Актуальность

Современная медицинская практика все чаще обращается к физиологическому анализу с позиций представлений об организме, как о целостной структуре. При этом регуляция рассматривается как главный фактор адаптации, который характеризует уровень резистентности, а следовательно и состояние здоровья.

В соответствии с теорией функциональных систем П.К.Анохина (1973) изменения частоты пульса являются конечным результатом деятельности механизмов регуляции, которые могут быть названы системой или инструментом, создающим упорядоченное взаимоотношение между всеми ее элементами [1, с.59]. Поэтому, о ценка регуляции по характеристикам вариабельности ритма сердца (ВРС) в динамике внешнего воздействия является перспективным методом диагностики функциональных характеристик организма и эффективности лечебных факторов [2-4] .

Применение ВРС при гипербарической оксигенации (ГБО) получило особенно широкое применение[5-7]. Это связано с тем, что лечебная гипероксия является одновременно лечебным фактором и экстремальным воздействием, поэтому клинические исследования ВРС в динамике во время ГБО являются классическим методом оценки специфической реактивности.

Данная работа возникла как “сопутствующий продукт” клинического исследования эффективности ГБО по данным ВРС. Получен ряд новых научных фактов о изменении регуляции во время ГБО. Анализ динамики недостаточно известных производных спектрального анализа ВРС позволил высказать ряд теоретических суждений, которые дополняют и развивают известные модели регуляции ВРС.

Материалы и методы

Исследование ВРС во время ГБО выполнено у 148 больных при: различных экстремальных состояниях - 83 наблюдения (экзогенная интоксикация, шок, сепсис); рассеянном склерозе – 46 наблюдений; при начальных нарушениях мозгового кровообращения у ликвидаторов последствий аварии (ЛПА) на ЧАЭС – 19 наблюдений. Всем больным гипербарическая оксигенация (ГБО) проводилась как компонент комплексной терапии. В режиме 0,2 МПа, по 40 минут ежедневно, на протяжении 10 сеансов.

Изучение ВРС выполнено при помощи специально разработанной технологии [8] , которая позволила осуществить межгрупповой мультипараметрический динамический статистический анализ 30 производных вариабельности сердечного ритма. Наряду с общепринятыми производными ВРС, исследована динамика периодов спектральной мощности сердечного ритма, которые имели максимальное значение в каждом из трех диапазонов: tMax_HF(0,15-0,35 Гц); tMax_LF (0,05-0,35 Гц); tMax_VLF (0,004-0,05 Гц) . Данные частотные диапазоны выделены на основании существующего стандарта [9] , как характеристики соответствующих уровней регуляции. Максимальное значение спектральной мощности в определенном диапазоне может рассматриваться как главный осциллятор соответствующего уровня регуляции. Значения главных осцилляторов оцениваются по величине периода, который обратно пропорционален частоте.

Всего проанализировано 18670 выборок кардиоинтервалов на протяжении 1430 сеансов ГБО. Формирование групп для сравнительного анализа динамики производных ВРС производилось по клиническим признакам и по признакам подобия трендов показателей ВРС при помощи кластерного анализа. Различные варианты группировок анализировались в 21 серии наблюдений.

Визуализация результатов исследований отражалась “базовой формой” на которой представлялась динамика периодов главных осцилляторов в группах (рис.1-3). По оси ординат – средние значения показателей в группах на этапах ГБО в диапазоне вариационного размаха и стандартная ошибка среднего, по оси абсцисс – этапы сеанса ГБО: 1,14 – до и после ГБО; 2-3, 12-13 пятиминутные промежутки компрессии и декомпрессии соответственно; 4-11 – пятиминутные промежутки изопрессии. При межгрупповом анализе первая группа обозначена тонкой линией, вторая – линией двойной толщины и т.д.

Результаты исследований

Изменение реактивности к гипероксии по данным периодов главных осцилляторов в изучаемых спектральных диапазонах в общей группе представлены на рис.1. Эти изменения носят характер закономерности.

Главный осциллятор высокочастотного диапазона (tMax_HF) наиболее динамично изменяется на первых этапах компрессии в сравнении с другими 29 показателями ВРС. Этот показатель имеет максимальные различия между 1 и 2 этапами (p<0,001) . Считается общепризнанным, что высокочастотный диапазон ВРС характеризует в большей степени состояние парасимпатической регуляции. Короткий латентный период раздражения блуждающего нерва [10, с.23 ] наряду с нашими данными указывает на то, что tMax_HF характеризует парасимпатический уровень регуляции .

