СПЕКТРАЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СЕРДЕЧНОГО РИТМА У

Вестник Челябинского государственного университета. 2013. № 26 (317).
Образование и здравоохранение. Вып. 1. С. 73–76.
Л. А. Михайлова
СПЕКТРАЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СЕРДЕЧНОГО РИТМА
У ДЕВУШЕК-СТАРШЕКЛАССНИЦ
Показано, что в состоянии покоя у девушек-старшеклассниц поддержание стабильности сердечного
ритма обеспечивается центральным и автономным контуром регуляции с преобладанием парасимпатических модуляций. Процесс восстановления сердечной деятельности после активного ортостаза
сопровождается активацией автономного контура регуляции с преобладанием симпатических модуляций и зависит от типа вегетативной реактивности.
Ключевые слова: подростки, двигательная активность, сердечный ритм, волновая
характеристика сердечного ритма, регуляция сердечной деятельности.
Процесс обучения в старших классах сопровождается увеличением объёма воспринимаемой
информации, получаемой при использовании
компьютерных средств и телекоммуникационных сетей глобального масштаба. Это приводит
к сокращению времени активного отдыха, повышению доли статической нагрузки, а также может сопровождаться снижением резервных возможностей ведущих функциональных систем
организма, в т. ч. и сердечно-сосудистой [1–3; 5;
8–10]. Ряд исследователей отмечает различия в
показателях мощности левого желудочка, ударного объёма крови у школьниц, занимающихся
углублённым изучением профильных предметов
и обучающихся по стандартной программе, в то
же время как уровень частоты сердечных сокращений, диастолического артериального давления
у этих групп остаётся стабильной величиной [7;
11]. В последнее время всё чаще обсуждается вопрос включения в новые образовательные технологии оздоровительной физической тренировки
различного вида и интенсивности, что позволяет
оптимизировать двигательный режим и повысить
качество жизни школьника [4–6; 8].
Цель проведённого исследования — выявить
динамику показателей системной гемодинамики у школьников старших классов с повышенной
учебной нагрузкой, находящихся на различном
двигательном режиме.
Материалы и методы исследования. Проведено динамическое обследование 59 школьниц 15–16 лет, проживающих в г. Железногорске
Красноярского края. Было выделено три группы:
I группа (28 человек) с нормотоническим, II группа (15 человек) с гиперсимпатикотоническим и III
группа (16 человек) с асимпатикотоническим типом реагирования. Обследование проводилось
в начале учебного года (сентябрь) при участии
С. И. Кимяевой в соответствии с юридическими и
этическими принципами медико-биологических
исследований у человека (заключение локального
этического комитета КрасГМУ, протокол № 40 от
4 мая 2012 г.).
Состояние сердечно-сосудистой системы исследовали на аппаратно-программном комплексе «Valenta+», артериальное давление определяли по методу Короткова. Для выяснения особенностей регуляции и поддержания стабильности
сердечного ритма использовалась активная ортостатическая проба (АОП) и метод кардиоинтервалографии (КИГ). Полученные материалы обработаны с помощью пакета прикладных
программ для Windows-2000. Преобразование
рядов R-R-интервалов в кардиоинтервалограмму и математическая обработка кардиоинтервалов производились на КДК «Valenta+». Точность
измерения R-R-интервалов составляла 1 мс.
Из любой записи ЭКГ обрабатывали по 300 R-Rинтервалов. Рассчитывались частота сердечных сокращений (ЧСС), наиболее часто встречающееся значение кардиоинтервала в анализируемой кардиоинтервалограмме (Мо), разница
между максимальным и минимальным значениями в динамическом ряду R-R-интервалов, преобразованных в NN-интервалы кардиоинтервалограммы (ΔХ), количество кардиоинтервалов,
соответствующих модальному классу, выраженное в процентах от общего объёма выборки
(АМо), индекс вегетативного равновесия (ИВР,
отношение АМо/ ΔХ). Индекс напряжения ИН
рассчитывали по формуле Р. М. Баевского ИН
= AMo : (2 · ΔХ · Mo). Спектральный анализ сердечного ритма проводили в диапазонах: высокочастотном (HF; 0,1–0,5 Гц), низкочастотном (LF;
0,03–0,1 Гц), сверхнизкочастотном (VLF; менее
0,03 Гц). Определяли абсолютные значения мощ-
74
Л. А. Михайлова
ностей в указанных диапазонах и рассчитывали нормированные мощности спектров (HF %,
LF, %, VLF, %). Проводили расчёт ряда относительных коэффициентов. Различия между группами оценивали по критерию Фишера с поправкой Бонферрони.
