АНАЛИЗ ВАРИАБЕЛЬНОСТИ СЕРДЕЧНОГО РИТМА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ РАЗЛИЧНЫХ ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАФИЧЕСКИХ СИСТЕМ (часть 1)
| 
| Аннотация Настоящие методические рекомендации подготовлены в соответствии с решением Комиссии по клинико-диагностическим приборам и аппаратам Комитета по новой медицинской технике МЗ РФ (протокол № 4 от 11 апреля 2000 г) |
|
| Annotation |
|
|
| Автор Баевский, Р. М., Иванов, Г. Г., Чирейкин, Л. В., Гаврилушкин, А. П., Довгалевский, П. Я., Кукушкин, Ю. А., Миронова, Т. Ф., Прилуцкий, Д. А., Семенов, А. В., Федоров, В. Ф., Флейшман, А. Н., Медведев, М. М. |
|
| Номера и рубрики ВА-N24 от 02/03/2002, стр. 65 /.. В помощь практическому врачу |
Настоящие методические рекомендации по анализу вариабельности сердечного ритма (ВСР) обобщают многолетний опыт отечественных исследований в данной области. В представляемых материалах учитывается также зарубежный опыт. Данные рекомендации распространяются только на так называемые «короткие» записи сердечного ритма (от нескольких минут до нескольких часов) и не относятся к 24-часовым записям.
Представлены основные рабочие определения и научно-теоретические основы метода анализа ВСР. Рассмотрены области применения метода и показания к его использованию. Предложены стандартные подходы к сбору информации и рекомендации по методам ее обработки. Дано описание основных методов анализа ВСР и рассмотрены пути их стандартизации и дальнейшего развития.
Представлены основные подходы к оценке результатов анализа ВСР, в том числе клинико-физиологическая интерпретация и оценка функциональных состояний. Рассмотрены вопросы воспроизводимости и сравнимости получаемых результатов Обсуждаются перспективы дальнейшего развития методов анализа ВСР.
ВВЕДЕНИЕ
Анализ вариабельности сердечного ритма (ВСР) начал активно развиваться в СССР в начале 60-х годов. Одним из важных стимулов его развития послужили успехи космической медицины (Parin V.V., Baevsky R.M., Gazenko O.G, 1965). В 1966 году в Москве состоялся первый симпозиум по вариабельности сердечного ритма (по математическому анализу ритма сердца) (Парин В.В.,. Баевский Р.М., 1968). Максимальная активность исследователей, работающих в области анализа ВСР в СССР, отмечалась в 70-х – начале 80-х годов (Жемайтите Д.И., 1965,1970; Нидеккер И.Г., 1968; Власов Ю.А. и др., 1971; Кудрявцева В.И., 1974; Воскресенский А.Д,, Вентцель М.Д., 1974; Никулина Г.А., 1974; Баевский Р.М.,1972, 1976, 1979; Воробьев В.И., 1978, Клецкин С.З., 1980, Безруких М.М., 1981; Габинский Я.Л., 1982).
Опыт этих исследований был обобщен в вышедшей в 1984 году монографии (Баевский Р.М., Кирилов О.И., Клецкин С.З., 1984). Резкий рост числа исследований по ВСР за последние 15 лет наблюдался в Западной Европе и США. За последние 5-6 лет ежегодно публикуется до нескольких сотен работ. В России, после наблюдавшегося в конце 80-х – начале 90-х спада активности исследований в области анализа ВСР, в последние годы также отмечается повышенное внимание к этому методу.
Однако в настоящее время большинство российских исследователей пользуется предложенными в 1996 году Европейским Обществом Кардиологии и Северо-Американским Электрофизиологическим Обществом стандартами измерений, физиологической интерпретации ВСР и рекомендациями по клиническому использованию этого метода (Heart rate variability, 1996), которые совершенно не учитывают огромный опыт отечественной науки
Анализ значительного числа публикаций в Российских журналах, материалы многочисленных конференций и симпозиумов показывают, что разработки российских ученых в области анализа ВСР не только не отстают от западных исследователей, но и во многом находятся на передовых рубежах. Только за последние годы в России вышли четыре монографические работы по ВСР (Рябыкина Г.В., Соболев А.В., 1998, 2001; Миронова Т.Ф., Миронов В.А., 1998; Флейшман А.Н., 1999; Михайлов В.М., 2000). В периодической печати регулярно публикуются обзоры по различным аспектам анализа ВСР (Рябыкина Г.В., Соболев А.В., 1996, Явелов И.С., Грацианский Н.А.Зуйков Ю.А., 1997, Баевский Р.М., Иванов Г.Г., 2001). Результаты исследований российских ученых по ВСР регулярно представляются на Всероссийских и Международных кардиологических конгрессах и симпозиумах ( 1996, 1997, 1999, 2002).
