Что такое вариабельность сердечного ритма и как это может пригодиться в тренировках. Клиническое значение исследования вариабельности сердечного ритма Повышенная вариабельность сердечного ритма

35920 0

Исследование вариабельности сердечного ритма (ВСР) было начато в 1965 г., когда исследователи Hon и Lee отметили, что состоянию дистресса плода предшествовала альтернация интервалов между сердечными сокращениями до того, как произошли какие-либо различимые изменения в сердечном ритме. Только 12 лет спустя Wolf и соавторы выявили взаимосвязь большего риска смерти у больных, перенесших ИМ со сниженной ВСР. Результаты Фремингемского исследования на протяжении 4-летнего наблюдения (736 лиц пожилого возраста) убедительно доказали, что ВСР содержит независимую и находящуюся за пределами традиционных факторов риска прогностическую информацию. В 1981 г. Akselrod с коллегами использовали спектральный анализ колебаний сердечного ритма для количественного определения показателей сердечнососудистой системы от систолы к систоле.

В 1996 г. рабочая группа экспертов Европейского общества кардиологов и Североамериканского общества кардиостимуляции и электрофизиологии разработала стандарты использования показателей ВСР в клинической практике и кардиологических исследованиях, в соответствии с которыми сейчас выполняется большинство исследований. Для определения ВСР рекомендуется использовать ряд методов, обеспечивающих наиболее полный анализ при минимальных затратах методов и времени. Кроме рекомендаций относительно выбора метода оценки ВСР, в документе приведены требования к процедуре измерения всех параметров, влияющих на определение ВСР.

Определение ВСР, основные области применения метода, показания к использованию

ВCР — это естественные изменения интервалов между сердечными сокращениями (длительности кардиоцик лов) нормального синусового ритма сердца. Их называют NN-интервалами (Norman to Norman). Последовательный ряд кардиоинтервалов не является набором случайных чисел, а имеет сложную структуру, что отражает регуляторное влияние на синусный узел сердца вегетативной нервной системы и различных гуморальных факторов. Поэтому анализ структуры ВСР дает важную информацию о состоянии вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы и организма в целом.

Сердечные центры продолговатого мозга и моста непосредственно управляют деятельностью сердца, оказывая хронотропный, инотропный и дромотропный эффекты. Передатчиками нервных влияний на сердце служат химические медиаторы: ацетилхолин в парасимпатической и норадреналин - в симпатической нервной системе.

1. Оценка функционального состояния организма и его изменений на основе определения параметров вегетативного баланса и нейрогуморальной регуляции.

2. Оценка выраженности адаптационного ответа организма при воздействии различных стрессов.

3. Оценка состояния отдельных звеньев вегетативной регуляции кровообращения.

4. Разработка прогностических заключений на основе оценки текущего функционального состояния организма, выраженности его адаптационных ответов и состояния отдельных звеньев регуляторного механизма.

Практическая реализация указанных направлений открывает широкое поле деятельности как для ученых, так и для практиков. Далее предлагается ориентировочный и весьма неполный перечень областей использования методов анализа ВСР и показаний к их применению, составленный на основе анализа современных отечественных и зарубежных публикаций.

Перечень областей использования методов анализа ВСР:

1. Оценка вегетативной регуляции ритма сердца у практически здоровых людей (исход ный уровень вегетативной регуляции, вегетативная реактивность, вегетативное обеспечение деятельности).

2. Оценка вегетативной регуляции ритма сердца у пациентов с различной патологией (изменение вегетативного баланса, степень преобладания одного из отделов вегетативной нервной системы). Получение дополнительной информации для диагностики некоторых форм заболеваний, например, автономной нейропатии при диабете.

3. Оценка функционального состояния регуляторных систем организма на основе интегрального подхода к системе кровообращения как к индикатору адаптационной деятельности всего организма.

4. Определение типа вегетативной регуляции (ваго-, нормо- или симпатикотония).

5. Прогноз риска внезапной смерти и фатальных аритмий при ИМ и ИБС у больных с желудочковыми нарушениями ритма, при ХСН, обусловленной АГ, кардиомиопатией.

6. Выделение групп риска по развитию угрожаю щей жизни повышенной стабильности сердечного ритма.

7. Использование в качестве контрольного метода при проведении различных функциональных проб.

8. Оценка эффективности лечебно-профилактических и оздоровительных мероприятий.

9. Оценка уровня стресса, степени напряжения регуляторных систем при экстремальных и суб экстремальных воздействиях на организм.

10. Использование в качестве метода оценки функциональных состояний при массовых профилактических обследованиях различных контингентов населения.

11. Прогнозирование функционального состояния (устойчивости организма) при проведении профотбора и определении профпригодности.

12. Выбор оптимальной медикаментозной терапии с учетом фона вегетативной регуляции сердца. Контроль эффективности проводимой терапии, коррекция дозы препарата.

13. Оценка и прогнозирование психических реакций по выраженности вегетативного фона.

14. Контроль функционального состояния в спорте.

15. Оценка вегетативной регуляции в процессе развития у детей и подростков. Применение в качестве контрольного метода в школьной медицине для социально-педагогических и медико-психологических исследований.

Представленный перечень не является исчерпывающим и может быть дополнен.

Причины ВСР

ВСР имеет внешнее и внутреннее происхождение. К внешним причинам относят изменение положения тела в пространстве, физическую нагрузку, психоэмоциональный стресс, температуру окружающей среды.

Денервированное сердце сокращается практически с постоянной частотой. Как отмечалось выше, лабильность ЧСС обусловлена вегетативным влиянием на синусный узел. Симпатические импульсы ускоряют ритм сердца, а парасимпатические замедляют. Основная цель регуляции ЧСС - стабилизация АД. Регулируется с помощью барорефлекторного механизма, являющегося самым быстрым механизмом регуляции АД с латентным периодом около 1-2 с. Кроме вегетативных воздействий на сердце, изменения ЧСС вызывают и гуморальные факторы. Колебанием концентрации в крови адреналина и других гуморальных агентов объясняют происхождение очень медленных волн сердечного ритма (<0,04 Гц).

Механизм изменений ЧСС при дыхании связан с функционированием барорефлекторной системы стабилизации АД. Экскурсии грудной клетки и диафрагмы при дыхании приводят к колебаниям давления в грудной полости, что является возбуждающим воздействием на систему стабилизации АД. Как известно, сердечный выброс уменьшается на вдохе и увеличивается на выдохе вследствие изменения притока крови к сердцу при изменении давления в грудной полости. Это вызывает колебания АД. Непосредственное влияние на частоту сердечного ритма оказывает изменение тонуса блуждающего нерва. На вдохе происходит снижение тонуса блуждающего нерва и кардиоинтервалы сокращаются. При этом чем сильнее вагусная депрессия синусного узла, тем значительнее колебания ЧСС при дыхании. Это подтверждается тем, что атропиновая блокада блуждающего нерва приводит к резкому снижению амплитуды дыхательных волн сердечного ритма.

Известно, что при увеличении объема крови и повышении давления в крупных венах происходит повышение ЧСС несмотря на сопутствующее повышение АД - так называемый рефлекс Бейнбриджа. Этот рефлекс преобладает над барорецепторным рефлексом при увеличении ОЦК и, наоборот, уменьшение объема крови приводит к уменьшению МОК и АД, при этом отмечают повышение ЧСС.

Особое влияние на ВСР оказывает легочная вентиляция: стимуляция хеморецепторов вызывает умеренную гипервентиляцию, со стороны сердца при этом выявляют брадикардию и, наоборот, при значительной гипервентиляции ЧСС обычно возрастает.

Методы исследования ВСР

Соответственно международным стандартам ВСР исследуют двумя методами:

1) регистрация R–R-интервалов в течение 5 мин;

2) регистрация R–R-интервалов в течение суток. Краткосрочную запись чаще используют для экспресс-оценки ВСР и проведения различных функциональных и медикаментозных проб. Для более точной оценки ВСР и исследования циркадных ритмов вегетативной регуляции используют метод суточной регистрации R–R-интервалов. Однако и при суточной регистрации расчет большинства показателей ВСР проводится по каждому последовательному 5-минутному периоду. Это связано с тем, что для спектрального анализа необходимо использовать только стационарные отрезки ЭКГ, а чем длительней запись, тем чаще встречаются нестационарные процессы.

Для оценки высокочастотного компонента (HF) ритма сердца необходима запись около 1 мин, тогда как для анализа низкочастотного компонента (LF) необходимо уже 2 мин записи. Для объективной оценки очень низкочастотного компонента ВСР (VLF) длительность записи должна быть не менее 5 мин. Поэтому для стандартизации исследований ВСР при коротких записях выбрана предпочтительная длительность записи 5 мин.

Требования к краткосрочной записи ЭКГ для анализа ВСР

К исследованию необходимо приступать не ранее чем через 1,5–2 ч после приема пищи. Исследования проводят в затемненной комнате, за 12 ч необходимо отменить прием лекарственных средств, употребление кофе, алкоголя, физические и психические нагрузки. Запись регистрируют в промежутке с 9:00 до 12:00 в комфортных условиях при температуре воздуха 20–22 °С. Перед началом исследования необходим период адаптации к окружающим условиям в течение 5–10 мин. Исследование у женщин следует проводить с учетом фаз менструального цикла. Необходимо устранить все раздражающие влияния: отключить телефон, прекратить разговоры с пациентом, исключить появление в кабинете других лиц, включая медработников. Стартовое исследование проводится в положении лежа на спине или сидя с опорой на спинку стула.

Протоколы коротких записей обычно включают пробы с модуляцией дыхания: задержка дыхания с определенной частотой и глубиной; соотношение продолжительности фаз вдоха и выдоха; активный и пассивный ортостатический тесты; ручная динамометрия; вегетативные пробы (Вальсальвы, с задержкой дыхания, массаж каротидного синуса, надавливание на глазные яблоки, холодовые пробы с охлаждением лица, кистей рук и стоп); фармакологические пробы; ментальные пробы (арифметические упражнения, музыка); различные комбинации протоколов.

При суточной регистрации ЭКГ значительное влияние на анализ ВСР оказывают циркадные колебания (день - ночь) ритма сердца. Кроме того, на ВСР при этом значительно влияют такие факторы, как физическая активность пациента, различные стрессовые влияния, прием пищи, сон. Поэтому при суточном мониторировании ЭКГ необходимо вести протокол действий больного и различных факторов, влияющих на ритм сердца. При патологии необходимо определять время воздействия и выраженность различных симптомов, особенно болевых ощущений.

Эктопические сокращения, эпизоды аритмии, шумовые помехи и другие артефакты значительно снижают возможности спектрального анализа для определения состояния вегетативной регуляции функции сердца. Перед расчетом показателей ВСР необходимо удалить с записи ЭКГ артефакты и экстрасистолы. Это возможно, когда их относительное количество невелико - не более 10% всех R–R-интервалов. Артефактами принято считать R–R-интервалы, длительность которых превышает среднее значение более чем на 2 стандартных отклонения.

Методы анализа и определяемые показатели

Характеристики ВСР могут быть определены с помощью множества различных способов, каждый из которых отражает одну из сторон исследуемого явления. Обычно выделяют такие группы методов:

1) временной области (статистические и геометрические);

2) частотной области;

3) автокорреляционный анализ;

4) нелинейные;

5) независимых компонентов;

6) математическое моделирование.

Методы временной области

Исследование ВСР методом временной области включает анализ следующих показателей: SDNN - стандартное отклонение N–N- интервалов;

SDANN - стандартное отклонение средних значений SDNN из 5 (10)-минутных сегментов для средней длительности, многочасовых или 24-часовых записей;

RMSSD - квадратный корень из суммы квадратов разности величин последовательных пар N–N-интервалов;

NN50 - количество пар последовательных N–N-интервалов за весь период записи, различающихся более чем на 50 мс;

PNN50 - доля NN50 общего количества последовательных пар N–N-интервалов, различающихся более чем на 50 мс, полученного за весь период записи.

Как указывалось выше, для количественной оценки ВСР за длительный период используют также геометрический метод. Все интервалы N–N за 24 ч представляют в виде гистограммы и затем по ней производят расчеты геометрических показателей.

Наиболее часто используют триангулярный индекс ВСР (HVR index) и показатель триангулярной интерполяции гистограммы N–N (TINN). Оба показателя малочувствительны к разного рода ошибкам, возникающим при подразделении комплексов QRS на нормальные и ненормальные. Тем самым снижаются требования к качеству записи ЭКГ и ее анализу. Характеристика временных показателей представлена в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Методы частотной области

В спектре коротких записей (от 2 до 5 мин) принято выделять 5 главных спектральных компонентов:

TH - общая мощность спектра;

VLF - очень низкие частоты в диапазоне менее 0,04 Гц;

LF - низкие частоты в диапазоне 0,04–0,15 Гц;

HF - высокие частоты в диапазоне 0,15– 0,4 Гц;

LF/HF - соотношение LF к HF.

Характеристика и определение всех спектральных показателей представлены в табл. 4.2.

Таблица 4.3

В табл. 4.3 представлены соответствия между временными и спектральными показателями ВСР.

Автокорреляционный анализ

Вычисляется автокорреляционная функция ряда R–R-интервалов, представляющая собой график коэффициентов корреляции, получаемых при его последовательном смещении на один R–R-интервал по отношению к своему собственному ряду. После первого сдвига на одно значение коэффициент корреляции настолько меньше единицы, насколько более выражены высокочастотные волны. Если в выборке доминируют медленноволновые компоненты, то коэффициент корреляции после первого сдвига незначительно меньше единицы. Последующие сдвиги ведут к постепенному уменьшению корреляционных коэффициентов. Поскольку автокорреляционная функция и спектр процесса связаны парой преобразований Фурье, использование автокорреляционного или спектрального анализа - выбор исследователя (табл. 4.4).

Методы нелинейного анализа

Многообразные влияния на ВСР, включая механизмы высших вегетативных центров, обусловливают нелинейный характер изменений сердечного ритма, для описания которого требуется использование специальных методов. Однако применение нелинейного анализа в клинической практике ограничено в связи с рядом факторов:

1) сложность как с точки зрения структурного анализа, так и с точки зрения вычислительных алгоритмов;

2) невозможность применения коротких протоколов и необходимость использования только длинных записей для анализа;

Таблица 4.4

3) отсутствие накопленной физиологической базы интерпретации результатов нелинейного анализа.

Таблица 4.5

Метод анализа независимых компонентов

Поскольку определение частотных полос VLF, LF и HF при спектральном анализе ВСР достаточно условны, более правильным является разделение общей ВСР на независимые компоненты, обусловленные различными механизмами систем регуляции. Этот метод относится к нелинейным методам статистического анализа, не требует длительной записи ВСР.

Метод математического моделирования

Метод вплотную примыкает к методу анализа независимых компонентов по направленности на предварительную обработку исходного сигнала ВСР с последующим применением методов частотной области и нелинейного анализа. Метод основывается на физиологических описаниях функционирования автономной нервной системы.

Для интерпретации результатов анализа ВСР можно использовать данные о физиологических коррелятах показателей ВСР, представленные в табл. 4.6.

Таблица 4.6

ВСР у здоровых людей

ВСР у здоровых людей позволяет оценить их физиологические нормативы, определяющиеся половой принадлежностью, возрастом, положением тела в пространстве, температурой окружающей среды, психическим комфортом, временем суток, сезонностью и другими факторами.

Показатели ВСР отличаются высокой индивидуальностью, а о нарушении регуляции говорят, когда показатели выходят за пределы значений индивидуальной нормы. Половых различий у ВСР нет, хотя у женщин ЧСС выше.

С возрастом связано снижение общей мощности спектра ВСР за счет преобладающего снижения низко- (LF) и высокочастотного (HF) компонента. Поскольку снижение LF и HF происходит синхронно, то отношение LF/HF изменяется мало. Наиболее высокая мощность спектра в детском и юношеском возрасте. С возрастом реакция на модуляцию дыхания снижается, но его связывают с физиологической детренированностью (табл. 4.7).

Масса тела также влияет на ВСР: меньшая масса тела проявляется более высокой мощностью спектра ВСР и HF, а у тучных людей отмечают обратную зависимость. Суточные (циркадные) колебания ВСР проявляются большей мощностью спектра, VLF и LF в дневное время и меньшей ночью при одновременном росте HF. Этот показатель повышается до максимума в ранние утренние часы, тогда как VLF либо не изменяется, либо снижается.

Физические упражнения и спорт приводят к положительным изменениям ВСР: урежается ЧСС, мощность спектра ВСР возрастает за счет HF. Избыточные тренировки чреваты повышением ЧСС и снижением ВСР. Этим отчасти объясняется выявляемая чаще в профессиональном спорте и связанная с чрезмерными нагрузками внезапная смерть.

Частота, глубина и ритм дыхания оказывают существенное влияние на ВСР, с повышением частоты дыхания относительный вклад HF в ВСР уменьшается и отношение LF/HF увеличивается. Пробы Вальсальвы с глубоким дыханием повышают мощность спектра ВСР. Ритмичное дыхание повышает мощность спектра за счет HF.

Нормальные значения временных и спектральных показателей сердечного ритма в зависимости от возраста приведены в табл. 4.7.

Различия в значениях показателей ВСР отмечают также в периоды сна и бодрствования. В табл. 4.8 представлены показатели ВСР у здоровых людей в периоды сна и бодрствования.

Таблица 4.7

*Различия с соответствующим периодом суток группы 20–39 лет достоверны (p<0,05).

Таблица 4.8

*Различия по сравнению с периодом бодрствования достоверны (р<0,05).

Клиническая оценка показателей ВСР при различных патологических состояниях

Организованная и сбалансированная регуляция - залог качественного здоровья, повышает шансы больного на выздоровление или ремиссию. Реакция регуляторных систем на раздражители неспецифична, но высокочувствительна, и соответственно метод анализа ВСР неспецифичен, но высокочувствителен при самых разных физиологических и патологических состояниях. Однако не следует искать показатели и значения ВСР, присущие конкретным состояниям или нозологическим формам. Учитывая вышесказанное, нам представилось интересным рассмотреть некоторые особенности, выявляемые при анализе показателей ВСР при различных патологических состояниях.

Нестабильная стенокардия

У больных с нестабильной стенокардией выявляют значительное снижение показателей вариабельности сердечного ритма при суточном мониторировании ЭКГ (SDNN, SDANN, SDNNi, RMSSD, PNN50). Снижение показателей ВСР коррелирует со снижением сегмента ST на ЭКГ. Риск неблагоприятных событий (развитие ИМ, внезапной смерти) на протяжении месяца в 8 раз выше при значениях SDANN <70 мс.

ИМ

ИМ характеризуется значительным снижением показателей ВСР при суточном мониторировании ЭКГ по сравнению с ХСН. Снижение ВСР в острой фазе ИМ коррелирует с дисфункцией желудочков, пиковой концентрацией креатинфосфокиназы, выраженностью ОСН. Обоснование изменений, отмечаемых при этой патологии, исследователи видят в нарушении соотношения между симпатическим и парасимпатическим отделами нервной системы. В острый период выявляют повышение тонуса симпатической (LF) и снижение тонуса парасимпатической (HF) нервной системы. Симпатические влияния на миокард снижают порог фибрилляции, парасимпатические имеют защитный характер, повышая порог. Увеличение соотношения LF/HF определяют на протяжении 1 мес пос ле ИМ. Значительное снижение ВСР при ИМ является независимым и высокоинформативным предиктором желудочковой тахикардии, фибрилляции желудочков, внезапной смерти.

Спектральный анализ ВСР у пациентов, перенесших ИМ, выявляет снижение общей мощности спектра и его компонент. В исследовании Североамериканской группы по изучению ВСР наблюдали больных с ИМ. Было установлено, что низкие показатели ВСР при суточном мониторировании ЭКГ коррелируют с риском внезапной смерти более выражено, чем показатели ФВ, количество желудочковых экстрасистол и толерантность к физическим нагрузкам. Выделены значения мощности спектра в различных частотных диапазонах, связанных с неблагоприятным прогнозом заболевания: общая мощность спектра менее 2000 мс 2 , ULF <1600 мс 2 , VLF <180 мс 2 , LF <35 мс 2 , HF <20 мс 2 и отношение LF/HF <0,95. Низкая мощность в диапазоне VLF в большей степени, чем другие показатели, связана с возникновением внезапной аритмической смерти. Пограничными значениями выраженного снижения ВСР при оценке на протяжении 24 ч рекомендуется считать SDNN <50 мс и триангулярный индекс ВСР <15, а для умеренного снижения ВСР - SDNN <100 мс и триангулярный индекс ВСР <20.

В 1996 г. представлены результаты исследования GISSI-2, длившегося 1 тыс. дней (567 пациентов). К концу срока наблюдения умерли 52 человека, что составило 9,1%. Исследователями установлено, что при снижении PNN50 риск смерти возрастал в 3,5 раза, при уменьшении SDNN - в 3 раза, при повышении RMSSD повышается в 2,8 раза.

СН

У больных с СН выявляют значительное снижение ВСР, что обусловлено активацией симпатического отдела нервной системы и тахикардией. Изменение параметров временного анализа ВСР достоверно коррелирует с выраженностью заболевания, однако изменение параметров спектрального анализа не настолько однозначно. В исследовании зависимости между активностью парасимпатических влияний на сердце у больных с ХСН и функцией ЛЖ установлено, что степень снижения ВСР достоверно связана с ФВ. Таким образом снижение парасимпатической регуляции отражает тяжесть систолической дисфункции.

ГКМП

При ГКМП отмечают снижение общей ВСР и ее парасимпатического компонента. У больных с этой патологией ночью снижается значение LF и HF и отмечается высокий показатель LF/HF по сравнению со здоровыми. При этом наиболее выраженные значения компонента HF выявлены у больных с пароксизмами желудочковой тахикардии.

Диабетическая полинейропатия

Изменения ВСР являются ранним (субклиническим) признаком полинейропатии, что позволяет выявить это состояние еще до манифестации клинических признаков. При диабетической полинейропатии отмечают снижение мощности всех спектральных компонентов, отсутствие увеличения LF при ортостатической пробе, «нормальное» соотношение LF/HF, сдвиг влево центральной частоты компонента LF.

Нарушения ритма сердца

Отражая соотношение симпатической и парасимпатической регуляции, ВСР позволяет судить о риске возникновения опасных для жизни аритмий. Возникновению опасных для жизни желудочковых нарушений ритма, по данным J.O. Valkama, предшествует повышение общей мощности спектра прежде всего за счет его низкочастотного компонента.

В 1991 г. Farell с соавторами предоставил данные исследования ВСР у 416 пациентов с нарушениями ритма. Конечной точкой исследования было возникновение стойкой желудочковой тахикардии или фибрилляции желудочков. Установлено, что при сочетании SDNN <20 мс и желудочковой экстрасистолии более 10 в час чувствительность метода составляет 50%, а специфичность - 94%.

Антиаритмические препараты могут воздействовать на ВСР различными путями. В эксперименте показано, что гемодинамическим следствием желудочковых нарушений ритма является изменение желудочковой эфферентной активности. Следовательно, само по себе подавление аритмий может изменять показатели ВСР. В табл. 4.9 суммированы воздействия антиаритмических препаратов на ВСР.

Таблица 4.9

Заключение

Исследование ВСР является неинвазивным, чувствительным и специфичным методом диагностики дисфункции миокарда, способом оценки эффекта медикаментозной терапии. Анализ показателей ВСР позволяет выделить группу больных с высоким риском возникновения внезапной сердечной смерти, а также прогнозировать развитие заболевания.

О.С. Сычев, О.И. Жаринов "Вариабельность сердечного ритма: физиологические механизмы, методы исследования, клиническое и прогностическое значение"

Последние два десятилетия свидетельствуют, что обнаружена тесная связь между активностью вегетативной нервной системы и смертностью, обусловленной заболеваниями сердечно-сосудистой системы, в том числе внезапной сердечной смертью . Экспериментальные доказательства связи между склонностью к летальным аритмиям и повышенной симпатической или сниженной вагусной активностью подтолкнуло разработку методов количественной оценки активности вегетативной нервной системы (ВНС).