Результаты исследований и их обсуждение.
Согласно полученным данным частота сердечных сокращений (ЧСС) у всех типов вегетативной реактивности не имеет статистически значимых отличий между группами и соответствует
общепринятым возрастным нормативам. В состоянии покоя основные показатели, характеризующие сердечный ритм, у школьниц с нормотонической и гиперсимпатикотонической реактивностью практически не имеют отличий, а у девушек
III группы отмечается более стабильный ритм
сердечной активности (таблица). Это проявляется
в меньшем вариационном размахе и более высокой АМо. Показатели ИН и ИВР свидетельствуют
об определённом участии в регуляции стабиль-
ности сердечного ритма как центрального, так и
автономного контура регуляции.
Анализ спектра ЧСС показал высокую мощность частотных характеристик у школьников:
медиана этого показателя у девушек I группы — 2 075 усл. ед., II группы — 2 077 усл. ед.,
а III группы составила 1 172 усл. ед. Состав спектра следующий (рис. 1).
В состоянии покоя доля высокочастотных волн
I порядка (HF) в общем спектре во всех группах
преобладает, далее по общему вкладу следуют
медленные волны (LF) и очень медленные волны III порядка (VLF). Следовательно, на деятельность сердца в большей степени оказывают влияние автономный контур регуляции (в основном
вагус), а также гуморальные факторы.
Выполнение нагрузочного теста — АОП —
сопровождалось следующими изменениями по
сравнению с состоянием покоя (рис. 2).
У девушек с нормотоническим типом вегетативной реактивности увеличивается ЧСС
Показатели центральной гемодинамики у старшеклассниц (медиана и квартили [25–75])
Межгрупповые различия
(по коэф. дост. Фишера
с поправкой Бонферрони)
Нормотония,
n = 28
Гиперсимпатикотония, n = 15
Асимпатикотония,
n = 16
ЧСС, мин
68,2 [64,5–76,9]
75 [68,2–85,7]
70,6 [62,5–78,9]
∆Х, с
0,39 [0,30–0,47]
0,37 [0,25–0,54]
0,29 [0,23–0,33]
Mo, c
0,88 [0,82–0,98]
0,82 [0,77–0,88]
0,88 [0,77–1,03]
AMo, %
32,0 [28,0–35,0]
36,0 [27,0–47,0]
38,0 [33,5–51,5]
р 1–3 < 0,05
ИН, усл. ед.
46,5 [33,0–63,0]
69,0 [33,0–110,0]
67,5 [50,5–120,0]
р 1–3 = 0,063
ИВР, усл. ед.
83,75 [63,30–111,55]
108,7 [60,0–162,5]
134,8 [100,45–200,45]
р 1–3 = 0,056
Параметр
100
р 2–3 = 0,087
%
100%
80
HF
80%
60
60%
L F,%
LF
40
40%
20
VL F,%
20%
0
0%
VLF
фо н
АОП
АОП
Фон
но р мо то ни я
Нормотония
фо н
АОП
Фон
АОП
Гиперсимпатикотония
г и пер си мпати к о то ни я
фо н
АОП
Фон
АОП
аси мпати к о то ни я
Асимпатикотония
Рис. 1. Содержание высокочастотных (HF), медленных (LF) и очень медленных (VLF) волн
в спектральной характеристике сердечного ритма в состоянии покоя
и при выполнении активной ортостатической пробы (АОП) у девушек старшеклассниц
нормотония
250
200
гип ерсимп атик отония
нормотония
асимп атик отония
гип ерсимп атик отония
200
150
250
асимп атик отония
нормотония
150
Спектральная200
характеристика 100
сердечного
ритма
у девушек-старшеклассниц...