Настоящие рекомендации разработаны на основе обобщения опыта отечественных исследований в этой области с учетом данных, полученных зарубежными учеными. Эти рекомендации не являются обзором литературы и снабжены только ограниченным числом ссылок, упоминаемых в тексте. Рекомендации не содержат материалов по клиническому использованию метода. Их главная цель состоит в стандартизации методики исследований и подходов к анализу данных, чтобы результаты разных исследователей могли сопоставляться друг с другом.
В России разработано и выпускается различными фирмами и предприятиями значительное число приборов и аппаратов для анализа ВСР. К сожалению, каждый из производителей использует собственные стандарты, основанные либо на стандартах, предложенных в Европейско-Американских рекомендациях, либо описанных в отечественной литературе, либо разработанных конкретными медицинскими потребителями (заказчиками). Все это приводит к невозможности сопоставления результатов исследований полученных с помощью разных приборов. Поскольку в ближайшем будущем можно ожидать активного и широкого внедрения методов анализа ВСР в России следует предусмотреть определенные меры по стандартизации метода
В соответствии с решением Комиссии по диагностическим приборам и аппаратам Комитета по новой медицинской технике Минздрава России (протокол № 4 от 11 апреля 2000 г.) была создана группа экспертов для разработки методических рекомендаций по методам анализа ВСР. Представленные ниже рекомендации являются одним из результатов работы этой группы и относится только к анализу так называемых «коротких» записей сердечного ритма с помощью серийно выпускаемых в России электрокардиографических систем. Основные положения данной медицинской инструкции реализованы в следующих электрокардиографических системах, выпускаемых в России серийно:
1. Аппаратно-программный комплекс «Варикард» (Институт внедрения новых медицинских технологий «Рамена», г. Рязань);
2. Компьютерные системы «Вита-Ритм», «ВНС-Ритм», «ВНС-Вита» и «ВНС-Спектр» (Фирма «Нейрософт», г. Иваново);
3. Компьютерный электрокардиограф «Карди» (Фирма «Медицинские компьютерные системы», г. Зеленоград);
4. Аппаратно-программный комплекс АПК-РКГ (ЗАО «Микор», г. Челябинск);
5. Электрокардиографический комплекс «МКА 01» и реографическая приставка «РПКА 2-01» с кардиографическим каналом (НТЦ «МЕДАСС», г. Москва);
6. Комплекс суточного мониторирования ЭКГ «Кардиотехника» («ИНКАРТ», г. Санкт-Петербург).
Все указанные аппаратно-программные комплексы работают совместно с компьютером и обеспечивают формирование динамических рядов кардиоинтервалов с частотой дискретизации электрокардиографического сигнала до 1000 Гц и выше. Точность измерения RR-интервалов ± 1 мс.
ОСНОВНЫЕ РАБОЧИЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Анализ ВСР является методом оценки состояния механизмов регуляции физиологических функций в организме человека и животных, в частности, общей активности регуляторных механизмов, нейрогуморальной регуляции сердца, соотношения между симпатическим и парасимпатическим отделами вегетативной нервной системы.
Текущая активность симпатического и парасимпатического отделов является результатом реакции многоконтурной и многоуровневой системы регуляции кровообращения, изменяющей во времени свои параметры для достижения оптимального приспособительного ответа, который отражает адаптационную реакцию целостного организма.
Адаптационные реакции индивидуальны и реализуются у разных лиц с различной степенью участия функциональных систем, которые обладают в свою очередь обратной связью, изменяющейся во времени и имеющей переменную функциональную организацию. Метод основан на распознавании и измерении временных интервалов между R-зубцами ЭКГ (R-R–интервалы), построении динамических рядов кардиоинтервалов и последующего анализа полученных числовых рядов различными математическими методами. Динамический ряд кардиоинтервалов называют кардиоинтервалограммой (КИГ).
