Влияние некоторых лекарственных препаратов различных фармакологических групп на вариабельность ритма сердца

Влияние некоторых лекарственных препаратов различных фармакологических групп на вариабельность ритма сердца

Опубликовано в журнале:
Качественная клиническая практика »» 1 / 2002 М.В. Гуревич, П.В. Стручков, О.В. Александров
Кафедра внутренних болезней МВФ Российского государственного медицинского университета, Москва
В работе приведены систематизированные данные о влиянии ряда препаратов на вариабельность ритма сердца (ВРС). b-блокаторы у больных ИБС приводят к значительному увеличению ВРС за счет увеличения ее компонентов, обусловленных влиянием парасимпатической нервной системы, предупреждают усиление симпатических влияний в ранние утренние часы, что улучшает течение заболевания и прогноз. Ингибиторы ангиотeнзин-превращающего фермента (эналаприл, каптоприл и др.) улучшают параметры ВРС, а следовательно улучшают прогноз по отношению к риску внезапной смерти и жизнеугрожающих аритмий у больных с заболеваниями сердечно-сосудистой системы. Антагонисты кальция снижают низкочастотные составляющие спектра у больных острым инфарктом миокарда (улучшая при этом прогноз течения заболевания). b-адреномиметики снижают общую вариабельность ритма сердца, за счет повышения симпатического влияния при значимом улучшении функции внешнего дыхания. Так как при ИБС желательно улучшать ВРС с целью улучшения прогноза заболевания, то исходя из влияния на ВРС, больным ИБС можно рекомендовать применение b-блокаторов, ингибиторов АПФ, антагонистов кальция.
Суточное мониторирование ЭКГ широко используется в клинике для различных диагностических, прогностичтеских и лечебных целей. В настоящее время, наряду с анализом нарушений ритма сердца и проводимости, появилась возможность количественной оценки длительности и расположения сегментов, в частности смещения сегмента ST, что используется для диагностики ИБС. В последнее время суточное мониторирование ЭКГ используется и для оценки функции электрокардиостимулятора и циклической изменяемости ритма сердца, определяемой на основании различных вычисляемых параметров оцифрованной записи ЭКГ. Возможность компьютерной обработки суточного сердечного ритма, зарегистрированного в условиях свободной активности, создает уникальную возможность как для учета биоритмологических влияний, так и для оценки экстракардиальной регуляции ритма сердца. Изменение ритма сердца — универсальная оперативная реакция целостного организма в ответ на любое воздействие внешней среды. В ее основе лежит обеспечение баланса между симпатической и парасимпатической нервной системами [1]. Именно наэтом основываются многочисленные методы анализа вариабельности ритма сердца. Сердечный ритм является индикатором отклонений, возникающих в регулирующих системах, предшествующих гемодинамическим, метаболическим нарушениям. Поэтому изменение сердечного ритма является наиболее ранним прогностическим признаком многих заболеваний сердечно-сосудистой, нервной, дыхательной, эндокринной систем и т.д. [2]. Еще одно направление анализа вариабельности сердечного ритма в клинической практике — это подбор оптимальных доз препаратов с учетом фона вегетативной регуляции организма и контроль за проводимой терапией [3, 4]. При нормальном состоянии сердечно-сосудистой системы промежуток времени между двумя соседними сердечными сокращениями меняется от сокращения к сокращению. Эту изменчивость принято называть вариабельностью ритма сердца (ВРС) [5, 6, 7].
Принципы анализа ВРС
Современные методы анализа ВРС можно разбить надве основные группы: к первой группе относятся так называемые методы анализа во временной области, ко второй группе — методы анализа в частотной области.
I. Среди методов анализа во временной области выделяют два основных направления: статистические методы, основанные на оценивании различных статистических характеристик интервалов RR, и геометрические методы, заключающиеся в оценке формы и параметров гистограммы распределения интервалов RR за исследуемый промежуток времени [3, 8].
1) При статистическом анализе ВРС оцениваются два типа величин: длительность интервалов RR и разность длительностей соседних интервалов RR:
а) при оценке длительности интервалов RR используются следующие характеристики: SDNN — стандартное отклонение величин интервалов RR за весь рассматриваемый период; SDANN — стандартное отклонение величин усредненных интервалов RR, полученных за все 5-минутные участки, на которые поделен период регистрации (24 ч); SDNNindex — среднее значение стандартных отклонений по всем 5-минутным участкам, на которые поделен период наблюдения (24 ч);
б) при оценке разностей длительностей соседних интервалов RR применяются следующие показатели: PNN (%) — процент NN50 от общего количества последовательных пар интервалов RR; RMSSD — квадратный корень из суммы квадратов разности величин последовательных пар интервалов RR, полученных за весь период записи;
2) Геометрический метод анализа ВРС включает построение и анализ гистограмм интервалов RR.
II. Методы второй группы — спектральные — применяются для выявления характерных периодов в динамике изменения длительности интервалов RR или. что тоже самое, периодов в динамике ЧСС. Помимо этого, при спектральном анализе оценивается вклад тех или иных периодических составляющих в динамические изменения ЧСС. При спектральном анализе принято определять следующие параметры [1]:
1) высокочастотные колебания (HF): 0,15-0,40 Гц. Спектральная мощность отражает влияние парасимпатического отдела вегетативной нервной системы на сердечный ритм;
2) низкочастотные колебания (LF): 0,04-0,15 Гц. Спектральная мощность в этом диапазоне преимуще ственно отражает влияние симпатического отдела вегетативной нервной системы на сердечный ритм;
3) очень низкочастотные колебания (VLF): 0,003-0.04 Гц. Спектральная мощноcть в этом диапазоне отражает гуморальные влияния на сердечный ритм;
4) общая мощность спектра (Total): 0,003-0,40 Гц. Отражает суммарную активность вегетативного воздействия на сердечный ритм;
5) мощность в диапазоне высоких частот, выраженная в нормализованных единицах:
HFnu = HF / (Total — VLF) * 100
6) мощность в диапазоне низких частот, выраженная в нормализованных единицах:
LFnu = LF / (Total — VLF) * 100
7) LFnu/HFnu — это соотношение характеризует баланс симпатических и парасимпатических влияний (табл. 1).
Таблица 1. Должные величины показателей спектрального анализа ВРС [22].