Вариабельность сердечного ритма представляет один из наиболее обещающих показателей активности вегетативной нервной системы. Явная простота таких измерений способствовала популяризации их использования. Т. к., многие коммерческие приборы уже сейчас предоставляют возможность автоматического измерения вариабельности сердечного ритма, то кардиологи, были обеспечены, вроде бы, простым инструментом, как для научных, так и для клинических исследований . Однако, оценка важности и значимости множества различных показателей вариабельности сердечного ритма более сложна, чем обычно считалось и может служить источником неправильных выводов и излишне оптимистичных или необоснованных предсказаний.

Признание этих задач привело Европейскую ассоциацию кардиологии и Северо-Американскую ассоциацию ритмологии и электрофизиологии к необходимости создать группу экспертов для разработки подходящих стандартов. В цели этой группы экспертов входили следующие задачи: стандартизовать номенклатуру и разработать описание терминов, описать стандарты методов измерения; описать физиологические соответствия; описать уже принятое клиническое использование и определить направление дальнейших исследований.

Для решения поставленных задач, группа экспертов была сформирована из математиков, инженеров, физиологов и медиков клиницистов.

Стандарты и предложения представленные в этом тексте не должны ограничивать дальнейших разработок, а скорее, наоборот, позволять проводить соответствующее сравнение результатов, помогать осторожной интерпретации и вести к дальнейшему прогрессу в этой области исследований.

Явление, которому посвящен этот доклад, являются колебания временных интервалов между последовательными сокращениями сердца или колебаниями последовательных значений мгновенной частоты сердечных сокращений. Термин “вариабельность сердечного ритма” стал общепринятым для описания, как вариаций мгновенной частоты сердечных сокращений, так и длительности RR интервалов. Для описания колебаний последовательности кардиоциклов, в литературе используются и другие термины, например, вариабельность длины цикла, вариабельность RR и тахограмма RR интервалов, которые ближе отражают тот факт, что анализируются именно интервалы между сердечными сокращениями, а не частота сердечных сокращений в сек. Однако эти термины не получили такого широкого распространения, как вариабельность сердечного ритма, поэтому мы будем использовать термин “вариабельность сердечного ритма” в этом документе.

Предпосылки.

Клиническое значение вариабельности сердечного ритма было впервые признано в 1965г., когда Хон и Ли опубликовали, что “бедствию” предшествовали изменения интервалов между сердечными сокращениями, перед тем, как заметные изменения проявились в самой частоте сердечных сокращений (ЧСС). Двадцать лет назад Сайер и др. обратили внимание на существование ритмов, содержащихся в изменении ЧСС .

В течении 1970г. Эвинг и др. проанализировали различия RR интервалов в множестве кратковременных записей ЭКГ, чтобы выявит нейропатию вегетативной нервной системы у больных сахарным диабетом. Связь между высоким риском смерти после инфаркта и низкой вариабельностью сердечного ритма впервые была показана Вольфом и др. в 1977г. . В 1981г. Аксельрод и др. предложили использовать спектральный анализ флюктуаций сердечного ритма, чтобы количественно оценить управление сердечно-сосудистой системой . Анализ частотных компонент вариабельности сердечного ритма внес существенный вклад в понимание влияния вегетативной нервной системы на флюктуации RR интервалов . Клиническое значение вариабельности сердечного ритма стало очевидно, когда в конце 1980г. было подтверждено, что вариабельность сердечного ритма является надежным и независимым показателем смертности после инфаркта миокарда . Учитывая возможности новых цифровых, высокочастотных, многоканальных устройств для 24-часовой записи ЭКГ, измерение вариабельности сердечного ритма предоставляет дополнительные возможности по определению физиологического и патофизиологического состояния и повышает стратификацию рисков.

Измерение вариабельности сердечного ритма.

Методы анализа во временной области.

Вариабельность сердечного ритма можно оценить различными методами. Проще всего измерить временные интервалы. Этим методом определяется либо ЧСС в каждый момент времени, либо временной интервал между нормальными кардиокомплексами.

В продолжительных записях ЭКГ, каждый QRS комплекс выделяется, а затем формируется последовательность из временных интервалов между нормальными QRS комплексами или мгновенные значения ЧСС (NN, нормальный-нормальный) при синусовом ритме. Простые показатели вариабельности включают среднюю продолжительность NN интервалов, среднее значение ЧСС, различие между самым длинным и коротким NN интервалом, между дневной и ночной ЧСС.

Другие используемые оценки во временной области включают изменения мгновенной ЧСС в различных функциональных пробах: дыхательной, фармакологической, Вальсальвы и ортостатической. Эти изменения можно описывать, как в единицах ЧСС, так и длительности.

Статистические методы.

На основе серии мгновенных значений ЧСС или интервалов между кардиоциклами, зарегистрированных на протяжении достаточно продолжительного интервала времени, обычно 24-часов, более сложные, статистические показатели могут быть вычислены. Эти показатели можно разделить на два класса: (а) полученные в результате прямых измерений NN интервалов или мгновенных величин XCC, (б) полученные в результате анализа различий NN интервалов. Эти показатели вычисляются либо по всей ЭКГ, либо по её нескольким сегментам. Современные методы позволяют сравнивать показатели ВСР при различной активности, т. е. во время сна, отдыха и т. д.

Простейшим показателем вариабельности является среднеквадратическое отклонение NN интервалов SDNN (standard deviation of the NN interval), т. е. корень квадратный из дисперсии. Т. к. дисперсия математически эквивалентна общей мощности спектрального анализа, то SDNN отражает все циклические компоненты, обуславливающие вариабельность во всей записи. Во многих исследованиях SDNN вычисляется по 24-х часовой записи, что охватывает, как коротко периодические, высокочастотные вариации, так и низкочастотные компоненты., проявляющиеся за 24 часа. Если период мониторирования уменьшать, то SDNN будет оценивать все более и более короткие циклические компоненты. Следует отметить, что общая изменчивость ВСР будет увеличиваться при увеличении продолжительности записи . Т. о., при произвольно выбранных длинах ЭКГ, SDNN не точно представляет статистические оценки, вследствие их зависимости от длины реализации. Поэтому, на практике, сравнение SDNN, вычисленных по реализациям различной длины не приемлемо. Поэтому длина реализации для вычисления SDNN (и других оценок ВСР) должна быть стандартизована. Ниже в этом документе будет показано, что для кратковременного анализа можно использовать реализации продолжительностью 5 мин, а для номинального анализа 24-х часовые записи.

Другими общепринятыми статистическими характеристиками ВСР, вычисляемыми по сегментам всего периода мониторинга, являются: SDANN (standard deviation of the averaged NN interval) — среднеквадратическое отклонение усредненных обычно за 5 минут NN интервалов, которое оценивает изменения цикличности сердечного ритма продолжительнее 5-ти минут и индекс SDNN, получаемый усреднением за 24 часа 5-ти минутных оценок среднеквадратического отклонения — SDNN и являющийся показателем цикличности ритма короче 5-ти минут.

Наиболее общеупотребительными показателями ВСР, основанными на оценке дифференциальной последовательности длительностей соседних NN интервалов, являются RMSSD (the square root of the mean squared differences of successive NN intervals) — корень квадратный из среднеквадратического отклонения дифференциальной последовательности NN интервалов; NN50 — число дифференциальных NN интервалов с длительностью более 50мсек, и pNN50 — пропорция, полученная делением NN50 на общее количество NN интервалов. Все эти показатели короткопериодических изменений оценивают высокочастотные составляющие вариаций сердечного ритма и имеют высокую степень корреляции между собой.

Геометрические методы.

Серию NN интервалов, также, можно представить в графической форме, такой как плотность распределения длительностей NN интервалов, плотность распределения дифференциальной последовательности длительностей соседних NN интервалов, т. е. построение Лоренца NN или RR интервалов (скаттерограмма) и т. д. и использовать простую формулу для оценки вариабельности, основанную на геометрических или графических свойствах данного построения.

Три основных подхода используются в геометрических методах: (а) оценка основных характеристик графического представления (например, ширины гистограммы на заданном уровне) и преобразование их в оценку ВСР; (б) аппроксимация графического построения математической функцией (например, аппроксимация гистограммы треугольником или дифференциальной гистограммы экспонентой) и использование её параметров; (в) классификация графических построений по различным категориям ВСР (например, эллиптическая, линейная или треугольная форма построения Лоренца).

Большинство геометрических методов требуют, чтобы последовательность RR (или NN) интервалов была измерена и преобразована в не слишком точную, но и в не слишком грубую дискретную шкалу, чтобы построить достаточно гладкую гистограмму.

Большая часть измерений получена с дискретностью приблизительно равной 8 мсек (точнее 7.8185 мсек=1.128сек), что соответствует точности большинства измерительных устройств.

Треугольный индекс ВСР определяется, как отношение интеграла от плотности распределения (т. е. общего количества NN интервалов) к максимуму плотности распределения. Используя измерения NN интервалов в дискретной шкале, эта характеристика аппроксимируется следующим выражением:

(общее число NN интервалов)/(чиcло NN интервалов в модальном дискрете),

Которое зависит от длительности дискрета, т. е. от точности шкалы измерений. Т. о., если измерения NN интервалов выполнены на шкале, отличающейся от наиболее употребительной, т. е. 128Гц, то размер дискрета должен быть приведен в соответствие.

Таблица 1. Временные методы измерения вариабельности сердечного ритма . Статистические измерения

Геометрические измерения.

TINN (triangular interpolation of NN interval histogram) Треугольная интерполяция гистограммы NN Интервалов определяется, как ширина основания треугольника, аппроксимирующего распределение NN интервалов (треугольник вычисляется методом наименьших квадратов). Подробности получения Треугольного индекса ВСР и TINN представлены на Рис. 2. Оба показателя отражают ВСР, полученную за 24 часа, но вбольшей степени на них влияют низкие, чем высокие частоты . Другие геометрические методы до сих пор находятся в стадии исследований.

Основное преимущество геометрических методов заключается в их сравнительно слабой чувствительности к качеству серии NN интервалов . Главный недостаток состоит в необходимости использования достаточно большой серии NN интервалов, чтобы получить необходимое геометрическое построение. На практике, необходимо использовать по крайней мере 20-ти минутную запись (предпочтительно 24-х часовую) для корректного применения геометрического метода, т. о. эти геометрические методы не подходят для оценки короткопериодических изменений ВСР.

Разновидности оценок ВСР во временной области сведены в Таблицу 1. Т. к. многие оценки сильно коррелируют между собой, то для анализа ВСР во временной области рекомендуется использовать следующие 4 из них: SDNN (оценивает полную ВСР); Треугольный индекс ВСР (оценивает полную ВСР); SDANN (оценивает долгопериодические компоненты ВСР) и RMSSD (оценивает короткопериодические компоненты ВСР). Рекомендованы две оценки полной ВСР, т. к. треугольный индекс дает только вероятностную предварительную оценку ЭКГ сигнала. Показатель RMSSD предпочтителен по сравнению с pNN50 и NN50, т. к. обладает лучшими статистическими свойствами.

Показатели выражающие общую ВСР и ее короткопериодические и длиннопериодические компоненты не могут подменять друг друга. Выбираемые показатели должны соответствовать цели исследования. Показатели, рекомендуемые для клинической практики представлены в главе «Клиническое использование вариабельности сердечного ритма».

Различия должны быть сделаны между показателями, полученными на прямых измерениях NN интервалов или мгновенных величинах ЧСС и показателями, основанными на дифференциальных последовательностях NN интервалов.

Недопустимо сравнивать показатели (особенно общей ВСР), полученные по реализациям разной продолжительности.

Частотные методы.

Различные методы спектрального анализа тахограмм применяются с конца 60-х годов. Анализ спектральной плотности мощности позволяет получить основную информацию о распределении мощности (т. е. вариабельности в зависимости от частоты). Независимо от использованного метода, только оценка истинной мощности спектральной плотности может быть получена при использовании подходящего математического алгоритма.

Методы вычисления МСП можно разделить на непараметрические и параметрические. Преимущества непараметрических методов следующие: а) простота применяемого алгоритма (быстрое преобразование Фурье БПФ — в большинстве случаев) и б) высокая скорость обработки, тогда, как преимущества параметрических методов состоят в следующем: а) более гладкие спектральные компоненты, которые могут вычисляться независимо от определенной частоты линий, б) более простая последующая обработка спектра для автоматического вычисления высокочастотных и низкочастотных компонент мощности и более простое определение центральной частоты каждой компоненты, в) в точная оценка МСП даже по короткой реализации, если она стационарна. Основной недостаток параметрического метода — необходимость проверки адекватности выбранной модели и ее сложности (т. е. порядок модели).

Спектральные составляющие.

Кратковременные записи. Три главных спектральных составляющих выделяются в спектрах, вычисленных по кратковременным записям длительностью от 2 до 5 мин. : особо низкочастотные VLF (very low frequency), низкочастотные LF (low frequency) и высокочастотные HF (high frequency) компоненты. Распределение мощности и центральная частота LF и HF не фиксируется и может варьироваться в зависимости от изменения модуляции сердечного ритма вегетативной нервной системой. . Физиологическое объяснение VLF компоненты в значительной степени отсутствует и наличие какого-либо физиологического процесса, определяющего изменения сердечного ритма такой периодичности должно быть выяснено. Негармонические компоненты, которые не имеют когерентных свойств и которые симулируются поведением средней линии или смещением тренда обычно принимаются за главные составляющие VLF. Т. о., VLF компонента, полученная из кратковременной записи (т. е. < 5 мин.) является сомнительной оценкой и должна быть устранена при интерпретации МСП кратковременной записи. VLF, LF и HF компоненты обычно измеряются в абсолютных величинах мощности (мсек2), но могут, также, измеряться и в нормализованных единицах (n. u.) , которые представляют относительные значения каждой спектральной компоненты по отношению к общей мощности за вычетом VLF компоненты.

Представление LF и HF в n. u. подчеркивает поведение и баланс двух ветвей вегетативной нервной системы. Более того, нормализация способствует минимизации эффекта от изменения в общей мощности на изменение LF и HF компонент (рис.3.).

Тем не менее, п. и. должны всегда сопоставляться с абсолютными значениями мощности LF и HF для того, чтобы описать общее определение мощности спектральных компонент.

Долговременные записи. Спектральный анализ, также, может быть использован для анализа последовательности NN интервалов за 24-часовой период. Тогда результат будет включать сверх низкочастотные компоненты (ULF — ultra-low frequency), в дополнение к VLF, LF и HF компонентам. 24-х часовой спектр может быть представлен в логарифмическом масштабе. В таблице 2 представлены параметры частотных методов анализа.

Проблема ’стационарности ’ часто обсуждаются при использовании долговременных записей. Если механизмы определяющие модуляцию сердечного ритма на определенной частоте остаются неизменными во время всего времени записи, то соответствующий частотный компонент ВСР можно использовать для описания этих модуляций. Если модуляции нестабильны, то результаты частотного анализа не определены. В частности, физиологические механизмы определяющие модуляции LF и HF компонент сердечного ритма не могут считаться стационарными в течении 24-х часового периода . Таким образом, спектральный анализ полной 24-х часовой последовательности, также, как и результаты, полученные усреднением более коротких последовательностей (например, 5 минутных) за 24 часа (LF и HF компоненты этих двух вычислений не отличаются ) дает усреднение модуляции, приписываемой LF и HF компонентами (рис.4). Такое усреднение затемняет детальную информацию о модуляции RR интервалов вегетативной нервной системы, которая допустима при обработке кратковременных записей . Следует учитывать, что компоненты ВСР позволяют оценить скорее степень модуляции вегетативной нервной системы, чем уровень ее тонуса и усреднение модуляции не представляет усредненного уровня тонуса.

В следствии серьезных различий в интерпретации результатов, спектральный анализ кратко и долговременных электрокардиограмм должны всегда строго различаться, как представлено в таблице 2.

Таблица 2. Частотные измерения вариабельности сердечного ритма .

Анализируемый ЭКГ сигнал должен удовлетворять некоторым требованиям для того, чтобы получить надежную оценку спектра. Любой отход от следующих требований может привести к невоспроизводимости результатов, которые трудно интерпретировать.

Для того, чтобы приписать определенный спектральный компонент к хорошо описанному физиологическому механизму, модуляция сердечного ритма этим механизмом не должна меняться во время регистрации. Проходящие физиологические явления, вероятно могут анализироваться специальными методами, которые создаются для разрешения создавшейся научной проблемы, но которая пока не готова для прикладных исследований. Для того, чтобы проверить, стабильность сигнала некоторых спектральных компонент, можно использовать традиционные статистические тесты .

Частота опроса должна быть тщательно подобрана. Низкая частота опроса может вызывать смещение (jitter) в оценке реперной точки R-пика и искажать спектр. Оптимальный диапазон 250-500 Гц или даже выше , так как нижняя граница частоты опроса (в любом случае >100Гц) будет удовлетворительно, только при использовании специального алгоритма для интерполяции реперной точки R-пика, например, гиперболической .

Удаление средней линии или тренда (если используется) может искажать низкочастотные компоненты спектра. Рекомендуется проверить частотный отклик фильтра или поведение регрессионного алгоритма и проверить, чтобы интерпретирующие спектральные компоненты искажались не существенно.

Выбор реперной точки QRS комплекса может быть критичен. Необходимо использовать хорошо проверенный алгоритм (например, пороговый, сравнения с шаблонным, корреляционный метод и т. д.) для того, чтобы стабильно и независимо то шума определять реперную точку . Различные возмущения вентрикулярной проводимости, также могут вызвать перемещение реперной точки внутри QRS комплекса.

Эктопические сокращения, аритмии, пропуск данных и влияние шума могут изменить оценки МСП ВСР. Подходящая интерполяция (или линейная регрессия или схожие алгоритмы) по предшествующим нормальным сокращениям ВСР или его автокорреляционной функции может снизить ошибку. Кратковременные записи, которые свободны от эктопических сокращений, пропуска данных и шума должны использоваться в большинстве случаев. Однако, при некоторых обстоятельствах использование только свободных от эктопических сокращений кратковременных записей может вызвать значительные сложности. В таких случаях подходящая интерполяция должна быть выполнена и возможные результаты, вызванные эктопией должны быть рассмотрены . Относительное число RR интервалов и промежуток между ними из-за пропуска должно быть ограничено.

Серия данных, предназначенные для спектрального анализа, может быть получена разными способами. Полезно графическое представление данных в виде дискретного ряда (ДР), где строится зависимость Ri-Ri-1 интервалов от времени (показывающим возникновение Ri), т. е. сигнал с неравномерным шагом по времени. Тем не менее, спектральный анализ последовательности мгновенных значений ЧСС, также, часто используется во многих исследованиях .

Спектр ВСР обычно вычисляется или по тахограммам (RR интервалов, в зависимости от номера сокращения, см. Рис. 5а, б), или и по интерполированным ДР, получая непрерывный сигнал, как функцию времени, но может вычисляться и поотсчетам единичного пульса, как функции от времени, соответствующего каждому распознанному QRS комплексу . Такой выбор может запутывать морфологию единиц измерения и оценки важных параметров спектра. Для того, чтобы стандартизовать методы, можно предложить использовать параметрический метод с тахограммами RR-интервалов и интерполированные ДР с непараметрическими методами, тем не менее ДР, также подходят и для параметрических методов. Частота дискретизации, применяемая при интерполяции ДР должна быть значительно выше частоты Найквиста спектра и не должна попадать внутрь интересующего частотного диапазона.

Стандарты непараметрических методов (основанных на алгоритме БПФ) должны включать величины, представленные в таблице 2.,а также формулу интерполяции ДР, частоту дискретизации интерполированного ДР, использованную для вычисления спектра длину ряда, спектральное окно (чаще всего используются окна Ханна, Хэмминга и треугольное окно). Окно, использованное для вычисления мощности должно быть оговорено. В дополнение к требованиям, описанным в других частях этого документа, каждое исследование на основе непараметрического метода спектрального анализа ВСР, должно содержать описание этих параметров.

Стандарты параметрических методов должны включать величины, представленные в таблице 2.,а также тип использованной модели, тип использованной модели, длину последовательности, центральную частоту для каждой спектральной компоненты (LF и HF) и порядок модели (число параметров). К тому же, статистические показатели должны быть вычислены для того, чтобы проверить надежность модели. Тест PEWT (predictive witness test — тест предсказания ошибки) дает информацию о правильности модели , тогда как тест OOT (optimal order test — тест определения оптимального порядка) проверяет соответствие использованного порядка модели . Известны различные способы выполнения ООТ, которые включают заключительное предсказание ошибки и информационные критерии Акайка. Можно предложить следующие критерии для выбора порядка р авторегрессионой модели: порядок будет в диапазоне 8-20, выполняя PEWT тест переходим к ООТ тесту (p » min(OOT)).

Корреляции и различия между измерениями во временной и частотной областях.

При анализе стационарные кратковременных записей больше опыта и теоретических знаний накоплено в частотной области измерений, чем во временной.

Однако, многие параметры, полученные в результате анализа 24-часовых записей в частотной и временной областях коррелируют между собой (см. Табл. 3). Эта строгая корреляция существует, как из-за математических, так и физиологических взаимосвязей. Кроме того, физиологическая интерпретация, спектральных компонент, полученных по 24-часовым записям, затруднена по соображениям отмеченным выше (раздел Долговременные записи). Т. о., пока специальные исследования на основе 24-часовых записей обычно не используют обычные спектральные компоненты (например спектрограмму в логарифмическом масштабе), т. к. результаты анализа в частотной области эквивалентны результатам анализа во временной области, но его проще выполнить.

Анализ поведения ритма .

Как показано на рис. 6 и на временные и на спектральные методы накладываются ограничения вызванные нерегулярностью RR последовательности. Анализ явно различных реализаций при помощи этих методов может давать сходные результаты.

Тренды снижающейся и увеличивающейся длины сердечных циклов в действительности не симметричны {40,41], т. к. обычно за ускорением сердечного ритма следует быстрое замедление. В спектральных оценках это ведет к снижению амплитуды пика основной частоты и расширению основания. Это привело к идее измерения блоков RR интервалов, определяемых свойствами ритма и исследованию взаимосвязи таких блоков без рассмотрения внутренней вариабельности. Были предложены подходы, позволяющие снизить эти трудности для временных и частотных методов. Методы вычисления спектров по интервалам и отсчетам приводят к эквивалентным результатам (см. Рис. 6 д) и хорошо подходят для исследований взаимосвязи между ВСР и вариабельностью других измерений. Интервальный спектр хорошо подходит для определения связи RR интервалов с процессами основанными на измерениях в моменты сердечных сокращений (например давления). Спектр отсчетов предпочтителен, если RR интервалы относятся к продолжительному сигналу (например, дыханию) или к возникновению особых явлений (например, аритмий).

Процедуры определения пиков базируются, как на выделении вершин и впадин осцилляций, так и на выявлении трендов сердечного ритма . Выделение может ограничиваться кратковременными изменениями , но может расширяться и на более длительные вариации: пики и впадины второго и третьего порядка или ступенчатое изменение удлиняющихся или укорачивающихся циклов вокруг противоположных трендов . Различные осцилляции можно описать ускорением или замедлением сердечного ритма, длиной волны или амплитудой. Однако, корреляция отслеживает укорочение длины волны осцилляций при увеличении продолжительности записи. Для сложной демодуляции используются методы интерполяции и устранения трендов, что позволяет получить необходимое для выявления кратковременных изменений сердечного ритма временное разрешение, а также описать отдельные фазовые и частотные компоненты, как функцию времени.

Нелинейные методы .

Нелинейные явления, конечно, присутствуют в генезисе ВСР. Они определяются комплексным взаимодействием: гемодинамики, электрофизиологическими и гуморальными изменениями, а также вегетативной и центральной регуляцией. Были спекулятивные представления, что анализ ВСР, основанный на методах нелинейной динамики поможет извлечь важную информацию для физиологической интерпретации ВСР и для предсказания риска внезапной смерти. Методы, использовавшиеся для получения нелинейных свойств ВСР включали: 1/f масштабирование Фурье спектра , Н экспоненциальное масштабирование и метод CGSA (coarse graining spectral analysis — ячейчатый спектральный анализ) . Для представления данных использовались: сечения Пуанкаре, маломерные аттракторы, декомпозиция единичных величин и траекторий аттракторов. Для других количественных оценок использовались: D2 корреляционный массив, экспоненты Ляпунова и энтропия Колмогорова.

