Вариабельность амплитуды пульсации аорты и периферических микрососудов в юношеском возрасте Текст научной статьи по специальности «Науки о здоровье»

УДК 612.13:616.1

В. В. Наумова, Е. С. Земцова, Д. Г. Щелев, С. О. Пилявский

ВАРИАБЕЛЬНОСТЬ АМПЛИТУДЫ ПУЛЬСАЦИИ АОРТЫ И ПЕРИФЕРИЧЕСКИХ МИКРОСОСУДОВ В ЮНОШЕСКОМ ВОЗРАСТЕ

Научно-исследовательский институт комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний СО РАМН, Новокузнецк

Новокузнецкий государственный институт усовершенствования врачей Росздрава

Колебательные процессы являются фундаментальным свойством живой материи. Эти колебания можно зарегистрировать во всех системах организма. В последние годы особый интерес проявляется к анализу медленных колебаний кровообращения из-за их высокой информативности и прогностической значимости. Анализ вариабельности параметров гемодинамики (ВПГ) и, в частности, ритма сердца является современной неинвазивной методологией оценки состояния регуляторных процессов в организме и широко используется в прикладной физиологии, профилактической и клинической медицине [1-3].

Актуальным представляется изучение медленных колебаний параметров гемодинамики у здоровых лиц разного возраста и пола с целью выделения нормативных показателей. В опубликованных работах рассматриваются, как правило, возрастно-половые аспекты вариабельности ритма сердца [4-6]. Работы по оценке вариабельности других параметров кровообращения единичны. Следует отметить важность выявления половых особенностей ВПГ, так как «бесполая» физиология существенно искажает истинную картину. Более того, невнимание к половому составу экспериментальных групп может приводить к противоречивым результатам и выводам в экспериментах, проводимых по одной и той же методике, в зависимости от того, кто преобладал в данной выборке — мужчины или женщины [7].

Цель исследования — изучить особенности вариабельности амплитуды пульсации аорты и микрососудов конечности у юношей и девушек.

Материалы и методы. Обследованы практически здоровые студенты юношеского возраста (от 17 до 22 лет) — 103 юноши (возраст — 19,2±1,3 года (среднее значение±стандартное отклонение)) и 101 девушка (возраст 18,8±0,9 года).

Обследование проводилось с 10.00 до 14.00 ч в положении лежа, в покое при произвольном дыхании. Соблюдались требования к стандартизации исследования кровообращения по физической активности (пребывание 15 мин до исследования в состоянии покоя), по эмоциональному состоянию (отсутствие психоэмоционального напряжения), по приему пищи (пациенты не употребляли перед исследованием пищу, алкоголь, не курили), по режиму в помещении (исследование проводилось при оптимальной температуре окружающей среды — 20-22 °С).

Использовался монитор анастезиолога-реаниматолога для гемодинамического мониторинга — МАРГ 10-01 (ООО «Микролюкс», г Челябинск), подключенный к персональному

© В. В. Наумова, Е. С. Земцова, Д. Г. Щелев, С. О. Пилявский, 2009

компьютеру с установленным программным обеспечением («Кентавр»). Прибор имеет четыре измерительных канала: электрокардиограммы, реограммы, фотоплетизмограммы и неинвазивного артериального давления.

Регистрировались амплитуда реограммы, или амплитуда пульсации аорты (АПА, мОм) и амплитуда фотоплетизмограммы, или амплитуда пульсации микрососудов I пальца стопы (АПМ, отн. ед.) в режиме «от удара к удару» в течение 5-10 мин (500 ударов сердца).

После окончания записи автоматически рассчитывалось среднее значение (M) изучаемых параметров в ряду из 500 значений; проводился спектральный анализ вариабельности параметров гемодинамики (ВПГ) по методике быстрого преобразования Фурье; оценивались общая мощность спектра ВПГ (Т, баллы (1 балл — (ед. изм.)/Гц)), фактическая середина частоты спектра ВПГ (Fm, Гц), абсолютные (баллы) и относительные (% от Т) значения мощности ВПГ в четырех частотных диапазонах спектра: ультранизкочастотном — с границами от 0,003 до 0,025 Гц (ULF, %ULF), очень низкочастотном — от 0,025 до 0,075 Гц (VLF, %VLF), низкочастотном — от 0,075 до 0,15 Гц (LF, %LF) и высокочастотном — от 0,15 до 0,5 Гц (HF, %HF).

