок 1. Кардиоритмограмма и ее спектральные характеристики при первом обследовании Но уже при повторном обследовании у исследуемого наблюдаются явные изменения ВСР, наиболее ярко отражающиеся на спектральных характеристиках, наблюдается сокращение данных показателей в 3-10 раз (рисунок 2).
1ЯОО
юоо ------г
ьио
«ОС *1Х->
1Ьоо А
\
V иоо 1 МВ2 БВ
419' 409
-1- МВ1 137
0.1 0.2 0.3 0,4 0,5 0.6
Рисунок 2. Кардиоритмограмма и ее спектральные характеристики при повторном обследовании Психоэмоциональное напряжение, вызываемое самим процессом обследования, существенно влияет на результаты КРГ, особенно при первом обследовании. Отмечается более высокий уровень ВСР, отражающийся преимущественно на показателях ЧСС, МВ1, размах, СКО. В наших исследованиях при повторных исследованиях в другой день или в тот же день в случае проведения длительных исследований (несколько функциональных проб, КРГ в покое в нескольких повторениях) все показатели стабилизировались, и индивидуальные различия не превышали 5-20 % для различных показателей.
Запись КРГ, особенно при проведении различных проб, довольно длительная процедура (одно обследование может занимать 40-60 минут). При этом обследуемым сложно сдержаться от естественных физиологических актов (сглатывание слюны, кашель, движения). Следующие рисунки демонстрируют, как сглатывание влияет на характер КРГ.
Рисунок 3. Ритмограмма, где четко видны артефакты записи
Рисунок 4. Ритмограмма после удаления фрагмента На статистических показателях удаление артефактов отражается
незначительно, но на спектральных характеристиках существенно, так как при этом происходит сглаживание огибающей кривой и фиксируются дополнительные волны в медленноволновом спектре в зависимости от величины удаленного фрагмента в спектре МВ1 или МВ2.
Также была выявлена особенность, которую необходимо учитывать при обследовании лиц с хорошей физической подготовкой - при малой частоте дыхательных движений (9 и менее в минуту) часть волн, обусловленная парасимпатическим влиянием (дыхательные волны) фиксируются в спектре медленных волн 2 порядка, так как имеют частоту менее 0,1 Гц.
Это связано с тем, что дыхание, так же, как и сердечный ритм, не является абсолютно стабильным, и при частоте дыхания менее 9 раз в минуту некоторые дыхательные акты могут иметь продолжительность более 10 с (рисунок 5).
Рисунок 5. Фиксирование волн, обусловленных дыханием в медленноволновом спектре Как видно из рисунка 5, количество быстрых волн, регистрируемых в промежутке с 200 до 350 кардиоцикл уменьшается, а медленных волн 2-го порядка, напротив, увеличивается, что соответствует периоду уреженного дыхания испытуемого с частотой дыхания 7-9 раз в минуту.
Для оценки степени вариабельности и достоверности различий показателей КРГ при использовании коротких записей анализировались записи КРГ одного практически здорового студента 20 лет в разные периоды времени при одинаковых условиях. За весь период проведения исследования существенных изменений уровня здоровья, работоспособности у испытуемого не отмечено. Данное исследование позволяет установить истинную вариабельность сердечного ритма при отсутствии влияния фактора
индивидуальных отличий.
Ниже представлены таблицы с показателями характеристик КРГ с разной продолжительностью записей по 200 (п = 20), 150 (п = 14) и 100 RR (п = 22). Для них была рассчитана достоверность различий и вариабельность показателей.
К низковариабельным относили показатели, ошибка средней которых составляла менее 10 %, к средневариабельным -10 %-20 % и к высоковариабельным более 2%.
На основании приведенных данных, разбили показатели кардиоритмограммы на три группы по степени вариабельности: высоковариабельные (более 20 %), средневариабельные (10-20 %) и низковариабельные (менее 10 %).
Низковариабельными являются практически все статистические характеристики, то есть их можно использовать для характеристики и сравнения различных групп населения, и разработка норм для данных показателей не будет представлять большой трудности.