Хотя, в принципе, эти методы, как известно, являются мощным инструментом для описания сложных систем, но никаких результатов, пока, не достигнуто в результате их приложения к биомедицинским данным, включая анализ ВСР. Возможно, интегральная сложность оценок не адекватна анализу биологических систем и к тому же слишком малочувствительна, чтобы выявить нелинейные изменения RR интервалов, которые могли бы иметь физиологическое или практическое значение. Более обнадеживающие результаты были получены при использовании дифференциальных, а не интегральных комплексных оценок, т. е. метод масштабирующих коэффициентов . Однако, никаких систематических исследований больших популяций с использованием этих методов пока не выполнено.

В настоящее время нелинейные методы представляют потенциально полезный подход к анализу ВСР, но стандарты на эти методы приняты быть не могут. Развитие технологии и интерпретации результатов нелинейных методов необходимо прежде, чем появится возможность использования этих методов для физиологических или клинических исследований.

Стабильность и воспроизводимость измерений ВСР.

Многочисленные исследования продемонстрировали, что оценки ВСР по кратковременным записям быстро возвращаются к основному ходу, после проходящих возмущений, вызванных такими манипуляциями, как легкие упражнения, прием вазодилататоров кратковременного действия, проходящей коронарной окклюзии и т. д. Более мощные стимулы, такие как максимальные нагрузки или влияние препаратов долговременного действия могут привести к значительно более продолжительному интервалу перед возвратом к контрольным показателям.

Известно очень мало данных по стабильности долговременных оценок ВСР, полученных по результатам 24-часового амбулаторного мониторирования. Тем не менее, доступные данные показывают большую стабильность параметров ВСР на основе 24-часового амбулаторного мониторирования различных популяций обычных людей , после инфаркта , и при желудочковых аритмиях . Также, существуют некоторые фрагментарные данные, показывающие, что стабильность оценок ВСР может сохраняться месяцы и годы. Т. к. 24-часовые показатели, кажется, стабильны и свободны от эффекта плацебо, то они могут служить идеальными показателями для оценки результатов терапии.

Требования к регистрации сигналов.

ЭКГ сигнал.

Реперная точка на ЭКГ, идентифицирующая QRS комплекс, может определяться по максимуму или центру тяжести комплекса, максимуму интерполирующей кривой по совпадению с шаблоном или с другими событийными маркерами. Для того, чтобы определить реперную точку диагностическое ЭКГ оборудование должно удовлетворять произвольным стандартам, включающим характеристики отношения сигнал/шум, характеристики режекции, полосу пропускания и т. д. . Верхняя граничная частота, обрезанная существенно ниже, чем принято для диагностического оборудования (~200Гц) может вызывать скачки при распознавании реперной точки QRS комплекса и давать ошибки измерения продолжительности RR интервалов. Таким же образом, ограничение частоты опроса вызывает ошибки в спектре ВСР, которые больше влияют на высокочастотные компоненты . Интерполяция ЭКГ сигнала может снизить эту ошибку. Используя, подходящую интерполяцию, даже частота дискретизации 100Гц может быть удовлетворительной .

При использовании устройства на микропроцессоре, методы компрессии данных должны быть тщательно изучены, как на предмет эффективной частоты опроса, так и качества методов декомпрессии, которые могут вызывать фазовые и амплитудные искажения.

Продолжительность и обстоятельства записи ЭКГ.

При изучении ВСР продолжительность записи определяется природой каждого конкретного исследования. Стандартизация особенно необходима при исследованиях физиологических и клинических приложений ВСР.

Если производятся кратковременные записи, то должны использоваться частотные, а не временные методы. Длительность записи должна по крайней мере в 10 раз превышать нижнюю частотную границу исследуемой компоненты, но и не должна существенно расширяться, чтобы сохранить стабильность сигнала. Т. о., чтобы получить HF компоненту спектра, продолжительность записи должна приблизительно составлять 1 мин., а низкочастотную LF компоненту — 2 мин. Чтобы стандартизовать различные исследования кратковременных ВСР предпочтительно использовать 5-минутную стандартную запись, если природа исследований не требует другой длительности.

Усреднение спектральных компонент, полученных по последовательным участкам записи для минимизации ошибок, вызванных анализом очень коротких сегментов возможно. Однако, если природа и степень физиологической модуляции сердечного ритма меняется от одного короткого сегмента к другому, то физиологическая интерпретация таких усредненных спектральных компонент вызывает такие же большие проблемы, как и спектральный анализ долговременных записей и требует дальнейшего истолкования. Отображение последовательных спектров мощности (около 20 мин.) может помочь подтвердить постоянство условий для данного физиологического состояния.

Хотя временные оценки SDNN, RMSSD и можно использовать для анализа записей короткой продолжительности, но частотные оценки позволяют проще интерпретировать результаты в терминах физиологической регуляции. Временные оценки идеальны для анализа долговременных записей (низкая стабильность модуляции сердечного ритма во время долговременной записи приводит к сложности интерпретации частотных оценок). Опыт показывает, что различия ритма днем и ночью составляют существенную часть ВСР при анализе долговременных записей временными методами. Т. о., при анализе долговременных записей временными методами, длина ЭКГ должна быть по крйней мере 18ч. И включать всю ночь.

Мало известно о влиянии окружающей среды (т. е. типе и природе физиологической и эмоциональной активности) во время долговременной записи ЭКГ. Для некоторых экспериментов, параметры окружающей среды должны контролироваться в каждом опыте и всегда должны быть описаны. При планировании экспериментов необходимо предусматривать, чтобы запись параметров окружающей среды производилась идентично. В физиологических исследованиях сравнивающих ВСР в различных хорошо подобранных группах, обнаруженные различия сердечного ритма должны быть детально разъяснены.

Редактирование последовательностей RR Интервалов.

Известно, что ошибки, вызванные неточностью определения последовательности NN интервалов существенно влияют на результаты статистических временных и всех частотных методов. Геометрические методы путем аппроксимации общей ВСР позволяют отредактировать случайные ошибки RR интервалов, однако, как выполнить точную коррекцию для других методов, чтобы получить корректные результаты неизвестно. Таким образом, если используются временные или частотные методы ручное редактирование должно выполняться очень тщательно, чтобы корректно идентифицировать и классифицировать каждый QRS комплекс.

Автоматическая фильтрация, которая исключает некоторые интервалы из исходной RR последовательности (например, отличающаяся более чем на 20% от предыдущего интервала) не должна заменять ручное редактирование, так как она, как известно, может быть неудовлетворительной и приводить к нежелательным эффектам, вызывающим ошибки .

Предложения по стандартизации коммерческого оборудования.

Стандартные оценки ВСР с помощью коммерческого оборудования, разработанного для анализа кратковременных записей должны включать непараметрический и предпочтительно, также, параметрический анализ. Чтобы минимизировать возможную путаницу при выводе результатов частотно временных параметров сердечных сокращений, необходимо во всех случаях использовать анализ тахограмм, полученных с постоянным шагом. Непараметрический анализ должен использовать по крайней мере 512, но предпочтительно 1024 точки по 5 минутной записи.

Оборудование разработанное для анализа ВСР по долговременным записям должно выполнять временные методы, включающие получение всех четырех стандартных оценок (SDNN, SDANN, RMSSD и треугольный индекс ВСР). В дополнение к другим возможностям, частотный анализ должен выполняться по 5-минутным сегментам (используя такую же точность, как и при анализе долговременных записей ЭКГ). Если выполняется спектральный анализ номинальной 24-часовой записи, чтобы получить все спектральные компоненты HF, LF, VLF и ULF, то дискретизация тахограмм должна выполняться с такой же точностью, как и при анализе кратковременных записей, т. е. 218 точек. Стратегия получения данных для анализа ВСР должна соответствовать схеме, показанной на рис. 7.

Точность и тестирование коммерческого оборудования. Чтобы обеспечить качество различного оборудования используемого для анализа ВСР и найти приемлемый баланс между точностью существенной для научных и клинических исследований и ценой требуемого оборудования необходимо независимое тестирование всего оборудования. Т. к. потенциальные ошибки оценки ВСР включают неточности определения реперной точки QRS комплексов, то тестирование должно включать все фазы: запись, отображение и анализ. Более точно оборудование можно протестировать по сигналам с известными свойствами ВСР (например смоделированными компьютером), чем по существующей базе данных уже оцифрованных ЭКГ. В случае, если коммерческое оборудование используется для исследований физиологических и клинических аспектов ВСР, то независимое тестирование этого оборудования необходимо во всех случаях. Возможная стратегия тестирования коммерческого оборудования предложена в Приложении В. Промышленные стандарты должны быть созданы, включающие эту или схожую стратегию.

Чтобы минимизировать ошибки, вызванные неправильно созданными или некорректно использованными методами и оборудованием рекомендуется применять следующие правила:

— Применяемое для регистрации ЭКГ промышленное оборудование должно удовлетворять произвольным промышленным стандартам, сформулированным в терминах: отношение сигнал/шум, уровень режекторного подавления, полоса пропускания и т. д.

— Записывающие устройства на микросхемах должны восстанавливать сигнал без фазовых и амплитудных искажений; устройства для долговременной записи ЭКГ, использующие аналоговые магнитные носители должны регистрировать отметки времени.

Коммерческое оборудование, используемое для анализа ВСР, должно удовлетворять техническим требованиям, перечисленным в разделе: «стандарты измерений ВСР» и его работа должна быть протестирована независимо от производителя.

— Для стандартизации физиологических и клинических исследований, два типа записи должны по возможности использоваться: (а) кратковременная 5-минутная запись, выполняемая в физиологически стабильных условиях и обрабатываемая частотными методами и (б) номинальная 24-часовая запись, обрабатываемая временными методами.

— При клинических исследованиях с долговременной записью ЭКГ, пациенты должны находиться в достаточно схожих условиях и при схожем воздействии окружающей среды.

— При использовании статистических временных и частотных методов, сигнал должен быть тщательно отредактирован путем визуального просмотра и ручной коррекции RR интервалов и классификации QRS комплексов. Автоматические фильтры, основанные на эвристической логике последовательности RR интервалов (т. е. исключение RR интервалов выходящих за заданные пределы) не должна освобождать от проверки качества последовательности RR интервалов.

Физиологические соответствия компонентов вариабельности сердечного ритма

Вегетативные влияния на ритм сердца

Хотя сердечный автоматизм и присущ различным пейсмекерным тканям, но сердечный ритм в большой степени находится под контролем вегетативной нервной системы (ВНС) . Парасимпатическое влияние на ритм сердца оказывается путем выброса ацетилхолина блуждающим нервом. Мускариновые рецепторы ацетилхолина отвечают на этот выброс главным образом повышением проведения К мембраной клетки. . Ацетилхолин также тормозит активируемый гиперполяризацией "пейсмекерный" ток If . Гипотеза "замедления Ik" предполагает, что деполяризация пейсмекера происходит из-за медленной деактивации задержанного тока выпрямления, Ik, который, вследствие время-независимого фонового направленного внутрь тока вызывает диастолическую деполяризацию . И наоборот, " гипотеза активации Ik" , предполагает, что следующее прекращение потенциала действия, If обеспечивает медленно активирующийся направленный внутрь ток, преобладающий над замедленным Ik, что вызывает медленную диастолическую деполяризацию.

Симпатическое влияние на сердечный ритм опосредовано выбросом адреналаина и норадреналина. Активация Бета-адренергических рецепторов приводит к фосфорилизации циклической АТФ белков мембраны повышает ICaL и If . В конечном результате ускоряется медленная диастолическая деполяризация (то есть, учащается ритм сердца).

В условиях покоя, вагусное влияние превалирует и вариации ЧСС главным образом определяются вагусной модуляцией . Вагусная и симпатическая активность постоянно взаимодействуют. Так как синусовый узел насыщен ацетилхолинэстеразой, то влияние вагусных импульсов является кратковременным, так как ацетилхолин быстро гидролизуется. Парасимпатическое влияние превышает симпатическое, вероятно, вследствие действия двух независимых механизмов: холинэргически вызванного снижения выброса норадреналина при повышении симпатической активности и холинэргического ослабления реакции в ответ на адренергические стимулы.

Компоненты ВСР

Вариации интервалов RR, существующие в условиях покоя, отражают точную настройку механизмов управления от сокращения к сокращению . Вагусная афферентная импульсация приводит к рефлекторному возбуждению вагусной эфферентной активности и к угнетению симпатической эфферентной активности . Эфферентная вагусная активность также возникает под воздействием снижения тонуса афферентной симпатической активности . Эфферентная симпатическая и вагусная активации, направленные на синусовый узел, характеризуются разрядом, в значительной степени синхронно с каждым сердечным циклом, который может модулироваться центральными (из вазомоторных и дыхательных центров) и периферическими (колебания артериального давления и дыхательные движения) осцилляторами . Эти осцилляторы генерируют ритмические флюктуации залпов в эфферентных нервах, которые проявляются как кратковременные и долговременные осцилляции сердечных периодов.

Анализ этих ритмов позволяет сделать вывод о состоянии и функционировании (а) центральных осцилляторов, (b) симпатической и вагусной эфферентной активности, (с) гуморальных факторов, (d)cинусового узла.

Понимание модулирующего воздействия нервных механизмов на синусовый узел улучшилось при спектральном анализе ВСР. Эфферентная вагусная активность создает основной вклад в высокочастотный компонент, как это видно из клинических и экспериментальных воздействий на вегетативную нервную систему, таких как электрическая стимуляция блуждающих нервов, блокада мускариновых рецепторов и ваготомия . Более противоречива интерпретация LF компонентов, которые некоторыми авторами рассматривается как маркер симпатической модуляции (особенно когда выражается в нормализованных единицах), а другими как параметр, включающий и симпатическое и вагусное влияние . Эти расхождения возникли вследствие того, что при некоторых условиях, связанных с симпатическим возбуждением, наблюдается уменьшение абсолютной мощности спектра LF компонента. Важно осознавать, что во время симпатической активации возникающая тахикардия обычно сопровождается значительным снижением общей мощности, тогда как противоположное возникает при вагусной активации. Если спектральные компоненты измеряются в абсолютных единицах (мсек2, сек2), то изменения в общей мощности спектра влияют на LF и HF в одинаковом направлении и мешают оценке распределения энергии по фракциям. Это объясняет, почему у лежащего на спине субъекта при контролируемом дыхании атропин снижает и LF и HF и почему при физической нагрузке LF значительно снижается . Эта концепция подтверждается примером на рис 3, показывающим спектральный анализ вариабельности сердечного ритма у здорового обследуемого в положении лежа на спине и при подъеме в вертикальное положение 90 градусов. Вследствие снижения общей мощности LF представляется как оставшаяся неизменной, если выражена в абсолютных единицах. Однако, после нормализации, снижение LF становится очевидным. Сходные результаты применимы к отношению LF/HF .

Спектральный анализ 24-часовых записей показывает, что у здоровых людей LF и HF, выраженные в нормализованных единицах, отражают циркадианные ритмы и реципрокные флюктуации с более высокими значениями LF в дневное время и HF — ночью. Эти зависимости невозможно выявить, если рассматривать спектр, полученный в результате анализа всего 24-часового периода или усреднять спектры последовательных коротких периодов. В долговременных записях HF и LF компоненты составляют приблизительно 5% от общей мощности спектра. Хотя ULF и VLF компоненты составляют оставшиеся 95% общей мощности, их физиологическое соответствие до сих пор неизвестно.

LF и HF могут возрастать при различных обстоятельствах. Повышение LF (выраженное в нормализованных единицах) наблюдается при пассивном подъеме головного конца до 90*, вставании, ментальном стрессе, при умеренных физических упражнениях здоровых людей, при умеренной гипотензии, физической активности и окклюзии коронарной артерии или общей сонной артерии у беспородных собак . Наоборот, повышение HF вызывается контролируемым дыханием, охлаждением лица и стимуляцией вращением .

Вагусная активность создает главный вклад в HF компоненту. Расхождения существуют в отношении LF компоненты. В некоторых исследованиях считается, что LF, выраженные в нормализованных единицах, являются косвенным маркером симпатической модуляции, в других исследованиях полагают, что LF отражают как симпатическую, так и вагусную активность. Соответственно отношение LF/HF рассматривается некоторыми исследователями как показатель симпато/вагусного баланса или как показатель симпатической модуляции.

Физиологическая интерпретация самых медленных частотных компонентов (то есть VLF и ULF) требует дальнейшего изучения.

Важно отметить, что ВСР измеряет скорее флуктуации в автономном вегетативном влиянии на сердце, чем средний уровень влияния вегетативной нервной системы. Таким образом, как блокада вегетативных влияний, так и насыщающий высокий уровень симпатического влияния ведут к уменьшению ВСР .

Изменения ВСР, относящиеся к некоторым патологиям

Уменьшение ВСР отмечено при множестве кардиологических и не кардиологических заболеваний .

Инфаркт миокарда (ИМ).

Депрессия ВСР после ИМ может отражать понижение вагусного влияния на сердце, что приводит к преобладанию симпатических механизмов и к электрической нестабильности сердца. В острой фазе ИМ снижение среднего квадратичного отклонения нормальных интервалов RR (SDNN — СКОНН) при 24-хчасовой записи сильно связано с дисфункцией левого желудочка, с пиком подъема креатининфосфокиназы и с классом Killip .

Механизм, за счет которого ВСР временно снижается после ИМ и за счет которого подавленная ВСР является предвестником неврального ответа на острый ИМ до сих пор не описан, но вероятно он заключается в расстройстве нервной активности кардиального происхождения. Некоторые гипотезы привлекают [включают] кардио — кардиальные симпато-симпатические и симпато-вагальные рефлексы и полагают, что изменения в геометрии сокращающегося сердца из-за некротизированных и несокращающихся сегментов могут ненормально увеличить залпы симпатических аффе-рентных волокон из-за механического повреждения чувствительных окончаний . Это симпатическое возбуждение ослабляет активность вагусных волокон, идущих к синусовому узлу. Другое объяснение, особенно применимое к значительному снижению ВСР, основано на снижении чувствительности клеток синусового узла к нервной модуляции .

Спектральный анализ ВСР у пациентов, переживших острый ИМ, обнаруживает снижение общей мощности и отдельных спектральных компонент . Таким образом, если мощность LF и HF вычислялась в нормализованных единицах, то увеличенная LF и уменьшенная HF наблюдались как в контролируемых условиях покоя, так и 24-х часовых записях, анализируемых путем множества 5-минутных интервалов . Эти изменения показывают сдвиг симпато-вагусного баланса в сторону преобладания симпатикотонии и уменьшенный тонус вагуса. Сходные заключения были получены в результате рассмотрения

Отношения LF/HF. Существование нарушения механизмов нервного управления отражалось также в снижении вариации день-ночь интервалов RR и спектральных компонентов LF и HF , имевшихся в течении периода от нескольких дней до нескольких недель после острых явлений. У пациентов после ИМ с сильно подавленной ВСР большая часть оставшейся энергии спектра сосредоточена в VLF частотном диапазоне ниже 0,03 Гц, с очень малой HF, связанной с дыханием . Эти характеристики спектрального профиля сходны с наблюдаемыми при сердечной недостаточности или после трансплантации сердца и вероятно отражают как сниженную восприимчивость органа к нервным воздействиям или насыщение синусового узла постоянно высоким симпатическим тонусом .

Диабетическая нейропатия

При нейропатии, связанной с сахарным диабетом, характеризуемой алтерацией малых нервных волокон, представляется, что снижение временных параметров ВСР несет не только отрицательную прогностическую информацию, но также предшествует клиническому проявлению нейропатии . У больных диабетом без проявлений нейропатии также было обнаружено снижение абсолютной мощности LF и HF при контролируемых условиях . Однако, если рассматривалось отношение LF/HF или LF и HF анализировались в нормализованных единицах, то никаких существенных отличий от нормы не наблюдалось. Таким образом, начальные проявления такой нейропатии вероятно включает в себя обе эфферентные ветви ВНС .

Трансплантация сердца

Очень низкая ВСР без выраженных спектральных компонент наблюдалась у пациентов с недавно пересаженным сердцем .

Появление дискретных спектральных компонент у некоторых пациентов рассматривается как отражение реиннервации сердца . Эта реиннервация может возникнуть не раньше, чем через 1-2 года после трансплантации и обычно имеет симпатический источник. Правда,

Корреляция между частотой дыхания и HF компонентом ВСР, наблюдавшаяся у некоторых пациентов с трансплантацией, показывает, что не-невральные механизмы также могут вносить вклад в связанные с дыханием осцилляции ритма . Начальные наблюдения по

Идентификации пациентов, у которых по изменениям ВСР началось отторжение могли бы представлять клинический интерес, но требуют дальнейшего подтверждения.

Дисфункция миокарда

Понижение ВСР постоянно наблюдалось у пациентов с сердечной недостаточностью . В этих условиях, характеризуемых признаками симпатической активации, таких как ускорение сердечного ритма и высокие уровни циркулирующих катехоламинов, связь между изменениями в ВСР и степенью желудочковой дисфункции была спорной . Фактически тогда, когда снижение временных оценок казалось параллельным тяжести заболевания, связь между спектральными компонентами и признаками желудочковой дисфункции проявлялись как более сложные. В частности, у большинства пациентов в очень поздней стадии заболевания и с сильно сниженной ВСР, LF компоненты не могли быть выявлены, несмотря на клинические признаки симпатической активации. Таким образом, в условиях, характеризуемых как явное и неопровержимое постоянное симпатическое возбуждение, синусовый узел представляет сильно уменьшенную реактивность к нервным воздействиям .

Тетраплегия

Пациенты с хроническим полным высоким повреждением шейного отдела спинного мозга имеют интактные симпатические и вагусные нервные пути, направленные к синусовому узлу. Однако, спинальные симпатические нейроны лишены модулирующего управления и в частности супраспинального ингибирующего влияния барорефлекса. По этой причине такие пациенты представляют уникальную клиническую модель, чтобы оценить вклад супраспинальных механизмов, определяющих симпатическую активность, влияющую на низкочакстотные осцилляции ВСР. Сообщалось , что невозможно обнаружить никаких LF у пациентов с тетраплегией, чем подтверждалась критическая роль супраспинальных механизмов как определяющих ритм с частотой 0,1 Гц. Однако в двух последних исследованиях выяснилось, что LF компоненту можно выявить в ВСР и в вариабельности артериального давления у некоторых пациентов с тетраплегией .

Тогда как Koh et al.(108) связывали LF компоненту ВСР с вагусной модуляцией, Guzzetti et al. связывали ту же компоненту с симпатической активностью, из за задержки с которой LF компонента появлялась после пересечения спинного мозга, полагая, что возникающая спинальная ритмичность способна модулировать симпатические разряды.

Модификации ВСР при специфических вмешательствах

Целесообразность попыток изменения ВСР после ИМ происходит из многочисленных наблюдений, показывающих, что сердечная смертность выше среди больных, перенесших ИМ, у которых более подавлена ВСР . Сделан вывод, что воздействие, которое увеличивает ВСР, может быть протективным против сердечной смертности и против внезапной сердечной смерти. Хотя целесообразность изменения ВСР является здравой, она содержит опасность приводить к неоправданному предположению, что изменение ВСР направлено прямо на защиту сердца, что может быть и не так . Целью является улучшение электрической стабильности сердца, а ВСР является просто индикатором активности ВНС. Несмотря на растущее согласие, что повышение вагусной активности может быть полезным , до сих пор не ясно, насколько вагусная активность (или ее признак) должны повыситься, чтобы обеспечить адекватную защиту.

Бета-адренергическая блокада и ВСР

Данные о влиянии бета-блокаторов на ВСР и постинфарктных больных на удивление скудны . Вопреки тому, что наблюдение статистически значимо возрастает, действительные изменения очень скромные. Однако следует отметить, что бета-блокаторы предупреждают подъем LF компоненты, наблюдаемый в утренние часы . У беспородных собак после ИМ бета-блокаторы не изменяют ВСР . Неожиданное наблюдение, что перед ИМ бета-блокаторы увеличивают ВСР только у животных с низким риском постинфарктных летальных аритмий может предложить новые подходы к стратификации постинфарктных рисков.