http://medi.ru/info/900/

Вариабельность сердечного ритма и ее анализ

Анализ вариабельности сердечного ритма является комплексным показателем, который позволяет оценить функциональные взаимоотношения между сердечно-сосудистой и нейро-гуморальной системами. В первую очередь методику используют для оценки функциональных возможностей здоровых людей. Изучение ВСР широко применяется для обследования спортсменов и космонавтов. Тем не менее этот способ хорошо показал себя в ранней диагностике функциональных нарушений сердечно-сосудистой системы. Еще одними преимуществами данного средства являются его простота (в отличие от холтер-ЭКГ) и дешевизна.

Почему появляется вариабельность ритма и что это такое

Простыми словами, вариабельность сердечного ритма — это изменения интервалов между систолами, которые появляются вследствие влияния внешних и внутренних факторов. Этот показатель измеряется путем изучения длительности периодов сокращений сердца в течение определенного промежутка времени. Обычно для этого используют данные электрокардиографии, а именно расстояния между зубцами R (т. е. самые высокие пики на ЭКГ).

Помимо измерения интервалов R-R, также применяется исследование N-N — промежутков между нормальными сокращениями. Это особенно важно при наличии у пациента аритмии.
Известно, что человек является открытой системой. Т. е. любые изменения внешней или внутренней среды отражаются на функционировании органов и клеток. Это и выступает основой вариабельности — изменчивости показателей жизнедеятельности под влиянием тех или иных факторов.
Сердце в этом плане — весьма чуткий орган. Его работа очень сильно зависит от общего состояния человека, в особенности от нервной и эндокринной систем.
Улавливая изменения в работе организма, нервная система соответствующим образом регулирует деятельность сердца. Симпатический отдел повышает частоту сердцебиений, увеличивает силу сокращений миокарда. В свою очередь блуждающий нерв действует обратным путем — снижает упомянутые показатели.

Таким образом, анализ ВСР позволяет выявить изменения сердечной деятельности и, следовательно, нарушения в работе регулирующих систем.

Методы диагностики

Несмотря на простоту методики, ее обычно применяют в условиях стационара. Это связано с тем, что нужен строгий контроль за нагрузкой на организм. Только в этом случае можно сделать точные выводы о состоянии сердца и его реакции на различные стимулы.
Существует несколько способов диагностики вариабельности.
В зависимости от длительности регистрации:

• кратковременные — до 5 минут (используются при массовых или поликлинических обследованиях);
• средней продолжительности — до 2 часов (при функциональных пробах);
• многочасовые и суточные записи (применяются в ходе операций и в отделениях реанимации).

Чаще всего используют пятиминутные записи.
В зависимости от целей выделяют:

• параллельные исследования (как средство медицинского контроля, например, во время операции);
• специализированные (применяются для обследования всего организма в функциональной диагностике).

Что касается собственно способов анализа, тут также есть немалый арсенал.

• Статистические методы — непосредственные измерения промежутков R-R и N-N, затем определяют такие значения, как стандартное отклонение интервалов или коэффициент вариации.
• Геометрические методы (вариационная пульсометрия) заключаются в вычислении вероятностных характеристик полученных данных и построении графических гистограмм.
• Кореляционная ритмография заключается в графическом отображении последовательности кардиоинтервалов. При этом становятся хорошо заметны выпадения или, наоборот, дополнительные сокращения сердца.
• Спектральные методы позволяют определить разночастотные показатели сердечного ритма. Благодаря этому становится возможным изучение воздействия регулирующих органов. Однако следует помнить, что наличие аритмий может значительно искажать результаты этого анализа.

Дальнейшая тактика действий

Важно помнить, что значения изменчивости сердечного ритма зависят не только от состояния здоровья, но и от многих других факторов:

• пол (у женщин обычно выше);
• возраст (у пожилых людей некоторые параметры проводящей системы сердца снижены);
• вес (ожирение способствует понижению вариабельности);
• занятия спортом (тренированный человек обладает большими резервами изменчивости);
• эмоциональное состояние (ухудшает показатели).

Также на ВСР негативно влияют нарушения сна, питания, прием некоторых медикаментов и загрязненная окружающая среда. В общем, все то, что нарушает работу организма, особенно его регуляторных систем.
Вариабельность ритма резко снижена при некоторых острых патологиях:

• ишемическая болезнь сердца (в том числе инфаркт миокарда);
• артериальная гипертензия;
• острые нарушения мозгового кровообращения (инсульты);
• болезнь Паркинсона.

В меньшей степени показатель снижается при хронических болезнях:

• синдром перетренированости;
• хроническая сердечная недостаточность в начальной степени;
• рассеянный склероз;
• ортостатическая гипертензия;
• метаболические кардиомиопатии (при сахарном диабете, инфекционных и аутоиммунных заболеваниях);
• расстройства адаптации.

Перспективным может быть использование данной методики в отношении плода и новорожденных для оценки риска синдрома внезапной смерти.
Исследование вариабельности сердечного ритма — это простой и надежный способ изучения состояния важнейших систем органов.

