« ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЙ КОМПЛЕКС АНАЛИЗА ВАРИАБЕЛЬНОСТИ СЕРДЕЧНОГО РИТМА ...»

ВОЗВРАТ

Краткое изложение научно-теоретических основ математического анализа вариабельности сердечного ритма

Все органы и системы нашего организма находятся под постоянным нервно-гуморальным контролем. Симбиоз симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы и гуморальных влияний обеспечивает достижение оптимальных результатов в целях адаптации к изменяющимся условиям внутренней и внешней среды. Отклонения, возникающие в регулирующих системах, предшествуют гемодинамическим, метаболическим, энергетическим нарушениям и, следовательно, являются наиболее ранними прогностическими признаками неблагополучия пациента. Сердечный ритм является индикатором этих отклонений, а потому исследование вариабельности сердечного ритма имеет важное прогностическое и диагностическое значение при самой разнообразной патологии: заболеваниях сердечно-сосудистой, нервной, дыхательной, эндокринной систем и психоэмоциональных (стрессовых) нарушениях.

Основная информация о состоянии систем, регулирующих ритм сердца, заключена в «функциях разброса» длительностей кардиоинтервалов. При этом необходимо учитывать и текущий уровень функционирования системы кровообращения. При анализе ВСР речь идет о так называемой синусовой аритмии, которая отражает сложные процессы взаимодействия различных контуров регуляции сердечного ритма.

Динамический ряд кардиоинтервалов может анализироваться и оцениваться на основе использования различных научно-теоретических концепций. В зависимости от научных или практических задач следует рекомендовать использование одного из следующих трех подходов:

1. Рассматривать изменения сердечного ритма в связи с адаптационной реакцией целостного организма, как проявление различных стадий общего адаптационного синдрома (Г.Селье, 1961).

2. Рассматривать колебания длительностей кардиоинтервалов как результат влияния многоконтурной, иерархически организованной многоуровневой системы управления физиологическими функциями организма. Этот подход основан на положениях биологической кибернетики (В.В.Парин, Р.М.Баевский, 1966) и теории функциональных систем (П.К.Анохин, 1975). При этом изменения показателей вариабельности сердечного ритма можно считать обусловленными функцированием различных систем организма, активность которых соответствует требуемому на данный момент результату.

3. Рассматривать изменения сердечного ритма в связи с деятельностью механизмов нейрогормональной регуляции как результат активности различных звеньев вегетативной нервной системы.

Теория адаптации в настоящее время является одним из фундаментальных направлений современной биологии и физиологии. Адаптационная деятельность организма человека и животных не только обеспечивает выживание и эволюционное развитие, но и повседневное приспособление к изменениям окружающей среды.

Теория Г.Селье об общем адаптационном синдроме описывает фазовый характер адаптационных реакций и обосновывает ведущую роль истощения регуляторных систем при острых и хронических стрессорных воздействиях в развитии большинства патологических состояний и заболеваний. Система кровообращения может рассматриваться как чувствительный индикатор адаптационных реакций целостного организма (В.В.Парин и соавт., 1967), а вариабельность сердечного ритма хорошо отражает степень напряжения регупяторных систем, обусловленную возникающей в ответ на любое стрессорное воздействие активацией системы гипофиз-надпочечники и реакцией симпатоадреналовой системы.

Более детальный анализ ВСР с применением методов автокорреляционного и спектрального анализа привел к разработке подхода, основанного на положениях биологической кибернетики и теории функциональных систем. В основе этого подхода лежит представление о вариабельности ритма сердца как о результате влияния на систему кровообращения многочисленных регуляторных механизмов (нервных, гормональных, гуморальных).

Функциональная система регуляции кровообращения представляет собой многоконтурную, иерархически организованную систему, в которой доминирующая роль отдельных звеньев определяется текущими потребностями организма. Наиболее простая двухконтурная модель регуляции сердечного ритма основывается на кибернетическом подходе, при котором система регуляции синусового узла может быть представлена в виде двух взаимосвязанных уровней (контуров): центрального и автономного с прямой и обратной связью (см. рис.)

Рис. Схема двухконтурной модели регуляции сердечного ритма

При этом воздействие автономного уровня (контура) идентифицируется с дыхательной, а центрального с недыхательной аритмией.

Рабочими структурами автономного контура регуляции являются: синусовый узел (СУ), блуждающие нервы и их ядра в продолговатом мозгу (контур парасимпатической регуляции). При этом дыхательная система рассматривается как элемент обратной связи в автономном контуре регуляции сердечного ритма (СР).

Деятельность центрального контура регуляции, который идентифицируется с симпатоадреналовыми влияниями на ритм сердца, связана с недыхательной синусовой аритмией (СА) и характеризуется различными медленноволновыми составляющими сердечного ритма.

Прямая связь между центральным и автономным контурами осуществляется через нервные (в основном симпатические) и гуморальные связи. Обратная связь обеспечивается афферентной импульсацией с барорецепторов сердца и сосудов, хеморецепторов и обширных рецепторных зон различных органов и тканей.

Автономная регуляция в условиях покоя характеризуется наличием выраженной дыхательной аритмии. Дыхательные волны усиливаются во время сна, когда уменьшаются центральные влияния на автономный контур регуляции. Различные нагрузки на организм, требующие включения в процесс управления СР центрального контура регуляции, ведут к ослаблению дыхательного компонента СА и к усилению ее недыхательного компонента.

Центральный контур регуляции СР - это сложнейшая многоуровневая система нейрогуморальной регуляции физиологических функций, которая включает в себя многочисленные звенья от подкорковых центров продолговатого мозга до гипоталамо-гипофизарного уровня вегетативной регуляции и коры головного мозга.

Ее структуру можно схематично представить состоящей из трех уровней. Этим уровням соответствуют не столько анатомоморфологические структуры мозга, сколько определенные функциональные системы или уровни регуляции:

1-й уровень обеспечивает организацию взаимодействия организма с внешней средой (адаптация организма к внешним воздействиям). К нему относится центральная нервная система, включая корковые механизмы регуляции, координирующая функциональную деятельность всех систем организма в соответствии с воздействием факторов внешней среды (уровень А).

2-й уровень осуществляет равновесие различных систем организма между собой и обеспечивает межсистемный гомеостаз. Основную роль в этом уровне играют высшие вегетативные центры (в том числе гипоталамо-гипофизарная система), обеспечивающие гормонально-вегетативный гомеостаз (уровень Б).

3-й уровень обеспечивает внутрисистемный гомеостаз в различных системах организма, в частности в кардиореспираторной системе (систему кровообращения и систему дыхания можно рассматривать как единую функциональную систему). Здесь ведущую роль играют подкорковые нервные центры, в частности вазомоторный центр как часть подкоркового сердечнососудистого центра, оказывающего стимулирующее или угнетающее действие на сердце через волокна симпатических нервов (уровень В).

Недыхательная СА представляет собой колебания СР с периодами выше 6-7 секунд (ниже 0,15 Гц).

Медленные (недыхательные) колебания сердечного ритма коррелируют с аналогичными волнами артериального давления (АД) и плетизмограммы. Различают медленные волны 1 -го, 2-го и более высоких порядков. Структура СР включает не только колебательные компоненты в виде дыхательных и недыхательных волн, но и непериодические процессы (так называемые фрактальные компоненты).

