CC BY
14
точно представительной выборке пациентов данные о прогностической значимости степени функциональной гетерогенности тромбоцитов на фоне фармакологической супрессии их агрегационной активности иллюстрируют возможности совершенствования ан-тиагрегантной терапии при ОКС.
Заключение. Выявлена динамика функциональной гетерогенности тромбоцитов на фоне двойной антиагрегантной терапии у пациентов с острым коронарным синдромом. Высокая степень функциональной гетерогенности тромбоцитов ассоциирована с значимым ростом 30-дневного риска повторных тромботических событий.
Конфликт интересов. Работа выполнена в рамках государственного задания «Разработка технологии персонализированной оценки риска повторных тромботических событий при остром коронарном синдроме на фоне антитромбоцитарной терапии в зависимости от состояния тромбоцитопоэза и интенсивности оборота тромбоцитов», 2019-2021 гг.
Авторский вклад: концепция и дизайн исследования — Л. И. Малинова; получение и анализ данных — Л. И. Малинова, П. В. Долотовская, Н. В. Фурман, Н. Ф. Пучиньян, Т. Е. Липатова; утверждение рукописи для публикации — Л. И. Малинова, Т. Е. Липатова.
References (Литература)
1. Nurden AT. Platelets, inflammation and tissue regeneration. Thromb Haemost 2011; 105 (Suppl 1): S13-33.
2. Szasz R, Dale GL. COAT platelets. Curr Opin Hematol 2003; 10: 351-5.
3. Wurtz M, Grove EL. Interindividual variability in the efficacy of oral antiplatelet drugs: definitions, mechanisms and clinical importance. Curr Pharm Des 2012; 18: 5344-61.
4. Behnke O, Forer A. Blood platelet heterogeneity: evidence for two classes of platelets in man and rat. Br J Haematol 1993; 84: 686-93.
5. Behnke O. Blood platelet heterogeneity: a functional hierarchy in the platelet population. Br J Haematol 1995; 91: 991-9.
6. Alberio L, Safa O, Clemetson KJ, et al. Surface expression and functional characterization of alpha-granule factor V in human platelets: effects of ionophore A23187, thrombin, collagen, and convulxin. Blood 2000; 95: 1694-702.
7. Vu TK, Hung DT, Wheaton VI, et al. Molecular cloning of a functional thrombin receptor reveals a novel proteolytic mechanism of receptor activation. Cell 1991; 64: 1057-68.
8. Alekyan BG, Abugov SA, Andreev DA, et al. The role of platelet functional activity testing in the prevention of cardiovascular complications in patients receiving antiplatelet therapy. Rational Pharmacotherapy in Cardiology 2014; 10: 679-87. Russian (Але-кян Б. Г., Абугов С. А., Андреев Д. А. и др.) Роль тестирования функциональной активности тромбоцитов в профилактике сердечно-сосудистых осложнений у больных, получающих ан-титромбоцитарную терапию. Рациональная фармакотерапия в кардиологии 2014; 10: 679-87.
9. A method for determining platelet aggregation activity in patients with acute coronary syndrome: Patent for invention RU 2619858 C1 /Malinova LI, Dolotovskaya PV, Furman NV. In: Inventions. Utility Models: Official Bulletin of the Federal Service for Intellectual Property, Patents and Trademarks. Moscow, 2017. Russian (Способ определения агрегационной активности тромбоцитов у больных острым коронарным синдромом: патент на изобретение RU 2619858 C1 /Л. И. Малинова, П. В. Долотовская, Н. В. Фурман. В кн.: Изобретения. Полезные модели: официальный бюллетень Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам. М., 2017).
10. Dale GL, Friese P, Batar P, et al. Stimulated platelets use serotonin to enhance their retention of procoagulant proteins on the cell surface. Nature 2002; 415: 175-9.
11. Bertaggia Calderara D, Crettaz D, Aliotta A, et al. Generation of procoagulant collagen- and thrombin-activated platelets in platelet concentrates derived from buffy coat: the role of processing, pathogen inactivation, and storage. Transfusion 2018; 58: 2395-406.
12. Alberio LJ, Clemetson KJ. All platelets are not equal: COAT platelets. Current hematology reports 2004; 3: 338-43.
13. Barbarash OL, Kashtalap VV. Duration of dual antiplatelet therapy: Facts and Assumptions. Russian Journal of Cardiology 2016; 130: 75-83. Russian (Барбараш О. Л, Кашта-лап В. В. Продолжительность двойной антитромбоцитарной терапии: факты и предположения. Российский кардиологический журнал 2016; 130: 75-83).
УДК 537.86 Оригинальная статья
НИЗКОЧАСТОТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ МИКРОСОСУДОВ КОЖИ: ДИНАМИКА, СИНХРОНИЗАЦИЯ И СООТВЕТСТВИЕ ИЗМЕНЕНИЯМ СОСУДИСТОГО ТОНУСА В ХОДЕ ТИЛТ-ТЕСТА
С. А. Миронов — ФГКУ «Центральный клинический военный госпиталь» (Москва), врач по рентгенэндоваскулярным диагностике и лечению, кандидат медицинских наук; А. Р. Киселев — ФГБОУ ВО «(Саратовский ГМУ им. В. И. Разумовского» Минздрава России, НИИ кардиологии, заведующий отделом продвижения новых кардиологических информационных технологий, доцент, доктор медицинских наук; М. А. Симонян — ФГБОУ ВО «(Саратовский ГМУ им. В. И. Разумовского» Минздрава России, врач-ординатор кафедры госпитальной терапии лечебного факультета; В. А. Шварц — ФГБУ «(Национальный медицинский исследовательский центр сердечно-сосудистой хирургии им. А. Н. Бакулева» Минздрава России, научный сотрудник отделения хирургического лечения интерактивной патологии, кандидат медицинских наук; А. С. Караваев — ФГБОУ ВО «(Саратовский ГМУ им. В. И. Разумовского» Минздрава России, НИИ кардиологии, ведущий научный сотрудник отдела продвижения новых кардиологических информационных технологий, доктор физико-математических наук; Е. И. Боровкова — ФГБОУ ВО «(Саратовский ГМУ им. В. И. Разумовского» Минздрава России, НИИ кардиологии, научный сотрудник отдела продвижения новых кардиологических информационных технологий, кандидат физико-математических наук; Ю. М. Ишбулатов — ФГБОУ Во «(Саратовский ГМУ им. В. И. Разумовского» Минздрава России, НИИ кардиологии, младший научный сотрудник отдела продвижения новых кардиологических информационных технологий; Ю. В. Попова — ФГБОУ ВО «(Саратовский ГМУ им. В. И. Разумовского» Минздрава России, НИИ кардиологии, старший научный сотрудник отдела продвижения новых кардиологических информационных технологий, кандидат медицинских наук; О. М. Посненкова — ФГБОУ ВО Саратовский ГМУ им. В. И. Разумовского Минздрава России, НИИ кардиологии, ведущий научный сотрудник отдела продвижения новых кардиологических информационных технологий, доктор медицинских наук; В. И. Гриднев — ФГБОУ ВО «(Саратовский ГМУ им. В. И. Разумовского» Минздрава России, директор НИИ кардиологии, доцент, доктор медицинских наук.
