CC BY
91
20
АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ КАРДИОЛОГИИ И СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ ХИРУРГИИ
Л.В. Поскотинова12, Д.Б. Дёмин1, Е.В. Кривоногова1, М.Н. Диева3, Н.М. Хасанова4
1 Институт физиологии природных адаптаций УрО РАН, Архангельск, Российская Федерация 2 Институт медико-биологических исследований ФГАУ ПО «Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова», Архангельск, Российская Федерация 3 Архангельская городская поликлиника № 2, Российская Федерация 4 Северный государственный медицинский университет, Архангельск, Российская Федерация
Успешность биоуправления параметрами вариабельности сердечного ритма у лиц с различным уровнем артериального давления
Цель исследования: определить характер сердечно-сосудистых реакций в процессе однократного сеанса биоуправления с целью усиления вагусных влияний на ритм сердца у лиц с различным исходным уровнем артериального давления (АД). Пациенты и методы. Обследовано 33 человека с нормальным АД (группа I), 20 человек с некорригированной артериальной гипертензией (АТ) 1-2-й степени (группа II) и 22 человека с АТ 1-2-й степени, принимающих антигипертензивные препараты (группа III). Регистрировали показатели вариабельности сердечного ритма (ВСР), АД и пульсоксиметрии в фоне, во время однократного сеанса и после сеанса биоуправления с целью повышения суммарной мощности спектра ВСР (этапы по 5 мин). Результаты. Улиц группы IIвыявлена низкая успешность биоуправления параметрами ВСР на фоне высокой симпатической реактивности и снижения сатурации крови. Улиц группы IIIреактивность вагусных механизмов более выражена, чем у лиц группы II, что отражено в значимом повышении у них суммарной мощности спектра ВСР по сравнению с фоном и в тенденции к повышению сатурации крови во время сеанса биоуправления. Выводы. Способность к биоуправлению параметрами ритма сердца с целью повышения суммарной мощности спектра ВСР в течение стандартной короткой записи (5 мин) может рассматриваться как тест для определения сохранности вагусных резервов вегетативной регуляции сердечной деятельности у лиц с повышенным АД.
Ключевые слова: артериальная гипертензия, биоуправление, вариабельность сердечного ритма.
#
Введение
Артериальная гипертензия (АГ) остается серьезным социально значимым заболеванием, признаки которого все чаще формируются в молодом возрасте [1, 2]. При-
верженность к лечению лиц с высоким артериальным давлением (АД) остается довольно низкой, в т.ч. в России; позиция таких людей в проведении мероприятий по снижению давления в основном пассивная [3]. Фоновым состоянием, при котором формируется АГ, явля-
L.V. Poskotinova1,2, D.B. Demin1,2, E.V. Krivonogova1,2, M.N. Dieva3, N.M. Khasanova4
1 The Institute of Environmental Physiology, Ural Branch of RAS, Arkhangelsk, Russian Federation 2 Institute of Medical-Biological Research of Northern Arctic Federal University named after M.V. Lomonosov,
Arkhangelsk, Russian Federation 3 Arkhangelsk City Out-patients’ Clinic № 2, Russian Federation 4 Northern State Medical University, Arkhangelsk, Russian Federation
The Success of Heart Rate Variability Biofeedback Parameters in Persons with Different Levels of Blood Pressure
Objective. The aim was to determine the nature of cardiovascular reactions during a single session of heart rate variability (HRV) biofeedback in order to increase vagal effects on heart rhythm in patients with different initial levels of blood pressure (BP). Participants and methods. 33 people with normal blood pressure (group I), 20 people with uncorrected arterial hypertension (AH) grade 1-2 (group II) and 22 people with AH grade 1-2 taking antihypertensive drugs (group III) were observed. The parameters of heart rate variability (HRV), BP and pulse oximetry in the initial stage, during a single HRV biofeedback session and after this session in order to increase the total power of the HRV spectrum (each stage was 5 min). Results. In patients of group II low success of HRV biofeedback session, a high sympathetic reactivity and reduced oxygen blood saturation were determined. A reactivity of vagal mechanism is more pronounced in persons ofgroup III than in those ofgroup II. It is reflected in a significant increase in their total power of the HRV spectrum compared to the initial values and in uptrend saturation levels during the biofeedback session. Conclusions. The ability to HRV biofeedback in order to increase the total power of the HRV spectrum for standard short recording (5 min) can be seen as a test to determine the safety reserves of vagal autonomic cardiovascular regulation in persons with increased blood pressure.