Происхождение этих компонентов СР связывают с многоуровневым и нелинейным характером процессов регуляции сердечного ритма и наличием переходных процессов. Ритм сердца не является строго стационарным случайным процессом с эргодическими свойствами, что подразумевает повторяемость его статистических характеристик на любых произвольно взятых отрезках.

Вариабельность сердечного ритма отражает сложную картину разнообразных управляющих влияний на систему кровообращения с интерференцией периодических компонентов разной частоты и амплитуды: с нелинейным характером взаимодействия разных уровней управления.

При использовании записей СР с длительностью менее 5 минут мы искусственно ограничиваем число изучаемых регуляторных механизмов (контуров управления), сужаем диапазон изучаемых управляющих воздействий. Чем длиннее ряд анализируемых кардиоинтервалов, тем больше уровней регуляторного механизма можно исследовать.

Наиболее близок и понятен физиологам и особенно клиницистам подход к анализу ВСР, основанный на представлениях о механизмах нейрогормональной регуляции. Как известно, регуляция ритма сердца осуществляется вегетативной, центральной нервной системой рядом гуморальных и рефлекторных воздействий. Парасимпатическая и симпатическая нервные системы находятся в определенном взаимодействии и под влиянием центральной нервной системы и ряда гуморальных и рефлекторных факторов.

Постоянное воздействие симпатических и парасимпатических влияний происходит на всех уровнях регуляции. Действительные отношения между двумя отделами вегетативной нервной системы сложны. Их сущность заключается в различной степени активности одного из отделов вегетативной системы при изменении активности другого. Это означает, что реальный ритм сердца может временами являться простой суммой симпатической и парасимпатической стимуляции, а временами - симпатическая или парасимпатическая стимуляция может сложно взаимодействовать с исходной парасимпатической или симпатической активностью.

Часто при достижении полезного приспособительного результата одновременно наблюдается снижение активности в одном отделе вегетативной нервной системы и возрастание в другом. Например, возбуждение барорецепторов при повышении АД приводит к снижению частоты и силы сердечных сокращений. Этот эффект обусловлен одновременным увеличением парасимпатической и снижением симпатической активности.

Такой тип взаимодействия соответствует принципу «функциональной синергии».

В заключение следует подчеркнуть, что изложенные выше различные подходы к анализу ВСР не только не противоречат друг другу, но и являются взаимодополняющими. Текущая активность симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы по существу является результатом системной реакции многоконтурной и многоуровневой системы регуляции. ВОЗВРАТ

ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ВАРИАБЕЛЬНОСТИ СЕРДЕЧНОГО РИТМА

За 12 часов до исследования отменяются медикаменты, кофе, алкоголь, рекомендуется воздерживаться от стрессов (как физических, так и психических). Если речь не идет о 24-часовом мониторинге, измерения ВСР обычно проводятся утром в промежутке от 9 до 12 часов в помещении с комфортными условиями (температура около 22 градусов по Цельсию). Во время исследования дыхание должно быть свободным, но разговаривать не рекомендуется.

Для исключения ментальных влияний на ВСР, опосредованных через вегетативную регуляцию, некоторые специалисты рекомендуют проводить исследование в процессе демонстрации нейтрального видеофильма. ВСР исследуется как в базальном состоянии, например, в удобных для пациента положениях лежа на спине или сидя с опиранием на спинку стула, так и в условиях физического и ментального стресса, лекарственных, вагусных и др. пробах.

ВОЗВРАТ

КЛИНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВАРИАБЕЛЬНОСТИ СЕРДЕЧНОГО РИТМА

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

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. [Hon и Lee]. При изучении внутриутробного поражения плода было отмечено, что грубому нарушению сердечного ритма плода предшествуют изменения в структуре ритма. В 1973 г. [Sayers et al.] 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. [Wolf M.W. et al.]. В 1981 г. [Akselrod et al.] 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).

Развитие большинства патологических процессов имеет многосту­пенчатый характер: первоначально наступает расстройство функциональ­ных связей нейрогуморального аппарата, затем появляются нарушения обмена энергии и обмена веществ и, наконец, наступают структурные разрушения. Поэтому ранняя диагностика патологического процесса на этапе нарушения нейровегетативной регуляции имеет большое практичес­кое значение, позволяя предотвратить или уменьшить развитие клинико-морфологических признаков "болезней адаптации". Оценка показателей ВСРкак индикатора вегетативного баланса наиболее полно отвечает поставленной задаче (С.З. Клецкин, 1981).

ВОЗВРАТ

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 парасимпатический, 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. ВОЗВРАТ

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ВСР И СТАНДАРТЫ 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.

Основные медицинские и технические требования

Требования к длительности регистрации сердечного ритма

Длительность регистрации СР зависит от целей исследования. Продолжительность записей может колебаться от нескольких минут до нескольких часов. Например, при массовых профилактических осмотрах или при предварительных поликлинических и клинических исследованиях применяют 5-минутную регистрацию ЭКГ. При функциональных пробах длительность регистрации может колебаться от 10-15 минут до 1,5-2 часов. Во время хирургических операций могут потребоваться контрольные исследования в течение 3-5 часов, наконец, в реанимационных отделениях или при исследовании сна длительность непрерывной регистрации может достигать 10-12 часов. В связи с этим предлагается выделять четыре типа исследований ВСР:

1. Кратковременные (оперативные или обзорные) записи 2–5 минут (стандартная длительность-5 минут);

2. Записи средней длительности (до 1 -2-х часов);

3. Многочасовые записи (до 8-10 часов);

4. Суточные (24-х часовые и более длительные) записи.

Определенные задачи могут требовать более коротких отрезков времени записи (1-2 мин.) В настоящих медицинских рекомендациях многочасовые и суточные записи не рассматриваются. Что касается записей средней длительности, то в данном случае их использование предполагается в рамках проведения функциональных проб (см. ниже).

Независимо от длительности регистрации при анализе данных в качестве базовых выборок рекомендуется использовать 5-минутные или 2-хминутные сегменты записи. В отдельных случаях при работе с высокостационарными процессами (эмоциональный стресс, устойчивая фаза физической нагрузки) допустимо использовать и более короткие выборки.

Методика исследования ВСР

Исследование ВСР может быть параллельным или специализированным. В первом случае оно проводится одновременно с регистрацией ЭКГ, ЭХО-КГ для целей диагностики или медицинского контроля или во время Холтеровского мониторирования. Во втором случае это целенаправленное изучение ВСР с использованием специализированных систем.

Целесообразно выделить четыре вида исследований:

а. оперативные исследования в условиях относительного покоя;

б. исследования при проведении функциональных тестов;

в. исследования в условиях обычной деятельности или при выполнении профессиональных нагрузок;

г. исследования в клинических условиях.

Каждый из этих видов исследований характеризуется определенными особенностями методики.

Оперативные исследования в условиях относительного покоя

Регистрируется ЭКГ-сигнал в одном из стандартных или грудных отведениях. Продолжительность записи должна быть, как правило, не менее 2 минут. При наличии нарушений ритма лучше проводить запись не менее 5 минут. Анализ 2Х-3Х последовательных записей подтверждает условия стабильности физиологического статуса. В экспериментальных и клинических исследованиях должна быть известна ЧСС для корректного сопоставления получаемых данных.

