CC BY
146
УДК 612.172.2-019.07
ВАРИАБЕЛЬНОСТЬ СЕРДЕЧНОГО РИТМА У ЗДОРОВЫХ ДЕТЕЙ
В ВОЗРАСТЕ 6-16 ЛЕТ
А.Р. Галеев, Л.Н. Игишева *, Э.М. Козин
Кемеровский государственный университет,
* Кемеровская государственная медицинская академия, Кемерово, Российская Федерация
РЕЗЮМЕ
Для изучения возрастных особенностей вариабельности сердечного ритма у детей в возрасте 6-16 лет были проанализированы кардиоритмограммы 5400 детей. Выявлено, что значения параметров сердечного ритма (М, ТР, УЬР, НР) у детей 6-16 лет увеличиваются с возрастом, волнообразно изме-
няясь от года к году. Половые различия наблюдались по параметру М с 9-и лет, по параметрам ТР, УРР, и с 11-и лет, по параметрам НР с 12-и лет. В 16 лет различий между мальчиками и де-
вочками по всем параметрам вариабельности сердечного ритма обнаружено не было. Показано, что параметр УРР, полученный на записи электрокардиограммы продолжительностью менее пяти минут, пригоден для физиологической и клинической оценки. Полученные значения параметров могут быть использованы в практике, как нормативные.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: дети, вариабельность сердечного ритма
ВВЕДЕНИЕ
Среди современных методологических подходов к оценке состояния сердечно-сосудистой системы и организма в целом существенное место принадлежит анализу вариабельности сердечного ритма (СР). Вместе с тем, сложность практического использования этого метода заключается в значительных индивидуальных различиях параметров СР у здоровых людей. Это затрудняет клиническую и физиологическую интерпретацию значений параметров СР. Существенную роль в оценке вариабельности СР придают возрастно-половым особенностям [1, 2, 3, 4]. Особое внимание привлекает школьный возраст, поскольку за период обучения в школе в 4-5 раз снижается доля здоровых детей. Более чем у половины учащихся выявляются хронические патологии с сердечно-сосудистыми, психоневрологическими нарушениями, в основе которых лежат дисрегуляторные сдвиги. В связи с этим в последнее десятилетие увеличилась значимость методов для мониторинга и экспресс-оценки состояния здоровья школьников.
По этой причине особый интерес представляют данные по изучению показателей вариабельности СР, полученные на коротких записях, у детей разного возраста. Вместе с тем, работ с большими объёмами выборок и характеристикой каждого года жизни не достаточно. К тому же в большинстве исследований используются разные единицы измерения представляемых данных. Это значительно затрудняет сопоставление и использование их
езультатов. В настоящее время международным сообществом кардиологов рекомендованы стандарты измерения, физиологической интерпретации и клинического использования вариабельности СР на которые следует ориентироваться при проведении кардиоритмологи-ческих исследований [4].
В связи с этим мы исследовали вариабельность СР у детей в возрасте 6-16 лет с целью получения нормальных значений параметров пригодных для экспресс-оценки состояния сердечно-сосудистой системы.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Для изучения возрастных особенностей регуляции СР была использована выборка кар-диоритмограмм 5400 школьников в возрасте 6-16 лет имевших 1-2 группу здоровья. Запись кардиоритмограмм проводилась с 9 до 12 часов в рабочие дни недели в начале учебного года. Поскольку для сравнения ряда параметров СР требуется, чтобы группы были равночисленны, в каждой возрастной группе было выбрано случайным образом триста человек для последующего анализа. Разница в долях мальчиков и девочек в каждой возрастной группе не превышала 3%. Анализируемая выборка состояла из 3300 кардиоритмограмм школьников.