Антиаритмические препараты и ВСР

Получены данные для нескольких антиаритмических препаратов. Сообщалось, что флекаинид и пропафенон, но не амиодарон уменьшали временные параметры ВСР с хронической желудочковой аритмией . В другом исследовании пропафенон снижал ВСР и уменьшал LF больше, чем HF, что приводило к сушественно меньшему отношению LF/HF. Более крупное исследование подтвердило, что флекаинид а также энкаинид и морицизин снижали ВСР у постинфарктных больных, но не нашли связи между изменением ВСР и последующей смертностью. Таким образом некоторые антиаритмические препараты, ассоциирующиеся с повышенной смертностью, могут уменьшать ВСР. Однако неизвестно, имеют ли прямое прогностическое значение эти изменения ВСР.

Скополамин и ВСР

Низкая доза блокаторов мускариновых рецепторов, таких как атропин и скополамин, может вызвать парадоксальное повышение вагусной эфферентной активности, как предполагают при замедлении частоты сердечных сокращений. Различные исследования проверяли влияние трансдермального скополамина на признаки вагусной активности у пациентов с недавним ИМ и с застойной сердечной недостаточностью . Скополамин существенно повышает ВСР, которая показывает, что фармакологическое воздействие скополамина на нервную деятельность может эффективно повысить вагусную

Активность. Однако действие долговременного лечения не оценивалось. К тому же низкие дозы скополамина не предотвращают фибрилляцию желудочков во время острой ишемии миокарда у собак после ИМ .

Тромболизис и ВСР

Влияние тромболизиса на ВСР (оценивалось по рNN50) было обнаружено у 95 пациентов с острым ИМ . ВСР была выше в течение 90 минут после тромболизиса у пациентов с восстановившейся проходимостью относящейся к инфаркту артерии. Однако эти различия становились неочевидными, когда анализировались 24-хчасовые записи.

Тренирующие упражнения и ВСР

Тренирующие упражнения могут снизить сердечно-сосудистую смертность и внезапную смерть сердечной природы . Регулярные упражнения также способствуют изменению баланса ВСР . Недавние экспериментальные исследования, спланированные для оценки влияния тренировок на проявления вагусной активности, позволили одновременно получить информацию об изменениях электрической стабильности сердца . Беспородным собакам с документированным ранее высоким риском возникновения желудочковых фибрилляций во время ишемии миокарда были назначены в течение 6 недель ежедневные тренировки с последующим отдыхом в клетке . После тренировок ВСР (SDNN) повысилась на 74% и все животные пережили новый ишемический тест. Тренировки могут также ускорить восстановление физиологического симпато-вагусного взаимодействия, как показано на пациентах после ИМ .

Клиническое использование вариабельности сердечного ритма.

Хотя ВСР и являлась объектом многочисленных клинических исследований широкого спектра кардиологических и не кардиологических заболеваний и клинических состояний, но общий консенсус по практическому использованию ВСР во взрослой медицине был достигнут только в двух клинических случаях. Пониженная ВСР может использоваться для предсказания риска после острого инфаркта миокарда (ИМ) и как ранний признак диабетической нейропатии.

Оценка риска после острого инфаркта миокарда .

Наблюдение , что у пациентов с острым ИМ отсутствие дыхательной синусовой аритмии связано с повышенной больничной смертностью, представляет первое из большого числа сообщений которые продемонстрировали прогностическое значение ВСР для идентификации пациентов с высоким риском.

Подавленная ВСР является мощным прогнозом смертности и аритмических явлений (например желудочковой тахикардии) у пациентов с острым ИМ . Прогностическое значение ВСР не зависит от других факторов, используемых для стратификации рисков, таких как уменьшенная фракция выброса левого желудочка, повышенная желудочковая эктопическая активность и присутствие поздних желудочковых потенциалов. По прогнозы всех случаев смертности значение ВСР аналогично фракции выброса левого желудочка, но имеет превосходство по сравнению с ней в предсказании аритмических событий (внезапная сердечная смерть и желудочковая тахикардия) . Это породило заблуждение, что ВСР позволяет более строго прогнозировать аритмическую смертность, чем не аритмическую. Однако, явных различий в ВСР у пациентов, пострадавших от внезапной, так и не внезапной сердечной смертности после острого инфаркта миокарда на наблюдалось. Тем не менее, это может быть вызвано природой определения «внезапная сердечная смерть» , в которое необходимо включить не только пациентов с внезапной аритмической смертью, но также пациентов с фатальными повторными инфарктами и другими сердечно сосудистыми явлениями.

Значение временных и частотных параметров было полностью оценено в нескольких независимых исследованиях, но из-за использования оптимальных ограниченных значений, описывающих нормальную и сниженную ВСР эти последовательности могут слегка переоценивать прогностическую роль ВСР. Тем не менее доверительные интервалы, этих ограниченных значений скорее заужены из-за размеров обследованной популяции. Таким образом, полученные ограниченные показатели 24-х часовых оценок ВСР, то есть SDNN<50мсек. и треугольный индекс ВСР<15 для сильно пониженной ВСР или SDNN<100мсек. и треугольный индекс <20 для средне пониженной ВСР, вероятно, широко применимы.

Не известно, можно ли различные показатели ВСР (например, оценки кратковременных и долговременных компонент) скомбинировать в многопараметрические отношения, чтобы улучшить стратификацию постинфарктных рисков. Однако, по общему мнению, комбинация других показателей ВСР с оценкой 24-часовой ВСР, вероятно, избыточна.

Патофизиологическое рассмотрение

До сих пор не обосновано, является ли ВСР частью механизма повышенной постинфарктной смертности или просто признаком плохого прогноза. Получены данные показывающие, что сниженная ВСР является не просто отражением симпатического переутомления или вагусной блокады, вследствие плохой работы желудочков, но также и отражает сниженную вагусную активность, которая строго связана с патогенезом желудочковых аритмий и внезапной сердечной смертью .

Оценка ВСР для стратификации риска после острого инфаркта миокарда

Традиционно, ВСР используемая для стратификации риска после ИМ оценивалась по 24- часовым записям ВСР, оценка полученная по кратковременным записям ЭКГ так же несет прогностическую информацию по стратификации рисков после ИМ, но является ли она столь же надежной как по 24-часовым записям пока не ясно . ВСР, полученная по кратковременным записям понижена у пациентов с высоким риском; прогностическое значение пониженной ВСР повышается с увеличением длины записи. Т. о., использование номинальной 24-часовой записи можно рекомендовать для исследований стратификации рисков после ИМ. С другой стороны, оценку ВСР по кратковременным записям можно рекомендовать для первоначального скрининга выживаемости при остром ИМ . Такая оценка имеет сходную чувствительность, но более низкую прогностическую значимость для пациентов с высоким риском по сравнению с 24-часовой ВСР. Спектральный анализ ВСР у переживших ИМ пациентов показывает, что ULF и VLF несут наибольшее прогностическое значение . Т. к. физиологическое объяснение этих компонент неизвестно и эти компоненты составляют до 95% общей мощности, которую легко оценивать временными методами, то использование отдельных спектральных компонент ВСР для стратификации рисков после ИМ, не более надежно, чем временные методы, оценивающие общую ВСР.

Развитие ВСР после острого ИМ

Время после ИМ, в которое пониженная ВСР достигает наивысшего прогностического значения до сих пор полностью не определено. Тем не менее, достигнут общий консенсус, что ВСР должна оцениваться перед выпиской из больницы, т. е. приблизительно через неделю после инфаркта. Такая рекомендация так же хорошо вписывается в общую практику ведения больных острым ИМ.

ВСР понижается сразу после ИМ и начинает восстанавливаться через несколько недель и максимально, но не полностью восстанавливается через 6-12 месяцев после ИМ . Оценка ВСР на ранней стадии ИМ (2-3 дня после острого ИМ) и перед выпиской из больницы (через 1-3 недели после острого ИМ) несет важную прогностическую информацию. Оценка ВСР, полученная позже (через 1 год) после острого ИМ, так же предсказывает будущую смертность {138]. Данные полученные на животных, позволяют считать, что скорость восстановления ВСР после ИМ коррелирует с последующим риском .

Использование ВСР для многофакторной стратификации рисков.

Прогностическое значение только ВСР скромное, но объединение с другими методами существенно улучшает ее прогностическую значимость в клинически важном диапазоне чувствительности (с 25% до 75%) для сердечной смертности и аритмических явлений (рис.9).

Улучшение точности положительного предсказания внутри диапазона чувствительности сообщалось при объединении ВСР со средней ЧСС, фракцией выброса левого желудочка, частотой желудочковой эктопической активности, параметрами ЭКГ высокого разрешения (например, наличие и отсутствие поздних потенциалов) и клинических оценок . Однако, неизвестно какое практическое значение имеют другие факторы стратификации и каковы их возможности при объединении с ВСР для многофакторной стратификации рисков.

Необходимо провести систематически многофакторные исследования стратификации постинфарктных рисков, для того чтобы достигнуть консенсус и для того чтобы можно было рекомендовать объединение ВСР с другими показателями с доказанной прогностической значимостью. Многие аспекты, которые не имеют значения при одновариантной стратификации рисков требуют проверки: не очевидно, являются ли отдельные параметры, полученные в одновариантных исследованиях, фактором индивидуального риска при использовании его в многовариантных вариациях. Различные многовариантные комбинации вероятно требуют, оптимизации прогностической точности в различных диапазонах чувствительности. Пошаговая стратегия должна быть использована чтобы выявить оптимальную последовательность проведения отдельных тестов для многофакторных стратификаций.

Следующие факторы должны учитываться, когда используются оценки ВСР в клинических исследованиях и пробах, определяющих выживаемость при остром ИМ. Пониженная ВСР предсказывает смертности независимо от других факторов риска. Достигнут общий консенсус, что ВСР должна быть оценена приблизительно через одну неделю после возникновения инфаркта. Хотя, оценка ВСР по кратковременной записи несет прогностическую информацию, но оценка ВСР по номинальной 24-часовой записи строже предсказывает риск. Оценка ВСР по кратковременной записи может использоваться для начального скрининга всех перенесших острый ИМ.

Пока не обнаружено оценок ВСР, дающих лучшую прогностическую информацию, чем временные оценки общей ВСР (т. е. SDNN или треугольный индекс). Другие оценки, например, ULF полного 24-часового спектрального анализа работает так же хорошо. Группа наибольшего риска может быть выделена по порогу: SDNN<50 мсек. и треугольный индекс <15 мсек.

Для клинически значимого диапазона чувствительности прогностическое значение одной ВСР скромное, хотя оно и выше чем у любого другого известного фактора риска. Чтобы улучшить прогностические возможности, ВСР может быть скомбинирована с другими факторами. Однако, оптимальный набор факторов риска и соответствующие пределы до сих пор не найдены.

Оценка диабетической нейропатии

Как осложнение сахарного диабета нейропатия вегетативной нервной системы характеризуется ранним и обширным поражением малых нервных волокон как симпатического, так и парасимпатического тракта . Его клинические проявления полностью связаны с функциональными нарушениями и включают: постуральную (связанную с положением тела) гипотензию персистентную тахикардию, диабетические кризы, гастропарезы и т. д.

С момента клинического обнаружения проявлений диабетической нейропатии ВНС (DAN — diabetic autonomic neuropathy) 5-летняя смертность оценивается приблизительно в 50% . Т. о. ранняя доклиническая диагностика ВНС имеет важное значение для стратификации рисков и дальнейшего наблюдения. Доказано, что анализ кратковременных и долговременных ВСР полезен для выявления DAN .

Для пациентов с установленной DAN или с подозрением на нее можно использовать три метода оценки ВСР: (а) простой метод RR интервалов; (б) долговременные измерения во временной области, которые более чувствительны и воспроизводимы, чем кратковременные тесты; (в) частотный анализ кратковременных записей, полученных в неизменных условиях, которые полезны для разделения симпатических и парасимпатических нарушений.

Долговременные оценки во временной области.

ВСР, полученная по 24-часовой Холтеровской записи более чувствительна, чем простые тесты (проба Вальсальвы, ортостатический тест и глубокое дыхание ) для выявления DAN. Больше всего опыта накоплено на основе оценок NN50 и SDSD (см. Табл. 1.) . Используя отсчеты NN50 было получено с доверительной вероятностью 95% снижение общего числа отсчетов с 500 до 2000 в зависимости от возраста, т. е. около половины пациентов с диабетом должны демонстрировать ненормально низкие отсчеты за 24 часа. Более того, существует строгая корреляция между долей пациентов с ненормальным числом отсчетов и степенью нейропатии определенной по обусловленным оценкам..

Кроме повышенной чувствительности, эти 24-часовые оценки сильно коррелируют с другими оценками ВСР и являются воспроизводимыми и стабильными во времени. Сходно с выживанием больных инфарктом миокарда, пациенты с DAN, также, предрасположены к плохим исходам, таким, как внезапная смерть, но еще необходимо подтвердить несут ли оценки ВСР прогностическую информацию среди диабетиков.

Измерения в частотной области.

Следующие отклонения от нормы в частотном анализе ВСР связаны с DAN (а) сниженная мощность всех спектральных полос, являющаяся наиболее общим признаком , (в) слабое повышение LF при вставании, которое отражает ослабленный симпатический отклик или пониженную чувствительность барорецепторов , (с) ненормально низкая общая мощность с неизменным отношением LF/HF и (d) левонаправленный сдвиг центральной частоты LF, физиологическое значение которого требует дальнейших исследований .

При развитом нейропатическом состоянии, спектр мощности в положении лежа часто показывает очень низкие амплитуды всех спектральных компонент, делая трудным разделение сигнала и шума . Тем более, рекомендуется, чтобы такие пробы, как вставание или ортостатическая были включены. Другой способ преодолеть низкое отношение сигнала к шуму — использовать когерентную функцию, которая использует общую мощность когерентную с частотной полосой .

Другой клинический потенциал.

Отдельные исследования ВСР при других кардиологических заболеваниях перечислены в табл. 4.

Будущие возможности

Развитие измерений ВСР.

Доступные в настоящее время временные методы преимущественно использованные для оценки долговременных профилей ВСР, вероятно, достаточны для этих целей. Улучшение возможно, особенно, в области численной робастности (устойчивости). Современные непараметрические и параметрические спектральные методы, вероятно, достаточны для анализа кратковременных записей ЭКГ без проходящих изменений модуляции сердечного ритма.

Помимо необходимости разработать численно устойчивые методы подходящие для полностью автоматизированного анализа (в этом направлении можно использовать только геометрический метод), следующие три направления заслуживают внимания.

Динамика и проходящие изменения ВСР.

Существующие возможности по описанию и численные оценки динамики последовательности RR интервалов и проходящих изменений ВСР отрывочны и до сих пор требуют математической разработки. Однако, можно предположить, что подходящая оценка динамики ВСР приведет к реальному улучшению нашего понимания модуляции сердечного ритма и его физиологического и патофизиологического объяснения.

Пока неясно, будут ли методы нелинейной динамики пригодны для измерения проходящих изменений RR интервалов или новые математические модели и алгоритмические концепции потребуются для создания принципов измерений более близких к физиологической природе сердечных периодограмм. В любом случае, задача оценки проходящих измерений ВСР кажется более важной, чем дальнейшее улучшение принятой технологии для анализа модуляции сердечного ритма в стабильной стадии.

РР и RR Интервалы.

Мало известно о связи между РР и RR модуляцией ВСР. По этим причинам, последовательность РР интервалов, так же должна быть исследована . К сожалению, точное нахождение реперной точки Р пика почти невозможно на основе поверхностной ЭКГ, регистрируемой с использованием обычной технологии. Однако, развитие технологии могло бы позволить исследовать вариабельность РР и RR интервалов в будущих экспериментах.

Многосигнальный анализ.

Модуляция сердечного ритма возникает в действительности не только в результате воздействия регуляторных механизмов ВНС. Существующее в настоящее время коммерческое и некоммерческое оборудование позволяет одновременно записывать ЭКГ, дыхание, давление крови и т. д. Однако, не смотря на простоту регистрации этих сигналов, никаких широко принятых детальных методов многосигнального анализа не существует.

Каждый сигнал может быть проанализирован отдельно, например, при помощи параметрического спектрального анализа и результаты анализа сравнены. Совместный анализ физиологических сигналов позволит оценить свойства совокупности .

Исследование необходимые для улучшения физиологического толкования.

Усилия должны быть направлены на поиск физиологических объяснений и биологических связей различных оценок ВСР. В некоторых случаях, например, при толковании HF компоненты, оно было достигнуто. В других случаях, например, при толковании VLF и ULF компонент, физиологическое объяснение пока не получено.

Неопределенность ограничивает возможности интерпретации связи между этими оценками и риском сердечных проявлений. Возможность использовать признаки активности ВНС очень притягательна. Однако, пока найдена надежная связь между оценками ВСР и сердечными проявлениями, что вызывает связанную с этим опасность концентрации терапевтических воздействий на признаки . Это может привести к некорректным предложениям и серьезным ошибкам интерпретации.

Возможности будущего клинического использования

Нормальные стандарты.

Чтобы создать нормальные стандарты ВСР для различных возрастных и половых групп, необходимо проведение исследования на больших популяциях с долговременным отслеживанием их состояния. Недавно исследователи из Фремингхемского сердечного центра опубликовали временные и частотные оценки ВСР у 736 пожилых людей и их свзь со всеми случаями в последующие 4 года . В этих исследованиях сделан вывод, что ВСР дает независимо более точную прогностическую информацию, чем другие традиционные факторы риска. Должны быть выполнены дополнительные исследования ВСР на популяциях, включающих весь возрастной спектр мужчин и женщин.

Физиологические явления.

Представляло бы интерес оценить ВСР при различных циркадианных ритмах, таких ака нормальный цикл день-ночь, устоявшийся обратный цикл день-ночь (вечер — ночная работа), временно изменяющиеся циклы день-ночь, которые могут возникать во время путешествий. Вариации активности ВНС, возникающие во время различных стадий сна, включая фазу быстрого движения глаз, были изучены только у нескольких пациентов. У нормальных людей HF вагусная компонента спектра мощности увеличивалась, но не во время фазы быстрого движения глаз, тогда как у постинфарктных пациентов это увеличение отсутствовало .

Реакция ВНС на спортивные тренировки и физические упражнения для реабилитации после различных заболеваний может служить для оценки результатов восстановления. Данные по ВСР, должны быть полезны для понимания хронологических аспектов тренировок и определения наступления времени оптимального восстановления по отношению к влиянию ВНС на сердце. Также, ВСР может нести важную информацию по дизадаптации организма при ограниченной подвижности и невесомости, которые сопровождают космический полет.

Фармакологические реакции.

Многие лекарственные преператы действуют прямо или косвенно на ВНС, поэтому ВСР можно использовать для исследования влияния различных факторов на симпатическую и парасимпатическую активность. Известно, что парасимпатическая блокада полной дозой атропина вызывает значительное снижение ВСР. Малая доза скополамина оказывает ваготоническое влияние, которое ассоциируется с повышенной ВСР, особенно в HF диапазоне. b-адренергическая блокада вызывает увеличение ВСР и снижение LF компоненты , выраженной в нормализованных единицах.

Необходимо провести значительно больше исследований, чтобы понять эффекты и клиническое значение изменившегося ваготонического и адренергического тона на общую мощность ВСР и его различных компонентов при заболевании и его отсутствии.

В настоящее время существуют некоторые данные по влиянию блокаторов кальцевых каналов, седативных препаратов, анхиолитиков, анальгетиков, анаэстетиков, антиаритмических препаратов, наркотиков и химиотерапевтических агентов, таких как vincristine и doxorubicin на ВСР.

Предсказание рисков.

Временные и частотные оценки ВСР, вычисленные по длинным 24-часовым или коротким от 2 до 15-мин записям ЭКГ использовались для предсказания продолжительности жизни после острого ИМ, а также рисков всех видов смертности и внезапной сердечной смерти у пациентов со структурными заболеваниями сердца и большого числа других патофизиологических состояний . Используя диагностические инструменты, которые могут оценить ВСР вместе с частотой и сложностью желудочковых аритмий, усредненной ЭКГ, изменениями ST сегмента и однородностью реполяризации можно будет существенно улучшить идентификацию пациентов с риском внезапной смерти и аритмических явлений. Проспективные исследования необходимы для того, чтобы оценить чувствительность, значимость и прогностическую точность комбинированных тестов.

Зародышевая и неонатальная вариабельность сердечного ритма является важной областью исследований, т. к. должна дать раннюю информацию о зародышевых и неонатальных катастрофах и идентифицировать их с синдромом внезапной детской смерти. Большинство из предварительных работ в этой области было выполнено в начале 80-х годов, перед тем, как методы спектрального анализа стали использоваться. Наблюдение за созреванием ВНС в развивающемся плоде также возможно на основе применения этих методов.

Механизмы заболеваний.

Плодородная область исследований — использовать методы ВСР для обследования роли изменения ВНС в механизмах заболевания, особенно таких условий в которых симпато-вагусные факторы, кажется, играют важную роль.

Недавние работы показали, что изменения в иннервации вегетативной нервной системой развивающегося сердца могут вызвать некоторые формы синдрома удлиненного QT сегмента . Исследования ВСР у плода беремнных женщин с этими нарушениями возможны и должны быть очень информативны .

Роль вегетативной нервной системы в сущности гипертензии являются важной областью исследований . Вопрос, касающийся первичной или вторичной роли увеличенной симпатической активности в сущности гипертензии должен быть разрешен путем долговременных исследований субъектов у которых сначала нормотензия. Является ли гипертензия результатом подавленной симпатической активности с измененным воздействием нервных регуляторных механизмов?

Некоторые первичные невралгические нарушения, включая болезнь Паркинсона, множественный склероз, синдром Guillan-Barre, ортостатическая гипотензия типа Shy-Drager связаны с измененной функцией ВНС. При некоторых из этих нарушений, изменения в ВСР могут использоваться для раннего выявления состояния и могут быть полезны для оценки скорости прогрессирования заболевания или эффективности терапевтического воздействия. Возможно, аналогичный подход может быть полезен для оценки вторичных невралгических нарушений, которые сопровождают сахарный диабет, алкоголизм и повреждения спинного мозга.

Заключение.

Вариабельность сердечного ритма имеет значительный потенциал для понимания роли активности вегетативной нервной системы у нормальных здоровых людей и у пациентов с различными сердечно-сосудистыми и не сердечно-сосудистыми заболеваниями. Исследование вариабельности сердечного ритма должно улучшить наше понимание физиологических механизмов, действия лекарств и механизмов заболеваний. Большие проспективные исследования необходимы, чтобы определить чувствительность, значимость и прогностическую ценность вариабельности сердечного ритма для идентификации лиц, подверженных рискам последующих заболеваний и смертельных событий.

Последние исследования выявили взаимосвязь между заболеваниями сердца и нервной системой, провоцирующими частую внезапную смертность.

Что такое ВСР?

Нормальный временной интервал между каждым циклом сердечных сокращений всегда разный. У людей со здоровым сердцем он все время меняется даже при стационарном покое. Это явление получило название вариабельность сердечного ритма (сокращенно ВСР).

Разница между сокращениями находится в пределах определенной средней величины, которая меняется в зависимости от конкретного состояния организма. Поэтому ВСР оценивается только при стационарном положении, так как разнообразие в деятельности организма приводит к изменению ЧСС, каждый раз подстраиваясь под новый уровень.

Показатели ВСР указывают на физиологию в системах. Анализируя ВСР можно точно оценить функциональные особенности организма, проследить за динамикой работы сердца, выявить резкое понижение сердечных сокращений, приводящих к внезапной смерти.

Методы определения

Кардиологическое изучение сердечных сокращений определило оптимальные методы ВСР, их характеристики при различных состояниях.

Анализ проводится на изучении последовательности интервалов:

• R-R (электрокардиограмма сокращений);
• N-N (промежутки между нормальными сокращениями).

Статистические методы. Эти способы основаны на получении и сравнении «N-N» промежутков с оценкой вариабельности. Полученная после обследования кардиоинтервалограмма показывает совокупность повторяющихся друг за другом «R-R» интервалов.

Показатели данных промежутков включают:

• SDNN отражают сумму показателей ВСР при котором выделены отклонения N-N интервалов и вариабельность R-R промежутков;
• RMSSD сравнение последовательности N-N интервалов;
• PNN5O показывает процент N-N промежутков, которые различаются большее 50 миллисекунд за весь промежуток исследования;
• CV оценка показателей величинной вариабельности.

Геометрические методы выделяют путем получения гистограммы, на которой изображены кардиоинтерваллы с различной продолжительностью.