УСЛОВИЯ ЗАПИСИ

К исследованию ВСР приступают не ранее чем через 1.5-2 часа после еды, в тихой комнате, в которой поддерживается постоянная температура 20-22°С. Перед исследованием обязательна отмена физиотерапевтических процедур и медикаментозного лечения. Либо эти факторы должны учитываться при оценке результатов исследования. Перед началом исследования необходим период адаптации к окружающим условиям в течение 5-10 минут.

Запись ЭКГ производится в положении сидя или лежа на спине, при спокойном дыхании. Обстановка во время исследования должна быть спокойной. Исследование у женщин желательно проводить в межменструальный период, так как гормональные изменения в организме отражаются на кардиоинтервалограмме. Необходимо устранить все помехи, приводящие к эмоциональному возбуждению, не разговаривать с исследуемым и посторонними, исключить телефонные звонки и появление в кабинете других лиц, включая медработников. В период исследования ВСР пациент должен дышать, не делая глубоких вдохов, не кашлять, не сглатывать слюну.

При изучении динамики патологического процесса тестирование проводится в одно и то же время суток без пред­шествующих выраженных эмоциональных и физических нагрузок, натощак, после достаточного сна.

оценка качества записи электрокардиограммы

Обратите внимание на наличие разнообразных помех, которые могут быть обусловлены наводными токами, мышечным тремором, плохим контактом электродов с кожей, неспокойным поведением обследу­емого и другими причинами. При необходимости, повторите запись электрокардиограммы.

Исследования при проведении функциональных тестов

Функциональное тестирование является важной частью исследований ВСР. Основной целью при этом является оценка функциональных резервов механизмов вегетативной регуляции. В зависимости от вида функциональной нагрузки могут тестироваться различные звенья системы управления физиологическими функциями.

Чувствительность и реактивность вегетативной нервной системы, ее симпатического и парасимпатического отделов при воздействии того или иного тестирующего фактора могут служить диагностическими и прогностическими критериями.

Так, например, при диабетической нейропатии реакция парасимпатического звена регуляции на пробу с фиксированным темпом дыхания (6 дыханий в минуту) является одним из важнейших диагностических признаков. Ниже представлен перечень функциональных проб, наиболее часто применяемых при исследовании ВСР:

1) Активная и пассивная ортостатическая проба (при необходимости клиноортостатическая проба).

2) Проба с фиксированным темпом дыхания.

3) Проба Вальсальвы.

4) Пробы с максимальной задержкой дыхания на вдохе и выдохе.

5) Изометрическая нагрузочная проба.

6) Нагрузочные пробы на велоэргометре.

7) Фармакологические пробы (с р-блокаторами, атропином и другими препаратами).

8) Проба Ашнера.

9) Синокаротидная проба.

10) Психофизиологические пробы.

Представленный перечень функциональных проб является неполным. Каждая из указанных проб проводится по своей специальной методике. В зависимости от вида применяемой пробы длительность записи СР может колебаться от нескольких минут (при пробе с фиксированным темпом дыхания) до нескольких часов (при фармакологических пробах).

Необходимо отметить следующие особенности анализа ВСР при функциональных пробах:

• Фоновая (исходная) запись должна проводиться в условиях покоя (см. выше). Для сравнения с фоновой записью должны использоваться аналогичные по длительности записи, полученные на разных этапах функциональной пробы;

• Переходный процесс при функциональных пробах должен анализироваться специальными методами (здесь эти методы не рассматриваются). При этом он должен быть выделен из записи визуально или автоматически с использованием соответствующих алгоритмов, учитывающих нестационарность и нелинейность процесса. Анализ переходных процессов может иметь самостоятельное диагностическое и прогностическое значение. Переходный процесс в зависимости от вида функциональных проб может занимать более короткое или более длительное время.

• Оценку изменений показателей ВСР при функциональных пробах следует проводить с учетом данных, полученных другими методами исследования.

Исследования в условиях обычной деятельности или при выполнении профессиональных нагрузок

Применение анализа ВСР в качестве метода оценки адаптационных возможностей организма или текущего уровня стресса представляет практический интерес для различных областей прикладной физиологии, профессиональной и спортивной медицины, а также для социально-экологических исследований. Развитие донозологической диагностики сделало возможным выделение среди практически здоровых людей обширных групп лиц с высоким и очень высоким напряжением регуляторных систем, с повышенным риском срыва адаптации и появления патологических отклонений и заболеваний. Такие лица нуждаются в регулярном контроле уровня стресса и в рекомендациях по сохранению здоровья.

Проблема хронического стресса, когда имеется постоянное повышенное напряжение регуляторных систем, касается практически всего населения, но особенно важна для отдельных профессиональных групп, труд которых сопряжен с воздействием комплекса стрессорных факторов. Это, в частности, операторы компьютерных систем, диспетчеры, водители, а также бизнесмены и административно-управленческий аппарат. Анализ ВСР является адекватным методом оценки уровня стресса при их повседневной деятельности. Здесь в зависимости от цели возможно применение любого из трех типов исследований (кратковременные, средней длительности или многочасовые).

Кратковременные или оперативные исследования с длительностью записи в 2-15 минут могут проводиться в системе массовых обследований, когда необходимо оценить состояние группы людей и выделить лиц с повышенным риском развития патологии. В таких исследованиях важными являются параллельный сбор анамнеза, учет жалоб, образа жизни и антропометрических данных, а также измерение артериального давления. Записи должны проводиться в условиях относительного покоя в положении «лежа» или «сидя».

Записи средней длительности (до 1 часа) целесообразно проводить применительно к отдельным этапам деятельности. Например, в начале и в конце рабочего дня, во время урока, при выполнении конкретной рабочей операции. В спортивной медицине такие записи могут проводиться до и после соревнований, во время выполнения отдельных спортивных нагрузок (только стационарные участки записи). При операторской деятельности - предсменный и внутрисменный контроль.

Многочасовые записи - это исследования во время рабочей смены, в течение рабочего дня, а также в период ночного сна.

Анализ ВСР в записях средней длительности и многочасовых записях рекомендуется проводить, используя 5-минутные (2-хминутные) сегменты для изучения динамики процесса адаптации. Существенное значение имеет проверка каждого анализируемого сегмента на стационарность. Участки записи, отражающие переходные процессы, должны анализироваться с применением специальных методов.

При оценке результатов анализа ВСР должны учитываться условия записи, воздействующие факторы и положение исследуемого лица (лежа, сидя, в движении и т.п.).

Исследования в клинических условиях

Применительно к клиническим условиям также следует различать упомянутые выше типы исследований. Кратковременные исследования должны рассматриваться как оперативные, обзорные и предварительные. Они могут проводиться в начале и в конце лечения или же регулярно в процессе лечения для определения динамики функционального состояния пациента. Наиболее адекватны клиническим условиям записи средней длительности, которые проводятся в связи с функциональными пробами.

Кроме того, такие записи проводятся в связи с контролем за лечебными процедурами, например, при физиотерапевтических воздействиях. К записям средней длительности относятся также исследования в области хирургии и анестезиологии. Это как записи, проводимые непосредственно в ходе хирургических операций для контроля за адекватностью анестезии, так и контроль за состоянием больного в ближайшем послеоперационном периоде.