гип
ерсимп атик
отония
75
100асимп атик отония
50
%
250
250
50
150
Нормотония
нормотония
0
100
Гиперсимпатикотония
гиперсимпатикотония
2000
200
-50
50
асимпатикотония
Асимпатикотония
-50
150
150
-100
0
-100
100
100
-50
ЧСС
∆Х
ЧСС
Mo
∆Х
AМo
Mo
AМo
ИН
ИН
ИВР
ИВР
50
50
-100
ЧСС
00
∆Х
Mo
AМo
ИН
ИВР
-50
–50
-100
–100
ЧСС
ЧСС
ΔХ
∆Х
Мо
Mo
АМо
AМo
ИН
ИН
ИВР
ИВР
Рис. 2. Отклонение показателей стабильности сердечного ритма после выполнения АОП по сравнению
с состоянием покоя у девушек-старшеклассниц:
ЧСС — частота сердечных сокращений; ΔХ – вариационный размах; Мо — мода; АМо — амплитуда
моды; ИН — индекс напряжения; ИВР — индекс вегетативного равновесия
(на 22,1±1,12 %, р < 0,01), а показатель ΔХ остаётся в прежних пределах, в то время как Мо снижается (на 22,7±1,17 %, р < 0,01), АМо возрастает (на
11,5±0,97 %, р < 0,05), а уровень ИН и ИВР свидетельствуют об ауксотоническом типе реагирования, сохраняя ведущее влияние центрального
контура регулирования сердечной деятельности.
Спектральный анализ свидетельствует о снижении общей мощности частотных характеристик
(на 30,8±2,31 %) и доли высокочастотных волн и
повышении влияния симпатических модуляций
(доля LF составляет 48,5±2,17 %).
При выполнении АОП у девушек II группы
ЧСС возрастает на 26,9±1,9 %, при этом сердечный ритм становится более стабильным, о чём
свидетельствует уменьшение вариационного
размаха ΔХ на 24,3±1,94 % и повышение АМо на
41,7±1,12 %. Поддержание сердечного ритма после выполнения АОП у этой группы обеспечивается повышением центральных (ИН возрастает
в 2,53 раза) и автономных влияний (ИВР увеличивается на 72 %). Подтверждением этого служат данные спектрального анализа: доля HF составляет 38,3±1,98 %, а на долю LF приходится
43,9±2,17 %. Кроме этого, следует отметить повышение доли влияния для лиц этой группы и
гуморальных факторов (доля VLF возросла до
17,8±0,97 %).
У девушек с асимпатикотонической реакцией
выполнение АОП приводит к увеличению ЧСС
(на 7,5±1,46 %, р < 0,05). Но при этом стабильность ритма сердца снижается по сравнению с
состоянием покоя, что проявляется в увеличении
вариационного размаха (на 62,1±2,91 %, р < 0,001)
и снижении АМо (на 17,1±1,83 %, р < 0,01), а регулирование сердечного ритма при такой нагрузке
не сопровождается подключением существующих нервных механизмов (ИН и ИВР ниже, чем в
состоянии покоя). Спектральный анализ показал,
что у девушек III группы возрастает общая мощность частотных характеристик на 73,21±3,17 %,
причём преобладающее влияние на стабилизацию сердечного ритма оказывают как парасимпатические (HF = 46,9±2,56 %), так и симпатические влияния (LF = 37,2±1,32 %).
Таким образом, проведённые исследования
свидетельствуют о наличии определённых особенностей в регуляции сердечного ритма у девушек-старшеклассниц с различным типом вегетативной реактивности, что демонстрирует разнообразие исполнительных механизмов исследуемой функциональной системы, обеспечивающих
стабильность сердечной деятельности в состоянии покоя и при выполнении нагрузочных тестов. Так, независимо от типа реакции у девушекстаршеклассниц стабильность сердечного ритма
в состоянии покоя обеспечивается преимущественно центральными и автономными (в большей степени парасимпатическими) влияниями.
