CC BY
74
№ 4 - 2014 г.
14.00.00 медицинские и фармацевтические науки
УДК 612.172.2:612.216.3
ОСОБЕННОСТИ РЕГУЛЯЦИИ СЕРДЕЧНОГО РИТМА В УСЛОВИЯХ УПРАВЛЯЕМОГО ДЫХАНИЯ
А. Я. Родный1. Л. О. Дегтярева1. И. А. Беломестнова1. О. В. СорокинС. Н. Зинатулин3
1ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет» Минздрава
России (г. Новосибирск) 2Компания «Биоквант» (г. Новосибирск) 3ООО Фирма «Динамика» (г. Новосибирск)
В процессе физиологической адаптации кардиореспираторное сопряжение играет одну из ведущих ролей. Характер этого сопряжения напрямую зависит от нагрузки как на аппарат вентиляции, так на сердечно-сосудистую систему. Мы изучали вариабельность ритма сердца при изменении паттерна дыхания у здоровых подростков в условиях обычного дыхания и при нагрузке, создаваемой дыхательным тренажером Фролова (обе пробы проводились с частотой 6 дыханий/мин, 3 сек — вдох, 7 сек — выдох). Нами было обнаружено, что ТДИ влияет на парасимпатику, воздействуя на механорецепторы гладких мышц дыхательных путей. В механизм кардиореспираторного сопряжения вовлекаются центральные эрготропные структуры.
Ключевые слова: кардиоинтервалография, подростки, кардиореспираторное сопряжение.
Родный Александр Ярославович — студент 2-го курса медико-профилактического факультета ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет», e-mail: aleksandr1994rodny@gmail.com
Дегтярева Лиана Олеговна — студент 2-го курса медико-профилактического факультета ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет», e-mail: lia-d94@mail.ru
Беломестнова Ирина Алексеевна — студент 2-го курса медико-профилактического факультета ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет», e-mail: hamtaro-chan@mail.ru
Сорокин Олег Викторович — кандидат медицинских наук, доцент кафедры нормальной физиологии ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет», директор компании «Биоквант», г. Новосибирск, рабочий телефон: 8 (383) 334-01-79, e-mail: biokvant@mail.ru
Зинатулин Сергей Накифович — начальник медицинского отдела ООО Фирма «Динамика», г. Новосибирск, рабочий телефон: 8 (383) 334-03-70, e-mail: zinatulins@mail.ru
Актуальность. В современной функциональной диагностике есть различные методы оценки состояния дыхания, к примеру, проба Вальсальвы (после фоновой пробы обследуемый в горизонтальном положении делает вдох и в течение 15-20 сек выдыхает воздух через узкое отверстие в мундштуке, поддерживая внутрилёгочное давление на уровне 40 мм рт. ст. по данным манометра). Эта проба отражает сохранность афферентного, центрального и эфферентного звеньев барорефлекса [3]. Наша задача заключалась в разработке нового подхода оценки реагирования экстракардиальных систем с помощью тренажера Фролова.
Таким образом, цель нашего исследования — выявление особенностей реагирования экстракардиальных систем регуляции ритма сердца в условиях глубокого управляемого дыхания.
Материалы и методы. В исследовании приняли участие 25 студентов НГМУ (18-21). Критериями отбора стали следующие характеристики: ЧСС не менее 75 уд/мин; студенты без вредных привычек; исключались спортсмены (так как физические нагрузки уже приводят к появлению адаптационных возможностей организма). С испытуемыми мы работали по следующей методике:
• 1 этап: проводилась запись кардиоинтервалографии (КИГ) [1] с помощью АПК КардиоБОС компании Биоквант (г. Новосибирск) в течение 5 мин (фон);
• 2 этап (проба 1): управляемое спокойное диафрагмальное дыхание (без аппарата ИТИ) с помощью программы Breathing Timer — вдох 3 сек, выдох 7 сек (в течение 10 мин), после чего проводилась запись КИГ в течение 5 мин;
• 3 этап (проба 2): управляемое спокойное диафрагмальное дыхание с гидравлическим сопротивлением на вдохе с применением дыхательного тренажера ИТИ (компания «Динамика», г. Новосибирск) и программы Breathing Timer — вдох через нос 3 сек, выдох через рот в дыхательный аппарат 7 сек (в течение 10 мин), после чего снималась запись КИГ-параметров сердечного ритма в течение 5 мин.
Полученные результаты обрабатывались непараметрическим методом с помощью программы «STATISTICA 8.0» (в статье приведены значения медианы и интерквантильного размаха с уровнем значимости p < 0,05).
Результаты и их обсуждения. Приведём оценку показателей, полученных в ходе дыхательных проб (см. табл.).