Многочасовые записи применяются для анализа ВСР в послеоперационном периоде и в реаниматологической практике. Здесь оценка уровня стресса и своевременное выявление перенапряжения и истощения регуляторных механизмов играет важнейшую роль для предупреждения угрожающих состояний и летальных исходов. Проводимые в неврологии и психиатрии исследования сна также являются примером многочасовых записей.

Важно подчеркнуть, что особенностью анализа ВСР при использовании этого метода в клинической практике является то, что врачи должны отчетливо понимать неспецифичность получаемых результатов и не пытаться искать показатели ВСР, патогномоничные той или иной нозологической форме патологии. Данные анализа ВСР должны сопоставляться с остальными клиническими данными: инструментальными, биохимическими, анамнестическими.

Требования к программному обеспечению, стандарты обработки

1. Должно быть обеспечено представление исходных данных в виде кардиоинтервалограммы с возможностью ее редактирования (удаление артефактов и экстрасистол) [«Ритм-экспресс» выполняет эти операции автоматически];

2. Рекомендуется предусмотреть автоматическое распознавание аритмий и их интерполяцию без нарушения стационарности динамического ряда кардиоинтервалов [«Ритм-экспресс» - рекомендация реализована. Программа «Ритм-экспресс» ориентирована на регистрацию ЭКГ-сигнала в 1-ом отведении. Известно, что возможности по распознаванию экстрасистолии в этом случае ограничены. Регистрируются лишь экстрасистолы, которые сопровождаются компенсаторной паузой (в том числе и групповые), а также пропуски и артефакты.];

3. Рекомендуется предусмотреть возможность преобразования динамического ряда кардиоинтервалов в эквидистантный ряд с частотой квантования 250 мс, 500 мс или 1000 мс (возможность выбора частоты) [«Ритм-экспресс» - используется сплайн-аппроксимация динамического ряда кардиоинтервалов, позволяющая для спектрального анализа оптимальную частоту квантования выбирать автоматически];

4. Возможность выбора метода анализа (см. ниже) [«Ритм-экспресс» - рекомендация реализована];

5. Представление результатов анализа в графической форме (вариационные пульсограммы, скатерограммы, спектры и т.п.) [«Ритм-экспресс» - рекомендация реализована];

6. Формирование таблицы результатов анализа и соответствующих графических представлений по всем выбранным методам анализа [«Ритм-экспресс» - рекомендация реализована];

7. Рекомендуется предусмотреть возможность автоматизированной оценки результатов анализа (в основном для коммерческих программ и для массового использования) [«Ритм-экспресс» - рекомендация реализована];

8. База данных для хранения исходной информации (желательно, в том числе, и исходного ЭКГ-сигнала) и результатов анализа [«Ритм-экспресс» - рекомендация реализована];

9. Должна быть предусмотрена возможность получения справок (по запросу пользователя), относящихся к структуре программы, правилам работы с нею и интерпретации вычисляемых показателей [«Ритм-экспресс» - данная информация содержится в Руководстве пользователя и Методическом пособии];

10. Дополнительные требования могут включать возможность:

а) оценки стационарности динамического ряда и отбраковки нестационарных участков;

б) последовательного анализа выборок заданного объема с заданным шагом (непрерывно-скользящий метод) [«Ритм-экспресс» - рекомендация реализована];

в) распознавания зубцов Р, Q, S, Т и сегментов PQ, ORS, ОТ и ST в ЭКГ, а также построения динамического ряда значений по заданным показателям.

ВОЗВРАТ

Ритмокардиограмма (РКГ, кардиоинтервалограмма, кардиоритмограмма)

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 (рис. 1).

Рис.1 Ритмокардиограмма здорового человека.

Рис.2. Формирование кардиоинтервалограммы (КИГ) при вводе электрокардиографического сигнала. Вверху - электрокардиограмма (ЭКГ), внизу КИГ(по оси ординат - длительность кардиоинтервалов в миллисекундах; по оси абсцисс время регистрации кардиоинтервалов (час., мин., сек). Стрелками отмечены элементы КИГ, соответствующие интервалам между RR-зубцами ЭКГ.

В норме, верхний край такой РКГ содержит 4 вида волн с частотой колебаний:

Частота	название и синонимы	период
0,15 - 0,28 Гц	дыхательные волны, HF -высокочастотные, SW - короткие, волны 2 порядка, парасимпатические	2-10 сек
0,04-0,15 Гц	сосудистые волны, LF - низкочастотные, MW - средние, волны 3 порядка, симпатические	10-30 сек
< 0,04 Гц	нейрогуморальные, VLF -очень низкочастотные, LW - длинные волны, волны 4 порядка	> 30 сек минуты
ультранизкая	ULF - ультранизкочастотные, волны 5 порядка.	часы

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. ВОЗВРАТ

РКГ анализируется статистическими методами.

Статистические методы применяются для непосредственной количественной оценки ВСР в исследуемый промежуток времени. При их использовании кардиоинтерва-лограмма рассматривается как совокупность последовательных временных промежутков.

Наиболее простым методом является вычисление математического ожидания (rNN) и стандартного отклонения всех NN-интервалов (SDNN), т.е. квадратного корня дисперсии.

Принято считать, что математическое ожидание rNN отражает конечный результат регуляторных влияний на сердце и систему кровообращения в целом. Оно обладает наименьшей изменчивостью среди всех показателей сердечного ритма, т.к. является одним из наиболее гомеостатируемых параметров организма. Физиологическая интерпретация этого показателя - активность гуморального канала регуляции РС.

Среднее квадратичное отклонение (СКО, SDNN). Вычисление СКО является наиболее простой процедурой статистического анализа ВСР. Значения СКО выражаются в миллисекундах (мс). Нормальные значения СКО находятся в пределах 40-80 мс. Однако эти значения имеют возрастно-половые особенности, которые должны учитываться при оценке результатов исследования.

Рост или уменьшение СКО могут быть связаны как с автономным контуром регуляции, так и с центральным (как с симпатическими, так и с парасимпатическими влияниями на ритм сердца). При анализе коротких записей, как правило, рост СКО указывает на усиление автономной регуляции, то есть рост влияния дыхания на ритм сердца, что чаще всего наблюдается во сне.

Уменьшение СКО связано с усилением симпатической регуляции, которая подавляет активность автономного контура. Резкое снижение СКО обусловлено значительным напряжением регуляторных систем, когда в процесс регуляции включаются высшие уровни управления, что ведет к почти полному подавлению активности автономного контура. Информацию, по физиологическому смыслу аналогичную СКО, можно получить по показателю суммарной мощности спектра - ТР. Этот показатель отличается тем, что характеризует только периодические процессы в ритме сердца и не содержит так называемой фрактальной части процесса, то есть нелинейных и непериодических компонентов.

Рис. Представление результатов анализа ритма сердца

Нередко используются показатели, получаемые сравнением соседних 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 мс, pNN50 - отношение NN50 к общему числу NN-интервалов. Эти показатели применяются для оценки коротковолновых колебаний и коррелируют с мощностью высоких частот.