LOW-FREQUENCY SKIN MICROVASCULAR OSCILLATIONS: DYNAMICS, SYNCHRONIZATION AND COMPLIANCE WITH CHANGES IN VASCULAR TONE DURING THE TILT TEST
S. A. Mironov — Central Clinical Military Hospital (Moscow), Doctor of X-ray endovascular diagnostics and treatment, PhD; A. R. Kiselev — Saratov State Medical University n. a. V. I. Razumovsky, Research Institute of Cardiology, Head of the Department of New Cardiological Informational Technologies, Associate Professor, DSc; M.A. Simonyan — Saratov State Medical University
n. a. V. I. Razumovsky, Postgraduate of the Department of Hospital Therapy of the Faculty of Medicine; V.A. Shvartz — Bakulev Scientific Center for Cardiovascular Surgery, Researcher of the Department of Surgical Treatment for Interactive Pathology, PhD; A. S. Karavaev — Saratov State Medical University n. a. V. I. Razumovsky, Research Institute of Cardiology, Leading Researcher of the Department of New Cardiological Information Technologies, DSc; E. I. Borovkova — Saratov State Medical University n. a. V. I. Razumovsky, Research Institute of Cardiology, Researcher of the Department of New Cardiological Information Technologies, PhD; Yu. M. Ishbulatov — Saratov State Medical University n. a. V. I. Razumovsky, Research Institute of Cardiology, Researcher of the Department of New Cardiological Information Technologies; Yu. V. Popova — Saratov State Medical University n. a. V. I. Razumovsky, Research Institute of Cardiology, Senior Researcher of the Department of New Cardiological Information Technologies, PhD; O. M. Posnenkova — Saratov State Medical University n. a. V. I. Razumovsky, Research Institute of Cardiology, Leading Researcher of the Department of New Cardiological Information Technologies, DSc; V. I. Gridnev — Saratov State Medical University n. a. V. I. Razumovsky, Director of Research Institute of Cardiology, Associate Professor, DSc.
Дата поступления — 15.07.2019 г. Дата принятия в печать — 30.08.2019 г
Миронов С. А., Киселев А. Р., Симонян М. А., Шварц В. А., Караваев А. С., Боровкова Е. И., Ишбулатов Ю. М., Попова Ю.В., Посненкова О.М., Гриднев В.И. Низкочастотные колебания микрососудов кожи: динамика, синхронизация и соответствие изменениям сосудистого тонуса в ходе тилт-теста. Саратовский научно-медицинский журнал 2019; 15 (3): 783-790.
Цель: изучить динамику низкочастотных колебаний (LF; основная частота около 0,1 Гц) в спектрах пальцевых фотоплетизмограмм (ФПГ), их синхронизацию с подобным LF-ритмом в кардиоинтервалограмме (КИГ) и соответствие изменениям сосудистого тонуса в течение тилт-теста у здоровых добровольцев. Материал и методы. Проанализированы синхронные записи КИГ, дыхания, реовазографии левого плеча и ФПГ с ладонных поверхностей дистальных фаланг безымянных пальцев, а также данные центральной гемодинамики методом импедансной реокардиографии у 30 здоровых добровольцев в течение тилт-теста. Изучена динамика LF-колебаний в сигналах ФПГ, их связь (в т. ч. синхронизация) с аналогичными колебаниями в КИГ и показателями сосудистого тонуса. Результаты. На этапах тилт-теста значения мощности LF-колебаний в спектрах ФПГ не имели статистически значимых отличий. В период ортостаза индекс синхронизации LF-колебаний увеличивался (р<0,01). Не выявлено корреляций между мощностью LF-колебаний в спектрах ФПГ и показателями сосудистого тонуса. Заключение. Отсутствие значимых изменений мощности LF-колебаний в спектрах ФПГ в группе здоровых добровольцев на этапах тилт-теста не соответствует динамике показателей сосудистого тонуса, оцененного по данным реографии. При этом наблюдали усиление взаимодействия подсистем вегетативной регуляции («сердечный ритм — дистальный кровоток») в виде повышения синхронизации LF-колебаний.
Ключевые слова: вариабельность ритма сердца, фотоплетизмограмма, вегетативная регуляция, периферический сосудистый тонус.
Mironov SA, Kiselev AR, Simonyan MA, Shvartz VA, Karavaev AS, Borovkova EI, Ishbulatov YuM, Popova YuV, Posnenkova OM, Gridnev VI. Low-frequency skin microvascular oscillations: dynamics, synchronization and compliance with changes in vascular tone during the tilt test. Saratov Journal of Medical Scientific Research 2019; 15 (3): 783-790.
