CC BY
44
УДК 616.1+616-053.2
ОСОБЕННОСТИ ДИНАМИКИ ЧАСТОТНО-ВРЕМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЦЕНТРАЛЬНОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ У ДЕВОЧЕК И ДЕВУШЕК В АКТИВНОМ ОРТОСТАТИЧЕСКОМ ПОЛОЖЕНИИ
Е.С. Сабирьянова*, А.Р. Сабирьянов**, В.В. Епишев* Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск, **Южно-Уральский государственный медицинский университет, г. Челябинск
Рассматриваются возрастные особенности динамики частотно-временных характеристик показателей центрального кровообращения у девочек и девушек в активном ортостатическом положении. Исследования показывают, что комплексный анализ динамики абсолютных и относительных значений мощности в диапазонах частотных характеристик вариабельности показателей кровообращения в активном ортостазе позволяет более полно представить возрастные особенности реакции уровней регуляции при функциональной нагрузке.
Ключевые слова: вариабельность, регуляция, центральное кровообращение, активный ортостаз.
Исследования вариабельности показателей кровообращения, как маркеров активности уровней регуляции, является актуальным направлением научных исследований возрастной физиологии, которые неинвазивным путем позволяют не только анализировать особенности регуляции, но и разрабатывать критерии донозологической диагностики [3].
Детский организм в процессе роста и развития подвергается комплексу внешних и внутренних факторов [1, 4], проявляющемуся динамическими процессами адаптации организма, которые, в первую очередь, отражаются в сердечно-сосудистой системе и уровнях ее регуляции. Следовательно, анализ частотно-временных характеристик вариабельности показателей кровообращения, особенно при физиологических нагрузках, позволяет оценить особенности регуляции в различные возрастные периоды, выявлять отклонения при функциональных тестах, которые могут быть маркерами донозологических состояний [3, 9].
Целью данных исследований являлся анализ показателей вариабельности ритма сердца и фракции выброса в покое и в положении активного ортостаза у девочек и девушек 8-20 лет.
Материалы и методы исследования. В исследованиях участвовали девочки и девушки первой и второй медицинских групп г. Челябинска (п = 448), которые были разделены на три возрастные группы [6]: младший школьный возраст (8-11 лет, п = 146); старший школьный возраст (12-15 лет, п = 152); юношеский возраст (16-19 лет, п = 150).
Регистрация ритма сердца (РС, мс) и фракции выброса (ФВ, %) левого желудочка в положении лежа и активного ортостаза производилось в течение 5 мин при помощи биоимпедансной тетрапо-лярной реополиграфии на базе компьютерной системы «Кентавр II РС» фирмы «Микролюкс», г. Челябинск (рекомендована к производству и при-
менению в медицинской практике протоколом № РОСС.Яи.АЮ 45.В00211 от 28.11.2002 г.).
Анализ медленноволновой вариабельности РС и ФВ проводился при помощи компьютерной программы «Биоспектр» [8]. Изучались общая мощность спектра (ОМС), абсолютная и относительная мощность колебаний в диапазонах (очень низкочастотный - ОНЧ от 0,003 до 0,04 Гц; низкочастотный - НЧ от 0,04 до 0,15 Гц; высокочастотный -ВЧ от 0,15 до 0,4 Гц) [14], мода и середина (Мо и Ме, Гц) спектра. Для устранения погрешностей при регистрации показателей перед анализом вариабельности проводилась интерполяция тренда.
При интерпретации результатов анализа вариабельности, использовались общепринятые представления о регуляторном генезе медленноволновых колебаний [2, 5, 10-14].
