Влияние некоторых лекарственных препаратов различных фармакологических групп на вариабельность ритма сердца. Вариабельность ритма сердца снижена

Вариабельность сердечного ритма (ВСР) – это патологическое свойство интервала R-R соседних сердечных циклов менять свою продолжительность в разные промежутки времени. ВСР определяется колебанием частоты сердечных сокращений относительно её средней величины.

Зачем выявляют вариабельность сердечного ритма?

Ценность выявления ВСР в том, что это хороший показатель нарушения вегетативной регуляции работы сердца. Чем больше выражены вегетативные изменения, тем сильнее снижаются показатели ВСР.

Норма вариабельности сердечного ритма или её высокие значения определяются у молодых людей и спортсменов, средние показатели свойственны больным с органической патологией сердца, а снижена вариабельность ритма обычно у тех, кто перенес фибрилляцию желудочков, но могут быть и другие причины.

История внедрения ВСР как диагностического показателя начинается в 1965 году, когда исследователи Hon и Lee опубликовали результаты целенаправленного изучения этого явления. Тогда удалось заметить прогностическое значение вариабельности сердечного ритма плода: за ней, с высокой долей вероятности, следует опасное или угрожающее жизни нарушение работы сердца.

В 1973 году Sayers с соавторами определил границы нормальных (физиологических) колебаний в ритме сердечной деятельности. В восьмидесятых годах, благодаря развитию компьютерных технологий, в метод вдохнули новую жизнь: если раньше врачам приходилось высчитывать все показатели вручную, то теперь эту работу выполняет специальное программное обеспечение. Компьютеры не только упростили само исследование, но и дали возможность его расширить и обогатить. Так появился метод спектрального анализа, круглосуточное мониторирование сердечного ритма с вычислением ВСР и другие дополнения.

Снижена вариабельность сердечного ритма. Стоит ли переживать?

Делать выводы на результатах одного исследования нельзя. Вариабельность сердечного ритма – неспецифический признак, он характерен для многих состояний, соответственно и прогноз может быть абсолютно разным. Поэтому после обнаружения ВСР следующим этапом идет выяснение возможной причины.

Причин существует много, но на первом плане стоят заболевания сердца: инфаркт миокарда, ишемическая болезнь сердца, дилатационная кардиомиопатия, гипертоническая болезнь. Описано развитие ВСР при диабетической полинейропатии. Иногда характерные изменения вызывают болезни центральной нервной системы: ОНМК (острое нарушение мозгового кровообращения), тетраплегия и другие.

Всегда нужно помнить о том, что снижение вариабельности сердечного ритма может быть результатом приема некоторых лекарств. Такой эффект отмечался у следующих групп препаратов:

• бета-адреноблокаторы;
• м-холиноблокаторы;
• антиаритмические препараты 1с класса;
• антагонисты кальция;
• сердечные гликозиды;
• препараты, повышающие длительность потенциала действия;
• ингибиторы АПФ;
• психотропные средства.

Что касается вариабельности ритма сердца плода, то в этом случае, разумеется, причины обычно другие.

Результаты исследования ВСР используют в диагностике диабетической полинейропатии, определении риска внезапной смерти у перенесших инфаркт миокарда. Получается, что при разных обстоятельствах изменения ритма указывают на разные процессы, происходящие в организме. Также исследование ВСР нашло применение в анестезиологии, акушерстве, неврологии. В каждой дисциплине есть свои принципы интерпретации результатов этого исследования, следуя которым, соответственно, делаются разные выводы.

Постановку диагноза, связанного с проблемами в области сердца значительно упрощают новейшие методы исследования сосудистой системы человека. Несмотря на то, что сердце является независимым органом, на него достаточно серьезное влияние оказывает деятельность нервной системы, способная привести к перебоям в его работе.

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:

Регистрационная запись «RR» интервалов - на протяжении 5 минут используется для быстрой оценки ВСР и проведения определенных медицинских проб; 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;
. Инфаркт миокарда;
· Рассеянный склероз;
· Сахарный диабет;
· Болезнь Паркинсона;
· Прием некоторых препаратов;
· Нервные нарушения.

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.