Динамический ряд кардиоинтервалов может быть отнесен к числу стационарных или нестационарных. Стационарными называют случайные процессы, протекающие приблизительно однородно и имеющие вид непрерывных колебаний вокруг некоторого среднего значения. Стационарные процессы характеризуются эргодичностью, т.е. усреднение по времени соответствует усреднению по множеству реализаций. Иными словами на любом участке времени мы должны получать одни и те же характеристики. Нестационарные ( или переходные) процессы имеют определенную тенденцию развития во времени и их характеристики зависят от в начала отсчета. Практически в каждой кардиоинтервалограмме содержатся элементы нестационарности (фрактальные компоненты). В данных методических рекомендациях кардиоинтервалограмма рассматривается как стационарный случайный процесс с соответствующей интерпретацией получаемых в результате ее анализа данных. Для оценки фрактальных компонентов кардиоинтервалограммы в последние годы активно развиваются методы нелинейной динамики (Goldberger A., 1991; Флейшман А.Н., 1999, 2001; Гаврилушкин А.П., Маслюк А.П., 2001)
При анализе динамических рядов кардионтервалов следует различать кратковременные («короткие») и долговременные («длинные») записи. Под последними, как правило, понимают данные, получаемые при 24-х и 48 часовом мониторировании ЭКГ (Холтеровское мониторирование). К так называемым «коротким» записям относят данные исследований, проводимых в течение минут, десятков минут или нескольких часов.
Динамические ряды кардиоинтервалов могут быть получены при анализе любых кардиографических записей (электрических, механических, ультразвуковых и т.д.), однако в данном документе рассматриваются только данные анализа электрокардиосигналов.
Анализ ВСР включает три этапа:
1.Измерение длительности R-R–интервалов и представление динамических рядов кардиоинтервалов в виде кардиоинтервалограммы ( см. рис. 1);
2. Анализ динамических рядов кардиоинтервалов;
3. Оценку результатов анализа ВСР.
Рис. 1. 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.
Измерение длительности R-R-интервалов производится аппаратным или программным путем с точностью до 1 миллисекунды. Проблема распознавания R-зубцов ЭКГ в различных аппаратно-программных комплексах решается по разному. Представление динамических рядов кардиоинтервалов осуществляется в числовом или графическом виде.
Методы анализа динамических рядов кардиоинтервалов можно разделить на визуальные и математические. Визуальный анализ кардиоинтервалограмм ( ритмограмм) был введен Д. Жемайтите (1965, 1972). Предложенная ею классификация ритмограмм до настоящего времени не потеряла своей актуальности (Миронова Т.В., Миронов В.А. 1999). Математические методы анализа можно разделить на три больших класса:
· исследование общей вариабельности (статистические методы или временной анализ).
· исследование периодических составляющих ВСР (частотный анализ).
· исследование внутренней организации динамического ряда кардиоинтервалов (автокорреляционный анализ, корреляционная ритмография, методы нелинейной динамики).
Полученные в результате анализа ВСР числовые значения (показатели ВСР) оцениваются по-разному различными исследователями в зависимости от используемой научно-теоретической концепции.
Рис. 2. Схема двухконтурной модели регуляции сердечного ритма.
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 аритмией. 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 анатомо-морфологические 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 сердечно-сосудистого 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 ВРС, основанная 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.
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 (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 сегменты записи. В отдельных случаях при работе с высокостационарными процессами (эмоциональный стресс, устойчивая фаза физической нагрузки) допустимо использовать и более короткие выборки. При необходимости оценки кардиоинтервалограмм при длительном наблюдении целесообразно использовать в каждом стационарном этапе стандартные 5-минутные сегменты записи и результаты анализа этих сегментов соответствующим образом суммировать. Анализ более продолжительных сегментов записи требует специальной разработки, так как при их оценке следует учитывать наличие в их составе периодических компонентов, отражающих состояние более высоких уровней регуляции, а также важно обращать особое внимание на устойчивость функционального состояния и наличие переходных процессов.
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.