The purpose is to study the dynamics of low-frequency oscillations (LF; basic frequency of about 0.1 Hz) in the spectra of fingerprint photoplethysmograms (PPG), their synchronization with a similar LF-rhythm in cardiointervalo-gram (CIG) and compliance with changes in vascular tone during the tilt test in healthy volunteers. Material and Methods. Synchronous cardiointerval recording, breathing recording, left shoulder rheovasography and PPG records from the palm surfaces of distal phalanges of anonymous fingers were analyzed, as well as central hemodynamics data by impedance rheocardiography in 30 healthy volunteers during the tilt test. Dynamics of LF-oscillations in PPG signals, their interaction (including synchronization) with similar oscillations in CIG and vascular tone parameters were studied. Results. At the stages of tilt test the values of LF-oscillations power in the spectra of PPG had no statistically significant differences. During the tilt test the index of synchronization of LF-oscillations increased (p<0.01). No correlations were found between the power of LF-oscillations in PPG spectra and vascular tone parameters. Conclusion. Absence of significant changes in LF-oscillations power in PPG spectra in the group of healthy volunteers at the stages of tilt test does not correspond to the dynamics of vascular tone parameters, estimated according to rheography data. At the same time, increased interaction between the autonomic regulation subsystems (heart rhythm — distal blood flow) was observed and resulted in the increase of of LF-oscillations synchronization.
Key words: variability of heart rhythm, photoplethysmogram, autonomic control, peripheral vascular tone.
784 кардиология
Введение. Для изучения вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы (ССС) в настоящее время используются различные подходы: анализ вариабельности сердечного ритма (ВСР), анализ вариабельности артериального давления (АД), оценка синхронизации различных колебательных процессов (например, кардиореспиратоная синхронизация, синхронизация низкочастотных колебаний) и др. [1-4]. Изучению синхронизации низкочастотных (low frequency — LF) колебаний (с основной частотой около 0,1 Гц), выявляемых в различных биологических сигналах CCC, посвящен ряд наших предшествующих фундаментальных и клинических работ [4, 5]. Данные колебания выявляются в ВСР [6], колебаниях АД [7], периферическом кровотоке и микроциркуляции [8]. Относительно природы LF-колебаний в ВСР и АД существуют две основные гипотезы: центрогенная [9] и барорефлекторная [10], которые по сути обе верны.
Ответственный автор — Киселев Антон Робертович Тел.: +7 (8452) 669873 E-mail: [email protected]
Однако интерпретация подобных колебаний в периферическом кровотоке, в частности в сигнале фотоплетизмограмм (ФПГ), остается дискуссионным вопросом.
Фотоплетизмография — один из часто используемых методов для оценки периферического кровотока [11]. Регистрация сигнала ФПГ может выполняться на разных участках тела человека, однако наиболее типичным местом регистрации являются пальцы рук. Сигнал ФПГ характеризует кровенаполнение значительного объема тканей пальца с расположенными в них сосудами различного диаметра и физиологического предназначения (пальцевые артерии, арте-риолы, капилляры, венулы и вены) [12]. Колебания тока крови в этих сосудах определяют спектральную плотность компонентов сигнала ФПГ Ранее было показано, что LF-колебания в ритме сердца и в дис-тальном сосудистом русле, оцениваемом по сигналу ФПГ, периодически синхронизируются друг с другом, обеспечивая функциональное взаимодействие между механизмами вегетативной регуляции в этих отделах ССС [4, 5]. Для удобства оценки степени синхронизации нами предложена мера — индекс Б,
который показал свое потенциально важное клиническое значение [5].
Традиционно LF-колебания рассматривают в качестве маркера симпатической активности на уровне сердца, АД и микроциркуляторного русла [13].
Цель: изучить динамику LF-колебаний, выделенных из пальцевых фотоплетизмограмм, их синхронизацию с подобным (0,1 Гц) ритмом в кардиоинтер-валограмме и соответствие изменениям сосудистого тонуса в период проведения пассивной ортостатиче-ской пробы (тилт-теста) у здоровых добровольцев.
Решение поставленной цели имеет значение для развития диагностических методов в кардиологии.
Материал и методы. В исследование включено 30 здоровых волонтеров (26 мужчин и 4 женщины) в возрасте 26,5 (25,0; 29,0) года, с индексом массы тела 24,0 (22,0; 25,7) кг/м2 (данные представлены в виде медианы и квартильного диапазона), без пред- и обморочных состояний в анамнезе. Все испытуемые дали информированное добровольное согласие на участие в исследовании.
Всем добровольцам при спонтанном дыхании проведен тилт-тест с углом наклона стола 70°. Выполнялась синхронная регистрация электрокардиограммы (ЭКГ), дыхания (при помощи респираторного пояса), реокардиографии, реовазографии (РВГ) левого плеча и ФПГ с ладонных поверхностей дисталь-ных фаланг безымянных пальцев. Указанные биологические сигналы регистрировались при помощи реографа-полианализатора РГПА-6/12 «Реан-Поли» (модификация 04) (Медиком МТД, Россия).
Перед началом пробы испытуемый находился в положении лёжа в расслабленном бодрствовании не менее 10 минут. Синхронную регистрацию сигналов производили через 3 минуты от начала каждого этапа функциональной пробы (положение «лёжа»/по-ложение «стоя») продолжительностью по 10 минут (данные использовались для оценки нервной регуляции). С 11-й минуты, в течение 60±10 секунд, рассчитывались показатели центральной гемодинамики (в анализ включали 10 последовательных сердечных сокращений) и частота дыхания. В целом тилт-тест продолжался около 35-40 минут. Все исследования проводились в одно и то же время суток (13.00-17.00). Для дальнейшего анализа отбирались записи сигналов, не содержащие помех, экстрасистол, заметного линейного тренда и переходных процессов.
При анализе ВСР оценивались следующие показатели [1]: средняя частота сердечных сокращений (ЧСС), мощности высокочастотного (high frequency — HF 0,15-0,4 Гц) и низкочастотного (low frequency — LF 0,04-0,15 Гц) диапазонов спектра, выраженные в нормализованных единицах (далее по тексту обозначены как HF, n. u. и LF, n. u. соответственно), а также показатель LF/HF. Аналогичные показатели вычислены и для сигналов ФПГ. Также вычислялось значение индекса синхронизации (S)
для LF-колебаний, выделенных из ВСР и ФПГ, согласно ранее описанной нами методике [5].