Дешевизна методики позволяет использовать её для проведения массовых скрининговых обследований с целью выявления скрытых патологий на ранних стадиях. Широкое применение в спорте и космонавтике подчеркивает профилактическую сущность данного средства, что соответствует современным веяниям в медицине.
Если у вас обнаружено нарушение данного показателя, это еще не говорит о необходимости лечения. Попробуйте такие простые средства коррекции, как спорт и отдых. Вместе с тем вариабельность сердечного ритма может быть резко снижена при некоторых острых патологиях, вроде инфаркта миокарда или инсульта.
Для подготовки материала использовались следующие источники информации.

http://cardiograf.com/diagnostika/instrumentalnye/variabelnost-serdechnogo-ritma.html

Вариабельность сердечного ритма

Саратовский государственный медицинский университет им. В.И. Разумовского (СГМУ, СМИ)
Уровень образования — Специалист
1990 — Рязанский медицинский институт имени академика И.П. Павлова
Вариабельность сердечного ритма (ВСР) — это важный критерий, отражающий особенности взаимодействия сердечно-сосудистой системы и других систем организма. На частоту сокращений сердца воздействуют фазы дыхания. При вдохе ритм сердца ускоряется, при выдохе наблюдается замедление сердечной деятельности из-за раздражения блуждающего нерва. Ритм сердца можно считать своеобразной реакцией организма на воздействие внешних или внутренних факторов. Отклонение от стандартных показателей нередко свидетельствует о нарушении функций парасимпатического и симпатического отделов нервной системы.

Как осуществляется исследование вариабельности ритма сердца

Анализ вариабельности сердечного ритма на сегодняшний день осуществляется достаточно часто. При его проведении определяется последовательность интервалов R-R электрокардиограммы.
Данный анализ помогает оценить состояние здоровья человека и проследить за динамикой развития различных заболеваний. Снижение вариабельности ритма сердца — тревожный сигнал. Он может сигнализировать о наличии у больного хронических болезней сердца органической этиологии, которые нередко приводят к смерти.

Зависят ли соответствующие параметры от пола больного

Вариабельность сердечного ритма позволяет получить представление о физической выносливости человека. Большое значение имеют такие факторы, как время суток, а также возраст и пол человека.
Вариабельность сердечного ритма индивидуальна. При этом у представительниц прекрасного пола обычно диагностируется более высокая частота сокращений сердца. Наивысшая ВСР наблюдается у лиц подросткового возраста и детей.

На вариабельность сердечного ритма оказывают воздействие и физические нагрузки. При изнуряющих физических тренировках увеличивается сокращений сердца и наблюдается снижение ВСР. Поэтому спортсменам непременно нужно обращать внимание на вариативность сердечного ритма для того, чтобы по возможности снизить физическую нагрузку.
Людям, активно занимающимся спортом, можно воспользоваться следующими методиками, которые позволяют быстро восстановиться после физической тренировки:

• легкая аэробика — такие упражнения нормализуют работу органов лимфатической системы, нормализуют кровообращение;
• массаж — способствует снятию мышечному напряжения, помогает снять усталость;
• медитация — помогает справиться с раздражительностью, повышает работоспособность человека.

Методики измерения

На сегодняшний день различают разнообразные методики выявления ВСР. Особенно нужно акцентировать внимание на следующих способах диагностики:

При применении методов временной области специалисты руководствуются результатами статистических исследований. Интегральные показатели ВСР выявляются при проведении корреляционной ритмографии и автокорреляционного анализа. Методы частотной области предназначены для изучения периодических составляющих вариабельности.
При применении статистических методик исследования ритма сердца производится вычисление NN-интервалов и дальнейший анализ соответствующих измерений. После этого пациенту выдается кардиоинтервалограмма. По сути, она является совокупностью RR-интервалов, выстроенных в определенной последовательности.
Для оценки результатов кардиоинтервалограммы применяются такие критерии:

• SDNN — суммарный показатель ВСР;
• RMSSD — этот критерий представляет собой анализ данных, полученных при сравнении NN-интервалов;
• pNN50 — этот показатель помогает выявить соотношение NN-интервалов, отличающихся друг от друга более чем на 50 мсек, и общего числа NN-интервалов.

При проведении исследования ВСР применяют и геометрические методики. При их использовании кардиоинтервалы представляются в виде случайных величин. Информация об их длительности фиксируется на гистограмме.

Дополнительные критерии, на которые стоит обратить внимание

Для оценки степени адаптации сердца к разнообразным факторам производится расчет дополнительных параметров:

• индекса вегетативного равновесия, отображающего влияние парасимпатической и симпатической систем на состояние сердца;
• показателя адекватности процессов регуляции, необходимого для определения воздействия симпатического отдела на состояние синусового узла;
• индекса напряжения, показывающего степень влияния нервной системы на функционирование сердца.

Пульсоксиметр для проведения исследований

Нужно разобраться более детально с тем, что такое пульсоксиметр. Прибор «Медсканера БИОРС» не только производит анализ ВСР. Прибор предназначен и для оценки уровня насыщения крови кислородом, а также помогает выявить гипоксию. Кислородное голодание губительно для головного мозга. Соответствующее исследование на пульсоксиметре показано следующим категориям больных:

• новорожденным, появившимся на свет раньше положенного срока;
• людям, страдающим хроническими заболеваниями легких;
• пациентам с хроническими болезнями сердца.

Необходимое измерение производится специальным датчиком из силикона, который надевается на палец. Методика является неинвазивной и не причиняет человеку болезненных ощущений.

Причины снижения ВСР

Вариабельность ритма сердца может быть снижена при наличии у больного следующих патологий, представленных в таблице.

http://cardioplanet.ru/zabolevaniya/aritmiya/variabelnost-serdechnogo-ritma

Вариабельность сердечного ритма

Сердечный ритм у человека, отличающегося крепким здоровьем, нельзя назвать постоянной величиной. Он меняется под влиянием различных факторов. Так сердце подстраивается под разнообразные условия внешней среды и патологические процессы, протекающие в самом организме. Изменчивость, непостоянство каких-либо показателей как ответная реакция на всевозможные раздражители, называется вариабельностью.