Статистическая обработка полученных данных осуществлялась с использованием пакета статистического анализа Stat Soft Statistica v6.0. Использовались следующие статистические методы: тест Колмогорова-Смирнова (Kolmogorov-Smimov test), критерий Манна-Уитни (Mann-Whitney U test). Критический уровень значимости (р) при проверке статистических гипотез принимался равным 0,05.

Интерпретация полученных результатов основывалась на имеющихся в литературе данных о связи ультранизкочастотной составляющей спектра ВПГ с метаболическими процессами, очень низкочастотной компоненты — с активностью нейрогуморального механизма регуляции, низкочастотной составляющей — с барорефлексом, высокочастотных колебаний — с дыханием.

Результаты и их обсуждение. Проведен анализ распределения изучаемых показателей спектра вариабельности амплитуды пульсации аорты (ВАПА) в выборке исследуемых юношеского возраста. Выявлено, что эмпирическое распределение Т, HF, LF, VLF, ULF, %HF, %VLF и %ULF не подчиняется закону нормального распределения признака (р < 0,01). Статистически значимых различий между эмпирическим и теоретическим нормальным распределениямиМ, Fm, а также %LF не отмечено. Распределение абсолютных спектральных показателей — Т, HF, LF, VLF и %HF имело выраженную левостороннюю, или положительную асимметрию (т. е. чаще встречались более низкие значения признаков), вследствие чего средние величины данных параметров в выборке превышали медианы в 2-7 раз (рис. 1).

В ряде исследований было отмечено, что характеристики вариабельности других параметров гемодинамики, в том числе ритма сердца, также не подчиняются нормальному распределению [5]. В случае несимметричности распределения значений признака данные целесообразно описывать с помощью медианы и процентилей, а при проверке статистических гипотез — применять непараметрические критерии [8-10]. К сожалению, в большинстве работ по изучению вариабельности показателей гемодинамики в качестве статистических характеристик данных используются средняя величина и среднеквадратичное отклонение, которые не дают представления о характере распределения исследуемых признаков, а также неправомочно используются параметрические критерии (?-критерий Стьюдента, критерий корреляции Пирсона). Некорректное применение авторами методов статистики при анализе экспериментальных биомедицинских данных

79

270 12738 25207 37676 50145 62614

6504 18973 31442 43911 56379

Т, баллы

Рис. 1. Эмпирическое (гистограмма) и теоретическое нормальное (плавная кривая) распределения общей мощности спектра ВАПА (Т) в выборке исследуемых юношеского возраста (средняя величина Т составила 3235 баллов, медиана Т — 1587 баллов)

делает весьма сомнительными, а иногда и просто несостоятельными декларируемые ими выводы [10].

Определены описательные статистики спектральных показателей ВАПА в группе исследуемых юношеского возраста — медиана и межквартильный диапазон (от 25 до 75 процентиля) (табл. 1). В спектре ВАПА отмечено выраженное превалирование высокочастотных колебаний. Доля низкочастотных, очень низкочастотных и ультра-низкочастотных колебаний значительно ниже. Таким образом, вариабельность данного параметра кровообращения в основном определяется дыхательными влияниями и мало

Таблица 1

Спектральные показатели вариабельности амплитуды пульсации аорты у исследуемых

юношеского возраста

Показатель Медиана Межквартильный диапазон

М 230 204-268

Т 1587 887-3139

Еш 0,20 0,16-0,27

иЬЕ 38 14-87

УЪЕ 133 61-342

ЬЕ 376 161-751

НЕ 1065 591-1749

%иЬЕ 2 1-4

%УЪЕ 8 6-14

%ЬЕ 25 19-29

%НЕ 63 53-70

220

200 ■

- 180 ■

160 ■

■ 140 ■

г 120 .