Характеристика параметров кардиоинтервалограммы
Параметры Фон Проба 1 Проба 2
RRNN 760,2 (717,6-838,5) — 804,3 (761,2-848,5);+5,8 %
VR 0,242 (0,172-0,318) 0,274 (0,224-0,35); + 13,2 % 0,270 (0,232-0,334); + 11,57 %
IN 110,8 (50,3-219) 82,3 (57,8-143,4);-25,7 %; 79,6 (46,2-104,7);-28,16 %
TP 2344,3 (1089,1-3805,2) 3151 (4967,9-1840,6); + 34,4 % 2955,4 (2467,4-5573,1);+26,07 %
VLF 639,8 (356,9-2036) — 1316,3(29,5-64,3); + 105,7%
LF 922,3 (313,1-1134,8) 1073,6 (623,7-1724,3); + 16,7 % 1259,6 (791,7-1816,2);+36,5 %
HFnu 42,8 (32,8-54,6) 33,6 (27,6-46,2);-21,0 % —
LFnu 57,2 (45,4-67,2) 66,4 (53,8-72,4); + 16,0 % —
27,5 (6,5-134,4) — 14,7 (9,7-17,7);-46,5 %
Примечание: RRNN — среднее значение длительности сердечного цикла; VR — вариационный размах (разница между максимальным и минимальным значениями RR); Ш — индекс напряжения; ТР — общая мощность спектра нейрогуморальных регуляций; VLF — абсолютное значение мощности спектра в очень низкочастотном диапазоне; LF — абсолютное значение мощности спектра в низкочастотном диапазоне; ОТпи — нормализованное значение мощности в высокочастотном диапазоне; LFnu — нормализованное значение мощности в низкочастотном диапазоне; — относительное значение мощности в высокочастотном диапазоне
Наблюдается увеличение вариационного размаха (VR1 на 13,2 %; УИ2 на 11,57 %) (рис. 1) и увеличение общей мощности спектра (ТР1 на 34,4 %; ТР2 на 26,07 %) (рис. 2), что свидетельствует об увеличении активности парасимпатической нервной системы и повышении уровня адаптационных возможностей организма при стрессовой нагрузке.
Рис. 1. Динамика изменения вариационного размаха (УИ) при проведении дыхательных проб: VR1 — величина вариационного размаха до проведения дыхательной пробы; VR2 — величина вариационного размаха после проведения дыхательной пробы 1; VR3 — величина вариационного размаха после проведения пробы 2
Рис. 2. Динамика изменения общей мощности спектра (ТР) при проведении дыхательных проб: ТР1 — величина мощности спектра до проведения дыхательной пробы; ТР2 — величина мощности спектра после проведения дыхательной пробы 1; ТР3 — величина мощности спектра после проведения дыхательной пробы 2
Одновременно с этим происходит снижение индекса напряжения (Ш1 на 25,7 %; Ш2 на 28,16 %), что говорит о снижении активности стресс-реализующих систем. При этом
отмечается увеличение показателя мощности спектра в низкочастотном диапазоне (LF1 на 16,7 %; LF2 на 36,5 %) (рис. 3) и снижение показателя в высокочастотном диапазоне (HF), что свидетельствует о вовлечении симпатического и парасимпатического отделов в механизмы регуляции сердечным ритмом.
Рис. 3. Динамика изменения значений мощности спектра в низкочастотном диапазоне
(LF): LF1 — величина мощности спектра до проведения дыхательной пробы; LF2 — величина мощности спектра после проведения дыхательной пробы 1; LF3 — величина мощности спектра после проведения дыхательной пробы 2
У исследуемой группы студентов во второй пробе (глубокое дыхание на тренажёре) наблюдается увеличение мощности спектра в очень низкочастотном диапазоне (VLF2 на 105,7 %), что свидетельствует о вовлечении центральных эрготропных структур надсегментарного контура управления сердечным ритмом в процессе синхронизации кардиореспираторной системы (рис. 4).
Рис. 4. Динамика изменения мощности спектра в очень низкочастотном диапазоне (VLF): VLF1 — величина мощности спектра до проведения дыхательной пробы; VLF3 — величина мощности спектра после проведения дыхательной пробы 2
Вывод. Глубокое управляемое диафрагмальное дыхание с тренажёром ИТИ, в отличие от дыхания без тренажёра, приводит к более глубоким перестройкам в регуляции ритма сердца, проявляющееся в вовлечении центральных эрготропных структур в механизмы кардиореспираторной синхронизации.
Список литературы
1. Баевский Р. М. Анализ вариабельности сердечного ритма при использовании
различных электрокардиографических систем : методические рекомбинации / Р. М.
Баевский, Г. Г. Иванов, Л. В. Чирейкин // Вестн. аритмологии. — 2001. — № 24. — С. 65-87.
2. Горст В. Р. Формирование ритма сердца и адаптационные возможности организма при различных функциональных состояниях : автореф. дис. / В. Р. Горст. — 2009.
3. Исакова О. С. Особенности дисперсии длительности сердечного цикла в ходе дыхательной пробы / О. С. Исакова, А. С. Исакова, О. В. Сорокин // Материалы ежегодной конкурс-конф. студентов и молодых ученых «Авиценна-2013».