Вариабельность сердечного ритма (ВСР) – это выраженность колебаний частоты сокращений сердца по отношению к ее среднему уровню. Данное свойство биологических процессов связано с необходимостью приспособления организма человека к болезням и изменяющимся условиям окружающей среды. Вариабельность показывает, как реагирует сердце на воздействие различных внутренних и внешних факторов.

Почему важно проводить анализ ВСР?

Процесс адаптации организма к различным раздражителям требует расходования его информационных, метаболических и энергетических ресурсов. При различных изменениях внешней среды или при развитии любой патологи с целью сохранения гомеостаза начинают действовать высшие уровни управления сердечно-сосудистой системы. Спектральный анализ вариабельности сердечного ритма позволяет оценить, на сколько эффективно она взаимодействует с другими системами. Этот вид обследования активно используют в функциональной диагностике, поскольку он в любых случаях достоверно отражает различные жизненно важные показатели физиологических функций организма, например, вегетативного баланса.

Оценка вариабельности сердечного ритма проводится двумя методами:

Временной анализ – простой пример измерения во временной области – это расчёт отклонения длительности интервалов между последовательными сокращениями сердечной мышцы. Частотный анализ – отражает регулярность сокращений сердца, то есть показывает изменение их количества в диапазоне разных частот. О чем свидетельствует отклонение от нормы ВСР?

Если вариабельность сердечного ритма резко снижена, это может свидетельствовать об остром инфаркте миокарда. Также такое состояние наблюдается у пациентов, страдающих:

ишемической болезнью; сахарным диабетом; синдромом Гийена-Барре; гипертонической болезнью; рассеянным склерозом; болезнью Паркинсона.

Вариабельность сердечного ритма всегда снижена у пациентов с уремией и у больных, которые принимают такой препарат, как Атропин. Низкие результаты анализа ВСР могут говорить о дисфункции вегетативной нервной системы и психологических заболеваниях. Показатели исследования при этом используются для оценки тяжести болезни. Вариабельность сердечного ритма также сильно отклоняется от нормы при депрессии, синдроме эмоционального выгорания и других психологических проблемах.

Введение В данной статье мы расскажем, что такое вариабельность сердечного ритма, что на нее влияет, как ее измерить и что делать с полученными данными. Статья включает небольшую практическую часть по анализу данных, которая в большей степени направлена для спортсменов, тренирующих выносливость. В первой части будет немного физиологии, во второй вы узнаете как измерять вариабельность сердечного ритма и какие использовать параметры. В следующей мы расскажем о выборе программного обеспечения и как все это использовать в тренировочном процессе. Мы постарались максимально упростить некоторые моменты, сохранив при этом основную суть. Надеюсь нам это удалось.Физиология Наш организм это отлаженная и сложная система, которая способна адаптироваться к изменениям окружающей и внутренней среды. Одной из важнейших функций организма является поддержание в очень узких специфических диапазонах основных параметров: например температуру тела, pH крови и многое другое. Вся эта структура работает автономно, она не зависит от нашего мышления, в том числе и работа сердца. Все эти процессы регуляции называются гомеостаз и являются основой функционирования живого организма.

Рисунок 1. Сердце. **

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.

Сердце работает автономно благодаря синусовому узлу.

Рисунок 2. Автономная работа сердца

Синусовый узел тоже работает сам по себе, несмотря на то, что на нем сказывается работа всего организма - центральной нервной система, вегетативной (автономной) нервной система (ВНС), а также различных гуморальных и рефлекторных воздействий.

Синусовый узел отражает работу всех регуляторных систем организма.

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).

*Рисунок 3. Двухконтурная модель регуляции сердечного ритма (по Баевскому Р.М., 1979 г.) CCC - сердечно-сосудистая система.

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 наше сердце основное влияние оказывает симпатическая и парасимпатическая системы (см. рисунок 4). Они являются антагонистами друг друга. Симпатическая возбуждает нас, готовит выполнять действия типа “бей-беги”: повышает частоту сердечных сокращений (ЧСС), увеличивает липолиз. Парасимпатическая же успокаивает, чсс уменьшается, усиливается моторика кишечника. На сердечную мышцу они действуют “синергично”: при увеличение активности парасимпатических волокон также наблюдается снижение активности симпатических волокон.

Рисунок 4. Блок-схема иннервации синусового узла сердца симпатической и парасимпатической системами.