□ § 100 ■

Р 80 ■

60 ' 1 1 □

_ 40 • □

20 ■ Ш

ю д

ю д

□ Медиана I I 25-75%

700

600

500

400

300

200

100

0

1 1 1 1 2000 1 1 1 1 —1 1 1 1

2600

1600 2200

1200 1800

Ич ь-1 Ё 1400 □

800

. □ □ 1000

0 — 400 : □ — 600 □

■ i i i 0 ■ i ■ i 200 1 1 1 1

Ю Д

Ю Д

ю д

□ Медиана I I 25-75%

Рис. 2. Спектральные показатели вариабельности амплитуды пульсации аорты у юношей (Ю) и девушек (Д)

зависит от активных факторов регуляции (нейрогенного, гуморального, метаболического механизмов). Известно, что аорта — упругоэластический орган с незначительной долей гладкомышечных клеток — основной мишени нервных и гуморальных влияний, что обусловливает ее зависимость главным образом от пассивных регуляторных механизмов.

Выявлен значительный разброс индивидуальных значений абсолютных и относительных показателей спектра ВАПА.

Определены половые особенности спектральных показателей ВАПА: у девушек чаще встречаются более высокие значения М, Т, иЬЕ, УЬЕ, ЬЕ и НЕ (р < 0,0001) (рис. 2). Статистически значимых отличий по показателям Еш, %ИЬЕ, %УЬЕ, %ЬЕ и %НЕ не выявлено. У девушек по сравнению с юношами отмечен более широкий диапазон индивидуальных значений абсолютных спектральных показателей ВАПА. Подобные закономерности выявлены при изучении спектральных показателей ВАПА мужчин и женщин зрелого возраста [11, 12].

Полученные результаты свидетельствуют о том, что у девушек по сравнению с юношами выше активность механизмов регуляции АПА, однако соотношение активности отдельных звеньев регуляции АПА у юношей и девушек имеет сходный характер. Более высокие значения амплитуды пульсации аорты у девушек можно связать с большей эластичностью их кровеносных сосудов.

Изучен характер распределения спектральных показателей вариабельности амплитуды пульсации микрососудов (ВАПМ) в выборке исследуемых юношеского возраста. Показано, что эмпирическое распределение Т, Еш, НЕ, ЬЕ, УЬЕ, ИЬЕ, %НЕ, %ЬЕ и %УЬЕ отличается от теоретически нормального распределения данных параметров (р < 0,05). При сопоставлении двух распределений (теоретического и выборочного) %ИЬЕ статистически значимых отличий не выявлено.

Распределение абсолютных спектральных показателей (Т, ЫБ, ЬБ, УЬБ, ИЬБ) имело резко выраженную левостороннюю асимметрию, в результате чего средние значения данных параметров многократно превышали медианы (Т — в 26 раз, ЫР — в 93 раза, ЬБ — в 110 раз, УЬБ — в 12 раз, ИЬБ — в 12 раз). Левосторонней асимметрией также характеризовалось распределение М, Бт, %ЫБ и %ЬЕ

Определены описательные статистики спектральных показателей ВАПМ в выборке исследуемых юношеского возраста (табл. 2). В спектре ВАПМ отмечено превалирование очень низкочастотных и ультранизкочастотных колебаний, связанных с гуморальнометаболической регуляцией. Индивидуальные значения абсолютных и относительных спектральных показателей спектра ВАПМ варьировали в широком диапазоне.

При сравнении спектральных показателей ВАПМ юношей и девушек выявлены следующие статистически значимые отличия (р < 0,05): у юношей чаще встречаются более высокие значения М, Т, ЫБ, ЬБ, УЬБ ИЬБ и %ЬБ (рис. 3). Таким образом, у юношей по сравнению с девушками выше активность механизмов регуляции АПМ, наблюдается также более высокий вклад в регуляцию данного параметра (относительно других механизмов) барорефлекторного механизма. Следует отметить, что подобные половые особенности спектральных характеристик ВАПМ выявлены в зрелом возрасте [11, 12].

У девушек наблюдается тенденция к более низким значениям Бт (р = 0,08) и более высоким значениям %иЬБ (р = 0,08). В группе юношей выше разброс индивидуальных значений абсолютных спектральных показателей ВАПМ. Статистически значимых отличий по показателям Бт, %иЬБ, %УЬБ и %ЫБ не установлено.

В заключение можно сделать следующие выводы.

1. В спектре вариабельности амплитуды пульсации аорты превалирует высокочастотная составляющая (ЫБ), связанная с дыхательными влияниями.

2. В спектре вариабельности амплитуды пульсации микрососудов пальца стопы доминирует очень низкочастотная составляющая (УЬБ), являющаяся маркером гуморальной регуляции.