Key words: hypertension, biofeedback, heart rate variability.
#
АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ КАРДИОЛОГИИ И СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ ХИРУРГИИ
ется снижение резервов вагусной регуляции сердечной деятельности, которое можно диагностировать при снижении общей вариабельности сердечного ритма (ВСР) и ее дыхательной составляющей. При этом происходят и структурные изменения в миокарде, особенно в тканях левого желудочка, появляются признаки ремоделирования сердца [4]. Низкая вариабельность ритма сердца служит предвестником внезапной сердечной (коронарной) смерти. Недостаточный ответ синусового водителя ритма на рефлекторные вагусные пробы сохраняет риск такого исхода, в особенности после перенесенного острого инфаркта миокарда [5]. Метод биоуправления параметрами ВСР, известный за рубежом как «heart rate variability (HRV) biological feedback», призван увеличить общую вариабельность ритма сердца, вагусные влияния на ритм сердца, активизировать барорефлекторную деятельность при ее дефиците посредством реализации биологической обратной связи (БОС) [6—8]. При этом механизмы эффективности такого метода коррекции сосудистой дистонии, когда вовлекаются все уровни нервно-сосудистой регуляции, остаются до конца не раскрытыми [9]. Тем не менее установлено, что сеансы биоуправления с целью повышения суммарной мощности спектра ВСР вызывают не только снижение АД, но и оптимизацию работы высших нервных центров. Варианты перестроек биоэлектрической активности головного мозга при этом зависят от исходного вегетативного тонуса [10]. Важную роль играет также исходный гормонально-нейромедиаторный состав, который может предопределить направленность реакций при биоуправлении как сосудистого тонуса, так и частотно-временной организации биоэлектрогенеза головного мозга [11, 12]. Известно, что нарушение церебральных механизмов может быть ведущим звеном в патогенезе АГ [13]. Данные об эффективности процесса саморегуляции у человека с нарушениями сосудистого тонуса помогут определиться с прогнозом течения артериальной гипертензии.
Цель исследования: определить характер сердечно-сосудистых реакций в процессе однократного сеанса биоуправления с целью усиления вагусных влияний на ритм сердца у лиц с различным исходным уровнем АД.
Пациенты и методы Участники исследования
Методом случайной выборки было сформировано 3 группы лиц в возрасте от 30 до 53 лет по результатам диспансерного осмотра в г. Архангельске. В группу I вошли 33 практически здоровых человека с нормальным и высоким нормальным АД (11 мужчин и 22 женщины) [1]. В группу II вошли 20 человек с АГ 1—2-й степени без приверженности к лечению с фактором риска осложнений 1—2 (10 мужчин и 10 женщин). Группу III составили 22 человека с АГ 1—2-й степени со стабильным течением заболевания, с фактором риска 1—2, принимающие антигипертензивные препараты в виде монотерапии с использованием ингибиторов ангиотензинпревраща-ющего фермента или р-адреноблокаторов (6 мужчин и 16 женщин). Величины среднего возраста в группах были статистически идентичными.