Методом тетраполярной грудной реографии по В. Г Кубичеку рассчитывали ударный объем крови, оценивали факторы, определяющие величину сердечного выброса. Для нивелирования индивидуальных антропометрических особенностей изучаемые показатели приводили к площади поверхности тела, определяемой по формуле Дюбуа.
С помощью двух идентичных рефлектометриче-ских ФПГ-датчиков определяли амплитуду систолической волны (АСВ), характеризующую пульсовое кровенаполнение сосудов. Конструктивно ФПГ-датчики были интегрированные, расстояние между светоди-одом (950 нм) и фотоприёмником 1,8 мм, что предполагает максимум восприятия на глубине до 1,0 мм.
Используя РВГ и ФПГ, оценивали время распространения пульсовой волны (время от зубца R синхронно записанной ЭКГ до начало очередной рео-графической или фотоплетизмографической волны), характеризующее суммарное состояние артерий, расположенных выше исследуемого участка, главным образом их упругоэластические свойства и тонус [14, 15]. Далее рассчитывали скорость распространения пульсовой волны (СРПВ, м/с), по смыслу показатель аналогичен предыдущему, но учитывает расстояние, пройденное пульсовой вольной, т. е. нивелирует антропометрические отличия участвующих в исследовании добровольцев. Определяли комбинированную СРПВ (аортопальцевой сегмент), отдельно на уровне артерий эластического (аортоподмышечный сегмент, СРПВ э) и мышечного типов (плечепальцевой сегмент, СРПВ м), а также отношение СРПВ м/э.
Контроль уровня артериального давления осуществлялся с помощью автоматического тонометра на плечо Отгоп ьС10.
Статистические расчеты выполнялись при помощи программного пакета Statistica 6.1. Исходно все данные проверены на соответствие закону нормального распределения на основе критерия Шапиро — Уилка. Выявлено, что структура некоторых параметров не описывается законом нормального распределения, поэтому дальнейшие исследования зависимостей производились методами непараметрической статистики. Анализ показателей в динамике проводился с помощью критерия Уилкоксона для связанных выборок и с помощью метода Манна — Уитни для несвязанных выборок. Данные представлены в виде медианы и значений квартильного диапазона Ме (25%; 75%). Для исследования корреляционных связей применяли непараметрический критерий Спирмена. Надежность используемых статистических оценок принималась не менее 95%.
Результаты. Тилт-тест не спровоцировал синкопе ни у одного из добровольцев. Изменения частоты дыхания и показателей центральной гемодинамики в ходе функциональной пробы представлены в табл. 1. В положении «стоя» регистрировались
Таблица 1
Изменение показателей центральной гемодинамики в ходе тилт-теста у здоровых лиц
Показатель Этапы функциональной пробы р д, %
Положение «лёжа», n=30 Положение «стоя», n=30
Средняя ЧД, кол/мин 15,8 (14,3; 18,1) 16,2 (14,5; 19,3) 0,903
Средняя ЧСС, уд/мин 60,0 (55,0; 63,0) 80,5 (74,0; 90,0) <0,001 35,0 (28,2; 44,6)
СД, мм рт. ст. 117,0 (110,0; 125,0) 116 (108,0; 128,0) 0,751 -2,7 (-9,0; 1,8)
Окончание табл. 1
Показатель Этапы функциональной пробы р д, %
Положение «лёжа», n=30 Положение «стоя», n=30
ДД, мм рт. ст. 70,0 (69,0; 75,0) 84,0 (78,0; 88,0) <0,001 18,8 (12,5; 23,9)
ПД, мм рт. ст. 45,0 (40,0; 50,0) 32,0 (26,0; 39,0) <0,001 -34,0 (-43,1; -26,6)
САД, мм рт. ст. 91,0 (87,0; 95,0) 97,0 (92,0; 105,0) 0,013 6,3 (2,1; 10,9)
КДДЛЖ, мм рт. ст. 11,8 (11,1; 12,5) 10,0 (8,9; 10,7) <0,001 -14,9 (-23,7; -9,5)
УИ, мл/м2 50,2 (42,4; 61,5) 27,5 (20,6; 33,0) <0,001 -47,2 (-56,7; -34,5)
СИ, л/(мин*м2) 3,0 (2,6; 3,5) 2,2 (1,8; 2,5) <0,001 -29,1 (-37,1; -13,0)
DO2I, мл/мин/м2 558,0 (485,4; 654,7) 416,6 (334,8; 465,0) <0,001 -29,1 (-37,1; -13,0)
ИОПСС, дин*с/см-5/м2 2411,6 (2020,2; 2683,6) 3818,4 (3085,1; 4509,4) <0,001 62,4 (43,3; 82,1)
Примечание: данные представлены в виде медианы и квартального диапазона Ме (25%; 75%); ЧД — частота дыхания; ЧСС — частота сердечных сокращений; СД — систолическое артериальное давление; ДД — диастолическое артериальное давление; ПД — пульсовое давление; САД — среднее артериальное давление; КДДЛЖ — конечное диастолическое давление в полости левого желудочка; УИ — ударный индекс; СИ — сердечный индекс; DO2I — индекс доставки кислорода; ИОПСС — индекс общего периферического сосудистого сопротивления.
Таблица 2
Изменение пульсового кровенаполнения по данным фотоплетизмографии в ходе тилт-теста у здоровых лиц
Показатель Положение «лёжа», n=30 Положение «стоя», n=30 р д, %
АСВ-R, pm 3,7 (1,0; 4,4) 0,8 (0,5; 1,5) <0,001 -58,9 (-81,4; -30,0)
АСВ-L, pm 4,3 (2,0; 5,8) 1,2 (0,7; 2,2) <0,001 -59,6 (-77,7; -37,1)
Примечание: данные представлены в виде медианы и квартильного диапазона Ме (25%; 75%); АСВ — амплитуда систолической волны на уровне дистальной фаланги безымянного пальца; R — правая рука; I. — левая рука.