Такие показатели по Баевскому, как МВ1, КМ, ИН, БВ, МВ2, затем волновые характеристики характеризуются относительно высокой вариабельностью, и расчет норм для них может быть затруднен, поэтому для этих показателей рекомендовано использовать не абсолютные, а пороговые нормативные значения, например, для БВ, МВ1 - 350, для МВ2 - 200.
Далее нами была определена достоверность различий между показателями КРГ рассчитанными по записям с различной продолжительностью.
При использовании коротких записей КРГ нужно учитывать зависимость многих расчетных показателей от количества анализируемых кардиоинтервалов; при проведении дополнительных углубленных исследований рассчитать коэффициент пересчета для сравнения записей в 200 и 100 кардиоциклов.
Таким образом, записи КРГ продолжительностью в 100 и 150 кардиоциклов не имеют достоверных различий с записью в 200 кардиоинтервалов по 20 показателям. Все показатели, по которым выявлены различия, имеют зависимость от количества кардиоинтервалов и имеют коррелляционую зависимость от них. При учете данного факта достоверность различий не выявляется. Запись в 100 кардиоциклов оказывается более предпочтительнее, чем запись в 150 кардиоциклов, показатели более сопоставимы с показателями в 200 кардиоциклов, и при необходимости
сравнения с данными других исследований, проведенных с записями на 200 кардиоциклов, зависимые от количества кардиоинтервалов показатели проще пересчитать.
Соответственно, допустимо использовать для анализа записи в 100 кардиоинтервалов, что сокращает время обследования и повышает вероятность получения качественной без артефактов записи.
Выводы:
1) вариабельность большинства показателей КРГ при соблюдении условий записи не превышает 20 %, за исключением показателей МВ1, МВ1 / БВ;
2) записи КРГ продолжительностью в 100 и 150 кардиоциклов не имеют достоверных различий с записью в 200 кардиоинтервалов по 20 показателям;
3) психоэмоциональное напряжение существенно влияет на результаты КРГ, особенно при первом обследовании, преимущественно оказывает влияние на показатели ЧСС, МВ1, размах, СКО. Корректировка записей с удалением артефактов записей искажает результаты анализа, отражаясь прежде всего на спектральных характеристиках. Дыхательный компонент при уряженном дыхании влияет на величину МВ2.
Список литературы:
1. Баевский Р.М. Геометрический анализ изменений сердечного ритма при стрессе /Р.М. Баевский, О.И. Кириллов, С.З.Клецкин.-М.: Наука, 1984.-225 с.
2. Баевский P.M. Математический анализ изменений сердечного ритма при стрессе /Р.М. Баевский, О.И.Кириллов, С.З.Клецкин.-М.: Наука, 1984.- 220 с.
3. Баевский P.M. Оценка адаптационных возможностей организма и риск развития заболеваний /Р.М. Баевский, А.П. Берсенева. - М.: Медицина, 1997. -265 с.
4. Берёзный Е.А. Практическая кардиоритмография / Е. А. Берёзный, А. М. Рубин, Г.А.Утехина. - Научно-производственное предприятие «Нео», 2005. -140 с.
5. Методические рекомендации по анализу вариабельности сердечного ритма. КардиоЛаб ВСР.- Харьков: Национальный аэрокосмический университет «ХАИ», 2009. - 242 с.
6. Михайлов В. М. Вариабельность ритма сердца. Опыт практического применения метода /В.М.Михайлов. - Иваново: Нейрософт, 2000. - 200 с.
7. Рябыкина Г.В. Мониторирование ЭКГ с анализом вариабельности ритма сердца и медпрактика / Г.В. Рябыкина, А.В. Соболев. - М.: Наука, 2005. -352 с.
8. Bigger J.T. Correlations among time and frequency domain measures of heart period variability two weeks after acute myocardial infarction / J.T. Bigger, J.L. Fleiss, R.C. Steinman et. al. // Amer. J. Cardiol. - 1992. - V. 69. - P. 891-898.
9. European Heart Journal. Heart rate variability Standards of measurement, physiological interpretation and clinical use. - 1996. - №17. - P. 354-381.