Методы исследования
На базе Института физиологии природных адаптаций УрО РАН после предоставления информированного согласия на обследование у наблюдаемых в утреннее время в положении сидя регистрировали показатели ВСР
в фоне, во время однократного сеанса БОС с целью повышения суммарной мощности спектра ВСР под визуальным контролем и после БОС-тренинга (по 5 мин каждая проба). Учитывали суммарную мощность спектра ВСР (TP, мс2 — total power) и индекс напряжения регуляторных систем (ИН, усл.ед.) [14]. Для регистрации показателей ВСР использовали прибор «Варикард» («Рамена», Россия), для регистрации систолического и диастолического АД (САД и ДАД, мм рт.ст.) и определения частоты сердечных сокращений (ЧСС) — прибор «A&D» (Япония), для определения степени насыщения крови кислородом (сатурации, SpO2, %), — пульсоксиметр «Palmsat» («NONIN», США). Технику биоуправления применяли согласно описанию в патенте [15].
Статистическая обработка данных
Статистическую значимость результатов оценивали с помощью пакета программ «Statistica 6.0» с использованием средних значений в выборке в виде медианы (Ме) и межквартильного размаха от 25- до 75-процентного уровня (25; 75), критерия Вилкоксона для зависимых выборок, П-критерия Манна—Уитни для независимых выборок и х2-критерия для сравнения долей в выборке. Различия считали статистически значимыми прир <0,05.
Результаты
Анализ данных показал, что у 30 из 33 (91%) человек группы I сеанс биоуправления оказался успешен, что отразилось на значимом повышении при БОС-тренинге в группе показателя ТР и снижении ИН (табл.). В процессе биоуправления у лиц данной группы происходило значимое снижение САД, ЧСС, а также повышение сатурации крови (SpO2). После БОС-тренинга САД и ЧСС оставались ниже, чем в фоне, а показатели ВСР и сатурации крови возвращались к исходным значениям.
У лиц из группы II фоновые значения САД и ДАД были закономерно выше, чем у лиц из группы I. При этом фоновые значения ВСР и сатурации статистически не отличались от группы лиц с нормальным АД. В процессе биоуправления снизились САД и ЧСС, однако вегетативные показатели были разнонаправленными, что не позволило получить статистически значимого повышения ТР и снижения ИН. Доля лиц с успешным сеансом БОС-тренинга составила 55% (11 из 20 человек), что значимо ниже, чем в группе I (р <0,01). Уровень сатурации крови при БОС-тренинге был достоверно ниже, чем у лиц группы I. После БОС-тренинга величины САД и ЧСС, как и у лиц из группы I, оставались ниже, чем фоновые.
У лиц из группы III по сравнению с наблюдаемыми из других групп помимо самых высоких значений АД также был минимальным уровень ТР и максимальным — значение ИН. При биоуправлении значимо снижалось САД и существенно повышалась общая вариабельность ритма сердца (ТР). Однако ЧСС и индекс напряжения изменялись незначительно; при этом ИН оставался самым высоким по сравнению с таковым у лиц других групп. Доля индивидуумов с успешным БОС-тренингом составила 68% (15 человек из 22), что сопоставимо с таковой в группе II и достоверно ниже, чем в группе I (р <0,05). После БОС-тренинга САД осталось ниже, чем в фоне, как и у лиц из других групп. Однако при этом суммарная мощность спектра ВСР не только возвращалась к фоновому значению, но и значительно снижалась, а ИН достигал своего максимума в общей выборке обследованных лиц.