Восстановление сердечного ритма после выполнения активной ортостатической пробы обеспечивается в большей степени автономным контуром регуляции с преобладанием симпатических
и снижением парасимпатических модуляций во
всех группах. Кроме этого, у девушек с гиперсимпатикотоническим типом вегетативной реактив-
76
Л. А. Михайлова
ности возрастает доля гуморального звена в регуляции этого процесса.
Выводы:
1. В состоянии покоя поддержание стабильности сердечного ритма у девушек-старшеклассниц
обеспечивается центральным и автономным контуром регуляции с преобладанием парасимпатических модуляций.
2. Стабильность сердечного ритма после ортостатической пробы у девушек с нормо- и гиперсимпатикотоническим типами вегетативной
реактивности повышается, а у лиц с асимпатикотоническим типом реагирования — снижается. Процесс восстановления сердечной деятельности сопровождается активацией автономного
контура регуляции с преобладанием симпатических модуляций, а у девушек с гиперсимпатикотоничеким типом вегетативной реактивности повышается также активность центрального контура регуляции и гуморальных факторов.
Список литературы
1. Алфёрова, О. П. Особенности вегетативной регуляции и интегрированных показателей
адаптированности сердечно-сосудистой системы
у подростков / О. П. Алфёрова, А. Я. Осин // Соврем. проблемы науки и образования. 2012. № 2.
С. 113.
2. Доцоев, Л. Я. Вариабельность сердечного
ритма у учащихся 9-х классов при выполнении
корректурной пробы / Л. Я. Доцоев, A. M. Усынин
// Вестн. ЮУрГУ. 2006. № 3–1. С. 123–124.
3. Койчубеков, Б. К. Механизмы нелинейной динамики сердечного ритма. Влияние вегетативной нервной системы / Б. К. Койчубеков,
М. А. Сорокина, И. В. Коршуков // Успехи соврем.
естествознания. 2013. № 4. С. 42–46.
4. Кудря, О. Н. Вегетативное обеспечение сердечно-сосудистой системы при ортостатическом
тестировании спортсменов / О. Н. Кудря // Бюл.
сиб. медицины. 2010. № 9. С. 75–81.
5. Михайлов, В. М. Пределы физиологической
нормы параметров вариабельности сердечного
ритма здоровых подростков 14–16 лет в зависимости от пола и уровня тренированности / В. М. Михайлов, О. М. Филькина, Т. Г. Шанина // Ультразвуковая и функционал. диагностика. 2009. № 3.
С. 67–73.
6. Михайлова, Л. А. Динамика физической
подготовленности и показателей внешнего дыхания у девушек-подростков, обучающихся по специальной учебной программе / Л. А. Михайлова,
С. И. Кимяева // Вестн. ЮУрГУ. 2013. Т. 13, № 1.
С. 58–62.
7. Молоканова, Ю. П. Факторы, определяющие
ритм сердечных сокращений у лиц юношеского
возраста / Ю. П. Молоканова // Вестн. Моск. гос.
обл. ун-та. Сер. Естеств. науки. 2013. № 2. С. 63–66.
8. Панкова, Н. Б. Функциональное развитие
вегетативной регуляции сердечно-сосудистой
системы человека в онтогенезе / Н. Б. Панкова //
Рос. физиол. журн. им. И. М. Сеченова. 2008. № 3.
С. 267–275.
9. Покровский, В. М. Ритм сердца в целостном
организме: механизмы формирования / В. М. Покровский // Кубан. науч. мед. вестн. 2006. № 9. С.
22–26.
10. Спивак, Е. М. Показатели вариабельности сердечного ритма и психофизиологического состояния организма подростков с нормальным и повышенным артериальным давлением
/ Е. М. Спивак, Н. В. Печникова, А. Г. Гущин //
Ярослав. пед. вестн. 2012. Т. 3, № 3. С. 159–161.
11. Хураськина, Н. В. Возрастная динамика регуляции сердечного ритма у учащихся / Н. В. Хураськина, Л. А. Александрова, Л. Ф. Чемерова //
Вестн. Чуваш. гос. пед. ун-та им. И. Я. Яковлева.
2010. № 4. С. 204–209.