Кардиоритмографическое обследование и математическая обработка кардиоритмограмм проводилась с помощью кардиоритмографи-ческого комплекса ORTO Science (www.orto.ru/science) [1]. Кардиоритмограммы записывались после пяти минут отдыха в по-
ложении лежа. За ЫЫ-интсрвал принимался интервал между последовательными СЖБ-комплексами электрокардиограммы. Записанные кардиоритмограммы включали не менее 200 последовательных ЫЫ-интсрвалов суммарной продолжительностью не менее 128 секунд. Такая продолжительность записи выбрана для сокращения времени обследования и достаточна для оценки спектральных характеристик СР в диапазоне 0,4-0,017 Гц [5]. Для анализа вариабельности СР использовались параметры, рекомендованные Стандартами [4]. Поскольку значения статистических характеристик (М, 5ЭЫЫ. ЯМ550) существенно зависят от количества анализируемых случаев, то они всегда рассчитывались по первым 200 интервалам. Для спектрального анализа кар-диоритмограмма предварительно нормировалась по времени в тахограмму продолжительностью 128 секунд. Спектральные характеристики СР вычислялись по методу быстрого преобразования Фурье. Полученная периодограмма сглаживалась окном Хемминга с шириной пять точек.
Статистическая обработка полученных данных проводилась с использованием следующих методов: КтзкаЬДУаШз АЫОУА. Мапп-ДУЫШеу и тест, ДУаЫЛУоНхтйг Яилэ тест, тест Колмогорова-Смирнова. За достоверные отличия принимались отличия при р<0,05. В связи с тем, что подавляющее большинство параметров СР не имеют нормального распре-
Возрастные изменения статистич
деления, в представленной работе они описаны медианой и 25, 75 персентелями. Сравнение средних значений и медиан в нашей выборке показали, что из-за асимметричности распределений средние могут отличаться от медиан на 50-70%, что не учитывалось многими исследователями и, как правило, приводило к существенному завышению значений, рекомендуемых ими в качестве ориентировочных нормативов.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
При анализе возрастных особенностей изменений среднего значения ЫЫ-интсрвалов (М) было отмечено достоверное его увеличение с возрастом (р<0,0001) (табл. 1). Это соответствовало общеизвестному представлению об урежении частоты сердечных сокращений с возрастом в связи с улучшением функциональных возможностей сердца [6, 7].
Наибольшие различия М наблюдались у детей в возрасте 8 и 9 лет. Значение М у детей 10-и, 11-и, 12-и лет были близки, а в группах школьников 13-и, 14-и, 15-и, 16-и лет различия были более выражены. Первые половые различия в изменениях М обнаружены в 9 лет и связаны с тем, что у мальчиков средний ЫЫ-интсрвал был длиннее. Подобные различия наблюдались в 10, 11, 12, 13, 14 лет и не выявлялись в 15 и 16 лет.
Таблица 1
параметров сердечного ритма
Возраст М (сек) Медиана 25й - 75й перцентили БОГОЧ (сек) Медиана 25й - 75й перцентили ЬШЗЭБ (сек) Медиана 25й - 75й перцентили
6 0,658 0,61-0,72 0,051 0,039-0,069 0,05 0,034-0,07
7 0,667 0,61-0,73 0,047* 0,034-0,064 0,043* 0,027-0,065
8 0,681* 0,62-0,74 0,054 0,037-0,073 0,052 0,033-0,079
9 м 0,743* д 0,719* 0,67-0,82 0,66-0,8 0,055* 0,043-0,079 0,056* 0,035-0,079
10 м 0,753 д 0,719 0,7-0,84 0,67-0,79 0,055 0,043-0,074 0,057 0,037-0,081
11 м 0,762 д 0,733 0,70-0,84 0,68-0,80 м 0,058 д 0,053 0,043-0,079 0,038-0,071 м 0,062 д 0,053 0,039-0,092 0,037-0,075
12 м 0,754* д 0,712* 0,67-0,84 0,66-0,78 м 0,056 д 0,050 0,040-0,079 0,041-0,068 м 0,053* д 0,043* 0,031-0,083 0,030-0,064
13 м 0,767 Д 0,762 0,69-0,84 0,7-0,82 м 0,058 д 0,056 0,040-0,076 0,042-0,076 0,58* 0,041-0,081
14 м 0,772* 0,70-0,85 м 0,068* 0,051-0,082 м 0,066 0,040-0,089
Д 0,757 0,67-0,84 д 0,055 0,043-0,081 д 0,050 0,038-0,075
15 0,795* 0,72-0,89 0,061* 0,044-0,078 0,05 0,037-0,074
16 0,819 0,74-0,92 0,061 0,044-0,082 0,057 0,035-0,08
* - Достоверные различия параметров (р<0,05) по сравнению с предыдущим возрастом
Примечание. Если в каком-либо возрасте есть различия в значениях параметров между мальчиками и
девочками, то значения параметров указываются отдельно: м - для мальчиков, д - для девочек
Значения БЭЫЫ. параметра, отражающего общую вариабельность СР, были максимальными у детей 9-и, 13-и, 14-и лет и минимальными у 7-и, 12-и летних. Вместе сзб этим, была отмечена общая закономерность увеличения значения БЭЫЫ с возрастом (р<0,001), носившая волнообразный характер. Половые различия в значениях БЭЫЫ наблюдались у детей в 12, 13 и 14 лет и характеризовались большим значением медианы БЭЫЫ у лиц мужского пола. Очевидно, это было связано с большим ударным объемом сердца у мальчиков, что сопровождалось большей рефлекторной активностью парасимпатического отдела ВНС.