RMSSD - показатель активности парасимпатического звена вегетативной регуляции. Этот показатель вычисляется по динамическому ряду разностей значений последовательных пар кардиоинтервалов и не содержит медленноволновых составляющих СР. Он отражает активность автономного контура регуляции. Чем выше значение RMSSD, тем активнее звено парасимпатической регуляции. В норме значения этого показателя находятся в пределах 20-50 мс. Аналогичную информацию можно получить по показателю pNN5O, который выражает в процентах число разностных значений отличающихся больше чем 50 мс.

По РКГ можно построить вариационные ряды, спектры, скатерограммы. Кроме того, кардиоинтервалограммы позволяют анализировать переходные процессы, их амплитуды и длительности фаз.

. ВОЗВРАТ

Гистограмма (Вариационная пульсометрия)

Сущность вариационной пульсометрии заключается в изучении закона распределения кардиоинтервалов как случайных величин.

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.

Рис.2.Пример построения гистограммы и вариационной пульсограммы

При построении гистограмм (или вариационных пульсограмм) первостепенное значение имеет выбор способа группировки данных. В многолетней практике сложился традиционный подход к группировке кардиоинтервалов в диапазоне от 400 до 1300 мс. с интервалом в 50 мс. Таким образом, выделяются 20 фиксированных диапазонов длительностей кардиоинтервалов, что позволяет сравнивать вариационные пульсограммы, полученные разными исследователями на разных группах исследований. При этом объем выборки, в которой производится группировка и построение вариационной пульсограммы, также стандартный - 5 минут. Другой способ построения вариационных пульсограмм заключается в том, чтобы вначале определить модальное значение кардиоинтервала, а затем, используя диапазоны по 50 мс, формировать гистограмму в обе стороны от моды.

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). Для описания гистограммы, международными стандартами принят показатель - триангулярный (треугольный) индекс, отражающий общую вариабельность ритма сердца.

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 rNN. Их различие может быть мерой нестационарности и коррелирует с коэффициентом асимметрии.

Физиологическая интерпретация - активность гуморального канала регуляции РС.

Амплитуда моды (АМо) - доля кардиоинтервалов в %, соответствующая значению моды. Принято считать, что данный показатель отражает стабилизационный эффект централизации управления РС и зависит в основном от симпатических влияний. Физиологическая интерпретация - активность симпатической регуляции РС.

Вариационный размах (dХ) - разность между длительностью наибольшего и наименьшего R-R интервала и поэтому при аритмиях или артефактах может быть искажен [«Ритм-экспрес» - исключает искажение показателей, т.к. автоматически устраняет из анализируемого ряда те кардиоинтервалы, которые соответствуют аритмиям и артефактам]. Этот показатель отражает суммарный эффект регуляции РС вегетативной нервной системой, указывая на максимальную амплитуду колебаний RR-интервалов. При преобладании дыхательных изменений РС он демонстрирует состояние парасимпатического отдела вегетативной нервной системы. В ряде случаев при большой амплитуде медленных волн вариационный размах будет больше зависеть от состояния подкорковых нервных центров. Физиологическая интерпретация - активность вагусной регуляции РС.

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):

ИВР - Индекс вегетативного равновесия (ИВР=АМо/ВР) указывает на соотношение между активностью симпатического и парасимпатичес­кого отделов. При парасимпатической активности знаменатель будет увеличиваться, а числитель уменьшаться, в результате чего ИВР резко уменьшиться. При увеличении симпатических влияний наблюдаются противоположные сдвиги.

ВПР - вегетативный показатель ритма (ВПР=1/Мох ВР) позволяет судить о парасимпатических сдвигах вегетативного баланса. Чем меньше ВПР, тем больше вегетативный баланс смещен в парасимпатическую сторону.

ПАПР - показатель адекватности процессов регуляции (ПАПР=АМо/Мо) отражает соответствие между активностью симпатического отдела вегета­тивной системы и ведущим уровнем функционирования СА-узла.

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 - и н д е к с н а п р я ж е н и я регуляторных систем (ИН=АМо/(2 dХ * Мо), предложен Г.И.Сидоренко с соавт., 1973 г. (Г.И.Сидоренко, 1973). В дальнейшем Р.М.Баевский несколько модифицировал формулу ИН (Баевский Р.М., 1984). ИН — нелинейный интегральный показатель баланса симпатоадреналовой (симпатической и соответствующей ей по эффектам адренергической) системы и парасимпатической и холинергической систем.

Индекс напряжения регуляторных систем (ИН) характеризует активность механизмов симпатической регуляции, состояние центрального контура регуляции. Этот показатель вычисляется на основании анализа графика распределения кардиоинтервалов - вариационной пульсограммы. Активация центрального контура, усиление симпатической регуляции во время психических или физических нагрузок проявляется стабилизацией ритма, уменьшением разброса длительностей кардиоинтервалов, увеличением количества однотипных по длительности интервалов (рост АМо).Форма гистограмм изменяется, происходит их сужение с одновременным ростом высоты.

Количественно это может быть выражено отношением высоты гистограммы к ее ширине (см. выше). Этот показатель получил название индекса напряжения регуляторных систем (ИН). В норме ИН колеблется в пределах 80-150 условных единиц. Этот показатель чрезвычайно чувствителен к усилению тонуса симпатической нервной системы. Небольшая нагрузка (физическая или эмоциональная) увеличивает ИН в 1,5-2 раза. При значительных нагрузках он растет в 5-10 раз. У больных с постоянным напряжением регуляторных систем ИН в покое равен 400-600 усл. ед. У больных с приступами стенокардии и инфарктом миокарда ИН в покое достигает 1000-1500 единиц.

Физиологическая интерпретация - степень напряжения (централизации регуляторных систем). Увеличение ИН указывает на относительную активизацию симпатоадреналовой или ослабление активизации парасимпатической и холинергической систем.

Таблица

Средние значения некоторых кардиологических показателей при различных функциональных состояниях системы кровообращения (М ± м)

Показатель	Норма (удовлетворительная адаптация)	Донозологические состояния		Преморбидные состояния
		Напряжение механизмов адаптации	Неудовлетворительная адаптация	Срыв адаптации
ЧП, уд/мин	65.5±2.3	73.5±2.3*	80.5±2.1*	82.6±3.7
ИН, усл.ед.	144±20	237± 32* 40 ± 15	302± 49 30 ± 10	408±100 < 20

* Статистически достоверное отличие от предыдущей группы (p=0.05).

ИН является интегральным показателем и наиболее часто используется в отечественных работах по исследованию ВСР

. ВОЗВРАТ

Спектральный анализ

Спектральные методы анализа ВСР получили в настоящее время очень широкое распространение. Анализ спектральной плотности мощности колебаний дает информацию о распределении мощности в зависимости от частоты колебаний. Применение спектрального анализа позволяет количественно оценить различные частотные составляющие колебаний ритма сердца и наглядно графически представить соотношения разных компонентов СР, отражающих активность определенных звеньев регуляторного механизма.

Различают параметрические и непараметрические методы спектрального анализа. К первым относится авторегрессионный анализ, ко вторым-быстрое преобразование Фурье (БПФ) и периодограммный анализ. Обе эти группы методов дают сравнимые результаты.