Благодаря их воздействию сердечный ритм никогда не бывает постоянным. Эта изменчивость времени между каждым ударом и называется вариабельностью сердечного ритма . На записи ЭКГ это выглядит примерно так:

*Рисунок 5. Вариабельность сердечного ритма

• Вариабельность сердечного ритма (ВСР) отражает работу всех регуляторных систем организма.

Начало 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)

Рисунок 6. Сердечный цикл с синусовым ритмом.

Запись Для записи вариабельности сердечного ритма необходим пульсометр, который выдает данные о вариабельности сердечного ритма, например Polar H7. Этого вполне достаточно чтобы получить точные цифры и свежая статья где сравнивает запись с камеры телефона

Возможны различные дефекты записи из-за:

• плохого контакта с датчиком (не забываем его смочить перед записью).
• движения во время записи
• различных мыслей

Выбираем любое программное обеспечение для записи и анализа вариабельности сердечного ритма, которое вам нравится. Об этом, позже, будет отдельная статья. 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.

Анализ данных.

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

*Рисунок 7. 10 минутная утренняя запись вариабельности сердечного ритма.

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.

Спектральный анализ

Если внимательно посмотреть на запись вариабельности, то можно увидеть что она меняется волнообразно (см. Рис. 8)

*Рис. 8 . Волнообразная структура сердечного ритма собаки =) Исключительно для большей наглядности

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

*Рисунок 9. Преобразование Фурье.

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

*Рисунок 10. Спектральный анализ ВСР

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:

И собственно динамика всех показателей разом:

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

**Используемая литература

** 1. Rollin McCraty, PhD; United States; Fred Shaffer, PhD, BCB, United States - Heart Rate Variability: New Perspectives on Physiological Mechanisms, Assessment of Self-regulatory Capacity, and Health Risk, 2015 . [NCBI ] 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 ]

5. Vanderlei L C, Silva R A, Pastre C M, Azevedo F M, and Godoy M F, Comparison of the Polar S810i monitor and the ECG for the analysis of heart rate variability in the time and frequency domains, Braz. J. Med. Biol. Res., 2008.[Scielo ]

6. Nunan D, Jakovljevic G, Donovan G, Hodges L D, Sandercock G R, and Brodie D A, Levels of agreement for RR intervals and short-term heart rate variability obtained from the Polar S810 and an alternative system, Eur. J. Appl. Physiol, 2008, 103(5): 529–537.

7. Plews DJ, Scott B, Altini M, Wood M, Kilding AE, Laursen PB, Comparison of Heart-Rate-Variability Recording With Smartphone Photoplethysmography, Polar H7 Chest Strap, and Electrocardiography, 2017. [NCBI ]

8. Boulos M., Barron S., Nicolski E., Markiewicz W. Power spectral analysis of heart rate variability during upright tilt test: a comparison of patients with syncope and normal subjects. Cardiology, 1996; 87:1, 28.

9. Kouakam C., Lacroix D., Zghal N., Logier R., Klug D., Le Franc P., Jarwe M., Kacet S. Inadequate sympathovagal balance in response to orthostatism in patients with unexplained syncope and a positive head up tilt test. Heart 1999 Sep; 82(3):312-8

10. Arsalan Aslani, Amir Aslani,1 Jalal Kheirkhah,2 and Vahid Sobhani, Cardio-pulmonary fitness test by ultra-short heart rate variability , 2011. [PubMed ]

11. Berntson GG, Lozano DL, Chen YJ., Filter properties of root mean square successive difference (RMSSD) for heart rate, 2005. [PubMed ]

12. Buchheit M., Monitoring training status with HR measures: do all roads lead to Rome?, 2014. [PubMed ]

13. Laurent Schmitt, Jacques Regnard, and Grégoire P. Millet, Monitoring Fatigue Status with HRV Measures in Elite Athletes: An Avenue Beyond RMSSD?, 2015. [PubMed ]

14. Stanley J, D"Auria S, Buchheit M.Cardiac parasympathetic activity and race performance: an elite triathlete case study., 2015. [PubMed ]

15. Germán Hernández Cruz, José Naranjo Orellana, Adrián Rosas Taraco, and Blanca Rangel Colmenero, Leukocyte Populations are Associated with Heart Rate Variability After a Triathlon, 2016. [PubMed ]

16. Eckberg, D.L., Human sinus arrhythmia as an index of vagal outflow. Journal of Applied Physiology, 1983. 54: p. 961-966.