— Новосибирск : Сибмедиздат НГМУ, 2013. — Т. 2. — С. 274.
4. Зинатулин С. Н. Лечебно-оздоровительное дыхание на тренажере Фролова
в медицинской практике / С. Н. Зинатулин // Теория и практика оздоровительного дыхания. Научный Центр клинической и экспериментальной медицины СО РАМН.
— Новосибирск, 2001. — С. 66-85.
5. Особенности регуляции сердечного ритма в условиях глубокого управляемого дыхания / А. Я. Родный, Л. О. Дегтярева, И. А. Беломестнова [и др.] // Материалы ежегодной конкурс-конф. студентов и молодых ученых «Авиценна-2014».
— Новосибирск : Сибмедиздат НГМУ, 2014. — Т. 2. — С. 369.
6. Факторный анализ параметров вегетативной регуляции сердечного ритма у детей / О. В. Сорокин, Е. В. Маркова, С. В. Труфакин [и др.] // Бюл. СО РАМН. — 2004. — № 1. — С. 32-39.
FEATURES OF REGULATION OF CARDIAC RHYTHM AT CONTROLLED
RESPIRATION
A. Y. RodnyyL. O. Degtyareva'.1. A. Belomestnova'. O. V. Sorokin'-2. S. N. Zinatulin3
1SBEIHPE «Novosibirsk State Medical University of Ministry of Health» (Novosibirsk c.)
2Company «Biokvant» (Novosibirsk c.) 3JSC «Dinamika» company (Novosibirsk c.)
Cardiorespiratory interface plays one of the great part in the course of physiological adaptation. Nature of this interface directly depends on a load as on the ventilation device, so on cardiovascular system. There were studies the variability of cardiac rhythm at change of a pattern of respiration at healthy teenagers at usual respiration and at the load framed by the respiratory exercise machine of Frolov (both assays were carried out with a frequency of 6 respirations/min., 3 sec. — an inspiration, 7 sec. — an exhalation). It was revealed that TDI influences on parasympathics, influencing on mechanioreceptors of unstriated muscles of respiratory tracts. The central ergotropic structures are involved in the mechanism of cardiorespiratory interface.
Keywords: cardiointervalography, teenagers, cardiorespiratory interfac.
About authors:
Rodny Alexander Yaroslavovich — student of the 2nd course of medico-preventive faculty at SBEI HPE «Novosibirsk State Medical University of Ministry of Health», e-mail: aleksandr1994rodny@gmail.com
Degtyareva Liana Olegovna — student of the 2nd course of medico-preventive faculty at SBEI HPE «Novosibirsk State Medical University of Ministry of Health», e-mail: lia-d94@mail.ru
Belomestnova Irina Alekseevna — student of the 2nd course of medico-preventive faculty at SBEI HPE «Novosibirsk State Medical University of Ministry of Health», e-mail: hamtaro-chan@mail.ru
Sorokin Oleg Viktorovich — candidate of medical science, assistant professor of normal physiology chair at SBEI HPE «Novosibirsk State Medical University of Ministry of Health», director of Company «Biokvant», office number: 8 (383) 334-01-79, e-mail: biokvant@mail.ru
Zinatulin Sergey Nakifovich — head of medical department at JSC «Dinamika» company, office phone: 8 (383) 334-03-70, e-mail: zinatulins@mail.ru
List of the Literature:
1. Bayevsky R. M. The analysis of variability of cardiac rhythm at using various electrocardiographic systems: methodical recombinations / R. M. Bayevsky, G. G. Ivanov, L. V. Chireykin // Bulletin of Arrhythmology. — 2001. — № 24. — P. 65-87.
2. V. R. Gorst. Formation of cardiac rhythm and adaptic opportunities of organism at various
functional states: theses. / V. R. Gorst. — 2009.
3. Isakova O. S. Features of dispersion of duration of a cardiac cycle during respiratory assay / O. S. Isakova, A. S. Isakov, O. V. Sorokin // Materials annual competition-conf. students and young scientists of «Avicenna-2013». — Novosibirsk: Sibmedizdat of NSMU, 2013. — V. 2.
- P. 274.
4. Zinatulin S. N. Medical and improving respiration on Frolov's exercise machine in medical practice / S. N. Zinatulin // Theory and practice of improving respiration. Scientific center of clinical and experimental medicine of SB RAMS. — Novosibirsk, 2001. — P 66-85.
5. Features of regulation of cardiac rhythm at deep controlled respiration / A. Y. Rodny,
L. O. Degtyareva, I. A. Belomestnova [etc.] // Materials annual competition-conf. students and young scientists of «Avicenna-2014». — Novosibirsk: Sibmedizdat of NSMU, 2014. — V. 2. — P. 369.
6. The factorial analysis of parameters of vegetative regulation of cardiac rhythm at children / O. V. Sorokin, E. V. Markova, S. V. Trufakin [etc.] // Bulletin of the SB RAMS. — 2004.
— № 1. — P. 32-39.