Параметрические, и в частности авторегрессионные, методы требуют соответствия анализируемого объекта определенным моделям. Общим для всех классических методов спектрального анализа является вопрос применения функции окна (Windowing). Основное назначение окна - уменьшение величины смещения в периодограммных спектральных оценках. Существуют определенные различия спектрального оценивания данных при использовании периодограммного метода с равномерным окном (при 256 значениях RR) и применении различных уровней межсегментного сдвига и различного числа отсчетов на сегмент.

Увеличение разрешения при возрастании межсегментного сдвига и числа отсчетов на сегмент влечет за собой появление массы дополнительных пиков в спектре и увеличение амплитуды пиков в правой половине спектра. При спектральном анализе ВСР важное значение имеет объем анализируемой выборки. При коротких записях выделяют три спектральных компоненты. Эти компоненты соответствуют диапазонам дыхательных волн и медленных волн 1-го и 2-го порядка.

Рис. Представление спектра СР в прогамме «Ритм-экспресс»

В западной литературе соответствующие спектральные компоненты получили названия высокочастотных (High Frequency - HF), низкочастотных (Low Frequency - LF) и очень низкочастотных (Very Low Frequency - VLF).

Частотные диапазоны каждого из трех вышеуказанных спектральных компонентов являются дискуссионными. По евро-американским рекомендациям (1996) предлагаются следующие диапазоны частот:

• высокочастотный диапазон (дыхательные волны) - 0,4-0,15 Гц (2,5-6,5 сек) - связан с дыхательными движениями и отражает активность парасимпатического отдела вегетативной нервной системы;
• низкочастотный диапазон (медленные волны 1-го порядка) - 0,15-0,04 Гц (6,5-25 сек) - имеет смешанное происхождение и связан преимущественно, с колебанием активности симпатического отдела автономной нервной системы;
• очень низкочастотный диапазон (медленные волны 2-го порядка) - 0,04 -0,003 Гц (25 - 333 сек), предположительно обусловлен влиянием ренин-ангиотензин-альдостероновой системы, концентрацией катехоламинов в плазме, системой терморегуляции и других факторов.

При анализе длительных записей выделяют также еще и ультра низкочастотный компонент - Ultra Low Frequency (VLF) с частотами ниже 0,003 Гц.

Мощность высокочастотной составляющей спектра (дыхательные волны). Активность симпатического отдела вегетативной нервной системы, как одного из компонентов вегетативного баланса, можно оценить по степени торможения активности автономного контура регуляции, за который ответственен парасимпатический отдел.

Вагусная активность является основной составляющей ВЧ компонента. Это хорошо отражается показателем мощности дыхательных волн СР в абсолютных цифрах и в виде относительной величины (в % от суммарной мощности спектра).

Обычно дыхательная составляющая (HF) составляет 15-25% суммарной мощности спектра. Снижение этой доли до 8-10% указывает на смещение вегетативного баланса в сторону преобладания симпатического отдела. Если же величина HF падает ниже 2-3%, то можно говорить о резком преобладании симпатической активности.

В этом случае существенно уменьшаются также показатели RMSSD и pNN5O.

Мощность низкочастотной составляющей спектра (медленные волны 1-го порядка или вазомоторные волны). Этот показатель (LF) характеризует состояние симпатического отдела вегетативной нервной системы, в частности, системы регуляции сосудистого тонуса. В норме чувствительные рецепторы синокаротидной зоны воспринимают изменения величины артериального давления и афферентная нервная импульсация поступает в сосудодвигательный (вазомоторный) центр продолговатого мозга. Здесь осуществляется афферентный синтез (обработка и анализ поступающей информации) и в сосудистую систему поступают сигналы управления (эфферентная нервная импульсация). Этот процесс контроля сосудистого тонуса с обратной связью на гладкомышечные волокна сосудов осуществляется вазомоторным центром постоянно. Время, необходимое вазомоторному центру на операции приема, обработки и передачи информации колеблется от 7 до 20 сек.; обычно оно равно 10-12 сек. Поэтому в ритме сердца можно обнаружить волны с частотой, близкой к 0,1 Гц (10 с), которые получили название вазомоторных. Впервые эти волны наблюдали Майер с соавторами (1931) и поэтому они иногда называются волнами Майера. Мощность медленных волн 1-го порядка определяет активность вазомоторного центра.

Переход из положения «лежа» в положение «стоя» ведет к значительному увеличению мощности в этом диапазоне колебаний СР. Активность вазомоторного центра падает с возрастом и у лиц пожилого возраста этот эффект практически отсутствует. Вместо медленных волн 1 -го порядка увеличивается мощность медленных волн 2-го порядка. Это означает, что процесс регуляции АД осуществляется при участии неспецифических механизмов путем активации симпатического отдела вегетативной нервной системы. Обычно в норме процентная доля вазомоторных волн в положении «лежа» составляет от 15 до 35-40%.

Следует упомянуть также о показателе доминирующей частоты в диапазоне вазомоторных волн. Обычно он находится в пределах 10-12 сек. Его увеличение до 13-14 сек может указывать на снижение активности вазомоторного центра или на замедление барорефлекторной регуляции.

Мощность «очень» низкочастотной составляющей спектра (медленные волны 2-го порядка). Спектральная составляющая сердечного ритма в диапазоне 0,05-0,015 Гц (20-70 с), по мнению многих зарубежных авторов, характеризует активность симпатического отдела вегетативной нервной системы. Однако в данном случае речь идет о более сложных влияниях со стороны надсегментарного уровня регуляции, поскольку амплитуда VLF тесно связана с психоэмоциональным напряжением и функциональным состоянием коры головного мозга. Показано, что VLF отражает церебральные эрготропные влияния на нижележащие уровни и позволяет судить о функциональном состоянии мозга при психогенной и органической патологии мозга (Н-Б-Хаспекова, 1996).

Целенаправленные исследования А.Н.Флейшмана (1999) продемонстрировали важное значение анализа ВСР в VLF-диапазоне. В предложенной им классификации спектральных компонентов ВСР учитывается соотношение амплитуд HF, LF и VLF и рассматривается 6 классов спектрограмм (см. рис. 8). А.Н.Флейшманом также показано, что мощность VLF-колебаний ВСР является чувствительным индикатором управления метаболическими процессами и хорошо отражает энергодефицитные состояния. Поскольку этот подход не имеет зарубежных аналогов, целесообразно представить его более подробное описание.

[Флейшман А.Н. Медленные колебания гемодинамики. Новосибирск, 1999.С.264.

Флейшман А.Н. Медленные колебания кардиоритма и феномены нелинейной динамики: классификация фазовых портретов, показателей энергетики, спектрального и детрентного анализа. Медленные колебательные процессы в организме человека. Теоретические и прикладные аспекты нелинейной динамики, хаоса и фракталов в физиологии и медицине. Материалы 3-го Всероссийского симпозиума 21-25 мая 2001 г. Новокузнецк, 2001,с. 49-61.]

На рис. 9 представлена схема оценки энергодефицитных состояний с использованием серии функциональных проб (счет в уме и гипервентиляция). Высокий по сравнению с нормой уровень VLF можно трактовать как гиперадаптивное состояние, сниженный уровень VLF указывает на энергодефицитное состояние. Мобилизация энергетических и метаболических резервов при функциональных воздействиях может отражаться изменениями мощности спектра в VLF-диапазоне. При увеличении мощности VLF в ответ на нагрузку можно говорить о гиперадаптивной реакции, при ее снижении о постнагрузочном энергодефиците. Несмотря на условный и во многом еще спорный характер подобной интерпретации изменений VLF она может быть полезной при исследованиях как здоровых людей, так и пациентов с различными состояниями, связанными с нарушением метаболических и энергетических процессов в организме.

