CC BY
49
диагностики синдрома Марфана // Российский кардиологический журнал. 2013. № 1. С. 7-13.
4. Печерина Т.Б., Груздева О.В., Кашталап В.В., Бар-бараш О.Л. Роль матриксных металлопротеиназ в оценке прогноза у больных инфарктом миокарда с подъемом сегмента ST в период пребывания в стационаре // Кардиология. 2013. № 6. С. 18-24.
5. Турна А.А., Тогузов Р.Т. Матриксные металлопро-теиназы и сердечно-сосудистые заболевания // Артериальная гипертензия. 2009. № 15. С. 533-538.
6. Чернова С.И. Клиническое и патогенетическое значение провоспалительных цитокинов и антител к коллагену при хронической сердечной недостаточности: автореф. дис... канд. мед. наук. Волгоград: ГБОУ ВПО «Волгоградский ГМУ», 2010. 30 с.
7. Ali S.K.M. Endomyocardial Fibrosis: An Underdiagnosed Cause of Cardiomyopathy in Sudanese Children // J. Trop. Pediatr. 2009. № 1. Р. 342-349.
8. Mesut D., Esmeray A., Tamep I. Procollagen type 1 carboxy-terminale peptide shows ventricular hypertrophy and diastolic dysfunction in hypertensive patients // Cardiovasc. Pathology. 2007. № 16. Р. 69-74.
diagno-stiki sindroma Marfana. Rossiyskiy kardiologicheskiy zhurnal. 2013;1:7-13. Russian. Pecherina TB, Gruzdeva OV, Kashtalap VV, Barbarash OL. Rol' matriksnykh metalloproteinaz v otsenke prog-noza u bol'nykh infarktom miokarda s pod"emom segmenta ST v period prebyvaniya v statsionare. Kardiologiya. 2013;6:18-24. Russian. Turna AA, Toguzov RT. Matriksnye metalloproteinazy i serdechno-sosudistye zabolevaniya. Arterial'naya gi-pertenziya. 2009;15:533-8. Russian. Chernova SI. Klinicheskoe i patogeneticheskoe znache-nie provospalitel'nykh tsitokinov i antitel k kollagenu pri khronicheskoy serdechnoy nedostatochnosti [dissertation]. Volgograd (Volgograd region): GBOU VPO «Volgogradskiy GMU»; 2010. Russian.
Ali SKM. Endomyocardial Fibrosis: An Under-diagnosed Cause of Cardiomyopathy in Sudanese Children. J. Trop. Pediatr. 2009;1:342-9. Mesut D, Esmeray A, Tamep I. Procollagen type 1 car-boxy-terminale peptide shows ventricular hypertrophy and diastolic dysfunction in hypertensive patients. Car-diovasc. Pathology. 2007;16:69-74.
УДК: 612.13+615.825.6 DOI: 10.12737/18488
ВЛИЯНИЕ ПОСТУРАЛЬНЫХ НАГРУЗОК КОЛЕБАТЕЛЬНОГО ХАРАКТЕРА НА ПАРАМЕТРЫ
СЕРДЕЧНОГО РИТМА
Т. В. СЕРГЕЕВ, Н. Б. СУВОРОВ, А. В. БЕЛОВ, М. И. ГАРАБА
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт экспериментальной медицины», ул. Павлова, 12, г. Санкт-Петербург, Россия, 197376, e-mail: stim9@yandex.ru
Аннотация. Анализ литературных источников, посвящённых физиологическим эффектам по-стуральных нагрузок, показал, что результаты известных исследований имеют неоднозначный, а иногда и противоречивый характер, а физиологические основы этих процессов до конца не изучены, особенно при использовании сложных траекторий перемещения тела в пространстве.
Цель работы. Изучить вопросы влияния динамически изменяющегося положения тела на вариабельность ритма сердца.