Что такое вариабельность сердечного ритма?

Вариабельность сердечного ритма — это колебания деятельности миокарда, выражаемые показателями частоты сократительных комплексов и временной протяженности пауз между фазами максимального возбуждения. Причем для каждого функционального состояния организма средняя величина отклонения от нормального ритма будет своей.
Главная мышца организма работает в разном режиме, даже когда человек лежит в расслабленном состоянии. Тем более различными будут циклы его сокращений при физическом напряжении, болезнях, воздействиях низких или высоких температур, ночью или во время переваривания пищи. Вот почему имеет смысл оценивать вариабельность сердечного ритма (ВСР) лишь в стационарном состоянии.
Изучают ВСР по промежуткам между зубцами R на кардиограмме сердца. Именно эти элементы проще всего вычленяются при снятии ЭКГ, так они обладают максимальной амплитудой.
Параметры вариабельности сердечного ритма являются высокоинформативными при определении функционального состояния всех составляющих организма. Они дают возможность оценить слаженность механизмов управления жизненно важными структурами, отслеживать динамику различных процессов, протекающих внутри человека.
Вариабельность параметров ритма сердца снижена, что это значит? Определение уровня ВРС (вариабельности ритма сердца) помогает своевременно выявить состояние, угрожающее жизни. На основании многих исследований было установлено, что эта величина (сниженная) означает стабильный параметр у пациентов с острым инфарктом миокарда в анамнезе.
При проведении процедуры КТГ (определение чсс плода и степени маточного тонуса беременной женщины) можно отметить взаимосвязь вариабельности сердечного ритма будущего ребенка с патологическими процессами внутриутробного развития.

Что такое вариабельность показаний сердечного ритма у подростков? Показатель ВРС может испытывать значительные колебания в этом возрасте. Это связано с особенностями глобальной перестройки организма подростка и неполной сформированностью механизмов саморегуляции внутренних структур (вегетативной нервной системы).
Метод оценки сердечной деятельности при помощи ВСР широко используется, так как он информативен и одновременно прост, не требует хирургического вмешательства в организм.

Взаимодействие сердечно-сосудистой и вегетативной систем

Центральная нервная система представлена двумя отделами: соматическим и вегетативным. Последний является автономной структурой, поддерживающей гомеостаз человеческого организма – способность сохранять стабильную и оптимальную работу всех его составляющих. Кровеносные сосуды вместе с сердцем также находится в сфере влияния вегетативной нервной системы (ВНС).
Различают следующие две ветви ВНС:

Способна увеличивать частоту сердечного ритма, активируя бета-адренорецепторы, расположенные в синоатриальном центре.
Участвует в регуляции работы желудочков.

Замедляет сердцебиения, воздействуя на холинорецепторы того же синусового узла. Способна значительно влиять на его деятельность в целом, а также стимулирует атриовентрикулярный участок.
Важно! В процессе дыхания разница в ритме сердца тоже ощутима, связана с угнетением (на вдохе) и активацией (при выдохе) блуждающего нерва.
Соответственно, скорость частоты сокращений сначала растет, затем падает.
Вариабельность ритма сердца устанавливает эффективность взаимодействия миокарда с вегетативной нервной системой. Чем выше показатели ВРС, тем более благоприятно это для организма. Самые лучшие параметры у спортсменов и здоровых людей. Когда же вариабельность ритма резко снижена, это может привести к смерти. При этом повышенный тонус парасимпатической системы ведет к подъему вариабельности, а высокий симпатический тонус может снизить ВРС.

Анализ вариабельности сердечного ритма

Колебания частоты и длительности сердечных сокращений можно анализировать разными методами.

Кардиоинтервалограмма

Составляется на основе данных, полученных на ЭКГ (или мониторингом Холтера) в определенные промежутки времени: короткий (5 минут) или длительный (24 часа). Оцениваются только интервалы между кардиоциклами (сокращениями), соответствующими норме (NN).
Основные показатели кардиоинтервалограммы позволяют определить:

• Стандартное отклонение интервалов NN (количественное выражение общего показателя ВСР).
• Соотношение числа нормальных интервалов (имеющих разницу между собой больше, чем в 50 мсек.) с общей суммой интервалов NN.
• Сравнительные характеристики интервалов NN (средняя длина, отличие между максимальным и минимальным промежутком).
• Усредненную частоту пульсаций сердца.
• Разницу между ЧСС в ночное и дневное время.
• Мгновенную ЧСС в разных условиях.

Скаттерограмма

График распределения промежутков между кардиоциклами, отражаемый в координатной сетке с двумя измерениями. Корреляционная ритмография позволяет определить, насколько активным является влияние ВНС на работу миокарда. Используется для диагностирования и исследования нарушений сердечного ритма.

Гистограмма

Отражает графически закономерность распределения долготы сердечных сократительных комплексов. Ось абсцисс определяет значения временных отрезков, ось ординат – количество интервалов. Функция выглядит на графике как сплошная линия (вариационная пульсограмма).

Для оценки вариабельности необходимо применение таких критериев:

• мода (число интервалов между сокращениями, которые преобладают над остальными);
• амплитуда моды (процент интервалов со значением моды);
• вариационный размах (разность максимальной и минимальной длительности интервалов).

Спектральный метод анализа ВСР

Чтобы оценить вариабельность сердечного ритма, часто пользуются спектральным методом анализа. Изучается структура волн на кардиоинтервалограмме и определяется степень активности симпатической и парасимпатической систем, а также соматического отдела ЦНС.
Оценка изменчивости сокращений в разных частотных диапазонах дает возможность вычислить количественный показатель ВСР и получить наглядное представление о соотнесении всех составляющих ритма сердца. Последние показывают уровень участия всех механизмов регуляции в жизнедеятельности организма.
Вот основные компоненты спектрограммы:

Первый компонент называют еще дыхательными волнами. Он отображает деятельность органов дыхания, а также степень воздействия блуждающего нерва на функционирование миокарда.
Второй связан с активностью симпатической системы.