Эти методы просчитывают изменчивость сердечных сокращений с помощью определенных величин:

• Mo (Мода) обозначает кардиоинтервалы;
• Amo (Амплитуда Моды) – количество кардиоинтервалов, которые пропорциональны Mo в процентном соотношении к выбранному объему;
• VAR (вариационный размах) соотношение степени между кардиоинтервалами.

Автокорреляционный анализ оценивает ритм сердца как случайное развитие. Это график динамической корреляции, полученный при постепенном смещении на одну единицу динамического ряда по отношению к ряду собственному.

Этот качественный анализ позволяет изучить влияние центрального звена на работу сердца и определить скрытость периодичности сердечного ритма.

Корреляционная ритмография (скаттерография). Суть метода заключена в отображении следуемых друг за другом кардиоинтервалов в графической двухмерной плоскости.

Во время построения скаттерогаммы выделяется биссектриса, в центре которой находится совокупность точек. Если точки отклонены влево, видно на сколько цикл короче, смещение вправо показывает насколько длиннее предыдущего.

На полученной ритмограмме выделена область, соответствующая отклонению N-N промежутков. Способ позволяет выявить активную работу вегетативной системы и ее последующее влияние на сердце.

Способы исследования ВСР

Международными медицинскими стандартами определено два способа исследования сердечного ритма:

1. Регистрационная запись «RR» интервалов - на протяжении 5 минут используется для быстрой оценки ВСР и проведения определенных медицинских проб;
2. Суточная запись «RR» промежутков - точнее оценивает ритмы вегетативной регистрации «RR» промежутков. Однако при расшифровке записи многие показатели оцениваются по пятиминутному промежутку регистрации ВСР, так как на длинной записи образуются отрезки, мешающие сделать спектральный анализ.

Для определения высокочастотного компонента в сердечном ритме нужна запись продолжительностью около 60 секунд, а для анализа низкочастотного компонента требуется 120 секунд записи. Для правильной оценки компонента низкой частоты необходима пятиминутная запись, которая и выбрана для стандартного исследования ВСР.

ВСР здорового организма

Вариабельность серединного ритма у здоровых людей дает возможность определить их физическую выносливость согласно возраста, пола, времени суток.

У каждого человека показатели ВСР индивидуальны. У женщин наблюдается более активная частота сердечных сокращений. В детском и подростковом возрасте прослеживается наивысшая ВСР. Высоко- и низкочастотные компоненты снижаются с возрастом.

Влияние на ВСР оказывает вес человека. Пониженная масса тела провоцирует мощность спектра ВСР, у людей с лишним весом наблюдается обратный эффект.

Спорт и легкие физические нагрузки оказывают благоприятное воздействие на ВСР: мощность спектра возрастает, ЧСС становится реже. Избыточные же нагрузки, напротив, повышают частоту сокращений и снижают ВСР. Этим объясняются частые внезапные смерти среди спортсменов.

Использование методов определения вариации сердечного ритма позволяет контролировать тренировки, постепенно увеличивая нагрузки.

Если ВСР снижен

Резкое снижение вариации сердечного ритма указывает на определенные заболевания:

· Ишемическая и гипертоническая болезни;

· Прием некоторых препаратов;

Исследования ВСР в медицинской деятельности относятся к несложным и доступным методам, оценивающим вегетативную регуляцию у взрослых и детей при ряде заболеваний.

В лечебной практике анализ позволяет:

· Провести оценку висцеральной регуляции сердца;

· Определить общую работу организма;

· Оценить уровень стрессовой ситуации и физической активности;

· Контролировать эффективность проведения лекарственной терапии;

· Диагностировать заболевание на начальной стадии;

· Помогает подобрать подход к лечению сердечно-сосудистых заболеваний.

Поэтому при обследовании организма не стоит пренебрегать методами исследований сердечных сокращений. Показатели ВСР помогают определить степень тяжести заболевания и подобрать правильное лечение.

Related Posts:

Leave a Reply

Существует ли риск инсульта?

1. Повышенное(более 140) артериальное давление:

• часто
• иногда
• редко

2. Атеросклероз сосудов

3. Курение и алкоголь:

• часто
• иногда
• редко

4. Болезни сердца:

• врожденный порок
• клапанные нарушения
• инфаркт

5. Прохождение диспансеризации и диангостики МРТ:

• каждый год
• раз в жизни
• никогда

Итого: 0 %

Инсульт достаточно опасное заболевание, которому подвержены люди далеко не только старческого возраста, но и среднего и даже совсем молодого.

Инсульт – чрезвычайная опасная ситуация, когда требуется немедленная помощь. Зачастую он заканчивается инвалидностью, во многих случаях даже смертельным исходом. Помимо закупорки кровеносного сосуда при ишемическом типе, причиной приступа может стать и кровоизлияние в мозг на фоне повышенного давления, иначе говоря геморрагический инсульт.

Ряд факторов увеличивает вероятность наступления инсульта. Не всегда виновны, например, гены или возраст, хотя после 60 лет угроза значительно возрастает. Тем не менее, каждый может что-то предпринять для его предотвращения.

Повышенное артериальное давление является основным фактором угрозы развития инсульта. Коварная гипертония не проявляется симптомами на начальном этапе. Поэтому больные замечают ее поздно. Важно регулярно измерять кровяное давление и принимать лекарства при повышенных уровнях.

Никотин сужает кровеносные сосуды и повышает артериальное давление. Опасность инсульта у курильщика вдвое выше, чем у некурящего. Тем не менее, есть и хорошие новости: те, кто бросают курить, заметно снижают эту опасность.

3. При избыточной массе тела: худейте

Ожирение - важный фактор развития инфаркта мозга. Тучные люди должны задуматься о программе похудения: есть меньше и качественнее, добавить физической активности. Пожилым людям стоит обсудить с врачом, в какой степени им полезно снижение веса.

4. Держите уровни холестерина в норме

Повышенный уровень «плохого» холестерина ЛНП ведет к отложениям в сосудах бляшек и эмбол. Какими должны быть значения? Каждый должен выяснить в индивидуальном порядке с врачом. Поскольку пределы зависят, например, от наличия сопутствующих заболеваний. Кроме того, высокие значения «хорошего» холестерина ЛВП считаются положительными. Здоровый образ жизни, особенно сбалансированное питание и много физических упражнений, может положительно повлиять на уровень холестерина.

Полезной для сосудов является диета, которая обычно известна как «средиземноморская». То есть: много фруктов и овощей, орехи, оливковое масло вместо масла для жарки, меньше колбасы и мяса и много рыбы. Хорошие новости для гурманов: можно позволить себе один день отступить от правил. Важно в общем правильно питаться.

6. Умеренное потребление алкоголя

Чрезмерное употребление алкоголя увеличивает гибель пострадавших от инсульта клеток мозга, что не допустимо. Полностью воздерживаться необязательно. Стакан красного вина в день даже полезен.

Движение иногда лучшее, что можно сделать для своего здоровья, чтобы сбросить килограммы, нормализовать артериальное давление и поддержать эластичность сосудов. Идеальны для этого упражнения на выносливость, такие как плавание или быстрая ходьба. Продолжительность и интенсивность зависят от личной физической подготовки. Важное замечание: нетренированные старше 35 лет должны быть первоначально осмотрены врачом, прежде чем начать заниматься спортом.

8. Прислушивайтесь к ритму сердца

Ряд заболеваний сердца способствует вероятности инсульта. К ним относятся фибрилляция предсердий, врожденные пороки и другие нарушения ритма. Возможные ранние признаки проблем с сердцем нельзя игнорировать ни при каких обстоятельствах.

9. Контролируйте сахар в крови

Люди с диабетом в два раза чаще переносят инфаркт мозга, чем остальная часть населения. Причина заключается в том, что повышенные уровни глюкозы могут привести к повреждению кровеносных сосудов и способствуют отложению бляшек. Кроме того, у больных сахарным диабетом часто присутствуют другие факторы риска инсульта, такие как гипертония или слишком высокое наличие липидов в крови. Поэтому больные диабетом должны позаботиться о регулировании уровня сахара.

Иногда стресс не имеет ничего плохого, может даже мотивировать. Однако, продолжительный стресс может повысить кровяное давление и восприимчивость к болезням. Он косвенно может стать причиной развития инсульта. Панацеи от хронического стресса не существует. Подумайте, что лучше для вашей психики: спорт, интересное хобби или, возможно, упражнения на расслабление.

Анализ вариабельности ритма сердца

Индивидуализированный подбор антиаритмической терапии при мерцательной аритмии (МА) до сих пор представляет собой сложную проблему. В связи с этим продолжается разработка новых неинвазивных методик, повышающих точность клинической диагностики и эффективность подбора лечебных схем. В качестве такой методики может использоваться анализ вариабельности ритма сердца (ВРС).

В основе метода вариабельности ритма сердца лежит количественный анализ RR интервалов, измеряемых по ЭКГ за определенный промежуток времени. При этом можно нормировать либо число кардиоциклов, либо продолжительность записи. Рабочая комиссия European Society of Cardiology и North American Society of Pacing and Electrophysiology предложила стандартизировать время регистрации ЭКГ, необходимое для адекватной оценки параметров вариабельности ритма сердца. Для изучения временных характеристик принято использовать короткую (5 мин) и длинную (24 ч) запись ЭКГ.

Вариабельность ЧСС может быть определена различными способами. Наибольшее распространение при анализе вариабельности ритма сердца получили методы оценки во временном и частотном диапазоне.

В первом случае вычисляют показатели на основе записи интервалов NN в течение длительного времени. Предложен ряд параметров количественной характеристики вариабельности ритма сердца во временном диапазоне: NN, SDNN, SDANN, SDNNi, RMSSD, NN > 50, pNN 50.

NN - общее количество RR интервалов синусового происхождения.

SDNN - стандартное отклонение NN интервалов. Используется для оценки общей вариабельности ритма сердца. Математически эквивалентно общей мощности в спектральном анализе и отражает все циклические компоненты, формирующие вариабельность ритма.

SDANN - стандартное отклонение средних значений NN интервалов, вычисленных по 5-минутным промежуткам в течение всей записи. Отражает колебания с интервалом более 5 мин. Используется для анализа низкочастотных компонентов вариабельности.

SDNNi - среднее значение стандартных отклонений NN интервалов, вычисленных по 5-минутным промежуткам в течение всей записи. Отражает вариабельность с цикличностью менее 5 мин.

RMSSD - квадратный корень из средней суммы квадратов разностей между соседними NN интервалами. Используется для оценки высокочастотных компонентов вариабельности.

NN 50 - количество пар соседних NN интервалов, различающихся более чем на 50 м/с в течение всей записи.

pNN 50 - значение NN 50, деленное на общее число NN интервалов.

Исследование вариабельности ритма сердца в частотном диапазоне позволяет анализировать выраженность колебаний различной частоты в общем спектре. Другими словами, данный метод определяет мощность различных гармонических составляющих, которые совместно формируют вариабельность. Возможный диапазон интервалов RR можно интерпретировать как ширину полосы частот пропускания канала регуляции сердечного ритма. По отношению мощностей различных спектральных компонент можно судить о доминировании того или иного физиологического механизма регуляции сердечного ритма. Спектр строится методом быстрого преобразования Фурье. Реже используется параметрический анализ, основанный на ауторегрессионных моделях. В спектре выделяют четыре информативных частотных диапазона:

HF - высокочастотный (0,15-0,4 Гц). HF-компонента признана как маркер активности парасимпатической системы.

LF - низкочастотный (0,04-0,15 Гц). Интерпретация LF-компоненты является более противоречивой. Одними исследователями она трактуется как маркер симпатической модуляции, другими - как параметр, включающий симпатическое и вагусное влияние.

VLF - очень низкочастотный (0,003-0,04 Гц). Происхождение VLF и ULF-компонент нуждается в дальнейшем изучении. По предварительным данным, VLF отражает активность симпатического подкоркового центра регуляции.

ULF - ультранизкочастотный (< 0,003 Гц). Для 5-минутной записи ЭКГ-оценка и интерпретация ULF-компоненты некорректна из-за нарушения требуемого соотношения между длителностью регистрации и нижней частотой спектра. Поэтому использование данной компоненты оправдано лишь при 24-часовом исследовании ЭКГ.

Спектр ритмограммы сосредоточен в узкой инфранизкочастотной области от 0 до 0,4 Гц, что соответствует колебаниям от 2,5 с до бесконечности. Практически же максимальный период ограничивается промежутком, равным 1/3 времени регистрации интервалограммы. При спектральном анализе 5-минутной записи ЭКГ можно обнаружить волновые колебания с периодами до 99 с, а при холтер-мониторировании - и циркадные с промежутками до 8 ч. Единственное ограничение состоит в требовании стационарности, т. е. независимости статистических характеристик от времени.

Основная размерность спектральных компонент выражается в мс 2 /Гц. Иногда они измеряются в относительных единицах как отношение мощности отдельной спектральной компоненты к общей мощности спектра за вычетом ультранизкочастотной составляющей.

Совместный временной и спектральный анализ значительно увеличивает объем информации об изучаемых процессах и явлениях различной природы, так как временные и частотные свойства взаимосвязаны. Однако одни характеристики ярко отражаются во временной плоскости, другие же проявляют себя при частотном анализе.

Выделяют две основные функции вариабельности ритма сердца: разброса и концентрации. Первую тестируют показатели SDNN, SDNNi, SDANN. 8 коротких выборках синусового ритма в условиях стационарности процесса функция разброса отражает парасимпатический отдел регуляции. Показатель RMSSD в физиологической интерпретации можно рассматривать как оценку способности синусового узла к концентрации ритма сердца, регулируемой переходом функции основного водителя ритма к различным отделам синоатриального узла, имеющим неодинаковый уровень синхронизации возбудимости и автоматизма. При увеличении ЧССнафоне активации симпатического влияния отмечается уменьшение RMSSD, т.е. усиление концентрации, и наоборот, при нарастании брадикардии на фоне повышения тонуса вагуса концентрация ритма снижается. У больных с основным несинусовым ритмом данный показатель не отражает вегетативного влияния, но указывает на уровень функциональных резервов ритма сердца в плане поддержания адекватной гемодинамики. Резкое ослабление функции концентрации при увеличении RMSSD более 350 мс у больных с гетеротропной брадиаритмией тесно ассоциировано с внезапной смертью.

Наиболее часто вариабельность ритма сердца используется для стратификации риска сердечной и аритмической летальности после инфаркта миокарда. Доказано, что снижение показателей (в частности SDNN < 100) коррелируете высокой вероятностью развития угрожающих жизни аритмий и внезапной смерти после инфаркта миокарда.

Имеются данные о том, что низкая вариабельность является предиктором патологии сердечно-сосудистой системы у практически здоровых лиц. Таким образом, уже доказана прогностическая значимость этих параметров. Однако в настоящее время ряд ограничений снижает диагностическую ценность методики. Одним из главных препятствий к широкому клиническому использованию показателей вариабельности ритма сердца является большой размах индивидуальных колебаний при одном и том же заболевании, что делает границы нормы очень расплывчатыми.

В табл. представлены нормальные параметры вариабельности ритма сердца.

Нормальные значения вариабельности ритма сердца

Что называют вариабельностью сердечного ритма, алгоритм проведения анализа

«Сердце работает как часы» - эту фразу часто применяют к людям, обладающим крепким, здоровым сердцем. Подразумевается, что у такого человека четкий и ровный ритм сердцебиения. На самом деле – суждение в корне неверно. Стивен Гейлс – английский ученый, производивший исследования в области химии и физиологии, в 1733 году сделал открытие, что ритм сердца изменчив.

Что такое вариабельность сердечного ритма?

Цикл сокращения сердечной мышцы изменчив. Даже у совершенно здоровых людей, находящихся в состоянии покоя, он разный. Например: если у человека пульс составляет 60 ударов в минуту, это не значит, что промежуток времени между ударами сердца составляет 1 секунду. Паузы могут быть меньше или дольше на доли секунд, а в сумме составить 60 ударов. Такое явление называют вариабельность сердечного ритма. В медицинских кругах - в виде аббревиатуры ВСР.

Так как от состояния организма зависит и разница интервалов между циклами сердечных сокращений, проводить анализ ВСР нужно в стационарном положении. Изменения частоты сердечных сокращений (ЧСС) происходят из-за различных функций организма, постоянно меняясь под новые уровни.

Результаты спектрального анализа ВСР указывают на физиологические процессы, происходящие в системах организма. Такой метод изучения вариабельности дает возможность произвести оценку функциональных особенностей организма, проверить работу сердца, выявить: насколько резко снижена ЧСС, нередко приводящая к внезапному летальному исходу.

Связь нервной вегетативной системы и работы сердца

Вегетативная нервная система (ВНС) отвечает за регулировку работы внутренних органов, включая сердце и кровеносные сосуды. Ее можно сравнить с автономным бортовым компьютером, который отслеживает активность и регулирует деятельность систем в организме. Человек не задумывается, как он дышит, или как внутри происходит пищеварительный процесс, сужаются и расширяются кровеносные сосуды. Вся эта деятельность протекает в автоматическом режиме.

ВНС делится на два вида:

Каждая из систем влияет на функционирование организма, на работу сердечной мышцы.

Симпатическая – отвечает за обеспечение функциями, которые требуются для выживания организма в стрессовых ситуациях. Активирует силы, подает большой приток крови к мышечным тканям, заставляет учащенно биться сердце. При стрессовом состоянии вы снижаете вариабельность сердечного ритма: промежутки между ударами становятся меньше, а скорость пульса увеличивается.

Парасимпатическая – отвечает за отдых и аккумуляцию организма. Поэтому влияет на снижение ритма сердца и на вариабельность. При глубоких вдохах человек успокаивается, а организм начинает восстанавливать функции.

Именно благодаря способностям ВНС подстраиваться к внешним и внутренним изменениям, правильной балансировке в разных ситуациях обеспечивается выживание человека. Нарушения в работе нервной вегетативной системы нередко становятся причинами расстройств, развития заболеваний и даже смертельных исходов.

История появления метода

Использовать анализ вариабельности сердечного ритма стали не так давно. Метод оценивания ВСР привлек внимание ученых лишь вгоды XX века. В этот период зарубежные светила науки занимались разработкой анализа и его клинического применения. В Советском Союзе приняли рискованное решение использовать метод на практике.

При подготовке космонавта Гагарина Ю.А. к первому полету советские ученые столкнулись со сложной задачей. Требовалось изучить вопросы влияния космического полета на организм человека и снабдить космический объект минимальным количеством приборов и датчиков.

Ученый совет принял решение использовать спектральный анализ ВСР для изучения состояния космонавта. Метод разработан доктором Баевским Р.М. и назван кардиоинтервалографией. В этот же период доктор приступил к созданию первого датчика, который использовали в качестве измерительного прибора для проверки ВСР. Он представлял переносную электровычислительную машину с аппаратом для снятия показаний сердечного ритма. Размеры датчика сравнительно небольшие, поэтому аппарат можно переносить и использовать для обследования в любых местах.

Баевский Р.М. открыл совершенно новый подход к проверке человеческого здоровья, который называется донозологическая диагностика. Метод позволяет оценить состояние человека и определить, что послужило развитию болезни и многое другое.

Ученые, проводившие исследования в конце 80-х годов, установили, что спектральный анализ ВСР дает точный прогноз по поводу летального исхода у лиц, которые перенесли инфаркт миокарда.

В 90-е годы кардиологи пришли к единым стандартам клинического использования и проведения спектрального анализа ВСР.

Где еще используют метод ВСР?

На сегодняшний день кардиоинтервалография применяется не только в области медицины. Одна из популярных сфер использования – спорт.

Ученые из Китая установили, что анализ ВСР позволяет оценить вариационный размах сердечного ритма и определить степень стрессового состояния организма при физических нагрузках. С помощью метода можно для каждого спортсмена разработать персональную программу тренировок.

Финские ученые при разработке системы Firstbeat взяли за основу анализ ВСР. Программу рекомендуется использовать спортсменам, чтобы измерить уровень стресса, проанализировать эффективность проводимых тренировок и оценить длительность восстановления организма после физических нагрузок.

Анализ ВСР

Вариабельность сердечного ритма изучают при помощи анализа. Этот метод основывается на определении последовательности R-R интервалов ЭКГ. Также существуют интервалы NN, но в этом случае учитывают лишь расстояния между нормальными сердечными сокращениями.

Полученные данные дают возможность определить физическое состояние пациента, проследить за динамикой и выявить отклонения в работе человеческого организма.

Изучив адаптационные резервы человека, можно предсказать возможные сбои в работе сердца и кровеносных сосудов. Если параметры снижены – это говорит о том, что взаимосвязь ВСН и сердечно-сосудистой системы нарушилась, что влечет за собой развитие патологий в работе сердечной мышцы.

Спортсмены и крепкие, здоровые парни имеют высокие данные ВСР, так как повышенный парасимпатический тонус – характерное для них состояние. Высокий симпатический тонус возникает из-за различного рода болезней сердца, что и приводит к пониженному показателю ВСР. А вот при остром, резком снижении вариабельности возникает серьезный риск смертельного исхода.

Спектральный анализ – особенности метода

При использовании спектрального анализа можно произвести оценку влияния систем регулирования организма на сердечные функции.

Медики выделили основные компоненты спектра, соответствующие ритмическим колебаниям сердечной мышцы и отличающиеся различной периодичностью:

• HF – высокочастотный;
• LF – низкочастотный;
• VLF – очень низкочастотный.

Все эти компоненты применяют в процессе кратковременной записи электрокардиограммы. Для проведения длительной записи применяют ультранизкочастотный компонент ULF.

Каждый компонент имеет свои функции:

• LF – определяет, как симпатическая и парасимпатическая нервная система влияет на ритм сердцебиения.
• HF – имеет связь с движениями дыхательной системы и показывает, как блуждающий нерв оказывает влияние на работу сердечной мышцы.
• ULF, VLF указывают на различные факторы: тонус сосудов, процессы терморегуляции и прочие.

Важным показателем является TP, который дает значение общей мощности спектра. Дает возможность суммировать активность воздействий ВНС на работу сердца.

Не менее важными параметрами спектрального анализа являются индекс централизации, который вычисляют, используя формулу: (HF+LF)/VLF.

При проведении спектрального анализа берут во внимание индекс вагосимпатического взаимодействия компонентов LF и HF.

Соотношение LF/HF указывают на то, как симпатический и парасимпатический отдел ВНС влияет на сердечную деятельность.

Рассмотрим нормы некоторых показателей спектрального анализа ВСР:

• LF. Определяет влияние адреналовой системы симпатического отдела ВНС на работу сердечной мышцы. Нормальные значения показателя в пределахмс 2 .
• HF. Определяет активность парасимпатической нервной системы и ее влияние на деятельность сердечно-сосудистой системы. Норма показателя:мс 2 .
• LF/HF. Указывает на баланс СНС и ПСНС и на рост напряжения. Нормой считается 1,5-2,0.
• VLF. Определяет гормональную поддержку, терморегуляторные функции, тонус сосудов и многое другое. Норма составляет не больше 30%.

ВСР здорового человека

Показания спектрального анализа ВСР у каждого человека индивидуальны. При помощи вариабельности ритма сердца можно легко оценить, насколько высока физическая выносливость относительно возрастных показателей, пола и времени суток.

Например: у женского населения ЧСС более высокая. Наивысшие показатели ВСР наблюдаются у детей и подростков. LF и HF компоненты с возрастом становятся ниже.

Доказано, что масса тела человека влияет на показания ВСР. При низком весе мощность спектра увеличивается, а вот у лиц, страдающих ожирением, показатель снижен.

Занятия спортом и умеренные физические нагрузки благотворно влияют на вариабельность. При таких занятиях ЧСС уменьшается, а мощность спектра усиливается. Силовые нагрузки учащают сердцебиение и понижают вариабельность сердечного ритма. Нередки случаи, когда спортсмен внезапно умирал после интенсивной тренировки.

Что означает сниженный ВСР?

Если произошло резкое снижение вариабельности сердечного ритма, это может свидетельствовать о развитии серьезных заболеваний, среди которых чаще всего встречаются:

• Гипертония.
• Ишемическая болезнь сердца.
• Синдром Паркинсона.
• Сахарный диабет I и II типа.
• Рассеянный склероз.

Нарушения ВСР нередко вызваны приемами некоторых препаратов. Сниженные вариации могут свидетельствовать о патологиях неврологического характера.

