Вариабельность сердечного ритма как показатель функционального состояния систем регуляции деятельности сердца

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Вариабельность сердечного ритма как показатель функционального состояния систем регуляции деятельности сердца.

Важнейшими характеристиками функционирования организма на всех этапах его жизни являются не только определенный результат физиологически и социально целесообразной деятельности, но и динамика широкого спектра показателей различных физиологических систем человеческого организма. В спектре используемых показателей для оценки функционального состояния организма в настоящее время отмечается растущий интерес к изучению вариабельности сердечного ритма (ВСР). Как известно, ВСР рассматривается как мера влияния на сердце вегетативной нервной системы (ВНС). При этом возникает вопрос о связи между ВНС и частотой сердечного сокращения (ЧСС). ЧСС в каждый конкретный момент времени определяется балансом между активностью вагуса, который замед- ляет этот ритм, и симпатической активностью, которая ускоряет этот ритм (Баевский Р.М. 1999). По мере накопления научных данных стало ясно, что изучение ВСР необходимо не только для индивидуальной, но и для по-пуляционной оценки (Баевский Р.М., 1999.). Понимание связи между показателями ВСР и факторами риска на уровне практически здоровой популяции требует ответа на вопрос о том, как ЧСС и ВСР связаны с возрастом и полом, как ЧСС и ВСР соотносятся с поведенческими социальными и психосоциальными факторами и насколько факторы окружающей среды могут менять характер ВСР.

Сердечно-сосудистая система является неотъемлемым звеном целостной физиологической реакции в любом процессе организма (Меерсон Ф.З., 1981).

В.В.Париным и др. (1967), Р.М.Баевским и др. (1984) сформулирована концепция о сердечно-сосудистой системе как индикаторе адаптационных реакций организма. Состояние целостного организма как результат деятельности функциональной системы определяется оптимальностью управляющих воздействий, способностью управляющих механизмов обеспечивать уравновешивание организма со средой, его адаптацию к условиям среды. Адаптационно-приспособительная деятельность требует соответствующего, адекватного среде уровня функционирования организма. При этом активность управляющих систем, необходимая для его поддержания, определяется степенью напряжения регуляторных механизмов, выступающей в качестве своеобразной «цены адаптации».

В.В.Париным и др. (1967), Р.М.Баевским (1999) для определения степени адаптации организма к случайно или постоянно действующим внешним и внутренним факторам предложена классификация функциональных состояний в зависимости от степени напряжения его регуляторных систем:

Ø Состояние удовлетворительной адаптации, сопровождающееся минимальным напряжением механизмов регуляции; отражает соответствие внешних и внутренних условий в поддержании гомеостаза.

Ø Состояние функционального напряжения, определяющееся повышенным напряжением регуляторных механизмов, мобилизацией резервов организма, повышением уровня функционирования его систем, в том числе активности симпато-адреналовой, гипофизарно-надпочечниковой систем.

Ø Состояние неудовлетворительной адаптации (перенапряжения), характеризующееся недостаточностью адаптационных механизмов и их неспособностью обеспечить оптимальную, адекватную реакцию организма на воздействие факторов внешней среды.

Ø Состояние срыва адаптации, сопровождающееся резким снижением функциональных возможностей организма, обусловленное нарушением, истощением регуляторных механизмов.

Обеспечение поддержания сердечно-сосудистого гомеостаза при адаптации организма к изменениям условий внешней среды во многом определяется действием вегетативной нервной системы (Jalife J., Michaels D.C., 1994). Активность влияния ее регуляторных звеньев на функцию синусового узла вызывает изменение временной периодики кардиоритма и способствует формированию его вариабельности (Appel M.L. et al., 1989; Task Force..., 1996). В.В.Парин, Р.М.Баевский (1968) рассматривают колебания синусового ритма как отражение нейрорефлекторных и гуморальных механизмов на регуляцию СР.

Р.М.Баевским (1968) предложена модель регуляции ритма сердца, при котором система управления синусовым узлом со сложными нейрогуморальными и гормональными связями, представляется в виде двух взаимосвязанных контуров (центрального и автономного) с каналами прямой и обратной связи:

§ Синусовый узел, блуждающие нервы и их ядра в продолговатом мозгу являются рабочими органами управляемого (автономного) контура регуляции, индикатором активности которого служит дыхательная синусовая аритмия.

§ Центральный контур управления сердечным ритмом, состоит из трех уровней:

Ø Подкорковые нервные центры, обеспечивающие уравновешивание параметров внутри отдельных систем, внутрисистемный, в том числе вегетативный, гомеостаз (уровень В).

Ø Высшие вегетативные центры, осуществляющие уравновешивание различных систем организма между собой, межсистемный гомеостаз, в том числе управление гипоталамо-гипофизарной системой, обеспечивающие гормонально-вегетативный гомеостаз (уровень Б).