#
21
22
ВЕСТНИК РАМН /2013/ № 7
Таблица. Показатели сердечно-сосудистой системы при биоуправлении параметрами вариабельности сердечного ритма у людей с различным уровнем артериального давления, Me (25; 75)
Показатель I группа (п =33)
Фон (1) БОС (2) После БОС (3)
САД, мм рт.ст. 118,0 (109,0; 123,0) 113,5* (103,0; 121,5) 109,0*** (104,0; 120,0)
ДАД, мм рт.ст. 82,0 (77,04; 84,0) 79,5 (75,0; 84,0) 79,0 (76,5; 83,0)
ЧСС, уд/мин 75,7 (71,7; 82,0) 75,5* (70,9; 77,8) 74,2** (71,2; 78,7)
ИН, усл.ед. 119,93 (84,01; 193,21) 95,50** (57,64; 124,78) 153,41 (86,24; 237,23)
ТР х1000, мс2 1,62 (1,01; 1,91) 2,85*** (2,13; 4,50) 1,38 (0,74; 2,35)
SpO2, % 97,0 (96,0; 98,0) 98,0* (97,0; 98,0) 97,0 (95,0; 98,0)
II группа (п =20)
САД, мм рт.ст. 139,0### (131,0; 143,0) 136,5* ### (122,0; 142,0) 135,0* ### (124,0; 141,0)
ДАД, мм рт.ст. 94,0### (94,0; 99,0) 92,5### (89,0; 100,0) 95,5### (90,0; 98,0)
ЧСС, уд/мин 73,6 (71,6; 80,3) 70,7** (69,1; 82,0) 70,4* (67,2; 80,0)
ИН, усл.ед. 121,12 (72,51; 244,92) 133,72 (65,80; 185,47) 146,96 (132,86; 199,74)
ТР х1000, мс2 1,40 (0,96; 2,75) 1,79 (1,09; 3,19) 1,17 (0,75; 1,43)
SpO2, % 97,0 (96,0; 97,0) 96,0# (95,0; 98,0) 96,5 (96,0; 97,0)
III группа (п =22)
САД, мм рт.ст. 140,0### (125,0; 154,0) 134,5*** ### (116,0; 146,0) 134,0** ### (125,0; 148,0)
ДАД, мм рт.ст. 98,5### (90,0; 105,0) 97,0### (86,0; 107,0) 95,5### (90,0; 108,0)
ЧСС, уд/мин 74,7 (72,7; 81,7) 75,5 (71,2; 80,1) 75,6 (70,9; 79,6)
ИН, усл.ед. 205,65## (140,78; 298,15) 184,90## Д (104,11; 269,11) 324,00** ## Д (177,15; 442,70)
ТР х1000, мс2 0,98## (0,63; 1,29) 1,17* ## (0,91; 1,84) 0,67*** ### Д (0,39; 0,97)
SpO2, % 96,5 (95,0; 98,0) 98,0 (96,0; 98,0) 96,0 (95,0; 98,0)
Примечание. * — p <0,05, ** — p <0,01, *** — p <0,001 — статистически значимые различия между фоном и последующими пробами в каждой группе, # — p <0,05, ## — p <0,01, ### — p <0,001 — статистически значимые различия между I и последующими группами в каждой пробе, Д — p <0,05 — статистически значимые различия между II и III группой в каждой пробе.
Обсуждение
Известно, что при коротких записях (5 мин) суммарная мощность спектра ВСР по физиологическому смыслу приравнена к среднему квадратическому отклонению (СКО) длительности кардиоинтервалов, и вклад непериодических колебаний в составе данного показателя минимален в отличие от СКО [2]. Таким образом, успешность при однократном сеансе биоуправления параметрами ритма сердца в стандартном времени проведения (5 мин) может послужить маркером сохранности резервов вагусной регуляции сердечной деятельности. В отличие от пробы с фиксированным темпом дыхания, которую также применяют для оценки эффективности вагусной регуляции ритмом сердца, успешность биоуправления с целью повышения вагусной активности отражает уровень возможностей организма к осуществлению саморегуляции с активным участием отделов высшей нервной деятельности. Высокий уровень успешности биоуправления у лиц без признаков АГ свидетельствует об оптимальной функции у них кортико-висцеральных нервных связей, адекватных механизмах барорефлекса и кардиореспираторного сопряжения. При таком виде саморегуляции оптимизируется и кровенаполнение периферических сосудов, степень насыщения крови кислородом, что отражается в более высоком проценте сатурации крови. Низкая успешность биоуправления у лиц с АГ связана в первую очередь с нарушением у них цереброгенных механизмов вегетативной регуляции сердечной деятельности [13], особенно у пациентов с плохой приверженностью к лечению. При некорригированной АГ однократный сеанс биоуправления как вариант когнитивной нагрузки выявляет высокую реактивность симпатического отдела вегетативной нервной системы, дисфункцию тонуса пе-
риферических сосудов и снижение степени насыщения крови кислородом. У лиц из группы III в фоне и после биоуправления низкая общая ВРС и высокая симпатическая активность обусловлены, по-видимому, более выраженными вегетативными сдвигами, а также тем, что многие из них не принимали плановых препаратов перед обследованием. Очевидно, что у наблюдаемых нами пациентов с медикаментозной коррекцией АГ реактивность вагусных механизмов — более однонаправленная и выраженная, чем у лиц из группы II, что отражено в значимом повышении суммарной мощности спектра ВСР по сравнению с фоном и в тенденции к повышению сатурации крови при сеансе биоуправления.