Таблица 3
Динамика скорости распространения пульсовой волны в ходе тилт-теста у здоровых лиц
Сегмент Этапы функциональной пробы р д,%
Положение «лёжа», n=30 Положение «стоя», n=30
Аортопальцевой (R), м/с 6,5 (6,2; 6,9) 6,36 (6,0; 6,6) 0,211
Аортопальцевой (L), м/с 6,7 (6,4; 7,1) 6,31 (5,82; 6,6) <0,001
Аортоподмышеч. (L), м/с 3,6 (3,4; 3,9) 3,0 (2,8; 3,3) <0,001
Плечепальцевой (L), м/с 13,6 (12,2; 16,9) 18,6 (14,3; 21,6) 0,002 18,3 (-0,8; 49,2)
СРПВ м/э (L) 3,5 (3,2; 4,5) 5,8 (4,2; 7,3) 0,001 39,2 (10,1; 81,0)
Примечание: данные представлены в виде медианы и квартильного диапазона Ме (25%; 75%); СРПВ м/э — тонус сосудистой стенки; R — правая сторона; I — левая сторона.
достоверные изменения показателей пред-, постнагрузки и насосной функции сердца, а также снижение транспорта кислорода к тканям (DO2I) на ~30%.
В табл. 2 показано снижение пульсового кровенаполнения от исходных значений (ДАСВ) в симметричных отведениях. При этом корреляционные связи между АСВ и спектральными индексами ФПГ (LF, n. u.; LF/HF) на этапах тилт-теста отсутствовали.
Визуально колебания периферического кровотока, наблюдаемые в симметричных областях кожи в течение времени, демонстрировали стабильную синхронность в положении как «лёжа», так и «стоя» (рис. 1).
В табл. 3 представлена динамика СРПВ в различных сегментах сосудистого русла. Все изменения статистически значимые. Обращает на себя внимание увеличение СРПВ на уровне артерий мышечного типа вследствие повышения нейрогенного сосудистого тонуса (ДСРПВ м/э: 39,2%). Показатель тонуса сосудов и LF-колебания ФПГ-спектров (СРПВ м/э — LF, n. u.) на этапах тилт-теста не коррелировали.
В табл. 4 показана динамика сердечных сокращений, частоты дыхания и показателей вегетативной регуляции ССС на этапах тилт-теста. В положении «лёжа» ЧСС и ЧД соответствовали состоянию покоя.
В положении «лёжа» доля HF-колебаний в спектре ВСР значимо превышала соответствующий показатель в пальцевых ФПГ-спектрах (р<0,001). Пальцевые ФПГ-спектры имели сопоставимые значения по этому показателю (р>0,05), коэффициент корреляции г=0,47 (р<0,01).
В положении «стоя» наблюдалась разнонаправленная динамика HF-колебаний в изучаемых спектрах. Так, в ВСР она понижалась (р<0,001), а в ФПГ повышалась, причем в отведении слева изменения имели статистическую значимость (р<0,01). Пальцевые ФПГ-спектры, как и в положении «лёжа», не имели достоверных отличий в HF-диапазонах (рис. 2). Коэффициент корреляции показателей (Н^ п. и.) увеличился до умеренной силы связи (г=0,67, р<0,001).
В положении «лёжа» доля LF-колебаний в спектре ВСР значимо отличалась в меньшую сторону от соот-
Рис. 1. Одновременная регистрация сердечных сокращений и периферического кровотока в правом и левом (Ь) безымянных пальцах одного здорового добровольца. Обращает на себя внимание сходство симметричных ФПГ. ФПГ-сигналы показывают синхронное присутствие медленных (в диапазоне 0,1 Гц) колебаний
Рис. 2. Динамика НР- и ЬР-колебаний ФПГ-спектров на этапах тилт-теста. Показано отсутствие достоверной разницы в НР-и ЬР-диапазонах ФПГ-спектров, выраженных в нормализованных единицах, в положении как «лёжа», так и «стоя»
Таблица 4
Динамика частоты дыхания и показателей вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы
в ходе тилт-теста у здоровых лиц
Показатель Этапы функциональной пробы р д, %
Положение «лёжа», п=30 Пассивный ортостаз, n=30
Средняя ЧД, кол/мин 17,4 (15,1; 18,1) 17,2 (15,4; 19,8) 0,424
Средняя ЧСС, уд/мин 60,0 (56,0; 65,0) 80,0 (75,0; 89,0) <0,001
НР, п. и. в спектре ВСР 55,1 (42,0; 65,8) 24,9 (13,5; 35,7) <0,001
НР, п. и. в спектре ФПГ^ 12,5 (7,8; 17,3) 14,5 (8,8; 22,0) 0,216 5,9 (-44,1; 162,0)
НР, п. и. в спектре ФПГ-Ь 10,0 (8,2; 14,3) 17,3 (9,7; 23,7) 0,007 48,9 (2,7; 150,9)
1.Р, п. и. в спектре ВСР 44,8 (34,1; 57,9) 75,0 (64,2; 86,4) <0,001 48,9 (27,8; 121,5)
1.Р, п. и. в спектре ФПГ^ 87,4 (82,6; 92,1) 85,4 (77,9; 91,1) 0,612 -0,8 (-17,6; 5,8)
1.Р, п. и. в спектре ФПГ-Ь 89,9 (85,6; 91,7) 82,6 (76,2; 90,2) 0,008 -5,4 (-17,1; -0,2)
ЬР/НР в спектре ВСР 0,8 (0,5; 1,3) 3,0 (1,7; 6,3) <0,001
ЬР/НР в спектре ФПГ^ 6,9 (4,7; 11,7) 5,8 (3,5; 10,3) 0,325
ЬР/НР в спектре ФПГ-Ь 9,0 (5,9; 11,1) 4,7 (3,2; 9,2) 0,047
Окончание табл. 4
Показатель Этапы функциональной пробы р Д, %
Положение «лёжа», n=30 Пассивный ортостаз, n=30
S (ВСР-ФПГ-R), % 38,1 (30,3; 44,2) 46,7 (36,4; 58,5) 0,007 27,7 (4,7; 59,7)
S (ВСР-ФПГ-L), % 36,6 (30,8; 45,2) 51,3 (39,3; 57,2) 0,008 25,8 (4,9; 48,0)
Примечание: данные представлены в виде медианы и квартильного диапазона Ме (25%; 75%); ЧСС — частота сердечных сокращений; ЧД — частота дыхания; ВСР — вариабельность сердечного ритма; ФПГ^ (I.) — спектр вариабельности фотоплетизмографической волны, зарегистрированный с дистальной фаланги безымянного пальца правой (Я) или левой (I.) руки; Б — индекс синхронизации .р-колебаний в ВСР и ФПГ. Спектральные оценки ВСР и ФПГ оценивались с 1-й по 5-ю минуту включительно в течение каждого этапа функциональной пробы. ЧСС, ЧД и индекс Б оценивались в течение 10 минут на каждом этапе функциональной пробы.