Требования к программному обеспечению, стандарты обработки
1. Должно быть обеспечено представление исходных данных в виде кардиоинтервалограммы с возможностью ее редактирования (удаление артефактов и экстрасистол);
2. Рекомендуется предусмотреть автоматическое распознавание аритмий и их интерполяцию без нарушения стационарности динамического ряда кардиоинтервалов;
3. Рекомендуется предусмотреть возможность преобразования динамического ряда кардиоинтервалов в эквидистантный ряд с частотой квантования 250 мс, 500 мс или 1000 мс (возможность выбора частоты);
4. Возможность выбора метода анализа (см. ниже);
5. Представление результатов анализа в графической форме (вариационные пульсограммы, скатерограммы, спектры и т.п.);
6. Формирование таблицы результатов анализа и соответствующих графических представлений по всем выбранным методам анализа;
7. Рекомендуется предусмотреть возможность автоматизированной оценки результатов анализа (в основном для коммерческих программ и для массового использования);
8. База данных для хранения исходной информации (желательно, в том числе, и исходного ЭКГ-сигнала) и результатов анализа;
9. Должна быть предусмотрена возможность получения справок (по запросу пользователя), относящихся к структуре программы, правилам работы с нею и интерпретации вычисляемых показателей;
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); в) распознавания зубцов P, Q, S, T и сегментов PQ, ORS, QT и ST в ЭКГ, а также построения динамического ряда значений по заданным показателям.
ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА ВСР
Статистические методы
Эти методы применяются для непосредственной количественной оценки ВРС в исследуемый промежуток времени. При их использовании кардиоинтервалограмма рассматривается как совокупность последовательных временных промежутков – интервалов RR. Статистические характеристики динамического ряда кардиоинтервалов включают: SDNN, RMSSD, PNN5O, CV.
SDNN или СКО– суммарный показатель вариабельности величин интервалов RR за весь рассматриваемый период (NN – означает ряд нормальных интервалов «normal to normal» с исключением экстрасистол);
СКО– среднее квадратическое отклонение (выражается в мс);
SDNN – стандартное отклонение NN интервалов (аналог СКО);
SDANN – стандартное отклонение средних значений SDNN из 5 минутных сегментов для записей средней длительности, многочасовых или 24-х часовых записей. Подобным же образом могут обозначаться и стандартные отклонения средних значений других показателей;
RMSSD – квадратный корень из суммы квадратов разности величин последовательных пар интервалов NN (нормальных интервалов RR);
NN5O – количество пар последовательных интервалов NN, различающихся более, чем на 50 миллисекунд, полученное за весь период записи;
PNN5O (%) – процент NN50от общего количества последовательных пар интервалов, различающихся более, чем на 50 миллисекунд, полученное за весь период записи;
CV – коэффициент вариации. Он удобен для практического использования, так как представляет собой нормированную оценку СКО;
CV= СКО/М*100, где М – среднее значение интервалов RR;
D, As, Ex – второй, третий и четвертый статистические моменты. D – это СКО в квадрате, отражает суммарную мощность всех периодических и непериодических колебаний. As – коэффициент аcсиметрии позволяет судить о стационарности исследуемого динамического ряда, о наличии и выраженности переходных процессов, в том числе трендов. Ex – коэффициент эксцессивности отражает скорость (крутизну) изменения случайных нестационарных компонентов динамического ряда и отражает наличие локальных нестационарностей.
Рис. 3. Образцы вариационных пульсограмм при тахикардии и нормокардии.
По данным вариационной пульсометрии вычисляется широко распространенный в России индекс напряжения регуляторных систем или стресс-индекс.
Ин = АМо/2Mо* MxDMn.
Западноевропейские и американские исследователи используют апроксимацию кривой распределения кардиоинтервалов треугольником и вычисляют так называемый триангулярный индекс - интеграл плотности распределения (общее количество кардиоинтервалов) отнесенный к максимуму плотности распределения (АМо). Этот показатель обозначается как TINN (triangular interpolation of NN intervals).
Кроме того, используется построение гистограмм по разностным значениям соседних кардиоинтервалов с аппроксимацией их экспоненциальной кривой и вычислением логарифмического коэффициента, а также другие способы аппроксимации.
Автокорреляционный анализ
Вычисление и построение автокорреляционной функции динамического ряда кардиоинтервалов направлено на изучение внутренней структуры этого ряда как случайного процесса. Автокорреляционная функция представляет собой график динамики коэффициентов корреляции, получаемых при последовательном смещении анализируемого динамического ряда на одно число по отношению к своему собственному ряду.