3. Индивидуальные характеристики спектров вариабельности амплитуды пульсации аорты и микрососудов здоровых исследуемых юношеского возраста отличаются значительным разнообразием.

Таблица 2

Спектральные показатели вариабельности амплитуды пульсации микрососудов I пальца стопы

у исследуемых юношеского возраста

Показатель Медиана Межквартильный диапазон

М 16 11-29

Т 8 1,2-50

Бт 0,03 0,03-0,04

иЪЕ 1,7 0,2-11

УЬБ 3,9 0,5-27

ЬБ 0,8 0,1-4

ЫБ 0,4 0,1-2,5

%иЬБ 27 14-37

%УЬБ 46 39-53

%ЬБ 11 4-25

%ЫБ 6 1-20

ю д

□ Медиана I I 25-75 %

□ Медиана I I 25-75 %

Ю Д

ю д

ю д

□ Медиана I I 25-75 %

Рис. 3. Спектральные показатели вариабельности амплитуды пульсации микрососудов I пальца стопы у юношей (Ю) и девушек (Д)

4. У девушек чаще встречаются более высокие значения амплитуды пульсации аорты, общей мощности вариабельности амплитуды пульсации аорты и четырех ее составляющих (ULF, VLF, LF и HF).

5. У юношей чаще определяются более высокие значения амплитуды пульсации микрососудов, общей мощности вариабельности амплитуды пульсации микрососудов и четырех ее составляющих (ULF, VLF, LF и HF), а также чаще наблюдаются более высокие относительные значения мощности вариабельности амплитуды пульсации микрососудов в низкочастотном диапазоне спектра (%LF).

Литература

1. Астахов А. А. Физиологические основы биоимпедансного мониторинга гемодинамики в анестезиологии (с помощью системы «Кентавр»): Учебн. пос. для врачей анестезиологов: В 2 т. Челябинск, 1996.

2. Баевский Р. М., Иванов Г. Г. Вариабельность сердечного ритма: теоретические аспекты и возможности клинического применения // Ультразв. и функц. диагностика. 2001. № 3. С. 108-127.

3. Флейшман А. Н. Вариабельность ритма сердца и медленные колебания гемодинамики: Нелинейные феномены: Учебн. атлас для врачей. Новокузнецк, 2004. 99 с.

4. Баевский Р. М., Берсенев Е. Ю., Берсенева И. А. Медленные волны сердечного ритма как индикатор возрастного развития детей и подростков // Медленные колебательные процессы в организме человека: Теоретические и прикладные аспекты нелинейной динамики в физиологии и медицине: Сб. матер. III симп. и школы. Новокузнецк. 2001. 21-25 мая. Новокузнецк, 2001. С. 105-109.

5. Галеев А. Р., Игишева Л. Н., Казин Э. М. Вариабельность сердечного ритма у здоровых детей в возрасте 6-16 лет // Физиология человека. 2002. Т. 28. № 4. С. 54-58.

6. Коркушко О. В., Шатило В. Б., Шатило Т. В., Короткая Е. В. Анализ вегетативной регуляции сердечного ритма на различных этапах индивидуального развития человека // Там же. 1991. Т. 17. № 2. С. 31-39.

7. Ильин Е. П. Дифференциальная психофизиология мужчины и женщины. СПб., 2002. 544 с.

8. Гланц С. Медико-биологическая статистика: Пер. с англ. М., 1999. 459 с.

9. Ланг Т. Двадцать ошибок статистического анализа, которые вы сами можете обнаружить в биомедицинских статьях // Межд. журн. мед. практики. 2005. Вып. 1. С. 21-31.

10. Леонов В. П., Ижевский П. В. Об использовании прикладной статистики при подготовке диссертационных работ по медицинским и биологическим специальностям // Бюллетень ВАК РФ. 1997. № 5. С. 56-61.

11. Наумова В. В., Земцова Е. С., Щелев Д. Г., Пилявский С. О. Гендерные особенности вариабельности сосудистого кровообращения в зрелом возрасте // Бюл. экспер. биол. и мед. 2008. Т. 145. № 4. С. 399-401.

12. Наумова В. В., Земцова Е. С., Щелев Д. Г., Пилявский С. О. Вариабельность параметров кровообращения в зрелом возрасте // Вестн. С.-Петерб. ун-та. Сер. 11. 2008. Вып. 3. С. 60-68.

Статья принята к печати 17 декабря 2008 г