Максимальные значения медианы параметра ЯМ550. отражающего высокочастотные компоненты СР, были отмечены в 9 и 13 лет, минимальные значения были в 7, 8, 12
МСЕК2
10000
9000
8000
лет. Значение медианы ЯМЗЗЭ с увеличением возраста изменялось волнообразно с тенденцией к возрастанию
Параметр ТР, характеризующий общую мощность спектральных компонент СР, имеет близкий физиологический смысл к БЭЫЫ. поэтому у него наблюдались схожие возрастные тенденции. Максимально различались значения этого параметра у детей 8-и, 9-и лет и 12-и, 13-и лет (рис.). Вместе с этим обнаружены меньшие значения ТР у детей 15-и лет по сравнению с 14-и летними. Эти различия демонстрировали волнообразный характер увеличения ТР с возрастом, аналогично БЭЫЫ. Значения ТР различались между мальчиками и девочками в возрастах с 11-и до 15-и лет. У мальчиков медианы этого параметра были больше.
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
общий
мальчики
девочки
ШНта
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15
16 ВОЗРАСТ
Рис. Возрастная динамика значения медианы параметра ТР
Примечание. Два значения ТР в одном возрасте приведены, если есть достоверное различие между мальчиками и девочками. Линии погрешности ограничивают диапазон, в который попадает 50° о случаев
В наших исследованиях обнаружено, что УЬБ, отражающий, по мнению ряда исследователей, активность надсегментарного уровня ВНС [8], достоверно увеличивался с возрастом (р<0,001), увеличивались как медиана, так и дисперсия этого параметра (табл. 2). Вместе с этим наблюдались колебания значений УЬТ в возрастных группах сходные с колебаниями БЭЫЫ и ТР с меньшим значением в 11 лет и с наибольшим в 13 лет. Половые различия значений УЬТ нами были отмечены у школьников в возрастах с 11-и до 15-и лет. Общие тенденции изменения УЬТ соответствуют данным
полученными Хаспековой Н.Б. (1996) и Баевским P.M. (2001).
При анализе возрастных особенностей параметра LF, характеризующего симпатические и парасимпатические влияния на СР, мы не обнаружили закономерности увеличения его значений в последовательных возрастных группах (табл. 2). Вместе с этим значения LF имели возрастные отличия аналогичные изменениям SDNN и ТР и были максимальными в 9, 13 лет и минимальными в 12 и 14 лет. Значения медиан LF были больше в 11 и 13 лет у девочек, а в 14 и 15 лет у мальчиков.
Параметр НБ, характеризующий парасимпатические влияния, в отличие от и с возрастом достоверно увеличивался (р<0,001). При общей тенденции увеличения НБ с возрастом
Возрастные изменения спектрал]
обнаружены низкие его значения в 12 лет и высокие значения в 9, 10, 11 и 13, 14 лет (табл. 2). Половые различия по параметру НБ были отмечены в 12, 13, 14 лет.