На начальных этапах изопрессии, как правило улучшается функциональное состояние организма. Если принять это допущение и учесть данные графиков, тогда смещение главных осцилляторов в более низкочастотный диапазон соответствует улучшению функционального состояния организма.

В обобщенной группе наблюдений обнаружен важный факт: на последних этапах изопрессии (9-11), когда наиболее вероятны патогенные эффекты гипероксии, только по данным tMax_LF (в сравнении с другими 29 показателями ВРС) отмечается однозначная тенденция к ухудшению функционального состояния организма.

Наблюдение, относящиеся к экстремальным состояниям были разделены на две подгруппы по данным кластерного анализа динамики индекса вегетативного напряжения во время ГБО. При этом, в первой группе с максимальным уровнем вегетативного напряжения на этапах ГБО средние значения индекса напряжения составили 900-2000ед., во второй группе –120-200ед. Динамика периодов главных осцилляторов в спектральных диапазонах в этих группах представлена на рис.2.

Исходные значения показателей достоверно различаются: p<0,05 для tMax_HF и tMax_LF; p<0,001 для tMax_VLF. Эти различия сохраняются на протяжении всего сеанса ГБО, причем при выраженном вегетативном напряжении в диапазонах высоких и очень низких частот главный осциллятор имеет меньший период, а в диапазоне низкой частоты – больший. Эти закономерности носят отчетливый достоверный характер. Для физиологической интерпретации этого факта до сих пор нет теоретической базы. Показатели низкочастотного диапазона ВРС характеризуют симпатическое звено адаптации, поэтому более высокое значение tMax_LF при более выраженном напряжении вегетативной регуляции отражает базисный уровень симпатического тонуса у наиболее тяжелых больных.

Особый интерес представляет клинико-электрофизиологические сопоставления в группе ЛПА, т.к. у этих больных ведущим является дисрегуляторный синдром [11-12]. Эти наблюдения были разделены на две подгруппы, которые характеризовались различной степенью проявлений патологических признаков заболевания. Из 30 производных ВРС только показатель tMax_HF имел достоверные исходные различия (p<0,01). У больных с менее выраженными патологическими симптомами tMax_HF соответствовал 4,2±0,2с, во второй группе – 3,8±0,25с. Э та разница увеличилась во время компрессии и сохранилась после ГБО. При анализе реактивности к гипероксии только показатели автокорреляционного анализа ВРС имели достоверно различные тренды на этапах ГБО. Однако, максимальные различия на последнем этапе изопрессии, когда наиболее вероятны патогенные эффекты гипероксии, имели только tMax_HF и tMax_VLF (p< 0,01 и p<0, 001 соответственно) .

По нашему мнению нарушения регуляции являются главным фактором риска возникновения патогенных эффектов ГБО. В группе ЛПА нами не отмечено достоверных клинических эффектов ГБО в отличие от других групп наблюдений. Исходя из нашего анализа следует, что в группе ЛПА период главных осцилляторов в высокочастотном и очень низкочастотном диапазоне являются наиболее точными критериями тяжести заболевания и оценки предвестников патогенных эффектов гипероксии.

Динамика изучаемых показателей в группах, сформированных по нозологическому принципу представлена на рис.3.

Группа экстремальных состояний по исходным данным и базисному уровню показателей отличается от двух других групп. Динамика tMax_HF имеет более устойчивые тренды, характеризуется большей реактивностью к гипероксии, особенно у 2-3 групп на начальных этапах ГБО. Изменение tMax_LF и tMax_VLF у ЛПА характеризуются определенной периодичностью, несвойственной для других групп наблюдений. Очевидно это качественные проявления дисрегуляции: нарушение обратной афферентации функциональных систем у ЛПА приводит к более выраженной флуктуации регуляторных посылок вокруг оптимального уровня в процессе адаптации к гиперокси.

Таким образом получен ряд новых научных фактов о миграции главных осцилляторов частотных диапазонов ВРС в процессе лечебной гипероксии. Закономерности этой миграции имели связь с клиническими проявлениями заболеваний. Эти данные имеют прикладное физиологическое значение.

Наиболее известная модель регуляции сердечного ритма предложена Баевским Р.М. и соавт. [7] . В этой модели общий подход в оценке вариабельности ритма сердца заключается в том, что, во первых, более высокие уровни управления рассматриваются как ингибиторы активности более низких, и, во вторых, период колебаний ритма сердца связывается с уровнем управления: чем больше период, тем выше уровень управления.