Результаты исследования и их обсуждение. Исследования показывают, от младшего школьного возраста к ювенильному выявляется четкое возрастное урежение частоты сердечных сокращений. При этом переход в активное ортостатическое положение сопровождается статистически достоверным (р < 0,001) увеличением ЧСС, в младшем школьном возрасте от 89,4 ± 0,75 до 102,0 ± 0,85 уд./мин (13,7 %), в старшем от 81,0 ± 0,83 до 97,9 ± 0,85 уд./мин (20,9 %), в ювенильном от 72,9 ± 0,75 до 88,9 ± 0,72 уд./мин (31,9 %). Несмотря на стабильность общей вариабельности РС в ортоположени-ии в диапазонах спектра наблюдается перераспределение абсолютной мощности, которое различается в разных возрастных группах. В частности, в младшем школьном возрасте увеличивается мощность ОНЧ диапазона от 2728,48 ± 226,97 до 6421,58 ± 605,81 мс2 (р < 0,001), низкочастотного от 4125,8 ± 369,07 до 5845,6 ± 725,94 мс2 (р < 0,05), при отсутствии достоверных изменений ВЧ колебаний. В старшем школьном возрасте, при ста-
Интегративная физиология_________________________________________________________________
У девушек юношеского возраста динамика относительных значений коррелирует с абсолютной мощностью колебаний в диапазонах спектра РС. Данное обстоятельство может определяться не только со стабилизацией нейроэндокринных пубертатных процессов, но и большей адаптирован-ностью девушек к ортостатическому воздействию с оптимизацией реакции сегментарных и надсег-ментарных механизмов регуляции.
Отчасти это подтверждается и при анализе частотных характеристик. В частности, у девочек младшего и старшего школьного возраста выявляется снижение частоты как Мо, так и Ме спектра РС. Данное обстоятельство может определяться не только модуляцией частоты активности симпатической нервной системы в активном ортостазе, но и увеличением доли гармоник с более низкой частотой. Например, более низкая частота наблюдается у таких факторов регуляции, как циркулирующие катехоламины [13], ренинанготензиновая система [12], активация которых, несомненно, наблюдается в ортоположении [7]. У девушек юношеского возраста частота Мо не меняется и остается в пределах НЧ диапазона, тесно связанного с симпатической активностью, на фоне снижения Ме, что также может определяться увеличением доли гармоник ОНЧ диапазона.
Изменения ФВ и ее частотно-временных характеристик при переходе в активное ортостатическое положение более однородны в возрастных группах. В частности, во всех группах выявляется снижение ФВ и ее общей вариабельности, что отражается и в диапазонах спектра показателя. В частности, в младшем школьном возрасте в активном ортостазе ФВ снижается с 70,0 ± 0,2 до 63,0 ± 0,2 % (р < 0,001), увеличивается ОМС показателя с 101,69 ± 17,62 до 329,73 ± 22,54 усл. ед. (р < 0,001) и мощность колебаний в диапазонах спектра: ОНЧ - с 50,06 ± 10,39 до 144,41 ± 10,94 усл. ед. (р < 0,001); НЧ - с 33,17 ± 6,7 до 114,98 ±
Таблица 1
Динамика частотно-временных характеристик ритма сердца у девочек и девушек при переходе в активное ортостатическое положение
Возрастная группа Положение при исследовании ОНЧ РС, % НЧ РС, % ВЧ РС, % Мо РС, Гц Ме РС, Гц
Младший школьный возраст Лежа 23,97 36,25 38,68 0,062 ± 0,0024 0,11 ± 0,0022
Стоя 39,62 36,07 21,6 0,034 ± 0,002 0,073 ± 0,001
р Р < 0,01 - Р < 0,01 Р < 0,001 Р < 0,001
Разница, % 15,65 -0,18 -17,08 -45,16 -31,13
Старший школьный возраст Лежа 18,34 41,58 39,18 0,055 ± 0,0029 0,098 ± 0,0011
Стоя 26,65 42,86 29 0,043 ± 0,0012 0,072 ± 0,0012
р Р < 0,05 - Р < 0,05 Р < 0,001 Р < 0,001
Разница, % 8,31 1,28 -10,18 -21,82 -26,53
Юношеский возраст Лежа 26,64 38,23 33,48 0,047 ± 0,0029 0,094 ± 0,0018
Стоя 32,22 49,6 16,84 0,042 ± 0,001 0,067 ± 0,0009
р Р < 0,05 Р < 0,01 Р < 0,01 - Р < 0,001
Разница, % 5,58 11,37 -16,64 -10,64 -28,72
Примечание. Здесь и в табл. 2 достоверность различий относительных величин по критерию Фишера, абсолютных - Стьюдента.