Ø Центральная нервная система, включая корковые механизмы регуляции, координирующая функциональную деятельность систем организма в соответствии с изменениями условий внешней среды, обеспечивающая адаптационную деятельность организма (уровень А).

Оптимальное сочетание принципов централизации и автономности управления в организме обеспечивает максимальную адаптивность целостной системы при ее взаимодействии с факторами внешней среды (Баевский Р.М., 1979).

Для качественной оценки ВСР наиболее частое применение находят методы статистического анализа ритмограммы (Рябыкина Г.В., Соболев А.В., 1998), вариационная пульсометрия (Баевский Р.М. и др., 1984). Однако наиболее информативным является метод анализа скрытой периодичности или «волновой структуры» СР - спектральный анализ. С его помощью можно выявить и количественно охарактеризовать периодические изменения частоты СР, используя специальные математические методы (быстрое преобразование Фурье, реже - аутогрессионный анализ) (Pieper S.J., Hammill S.C., 1985; Malik M., Camm A.J., 1990; Cerutti S. et al., 1995; Tygesen H. et al., 1995). При этом последовательность сердечных сокращений преобразуется в спектр мощности колебаний длительности кардиоинтервалов, представляющих собой последовательность частот (в Гц), характеризующих ВСР, каждой из которых соответствует определенная плотность (амплитуда) колебаний.

В современных исследованиях для анализа СР наиболее часто используется следующий диапазон частот мощности (Task Force..., 1996):

§ Высокие частоты (High Frequency - HF - 0,15 - 0,4 Гц). Данному спектральному компоненту соответствуют дыхательные волны (ДВ). Как полагают, мощность в этом диапазоне частот в основном опосредуется колебаниями тонуса парасимпатического отдела вегетативной нервной системы преимущественно при дыхании (Баевский Р.М. и др., 1984; Randall D.C. et al., 1991; Tougas G. et al., 1997).

§ Низкие частоты (Low Frequency - LF - 0,04 - 0,15 Гц). Им соответствуют медленные волны 1-го порядка (МВ-1). Физиологическая интерпетация данного показателя неодназначна. Ряд исследований (Pagani M. et al., 1986; Rimoldi O. et al., 1990; Malliani A. et al., 1994; Montano N. et al., 1994) рассматривают низкочастотные колебания как маркер симпатической активности. R.W.De Boer et al. (1987), G.Baselli et al. (1988), J.B.Madwed et al. (1989), L.Bernadi et al. (1997) полагают, что они определяются свойствами барорефлекторной обратной отрицательной связи в механизме сердечно-сосудистой регуляции. Существует точка зрения, что на мощность в этом диапазоне частот оказывают влияние изменения тонуса как симпатического, так и парасимпатического отдела вегетативной нервной системы, происходящие в основном под влиянием механизмов сосудистого тонуса посредством барорецепторного торможения (Pomeranz B. et al., 1985; Appel M.L. et al., 1989; Malik M., Camm A.J., 1993). Согласно данным S.Guzetti et al. (1988), происхождение МВ-1 связано с активностью барорефлекторных механизмов регуляции, локализованных в стволе мозга и реализующих свое влияние на периферию через преганглионарные симпатические нейроны спинного мозга. Учитывая, что аналогичные колебания наблюдаются в артериальном давлении, в биоэлектрической активности скелетных и гладких мыщц и других образованиях H.P.Koepchen et al. (1987), P.Langhorst (1984) МВ-1 рассматривают как одно из проявлений координации центральной и вегетативной регуляции. Данные Р.М.Баевского и др. (1984), А.М.Вейна и др. (1987), Н.Б.Хаспековой и др. (1989) показывают значительное изменение МВ-1 в процессах адаптации, контролируемых системами лимбико-ретикулярного комплекса. В нижнестволовых отделах ретикулярной формации установлено существование наряду с дыхательным вазомоторного осциллятора, имеющего частоту, соответствующую колебаниям медленных волн (0,1 Гц) (Langhorst P. et al., 1984; Koepchen H.P. et al., 1987). Активность этого ретикулярного ритма существенным образом связана с импульсацией от барорецепторов, имеющей те же частотные характеристики. Увеличение числа раздражающих в том же ритме ретикулярных нейронов приводит к увеличению амплитуды пика спектра в МВ-1 диапазоне (Langhorst P. et al., 1984). Показано резкое увеличение мощности этих волн в положении стоя и столь же резкое, её уменьшение при дыхании с заданным темпом. Кроме того, нестационарные процессы – кратковременная тахикардия при глубоких вдохах и при актах глотания – значительно повышают мощность в полосе МВ – 1. Не исключено, что интерорецептивные сигналы, возникающие, в частности, при ритмических голодных сокращениях желудка, так же могут вносить значительный вклад в мощность колебаний в этой полосе (Лукошкова Е.В. и др., 1996).