Мы предлагаем усложнить эту модель. Если следовать гипотезе, что амплитуда спектральной мощности в каждом из волновых диапазонов отражает состояние активации соответствующего уровня регуляции, тогда можно предположить, что в пределах каждого уровня существуют те же закономерности. Т.е. уровень можно условно разбить на подуровни, и в их пределах оценивать главный осциллятор регуляции. Если сделать допущение, что спектральные диапазоны ВРС отражают состояние соответствующих уровней регуляции тогда абстрактную модель регуляции ВРС можно представить следующим образом (рис.4).

Соответствие уровней регуляции структурным уровням А-С условно и в данной работе не обсуждается. Однако, эта модель предполагает, что действительно имеется структурное представительство в центральной нервной системе указанных уровней регуляции. Тогда при определенном значении периода главного осциллятора уровня можно будет судить о состоянии соответствующей структуры головного мозга.

Выводы

Обнаружены взаимосвязи клинических проявлений заболеваний и особенностей изменений периодов главных осцилляторов частотных диапазонов при спектральном анализе сердечного ритма во время лечебной гипероксии. Получение таких фактов стало возможным благодаря динамическому анализу соответствующих показателей в статистически значимых выборках. Развивая концепцию модели регуляции сердечного ритма можно предложить следующее объяснение полученным данным: смещение пикового значения спектральной мощности в пределах изучаемого частотного диапазона является следствием миграции центра управления сердечным ритмом на соответствующем структурном уровне регуляции.

Результаты представленных исследований показали ранее неизвестные клинико-электрофизиологические соотношения. Целенаправленные физиологические исследования в этом направлении позволят уточнить ряд концептуальных вопросов в механизмах регуляции сердечным ритмом, а также выяснить диагностическое значение новых производных ВРС.

Литература

1. Баевский Р.М., Кириллов О.И., Клецкин С.З. Математический анализ изменений сердечного ритма при стрессе.- М., 1984.- 384с.
2. Жемайтите Д., Кепеженас А., Мартинкенас А., Подлипските А., Варонецкас Г.Ж. Зависимость характеристик сердечного ритма и кровотока от возраста у здоровых больных заболеваниями сердечно-сосудистой ситемы.// Физиология человека.- 1998.- №6.-С.56-65.
3. Raymond B. Taverner D., Nandagopal D. and Mazumdar J. Classification of heart rate variability in subjects with mild hypertension // Australasian Physical and Engineering Sciences in Medicine .- 1997 .-V. 20(4).-P.207-213 .
4. Григорьев Е.В., Слепушкин В.Д. Возможности неинвазивного мониторинга регуляторных процессов у больных с шоком. //Вестник интенсивной терапии.- 1998.- №3.-С.54-56.
5. Лившиц Б.М., Крылов В.В., Ромасенко М.В. Некоторые результаты применения вариационной пульсометрии в процессе использования ГБО у больных после клипирования аневризм церебральных сосудов. //Анестезиология и реаниматология.- 1994.- №4.- C.42.
6. Байдин С.А., Чанов Л.Г., Ермолин А.В., Репин В.С., Каримов А.Л. Новые технические средства контроля состояния пациента в ГБО-терапии. //Бюллетень гипербарической биологии и медицины.- 1995.-№ 3.- С.19-26.
7. Агеенко В.П. Кисилев С.О. Критерии эффективности лечения перинатальной энцефалопатии с применением ГБО //Гипербарическая физиология и медицина.- 1995.-№ 2.-С .6-9.
8. Воробьев К.П. Современная технология исследования вегетативной реактивности в научных и практических исследованиях //Украинский медицинский альманах.- 1999.- №1.-С.12-15.
9.Task force of the european society of cardiology and the north american society of pacing and electrophysiology Heart rate variability. Standards of measurement, physiological interpretation, and clinical use //Eur Heart J.- 1996.- V.17.- P.354-381.
10. Рябыкина Г.В., Соболев А.В. Вариабельность ритма сердца.-М.:Старко.-1998.-196с.
11. Никифоров А.М., Чепрасов В.Ю., Шамова Н.С., Шамов В.А. Особенности биоэлектрической активности головного мозга у участников ликвидации последствий аварии на чернобыльской АЭС в отдаленном периоде //Физиология человека.- 1998.- №6.- С.48-55.
12. Лях Ю.Е., Бессмертная Е.В., Джоджуа А.Г. Компьютерно-топографический анализ ЭЭГ у ликвидаторов аварии на чернобыльской АЭС // Архив клинической и экспериментальной медицины(приложение).- 1997.- №3.- Т.6.- С.16-19.