После первого сдвига на одно значение коэффициент корреляции тем меньше единицы, чем более выражены дыхательные волны (см. рис. 4 вверху). Если в исследуемой выборке доминируют медленноволновые компоненты, то коэффициент корреляции после первого сдвига будет лишь незначительно ниже единицы (см. рис. 4 в середине и внизу). Последующие сдвиги ведут к постепенному уменьшению корреляционных коэффициентов. Автокоррелограмма позволяет судить о скрытой периодичности СР.
Рис. 4. Образцы автокоррелограмм с выраженными дыхательными волнами (вверху), с преобладанием медленных (в середине) и очень медленных ( внизу) волн.
В качестве количественных показателей автокоррелограммы рекомендуются С1 – значение коэффициента корреляции после первого сдвига и С0 – число сдвигов в результате которого значение коэффициента корреляции становиться отрицательным
Рис. 5. Образцы корреляционных ритмограмм (КРГ) - скатерограмм, вверху - нормальная КПГ, внизу - у пациента с аритмией.
Длина овала хорошо коррелировала с величиной HF, а ширина с LF (см. ниже). При аритмиях, когда методы статистического и спектрального анализа вариабельности сердечного ритма малоинформативны или неприемлемы, целесообразно использовать оценку корреляционной ритмограмм.
Другие методы анализа ВСР
Цифровая фильтрация. Методы цифровой фильтрации предназначены для быстрого анализа коротких участков записи ЭКГ (менее 5 минут) и позволяют дать количественную оценку периодических компонентов ВСР. Предложено несколько вариантов цифровой фильтрации. Например, это скользящее усреднение по определенному числу последовательных кардиоинтервалов. Для определения медленных волн 1-го порядка применяют усреднение по 5 или 9 кардиоинтервалам. Для выделения медленных волн 2-го порядка – усреднение по 23 или 25 кардиоинтервалам.
Методы нелинейной динамики. Многообразные влияния на ВСР, включая нейрогуморальные механизмы высших вегетативных центров, обусловливают нелинейный характер изменений сердечного ритма, для описания которых требуется использование специальных методов. В последние годы этому вопросу уделяется большое внимание как за рубежом (Goldberger A., 1990), так и в нашей стране (Флейшман А.Н., 2001; Гаврилушкин А.П., Маслюк А.П., 2001). Для описания нелинейных свойств вариабельности применялись сечение Пуанкаре, кластерный спектральный анализ, графики аттрактора, сингулярное разложение, экспонента Ляпунова, энтропия Колмогорова и др. Все эти методы в настоящее время представляют лишь исследовательский интерес и их практическое применение ограничено. Вместе с тем, следует отметить методику оценки функциональных состояний на основе использования теории хаоса, используемую в приборе «Вита-Ритм» фирмы «Нейрософт» (г. Иваново). В 2001 году в Новокузнецке состоялся специальный симпозиум «Теоретические и прикладные аспекты нелинейной динамики хаоса и фракталов в физиологии и медицине».
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ДАЛЬНЕЙШЕГО РАЗВИТИЯ МЕТОДОВ АНАЛИЗА ВСР
На современном этапе практического использования методов анализа ВСР в прикладной физиологии и клинической медицине представленные выше подходы к физиологической и клинической интерпретации данных позволяют эффективно решать многие задачи диагностического и прогностического профиля, оценки функциональных состояний, контроля эффективности лечебно-профилактических воздействий и т.п. Однако, возможности этой методологии далеко не исчерпаны и ее развитие продолжается. Ниже дается краткий перечень некоторых направлений дальнейшего развития методов анализа ВСР, которые разрабатываются главным образом в России. К их числу относятся:
- Изучение медленных волн 2-го порядка (VLF) и ультрамедленноволновых компонентов спектра сердечного ритма (ULF) - колебаний на частотах ниже 0,01 Гц (100 с), включая минутные и часовые волны (ультрадианные ритмы).
- Развитие методологии вариационной пульсометрии в том числе дифференциальной хронокардиографии и новых подходов к статистическому анализу вариабельности сердечного ритма (Федоров В.Ф., Смирнов А.В,2000).
- Использование вариабельности сердечного ритма для оценки уровня стресса, степени напряжения регуляторных систем (Компьютерная электрокардиография, М., 1999).
- Исследование вариабельности сердечного ритма у детей и подростков, включая влияние школьных нагрузок и возрастно-половые аспекты (Безруких М.М.,1981,ШлыкН.И., 1991).