Анализ ВСР – несложный, доступный способ оценить регуляторные функции вегетативной системы при различных заболеваниях.

С помощью такого исследования можно:

• дать объективную оценку работе всех систем организма;
• определить, насколько высок уровень стресса при физических нагрузках;
• производить контроль эффективности проводимого лечения;
• оценить висцелярную регуляцию сердечной мышцы;
• выявить патологии на ранних стадиях заболевания;
• подобрать подходящую терапию при болезнях сердечно-сосудистой системы.

Исследование ЧСС позволяет установить степень тяжести патологии и выбрать эффективное лечение, поэтому не нужно пренебрежительно относиться к этому виду обследования.

Вариабельность сердечного ритма

В данной статье мы расскажем, что такое вариабельность сердечного ритма, что на нее влияет, как ее измерить и что делать с полученными данными.

Наше сердце - это не просто насос. Это очень сложный, центр обработки информации, который общается с головным мозгом с помощью нервной и гормональной системы, а также другими путям. В статьях доступно обширное описание и схемы взаимодействия сердца с головным мозгом.

И мы так же не управляем нашим сердцем, его автономность обусловлена работой синусового узла - который запускает сокращение сердечной мышцы. Он обладает автоматизмом, то есть самопроизвольно возбуждается и запускает распространение потенциала действия по миокарду, что вызывает сокращение сердца.

Работу всех регуляторных систем нашего организма можно представить в виде двухконтурной модели, предложенной Баевским Р.М. . Он предложил разделить все регуляторные системы (контуры управления) организма на два типа: высший - центральный контур и низший - автономный контур регуляции (рис. 3).

Автономный контур регуляции состоит из синусового узла, который непосредственно связан с сердечно-сосудистой системой (ССС) и через нее с системой дыхания (С.д.) и нервными центрами, обеспечивающими рефлекторную регуляцию дыхания и кровообращения. Непосредственное воздействие на клетки синусового узла оказывают блуждающие нервы (V).

Центральный контур регуляции воздействует на синусовый узел через симпатические нервы (S) и гуморальный канал регуляции (г.к.), либо изменяет центральный тонус ядер блуждающих нервов имеет более сложную структуру, он состоит из 3 уровней, в зависимости от выполняемых функций.

Уровень В: центральный контур управления сердечным ритмом, обеспечивает “внутрисистемный” гомеостаз через симпатическую систему.

Уровень Б: обеспечивает межсистемный гомеостаз, между различными системами организма с помощью нервных клеток и гуморально (с помощью гормонов).

Уровень А: обеспечивает адаптацию с внешней средой с помощью центральной нервной системы.

Эффективная адаптация происходит с минимальным участием высших уровней управления, то есть за счет автономного контура. Чем больше вклад центральных контуров тем сложней и “дороже” организму адаптироваться.

На записи ЭКГ это выглядит примерно так:

Так как нам интересна работа всех регуляторных систем организма, а она отображается на работе синусового узла, крайне важно исключить из рассмотрения результаты действия других центров возбуждения, действие которых для наших целей будет являться помехой.

Поэтому крайне важно чтобы сокращение сердца запускал именно синусовый узел. На ЭКГ это будет проявляться в виде зубца P (отмечен красным цветом) (см. рисунок 6)

Возможны различные дефекты записи из-за:

Стараемся исключить все отвлекающие факторы, наша задача в идеале делать все замеры в одно и тоже время и в одном и том же комфортном для нас месте. Также рекомендую встать с кровати, сделать необходимые (утренние) процедуры и вернуться назад - это уменьшить шанс уснуть во время записи, что периодически случается. Полежать еще пару минут и включить запись. Чем продолжительней запись тем более она информативна. Для коротких записей обычно достаточно 5 минут. Есть еще варианты записи 256 RR интервалов . Хотя можно встретить и попытки оценить ваше состояние и по более коротким записям. Мы используем 10 минутную запись, хотя хотелось бы и побольше…Более длинная запись будет содержать больше информации о состоянии организма.

И так, мы получили массив RR интервалов, который выглядит примерно так: рисунок 7:

Перед началом анализа нужно исключить из исходных данных артефакты и шумы (экстрасистолы, аритмии, дефекты записи и т.д.). Если это нельзя сделать, то такие данные не годятся, вероятней всего показатели будут либо завышены, либо занижены.

Вариабельность сердечного ритма может быть оценена различными способами. Один из самых простых способов - это оценить статистическую изменчивость последовательности RR интервалов, для этого используют статистический метод. Это позволяет количественно оценить вариабельность в определенном промежутке времени.

SDNN - стандартное отклонение всех нормальных (синусовых, NN) интервалов от среднего значения. Отражает общую вариабельность всего спектра, коррелирует с общей мощностью (TP), в большей степени зависит от низкочастотной составляющей. Также любое ваше движение во времени записи обязательно отразится на этом показателе. Один из основных показателей, оценивающий механизмы регуляции.

В статье пытаются найти корреляцию этого показателя с VO2Max.

NN50 - количество пар последовательных интервалов, которые отличаются друг от друга более чем на 50 мс.

pNN50 - % NN50 интервалов от общего количества всех NN интервалов. Говорит о активности парасимпатической системы.

RMSSD - так же как и pNN50 свидетельствует в основном о активности парасимпатической системы . Измеряется как квадратный корень из средних квадратов разностей смежных NN интервалов.

А работе оценивают динамику подготовки триатлетов на основе RMSSD и ln RMSSD за 32 недели.

Также этот показатель коррелирует с состоянием иммунной системы .

CV(SDNN/R-Rср) - коэффициент вариации, позволяет оценивать влияния ЧСС на вариабельность.

Для наглядности прикрепил файл с динамикой некоторых показателей, указанных выше, в период до и после полумарафона который был 5.11.2017.

Если внимательно посмотреть на запись вариабельности, то можно увидеть что она меняется волнообразно (см. Рис.

Чтобы оценить эти волны надо преобразовать это все в другой вид с помощью преобразования Фурье (на рис. 9 продемонстрировано применение преобразования Фурье).

Теперь мы можем, оценить мощность этих волн и сравнить их между собой см.

HF (High Frequency) - мощность высокочастотной области спектра, диапазон от 0.15 Гц до 0.4 Гц, что соответствует периоду между 2.5 сек и 7 сек. Этот показатель отражает работу парасимпатической системы. Основной медиатор - ацетилхолин, который достаточно быстро разрушается. HF отражает наше дыхание. Точнее дыхательную волну - во время вдоха интервал между сокращениями сердца уменьшается, а во время выдоха увеличивается .

С этим показателем все “хорошо”, есть много научных статей доказывающие его взаимосвязь с парасимпатической системой.

LF (Low Frequency) - мощность низкочастотной части спектра, медленные волны, диапазон от 0.04 Гц до 0.15 Гц, что соответствует периоду между 7 сек и 25 сек. Основной медиатор - норадреналин. LF отражает работу симпатической системы.

В отличие от HF тут все сложней, не совсем ясно, действительно ли он отражает симпатическую систему. Хотя в случаи 24 часового мониторинга это подтверждается следующим исследованием . Однако в большой статье говорится о сложности интерпретации и даже опровергается связь этого показателя с симпатической системой.

LF/HF - отражает баланс симпатического и парасимпатического отделов ВНС.

VLF (Very Low Frequency) - очень медленные волны, с частотой до 0.04 Гц. Период между 25 до 300 сек. До сих пор не ясно, что он отображает, особенно на 5 мин записях. Есть статьи, в которых видна корреляция с циркадными ритмами и температурой тела. У здоровых людей наблюдается увеличение мощности VLF, которое происходит ночью и пики перед пробуждением . Это увеличение автономной активности, по-видимому, коррелирует с пиком утреннего кортизола.

В статье пытаются найти корреляцию этого показателя с депрессивным состоянием. Кроме того, малая мощность в этой полосе была связана с сильным воспалением .

Анализировать VLF можно лишь при длительных записях.

TP (Total Power) - общая мощность всех волн с частотой в диапазоне от 0,0033 Гц до 0.40 Гц.

HFL - новый показатель, базирующийся на динамическом сравнении HF и LF составляющих вариабельности сердечного ритма. Показатель HLF позволяет характеризовать в динамике вегетативный баланс симпатической и парасимпатической систем. Увеличение этого показателя свидетельствовало о преобладании парасимпатической регуляции в механизмах адаптации, снижение показателя говорило о включение симпатической регуляции.

А вот так выглядит динамика, в период выступления на полумарафоне, показателей, обозначенных выше:

В следующей части статьи мы сделаем обзор различных приложений для оценки вариабельности сердечного ритма и потом перейдем непосредственно к практике.

2. Armour, J.A. and J.L. Ardell, eds. Neurocardiology., Oxford University Press: New York. The little brain on the heart, 1994. [ PDF ]

3. Баевский Прогнозирование состояний на грани нормы и патологии. “Медицина”, 1979.

4.Fred Shaffer, Rollin McCraty and Christopher L. Zerr. A healthy heart is not a metronome: an integrative review of the heart’s anatomy and heart rate variability, 2014. [ NCBI ]

18. George E. Billman, The LF/HF ratio does not accurately measure cardiac sympatho-vagal balance, 2013

Вариабельность сердечного ритма нормальная

Лекция: Анализ вариабельности сердечного ритма г А.П. Кулаичев. Компьютерная электрофизиология и функциональная диагностика. Изд. 4-е, перераб. и доп. - М.: ИНФРА-М, 2007, с.

Анализ вариабельности сердечного ритма (ВСР) является быстро развивающимся разделом кардиологии, в котором наиболее полно реализуются возможности вычислительных методов. Это направление во многом инициировано пионерскими работами известного отечественного исследователя Р.М. Баевского в области космической медицины, который впервые ввел в практику ряд комплексных показателей, характеризующих функционирование различных регуляторных систем организма. В настоящее время стандартизация в области ВСР осуществляется рабочей группой Европейского кардиологического общества и Северо-американского общества стимуляции и электрофизиологии.

Cердце в идеале способно реагировать на малейшие изменения в потребностях многочисленных органов и систем. Вариационный анализ ритма сердца дает возможность количественной и дифференцированной оценки степени напряженности или тонуса симпатического и парасимпатического отделов ВНС, их взаимодействия в различных функциональных состояниях, а также деятельности подсистем, управляющих работой различных органов. Поэтому программа-максимум этого направления состоит в разработки вычислительно-аналитических методов комплексной диагностики организма по динамике сердечного ритма.

Методы ВСР не предназначены для диагностики клинических патологий, где, как мы видели выше, хорошо работают традиционные средства визуального и измерительного анализа. Преимущество данного раздела состоит в возможности обнаружить тончайшие отклонения в сердечной деятельности, поэтому его методы особенно эффективны для оценки общих функциональных возможностей организма в норме, а также ранних отклонений, которые в отсутствие необходимых профилактических процедур постепенно могут развиться в серьезные заболевания. Методика ВСР широко используется и во многих самостоятельных практических приложениях, в частности, в холтеровском мониторинге и при оценке тренированности спортсменов, а также в других профессиях, связанных с повышенными физическими и психологическими нагрузками (см. в конце раздела).

Исходными материалом для анализа ВСР являются непродолжительные одноканальные записи ЭКГ (от двух до нескольких десятков минут), выполняемые в спокойном, расслабленном состоянии или при функциональных пробах. На первом этапе по такой записи вычисляются последовательные кардиоинтервалы (КИ), в качестве реперных (граничных) точек которых используются R-зубцы, как наиболее выраженные и стабильные компоненты ЭКГ.

Методы анализа ВСР обычно группируются в следующие четыре основные раздела:

• интервалография;
• вариационная пульсометрия;
• спектральный анализ;
• корреляционая ритмография.

Другие методы. Для анализа ВСР используется и ряд менее употребительных методов, связанных с построением трехмерных скаттерграмм, дифференциальных гистограмм, вычислением автокорреляционных функций, триангуляционной интерполяции, вычислением индекса Святого Георга . В оценочном и диагностическом планах эти методы можно охарактеризовать как научно-поисковые, и они практически не привносят принципиально новой информации.

Холтеровский мониториг. Длительное мониторирование ЭКГ по Холтеру предполагает многочасовую или многосуточную одноканальную непрерывную запись ЭКГ пациента, находящегося в своих обычных жизненных условиях. Запись осуществляется портативным носимым регистратором на магнитный носитель. В связи с большой временной продолжительностью последующее исследование ЭКГ-записи осуществляется вычислительными методами. При этом обычно строится интервалограмма, определяются участки резкого изменения ритмики, ищутся экстрасистолические сокращения и асистолические паузы с подсчетом их общего количества и классификацией экстрасистол по форме и локализации.

Интервалография В этом разделе преимущественно используются методы визуального анализа графиков изменения последовательных КИ (интервалограмма или ритмограмма). Это позволяет оценить выраженность различных ритмов (в первую очередь - дыхательного ритма, см. рис. 6.11) выявить нарушения вариабельности КИ (см. рис. 6.16, 6.18, 6.19), асистолии и экстрасистолии. Так на рис. 6.21 приведена интервалограмма с тремя пропусками сердечных сокращений (три удлиненных КИ в правой части), сменяющимися экстрасистолой (укороченный КИ), за которой сразу следует четвертый пропуск сердечного сокращения.

Рис. 6.11. Интервалограмма глубокого дыхания

Рис. 6.16. Интервалограмма фибрилляции

Рис. 6.19. Интервалограмма пациента с нормальным самочувствием, но с явными нарушениями в ВСР

Интервалограмма позволяет выявить важные индивидуальные особенности действия регуляторных механизмов в реакциях на физиологические пробы. В качестве показательного примера рассмотрим противоположные типы реакций на пробу задержки дыхания. Рис. 6.22 демонстрирует реакции ускорения ЧСС при задержке дыхания. Однако у испытуемого (рис. 6.22, а) после начального резкого спада наступает стабилизация с тенденцией к некоторому удлинению КИ, в то время как у испытуемого (рис. 6.22, б) начальный резкий спад продолжается более медленным укорочением КИ, при этом проявляются нарушения вариабельности КИ с дискретным характером их чередования (что для данного испытуемого не проявлялось в состоянии релаксации). Рисунок 6.23 представляет реакции противоположного характера с удлинением КИ. Однако, если для испытуемого (рис. 6.23, а) имеет место близкая к линейной возрастающая тенденция, то для испытуемого (рис. 23, б) в этой тенденция проявляется высокоамплитудная медленноволновая активность.

Рис. 6.23. Интервалограммы для проб задержки дыхания с удлинением КИ

Вариационная пульсометрия В этом разделе преимущественно используются средства описательной статистики для оценки распределения КИ с построением гистограммы, а также ряд производных показателей, характеризующих функционирование различных регуляторных систем организма, и специальных международных индексов. Для многих из этих индексов на большом экспериментальном материале определены клинические границы нормы в зависимости от пола и возраста, а также ряд последующих числовых интервалов, отвечающих дисфункциям той или иной степени.

Гистограмма. Напомним, что гистограмма представляет собой график плотности вероятности выборочного распределения. В данном случае высота конкретного столбика выражает процент присутствующих в записи ЭКГ кардиоинтервалов заданного диапазона длительности. Горизонтальная шкала длительностей КИ для этого разбивается на последовательные интервалы равной величины (бины). Для сравнимости гистограмм международный стандарт устанавливает размер бина равным 50 мс.

Нормальная сердечная деятельность характеризуется симметричной, куполообразной и цельной гистограммой (рис. 6.24). При релаксации с неглубоким дыханием гистограмма сужается, при углублении дыхания - уширяется. При наличии пропусков сокращений или экстрасистол на гистограмме появляются отдельно стоящие фрагменты (соответственно, справа или слева от основного пика, рис. 6.25). Несимметричная форма гистограммы свидетельствует об аритмичном характере ЭКГ. Пример такой гистограммы приведен на рис. 6.26, а. Для выяснения причин такой асимметрии бывает полезно обратиться к интервалограмме (рис. 6.26, б), которая в данном случае показывает, что асимметрия определена скорее не патологической аритмией, а наличием нескольких эпизодов смены нормальной ритмики, которые могут быть вызваны эмоциональными причинами или же сменами глубины и частоты дыхания.

Рис. 6.24. Симметричная гистограмма

Рис. 6.25. Гистограмма с пропусками сокращений

а - гистограмма; б - интервалограмма

Показатели. Кроме гистографического представления в вариационной пульсометрии вычисляется и целый ряд числовых оценок: описательная статистика, показатели Баевского, индексы Каплана и ряд других.

Показатели описательной статистики дополнительно характеризуют распределение КИ:

• размер выборки N;
• вариационный размах dRR - разность меду максимальным и минимальным КИ;
• среднее значение RRNN (норма в перерасчете на ЧСС составляет: 64±2,6 для возрастов 19-26 лет и 74±4,1 для возрастов 31-49 лет);
• стандартное отклонение SDNN (норма 91±29);
• коэффициент вариации CV=SDNN/RRNN*100%;
• коэффициенты асимметрии и эксцесса, характеризующие симметричность гистограммы и выраженность ее центрального пика;
• мода Mo или значение КИ, делящее всю выборку пополам, при симметричном распределении мода близка к среднему значению;
• амплитуда моды AMo - процент КИ, попадающих в модальный бин.
• RMSSD - корень квадратный из средней суммы квадратов разностей соседних КИ (практически совпадает со стандартным отклонением SDSD, норма 33±17), имеет устойчивые статистические свойства, что особенно актуально для коротких записей;
• pNN50 - процент соседних кардиоинтервалов, отличающихся друг от друга более чем на 50 мс (норма 7±2%), также мало изменятся в зависимости от длины записи.

Показатели dRR, RRNN, SDNN, Mo выражаются в мс. Наиболее значимым считается AМo, отличающаяся устойчивостью к артефактам и чувствительностью к изменению функционального состояния. В норме у людей до 25 лет AМo не превышает 40%, с возрастом увеличивается на 1% каждые 5 лет, превышение 50% расценивается как патология.

Показатели Р.М. Баевского :

• индекс вегетативного равновесия ИВР=AMo/dRR указывает на соотношение между активностью симпатического и парасимпатического отделов ВНС;
• вегетативный показатель ритма ВПР=1/(Mo*dRR) позволяет судить о вегетативном балансе организма;
• показатель адекватности процессов регуляции ПАПР=AMo/Mo отражает соответствие между активностью сипатического отдела ВНС и ведущим уровнем синусового узла;
• индекс напряжения регуляторных систем ИН=AMo/(2*dRR*Mo) отражает степень централизации управления сердечным ритмом.

Наиболее значимым в практике является индекс ИН, адекватно отражающий суммарный эффект сердечной регуляции. Границы нормы составляют: 62,3±39,1 для возрастов 19-26 лет. Показатель чувствителен к усилению тонуса симпатической ВНС, небольшая нагрузка (физическая или эмоциональная) увеличивает его в 1,5-2 раза, при значительных нагрузках рост составляет 5-10 раз.

Индексы А.Я. Каплана. Разработка этих индексов преследовала задачу оценки медленно и быстроволновых компонентов вариабельности КИ без привлечения сложных методов спектрального анализа:

• индекс дыхательной модуляции (ИДМ) оценивает степень влияния дыхательного ритма на вариабельность КИ:
• ИДМ=(0,5* RMSSD/RRNN)*100%;
• индекс симпато-адреналового тонуса: САТ=АМо/ИДМ*100%;
• индекс медленноволновой аритмии: ИМА=(1-0,5*ИДМ/CV)*100%-30
• индекс перенапряжения регуляторных систем ИПС представляет собой произведение САТ на отношение измеренного времени распространения пульсовой волны к времени распространения в состоянии покоя, диапазон значений:

40-300 - рабочее нервно–психическое напряжение;

900-3000 - перенапряжение, необходимость отдыха;

3000-10000 - перенапряжение, опасное для здоровья;

свыше- необходимость срочного выхода из текущего состояния с обращением к врачу–кардиологу.

Индекс САТ в отличие от ИН учитывает только быстрый компонент вариативности КИ, так как содержит в знаменателе не суммарный размах КИ, а нормированную оценку изменчивости между последовательными КИ - ИДМ. Таким образом, чем меньше вклад высокочастотного (дыхательного) компонента ритма сердца в суммарную вариативность КИ, тем выше индекс САТ. Он очень эффективен для общей предварительной оценки сердечной деятельности в зависимости от возраста, границы нормы составляют: 30-80 до 27 лет, 80-250 от 28 до 40 лет, 250-450 от 40 до 60 лет, и 450-800 для старших возрастов. Вычисление САТ производят на 1-2 минутных интервалах в спокойном состоянии, выход за верхнюю возрастную границу нормы является признаком нарушений в сердечной деятельности, а выход за нижнюю границу - благоприятным признаком.

Естественным дополнением САТ является ИМА, который прямо пропорционален дисперсии КИ, но не суммарной, а оставшейся за вычетом быстрого компонента вариативности КИ. Границы нормы ИМА составляют: 29,2±13,1 для возрастов 19-26 лет.

Индексы оценки отклонений в вариабельности. Большинство рассмотренных показателей являются интегральными, поскольку вычисляются на достаточно протяженных последовательностях КИ, при этом ориентированы именно на оценку средней вариабельности КИ и чувствительны к различиям в таких средних значениях. Эти интегральные оценки сглаживают локальные вариативности и хорошо работают в условиях стационарности функционального состояния, например, при релаксации. В то же время интересно было бы иметь и другие оценки, которые бы: а) хорошо работали и в условиях функциональных проб, т. е. когда сердечный ритм не стационарен, а имеет заметную динамику, например, в виде тренда; б) были чувствительные именно к крайним отклонениям, связанным с малой или повышенной вариабельностью КИ. Действительно, многие незначительные, ранние отклонения в сердечной деятельности не проявляются в покое, но могут быть выявлены в ходе функциональных проб, связанных с повышенной физиологической или психической нагрузкой.

В этом плане имеет смысл предложить один из возможных альтернативных подходов, позволяющий конструировать показатели ВСР, которые, в отличие от традиционных, можно было бы назвать дифференциальными или интервальными. Такие показатели вычисляются в коротком скользящем окне с последующим усреднением по всей последовательности КИ. Ширину скользящего окна можно выбрать порядка 10 сердечных сокращений, исходя из следующих трех соображений: 1) это соответствует трем-четырем дыханиям, что в определенной степени позволяет нивелировать ведущее влияние дыхательного ритма; 2) на таком сравнительно коротком отрезке сердечный ритм можно считать условно стационарным даже в условиях нагрузочных функциональных проб; 3) такой размер выборки обеспечивает удовлетворительную статистическую устойчивость числовых оценок и применимость параметрических критериев.

В рамках предложенного подхода нами были сконструированы два оценочных индекса: показатель сердечного стресса ПСС и показатель сердечной аритмии ПСА. Как показало дополнительное исследование, умеренное увеличение ширины скользящего окна немного снижает чувствительность этих индексов и расширяет границы нормы, но эти изменения не носят принципиального характера.

Индекс ПСС предназначен для оценки «плохой» вариабельности КИ, выражающейся в присутствии КИ одинаковой или очень близкой длительности с различием до 5 мс (примеры таких отклонений приведены на рис. 6.16, 6.18, 6.19). Такой уровень «нечувствительности» выбран из двух соображений: а) он достаточно мал, составляя 10% от стандартного 50 мс бина: б) он достаточно велик, чтобы обеспечить стабильность и сравнимость оценок для записей ЭКГ, выполненных с различным временным разрешением. Среднее значение в норме равно 16,3%, стандартное отклонение - 4,08%.

Индекс ПСА предназначен для оценки экстравариабельности КИ или уровня аритмии. Он вычисляется как процент КИ, отличающихся от среднего значения более чем на 2 стандартных отклонения. При нормальном законе распределения таких значений будет менее 2,5%. Среднее значение ПСА в норме равно 2,39%, стандартное отклонение - 0,85%.

Вычисление границ нормы. Часто при вычислении границ нормы используется достаточно произвольная процедура. Выбираются условно «здоровые» пациенты, у которых при поликлиническом наблюдении не обнаружено заболеваний. По их кардиограммам вычисляются показатели ВСР, и по этой выборке определяются средние значения и стандартные отклонения. Такую методику нельзя признать статистически корректной.

1. Как указано выше, всю выборку надо сначала очистить от выбросов. Граница отклонений и число выбросов у отдельного пациента определяется вероятностью таких выбросов, которая зависит от числа показателей и числа измерений.