Методы. В исследованиях использована компьютеризированная система для управления динамическими постуральными нагрузками и оценки состояния испытуемого на основе регистрации и анализа вариабельности ритма сердца. Данная система обеспечивает возможность одновременной регистрации и обработки ЭКГ, данных о траектории перемещения пациента в трёхмерном пространстве и расчёта показателей вариабельности ритма сердца.
Результаты. Полученные реакции свидетельствуют о закономерном изменении показателей ритма сердца во время и после проведения процедур динамических постуральных нагрузок, управляемых компьютерной программой, и с учётом траектории перемещения тела в пространстве. Сравнение результатов влияния двух процедур с интервалом в одну неделю позволяет предположить, что при строгой недельной периодичности «след» процедуры сохраняется, имеет место адаптация к по-стуральной нагрузке. С помощью динамических постуральных воздействий могут быть достигнуты определённые положительные гемодинамические реакции.
Ключевые слова: динамические постуральные воздействия, сердечный ритм.
INFLUENCE OF POSTURAL OSCILLATORY LOADS ON HEART RATE OPTIONS
T. V. SERGEEV, N. B. SUVOROV, A. V. BELOV, M. I. GARABA
Federal State Budgetary Scientific Institution "Institute of Experimental Medicine", Pavlov str., 12, St. Petersburg, Russia, 197376, e-mail: stim9@yandex.ru
Abstract. It is known from the literature that the physiological effects of postural loads (PL) are ambiguous and sometimes contradictory. Physiological base of such reactions are not fully known, especially in complex movements of a human body.
The purpose of this research was to study an influence of dynamically changing of a human body position in three-dimensional space on heart rate variability (HRV).
Methods. A computerized system was used to the control of dynamic PL. Evaluation of an examinee condition was carried out by the recording and analysis of HRV. The system provides the possibility of simultaneous registration and processing ECG, data about trajectories of moving a patient in three-dimensional space and calculation of HRV indexes.
Results. The received data show a regular changes of cardiac rhythm indicators during and after of dynamic postural loads. All options of the procedures are controlled by a computer program. The program analyzed the heart rhythm taking into consideration the movements of the body in three-dimensional space. The comparison of the results of the influence of two treatments with an interval of one week suggests that with a strict weekly frequency «trace» of the procedure is retained and the adaptation to postural load takes place. The certain positive hemodynamic reactions can be achieved due to the dynamic postural effects.
Key words: postural dynamic effects, heart rate.
Изменения положения тела человека под действием силы тяжести Земли вызывают перераспределение внутренних жидких, мягких и твёрдых сред, оказывающее выраженное действие на весь организм. Интенсивность и продолжительность эффектов от таких нагрузок сложным образом зависит как от характеристик самого воздействия, так и от состояния организма.
Особенность реакций организма на посту-ральные воздействия (ПВ) связана с рядом свойств пассивной динамической ориентации:
1. Многие положения в пространстве, в которых оказывается пациент при ПВ, не могут быть достигнуты самостоятельно.
2. Самостоятельно не контролируются и длительность нахождения в этих положениях, а также их сменяемость.
3. Время и интенсивность терапевтического ПВ определяется целью лечения и состоянием пациента, а не его способностью к выполнению тех или иных физических упражнений. ПВ могут применяться при отсутствии у пациента собственной двигательной активности и/или сознания.
С помощью постуральных нагрузок, во многом благодаря указанным особенностям, на ор-
ганизм пациента может быть оказано уникальное влияние, недостижимое зачастую другими средствами [2-4,7]. Это подтверждается и многолетним опытом в области реабилитации больных с использованием специальных ПВ [4]. Соответствующие процедуры с одновременным мануальным воздействием показали свою эффективность для постуральной коррекции гемодинамики и, в частности, активации возвратного тока крови к сердцу при хронической венозной недостаточности нижних конечностей.