Таблица 2
>|\ параметров сердечного ритма
возраст VLF (мсекг) Медиана 25й - 75й перцентили LF (мсекг) Медиана 25й - 75й перцентили HF (мсекг) Медиана 25й - 75й перцентили
6 1149 689-2064 1106 634-2001 586 287-1387
7 1203 626-2080 1113 540-2077 538 266-1383
8 1119 574-2042 1123 555-2232 678 361-1434
9 1289* 767-2396 1287* 704-2144 820* 402-1942
10 1262 720-2247 1170 713-2122 728 341-1642
11 м 1335 д 1190 710-2679 712-2080 м 1318 д 1061 687-2111 551-1900 855 362-1858
12 м 1460* 736-2802 м 1139 657-2158 м 807* 304-1875
д1559* 793-2318 д 964 633-1711 д 616* 353-1096
13 м1702* 1001-3026 м 1369* 801-2526 м 830* 367-2163
д1649* 870-3045 д1399* 717-2695 д 835* 397-1727
14 м 1692* 966-3041 м 1446* 714-3240 м 976* 427-2102
д1468* 768-2676 д 994* 543-2124 д 863* 397-1833
15 м 2305* д1358* 991-4011 828-2311 м 1472 д 1045 722-3033 641-2137 704* 307-1329
16 1808* 1046-3401 1277 687-2390 755 307-1589
* - Достоверные различия параметров (р<0,05) по сравнению с предыдущим возрастом
Примечание. Если в каком-либо возрасте есть различия в значениях параметров между мальчиками и девочками, то значения параметров указываются отдельно: м - для мальчиков, д - для девочек
При анализе возрастных особенностей соотношения ЫТНР, характеризующее, по мнению ряда исследователей, вагусно-симпатический баланс, общих закономерностей не обнаружено. Минимальное значение медианы ЦУНР имеет в 14 лет и максимальное в 6, 15,
* - Достоверные различия параметров (р<0,05) по сравнению с предыдущим возрастом Примечание. Если в каком-либо возрасте есть различия в значениях параметров между мальчиками и девочками, то значения параметров указываются отдельно: м - для мальчиков, д - для девочек
Выявленное увеличение с возрастом продолжительности интервала NN и, соответственно, урежение пульса связано с увеличением массы сердца и ударного объема [6, 7]. Обнаруженные половые различия по этому показателю соответствуют общеизвестным данным о появлении в 9 лет и последующем сохранении различий в ударном объеме крови и относительной массе сердца на 1 кг массы тела [6, 7]. По другим параметрам вариабельности СР половые различия наблюдались в группах 11-15 лет и были связанны с регуляторными изменениями при половом созревании, которое у девочек начинается раньше.
Возрастание вариабельности и общей мощности спектра с возрастом свидетельствовали о повышении интенсивности вегетативных воздействий на СР. По данным ряда исследователей в 6-9 лет [3] и 11-13 лет [10] наблюдается относительное равновесие регуляции СР за счет, по их мнению, повышенного тонуса парасимпатического отдела ВНС. Полученные нами данные также указывали на увеличение параметров характеризующих парасимпатические влияния. По нашему мнению, это не свидетельствовало о равновесии активности отделов ВНС, поскольку ежегодные изменения не позволяли говорить о стабильности функционирования парасимпатического отдела до 1516 лет. Наблюдаемые волнообразные измене-
16 лет (табл. 3).
Таблица 3
Возрастные изменения параметра и/НГ
Возраст LF/HF Медиана 25й - 75й перцентили
6 1,93 1,14-2,82
7 1,73* 1,1-2,83
8 1,6 0,97-2,48
9 1,43 0,92-2,37
10 1,68 0,95-2,62
11 1,41 0,83-2,28
12 м 1,66 0,88-2,56
12 Д 1,59 1,04-2,6
13 м 1,59* 0,92-2,64
13 Д 1,57* 1,01-2,39
14 1,32* 0,77-2,16
15 м 2,0* 1,29-3,23
15 Д 1,7* 0,99-2,5
16 1,74 0,98-3,22
ния параметров СР в возрасте с 6 до 15 лет, вероятно, демонстрировали регуляторные сдвиги, имевшие адаптационный характер. Отсутствие различий в параметрах СР между детьми в возрасте 15 и 16 лет, можно трактовать, как стабилизацию регуляции СР. Также в 16 лет не были выявлены половые различия параметров, что подтверждало это мнение. Стабилизация регуляции, наблюдаемая в 15-16 лет, вероятно, свидетельствовала о завершении адаптационных перестроек и формировании оптимальной регуляции к этому этапу онтогенеза. Подобные заключения о совершенствовании регуляции СР к 15-16 годам были сделаны и другими исследователями [2]. Для окончательного подтверждения данного мнения требуется провести аналогичное исследование в возрастных группах с 17 до 30 лет.