бильности ОНЧ и НЧ диапазонов, наблюдается значительное снижение мощности ВЧ колебаний -от 9125,4 ± 720,97 до 5713,1 ± 624,79 мс2 (р < 0,001). В юношеском возрасте у девушек изменения касаются всех диапазонов и проявляются ростом мощности ОНЧ диапазона с 2105,58 ± 77,3 до 2441,79 ± 79,47 мс2 (р < 0,001), низкочастотного с 3021,5 ± 113,97 до 3758,5 ± 170,63 мс2 (р < 0,001) и снижением мощности ВЧ колебаний с 2646,4 ± ± 157,52 до 1276 ± 90,68 мс2 (р < 0,001).
Следовательно, анализируя данные изменения, можно полагать, рост ЧСС в активном ортостазе в младшем школьном возрасте определяется ростом активности надсегментарных механизмов, гуморальных факторов регуляции и симпатической нервной системой. В старшем школьном возрасте, в период активности пубертатных процессов, по результатам анализа абсолютных показателей мощности, реакция ЧСС в ортоположении связана, в основном, с уменьшением вагусных влияний на РС. В юношеском возрасте у девушек, когда наблюдается относительная стабилизация половых нейро-эндокринных изменений, выявляется реакция всех уровней регуляции РС. В частности, в активном ортостазе увеличивается активность надсегментарных механизмов, гуморальных факторов регуляции и симпатической нервной системы, что сопровождается уменьшением вагусных влияний.
Однако при анализе относительного распределения мощности в диапазонах спектра РС, также выявляются некоторые различия, которые являются физиологичными для активного ортостаза (табл. 1).
Как видно из табл. 1, изменения относительной мощности в диапазонах РС практически не различаются и, видимо, определяются увеличением относительной доли надсегментарных влияний, гуморальных факторов регуляции и снижением активности блуждающего нерва, что не отражалось при анализе абсолютных значений мощности.
Сабирьянова Е.С., Сабирьянов А.Р., Епишев В.В.
Особенности динамики частотно-временных характеристик...
Таблица 2
Динамика частотно-временных характеристик фракции выброса у девочек и девушек при переходе в активное ортостатическое положение
Возрастная группа Положение при исследовании ОНЧ ФВ, % НЧ ФВ, % ВЧ ФВ, % Мо ФВ, Гц Ме ФВ, Гц
Младший школьный возраст Лежа 49,22 32,62 16,05 0,081 ± 0,0032 0,13 ± 0,0021
Стоя 43,8 34,87 19,03 0,044 ± 0,0029 0,1 ± 0,0013
р Р < 0,05 - - Р < 0,001 Р < 0,001
Разница, % -5,42 2,25 2,98 -45,68 -24,06
Старший школьный возраст Лежа 48,74 33 15,97 0,081 ± 0,0031 0,13 ± 0,002
Стоя 42,1 37,52 18,46 0,042 ± 0,0021 0,096 ± 0,0019
р Р < 0,05 - - Р < 0,001 Р < 0,001
Разница, % -6,64 4,52 2,49 -48,15 -27,82
Юношеский возраст Лежа 34,04 34,25 29,92 0,067 ± 0,0028 0,14 ± 0,0014
Стоя 43,94 31,21 22,26 0,056 ± 0,0029 0,11 ± 0,0011
р Р < 0,05 - Р < 0,05 Р < 0,01 Р < 0,001
Разница, % 9,9 -3,04 -7,66 -16,42 -19,72
± 8,71 усл. ед. (р < 0,001); ВЧ - с 16,32 ± 3,99 до 62,76 ± 4,67 усл. ед. (р < 0,001). Учитывая изменения абсолютной мощности колебаний ФВ, можно полагать, что реакция сократимости миокарда в активном ортостазе способствует активации как надсегментарного уровня регуляции и гуморальных факторов, так и сегментарного.