Третий и четвертый компоненты определяют влияние совокупности гуморальных и метаболических факторов (теплообмен, напряженность сосудов).
Спектральный анализ предполагает определение общей мощности всех его элементов – ТР. А также дает возможность вычислить мощность компонентов в отдельности.
Значимыми показателями считаются индексы централизации и вагосимпатического взаимодействия.

http://mirkardio.ru/bolezni/sboi-ritma/variabelnost-serdechnogo-ritma.html

Вариабельность сердечного ритма

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

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

Вариабельность сердечного ритма и построение кардиоинтервалограммы

Сердце в идеале способно реагировать на малейшие изменения в потребностях многочисленных органов и систем. Вариационный анализ ритма сердца дает возможность количественной и дифференцированной оценки степени напряженности или тонуса симпатического и парасимпатического отделов ВНС. Оценивается их взаимодействие в различных функциональных состояниях, а также деятельности подсистем, управляющих работой различных органов. Поэтому программа-максимум этого направления состоит в разработки вычислительно-аналитических методов комплексной диагностики организма по динамике сердечного ритма.
Методы ВСР не предназначены для диагностики клинических патологий. Там хорошо работают традиционные средства визуального и измерительного анализа. Преимущество данного метода состоит в возможности обнаружить тончайшие отклонения в сердечной деятельности. Поэтому его применение особенно эффективно для оценки общих функциональных возможностей организма. А также ранних отклонений, которые в отсутствие необходимой профилактики постепенно развиваются в серьезные заболевания. Методика ВСР широко используется и во многих самостоятельных практических приложениях. В частности, в холтеровском мониторинге и при оценке тренированности спортсменов. А также в других профессиях, связанных с повышенными физическими и психологическими нагрузками.

Исходными материалом для анализа вариабельности сердечного ритма являются непродолжительные одноканальные записи ЭКГ (по стандарту Северо-американского общества стимуляции и электрофизиологии различают кратковременные записи – 5 минут, и длительные – 24 часа), выполняемые в спокойном, расслабленном состоянии или при функциональных пробах. На первом этапе по такой записи вычисляются последовательные кардиоинтервалы (КИ), в качестве реперных (граничных) точек которых используются R-зубцы, как наиболее выраженные и стабильные компоненты ЭКГ. Метод основан на распознавании и измерении временных интервалов между R–зубцами ЭКГ (R-R-интервалы) (Рис. 1) , построении динамических рядов кардиоинтервалов – кардиоинтервалограммы и последующего анализа полученных числовых рядов различными математическими методами.

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

Методы анализа

Методы анализа ВСР обычно группируются в следующие четыре основные раздела:

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

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

Два контура регуляции

Можно выделить два контура регуляции сердечного ритма: центральный и автономный с прямой и обратной связью.
Рабочими структурами автономного контура регуляции являются: синусовый узел, блуждающие нервы и их ядра в продолговатом мозгу. Автономный контур — это по существу контур парасимпатической регуляции вегетативной нервной системы в состоянии покоя. Различные нагрузки на организм требуют включения в процесс управления сердечным ритмом центрального контура регуляции. При этом происходит смещение вегетативного гомеостаза в сторону преобладания симпатической нервной регуляции.
Центральный контур регуляции сердечного ритма – это сложная многоуровневая система нейрогуморальной регуляции физиологических функций:
1-й уровень обеспечивает взаимодействие организма с внешней средой. К нему относится центральная нервная система, включая корковые механизмы регуляции. Она координирует деятельность всех систем организма в соответствии с воздействием факторов внешней среды.
2-й уровень осуществляет взаимодействие различных систем организма между собой. Основную роль играют высшие вегетативные центры (гипоталамо-гипофизарная система), обеспечивающие гормонально-вегетативный гомеостаз.
3-й уровень обеспечивает внутрисистемный гомеостаз в разных системах организма, в частности в кардиореспираторной системе. Здесь ведущую роль играют подкорковые нервные центры. В частности сосудодвигательный центр, оказывающий стимулирующее или угнетающее действие на сердце через волокна симпатических нервов.

Рис. 2. Механизмы регуляции сердечного ритма (на рисунке ПСНС — парасимпатическая нервная система).
Анализ ВСР используют для оценки вегетативной регуляции ритма сердца у практически здоровых людей с целью выявления их адаптационных возможностей и у больных с различной патологией сердечно-сосудистой системы и вегетативной нервной системы. В частности для предупреждения инфаркта миокарда.

Математический анализ вариабельности сердечного ритма

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

1. Статистические методы

По исходному динамическому ряду R-R интервалов вычисляются следующие статистические характеристики:
— RRNN— математическое ожидание (М) — среднее значение продолжительности R-R интервала, обладает наименьшей изменчивостью среди всех показателей сердечного ритма, так как является одним из наиболее гомеостатируемых параметров организма; характеризует гуморальную регуляцию;
— SDNN (мс) — среднее квадратическое отклонение (СКО), является одним из основных показателей вариабельности СР; характеризует вагусную регуляцию;
— RMSSD (мс) — среднеквадратичное различие между длительностью соседних R-R интервалов, является мерой ВСР с малой продолжительностью циклов;
— рNN50 (%) — доля соседних синусовых интервалов R-R, которые различаются более чем на 50 мс. Является отражением синусовой аритмии, связанной с дыханием;
— CV — коэффициент вариации (КВ), КВ=СКО / М х 100, по физиологическому смыслу не отличается от среднего квадратического отклонения, но является показателем, нормированным по частоте пульса.