В кардиоритмографических Стандартах указано, что сомнительно наличие физиологической сущности компоненты УЬБ, полученной на коротких записях (менее пяти мин) электрокардиограмм. В связи с этим интерпретировать значения параметра УЫ7 не рекомендуется [4]. В наших исследованиях мы обнаружили закономерные возрастные изменения УЦ% соответствующие возрастным изменениям других параметров вариабельности СР (М, БЭЫЫ. НБ). Это свидетельствовало о наличии физиологического смысла и возможности интерпретации данного параметра полученного на коротких записях. Подобное мнение высказывают и другие исследователи [8, 9]. Наиболее значимые изменения УЬБ наблюдались у детей в возрасте 12-15 лет и характеризовались значительным увеличением медианы и вариативности УЫ\ По данным отечественных авторов, УЬБ отражает степень активации высших вегетативных центров [11],
ЛИТЕРАТУРА
или эрготропных систем, ответственных за адаптацию [8]. Полученные нами данные позволили предположить, что с 12-и лет начинается совершенствование указанных структур.
Изменения параметров Ц7 и и/НЁ не совпадали с возрастной динамикой других параметров вариабельности СР. Параметры УЬБ и НБ с возрастом увеличивались, в то время как и не возрастал. Это позволило нам предположить, что увеличение парасимпатической составляющей в диапазоне Ц7 нивелировалось снижением активности симпатического отдела. Что и обуславливало отсутствие возрастных закономерностей изменения Ц7. Сложное происхождение параметра Ы7, и соответственно ЦУНР, не позволяло адекватно интерпретировать их изменения с возрастом, что накладывает ограничения к его использованию в практике.
ВЫВОДЫ
1. Значения параметров ВСР (М, БЭЫЫ. КМББО, ТР, УЫ7, НБ) у детей 6-16 лет увеличиваются с возрастом, волнообразно изменяясь от года к году. Полученные значения параметров могут быть использованы в практике, как нормативные.
2. Половые различия наблюдались по параметру М с 9-и лет, по параметрам ТР, УЬБ, Ц7 с 11-и лет, по параметрам БЭЫЫ. КМББО, НБ с 12-и лет. В 16 лет различий между мальчиками и девочками по всем параметрам СР обнаружено не было.
3. Параметр УЫ7, полученный на записи электрокардиограммы продолжительностью менее пяти минут, пригоден для физиологической и клинической оценки. Оценка параметров и и и/ОТ неоднозначна, что затрудняет их практическое применение.
1. Галеев А.Р. Использование показателей сердечного ритма для оценки функционального состояния школьников с учётом их возрастных особенностей и уровня двигательной активности. Автореф. дисс. ... к. биол. наук. Новосибирск. 1999. 20 с
2. ГриненеЭ., Вайткявичус В., Марачинскене Э.// Физиология человека. 1990. Т.16. № 1. С. 88-93.
3. Коркушко О.В., Шатило В.Б., Шатило Т.В., и др. //Физиология человека. 1991. Т. 17. №2. С. 31-39.
4. Task Force of the European Society of Cardiology and the North American Society of Pacing and Electrophysiology. Heart Rate Variability // Circulation 1996. Vol. 93. P. 1043-1065.
5. Отнес P., Эноксон JI. Прикладной анализ временных рядов. М.: Мир. 1982. 286 с.
6. Доскин В.А., Келлер X, Мураенко Н.М., Тонкова-Ямпольская Р.В. Морфофункциональные константы детского организма. Справочник. М:Медицина. 1997. 288 с.
7. Кмить Г.В., Рублева JIB. // Физиология человека. 2001. Т. 27. №5. С. 54-59
8. Хаспекова Н.Б. Регуляция вариативности ритма сердца у здоровых и больных с психогенной и органической патологией мозга. Дисс. ... д-ра мед.наук. М. 1996. 217 с.
9. Баевский P.M., Берсенев Е.Ю., Берсенева И.А. // Сб. материалов III Симпозиума и Школы: Изд.НИИ КПГ ПЗ СО РАМН. Новокузнецк, 2001. С. 105-109.