Таким образом, VLF характеризует влияние высших вегетативных центров на сердечно-сосудистый подкорковый центр, отражает состояние нейро-гумораль ного и метаболического уровней регуляции. VLF может использоваться как надежный маркер степени связи автономных (сегментарных) уровней регуляции кровообращения с надсегментарными, в том числе с гипофизарно-гипоталамическим и корковым уровнем.

В норме мощность VLF составляет 15-30% суммарной мощности спектра.

Опыт российских исследований и результаты исследований, проведенных многими зарубежными авторами, показывают необходимость коррекции этих рекомендаций. Это относится главным образом к диапазону VLF. Предлагается следующая скорректированная схема частотных диапазонов при спектральном анализе ВСР:

Наименования компонентов спектра	Частотный диапазон, в герцах	Период в секундах
HF	0,4-0,15	2,5-6,6
LF	0,15-0,04	6,6-25.0
VLF	0,04-0,015	25,0-66,0
ULF	меньше 0,015	больше 66,0

Предлагаемое ограничение диапазона VLF до 0,015 Гц обусловлено тем, что при анализе 5-минутных записей мы фактически надежно можем определять только колебания с периодом в 3-4 раза меньшим, чем длительность регистрации сигналов (т.е. порядка 1-й минуты). Поэтому предлагается все колебания с периодом более минуты относить к диапазону ULF и уже в нем выделять соответствующие поддиапазоны.

При спектральном анализе обычно для каждого из компонентов вычисляют абсолютную суммарную мощность в диапазоне, среднюю мощность в диапазоне, значение максимальной гармоники и относительное значение в процентах от суммарной мощности во всех диа пазонах (Total Powcr-TP). При этом ТР определяется как сумма мощностей в диапазонах HF, LF и VLF. По данным спектрального анализа сердечного ритма вычисляются следующие показатели: индекс централизации-ИЦ (Index of centralization, IC = (HF+LF)/VLF) и индекс вагосимпатичесиого взаимодействия LF/HF.

Таблица

. Изменения показателей вариабельности сердечного ритма, направленные на сохранение сердечно-сосудистого гомеостаза

Наблюдаемые изменения показателей вариабельности сердечного ритма	Физиологическая интерпретация	Вероятное значение для сохранения сердечнососудистого гомеостаза
Увеличение МВ-1 (LF), минимум ДВ (HF)	Усиление активности сосудистого центра со смещением вегетативного баланса в сторону усиления симпатического тонуса	Поддержание сосудистого тонуса в связи с тенденцией к снижению артериального давления
Увеличение ДВ (HF) и МВ-2 (VLF), минимум МВ-1 (LF)	Усиление тонуса парасимпатического отдела вегетативной нервной системы одновременно с ростом активности подкорковых симпатических центров и снижением активности вазомоторного центра	Защитная адаптационная реакция со стороны подкоркового сердечно-сосудистого центра, связанная с падением сосудистого тонуса
Увеличение МВ-1 (LF) и суммарной мощности спектра	Усиление активности вазомоторного центра и общее повышение активности регуляторных механизмов	Компенсаторное усиление активности всего регуляторного механизма, направленное на повышение сосудистого тонуса
Увеличение ДВ (HF), существенное увеличение индекса напряжения регулятор-ных систем и амплитуды ЭКГ	Снижение тонуса парасимпатического отдела вегетативной нервной системы и рост тонуса ее симпатического отдела, инотропный эффект роста симпатического тонуса	Активация эрготропных механизмов регуляции, повышение интенсивности энергетических и метаболических процессов в органах и тканях (усиление работы "сердечного насоса")
Увеличение суммарной мощности спектра	Общее повышение активности регуляторных механизмов	Компенсаторное усиление активности всего регуляторного механизма

ВОЗВРАТ

Комплексный показатель активности регуляторных систем

7.3. Комплексная оценка функционального состояния

Комплексная оценка вариабельности сердечного ритма предусматривает диагностику функциональных состоянии (но не заболеваний!!!). Изменения вегетативного баланса в виде активации симпатического звена рассматриваются как неспецифический компонент адаптационной реакции в ответ на различные стрессорные воздействия.

Одним из методов оценки таких реакций является вычисление показателя активности регуляторных систем (ПАРС). Он вычисляется в баллах по специальному алгоритму, учитывающему статистические показатели, показатели гистограммы и данные спектрального анализа кардиоинтервалов.

ПАРС позволяет дифференцировать различные степени напряжения регуляторных систем и оценивать адаптационные возможности организма (Р.М.Баевский, 1979). Вычисление ПАРС осуществляется по алгоритму, учитывающему следующие пять критериев:

А. Суммарный эффект регуляции по показателям частоты пульса (ЧП).

Б. Суммарную активность регуляторных механизмов по среднему квадратичному отклонению - SD (или по суммарной мощности спектра - ТР).

В. Вегетативный баланс по комплексу показателей: Ин, RMSSD, HF, IC.

Г. Активность вазомоторного центра, регулирующего сосудистый тонус, по мощности спектра медленных волн 1-го порядка (LF).

Д. Активность сердечно-сосудистого подкоркового нервного центра или надсегментарных уровней регуляции по мощности спектра медленных волн 2-го порядка (VLF).

Значения ПАРС выражаются в баллах от 1 до 10. На основании анализа значений ПАРС могут быть диагностированы следующие функциональные состояния:

1. Состояние оптимального (рабочего) напряжения регуляторных систем, необходимое для поддержания активного равновесия организма со средой (норма ПАРС = 1-2).

2. Состояние умеренного напряжения регуляторных систем, когда для адаптации к условиям окружающей среды организму требуются дополнительные функциональные резервы. Такие состояния возникают в процессе адаптации к трудовой деятельности, при эмоциональном стрессе или при воздействии неблагоприятных экологических факторов (ПАРС = 3-4).

3. Состояние выраженного напряжения регуляторных систем, которое связано с активной мобилизацией защитных механизмов, в том числе повышением активности симпатико-адреналовой системы и системы гипофиз-надпочечники (ПАРС =4-6).

4. Состояние перенапряжения регуляторных систем, для которого характерна недостаточность защитно-приспособительных механизмов, их неспособность обеспечить адекватную реакцию организма на воздействие факторов окружающей среды. Здесь избыточная активация регуляторных систем уже не подкрепляется соответствующими функциональными резервами (ПАРС = 6-7).

5. Состояние истощения (астенизации) регуляторных систем, при котором активность управляющих механизмов снижается (недостаточность механизмов регуляции) и появляются характерные признаки патологии. Здесь специфические изменения отчетливо преобладают над неспецифическими (ПАРС = 7-8).

6. Состояние «полома» адаптационных механизмов (срыв адаптации), когда доминируют специфические патологические отклонения и способность адаптационных механизмов к саморегуляции частично или полностью нарушена (ПАРС = 8-10).