Рис. 3. Спектральная плотность мощности в диапазоне 0,005-0,5 Гц ФПГ-сигналов. Обращает на себя внимание сходство спектрального состава обоих ФПГ-сигналов, имеется четкий пик около 0,1 Гц-частоты (низкочастотные колебания, |р)
ветствующего показателя обеих ФПГ (р<0,001). Пальцевые ФПГ-спектры имели сопоставимые значения в LF-диапазонах (р>0,05). Коэффициент корреляции показателей (LF, n. u.) имел слабую силу связи (r=0,47, р<0,01).
В положении «стоя» наблюдалась разнонаправленная динамика LF-колебаний в изучаемых сигналах. Так, в ВСР она повышалась (р<0,о01), а в обеих ФПГ снижалась, причем в отведении слева изменения имели статистическую значимость (р<0,01). Пальцевые ФПГ-спектры, как и в положении «лёжа», не имели достоверных отличий в LF-диапазонах (р>0,05), коэффициент корреляции показателей (LF, n. u.) увеличился до r=0,67 (р<0,001).
Выявлена слабая корреляционная зависимость LF-колебаний, полученных из различных сигналов. Так, для пары (ВСР — ФПГ-R) в положении «лёжа» r=0,31 (р=0,09, близкое к достоверному), в положении «стоя» r=0,41 (р<0,05); для пары (ВСР — ФПГ-L) в положении «лёжа» r=0,39 (р<0,05), в положении «стоя» r=0,21 (р=0,25, статистически не значимо).
На рис. 3 показаны ФПГ-спектры, полученные по тем же данным, что и на рис. 1. Спектры из двух симметричных областей очень похожи, что подтверждается визуальным впечатлением от подобных волн, присутствующих в этих двух сигналах.
В период тилт-теста регистрировалось повышение показателя LF/HF в ВСР и его снижение в пальцевых ФПГ При этом повышение уровня LF/HF в ВСР обусловлено значимым увеличением мощности LF-колебаний на фоне снижения мощности HF-колебаний. Снижение показателя LF/HF в пальцевых ФПГ происходило в результате увеличения общей мощности колебаний в этих спектрах преимущественно за счет HF-диапазона. Важно отметить, что доля колебаний в LF-диапазоне в изучаемых ФПГ-спектрах значительно превышала долю колебаний в HF-диапазоне на всех этапах наблюдения,
что и объясняет высокие значения показателя 1Р/НР в этих сигналах.
На этапах тилт-теста показатель 1Р/НР в пальцевых ФПГ имел схожие значения (р>0,05).
Индекс Б между 0,1 Гц-колебаниями ВСР и каждой ФПГ на этапах тилт-теста был схожим (р>0,05). Переход в вертикальное положение сопровождался достоверным увеличением синхронизованности 0,1 Гц-ритмов для каждой изучаемой пары колебаний (р<0,01).
Обсуждение. Тилт-тест у здоровых испытуемых вызывает стремительный отток венозной крови из органов грудной клетки в регионы, расположенные ниже диафрагмы. Основная масса венозной крови смещается в первые 10 секунд и почти полностью завершается к 3-5-й минуте ортостатического стресса. Дополнительный венозный объем в органы брюшной полости, таза и нижних конечностях может составлять 0,5-1,0 л. Кроме этого, снижение объема циркулирующей крови происходит и из-за снижения объема плазмы за счет транскапиллярной фильтрации в интерстиций. Подсчитано, что через 5 минут объем плазмы уменьшается на 10% (500 мл), а через и 10 минут на 15-20% (700 мл) [16]. Снижение предна-грузки на правое сердце вызывает падение ударного объема левого желудочка и, как результат, уменьшение сердечного выброса приблизительно на 20%. Для поддержания достаточного гемодинамического ответа в условиях пониженного сердечного выброса активируется целая группа рефлексов, направленных на повышение тонуса симпатического звена вегетативной нервной системы. Увеличивается ЧСС, сократимость миокарда, повышается тонус резистив-ных и емкостных сосудов. За счет подобных компенсаторных реакций, направленных на предупреждение церебральной гипоперфузии, в представленном исследовании у здоровых лиц среднее артериальное
давление поддерживалось на оптимальном для данной нагрузки уровне (АСАД 6,3%, р<0,05).
В период пассивного ортостаза в исследуемой группе добровольцев производительность сердца (АСИ) упала на 29,1% (р<0,001), а периферический кровоток (ААСВ) на ~60% (р<0,001). Среднее артериальное давление поддерживалось за счет увеличения сердечных сокращений (АЧСС 35,0%, р<0,001) и периферического сосудистого сопротивления (АИОПСС 62,4%, р<0,001). Другие функции сердечно-сосудистой системы (преднагрузка, сократимость миокарда, тонус емкостных сосудов и др.) в данной работе не анализировались.
Уменьшение пульсового кровенаполнения (АСВ) в течение пассивного ортостаза обусловлено в том числе снижением ударного объема крови и увеличением сосудистого тонуса. В качестве показателя, характеризующего тонус сосудистой стенки, мы использовали отношение скорости распространения пульсовой волны по сосудам мышечного типа к таковой по сосудам эластического типа (СРПВ м/э). В нашей работе динамика этого показателя совпадала с динамикой общего периферического сосудистого сопротивления. В положении «стоя» коэффициент корреляции в этой паре показателей (СРПв м/э — ИОПСС) имел умеренную силу связи (г=0,60, р<0,05). Считается, что косвенные изменения в нейрогенном тонусе средних и крупных сосудах отражает СРПВ, а в резистивных — общее периферическое сосудистое сопротивление.