- Использование методов анализа вариабельности сердечного ритма в космической медицине, в медицине экстремальных воздействий и в различных областях прикладной физиологии (Григорьев А.И., Баевский P.M. ,2001).
- Развитие клинических направлений использования метода: а) в хирургии - контроль анестезии, б) в неврологии - дифференциальная оценка морфологических и функциональных поражений, в) в онкологии - попытки оценки степени метаболических нарушений (Компьютерная электрокардиография, 1999, Флейшман А.Н.1999).
- Развитие новых принципов использования анализа ВСР в кардиологической клинике - оценка тяжести патологического процесса, прогнозирование исходов и эффективности лечения, оценка тяжести и риска при аритмиях (Довгалевский П.Я., Рыбак O.K., 1996, Иванов Г.Г. и др., 1999, МинаковЭ.В.идр. 1998, Миронов В.А, 1998, Яве-ловИ.С.идр., 1997,СметневА.С. и др., 1995).
В заключение следует еще раз подчеркнуть, что в данных методических рекомендациях рассматривались только аспекты использования так называемых «коротких» записей сердечного ритма (от нескольких минут до нескольких часов). Методология исследования и принципы анализа таких записей существенно отличаются от более сложных подходов при работе с 24-х часовыми записями ВСР, получаемыми при Холтеровском монито-рировании. Безусловно, данные суточного наблюдения позволяют более глубоко оценить состояние механизмов нейроэндокринной регуляции кровообращения и в этой области отечественные исследователи достигли значительных успехов ( Рябыкина Г.В., Соболев А.В., 1998; Макаров В.М., 1999). Однако, 24-часовые исследования значительно более трудоемки и дороги, а анализ суточных записей ВСР еще недостаточно разработан, в частности это относится к переходным процессам. Неоспоримым преимуществом коротких записей является более широкий диапазон использования метода, простота аппаратного и программного обеспечения, возможность оперативного получения результатов. Все это определяет перспективность самого широкого распространения методов анализа ВСР в прикладной физиологии, профилактической медицине и клинической практике.
Настоящие методические рекомендации открыты для исправлений и дополнений. Предложения направлять по адресуй 94156, Санкт-Петербург, пр. Пархоменко 15, редакция журнала "Вестник аритмологии", Медведеву М.М.
ЛИТЕРАТУРА.
13. Анохин П.К. Принципиальные вопросы общей тео рии функциональных систем. Принципы системной орга низации функций. М., Наука, 1973, С.5-61.
14. Баевский P.M. К проблеме прогнозирования функцио нального состояния человека в условиях длительного кос мического полета. Физиол. Журн. СССР,1972,6, с.819-827.
15. Баевский P.M. Кибернетический анализ процессов уп- раления сердечным ритмом. Актуальные проблемы физиологии и патологии кровообращения. М., Медици- на.197б. С. 161-175.
16. Баевский P.M., Кириллов О.И., Клецкин С.З. Матема тический анализ изменений сердечного ритма при стрес са. М, Наука, 1984. С. 220
17. Баевский P.M., Берсенева А.П. Оценка адаптационных возможностей организма и риск развития заболеваний. М., Медицина. 1997. С. 265.
18. Баевский P.M. Прогнозирование состояний на грани нормы и патологии. М., Медицина, 1979,205 с.
19. Баевский P.M., Семенов Ю.Н., Черникова А.Г. Ана лиз вариабельности сердечного ритма с помощью ком плекса "Варикард" и проблема распознавания функци ональных состояний. Хронобиологические аспекты ар териальной гипертензии в практике врачебно-летной эк спертизы (Разсолов Н.А., Колесниченко О.Ю.), М.. 2000.С. 167-178
20. Баевский P.M., Иванов Г.Г. Вариабельность сердечно го ритма: теоретические аспекты и возможности клини ческого применения. Ультразвуковая и функциональная диагностика. 2001,3, с. 106 -127
21. Безруких М.М. Регуляция хронотропной функции у школьников 1-4 классов в процессе учебных занятий. Возрастные особенности физиологических систем у де тей и подростков. М., 1981. С.249-254.
22. Воробьев В.И. Исследование математико-статистичес- ких характеристик сердечного ритма как метод оценки реакции лиц разного возраста на мышечную нагрузку. Дисс. канд. биолог, наке, М., ИМБП. 1978.178 с.
23. Вариабельность <
Дата: 2016-09-30, просмотров: 418.