В то же время, результаты известных исследований имеют неоднозначный, а иногда и противоречивый характер. Такая противоречивость связана, в частности, с тем, что характер описываемых изменений зависит от многих факторов. Физиологические процессы в сосудистой системе в переходном периоде (в начале ПВ) изучены в значительно меньшей степени, чем при длительном однообразном ПВ, - в установившемся режиме. При этом в первые 2030 секунд ортостатической пробы всегда возникает вазодилятация (релаксация гладкой мускулатуры в стенках кровеносных сосудов), которая затем компенсируется вазоконстрикцией (особенно артерий). Поэтому первые минуты антиортостаза связаны с увеличением общего
периферического сопротивления. Эти реакции связаны со значительным перераспределением крови в организме и при этом во многом противоположны для ортостатических и антиорто-статических ПВ. Смена положительных и отрицательных пассивных ортостатических нагрузок приводит к поочерёдному депонированию крови в сосудах нижней и верхней частей тела, сопровождающемуся вазоконстрикторными и вазодилятаторными сосудистыми реакциями, -скорость перемещения крови по организму увеличивается. Благодаря этому при использовании динамических ПВ, то есть воздействий с поочерёдной сменой ортостатических и анти-ортостатических положений пациента, можно достигать положительных гемодинамических реакций. Очевидно, что их выраженность определяется динамическими параметрами ПВ, применением дополнительного мануального воздействия и состоянием пациента. Продолжительная серия подобных процедур может значительно способствовать восстановлению эффективности органов, утраченной вследствие гиподинамии, вызванной различными причинами, в том числе травмами и возрастом.
Все данные говорят о необходимости изучения постуральных реакций в первые минуты постурального воздействия (во время развития переходного процесса). Физиологические основы явлений, происходящих при динамически изменяющемся положении тела (при различном по интенсивности, направленности, продолжительности и порядке действия сил на органы, системы и ткани организма), до конца не изучены, несмотря на многочисленные работы в этой области.
Цель исследования - изучение взаимосвязи параметров пассивной динамической ориентации организма с параметрами вариабельности сердечного ритма (ВСР) и рядом гемодинамиче-ских показателей.
Материалы и методы исследования. Анализ данных литературы даёт основания предполагать, что использование динамических ПВ с поочерёдной сменой ортостатических и антиортостатических положений испытуемого (пациента) позволит добиться определённых (желаемых) гемодинамических реакций его организма. Очевидно, что их выраженность определяется углами, длительностями, повторяемостью ПВ и состоянием пациента. Биотехниче-
ская система для оказания эффективной помощи и реабилитации больных с нарушениями кровообращения должна обеспечивать следующие возможности: - динамическое изменение положения пациента под различными углами и с разной скоростью, - управление положением ложа с возможностью применения специальной программы ориентирования в зависимости от вида и тяжести нарушений, -безопасную фиксацию пациента относительно ложа, - регистрацию и анализ показателей функционального состояния сердечнососудистой системы человека во взаимосвязи с положением пациента.