Заключение
Способность к биоуправлению параметрами ритма сердца с целью повышения суммарной мощности спектра ВСР в течение стандартной короткой записи (5 мин) может рассматриваться как тест для определения сохранности вагусных резервов вегетативной регуляции сердечной деятельности у лиц с повышенным АД. Независимо от исходного уровня АД, управляемое повышение резервов вагусной регуляции способствует снижению давления (в первую очередь, систолического) уже на первом сеансе БОС-тренинга. Степень успешности биоуправления параметрами ритма сердца на первом сеансе предопределит в дальнейшем индивидуальную стратегию саморегуляции (длительность сеансов, частоту их проведения), что сделает пациента более активным участником при проведении ему комплексной терапии АГ.
Работа поддержана грантом Президиума РАН «Фундаментальные науки — медицине» № 12-П-4-1038.
#
#
АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ КАРДИОЛОГИИ И СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ ХИРУРГИИ
Ф
ЛИТЕРАТУРА
1. Чазова И.Е., Ратова Л.Г, Бойцов С.А., Небиеридзе Д.В. Диагностика и лечение артериальной гипертензии. Рекомендации Российского медицинского общества по артериальной гипертонии и Всероссийского научного общества кардиологов. Системные гипертензии. 2010; 3: 5—26.
2. Чернова И.М., Лукьянов М.М., Сердюк С.Е., Бойцов С.А. Особенности факторов риска, механизмов развития, клинического течения и поражения органов-мишеней у больных артериальной гипертензией молодого возраста. Системные гипертензии. 2008; 3: 60—65.
3. Фомин В.В. Приверженность лечению — одна из ключевых детерминант эффективности антигипертензивной терапии: возможности комбинации ирбесартана с гидрохлоротиазидом. Системные гипертензии. 2010; 3: 30—34.
4. Байбурсян Е.Д., Крюков Н.Н., Киселева Г.И., Малофеева Н.С., Германова И.К. Вариабельность сердечного ритма в оценке степени тяжести артериальной гипертонии. Кардио-васк. тер. и профилактика. 2005; 4 (S2): 30.
5. Абрамкин Д.В., Явелов И.С., Грацианский Н.А. Связь изменений ЧСС во время рефлекторных тестов с вариабельностью ритма сердца. Кардиология. 2004; 44 (8): 27—34.
6. Lehrer PM., Vaschillo E., Vaschillo B., Lu S., Eckbeig D.L., Edel-berg R. et. al. Heart rate variability biofeedback increases baroreflex gain and peak expiratory flow. Psychosomatic Medicine. 2003; 65: 796—805.
7. Lin G., Xiang Q., Fu X., Wang S, Wang S, Chen S. et. al. Heart rate variability biofeedback decreases blood pressure in prehypertensive subjects by improving autonomic function and baroreflex. J. Alt. Complement. Med. 2012; 18 (2): 143—152.