2. Метод вариационной пульсометрии

— Мо — мода — диапазон наиболее часто встречающихся значений кардиоинтервалов. Обычно в качестве моды принимают начальное значение диапазона, в котором отмечается наибольшее число R-R-интервалов. Иногда принимается середина интервала. Мода указывает на наиболее вероятный уровень функционирования системы кровообращения (точнее, синусового узла) и при достаточно стационарных процессах совпадает с математическим ожиданием. В переходных процессах значение М-Мо может быть условной мерой нестационарности. А значение Мо указывает на доминирующий в этом процессе уровень функционирования;
— АМо — амплитуда моды — число кардиоинтервалов, попавших в диапазон моды (в %). Величина амплитуды моды зависит от влияния симпатического отдела вегетативной нервной системы и отражает степень централизации управления сердечным ритмом;
— DX — вариационный размах (ВР), DX=RRMAXx-RRMIN — максимальная амплитуда колебаний значений кардиоинтервалов, определяемая по разности между максимальной и минимальной продолжительностью кардиоцикла. Вариационный размах отражает суммарный эффект регуляции ритма вегетативной нервной системой в значительной мере связанный с состоянием парасимпатического отдела вегетативной нервной системы. Однако, в определенных условиях при значительной амплитуде медленных волн вариационной размах зависит в большей мере от состояния подкорковых нервных центров, чем от тонуса парасимпатической системы;
— ВПР — вегетативный показатель ритма. ВПР = 1 /(Мо х ВР); позволяет судить о вегетативном балансе с точки зрения оценки активности автономного контура регуляции. Чем выше эта активность, т.е. чем меньше величина ВПР, тем в большей мере вегетативный баланс смещен в сторону преобладания парасимпатического отдела;
— ИН — индекс напряжения регуляторных систем [Баевский Р.М., 1974]. ИН = АМо/(2ВР х Mo), отражает степень централизации управления сердечным ритмом. Чем меньше величина ИН, тем больше активность парасимпатического отдела и автономного контура. Чем больше величина ИН, тем выше активность симпатического отдела и степень централизации управления сердечным ритмом.
У здоровых взрослых людей средние показатели вариационной пульсометрии составляют: Мо — 0.80 ± 0.04 сек.; АМо — 43.0 ± 0.9%; ВР — 0.21 ± 0.01 сек. ИН у хорошо физически развитых лиц колеблется в пределах от 80 до 140 усл.ед.

3. Спектральный метод анализа ВСР

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

Применение спектрального анализа позволяет количественно оценить различные частотные составляющие колебаний ритма сердца и наглядно графически представить соотношения разных компонентов сердечного ритма, отражающих активность определенных звеньев регуляторного механизма. Выделяют три главных спектральных компонента (см. рис. выше):
— HF (s – волны) — дыхательные волны или быстрые волны (Т=2,5-6,6 сек., v=0,15-0,4 Гц.), отражают процессы дыхания и другие виды парасимпатической активности, на спектрограмме отмечены зеленым цветом ;
— LF (m – волны) — медленные волны I порядка (MBI) или средние волны (Т=10-30сек., v=0.04-0.15 Гц) связаны с симпатической активностью (в первую очередь вазомоторного центра), на спектрограмме отмечены красным цветом ;
— VLF (l – волны) — медленные волны II порядка (MBII) или медленные волны (Т>30сек., v 2 )

http://edu-biz.org/2014/03/31/variabelnost-serdechnogo-ritma/

Вариабельность сердечного ритма. Часть 1. Введение.

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

Наше сердце — это не просто насос. Это очень сложный, центр обработки информации, который общается с головным мозгом с помощью нервной и гормональной системы, а также другими путям . В статьях [1, 2] доступно обширное описание и схемы взаимодействия сердца с головным мозгом.
И мы так же не управляем нашим сердцем, его автономность обусловлена работой синусового узла — который запускает сокращение сердечной мышцы. Он обладает автоматизмом, то есть самопроизвольно возбуждается и запускает распространение потенциала действия по миокарду, что вызывает сокращение сердца.

Синусовый узел тоже работает сам по себе, несмотря на то, что на нем сказывается работа всего организма — центральной нервной система, вегетативной (автономной) нервной система (ВНС), а также различных гуморальных и рефлекторных воздействий.
Рисунок 3. Двухконтурная модель регуляции сердечного ритма (по Баевскому Р.М., 1979 г.) CCC — сердечно-сосудистая система.
Автономный контур регуляции состоит из синусового узла, который непосредственно связан с сердечно-сосудистой системой (ССС) и через нее с системой дыхания (С.д.) и нервными центрами, обеспечивающими рефлекторную регуляцию дыхания и кровообращения. Непосредственное воздействие на клетки синусового узла оказывают блуждающие нервы (V).
Центральный контур регуляции воздействует на синусовый узел через симпатические нервы (S) и гуморальный канал регуляции (г.к.), либо изменяет центральный тонус ядер блуждающих нервов имеет более сложную структуру, он состоит из 3 уровней, в зависимости от выполняемых функций.
Уровень В: центральный контур управления сердечным ритмом, обеспечивает “внутрисистемный” гомеостаз через симпатическую систему.
Уровень Б: обеспечивает межсистемный гомеостаз, между различными системами организма с помощью нервных клеток и гуморально ( с помощью гормонов).
Уровень А: обеспечивает адаптацию с внешней средой с помощью центральной нервной системы.
Эффективная адаптация происходит с минимальным участием высших уровней управления, то есть за счет автономного контура. Чем больше вклад центральных контуров тем сложней и “дороже” организму адаптироваться.
На записи ЭКГ это выглядит примерно так:
Рисунок 5. Вариабельность сердечного ритма
На этом наша вводная часть закончена, далее мы расскажем как получить данные, что с ними делать, как интерпретировать, какие возникают трудности и как все это применять в тренировочном процессе.
Так как нам интересна работа всех регуляторных систем организма, а она отображается на работе синусового узла, крайне важно исключить из рассмотрения результаты действия других центров возбуждения, действие которых для наших целей будет являться помехой.
Поэтому крайне важно чтобы сокращение сердца запускал именно синусовый узел. На ЭКГ это будет проявляться в виде зубца P (отмечен красным цветом) ( см. рисунок 6)
Для записи вариабельности сердечного ритма необходим пульсометр, который выдает данные о вариабельности сердечного ритма, например Polar H7. Этого вполне достаточно чтобы получить точные цифры [5, 6] и свежая статья где сравнивает запись с камеры телефона [7]
Возможны различные дефекты записи из-за:

Выбираем любое программное обеспечение для записи и анализа вариабельности сердечного ритма, которое вам нравится. Об этом, позже, будет отдельная статья.
Стараемся исключить все отвлекающие факторы, наша задача в идеале делать все замеры в одно и тоже время и в одном и том же комфортном для нас месте. Также рекомендую встать с кровати, сделать необходимые (утренние) процедуры и вернуться назад — это уменьшить шанс уснуть во время записи, что периодически случается. Полежать еще пару минут и включить запись. Чем продолжительней запись тем более она информативна. Для коротких записей обычно достаточно 5 минут. Есть еще варианты записи 256 RR интервалов [8, 9]. Хотя можно встретить и попытки оценить ваше состояние и по более коротким записям. Мы используем 10 минутную запись, хотя хотелось бы и побольше…Более длинная запись будет содержать больше информации о состоянии организма.
И так, мы получили массив RR интервалов, который выглядит примерно так: рисунок 7:
Рисунок 7. 10 минутная утренняя запись вариабельности сердечного ритма.
Перед началом анализа нужно исключить из исходных данных артефакты и шумы (экстрасистолы, аритмии, дефекты записи и т.д.). Если это нельзя сделать, то такие данные не годятся, вероятней всего показатели будут либо завышены, либо занижены.
Далее разберем основные показатели для оценки состояния организма.
Методы временной области
Вариабельность сердечного ритма может быть оценена различными способами. Один из самых простых способов — это оценить статистическую изменчивость последовательности RR интервалов, для этого используют статистический метод. Это позволяет количественно оценить вариабельность в определенном промежутке времени.
SDNN — стандартное отклонение всех нормальных (синусовых, NN) интервалов от среднего значения. Отражает общую вариабельность всего спектра, коррелирует с общей мощностью (TP), в большей степени зависит от низкочастотной составляющей. Также любое ваше движение во времени записи обязательно отразится на этом показателе. Один из основных показателей, оценивающий механизмы регуляции.
В статье [10] пытаются найти корреляцию этого показателя с VO2Max.
NN50 — количество пар последовательных интервалов, которые отличаются друг от друга более чем на 50 мс.
pNN50 — % NN50 интервалов от общего количества всех NN интервалов. Говорит о активности парасимпатической системы.
RMSSD — так же как и pNN50 свидетельствует в основном о активности парасимпатической системы [11]. Измеряется как квадратный корень из средних квадратов разностей смежных NN интервалов.
Авторы [12, 13] считают RMSSD и его производные одни из самых удобных параметров для оценки состояния спортсменов.
А работе [14] оценивают динамику подготовки триатлетов на основе RMSSD и ln RMSSD за 32 недели.
Также этот показатель коррелирует с состоянием иммунной системы [15].
CV(SDNN/R-Rср) — коэффициент вариации, позволяет оценивать влияния ЧСС на вариабельность.
Для наглядности прикрепил файл с динамикой некоторых показателей, указанных выше, в период до и после полумарафона который был 5.11.2017.
Если внимательно посмотреть на запись вариабельности, то можно увидеть что она меняется волнообразно (см. Рис.
Рис. 8 . Волнообразная структура сердечного ритма собаки =) Исключительно для большей наглядности
Чтобы оценить эти волны надо преобразовать это все в другой вид с помощью преобразования Фурье (на рис. 9 продемонстрировано применение преобразования Фурье).
Рисунок 9. Преобразование Фурье.
Теперь мы можем, оценить мощность этих волн и сравнить их между собой см.
Рисунок 10. Спектральный анализ ВСР
Далее мы будем использовать следующий показатели :
HF (High Frequency) — мощность высокочастотной области спектра, диапазон от 0.15 Гц до 0.4 Гц, что соответствует периоду между 2.5 сек и 7 сек. Этот показатель отражает работу парасимпатической системы. Основной медиатор — ацетилхолин, который достаточно быстро разрушается. HF отражает наше дыхание. Точнее дыхательную волну — во время вдоха интервал между сокращениями сердца уменьшается, а во время выдоха увеличивается [16].
С этим показателем все “хорошо”, есть много научных статей доказывающие его взаимосвязь с парасимпатической системой.
LF (Low Frequency) — мощность низкочастотной части спектра, медленные волны, диапазон от 0.04 Гц до 0.15 Гц, что соответствует периоду между 7 сек и 25 сек. Основной медиатор — норадреналин. LF отражает работу симпатической системы.
В отличие от HF тут все сложней, не совсем ясно, действительно ли он отражает симпатическую систему. Хотя в случаи 24 часового мониторинга это подтверждается следующим исследованием [17]. Однако в большой статье [18] говорится о сложности интерпретации и даже опровергается связь этого показателя с симпатической системой.
LF/HF — отражает баланс симпатического и парасимпатического отделов ВНС.
VLF (Very Low Frequency) — очень медленные волны, с частотой до 0.04 Гц. Период между 25 до 300 сек. До сих пор не ясно, что он отображает, особенно на 5 мин записях. Есть статьи, в которых видна корреляция с циркадными ритмами и температурой тела. У здоровых людей наблюдается увеличение мощности VLF, которое происходит ночью и пики перед пробуждением [19]. Это увеличение автономной активности, по-видимому, коррелирует с пиком утреннего кортизола.