ЧСС как показатель хронотропной функции сердца определяется активностью симпатической нервной системы. По нашим данным, увеличение относительной мощности ЬР-колебаний в спектре ВСР в период вертикализации привело к росту чСс на 35% (см. табл. 4). Физиологическая связь между ЬР-колебаниями в ВСР и ЧСС вполне очевидна. Подобную зависимость мы ожидали увидеть и между ЬР-колебаниями в микрососудах кожи с упомянутыми показателями сосудистого тонуса. Полагали, что вариабельность ФПГ-волны в основном определяется тонусом артериол дермального слоя кожи. Однако воздействие ортостатического стресса не привело к достоверным изменениям в ЬР-диапазонах ФПГ-спектров. Динамика данных колебаний, выраженных в нормализованных единицах, была достаточно скромной и в сравнении со спектром ВСР имела обратную направленность. Мы не нашли также достоверных корреляций между уровнем относительной мощности (ЬР, п. и.) ЬР-колебаний и величиной сосудистого тонуса по показателям ИОПСС и СРПВ м/э. Таким образом, объяснить почему в период пассивного ортостаза среднее артериальное давление оставалось на уровне, обеспечивающем нормальную перфузию тканей, пока затруднительно.
Ранее нами показана высокая когерентность в пальцевых ФПГ-спектрах (диапазон 0,005-0,5 Гц) у большинства исследованных здоровых добровольцев в положении «лёжа» и у меньшего числа в положении «стоя» [17]. Тот факт, что ЬР-колебания синхронно изменяются в симметричных участках (дистальные фаланги безымянных пальцев), подтверждает наличие центральных вегетативных механизмов, модулирующих периферический кровоток. В исследовании [18] выдвинута гипотеза об автоколебательной природе и функциональной автономности подсистемы вегетативной регуляции, участвующей в регуляции кожного кровотока на частоте, близкой к 0,1 Гц. Синхронизация ЬР-колебаний, выделенных из различ-
ных сигналов ССС, — это еще одно подтверждение в пользу вегетативного происхождения низкочастотных колебаний в микрососудах кожи. Взаимодействие двух контуров регуляции («сердечный ритм — дистальный кровоток») позволяет судить о качестве вегетативного управления ССС и ее адаптационных возможностей. Например, наблюдается значительное снижение индекса S у пациентов с острым инфарктом миокарда по сравнению с контрольной группой, не имеющей признаков сердечной патологии [5].
Все здоровые добровольцы нашего исследования имели отрицательный результат тилт-теста (отсутствие предсинкопе или синкопе). Этот факт позволяет говорить о состоятельности механизмов вегетативной регуляции ССС, обладающих необходимым функциональным резервом. Подтверждением тому была динамика индекса S. В целом по группе этот показатель достоверно увеличивался (ВСР-ФПГ-R на 27,7%; ВСР-ФПГ-L на 25,8%), характеризуя таким образом «плотность» взаимодействия двух подсистем вегетативной регуляции в меняющихся условиях функционирования системы «сердце — сосуды».
Остается открытым вопрос о структурах микрососудистого русла кожи, определяющих колебания кровотока, а следовательно, изменения объемов DC-и AC-компонент в ФПГ-сигнале. Одни авторы [19] считают, что в основе лежит тонус артериол, другие [20] придерживаются мнения, что ФпГ-волна есть результат открытых артериовенозных анастомозов. Допустим, что элементы дистального русла, через которые происходит модуляция кровотока с частотой около 0,1 Гц, уже известны. Тогда с учетом полученных данных можно заключить следующее: а) независимо от положения тела в пространстве относительная мощность LF-колебаний в ФПГ-спектрах с симметричных отведений имеет сопоставимые значения (р>0,05); б) в период пассивного ортоста-за происходит незначительное перераспределение спектральной плотности в ФПГ-сигналах в пользу HF-колебаний. Напомним, что HF-колебания являются отражением пассивного влияния вдоха и выдоха на периферическое кровообращение.
Главным ограничением метода ФПГ является отсутствие возможности измерять колебания кровотока в абсолютных единицах. Кроме этого, информация в ФПГ-сигнале получена с достаточно большого объема зондируемой ткани, содержащей огромное количество микрососудов с различными диаметрами, физиологическим предназначением и свойственными флуктуациями. Поэтому говорить о какой-то конкретной части микрососудистого русла дермального слоя кожи, являющейся потенциальным источником LF-колебаний, пока преждевременно. Мы анализировали ФПГ-сигналы с дистальных фаланг пальцев, которые богаты артериовенозными анастомозами (до 500 на 1 см2). Возможно, исследовав кожу с другой части тела, мы получим иную спектральную плотность колебаний в периферическом кровотоке.
Измерение артериального давления нами проводилось дискретно. Отсутствие возможности непрерывно (beat-to-beat) отслеживать колебания артериального давления в ситуациях, когда режим кровообращения быстро изменяется (например, тилт-тест), неизбежно сказывается на точности получаемых данных. Применительно к нашему исследованию ошибочные данные о среднем артериальном давлении искажают величину общего периферического сосудистого сопротивления. Вероятно, с этим ограничением связано отсутствие зависимости
790 кардиология
между сосудистым сопротивлением и относительной мощностью LF-колебаний в ФПГ-спектрах.
Заключение. Следует подчеркнуть, что, оценивая мощность LF-колебаний (ФПГ-сигнал) в относительных единицах, мы до конца не знаем, как в действительности меняется их динамика. Группе здоровых добровольцев мы провели пробу с пассивным ортостазом, которая не выявила достоверных отличий в значениях мощности LF-колебаний (LF, n. u.) в микрососудах кожи. Подобная динамика показателя (LF, n. u.) совсем не соответствовала изменениям сосудистого тонуса на уровне крупных/средних и резистивных сосудов. Допустим, что управлению кожного кровотока присущи индивидуальные отличия (с учетом одинаковых условий для участников), направленные на достижение какой-то «главной» цели. Тогда характерные для каждого индивида отличия в вегетативной регуляции могут нивелироваться в общей группе. Это предположение будет результатом наших дополнительных исследований.