17. Axelrod, S., et al., Spectral analysis of fluctuations in heart rate: An objective evaluation. Nephron, 1987. 45: p. 202-206 . 18. George E. Billman, The LF/HF ratio does not accurately measure cardiac sympatho-vagal balance, 2013

19. Huikuri H.V., et al., Circadian rhythms of frequency domain measures of heart rate variability in healthy subjects and patients with coronary artery disease. Effects of arousal and upright posture, 1994

20. Julia D. Blood , Jia Wu, Tara M. Chaplin, Rebecca Hommer, Lauren Vazquez, Helena J.V. Rutherford, Linda C. Mayes, and Michael J. Crowleyb, The variable heart: High frequency and very low frequency correlates of depressive symptoms in children and adolescents, 2015. [PubMed ]

21. Lampert, R., Bremner JD, Su S, Miller A, Lee F, Cheema F, Goldberg J, Vaccarino V. Decreased heart rate variability is associated with higher levels of inflammation in middle-aged men., 2008. [PubMed ]

22. Carney RM, Freedland KE, Stein PK, Miller GE, Steinmeyer B, Rich MW, Duntley SP., Heart rate variability and markers of inflammation and coagulation in depressed patients with coronary heart disease, 2007. [

Вариабельность сердечного ритма (ВСР) (используется также аббревиатура – вариабельность ритма сердца – ВРС) 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 Вариабельности сердечного ритма осуществляется рабочей группой Европейского кардиологического общества и Северо-американского общества стимуляции и электрофизиологии.

Вариабельность – это изменчивость различных параметров, в том числе и ритма сердца, в ответ на воздействие каких-либо факторов, внешних или внутренних.

Вариабельность сердечного ритма и построение кардиоинтервалограммы

Сердце 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. Оценивается их взаимодействие 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. Там хорошо работают традиционные средства визуального и измерительного анализа. Преимущество данного метода состоит в возможности обнаружить тончайшие отклонения в сердечной деятельности. Поэтому его применение особенно эффективно для оценки общих функциональных возможностей организма. А также ранних отклонений, которые в отсутствие необходимой профилактики постепенно развиваются 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.

Исходными материалом для анализа вариабельности сердечного ритма являются непродолжительные одноканальные записи ЭКГ (по стандарту Северо-американского общества стимуляции и электрофизиологии различают кратковременные записи – 5 минут, и длительные – 24 часа), 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 . Метод основан на распознавании и измерении временных интервалов между R–зубцами ЭКГ (R-R-интервалы) (Рис. 1) , построении динамических рядов кардиоинтервалов – кардиоинтервалограммы и последующего анализа полученных числовых рядов различными математическими методами.

Рис. 1. Принцип построения кардиоинтервалограммы (ритмограмма отмечена плавной линией на нижнем графике), где t - величина RR-интервала в миллисекундах, а n- номер (число) RR-интервала.

Методы анализа

Методы анализа ВСР обычно группируются в следующие четыре основные раздела:

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

Принцип метода: анализ ВСР является комплексным методом оценки состояния механизмов регуляции физиологических функций в организме человека, в частности, общей активности регуляторных механизмов, нейрогуморальной регуляции сердца, соотношения между симпатическим и парасимпатическим отделами вегетативной нервной системы.

Два контура регуляции

Можно выделить два контура регуляции сердечного ритма: центральный и автономный с прямой и обратной связью.

Рабочими структурами автономного контура регуляции являются: синусовый узел, блуждающие нервы и их ядра в продолговатом мозгу. Автономный контур — это по существу контур парасимпатической регуляции вегетативной нервной системы в состоянии покоя. Различные нагрузки на организм требуют включения в процесс управления сердечным ритмом центрального контура регуляции. При этом происходит смещение вегетативного гомеостаза в сторону преобладания симпатической нервной регуляции.

Центральный контур регуляции сердечного ритма – это сложная многоуровневая система нейрогуморальной регуляции физиологических функций:

1-й уровень обеспечивает взаимодействие организма с внешней средой. К нему относится центральная нервная система, включая корковые механизмы регуляции. Она координирует деятельность всех систем организма в соответствии с воздействием факторов внешней среды.