2. Однако далее необходимо произвести чистку по каждому показателю отдельно, поскольку при общей нормативности данных отдельные показатели некоторых пациентов могут резко отличаться от групповых значений. Критерий стандартного отклонения здесь не подходит, поскольку сами стандартные отклонения оказываются смещенными. Такую дифференцированную чистку можно произвести при визуальном изучении графика упорядоченных по возрастанию значений показателя (график Кетле). Следует исключить значения, принадлежащие к концевым, загибающимся, разреженным участкам графика, оставив центральную, плотную и линейную его часть.

Спектральный анализ Этот метод основан на расчете амплитудного спектра (подробнее см. в разд. 4.4) ряда кардиоинтервалов.

Предварительная временная перенормировка. Однако спектральный анализ не может быть осуществлен непосредственно над интервалограммой, поскольку в строгом смысле она не является временным рядом: ее псевдоамплитуды (КИi) во времени разделены самими же КИi, т. е. ее временной шаг неравномерен. Поэтому перед вычислением спектра требуется временная перенормировка интервалограммы, которая производится следующим образом. Выберем в качестве постоянного временного шага значение минимального КИ (или его половину), которое обозначим мКИ. Проведем теперь две временные оси друг под другом: верхнюю разметим согласно последовательным КИ, а нижнюю разметим с постоянным шагом мКИ. На нижней шкале будем строить амплитуды аКИ вариабельности КИ следующим образом. Рассмотрим очередной шаг мКИi на нижней шкале, здесь может быть два варианта: 1) мКИi полностью укладывается в очередной КИj на верхней шкале, тогда принимаем аКИi=КИj; 2) мКИi накладывается на два соседних КИj и КИj+1 в процентном соотношении a% и b% (a+b=100%), тогда величину аКИi вычисляем из соответствующей пропорции представимости аКИi=(КИj/a%+КИj+1/b%)*100%. Полученный временной ряд аКИi и подвергается спектральному анализу.

Частотные диапазоны. Отдельные области полученного амплитудного спектра (амплитуды измеряются в милисекундах) представляют мощность вариативности КИ, обусловленную влиянием различных регуляторных систем организма. При спектральном анализе выделяют четыре частотных диапазона:

• · 0,4-0,15 Гц (период колебаний 2,5-6,7 с) - высокочастотный (HF - high frequency) или дыхательный диапазон отражает активность парасимпатического кардиоингибиторного центра продолговатого мозга, реализуется через блуждающий нерв;
• · 0,15-0,04 Гц (период колебаний 6,7-25 с) - низкочастотный (LF - low frequency) или вегетативный диапазон (медленные волны первого порядка Траубе-Геринга) отражает активность симпатических центров продолговатого мозга, реализуется через влияния СВНС и ПСВНС, но преимущественно - иннервацией от верхнего грудного (звездчатого) симпатического ганглия;
• · 0,04-0,0033 Гц (период колебаний от 25 с до 5 мин) - сверхнизкочастотный (VLF - very low frequency) сосудисто-двигательный или васкулярный диапазон (медленные волны второго порядка Майера) отражает действие центральных эрготропных и гуморально-метаболических механизмов регуляции; реализуется через изменение в крови гормонов (ретин, ангиотензин, альдостерон и др.);
• · 0,0033 Гц и медленнее - ультранизкочастотный (ULF) диапазон отражает активность высших центров регуляции сердечного ритма, точное происхождение регуляции неизвестно, диапазон редко исследуется в связи с необходимость выполнения длительных записей.

а - релаксация; б - глубокое дыхание На рис. 6.27 приведены спектрограммы для двух физиологических проб. В состоянии релаксации (рис. 6.27, а) с поверхностным дыханием амплитудный спектр достаточно монотонно спадает в направлении от низких частот к высоким, что говорит о сбалансированной представимости различных ритмов. При глубоком дыхании (рис. 6.27, б) резко выделяется один дыхательный пик на частоте 0,11 Гц (с периодом дыхания 9 с), его амплитуда (вариабельность) в 10 раз пре-вышает средний уровень на других частотах.

Показатели. Для характеристики спектральных диапазонов вычисляется ряд показателей:

• частота fi и период Тi средневзвешенного пика i-го диапазона, положение такого пика определяется центром тяжести (относительно оси частот) участка графика спектра в диапазоне;
• мощность спектра в диапазонах в процентном отношении к мощности всего спектра VLF%, LF%, HF% (мощность вычисляется как сумма амплитуд спектральных гармоник в диапазоне); границы нормы составляют, соответственно: 28,65±11,24; 33,68±9,04; 35,79±14,74;
• среднее значение амплитуды спектра в диапазоне Аср или средняя вариативность КИ; границы нормы составляют, соответственно: 23,1±10,03, 14,2±4,96, 6,97±2,23;
• амплитуда максимальной гармоники в диапазоне Аmax и ее период Tmax (для повышения устойчивости этих оценок необходимо предварительное сглаживание спектра);
• нормированные мощности: LFnorm=LF/(LF+HF)*100%; HFnorm=HF/(LF+HF) *100%; коэффициент вазосимпатического баланса LF/HF; границы нормы составляют, соответственно: 50,6±9,4; 49,4±9.4; 0,7±1,5.

Погрешности спектра КИ. Остановимся на некоторых инструментальных погрешностях спектрального анализа (см. в разд. 4.4) применительно к интервалограмме. Во первых, мощности в частотных диапазонах существенно зависят от «реального» разрешения по частоте, которое в свою очередь зависит, по крайней мере, от трех факторов: от длины записи ЭКГ, от величин КИ и от выбранного шага временной перенормировки интервалограммы. Это уже само по себе накладывает ограничения на сравнимость различных спектров. К тому же утечка мощности от высокоамплитудных пиков и боковые пики вследствие амплитудной модуляции ритмики может простираться далеко в соседние диапазоны, внося значительные и неконтролируемые искажения.

Во вторых, при записи ЭКГ не нормируется главный действующий фактор - дыхательный ритм, который может иметь разную частоту и глубину (частота дыхания регламентируется только в пробах глубокого дыхания и гипервентиляции). А о сравнимости спектров в диапазонах HF и LF можно было бы вести речь только тогда, когда пробы выполняются с фиксированным периодом и амплитудой дыхания. Для учета и контроля дыхательного ритма следовало бы запись ЭКГ дополнять регистрацией грудного и брюшного дыхания.

И наконец, само разбиение спектра КИ на существующие диапазоны достаточно условно и статистически никак не обосновано. Для такого обоснования следовало бы на большом экспериментальном материале опробовать различные разбиения и выбрать наиболее значимое и устойчивое в плане факторной интерпретации.

Вызывает также определенное недоумение повсеместное использование именно оценок мощности СА. Такие показатели плохо согласуются друг с другом, поскольку прямо зависят от размеров частотных диапазонов, которые в свою очередь различаются в 2-6 раз. В этом отношении предпочтительнее использование средних амплитуд спектра, которые в свою очередь не плохо коррелируют с рядом показателей ВП в диапазоне значений от 0,4 до 0,7.

Корреляционая ритмография Этот раздел включает преимущественно построение и визуальное изучения двумерных скаттерграмм или диаграмм рассеяния, представляющих зависимость предшествующих КИ от последующих. Каждая точка на этом графике (рис. 6.28) обозначает соотношение между длительностями предыдущего КИi (по оси Y) и следующего КИi+1 (по оси X).

Показатели. Для характеристики облака рассеяния вычисляют положение его центра, т. е. среднее значение КИ (М), а также размеры продольной L и поперечной w осей и их отношение w/L. Если в качестве КИ взять чистую синусоиду (идеальный случай влияния только одного ритма), то w будет составлять 2,5% от L. В качестве оценок w и L обычно используют стандартные отклонения a и b по этим осям.

Для лучшей визуальной сравнимости на скаттерграмме строят эллипс (рис. 6.28) с размером осей 2L, 2w (при небольшом объеме выборки) или 3L, 3w (при большом объеме выборки). Статистическая вероятность выхода за два и три стандартные отклонения составляет 4,56 и 0,26% при нормальном законе распределения КИ.

Норма и отклонения. При наличии резких нарушений ВСР диаграмма рассеяния приобретает случайный характер (рис. 6.29, а) или же распадается на отдельные фрагменты (рис. 6.29, б): так в случае экстрасистолии появляются симметричные относительно диагонали группы точек, сдвинутые в область коротких КИ от основного облака рассеяния, а в случае асистолии появляются симметричные группы точек в области коротких КИ. В этих случаях скаттерграмма не дает никакой новой информации по сравнению с интервалограммой и гистограммой.

а - выраженная аритмия; б - экстрасистолия и асистолия Поэтому скаттерграммы полезны преимущественно в условиях нормы для взаимных сравнений различных испытуемых в различных функциональных пробах. Отдельной областью такого применения является тестирование тренированности и функциональной готовности к физи-ческим и психологическим нагрузкам (см. далее).

Соотношение показателей Для оценки значимости и соотношения различных показателей ВСР в 2006 г. нами было проведено специальное статистическое исследование. Исходными данными являлись 378 записей ЭКГ, выполненных в состоянии релаксации у спортсменов высшей квалификации (футбол, баскетбол, хоккей, шорт-трек, дзюдо) . Результаты корреляционного и факторного анализа позволили сделать следующие выводы:

1. Набор наиболее употребительных в практике показателей ВСР избыточен, более 41% в нем (15 из 36) составляют функционально связанные и высококоррелированные показатели:

· функционально зависимыми являются следующие пары показателей: ЧСС-RRNN, Мо-RRNN, LF/HF-HFnorm, LFnorm-HFnorm, fVLF-TVLF, fLF-TLF, fHF-THF, w/L-ИМА, Kr-ИМА, Kr-w/L;

· высоко коррелированными являются следующие показатели (в качестве множителей указаны коэффициенты корреляции): Мо-0,96*ЧСС, АМо-0,93*ИВР-0,93*ПАПР, ИВР-0,96*ИН, ВПР-0,95*ИН, ПАПР-0,95*ИН-0,91*ВПР, dХ-0,92*SDNN, RMSSD-0,91*рNN50, ИДМ-0,91*HF%, ИДМ-0,91*АсрHF, w=0,91*рNN50, Br=0,91*w/L, Br=0,91*Kr, LF/HF=0,9*VL%.

В частности, все показатели корреляционной ритмографии в указанном смысле дублируются показателями вариационной пульсометрии, тем самым этот раздел являет лишь удобную форму визуального представления информации (скаттерграмму).

2. Показатели вариационной пульсометрии и спектрального анализа отражают различные и ортогональные факторные структуры.

3. Среди показателей вариационной пульсометрии наибольшую факторную значимость имеют две группы показателей: а) САТ, ПСС, ИН, SDNN, pNN50, ИДМ, характеризующие различные аспекты напряженности сердечной деятельности; б) ИМА, ПСА, характеризующие соотношение ритмичности-аритмичности сердечной деятельности;

4. Значимость диапазонов LF и VLF для функциональной диагностики сомнительна, поскольку факторное соответствие их показателей неоднозначно, а сами спектры подвержены влиянию многочисленных и неконтролируемых искажений.

5. Вместо неустойчивых и неоднозначных спектральных показателей возможно использование ИДМ и ИМА, отражающих дыхательные и медленноволновые компоненты сердечной вариативности. Вместо оценок мощности в диапазонах предпочтительнее использование средних амплитуд спектра.

Оценка тренированности Одним из эффективных методов оценки тренированности и функциональной готовности (спортсменов и других профессионалов, работа которых сопряжена с повышенными физическими и психологическими нагрузками) является анализ динамики изменения ЧСС в процессе физической нагрузки большей интенсивности и в период постнагрузочного восстановления. Эта динамика напрямую отражает скоростные и действенные характеристики биохимических обменных процессов, протекающих в жидкостной среде организма. В стационарных условиях физическая нагрузка обычно дается в форме велоэргономометрических испытаний, в условиях же реальных соревнований возможно преимущественно исследование восстановительных процессов.

Биохимия мышечного энергообеспечения. Энергия, получаемая организмом от расщепления продуктов питания, хранится и транс-портируется к клеткам в виде высокоэнергетического соединения АТФ (адренозинтрифосфорная кислота). Эволюция сформировала три энергообеспечивающие функциональные системы:

• 1. Анаэробно-алактатная система (АТФ - КФ или креатинфосфат) использует АТФ мышц на начальной фазе работы с последующим восстановлением запасов АТФ в мышцах путем расщепления КФ (1 моль КФ = 1 моль АТФ). Запасы АТФ и КФ обеспечивают только краткие энергетические потребности (3-15 с).
• 2. Анаэробно-лактатная (гликолитическая) система осуществляет энергообеспечение путем расщепления глюкозы или гликогена, сопровождаемое образованием пировиноградной кислоты с последующим ее преобразованием в молочную кислоту, которая, быстро разлагаясь, образует калиевые и натриевые соли, имеющие общее название лактата. Глюкоза и гликоген (образуется в печени из глюкозы) трансформируются в глюкозо-6-фосфат, а затем - в АТФ (1 моль глюкозы = 2 моля АТФ, 1 моль гликогена = 3 моля АТФ).
• 3. Аэробно-окислительная система использует кислород для окисления углеводов и жиров для обеспечения длительной мышечной работы с образованием АТФ в митохондриях.

В состоянии покоя энергия образуется расщеплением практически одинакового количества жиров и углеводов с образованием глюкозы. При кратковременной интенсивной нагрузке АТФ почти исключительно образуется за счет расщепления углеводов (самая «быстрая» энергия). Содержание углеводов в печени и скелетных мышцах обеспечивает образование не более 2000 ккал энергии, позволяющей пробежать около 32 км. Хотя жиров в организме значительно больше, чем углеводов, но жировой обмен (глюконеогенез) с образованием жирных кислот, а затем и АТФ неизмеримо более энергетически медленный.

Тип мышечных волокон определяет их окислительную способность. Так мышцы, состоящие из БС-волокон, более специфичны к выпол-нению физической нагрузки высокой интенсивности за счет использования энергии гликолитической системы организма. Мышцы же, состоящие из МС-волокон, содержат большее количество митохондрий и окислительных ферментов, что обеспечивает выполнение большего объема физической нагрузки с использованием аэробного обмена. Физическая нагрузка, направленная на развитие выносливости, способствует увеличению митохондрий и окислительных ферментов в МС-волокнах, но особенно - в БС-волокнах. При этом увеличивается нагрузка на систему транспорта кислорода к работающим мышцам.

Накапливающийся в жидкой среде организма лактат «подкисляет» мышечные волокна и тормозит дальнейшее расщепление гликогена, а также снижает способность мышц связывать кальций, что препятствует их сокращению. В интенсивных видах спорта аккумулирование лактата достигает 18-22 ммоль/кг при норме в 2,5-4 ммоль/кг. Предельными концентрациями лактата особенно отличаются такие виды спорта, как бокс и хоккей, а наблюдение их в клинической практике характерно для прединфарктых состояний.

Максимум выброса лактата в кровь происходит на 6-ой минуте после интенсивной нагрузки. Соответственно этому достигает максимума и ЧСС. Далее концентрация лактата в крови и ЧСС падает синхронно. Поэтому по динамике ЧСС можно судить о функциональных способностях организма по уменьшению концентрации лактата, а следовательно - и о эффективности энерговосстанавливащеего метаболизма.

Средства анализа. В нагрузочный и восстановительный период проводят ряд поминутных i=1,2,3. записей ЭКГ. По результатам строят скаттерграммы, которые совмещают на одном графике (рис. 6.30), по которому визуально оценивают динамику изменения показателей КИ. Для каждой i-й скаттерграммы вычисляют числовые показатели М, a, b, b/a. Для оценки и сравнения тренированности в динамике изменения каждого такого показателя Рi вычисляют поинтервальные оценки вида: (Рi-Pmax)/(Po-Pmax), где Po - значение показателя в состоянии релаксации; Pmax- значение показателя в максимуме физической нагрузки.

Рис. 6.30. Совмещенные скаттерграммы постнагрузочных 1-секундных интервалов восстановления и состояния релаксации

Литература 5. Гнездицкий В.В. Вызванные потенциалы мозга в клинической практике. Таганрог: Медиком, 1997.

6. Гнездицкий В.В. Обратная задача ЭЭГ и клиническая электроэнцефалография. Таганрог: Медиком, 2000

7. Жирмунская Е.А. Клиническая электроэнцефалография. М.: 1991.

13. Макс Ж. Методика и техника обработки сигналов при техниче-ских измерениях. М.: Мир, 1983.

17. Отнес Р., Эноксон Л. Прикладной анализ временных рядов. М.: Мир, 1982. Т. 1, 2.

18. К. Прибрам. Языки мозга. М.: Прогресс, 1975.

20. Рандалл Р.Б. Частотный анализ. Брюль и Къер, 1989.

22. Русинов В.С., Гриндель О.М., Болдырева Г.Н., Вакер Е.М. Биопотенциалы головного мозга. Математический анализ. М.: Медицина, 1987.

23. А.Я. Каплан. Проблема сегментного описания электроэнцефалограммы человека//Физиология человека. 1999. Т.25. №1.

24. A.Ya. Kaplan, Al.A. Fingelkurts, An.A. Fingelkurts, S.V. Borisov, B.S. Darkhovsky. Nonstationary nature of the brain activity as revealed by EEG/MEG: methodological, practical and conceptual challenges//Signal processing. Special Issue: Neuronal Coordination in the Brain: A Signal Processing Perspective. 2005. №85.

25. А.Я. Каплан. Нестационарность ЭЭГ: методологический и экспериментальный анализ//Успехи физиологических наук. 1998. Т.29. №3.

26. Каплан А.Я., Борисов С.В.. Динамика сегментных характеристик альфа-активности ЭЭГ человека в покое и при когнитивных нагрузках//Журнал ВНД. 2003. №53.

27.Каплан А.Я., Борисов С.В., Желиговский В.А.. Классификация ЭЭГ подростков по спектральным и сегментным характеристикам в норме и при расстройстве шизофренического спектра//Журнал ВНД. 2005. Т.55. №4.

28. Борисов С.В., Каплан А.Я., Горбачевская Н.Л., Козлова И.А.. Структурная организация альфа-активности ЭЭГ подростков, страдающих расстройствами шизофренического спектра//Журнал ВНД. 2005. Т.55. №3.

29. Борисов С.В., Каплан А.Я., Горбачевская Н.Л., Козлова И.А. Анализ структурной синхронности ЭЭГ подростков, страдающих расстройствами шизофренического спектра//Физиология человека. 2005. Т.31. №3.

38. Кулаичев А.П. Некоторые методические проблемы частотного анализа ЭЭГ//Журнал ВНД. 1997. № 5.

43. Кулаичев А.П. Методология автоматизации психофизиологических экспериментов/сб. Моделирование и анализ данных. М.: РУСАВИА, 2004.

44. Кулаичев А.П. Компьютерная электрофизиология. Изд. 3-е. М.: Изд-во МГУ, 2002.

Вариабельность сердечного ритма (ВСР) — это изменчивость продолжительности интервалов R-R последовательных циклов сердечных сокращений за определенные промежутки времени .

ВСР — это выраженность колебаний частоты сердечных сокращений (ЧСС) по отношению к ее среднему уровню .

В настоящее время определение ВСР признано наиболее информативным неинвазивным методом количественной оценки вегетативной регуляции сердечного ритма. Считается, что снижение показателей ВСР свидетельствует о нарушении вегетативного контроля сердечной деятельности и неблагоприятно для прогноза. Наивысшие показатели ВСР регистрируются у здоровых лиц молодого возраста, спортсменов, промежуточные — у больных с различными органическими заболеваниями сердца, в том числе с желудочковыми нарушениями ритма, самые низкие — у лиц, перенесших эпизоды фибрилляции желудочков.

Результаты первого исследования ВСР были опубликованы в 1965 г. . При изучении внутриутробного поражения плода было отмечено, что грубому нарушению сердечного ритма плода предшествуют изменения в структуре ритма. В 1973 г. были описаны физиологические колебания сердечного ритма. В 70−х годах проводились работы по изучению коротких участков ритмокардиограмм у больных с диабетической полинейропатией. Первое сообщение о связи ВСР со смертностью больных, перенесших инфаркт миокарда, было опубликовано в 1978 г. . В 1981 г. для изучения ВСР был предложен метод спектрального анализа. Первоначально, исследование ВСР ограничивалось определением относительно простых показателей, таких как выраженность синусовой аритмии, разница между минимальным и максимальным интервалом R-R, стандартное отклонение интервала R-R на коротких отрезках ЭКГ; проводился анализ только коротких фрагментов записи (2−5 мин), что было обусловлено трудоемкостью исследования и низкими возможностями используемых приборов. С широким введением в практику холтеровского мониторирования, а также появления высокоскоростных ЭВМ и соответствующего программного обеспечения, появилась возможность исследовать ВСР в течение 24 часов. Длительная регистрация позволяет учитывать циркадные (суточные) колебания биологических ритмов человека и менее подвержена влиянию случайных факторов. Именно поэтому большинство известных фирм, занимающихся производством холтеровских мониторов, включили в программное обеспечение анализа записей программы, дающие возможность оценивать ВСР.

Активное изучение ВСР кардиологами всего мира привело к необходимости стандартизации терминологии, выработки оптимальных методов измерения ВСР, а также описания показателей ВСР и их характеристик в норме и при патологических состояниях. С этой целью в мае 1994 г. рабочая группа Европейского общества кардиологии и Североамериканского общества кардиостимуляции и электрофизиологии провела совещание, на котором был подготовлен доклад, описывающий стандарты на измерения, физиологическую интерпретацию и клиническое использование вариабельности сердечного ритма (в дальнейшем — Стандарты).

Понятие о сердечной регуляции. Автоматизм сердца и влияние нервно-гуморальных факторов на функцию синусового узла.

Ритм сердца определяется свойством автоматизма, т.е. способностью клеток проводящей системы сердца спонтанно активироваться и вызывать сокращение миокарда. Регуляция сердечного ритма осуществляется вегетативной, центральной нервной системой, рядом гуморальных воздействий, а также за счет импульсов, возникающих в ответ на раздражение различных интеро- и экстерорецепторов.

Автоматизм обеспечивает возникновение электрических импульсов в миокарде без участия нервной стимуляции. В нормальных условиях ритм сердца задает синусовый узел. Обычная частота синусового импульсообразования — 60 — 100 имп/мин, т.е. автоматизм синусового узла не является постоянной величиной, он может изменяться в связи с возможным смещением водителя ритма сердца в пределах синусового узла.

В ритмической деятельности синусового узла выделяют синусовую тахи-, бради-, нормокардию и аритмию. При синусовой тахикардии у взрослых ЧСС превышает 90 в минуту. Аритмия для синусовой тахикардии не характерна. Синусовая брадикардия характеризуется ЧСС менее 60 в минуту.

Синусовая аритмия устанавливается при различии между самым коротким и самым длинным интервалом сердечных сокращений 0,15 — 0,16 с. Выделяют циклическую синусовую аритмию, связанную с актом дыхания, и синусовую недыхательную, нециклическую аритмию, происхождение которой в норме до конца не выяснено.

Сердце иннервируется вегетативной нервной системой, состоящей из симпатических и парасимпатических нервов. Под влиянием симпатического нерва увеличивается ЧСС. Симпатические нервы, стимулируя бета-адренорецепторы синусового узла, смещают водители ритма к клеткам с самой высокой автоматической активностью. Раздражение блуждающего нерва, в свою очередь, стимулирует М-холинорецепторы синусового узла, вследствие чего развивается брадикардия. Синусовый и атриовентрикулярный узлы находятся в основном под влиянием блуждающего нерва и, в меньшей степени, симпатического, в то время как желудочки контролируются симпатическим нервом.

У молодых здоровых людей имеется высокий парасимпатический тонус, у пациентов с нарушениями функции левого желудочка (недавно перенесенный инфаркт миокарда, сердечная недостаточность, дилатационная кардиомиопатия) — высокий симпатический тонус.

Деятельность вегетативной нервной системы находится под влиянием центральной нервной системы и ряда гуморальных влияний. В продолговатом мозге расположен сердечно-сосудистый центр, объединяющий парасимпа-тический, симпатический и сосудодвигательный центры. Регуляция этих центров осуществляется подкорковыми узлами и корой головного мозга.