При оценке значений ПАРС условно выделяются три зоны функциональных состояний, для наглядности представленных в виде «светофора»: ЗЕЛЕНЫЙ - означает, что все в порядке, не требуется никаких специальных мероприятий по профилактике и лечению. ЖЕЛТЫЙ - указывает на необходимость проведения оздоровительных и профилактических мероприятий. Наконец, КРАСНЫЙ показывает, что требуется вначале диагностика, а затем и лечение возможных заболеваний.

Выделение зеленой, желтой и красной зон здоровья позволяет характеризовать функциональное состояние человека с точки зрения риска развития болезни. Для каждой ступени «лестницы состояний» предусмотрен «диагноз» функционального состояния по степени выраженности напряжения регуляторных систем. Кроме того, имеется возможность отнесения обследуемого к одному из 4-х функциональных состояний по принятой в донозологическои диагностике классификации (Р.М.Баевский, А.П.Берсенева, 1997):

• Состояние нормы или состояние удовлетворительной адаптации (ПАРС = 1-3),

• Состояние функционального напряжения (ПАРС = 4-5),

• Состояние перенапряжения или состояние неудовлетворительной адаптации (ПАРС = 6-7),

• Состояние истощения регуляторных систем или срыв адаптации (ПАРС =8-10).

Необходимо отметить, что ПАРС не имеет аналогов в зарубежных исследованиях. Недостатком ПАРС является то, что он позволяет получать лишь дискретные оценки функциональных состояний, что недостаточно при динамическом контроле. Для обеспечения непрерывной шкалы оценок могут быть использованы математические модели как количественные зависимости между набором числовых признаков (значений показателей ВСР) и функциональными состояниями организма (Баевский P.M., Семенов Ю.Н., Черникова А.Г, 2000).

«РИТМ-ЭКСПРЕСС»:

Для расчета показателя по пятибальной шкале (+2, +1, 0, -1, -2), оцениваются пять показателей активности системы регуляции сердечного ритма (рис.):

Суммарный эффект регуляции оценивают по частоте пульса (ЧП) или математическому ожиданию (rNN) с выделением состояний выраженной тахикардии, умеренной тахикардии, нормокардии, умеренной брадикардии, выраженной брадикардии.

Функцию автоматизма характеризуют величинами среднеквадратического отклонения (SDNN), вариационного размаха (dX) и коэффициента вариации (CV) с выделением состояний стабильного ритма, выраженной синусовой аритмии, умеренной синусовой аритмии, нарушения автоматизма умеренного и выраженного. Для уточнения состояний функции автоматизма используются результаты анализа принадлежности интервалов сердечного ритма к номотопному ритму.

Вегетативный гомеостаз оценивают по значениям вариационного размаха (dX), амплитуды моды (АМо) и индексу напряжения (ИН) с определением состояний умеренного или выраженного преобладания симпатической нервной системы (СНС), сохранения вегетативного гомеостаза, умеренного или выраженного преобладания парасимпатической нервной системы (ПСНС).

Код показателя устойчивости регуляции оценивают при помощи коэффициента вариации (CV), определяя состояние устойчивой регуляции или дисрегуляции.

Код показателя активности подкорковых нервных центров (ПНЦ) формируется на основе относительных мощностей дыхательных волн и волн первого и второго порядка (VLF/TF, LF/TF, HF/TF, где TF=VLF+LF+HF) с выделением состояний выраженного усиления активности ПНЦ, умеренного усиления активности ПНЦ, нормальной активности ПНЦ, умеренного ослабления активности и выраженного ослабления активности ПНЦ.

Ниже представлены критерии для оценки отдельных состояний и характеристик системы регуляции ритма сердца по данным его математического анализа.

А. СУММАРНЫЙ ЭФФЕКТ РЕГУЛЯЦИИ rNN

+2 Выраженная тахикардия < 0.66

+1 Умеренная тахикардия < 0.80

0 Нормокардия 0.8...1.0

-1 Умеренная брадикардия > 1.00

-2 Выраженная брадикардия > 1.20

Б. ФУНКЦИЯ АВТОМАТИЗМА SDNN dX CV

+2 Стабильный ритм < 0.02 < 0.10 M < 2.0

+1 Выраженная синусовая аритмия > 0.10 > 0.30 rNN > 8.0

0 Умеренная синусовая аритмия 0.1rNN...0.3rNN

-1 Нарушение автоматизма умеренное > 0.45 rNN

-2 Нарушение автоматизма выраженное > 0.10 > 0.60 rNN > 8.0

В. ВЕГЕТАТИВНЫЙ ГОМЕОСТАЗ dX AMo ИН

+2 Выраженное преобладание СНС < 0.06 > 80 > 500

+1 Умеренное преобладание СНС < 0.15 > 50 > 200

0 Вегетативный гомеостаз сохранен 0.15...0.3 30...50 50...200

-1 Умеренное преобладание ПСНС > 0.30 < 30 < 50

-2 Выраженное преобладание ПСНС > 0.50 < 15 < 25

Г. УСТОЙЧИВОСТЬ РЕГУЛЯЦИИ CV

+2 Дисрегуляция < 3.0

0 Устойчивая регуляция 3.0...6.0

+2 Дисрегуляция > 6.0

Д. АКТИВНОСТЬ ПОДКОРКОВЫХ

НЕРВНЫХ ЦЕНТРОВ VLF/TF LF/TF HF/TF

+2 Выраженное усиление

активности ПНЦ > 70% > 25% < 5%

+1 Умеренное усиление

активности ПНЦ > 60% < 20%

0 Нормальная

активность ПНЦ 40...60% 20...30%

-1 Умеренное ослабление

активности ПНЦ < 40% > 30%

-2 Выраженное ослабление

активности ПНЦ < 20% > 40%

Для общей характеристики активности регуляторных систем формируется показатель в виде суммы оценок (по модулю) отдельных состояний и характеристик системы регуляции ритма сердца – ПАРС:

ПАРС = А + Б + В + Г + Д.

ПАРС характеризует активность регуляторных систем в целом, которая зависит от общей реакции организма на воздействие факторов окружающей среды. Величина ПАРС определяется в условных баллах (в диапазоне от 0 до 10).

Оценка состояния регуляторных систем формируется в соответствии с данными таблицы 1.

Таблица 1

ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ РЕГУЛЯТОРНЫХ МЕХАНИЗМОВ ПО ЗНАЧЕНИЯМ ПАРС

З А К Л Ю Ч Е Н И Е	П А Р С Сумма модулей баллов	П А Р С Сумма отрицательных баллов
1. Норма	0 - 1
2. Функциональное напряжение умеренное	2 - 4	<=50% СМБ
3. Функциональное напряжение умеренное с активацией холинергического звена регуляции	2 - 4	> 50% СМБ
4. Функциональное напряжение выраженное	5 - 6	<=50% СМБ
5. Функциональное напряжение выраженное с активацией холинергического звена регуляции	5 - 6	> 50% СМБ
6. Функциональное напряжение резкое	7 - 8	<=50% СМБ
7. Функциональное напряжение резкое с активацией холинергического звена регуляции	7 - 8	> 50% СМБ
8. Перенапряжение регуляторных систем	9 - 10	<=50% СМБ
9. Астенизация (истощение) регуляторных систем	9 - 10	> 50% СМБ