2-й уровень осуществляет взаимодействие различных систем организма между собой. Основную роль играют высшие вегетативные центры (гипоталамо-гипофизарная система), обеспечивающие гормонально-вегетативный гомеостаз.

3-й уровень обеспечивает внутрисистемный гомеостаз в разных системах организма, в частности в кардиореспираторной системе. Здесь ведущую роль играют подкорковые нервные центры. В частности сосудодвигательный центр, оказывающий стимулирующее или угнетающее действие на сердце через волокна симпатических нервов.

Рис. 2. Механизмы регуляции сердечного ритма (на рисунке ПСНС — парасимпатическая нервная система).

Анализ ВСР используют для оценки вегетативной регуляции ритма сердца у практически здоровых людей с целью выявления их адаптационных возможностей и у больных с различной патологией сердечно-сосудистой системы и вегетативной нервной системы. В частности для предупреждения инфаркта миокарда.

Математический анализ вариабельности сердечного ритма

Математический анализ вариабельности сердечного ритма включает применение статистических методов, методов вариационной пульсометрии и спектральный метод.

1. Статистические методы

По исходному динамическому ряду R-R интервалов вычисляются следующие статистические характеристики:

— RRNN — математическое ожидание (М) — среднее значение продолжительности R-R интервала, обладает наименьшей изменчивостью среди всех показателей сердечного ритма, так как является одним из наиболее гомеостатируемых параметров организма; характеризует гуморальную регуляцию;

— SDNN (мс) — среднее квадратическое отклонение (СКО), является одним из основных показателей вариабельности СР; характеризует вагусную регуляцию;

— RMSSD (мс) — среднеквадратичное различие между длительностью соседних R-R интервалов, является мерой ВСР с малой продолжительностью циклов;

— рNN50 (%) — доля соседних синусовых интервалов R-R, которые различаются более чем на 50 мс. Является отражением синусовой аритмии, связанной с дыханием;

— CV — коэффициент вариации (КВ), КВ=СКО / М х 100, по физиологическому смыслу не отличается от среднего квадратического отклонения, но является показателем, нормированным по частоте пульса.

2. Метод вариационной пульсометрии

— Мо — мода — диапазон наиболее часто встречающихся значений кардиоинтервалов. Обычно в качестве моды принимают начальное значение диапазона, в котором отмечается наибольшее число R-R-интервалов. Иногда принимается середина интервала. Мода указывает на наиболее вероятный уровень функционирования системы кровообращения (точнее, синусового узла) и при достаточно стационарных процессах совпадает с математическим ожиданием. В переходных процессах значение М-Мо может быть условной мерой нестационарности. А значение Мо указывает на доминирующий в этом процессе уровень функционирования;

— АМо — амплитуда моды — число кардиоинтервалов, попавших в диапазон моды (в %). Величина амплитуды моды зависит от влияния симпатического отдела вегетативной нервной системы и отражает степень централизации управления сердечным ритмом;

— DX — вариационный размах (ВР), DX=RRMAXx-RRMIN — максимальная амплитуда колебаний значений кардиоинтервалов, определяемая по разности между максимальной и минимальной продолжительностью кардиоцикла. Вариационный размах отражает суммарный эффект регуляции ритма вегетативной нервной системой в значительной мере связанный с состоянием парасимпатического отдела вегетативной нервной системы. Однако, в определенных условиях при значительной амплитуде медленных волн вариационной размах зависит в большей мере от состояния подкорковых нервных центров, чем от тонуса парасимпатической системы;

— ВПР — вегетативный показатель ритма. ВПР = 1 /(Мо х ВР); позволяет судить о вегетативном балансе с точки зрения оценки активности автономного контура регуляции. Чем выше эта активность, т.е. чем меньше величина ВПР, тем в большей мере вегетативный баланс смещен в сторону преобладания парасимпатического отдела;

— ИН — индекс напряжения регуляторных систем [Баевский Р.М., 1974]. ИН = АМо/(2ВР х Mo), отражает степень централизации управления сердечным ритмом. Чем меньше величина ИН, тем больше активность парасимпатического отдела и автономного контура. Чем больше величина ИН, тем выше активность симпатического отдела и степень централизации управления сердечным ритмом.