Однако анализ динамики относительного распределения мощности в диапазонах спектра ФВ выявляет значимые различия в реакции уровней регуляции на снижение показателя в активном ортостазе (табл. 2).
Как видно из табл. 2, у девочек младшего и старшего школьного возраста в активном ортостазе наблюдается уменьшение доли ОНЧ колебаний, что, учитывая динамику ФВ, может определяться компенсаторным уменьшением активности высших центров парасимпатической регуляции [10], без адекватного роста симпатоадреналовых влияний. У девушек юношеского возраста более выраженная адаптация к ортостатической нагрузке способствует адекватной компенсаторной реакции, в ответ на снижение сократимости. В частности, наблюдается рост доли ОНЧ колебаний, который может определяться гуморальными факторами регуляции (циркулирующие катехоламины) и снижение относительной мощности ВЧ диапазона, тесно связанный с активностью блуждающего нерва.
Следовательно, если в активном ортостазе динамика РС коррелирует с изменениями уровней регуляции и является их следствием, то регуляторные изменения ФВ, наоборот, зависят от изменения показателя.
Однако изучение динамики частотных характеристик ФВ показывает, что реакция уровней регуляции показателя более сложна. В частности, во всех возрастных группах выявляется снижение частоты Мо и Ме спектра, что менее выражено у девушек юношеского возраста. Данное обстоятельство, может определяться как модуляцией частоты симпатической активности, так и увеличением более низкочастотных гармоник ОНЧ диа-
пазона. Следовательно, во всех возрастных группах не исключается активация и гуморальных факторов регуляции, таких как циркулирующие катехоламины [13], как мера компенсации при снижении сократимости миокарда.
Заключение. Таким образом, комплексный анализ динамики частотно-временных характеристик показателей кровообращения в активном ортостазе, с изучением абсолютных и относительных значений мощности в диапазонах, позволяет более полно представить реакцию уровней регуляции при функциональной нагрузке. В частности, изучение временных характеристик вариабельности ритма сердца показывает, что, несмотря на различия динамики абсолютных значений мощности в диапазонах спектра показателя, реакция частоты сердцебиений является следствием роста доли надсегментарных и гуморальных влияний и снижения сегментарных парасимпатических.
Исследования показывают, что динамика активности уровней регуляции фракции выброса в активном ортостазе в обследованных возрастных группах более сложна и является следствием снижения сократимости миокарда. Несмотря на рост медленноволновой вариабельности показателя, у девочек младшего и старшего школьного возраста выявляется снижение очень низкочастотных колебаний, тогда как в юношеском - рост данных колебаний и снижение высокочастотных, что является маркером увеличения надсегментарных и гуморальных влияний и снижения вагусных. При этом во всех возрастных группах в ортоположении снижаются значения частотных характеристик, что, несомненно, определяется долей более низкочастотных волн очень низкочастотного диапазона.
Литература
1. Антропова, М.В. Реакции основных физиологических систем организма детей 6-12 лет в процессе адаптации к учебной нагрузке / М.В. Антропова // Физиология человека. - 1983. - Т. 9, № 1. -С. 18-24.
Интегративная физиология
2. Баевский, Р.М. Анализ вариабельности сердечного ритма в космической медицине / Р.М. Баевский // Физиология человека. - 2002. - Т. 28, № 2. -С. 70-82.
3. Баевский, P.M. Прогнозирование состояний на грани нормы и патологии /Р.М. Баевский. - М.: Медицина, 1979. - 295 с.
4. Баранов, А.А. Фундаментальные и прикладные проблемы педиатрии на современном этапе / А.А. Баранов, Л.А. Щеплягина //Рос. педиатр. журнал. - 2005. - № 3. - С. 4-7.
5. Вариабельность ритма сердца: представления о механизмах / С.А. Котельников, А.Д. Нозд-рачев, М.М. Одинак и др. // Физиология человека. -2002. - Т. 28, № 1. - С. 130-143.