Эти требования реализованы в разработанной компьютеризированной системе для пассивно-динамической ориентации организма человека [5]. Система включает в себя патентованный [6] механургический стол со специальными средствами дистальной фиксации верхних и нижних конечностей для обеспечения заданных режимов условной динамической ориентации человека с различной скоростью по трём ортогональным осям и аппаратно-программный комплекс (АПК) для регистрации и отображения в режиме реального времени электрокардиограмм, кардиоритмограмм, положения ложа в пространстве и расчёта показателей вегетососудистой регуляции (ВСР). Одним из главных преимуществ данной системы является возможность одновременной регистрации и обработки данных и о траектории перемещения пациента в трёхмерном пространстве, и о биоэлектрической активности его сердца. Управляемый компьютером механур-гический стол обеспечивает: движение по вертикальной оси вверх - вниз, движение качания относительно горизонтальной оси (рыскание), движение вращения ложа относительно собственной оси из нормального положения. При этом сочетанное изменение ориентации и скорости движения ложа задаётся комбинированным применением трёх указанных основных режимов в соответствии со специальной программой. Последовательность применения основных и сочетанных режимов движений ложа зависит от состояния испытуемого или пациента, от конкретной цели и переносимости процедуры. Для всех режимов предусмотрена возможность регулирования скорости движения ложа. Уникальное оборудование изготовлено
ОАО «ГОЗ Обуховский завод» (концерн ПВО АЛМАЗ АНТЕЙ) и имеет регистрационное удостоверение (№ ФСР 2011/12256.) и сертификат соответствия (№ РОСС RU.HM35H00067). АПК, входящий в стенд, разработанный авторским коллективом в отделе экологической физиологии ФГБУ «НИИЭМ» СЗО РАМН, позволяет осуществлять непрерывный контроль состояния и положения пациента в пространстве во время постуральных нагрузок и анализировать вызванные ими переходные процессы в сердечном ритме [8]. Благодаря разработанной автоматической системе управления положением ложа пациента может быть задано динамическое ПВ практически любой сложности в трёх плоскостях.
ЭКГ и КРГ регистрировались у 25 здоровых испытуемых до и после процедуры ПВ. Полученные данные свидетельствуют о закономерном положительном изменении показателей ВСР после проведения процедуры коррекции по сравнению с исходным состоянием (горизонтальное положение на ложе в состоянии расслабленного бодрствования с закрытыми глазами). Сравнивались количественные изменения стандартных показателей ВСР: частота сердечных сокращений (ЧСС), стандартное отклонение длительностей КК-интервалов (SDNN), квадратный корень среднего значения квадратов разностей длительностей соседних КК-интервалов (RMSSD), процент соседних пар КК-интервалов, отличающихся более чем на 50 мс (pNN>50), индекс напряжения (ИН) регуля-торных систем, вегетативный показатель ритма (ВПР). Их качественная оценка и интерпретация изменений соответствовала рекомендациям Р.М. Баевского [1].
Все испытуемые (25 мужчин возраста 2035 лет) дали информированное согласие на участие в исследованиях (утверждено локальным этическим комитетом при ФГБНУ «ИЭМ»).
Результаты и их обсуждение. Биотехническая система в составе аппаратно-программного комплекса и механургического стола ориентирована на получение новых уникальных данных о функциональной взаимосвязи параметров сердечного ритма испытуемого и условиями его динамической ориентации пространстве, а также сведения об адаптационных способностях и восстановительных процессах кардиоваскулярной системы организма.
Предварительные исследования с использованием указанной компьютеризированной системы были посвящены изучению влияния реабилитационных процедур в гравитационном поле на функциональное состояние кар-диоваскулярной системы. В частности, изучалось изменение основных показателей ВСР у практически здоровых испытуемых при строго заданных и одинаковых условиях их пассивно-динамической ориентации в гравитационном поле. Для этого производилась регистрация электрокардиосигнала до и после процедуры. Сама процедура проводилась по протоколу в заранее утверждённом режиме движения ме-ханургического ложа.
Это открывает пути, во-первых, к разработке новых способов функциональной диагностики, во-вторых, к изучению приспособительных и адаптационных свойств организма в заданных условиях, в том числе при активном возврате венозной крови к сердцу, в-третьих, к изучению возможных нарушений вегетативной регуляции сердечно-сосудистой деятельности при артериальной гипертензии, варикозной болезни, облитерирующем эндартериите, ишемической болезни сердца, цереброваскулярной недостаточности, ишемии головного мозга, а также обнаружению начальных признаков кардиорес-пираторной недостаточности кровообращения у больных, не имеющих явных признаков поражения сердечно-сосудистой системы (ССС), в-четвёртых, - и это главное, к возможности научно-обоснованного использования условий динамической ориентации в гравитационном поле для системной коррекции и тренировке гомеостаза человека. Актуальность этой возможности также связана с успешным многолетним авторским опытом лечения и реабилитации больных с использованием механургиче-ского оборудования [5].