10. Соболева Е.А., Ляликова В.Б., Осокина Г.Г. //Вопр. охраны материнства и детства. 1984. №3 С.10.
11. Баевский P.M., Кириллов О.И., Клецкин С.З. Математический анализ изменений сердечного ритма при стрессе. М.:Наука. 1984. 221 с.
ВАРІАБЕЛЬНІСТЬ СЕРЦЕВОГО РИТМУ У ЗДОРОВИХ ДІТЕЙ У ВІЦІ 6-16 РОКІВ
А.Р. Галєєв, Л.Н. Ігишева *, Е.М. Казін
Кемеровський державний університет,
* Кемеровська державна медична академія, Кемерово, Російська Федерація
РЕЗЮМЕ
Для вивчення вікових особливостей варіабельності серцевого ритму в дітей у віці 6-16 років були проаналізовані кардіоритмограми 5400 дітей. Виявлено, що значення параметрів серцевого ритму (М, ЗОКІЧ, ЬШВЗО, ТР, УІЛ7, НБ) у дітей 6-16 років збільшуються з віком, хвилеподібно змінюючись від року до року. Статеві розходження спостерігалися за параметром М 9-й років, за параметрами ТР, УІЛ7, ЬБ з 11-и років, за параметрами ЗОКІЧ, ИУВЗО, НР з 12-и років. У 16 років розходжень між хлопчиками і дівчатками за всіма параметрами варіабельності серцевого ритму виявлено не було. Показано, що параметр УІЛ7, отриманий за записом електрокардіограми тривалістю менше п'яти хвилин, придатний для фізіологічної і клінічної оцінки. Отримані значення параметрів можуть бути використані в практиці як нормативні.
КЛЮЧОВІ СЛОВА: діти, варіабельність серцевого ритму
HEALTHY CHILDREN FROM 6 TO 16 YEARS’ HEART RATE VARIABILITY
A.R. Galeev, L.N. Igisheva *, E.M. Kazin
Kemerovo State University, *Kemerovo State Medical Academy, Kemerovo, Russia
SUMMARY
The cardiorategrams of 5400 children from 6 to 16 years was analyzed for studying of age features of heart rate variability. It was revealed, that those children's values of parameters of heart rate (M, SDNN, RMSSD, TP, VLF, HF) was increased with age. It was accompanied by sinuosity fluctuations of parameters from year to year. Gender differences were observed on parameter of M since 9th years old, on parameters TP, VLF, LF since 11th years old, on parameters SDNN, RMSSD, HF since 12th years old. It was not revealed gender differences at the age of 16 years on all parameters of heart rate variability. It was shown, that parameter VLF received on the record of the electrocardiogram with duration less than five minutes was suitable for a physiological and clinical evaluate. The received values of parameters can be used in practice as normative.
KEY WORDS: children, heart rate variability
УДК 616.8-089:611.1
ЗАВИСИМОСТЬ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВАРИАБЕЛЬНОСТИ
СЕРДЕЧНОГО РИТМА ОТ СРЕДНЕЙ ВЕЛИЧИНЫ ІЖ-ИНТЕРВАЛОВ
В.А. Машин
Нововоронежский учебно-тренировочный центр подготовки персонала для АЭС
РЕЗЮМЕ
Средствами спектрального анализа исследована связь показателей вариабельности сердечного ритма (Heart Rate Variability - HRV) со средней величиной RR-интервалов между нормальными кардиоциклами (RRcp, сек) при контролируемой частоте дыхания (ЧД) у здоровых обследуемых. Согласно полученным результатам, зависимость частоты пиков на графике спектральной плотности для исходного ряда RR-интервалов от величины RRcp можно представить следующей формулой: /п1 0 = /п : RRCp, где /п1 0 - частота пика при RRcp =1.0 сек, /п - частота пика при текущей RRcp. Для коррекции (нормирования) границ частотных диапазонов спектральной мощности (/d) исходного ряда RR-интервалов относительно текущей RRcp можно воспользоваться формулой: /d = /di.oxRRcp, где /dl 0 - граница частотного диапазона при RRcP=1.0 сек. Коррекция (нормирование) границ частотных диапазонов спектральной мощности (/d), час-