6. Мазурин, А.В. Пропедевтика детских болезней / А.В. Мазурин, И.М. Воронцов. - СПб.: ИКФ «Фолиант», 2000. - 928 с.
7. Осадчий, Л.И. Положение тела и регуляция кровообращения /Л.И. Осадчий. - Л.: Наука, 1982. -144 с.
8. Рагозин, А.Н. Информативность спектральных показателей вариабельности сердечного ритма / А . Н. Рагозин // Вестник аритмологии. -2001. - № 22. - С. 38-40.
9. Сабирьянов, А.Р. Медленноволновые колеба-
ния показателей кровообращения у детей / А.Р. Сабирьянов. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2004. -115 с.
10. Хаспекова, Н.Б. Регуляция вариативности ритма сердца у здоровых и больных с психогенной и органической патологией мозга: автореф. дис. ... д-ра мед. наук /Н.Б. Хаспекова. - М.: ИВНД и НФ РАН, 1996. - 40 с.
11. Хаютин, В.М. Спектральный анализ колебаний частоты сердцебиений: физиологические основы и осложняющие его явления / В.М. Хаютин, Е.В. Лукошкова // Рос. физиол. журнал им. ИМ. Сеченова. - 1999. - Т. 87, № 7. - С. 893-909.
12. Hemodinamic regulation: investigation by spectral analysis / S.D. Akselrod, D. Gordon, J.B. Mad-wed et al. // Am. J. Physiol. - 1985. - Vol. 249. -P. H.867-H.875.
13. Cohen, G.J. Physiological investigation of vascular response variability / G.J. Cohen, A. Silverman // Phsychosom. Res. - 1959. - Vol. 3. - P. 185-210.
14. Heart Rate Variability. Standards of measurements, physiological interpretation, and clinical use. Task Force of the European Society of Cardiology and the North American Society of Pacing and Electrophysiology. - Circulation. - 1996. - Vol. 93. -P. 1043.
Сабирьянова Е.С., доктор медицинских наук, профессор кафедры адаптивной физической культуры и медико-биологической подготовки, Южно-Уральский государственный университет (Челябинск), lfksar@mail.ru.
Сабирьянов А.Р., доктор медицинских наук, профессор, зав. кафедрой медицинской реабилитации и спортивной медицины, Южно-Уральский государственный медицинский университет (Челябинск), lfksar@mail.ru.
Епишев В.В., кандидат биологических наук, доцент кафедры теории и методики физической культуры и спорта, Южно-Уральский государственный университет (Челябинск), tmfcs@mail.ru.
SPECIFIC FEATURES OF FREQUENCY-TIME PERFORMANCE INDICATORS CENTRAL BLOOD CIRCULATION IN GIRLS AND WOMEN IN THE ACTIVE ORTOSTASIS POSITION
E.S. Sabiryanova, А-R. Sabiryanov, V.V. Epishev
Considered age-specific dynamics of the time-frequency characteristics of central hemodynamics in girls and young women in the active orthostatic position. Studies show that a comprehensive analysis of the absolute and relative power values in ranges, the frequency characteristics of the variability indices of blood circulation in active orthostasis, makes better provide age-appropriate levels of regulation in response functional load.
Keywords: variability, regulation, central circulation, active orthostasis.
Sabiryanova E.S., Doctor of Medical Sciences (Grand MD), Professor of the Department of Adaptive Physical Culture and Medicobiological Training, South Ural State University (Chelyabinsk), lfksar@mail.ru.
Sabiryanov А.Я., Doctor of Medical Sciences (Grand MD), Professor, Managing Chair of the Medical Rehabilitation and Sports Medicine, South Ural State Medical University (Chelyabinsk), lfksar@mail.ru.
Epishev V.V., Candidate of Biological Sciences (PhD), Associate Professor of the Department of Theory and a Technique of Physical Training and Sports, South Ural State University (Chelyabinsk), tmfcs@mail.ru.
Поступила в редакцию 14 января 2013 г.