Были отмечены значительные изменения МВ – 1 в процессах адаптации, контролируемых системами лимбико-ретикулярного комплекса (Баевский Р.М. и др., 1984; Вейн А.М. и др., 1987; Хаспекова Н.Б. и др.,1989).

Следовательно, мощность низкочастотных колебаний СР может служить маркером активности стволового кардиоваскулярного осциллятора и симпатических барорефлекторных механизмов кровообращения. Многие исследователи полагают, что важным в оценке состояния вегетативных влияний на СР является соотношение мощностей LF/HF, также характеризующее активность симпатического отдела вегетативной нервной системы (Lombardi F. et al., 1987; Malliani A. et al., 1994).

§ Очень низкие частоты (Very Low Frequency - VLF - 0,003-0,04 Гц). Им соответствуют волны 2-го порядка (МВ-2). Физиологическое значение и факторы, влияющие на мощность в этих частотных диапазонах, неясны. Предполагают, что она может зависеть от активности нейрогуморальных систем (ренин-ангиотензин-альдостероновой системы, концентрации адреналина и норадреналина в крови), систем терморегуляции (Akselrod S. et al., 1981; Kitney R.J. et al., 1985; Bigger J.T. et al., 1992). Т.Н.Сирота, И.О.Тупицин (1985) отмечают, что на интенсивность гармоник в области МВ-2 в большей степени влияет изменение активности ретикулярной формации. Результаты исследований Б.И.Каменецкой и др. (1988), Н.Б.Хаспековой (1997), А.М.Вейна (2000), В.В.Шпраха и др. (2000) показывают, что мощность VLF связана с активностью надсегментарных эрготропных структур. Выявлена причастность правой гемисферы в механизмах эрготропной активации (Хаспекова Н.Б., Вейн А.М., 1999).

Измерение мощности спектральных компонентов СР осуществляется главным образом в абсолютных единицах мощности (мс²), однако, согласно некоторым данным могут быть дополнительно выражены в нормализованных единицах (н.е.). Согласно Task Force… (1996), нормализованные мощности представляют собой процентный вклад каждой колебательной составляющей в общую мощность спектра за вычетом VLF компонента. Другой подход в нормализации мощностей (Хаспекова Н.Б., 1996) позволяет оценивать состояние не только сегментарных (LF, HF), но и надсегментарных (VLF) механизмов вегетативной регуляции СР путем определения разницы амплитуд VLF, LF, HF внутри спектра.

В рамках изучения вариабельности RR интервалов также используют временные статистические параметры СР: SDNN (мс) - стандартное отклонение RR интервалов; RMSSD (мс) - квадратный корень из суммы квадратов разностей величин последовательных пар RR интервалов. Согласно данным Task Force... (1996), показатель SDNN характеризует общую ­ВСР; показатель RMSSD - вклад высокочастотного компонента ВСР, связанного с парасимпатическими влияниями на СР.

Анализ ВСР существенно дополняет традиционную клиническую интерпретацию ЭКГ, основанную преимущественно на оценке энергетических и метаболических сдвигов в миокарде. В последовательности R-R интервалов содержится информация о процессах, отражающих многоуровневую структуру физиологических функций. Нарушение регуляции, как известно, предшествует нарушениям обмена веществ и энергии и, таким образом, позволяет проводить клинически значимые изменения в деятельности сердечно-сосудистой системы и других систем организма.

Возможность прогнозирования состояния человека, предвидения его заболеваний явилась причиной применения анализа ВСР в клинике (Р.М. Баевский, 1996).

Таким образом, анализ ВСР позволяет осуществить количественно-качественную оценку состояния регуляции сердца, а именно, определить состояние вегетативного гомеостаза (баланса между симпатическими и парасимпатическими звеньями вегетативной регуляции (Кутерман Э.М., Хаспекова Н.Б., 1989; Appel M.L. et al., 1989; Malliani A. et al., 1991; Task Force..., 1996), а также позволяет охарактеризовать степень напряжения регуляторных систем, которая наиболее тесно связана с развитием и течением процессов адаптации организма к условиям окружающей среды (Баевский Р.М., 1999; Montano M. et al., 1994).

Длительный интерес к использованиям ВСР обусловил появление большого числа показателей, отражающих состояние (напряжение) различных уровней гуморальной, гормональной, вегетативной и центральной корковой регуляции. Вариабельность СР является наиболее информативным методом для количественной оценки состояния симпатического и парасимпатического тонуса и поэтому может использоваться для оценки гендерных особенностей ВСР и влияния табакокурения на регуляцию сердечной деятельности.

Поиск по сайту: