Оценка состояния адаптационных резервов и физической работоспособности подростков по данным вариабельности ритма сердца и велоэргометрии

В.М.Михайлов

Целью настоящей работы является уточнение диагностических возможностей методов и границ нормальных значений (должных величин) показателей вариабельности ритма сердца (ВРС), а также оценка использования одноступенчатой нагрузки на велоэргометре для определения физической работоспособности.

Всего обследован 71 человек. После исключения лиц, имеющих в анамнезе какие-либо хронические или недавно перенесенные острые заболевания, осталось 63 подростка в возрасте 14-15 лет (средний возраст 14.8±0.62), являющихся учениками 9-10 класса школы N 43 г.Иванова. Среди них лиц мужского пола - 26, женского - 37.

Проводимые исследования:

• Регистрация стандартной ЭКГ в 12 отведениях на аппаратно-программном комплексе (АПК) Поли-Спектр-12;
• Вариабельность ритма сердца (ВРС) с синхронной записью пневмограммы на АПК ВНС-Спектр;
• Велоэргометрия на велоэргометре ERG - 900S («Schiller») с регистрацией ЭКГ и обработкой данных на АПК Поли-Спектр-12.

Все АПК разработаны и произведены фирмой Нейрософт, г.Иваново.

Регистрация ЭКГ для исследования вариабельности ритма сердца проводилась в течение 5 мин., после предварительного отдыха (до относительной стабилизации ритмограммы, определяемой визуально, - обычно около 5 мин.). Обработка данных и оценка результатов осуществлялись в соответствии с международными стандартами (1). Кросс-анализ ВРС и вариабельности длительности дыхательного цикла (ВДДЦ) выполнялся по оригинальной методике (2).

Протокол проведения велоэргометрии - одноступенчатая нагрузка. Мощность нагрузки устанавливалась индивидуально, исходя из величины должного основного обмена (ДОО) (3).

Раздел 1. Характеристика ритма сердца у подростков

Поскольку при расчете показателей ВРС оцениваются только нормальные интервалы (NN), представляется важным дать характеристику особенностям ритма сердца у подростков данной возрастной группы при 5-минутной записи.

Средняя ЧСС в покое - 82.7±10.9 в мин. У юношей - 83.9±10.4, у девушек - 82.6±11.9 в мин. Разница статистически недостоверна.

Что касается ритма, то при регистрации стандартной ЭКГ принято считать регулярным синусовым такой ритм, при котором разница между максимальной и минимальной продолжительностью интервалов R-R не превышает 150 мс. При 5-минутной записи в данной возрастной группе число лиц с разницей RR max - RR min более 150 мс. составило 61 человек (96.8%). Таким образом, практически все обследуемые имели нерегулярный ритм. Учитывая, что распределение показателей отличалось от нормального, для статистического анализа разницы RR-интервалов применяли медиану и интерквартильный размах в виде 25% и 75% процентилей, т.е. верхней границы 1-го и нижней границы 4-го квартилей (4, 5). В нашем исследовании Ме (25%; 75%) = 258 (214; 352). Таким образом, у подростков 14-15 лет при 5-минутной записи нижней границей разницы RR-интервалов следует считать значения ниже 214 мс., а верхней границей нормального разброса RR-интервалов - 352 мс.

Второй вопрос, возникающий при анализе ритма сердца, - является ли ритм синусовым?

При визуальном анализе ЭКГ-кривой критериям, отвечающим определению синусового ритма, соответствовали 29 (46%) анализируемых кривых. В остальных случаях наблюдались:

• АВ-диссоциация - 1;
• Многофокусный ритм (миграция водителя ритма, смещение водителя ритма в пределах правопредсердного пейсмекерного комплекса) - 31;
• Внезапное и выраженное удлинение интервалов RR, не связанное с актом дыхания, которое можно трактовать как СА блокаду 1 степени - 2;
• Одиночные наджелудочковые экстрасистолы (НЖЭ) - 2.

Всего у 34 человек (54%) зарегистрированы те или иные наджелудочковые нарушения ритма (в 2-х случая - сочетание НЖЭ и многофокусного ритма).

Кроме того, в одном случае зафиксирован синдром CLC.

Выявленная высокая частота аритмий, в частности многофокусного ритма, оказывает влияние на интерпретацию спектральных и временных показателей ВРС, рассмотренную в разделе 2.

Раздел 2. Спектрально-временные показатели ВРС у подростков

Результаты спектрального анализа ВРС у подростков представлены в табл. 1.

Таблица 1

Структура спектральной мощности ВРС представлена в табл. 2.

Таблица 2

Показатели временного анализа ВРС представлены в табл. 3.

Таблица 3

Показатели ВРС выше 75-го процентиля следует считать высокими, а ниже 25-го процентиля - низкими. Средние значения находятся между 25-м и 75-м процентилями.

Сравнение полученных результатов с показателями ВРС у здоровых молодых мужчин (возраст 24.8±5.9) продемонстрировано на диаграмме 1.

Подробнее с цифровыми значениями показателей ВРС у взрослых молодых мужчин можно ознакомиться на сайте www.neurosoft.ru или в книге (6).

Как видно из представленных данных, у подростков по сравнению с взрослыми более низкие значения ТР, при этом снижены все спектральные составляющие ВРС, в наибольшей степени это относится к высокочастотной составляющей (HF-компонент), отражающей моделирующее влияние парасимпатического отдела нервной системы на ритм сердца.

При проведении ортостатической пробы (диаграмма 2) показатель ТР у подростков оказался выше, чем у взрослых, при этом наибольший прирост отмечался в области LF- и VLF-компонента.

Основные выводы, которые можно сделать на основании полученных данных:

• Относительно низкие значения ТР в покое и избыточный прирост показателя при проведении ортостатической пробы говорят о неустойчивости (лабильности) нейрогуморальной регуляции;
• Преобладание в спектральной составляющей ВРС медленных и очень медленных колебаний (LF- и VLF-компонента) у подростков по сравнению с взрослыми отражает состояние напряжения функциональных (регуляторных) систем организма;
• В тех случаях, когда на фоне многофокусного ритма наблюдаются очень высокие значения ТР, не следует их трактовать как проявление высоких адаптационных резервов организма. Как правило, повышение ТР у подростков обусловлено смещением водителя ритма, чаще всего в пределах правопредсердного пейсмекерного комплекса, и косвенно указывает на несовершенство нейрогуморальной регуляции. В то же время отказываться от анализа спектральных характеристик ВРС при наличии многофокусного ритма не следует. При оценке данных ВРС структура спектральной мощности и соотношение LF/HF вполне корректно отражают баланс отделов вегетативной нервной системы (ВНС) и характер нейрогуморальной регуляции. Динамика показателей спектральных составляющих при проведении функциональных проб, в частности ортостатической пробы, также позволяет правильно оценить состояние нейрогуморальной регуляции.

Раздел 3. Результаты кросс-анализа ВРС - ВДДЦ у подростков

В соответствии с методикой, реализованной в АПК фирмы Нейрософт, продолжительность длительности дыхательного цикла в виде гистограммы накладывается на спектрограмму ВРС. В этом случае сравнивается синхронность колебаний цикла дыхания и парасимпатического HF-компонента ВРС. Данный прием при обследовании взрослых позволяет (2):

• оценить синхронность работы дыхательного центра и центров блуждающего нерва, иначе говоря, - синхронность работы дыхательной и сердечно-сосудистой системы (рис.1);

Рис. 1. Синхронное функционирование ВДДЦ и HF-компонента ВРС.

• уточнить границу между низко- и высокочастотными диапазонами сердечного ритма и, следовательно, более точно определить спектральную мощность диапазонов высокочастотных и низкочастотных колебаний (HF) (рис. 2);

Рис. 2. Положение гистограммы ВДДЦ при частоте дыхания менее 9 в мин.

• положение пика максимальной мощности высокочастотного компонента (HF) спектра по отношению к моде гистограммы длительности дыхательного цикла позволяет диагностировать десинхронизацию в работе дыхательного и сосудодвигательного центров ВНС, что может служить одним из признаков энцефалопатии (рис. 3);

Рис. 3. Десинхронизация ВДДЦ - ВРС (дыхательного и сосудодвигательного центров).

• изменение паттерна дыхания (гистограмма ВДДЦ полимодального типа), особенно в сочетании с повышением мощности низкочастотного компонента (LF) ВРС, отражает состояние психоэмоционального напряжения. В этом случае выявленные нарушения паттерна дыхания служат основанием для назначения дыхательного тренинга в комплексной терапии больного (рис.4).

Рис. 4. ВРС и ВДДЦ при психоэмоциональном напряжении.

Сравнительный анализ ВДДЦ и ВРС молодых людей (возраст 19.4±1.18) и подростков позволил выявить следующие особенности:

Во-первых, если у молодых людей, как правило, регистрируется 1-2 пика гистограммы ВДДЦ, то у подростков таких пиков 3-5 (в среднем - 3.5±1.0 пика гистограммы ДДЦ), что отражает более выраженную нерегулярность дыхания.

Во-вторых, положение пиков гистограммы дыхания у молодых людей: 1-й (наиболее высокий) пик находится на частоте 0.24±0.05 Гц, второй - на частоте 0.27±0.05 Гц; у подростков 1-й (наибольший) пик находится на частоте 0.32±5.19 Гц, второй - на частоте 0.30±5.69 Гц, т.е. наблюдается отчетливый сдвиг вправо, что отражает большую частоту дыхания.

Основные различия ВДДЦ - ВРС у молодых людей (возраст 19.4±1.18) и подростков (возраст 14.8±0.62) продемонстрированы в табл.4.

Таблица 4

Диаграмма 3 иллюстрирует основные различия паттерна дыхания, выявленные у подростков и молодых людей.

Выводы:
Большое число пиков гистограммы ВДДЦ у подростков, вероятно, свидетельствует о выраженности психоэмоционального напряжения. У подростков, как правило, не удается выявить четкой синхронизации между пиком HF-компонента ВРС и модой гистограммы ВДДЦ, что указывает на несовершенство нейрогуморальной регуляции. С другой стороны, данный факт не позволяет использовать этот признак в диагностике энцефалопатий.

Раздел 4. Особенности оценки физической работоспособности у подростков

Мощность нагрузки при проведении ВЭМ-пробы устанавливалась исходя из величины должного основного обмена. Подобный подход позволяет наиболее полно учесть индивидуальные особенности обследуемого, т.к. величина ДОО вычисляется с учетом возраста, пола, массы и роста. Кроме того, принимается во внимание и тот факт, что ДОО является интегральным показателем интенсивности окислительных процессов в тканях и, следовательно, наиболее адекватно отражает интенсивность метаболических процессов в организме (3).

Мощность нагрузки для юношей устанавливалась по формуле: ДООx0.1. Принято считать, что физические возможности мужчин на 25% выше, чем у женщин, поэтому для девушек мощность нагрузки устанавливалась по формуле: ДООx0.075.

Однако при проведении нагрузки по данной методике примерно треть девушек не смогли выдержать задаваемую мощность до конца, поэтому оценка результатов ВЭМ-пробы сделана только у юношей.

Некоторые из эргометрических показателей, полученные в результате обследования, представлены в табл.5.

Таблица 5

Выводы:

• При выборе мощности нагрузки девушкам целесообразно устанавливать более низкую мощность нагрузки (коэффициент 0.07).
• Использование номограммы Астранда для расчета величины МПК, как правило, невозможно, т. к. ЧСС во всех случаях находится за пределами диапазона шкалы.
• Подростки легко достигают ЧСС более 170 в 1 мин., а потому нет необходимости оценивать физическую работоспособность по тесту PWC170 косвенными методами. Если нужно, эту величину без всякого риска можно оценить напрямую.
• Нет необходимости оценивать физическую работоспособность, рассчитывая МКП тем или иным косвенным способом, т.к. это вносит дополнительную ошибку. Проще и точнее определять % ЧСС от максимальной ЧСС для данного возраста. Если % ЧСС от максимальной при данной мощности нагрузки (определяемой по величине ДОО) менее 83%, то физическое состояние выше среднего, от 83 до 94 - среднее, а выше 94% - ниже среднего. Показатели, приведенные в таблице 5, могут служить ориентировочной нормой для оценки физической работоспособности юношей.

Литература

1. (Task Force of the Euoрean of Cardiology and the North American Society of Рacing and Electroрhysiology. Heart Rate Variability. Standarts of Measurements, Рhysiological Interрretation, and Clinical Use. Circulation. 1996;93:1043-1065).

2. Михайлов В.М. Диагностическая значимость вариабельности ритма сердца и вариабельности длительности дыхательного цикла при проведении лечебно-оздоровительных и реабилитационных мероприятий. // Медленные колебательные процессы в организме человека. Сб. материалов III Симпозиума и Школы. Под ред. А.Н.Флейшмана. Новокузнецк: НИИ КПГ ПЗ СО РАМИ, 2001. С.232-237.

3. Михайлов В.М. Значение оценки вариабельности сердечного ритма и эргометрических показателей при проведении велоэргометрической пробы, дозируемой по величине должного основного обмена у лиц молодого возраста. // Компьютерная электрокардиография на рубеже столетий. Тезисы докладов. Россия, Москва, 1999. С.95.

4. Реброва О.Ю. Описание процедуры и результатов статистического анализа медицинских данных в научных публикациях. МЖМП 2000; 4:43-45.

5. Гланц С. Медико-биологическая статистика. М.: Практика, 1998. 459 с.

6. Михайлов В.М. Вариабельность ритма сердца. Опыт практического применения метода. Иваново., 2000. 182 с.

Кардиографы • Вегетотестеры • Публикации