По итогам предварительного исследования можно сделать вывод, что положительные функциональные изменения в кардиоваскуляр-ной системе человека могут быть сформированы специальными условиями его динамической ориентации и фиксацией положения тела по трем координатам в гравитационном поле Земли. Это, в свою очередь, обосновывает практическое применение постуральной коррекции гемодинамики, в том числе, при острой и хронической недостаточности кровообращения.
Я0 Ш Ш Н» ИЛ 1Ш мот "
Рис. 1. Кардиоритмограммы испытуемого Т. (34 года) при перемещении вниз головой в сагиттальной плоскости (тх) в соответствии с механограммой (а), зарегистрированные в 10 часов утра каждая, между фрагментами б и в, в и г, г и д - неделя. Датчик расположен на правой стороне краниального торца ложа испытуемого. По оси абсцисс - время (с), по оси ординат для механограммы - амплитуда (градусы отклонения от «горизонта»), для кардиоритмограмм -ЧСС (удар/мин). Для наглядности на графиках б, в, г и д тонкой линией показана инвертированная кривая траектории перемещения
В настоящее время продолжается изучение реакций ССС на простые динамические ПВ с синхронной регистрацией кардиоритма и положения испытуемых в пространстве по трём координатам. Например, оценивались текущие изменения ВСР здоровых испытуемых при переводе из горизонтального положения (0 в антиортостатическое (- 80 и обратно. Соответствующий пример для испытуемого Т. приведён на рис. 1. Сглаживание кардиоритмограммы осуществлено фильтром нижних частот, с частотой среза 10 Гц, значение возникающей при этом групповой задержки учтено.
Нужно отметить явные изменения в кар-диоритмограммах (б, в, г и д) - повышение ЧСС, связанные с положением испытуемого (а), при этом переходные процессы в ВСР имеют весьма сложный характер.
Ярким примером влияния сложных посту-ральных нагрузок на сердечный ритм здоровых испытуемых являются реакции ВСР на качания в сагиттальной (гх) плоскости (рис. 2). Здоровых испытуемых периодически переводят из орто-статического положения (18 °) в антиортостатическое (- 18 °), длительность одного качания составляет 80 с, при этом движение в антиорто-стаз продолжается 65 с, затем осуществляется подъём в течение 5 с, пауза в ортостатическом
положении длится 10 с (механограмма приведена на рис. 2, а).
Т!-а-ш-Ж-!ЯГ
Рис. 2. Кардиоритмограммы испытуемого П. (21 год) при качании в сагиттальной (тх) плоскости в соответствии с механограммой (а). Исследования проведены в 10 часов утра также с недельным перерывом. Обозначения те же, что и на рис. 2. На графиках б, в и г тонкой линией показана кривая траектории перемещения
Динамика изменений отмечается на кар-диоритмограммах (б, в и г) - периодические повышения и снижения ЧСС, связанные с положением испытуемого (а), при этом переходные процессы в ВСР имеют квазипериодический затухающий характер.
Таким образом, умеренная постуральная нагрузка, - длительность перемещения из горизонтального состояния в положение антиорто-стаза составляла около 80 секунд (рис. 1, а), не приводила к отрицательным изменениям параметров сердечного ритма (табл.). При переводе из горизонтального положения в антиор-тостаз (рис. 1, б-д) кардиоритмограммы представляли собой типичные переходные процессы. Сходство между ними в том, что в положении вниз головой (его длительность около 180 секунд) частота пульса продолжает расти, однако при повторных пробах с интервалом в одну неделю продолжительность роста меняется. Также различны переходные процессы при возврате кардиоритмограмм к исходному уровню. В пробах в, г и д наблюдается снижение ЧСС, связанное по времени с началом движения ложа.