На ритмическую деятельность сердца влияют также импульсы, исходящие из сердечно-аортального, синокаротидного и других сплетений. Кроме того, среди факторов, влияющих на сердечно-сосудистый центр, можно выделить гуморальные изменения крови (изменение парциального давления углекислого газа и кислорода, изменение кислотно-основного состояния) и геморецепторный рефлекс.

На ЧСС, как уже отмечалось, оказывают влияние фазы дыхания: вдох вызывает угнетение блуждающего нерва и ускорение ритма, выдох — раздражение блуждающего нерва и замедление сердечной деятельности.

Таким образом, ритм сердца является реакцией организма на различные раздражения внешней и внутренней среды. ЧСС является интегрированным показателем взаимодействия 3−х регулирующих сердечный ритм факторов: рефлекторного симпатического, рефлекторного парасимпатического и гуморально-метаболически-медиаторой среды.

Изменение ритма сердца — универсальная оперативная реакция целостного организма в ответ на любое воздействие внешней среды. В определенной степени, оно характеризует баланс между тонусом симпатического и парасимпатического отделов.

Методы исследования ВСР и стандарты на измерения

Определение ВСР может проводиться разными способами. В зависимости от анализируемой физической величины, для изучения ВСР используются методы временного и частотного анализа. Наиболее простым является временной анализ. Для его проведения, в соответствии со Стандартами, вводится параметр NN-интервал (normal-to-normal), который определяется как все интервалы между последовательными комплексами QRS, вызванные деполяризацией синусового узла. Временной анализ проводится статистическими (при изучении ритмокардиограммы) и графическими (для анализа вариационной пульсограммы (гистограммы) методами. Частотные показатели исследуются методом спектрального анализа.

Ритмокардиограмма (РКГ)

РКГ — вариационный ряд межсистолических интервалов, изображенный в виде отрезков прямой, с общим началом для каждого из них на оси абсцисс. По оси ординат отложены значения продолжительности сердечного цикла, по оси абсцисс — порядковые номера цикла

Ритмокардиограмма здорового человека. Участок РКГ, содержащий 500 R-R интервалов.

В норме, верхний край такой РКГ содержит 3 вида волн с частотой колебаний:

Первые два вида волн опосредуются, соответственно, вагусным и симпатическим влиянием на сердечный ритм. Они легко различимы, так как имеют различную периодичность из-за значительного отличия в скорости проведения импульсов по парасимпатическим и симпатическим волокнам. Третий вид волн, с низкочастотными колебаниями (<0,04 Гц), связан с колебаниями концентраций активных веществ гуморальных сред, влияющих на потенциал действия пейсмейкера синусового узла.

В зависимости от преобладания волн определенной длины выделяют 6 классов РКГ [Жемайтите, 1982 г]. Колебания с периодами от 2 до 10 с относят к 1−му и 2−му классам РКГ, от 10 до 30 с — к 3−му и 4−му классам, более 30 с — к 5−му и 6−му классам. Для 1−го и 2−го классов РКГ характерны нерегулярные колебания, для 3−го и 4−го — более упорядоченные. На РКГ 5−го и 6−го классов колебания практически отсутствуют. Все эти классы характеризуют стационарные процессы, к которым относятся постоянные воздействия на сердце центральной и вегетативной нервной системы, насыщение крови кислородом и углекислым газом, рефлексы. РКГ 1−го класса отражают выраженную брадикардию с максимальным воздействием парасимпатической нервной системы, РКГ 6−го класса — выраженную тахикардию с максимальным влиянием симпатической нервной системы. Периодика колебаний 2 — 4 классов отражает влияние на ритм сердца дыхания. Наличие дыхательной аритмии указывает на преобладание парасимпатической регуляции.

Выделяют также 10 классов РКГ для переходных (нестационарных) состояний, к которым относят ортостатическую пробу, пробу с гипервентиляцией и т.д.

Как было сказано ранее, РКГ анализируется статистическими методами.

Статистические метода делятся на две группы: полученные непосредственным измерением NN-интервалов и полученные сравнением различных NN-интервалов.

Наиболее простым методом является вычисление стандартного отклонения всех NN-интервалов (SDNN), т.е. квадратного корня дисперсии. Так как дисперсия является математическим эквивалентом общей мощности спектра, то SDNN отражает все периодические составляющие вариабельности за время записи. Сокращение продолжительности записи ведет к тому, что SDNN позволяет оценить только коротковолновые колебания ритма. Для того, чтобы избежать искажения результатов, принято анализировать вариабельность по 5−ти минутной (короткие отрезки) или по 24−часовой записи.

Другие показатели вычисляются путем выборки из общей записи коротких участков (обычно 5 мин). К ним относится SDANN — стандартное отклонение средних NN-интервалов за каждые 5 мин непрерывной записи, которое оценивает изменения сердечного ритма с длиной волны более 5 мин и SDNN index — среднее значение всех 5−ти минутных стандартных отклонений NN-интервалов, позволяющее оценить вариабельность с длиной волны менее 5 мин.

Нередко используются показатели, получаемые сравнением NN-интервалов. К ним относятся RMSSD — квадратный корень среднего значения квадратов разностей длительностей последовательных NN-интервалов, NN50 — число NN-интервалов, отличающихся от соседних более чем на 50 мсек, pNN50 — отношение NN50 к общему числу NN-интервалов. Эти показатели применяются для оценки коротковолновых колебаний и коррелируют с мощностью высоких частот.

По РКГ можно построить и вариационные ряды, и спектры. Кроме того, кардиоинтервалограммы позволяют анализировать переходные процессы, их амплитуды и длительности фаз. При кардиоинтервалографии можно «сжать» информацию путем суммирования определенного числа интервалов. Это позволяет, например, анализировать только медленные составляющие сердечного ритма: в этом случае необходимо суммировать 10−15 интервалов, чтобы устранить дыхательную аритмию.

Ряд отечественных исследователей предлагает проводить РКГ в нескольких позициях: лежа, активная ортостатическая проба, клиностаз, восстановительный период после дозированной физической нагрузки.

Гистограмма и вариационная пульсограмма

Под гистограммой понимается графическое изображение сгруппированных значений сердечных интервалов, где по оси абсцисс откладываются временные значения, по оси ординат — их количество. Изображение той же функции в виде сплошной линии называется вариационной пульсограммой

Различают следующие типы гистограмм распределения ритма сердца: 1) нормальная гистограмма, близкая по виду к кривым Гаусса, типична для здоровых людей в состоянии покоя; 2) асимметричная — указывает на нарушение стационарности процесса, наблюдается при переходных состояниях; 3) эксцессивная — характеризуется очень узким основанием и заостренной вершиной, регистрируется при выраженном стрессе, патологических состояниях. Встречается также многовершинная гистограмма, которая обусловлена наличием несинусового ритма (мерцательная аритмия, экстрасистолия), а также множественными артефактами. Различают нормотонические, симпатикотонические и ваготонические типы гистограмм, по которым судят о состоянии вегетативной нервной системы.

Вариационные пульсограммы (гистограммы) отличаются параметрами моды, амплитуды моды, вариационного размаха, а также по форме, симметрии, амплитуде. Достаточно полно вариационная кривая может быть описана параметрами асимметрии (As), эксцесса (Ех), моды (Мо) и амплитуды моды (АМо). Последние три параметра можно легко определить путем ручной обработки динамического ряда сердечных циклов.

Мода (Мо) — наиболее часто встречающиеся значения RR-интервала, которые соответствуют наиболее вероятному для данного периода времени уровню функционирования систем регуляции. В стационарном режиме Мо мало отличается от М. Их различие может быть мерой нестационарности и коррелирует с коэффициентом асимметрии.

Амплитуда моды (АМо) — доля кардиоинтервалов, соответствующее значению моды.

Вариационный размах (Х) — разность между длительностью наибольшего и наименьшего R-R интервала.

Для определения степени адаптации сердечно-сосудистой системы к случайным или постоянно действующим агрессивным факторам и оценки адекватности процессов регуляции Р.М.Баевским предложены ряд параметров, являющихся производными классических статистических показателей (индексы Баевского):

1. ИВР — индекс вегетативного равновесия (ИВР=АМо/Х);
2. ВПР — вегетативный показатель ритма (ВПР=1/Мо х Х);
3. ПАПР — показатель адекватности процессов регуляции (ПАПР=АМо/Мо);
4. ИН — индекс напряжения регуляторных систем (ИН=АМо/2 Х х Мо).

ИВР определяет соотношение симпатической и парасимпатической регуляции сердечной деятельности. ПАПР отражает соответствие между уровнем функционирования синусового узла и симпатической активностью. ВПР позволяет судить о вегетативном балансе: чем меньше величина ВПР, тем больше вегетативный баланс смещен в сторону преобладания парасимпатической регуляции. ИН отражает степень централизации управления сердечным ритмом.

Стандарты предусматривают для оценки гистограмм использование графических методов.

Показатель HRV triangular index — отношение совокупности плотности распределения к максимуму плотности распределения, т.е. отношение общего числа NN-интервалов к количеству интервалов с наиболее часто встречающейся длительностью (амплитуда моды).

TINN — (триангулярная интерполяция гистограммы NN-интервалов, «индекс Святого Георга») — ширина основания треугольника, приближенного к гистограмме распределения NN-интервалов. Суть метода такова: гистограмма условно представляется в виде треугольника, величина основания которого (b) вычисляется по формуле: b=2A/h, где h — количество интервалов с наиболее часто встречающейся длительностью (амплитуда моды), А — площадь всей гистограммы, т.е. общее количество всех анализируемых интервалов R-R. Этот метод позволяет не учитывать интервалы R-R, связанные с артефактами и экстрасистолами, которые на гистограмме образуют дополнительные пики и купола, в то время как при оценке ВСР классическими статистическими показателями и индексами Р.М.Баевского артефакты и экстрасистолы существенно искажают действительную картину. Величина основания гистограммы косвенно отражает вариабельность ритма: чем шире основание, тем больше вариабельность ритма; напротив, чем оно уже, тем регулярнее ритм.

Отечественными авторами предложено вычислять параметры ширины основного купола гистограммы, которые рассчитываются на пересечении уровней 1 и 5 % от общего количества интервалов и 5 и 10 % от амплитуды моды с контуром гистограммы. Такой расчет также позволяет исключить артефактные интервалы R-R.

Для использования графических методов требуется достаточное число NN-интервалов, поэтому они используются для анализа записи продолжительностью не менее 20 мин (предпочтительнее 24 часа).

Поскольку показатели сильно коррелируют между собой, для клинического использования Стандарты предлагают следующие четыре: SDNN, HRV triangular index (отражают суммарную ВСР), SDANN (отражает длинноволновые составляющие ВСР) и RMSSD (отражает коротковолновые составляющие).

Спектральный анализ

Для выявления и оценки периодических составляющих сердечного ритма более эффективен спектральный анализ. При изучении РКГ нетрудно убедиться в том, что она имеет вид периодически повторяющейся волны, а точнее, нескольких волн, которые имеют определенную частоту и амплитуду. Вклад каждой из этих частот в структуру ритма оценивается при помощи анализа Фурье, результатом которого является построение графика зависимости мощности колебаний от их частоты.

Таким образом, спектр сердечного ритма представляет собой зависимость мощности колебаний (по оси ординат) от частоты колебаний (по оси абсцисс). Пики на спектрограмме соответствуют дыхательным волнам, медленным волнам I порядка, медленным волнам II порядка. В зависимости от выраженности дыхательных и недыхательных периодических составляющих соответственно изменяется и характер спектра.

Спектральный анализ позволяет вычленить колебания ритма сердца различной периодичности. При анализе короткой записи (как правило, пятиминутной) в спектре выделяют три компонента: HF — высокочастотный (0,15 — 0,4 Гц) — связан с дыхательными движениями и отражает вагусный контроль сердечного ритма; LF — низкочастотный (0,04 — 0,15 Гц) — имеет смешанное происхождение и связан как с вагусным, так и с симпатическим контролем ритма сердца; VLF — очень низкочастотный (< 0,04 Гц), который не учитывается. Помимо амплитуды компонентов, определяют также TF — общую мощность спектра, отражающую суммарную активность вегетативных воздействий на сердечный ритм и LF/HF — отношение мощностей низких частот к мощности высоких, значение которого свидетельствует о балансе симпатических и парасимпатических влияний. Показатели измеряются в мсек 2 , но могут также измеряться в нормализованных единицах (n.u.)

При анализе 24−часовой записи ЭКГ выделяют 4 составляющих спектра: высокочастотные волны — HF — (0,15 — 0,4 Гц) — определяющиеся парасимпатическим влиянием на сердце; низкочастотные волны — LF — (0,04 — 0,15 Гц) — определяющиеся симпатическими и парасимпатическими влияниями, а также барорецепторным рефлексом; волны очень низкой частоты — VLF — (0,0033 — 0,04 Гц) и волны ультранизкой частоты — ULF — (10 −5 — 0,0033 Гц) — отражающие действие многих факторов, в том числе сосудистого тонуса, системы терморегуляции и ренин-ангиотензиновой системы (рис.4).

Характеристика ВСР у здоровых людей

Спектральный анализ 24−часовой записи показывает, что периоды дневной активности и ночного отдыха являются выражением двух различных состояний вегетативной нервной системы. У здоровых людей фракции LF и HF представляет собой циклические и взаимосвязанные колебания с преобладанием значений LF в течение дня и HF ночью. При продолжительной записи фракции HF и LF составляют примерно 5% от общей мощности, в то время как фракции ULF и VLF составляют 95%. Под влиянием различных факторов HF и LF могут увеличиваться. Возрастание LF наблюдается при пробе с наклонами, ортостатической пробе, эмоциональном стрессе и умеренной физической нагрузке у здоровых людей. Увеличение HF наблюдается при пробах с гипервентиляцией, охлаждением лица, вращением.

Изменение ВСР при заболеваниях сердечно-сосудистой системы

Ишемическая болезнь сердца

У больных ишемической болезнью сердца отмечается снижение ВСР (стабилизация сердечного ритма), перераспределение долей регулирующих факторов в сторону увеличения гуморально-метаболических воздействий (увеличение фракции VLF), замедление периода восстановления при проведении пробы с дозированной физической нагрузкой. При этом влияние проводимого лечения на ВСР не учитывается.

Инфаркт миокарда

Снижение ВСР после инфаркта миокарда может быть связано со снижением вагусных влияний на сердце, которое ведет к преобладанию симпатического тонуса и к электрической нестабильности. В острой фазе инфаркта миокарда уменьшение ВСР коррелирует с дисфункцией левого желудочка, пиковой концентрацией креатинфосфокиназы, выраженностью острой недостаточности кровообращения.

Спектральный анализ ВСР у пациентов, перенесших инфаркт миокарда, отражает снижение общей мощности, повышение LF на фоне снижения HF и соответствующее изменение LF/HF.

В постинфарктном периоде снижение ВСР достоверно указывает на возможность возникновения угрожающих желудочковых тахиаритмий (пароксизмальная желудочковая тахикардия, фибрилляция желудочков) и внезапной смерти. ВСР не зависит от снижения фракции выброса левого желудочка, возрастания желудочковой эктопической активности, наличия поздних потенциалов, и является независимым предиктором. Тем не менее, сочетание ВСР с одним из вышеперечисленных показателей, особенно со снижением фракции выброса левого желудочка, делает прогноз более достоверным.

Прогностическое значение различных методов изменения ВСР примерно одинаковое. Критическим уровнем снижения ВСР является SDNN<50мсек и HRV triangular<15, умеренным — SDNN<100мсек и HRV triangular<20.

Точность прогноза возрастает при увеличении продолжительности времени записи, поэтому для оценки риска постинфарктных осложнений принято использовать 24−часовое мониторирование. Изменения ВСР возникают сразу после реперфузии миокарда, но оптимальным сроком для измерения ВСР считается первая неделя после инфаркта миокарда. Изменения ВСР остаются длительно и не восстанавливаются полностью даже через 6−12 месяцев. Более того, ряд авторов считают, что ВСР не утрачивает прогностической ценности даже спустя несколько лет. Отдельные исследователи считают, что прогноз может быть достоверным только в первые 6 месяцев.

Сердечная недостаточность

У больных с сердечной недостаточностью отмечается снижение ВСР. Это сопровождается признаками симпатической активности: увеличение ЧСС, высокий уровень катехоламинов в крови. Снижение ВСР пропорционально классу тяжести сердечной недостаточности по NYHA (New York Heart Associacion). В тяжелой стадии заболевания, несмотря на преобладание симпатического тонуса, LF компонент на спектрограмме не определяется, что обусловлено снижением чувствительности синусового узла к нервным импульсам.

Идиопатическая дилатационная кардиомиопатия

При дилатационной кардиомиопатии значительно снижается мощность HF и увеличивается соотношение LF/HF, т.е. ослабевает парасимпатическая и/или активируется симпатическая нервная регуляция. В большей степени парасимпатический тонус снижен у больных, имеющих желудочковые тахиаритмии.

Трансплантация сердца

У больных, перенесших трансплантацию сердца, ВСР очень низкая, спектральные компоненты не различаются. Появление спектральных компонентов свидетельствует о реиннервации сердца, которая происходит через 1−2 года после трансплантации. ВСР увеличивается в первую очередь за счет симпатического тонуса (появление пика LF). Тонус вагуса не повышается или повышается незначительно.

Гипертоническая болезнь (эссенциальная гипертония)

При эссенциальной гипертонии 1 ст. [ВОЗ, 1978 г.] отмечается преобладание среднечастотной высокоамплитудной периодики во всех пробах (увеличение фракции LF).

При эссенциальной гипертонии 2 ст. с гипертрофией левого желудочка сердца амплитуда средних волн снижается (уменьшение фракции LF), и усиливается влияние гуморального фактора на сердечный ритм, увеличивается время достижения максимальной реакции в активной ортопробе, а величина реагирования на стимул в ней снижается.

Изменение ВСР при диабетической полинейропатии

При диабетической полинейропатии, характеризующейся альтерацией мелких нервных стволов, снижение показателей ВСР связано с повреждением висцеральных нервных окончаний. При этом не наблюдается дисбаланс между компонентами HF и LF (соотношение LF/HF не изменено), так как волокна симпатического и парасимпатического отделов поражаются в равной степени. На поздних стадиях полинейропатии отмечается снижение мощности всех спектральных компонентов.

Следует отметить, что снижение показателей ВСР у больных сахарным диабетом, является доклиническим признаком полинейропатии и может использоваться для ее ранней диагностики. У этих больных снижение ВСР также коррелирует с вероятностью внезапной смерти.

Изменение ВСР при заболеваниях центральной нервной системы

Острое нарушение мозгового кровообращения

Риск внезапной смерти коррелирует с латерализацией и локализацией зоны ОНМК в головном мозге. У пациентов с правосторонним ОНМК отмечается снижение дыхательной ВСР (HF), находящейся в большей степени под контролем парасимпатической нервной системы.

Тетраплегия

У пациентов с полным высоким поражением шейного отдела спинного мозга вагусные и симпатические нервные волокна, направляющиеся к синусовому узлу, интактны. Тем не менее, симпатические нейроны лишены тормозных супраспинальных влияний системы барорецепторов. Таким образом, эти пациенты представляют уникальную клиническую модель, позволяющую оценить вклад супраспинальных механизмов в формирование низкочастотных колебаний сердечного ритма. Показано, что у больных с тетраплегией пик LF на спектрограмме не определяется, что предполагает решающую роль в генезе LF компонента именно супраспинальных механизмов.

Данные об изменении ВСР при различной патологии представлены в таблице 1.

Таблица 1

Изменение ВСР при различной патологии

Бета-адреноблокаторы

Данных о влиянии бета-антагонистов на ВСР недостаточно. В экспериментах на животных и при незапланированных наблюдениях показано, что ВСР увеличивается в ответ на проводимую терапию бета-блокаторами.

Антиаритмические препараты 1с класса

Имеются данные о том, что флекаинид, пропафенон, энкаинид и морицизин снижают ВСР (существенно снижается SDANN и pNN50 и мощность VLF, LF и HF). Результаты аналогичны при исследовании ВСР в дневное и ночное время.

Хотя препараты 1с класса значительно чаще, чем бета-адреноблокаторы, устраняют желудочковую эктопическую активность, лечение ими приводит к ускорению ЧСС, снижению активности вагусных и усилению симпатических воздействий на проводящую систему сердца — «инициирующего» фактора злокачественных желудочковых нарушений ритма.

М-холиноблокаторы

Лечение атропином приводит к выраженному снижению парасимпатического тонуса и, как следствие, к снижению ВСР, особенно фракции HF.

Отдельные исследования свидетельствуют о том, что назначение низких доз М-холиноблокаторов (атропин, скополамин) ведет к парадоксальному возрастанию парасимпатического тонуса и увеличению ВСР.

Антагонисты кальция

Влияние антагонистов кальция на ВСР неодинаково. Имеются данные о том, что прием нифедипина способствует повышению симпатического тонуса, которое проявляется снижением ВСР, увеличением фракции LF, существенным снижением HF и увеличением отношения LF/HF. Прием дилтиазема, напротив, усиливает вагусные влияния на сердце, что отражается увеличением фракции HF.

Препараты, увеличивающие продолжительность потенциала действия

Влияние амиодарона на ВСР изучено недостаточно. Ряд авторов считает, что при назначении амиодарона ВСР не изменяется.

Ингибиторы АПФ

Клинические наблюдения указывают на увеличение ВСР и уменьшении отношения LF/HF при лечении каптоприлом и эналаприлом.

Сердечные гликозиды

Дигоксин выражено усиливает парасимпатический тонус и ведет к увеличению ВСР. Имеются данные о том, что у пациентов с сердечной недостаточностью I-II функциональных классов назначение дигоксина может предотвращать прогрессирующее снижение ВСР.

Средства, действующие на центральную нервную систему

Различные психотропные препараты по разному влияют на ВСР.

В исследованиях показано, что трициклические антидепрессанты - неизбирательные ингибиторы нейронального захвата (амитриптилин, доксепин) существенно снижают ВСР, в то время как избирательные ингибиторы нейронального захвата (флуоксетин, флувоксамин) ВСР не изменяют.

Транквилизаторы — производные бензодиазепина (феназепам) увеличивают ВСР (увеличиваются фракции LF, HF и общая мощность спектра).

Нейролептики — производные дибензодиазепина (клозапин) достоверно снижают ВСР.

Индукция анестезии препаратами пропофол и тиопентон ведет к уменьшению общей мощности спектра, особенно за счет снижения фракции HF, и увеличения отношения LF/HF.

Данные о влиянии лекарственных препаратов на ВСР представлены в таблице 2.

Таблица 2

Влияние лекарственных препаратов на ВСР

Заключение

• Определение ВСР является доступным неинвазивным методом оценки вегетативной регуляции сердечной деятельности.
• Изучение ВСР основывается на анализе РКГ, вариационных гистограмм и спектральном анализе.
• Определение ВСР проводится методами временного и частотного анализа на коротких (2−15 мин) и длинных (24 часа) участках записи.
• Неблагоприятными для прогноза заболеваний являются снижение показателей временного анализа, снижение TP, снижение мощности HF, возрастание мощности LF, увеличение отношения LF/HF.
• Лекарственные препараты неодинаково влияют на ВСР; некоторые из них, в том числе ряд антиаритмических препаратов выражено снижают ВСР. В связи с этим, возможны исследования по назначению лекарственных препаратов под контролем холтеровского мониторирования с последующим анализом ВСР.
• В настоящее время оценка ВСР в клинике проводится для прогнозирования риска внезапной смерти у больных, перенесших острый инфаркт миокарда, а также для ранней диагностики диабетической полинейропатии.
• Исследования ВСР представляются перспективными не только в терапевтической практике. В анестезиологии изучается влияние средств для наркоза и анальгетиков на ВСР; исследования в акушерстве и неонатологии направлены на оценку риска внутриутробной и младенческой смерти; в неврологии предлагается использование анализа ВСР при болезни Паркинсона, рассеянном склерозе, синдроме Гийена-Барре.
• Изучение ВСР открывает значительные возможности для оценки колебаний тонуса вегетативной нервной системы у здоровых людей и больных с сердечно-сосудистой и другой патологией. Дальнейшие исследования ВСР позволят расширить представления о физиологических процессах в организме, действии лекарственных препаратов и механизмах заболеваний.