В ходе исследования показано, что у здоровых добровольцев в период пассивного ортостаза происходит усиление взаимодействия подсистем вегетативной регуляции («сердечный ритм — дисталь-ный кровоток»). Индекс S достоверно увеличивался в обеих парах исследуемых сигналов (ВСР-ФПГ-R, ВСР-ФПГ-L), подчеркивая функциональную целостность системы вегетативного управления ССС.
Конфликт интересов. Исследование проведено в рамках научной работы «Разработка технологии скрининга статуса здоровья на основе оценки нелинейных биофизических свойств процессов регуляции кровообращения для мероприятий первичной профилактики хронических сердечно-сосудистых заболеваний», выполняемой в ФГБОУ ВО Саратовский ГМУ им. В. И. Разумовского Минздрава России в соответствии с государственным заданием Минздрава России на 2019-2021 гг.
Авторский вклад: концепция и дизайн исследования — С. А. Миронов, А. Р. Киселев, В. А. Шварц; получение и обработка данных — С. А. Миронов, М.А. Симонян, В. А. Шварц, Е. И. Боровкова, Ю. М. Ишбулатов, Ю. В. Попова; анализ и интерпретация результатов — С. А. Миронов, А. Р. Киселев,
A. С. Караваев, О. М. Посненкова; написание статьи — С. А. Миронов, А. Р. Киселев, О. М. Посненкова,
B. И. Гриднев; утверждение рукописи для публикации — А. Р. Киселев, В. И. Гриднев.
References (Литература)
1. Heart rate variability: Standards of measurement, physiological interpretation, and clinical use/Task Force of the European Society of Cardiology and The North American Society of Pacing and Electrophysiology. European Heart Journal 1996; 17: 354-81.
2. Parati G, Saul JP, Di Rienzo M, et al. Spectral analysis of blood pressure and heart rate variability in evaluating cardiovascular regulation: A critical appraisal. Hypertension 1995; 25: 1276-86.
3. Liao F, Jan Y-K. Enhanced phase synchronization of blood flow oscillations between heated and adjacent non-heated sacral skin. Med Biol Eng Comput 2012; 50 (10): 1059-70.
4. Karavaev AS, Prokhorov MD, Ponomarenko VI, et al. Synchronization of low-frequency oscillations in the human cardiovascular system. Chaos 2009; 19 (3): 1-7.
5. Kiselev AR, Karavaev AS, Gridnev VI, et al. Method of estimation of synchronization strength between low-frequency oscillations in heart rate variability and photoplethysmographic waveform variability. Russ Open Med J 2016; 5: e0101.
6. Nollo G, Faes L, Porta A, et al. Exploring directionality in spontaneous heart period and systolic pressure variability interactions in humans: Implications in the evaluation of baroreflex gain. Am J Physiol Heart Circ Physiol 2005; 288: 1777-85.
7. Julien C, Malpas SC, Stauss HM. Sympathetic modulation of blood pressure variability. J Hypertens 2001; 19 (10): 1707-12.
8. Wray DW, Fadel PJ, Keller DM, et al. Dynamic carotid baroreflex control of the peripheral circulation during exercise in humans. Journal of Physiology 2004; 559 (2): 675-84.
9. Cooley RL, Montano N, Cogliati C, et al. Evidence for a central origin of the low-frequency oscillation in RR- interval variability. Circulation 1998; 98 (6): 556-61.
10. DeBoer RW, Karemaker JM, Strackee J. Hemodynamic fluctuations and baroreflex sensitivity in humans: A beat-to-beat model. Am J Physiol Heart Circ Physiol 1987; 253 (3): 680-89.
11. Allen J. Photoplethysmographyanditsapplication in clinical physiological measurement. Physiological Measurement 2007; 28 (3): 1-39.
12. Higgins JL, Fronek A. Photoplethysmographic evaluation of the relationship between skin reflectance and skin blood volume. Journal of Biomedical Engineering 1986; 8 (2): 130-6.
13. Bernardi L. Synchronous and baroceptor-sensitive oscillations in skin microcirculation: Evidence for central autonomic control. Am J Physiol Heart Circ Physiol 1997; 273 (442-4): 1867-78.
14. Zenkov LR, Ronkin MA. Functional diagnosis of nervous diseases: A guide for physicians. Edition 5. Moscow: MEDpress-inform, 2013; 488 p. Russian (Зенков Л. Р., Ронкин М. А. Функциональная диагностика нервных болезней: рук-во для врачей. 5-е изд. М.: МЕДпресс-информ, 2013; 488 с.).
15. Ivanov LB, Makarov VA. Lectures on clinical rheography. Moscow: AOZT "Antidor", 2000; 320 p. Russian (Иванов Л. Б., Макаров В. А. Лекции по клинической реогра-фии. М.: АОЗТ "Антидор", 2000; 320 с.).
16. Smit AAJ, Halliwill JR, Low PA, Wieling W. Pathophysiological basis of orthostatic hypotension in autonomic failure. Journal of Physiology 1999; 519 (1): 1-10.
17. Kiselev AR, Mironov SA, Karavaev AS, et al. A comprehensive assessment of cardiovascular autonomic control using photoplethysmograms recorded from the earlobe and fingers. Physiological Measurement 2016; 37 (4): 580-95.
18. Karavaev AS, Kiselev AR, Gridnev VI, et al. Phase and frequency locking of 0.1-Hz oscillations in heart rate and baroreflex control of blood pressure by breathing of linearly varying frequency as determined in healthy subjects. Human Physiology 2013; 39 (4): 416-25.
19. Spigulis J. Optical noninvasive monitoring of skin blood pulsations. Applied Optics 2005; 44 (10): 1850-57.
20. Kim JM, Arakawa K, Benson KT, et al. Pulse oximetry and circulatory kinetics associated with pulse volume amplitude measured by photoelectric plethysmography. Anesthesia and Analgesia 1986; 65 (12): 1333-9.