Постуральные воздействия колебательного характера вызывали явные изменения ЧСС у здоровых испытуемых (рис. 2): начало подъёма (голова поднимается, ноги опускаются) вызывало, как правило, повышение ЧСС, а завершение подъёма или начало опускания (ноги поднимаются, голова опускается) - понижение. При этом периодичность таких изменений одно-
значно связана с длительностью покачивания испытуемого. Также необходимо отметить постепенное снижение среднего ЧСС, происходящее в течение процедуры и видимое на графиках (рис. 2, б и в) примерно после шестого покачивания. Такая тенденция к брадикардии выражалась, по отзывам испытуемых, расслабленным состоянием и сонливостью, при этом они ни на что не жаловались.
Таблица
Оценка показателей вариабельности сердечного ритма при простых ПВ (*р<0,05, **р<0,01)
Оцениваемые показатели ВСР Разность средних значений показателей до и после процедуры Качественная оценка изменений средних значений показателей Интерпретация изменений показателей
ЧСС -5,5±1,3* Снизилась Тенденция к нормализации вегетативного баланса
SDNN 11,9±4,1** Выросло Тенденция к нормализации вегетативного баланса
RMSSD 17,1±5,2** Вырос Рост активности механизмов саморегуляции
pNN>50 13,4±4,8* Вырос Рост активности механизмов саморегуляции
Amo -5,7±1,2* Снизилась Снижение активности центрального контура управления
Индекс напряжения 43,8±11,2* * Снизился Мобилизация функциональных резервов организма
В целом, сравнение результатов влияния двух траекторий перемещения испытуемых,
Литература
1. Баевский Р.М. Анализ вариабельности сердечного ритма: история и философия, теория и практика // Клиническая информатика и телемедицина. 2004. Т. 1, вып. 1. С. 54-63.
2. Мацнев Э.И., Степанова Г.П., Смирнов О.А., Воронков Ю.И., Филатова Л.М., Дегтеренкова Н.В., Доброквашина Е.И., Кузьмин М.П. Адаптация
полученных с интервалом в одну неделю, позволяет предположить, что при строгой недельной периодичности «след» процедуры сохраняется и что имеет место адаптация к по-стуральной нагрузке.
Выводы. Многофакторный характер влияния динамических ПВ на гемодинамику человека, возможность изменения интенсивности этого влияния за счёт варьирования углов, скорости, длительности, порядка воздействий определили целесообразность исследования и практического применения рассматриваемого метода в области реабилитационной и, возможно, профилактической медицины. В дальнейшем это позволит рекомендовать его для использования в интересах коррекции функционального состояния человека в различных областях, а также для целей общего оздоровления, профессионального отбора и прогноза для лиц, находящихся в экстремальных условиях деятельности (космонавты, лётчики), или после изнурительных физических нагрузок, а также для спортсменов некоторых видов спорта (прыжки в воду, акробатика, гимнастика).
1. Компьютеризированная система для пассивно-динамической ориентации организма человека позволяет проводить исследования влияния такой ориентации на его функциональное состояние и возможностей её применения для коррекции состояния, реабилитации, тренировки.
2. Некоторые режимы постуральных нагрузок для активации кровообращения путём пассивной динамической ориентации человека в гравитационном поле оказывают положительное влияние на функциональное состояние сердечно-сосудистой системы.
3. Требуются дальнейшие исследования влияния динамической ориентации человека в гравитационном поле на его функциональное состояние и возможностей применения его для разработки новых методов реабилитации и коррекции.
References
Baevskiy RM. Analiz variabel'nosti serdechnogo ritma: istoriya i filosofiya, teoriya i praktika. Klini-cheskaya informatika i telemeditsina. 2004;1(1):54-63. Russian.
Matsnev EI, Stepanova GP, Smirnov OA, Voronkov YuI, Filatova LM, Degterenkova NV, Dobro-kvashina EI, Kuz'min MP. Adaptatsiya organizma cheloveka k