8. Wang S.Z., Li S., Xu X.Y, Lin G.P., Shao L., Zhao Y., Wang T.H. Effect of slow abdominal breathing combined with biofeedback on blood pressure and heart rate variability in prehypertension. J. Alt. Complement. Med. 2010; 16 (10): 1039-1045.
9. Wheat A.L., Larkin K.T. Biofeedback of heart rate variability and related physiology: a critical review. App. Psychophysiol. Biofeedback.
2010; 35 (3): 229-242.
10. Дёмин Д.Б. Оценка полиграфических реакций при биоуправлении параметрами ритма сердца у подростков с разными вариантами вегетативного статуса. Вестн. Росс. Акад. Мед.
Наук. 2012; (2): 11-15.
11. Кривоногова Е.В., Поскотинова Л.В., Дёмин Д.Б. Сравнительный анализ структуры ЭЭГ и параметров вариабельности сердечного ритма при БОС-тренинге в зависимости от уровня серотонина в сыворотке крови девушек 15-17 лет. Бюлл. сибирской медицины. 2011; 10 (4): 21-26.
12. Дёмин Д.Б., Поскотинова Л.В., Кривоногова Е.В. Роль фонового тиреоидного статуса в изменении ЭЭГ подростков при биоуправлении параметрами сердечного ритма. Росс. Физиол. Журн. им. И.М. Сеченова. 2011; 97 (11): 1262-1269.
13. Судаков К.В. Церебральные механизмы в генезе артериальной гипертензии при эмоциональном стрессе. Вестник РАМН.
2003; 12: 70-74.
14. Баевский Р.М., Иванов Г.Г., Чирейкин Л.В., Гаврилуш-кин А.П., Довгалевский П.Я., Кукушкин Ю.А. и др. Анализ вариабельности сердечного ритма при использовании различных электрокардиографических систем (методические рекомендации). Вестник аритмологии. 2001; 24: 65-87. 23
15. Поскотинова Л.В., Семенов Ю.Н. Способ коррекции вегетативных дисбалансов с помощью комплекса для обработки кардиоинтервалограмм и анализа вариабельности сердечного ритма «Варикард 2.51», работающего под управлением компьютерной программы ISCIM 6.1 (BUILD 2.8), с использованием биологической обратной связи. Патент № 2317771 РФ.
Опубл. 27.02.2008. Бюлл. № 6.
#
КОНТАКТНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Поскотинова Лилия Владимировна, кандидат медицинских наук, доктор биологических наук, доцент, заведующая лабораторией биоритмологии ФГБУН «Институт физиологии природных адаптаций» УрО РАН, ведущий научный сотрудник Института медико-биологических исследований ФГАУ ПО «Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова»
Адрес: 163000, Архангельск, пр-т Ломоносова, д. 249, тел.: (8182) 65-29-95, e-mail: [email protected]
Дёмин Денис Борисович, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории биоритмологии
ФГБУН «Институт физиологии природных адаптаций» УрО РАН
Адрес: 163000, Архангельск, пр-т Ломоносова, д. 249, тел.: (8182) 65-29-95, e-mail: [email protected] Кривоногова Елена Вячеславовна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории биоритмологии ФГБУН «Институт физиологии природных адаптаций» УрО РАН
Адрес: 163000, Архангельск, пр-т Ломоносова, д. 249, тел.: (8182) 65-29-95, e-mail: [email protected] Диева Марина Николаевна, врач-невропатолог ГБУЗ АО «Архангельская городская поликлиника № 2»
Адрес: 163069, Архангельск, ул. Северодвинская, д. 16, тел.: (8182) 68-38-35, e-mail: [email protected] Хасанова Нина Минувалиевна, кандидат медицинских наук, ассистент кафедры семейной медицины ГОУ ВПО «Северный государственный медицинский университет»
Адрес: 163001, Архангельск, Троицкий пр-т, д. 51, тел.: (8182) 28-57-91, e-mail: [email protected]
#