У здоровых взрослых людей средние показатели вариационной пульсометрии составляют: Мо — 0.80 ± 0.04 сек.; АМо — 43.0 ± 0.9%; ВР — 0.21 ± 0.01 сек. ИН у хорошо физически развитых лиц колеблется в пределах от 80 до 140 усл.ед.

3. Спектральный метод анализа ВСР

В анализе волновой структуры кардиоинтервалограммы и выделяют действие трех регуляторных систем: симпатического и парасимпатического отделов автономной нервной системы, и действие центральной нервной системы, которые влияют на вариабельность сердечного ритма.

Применение спектрального анализа позволяет количественно оценить различные частотные составляющие колебаний ритма сердца и наглядно графически представить соотношения разных компонентов сердечного ритма, отражающих активность определенных звеньев регуляторного механизма. Выделяют три главных спектральных компонента (см. рис. выше):

— HF (s – волны) — дыхательные волны или быстрые волны (Т=2,5-6,6 сек., v=0,15-0,4 Гц.), отражают процессы дыхания и другие виды парасимпатической активности, на спектрограмме отмечены зеленым цветом ;

— LF (m – волны) — медленные волны I порядка (MBI) или средние волны (Т=10-30сек., v=0.04-0.15 Гц) связаны с симпатической активностью (в первую очередь вазомоторного центра), на спектрограмме отмечены красным цветом ;

— VLF (l – волны) — медленные волны II порядка (MBII) или медленные волны (Т>30сек., v<0.04Гц) - разного рода медленные гуморально-метаболические влияния, на спектрограмме отмечены синим цветом .

При спектральном анализе определяют суммарную мощность всех компонентов спектра (ТР ). Также определяется абсолютная суммарная мощность для каждого из компонентов. При этом ТР определяется как сумма мощностей в диапазонах HF, LF и VLF.

Все вышеперечисленные параметры отражаются в отчете по .

Как проводить математический анализ вариабельности сердечного ритма

О том, как влияют лекарства на вариабельность сердечного ритма можно прочитать в заметке «Влияние лекарственных препаратов на вариабельность сердечного ритма».

Результаты лучше всего занести в таблицу и сопоставить с нормальными значениями. Затем проводят оценку полученных данных и делают вывод о состоянии вегетативной нервной системы, влиянии автономного и центрального контуров регуляции и адаптационных возможностях испытуемого.

Таблица «Вариабельность сердечного ритма».

Исследование проводилось в положении (лежа/сидя).

Длительность в мин.___________. Общее количество R-Rинтервалов___________. ЧСС:________

Значения индекса напряжения Баевского (ИН):

Пациентам, у которых выявлено состояние дисстресса , предлагается пройти тренинг на

Заболевания сердца в последние десятилетия вышли на первый план. Наука не стоит на месте, с каждым годом появляются новые методы диагностики и лечения, которые помогают бороться с заболеваниями различной этиологии. Кардиология всегда считалась одной из самых важных медицинских наук. Идет постоянная «борьба» с заболеваниями сердечно-сосудистой системы. На смену давно известных методов диагностики и лечения приходят новые. Успешным примером, может служить анализ микроальтернаций ЭКГ, который позволяет предугадать начало сердечно-сосудистой патологии. Известно, что сердце является своеобразной автономной системой, у которой есть собственная «электростанция» - узлы, в которых образуются нервные импульсы, заставляющие сердечные стенки сокращаться. Однако каким бы самостоятельным не было сердце, на него оказывает влияние и нервная система, как симпатическая, так и парасимпатическая, которая может привести к сбоям в работе сердца. Одним из современных методов оценки взаимосвязи сердца и нервной системы является оценка вариабельности сердечного ритма (ВСР) .

Что такое "Вариабельность сердечного ритма"

Во-первых, необходимо разобраться с термином «вариабельность» — это такое свойство биологических процессов, которое связано с необходимостью приспособления организма к изменяющимся условиям окружающей среды. Другими словами вариабельность - это изменчивость различных параметров, в том числе и ритма сердца, в ответ на воздействие каких-либо факторов. Следовательно, вариабельность сердечного ритма (ВСР) отражает работу сердечно-сосудистой системы и работу механизмов регуляции целостного организма. Учеными была обнаружена взаимосвязь между вегетативной нервной системой и смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний, включая внезапную смерть.

К списку публикаций