В статье [20] пытаются найти корреляцию этого показателя с депрессивным состоянием. Кроме того, малая мощность в этой полосе была связана с сильным воспалением [21, 22].
Анализировать VLF можно лишь при длительных записях.
TP (Total Power) — общая мощность всех волн с частотой в диапазоне от 0,0033 Гц до 0.40 Гц.
HFL — новый показатель, базирующийся на динамическом сравнении HF и LF составляющих вариабельности сердечного ритма. Показатель HLF позволяет характеризовать в динамике вегетативный баланс симпатической и парасимпатической систем. Увеличение этого показателя свидетельствовало о преобладании парасимпатической регуляции в механизмах адаптации, снижение показателя говорило о включение симпатической регуляции.
А вот так выглядит динамика, в период выступления на полумарафоне, показателей, обозначенных выше:
В следующей части статьи мы сделаем обзор различных приложений для оценки вариабельности сердечного ритма и потом перейдем непосредственно к практике.
2. Armour, J.A. and J.L. Ardell, eds. Neurocardiology., Oxford University Press: New York. The little brain on the heart, 1994. [ PDF ]
3. Баевский Прогнозирование состояний на грани нормы и патологии. “Медицина”, 1979.
4.Fred Shaffer, Rollin McCraty and Christopher L. Zerr. A healthy heart is not a metronome: an integrative review of the heart\’s anatomy and heart rate variability, 2014. [ NCBI ]
5. Vanderlei L C, Silva R A, Pastre C M, Azevedo F M, and Godoy M F, Comparison of the Polar S810i monitor and the ECG for the analysis of heart rate variability in the time and frequency domains, Braz. J. Med. Biol. Res., 2008.[ Scielo ]
6. Nunan D, Jakovljevic G, Donovan G, Hodges L D, Sandercock G R, and Brodie D A, Levels of agreement for RR intervals and short-term heart rate variability obtained from the Polar S810 and an alternative system, Eur. J. Appl. Physiol, 2008, 103(5): 529–537.
7. Plews DJ, Scott B, Altini M, Wood M, Kilding AE, Laursen PB, Comparison of Heart-Rate-Variability Recording With Smartphone Photoplethysmography, Polar H7 Chest Strap, and Electrocardiography, 2017. [ NCBI ]
8. Boulos M., Barron S., Nicolski E., Markiewicz W. Power spectral analysis of heart rate variability during upright tilt test: a comparison of patients with syncope and normal subjects. Cardiology, 1996; 87:1, 28.
9. Kouakam C., Lacroix D., Zghal N., Logier R., Klug D., Le Franc P., Jarwe M., Kacet S. Inadequate sympathovagal balance in response to orthostatism in patients with unexplained syncope and a positive head up tilt test. Heart 1999 Sep; 82(3):312-8
10. Arsalan Aslani, Amir Aslani,1 Jalal Kheirkhah,2 and Vahid Sobhani, Cardio-pulmonary fitness test by ultra-short heart rate variability , 2011. [ PubMed ]
11. Berntson GG, Lozano DL, Chen YJ., Filter properties of root mean square successive difference (RMSSD) for heart rate, 2005. [ PubMed ]
12. Buchheit M., Monitoring training status with HR measures: do all roads lead to Rome?, 2014. [ PubMed ]
13. Laurent Schmitt, Jacques Regnard, and Gregoire P. Millet, Monitoring Fatigue Status with HRV Measures in Elite Athletes: An Avenue Beyond RMSSD?, 2015. [ PubMed ]
14. Stanley J, D\’Auria S, Buchheit M.Cardiac parasympathetic activity and race performance: an elite triathlete case study., 2015. [ PubMed ]
15. German Hernandez Cruz, Jose Naranjo Orellana, Adrian Rosas Taraco, and Blanca Rangel Colmenero, Leukocyte Populations are Associated with Heart Rate Variability After a Triathlon, 2016. [ PubMed ]
16. Eckberg, D.L., Human sinus arrhythmia as an index of vagal outflow. Journal of Applied Physiology, 1983. 54: p. 961-966.
17. Axelrod, S., et al., Spectral analysis of fluctuations in heart rate: An objective evaluation. Nephron, 1987. 45: p. 202-206
.
18. George E. Billman, The LF/HF ratio does not accurately measure cardiac sympatho-vagal balance, 2013
19. Huikuri H.V., et al., Circadian rhythms of frequency domain measures of heart rate variability in healthy subjects and patients with coronary artery disease. Effects of arousal and upright posture, 1994
20. Julia D. Blood , Jia Wu, Tara M. Chaplin, Rebecca Hommer, Lauren Vazquez, Helena J.V. Rutherford, Linda C. Mayes, and Michael J. Crowleyb,, The variable heart: High frequency and very low frequency correlates of depressive symptoms in children and adolescents, 2015. [ PubMed ]
21. Lampert, R., Bremner JD, Su S, Miller A, Lee F, Cheema F, Goldberg J, Vaccarino V. Decreased heart rate variability is associated with higher levels of inflammation in middle-aged men., 2008. [ PubMed ]
22. Carney RM, Freedland KE, Stein PK, Miller GE, Steinmeyer B, Rich MW, Duntley SP., Heart rate variability and markers of inflammation and coagulation in depressed patients with coronary heart disease, 2007. [ PubMed ]
23. Task Force of the European Society of Cardiology and the North American Society of Pacing and Electrophysiology. Heart Rate Variability. Standarts of Measurements, Physiological Interpretation, and Clinical Use. Circulation, 1996; 93:1043.

http://www.trilife.ru/blogs/7958/variabelnost-serdechnogo-ritma/