Функциональное состояние центрального кровообращения и вариабельности хроно- и интропной функции сердца у девочек в зависимости от преобладания спектров в диапазонах

Актуальность работы. Колебания - процесс достаточно распространенный в природе, они присущи практически всем уровням ее организации. Наиболее изученной в настоящее время является вариабельность функционирования органов системы кровообращения в медленноволновом диапазоне, в частности, сердечного ритма.

Начало исследованиям медленноволновых колебаний функционирования сердечно-сосудистой системы положено в 1760 году, когда А. Галлер обнаружил наличие синусовой аритмии [1]. Впервые присутствие колебаний ритма сердца с меньшей частотой, чем дыхательные волны было показано А. Флейшем и Р. Бекманом [2], которым еще в 1932 г. удалось обнаружить колебания частоты сердечных сокращений (ЧСС) с периодами 10 с и более.

Однако интенсивное изучение вариабельности ритма сердца и других показателей кровообращения началось лишь в середине прошлого столетия, благодаря внедрению компьютерных программ спектрального анализа с использованием быстрого преобразования Фурье [3, 4 и др.]. Особый интерес в изучении медленноволновых колебаний вызван вероятной связью различных частотных спектров с деятельностью отделов системы регуляции функций организма [7-9 и др.].

С момента обнаружения медленноволновых колебаний наиболее актуальным стал вопрос о механизмах их возникновения. Многочисленные исследования позволили установить связь высокочастотных (ВЧ) колебаний (от 0,15 до 0,5 Гц) медленноволнового диапазона, возникающих в результате колебаний активности блуждающего нерва, с актом дыхания [5, 6, 10, 11]. Низкочастотные (НЧ) колебания от 0,075 до 0,15 Гц, по данным многих авторов, являются результатом активности симпатической нервной системы и тесно связаны с барорегуляцией [10, 12, 13, 15 и др.].

До настоящего времени больше всего откры тых вопросов остается в механизмах возникновения медленноволновых колебаний с частотой менее 0,075 Гц. Однако, опираясь на результаты проведенных исследований, по-видимому, можно говорить о надсегментарном их происхождении с высших центров вегетативной регуляции [14, 16]. При этом, согласно стандартам по измерению, физиологической интерпретации и клиническому использованию анализа вариабельности сердечного ритма (2001 г.) и данным некоторых авторов [12, 17, 18], диапазон колебаний менее 0,075 Гц целесообразно разделять на два: самый низкочастотный (СНЧ) от 0 до 0,025 Гц и очень низкочастотный (ОНЧ) от 0,025 до 0,075 Гц. При этом исследования [12, 19, 20] свидетельствуют о роли гуморальных факторов в возникновении ОНЧ колебаний.

Несмотря на большое количество публикаций, в источниках литературы недостаточно внимания уделяется изучению вариабельности показателей кровообращения у детей. В доступной нам литературе мы не встречали анализа особенностей центрального кровообращения и их вариабельности в зависимости от преобладания мощности колебаний в диапазонах.

Цель исследования. Изучение особенностей ритма сердца и фракции выброса левого желудочка и их вариабельности в зависимости от преобладания мощности колебаний в диапазонах медленноволнового спектра у девочек младшего и старшего школьного возрастов.

Организация и методы исследования. В исследованиях участвовали девочки младшего (п = = 163) и старшего (п = 141) школьного возраста первой медицинской группы, не посещающие спортивные секции.

Регистрация ритма сердца (PC) и фракции выброса (ФВ) левого желудочка в положении лежа при каждом сокращении в течение 500 кардиоинтервалов проводились при помощи биоимпеданс - ной тетраполярной реополиграфии на базе компьютерной системы «Кентавр IIРС» фирмы «Микролюкс» (рекомендована к производству и применению в медицинской практике протоколом № POCC.RU.AK) 45.В00211 от 28.11.2002 г.). В системе «Кентавр» РС регистрируется по электрокардиограмме (ЭКГ) первого стандартного отведения. Расчет ФВ производится при помощи формулы Тагифта по ЭКГ и первой производной трансторакальной реограммы [21, 22].

Спектральный анализ колебаний изучаемых показателей проводился при помощи компьютерной программы, использующей метод быстрого дала в ОНЧ диапазоне. Кроме того, в младшем школьном возрасте НЧ колебания встречались в 17,79 %, ВЧ - в 12,88 %, а в старшем школьном -19,86 и 9,22 % соответственно. В остальных случаях мощность колебаний равномерно распределялась в 2-х и более диапазонах. Следовательно, для девочек периода отрочества характерны ОНЧ колебания ритма сердца, которые, по мнению одних авторов [12, 19, 20], связаны с гормональными факторами регуляции, а по данным других [14, 16] -с высшими центрами вегетативной системы.

В табл. 1 представлены особенности ЧСС и ее вариабельности у обследованных девочек.

Таблица 1

Частота сердечных сокращений и показатели вариабельности ритма сердца в зависимости от преобладания диапазона спектра колебаний (М ± т)

Возраст	Группа по преобладанию диапазона	ЧСС, уд./мин	ОМС, усл. ед.	Fm, Гц	Мо, Гц
Младший школьный (8-11 лет)	1	—	—	—	—
	2	92,80 ± 0,79	29,03 ± 2,87	0,030 ± 0,0004	0,025 ± 0,0004
	3	84,07 ± 1,87	13,95 ±2,12	0,079 ± 0,0049	0,076 ± 0,0057
	4	80,82 ± 1,79	8,45 ± 0,48	0,215 ±0,0160	0,210 ±0,0180
Старший школьный (12-15 лет)	1	—	—	—
	2	82,59+ 1,07	16,95 ± 2,01	0,032 ± 0,0005	0,030 ± 0,0045
	3	76,35 ± 2,09	8,20 ± 0,69	0,078 ± 0,0037	0,070 ± 0,0043
	4	79,33 ± 3,5	8,79 ± 1,13	0,150 ±0,0150	0,160 ±0,0160

Примечание: группа 1 - преобладание СНЧ колебаний РС; группа 2 - преобладание ОНЧ колебаний; группа 3 - преобладание НЧ колебаний; группа 4 - преобладание ВЧ колебаний.

преобразования Фурье. Изучались следующие характеристики вариабельности: общая мощность спектра (ОМС, усл. ед.), середина спектра колебаний (Fm, Гц), распределение мощности по четырем диапазонам (усл. ед. и в %). Кроме того, по спектрограммам определялась мода (Мо, Гц) частоты колебаний.

Учитывая психомоторные особенности детей данного возраста, все результаты спектрального анализа подвергались 60,0 % фильтрации, что позволило устранить помехи и погрешности в процессе регистрации показателей.

При проведении статистической обработки для выявления различий абсолютных показателей использовался критерий Стьюдента, относительных - критерий Фишера.

По преобладанию относительной доли ОМС колебаний изучаемых показателей девочки были разделены на группы. В первую вошли дети с преобладанием СНЧ колебаний, во вторую - ОНЧ, третью составили девочки с преимущественными НЧ, а четвертую - с ВЧ колебаниями.

Анализ распределения мощности колебаний в диапазонах показал, что ни в той, ни в другой возрастной группе не превалируют СНЧ колебания сердечного ритма. У большинства обследованных девочек, 58,28 % в младшем школьном возрасте и 61,02 % в старшем, мощность колебаний преобла-

Как видно из табл. 1, во 2-й и 3-й группах девочек, независимо от преобладания диапазона спектра, проявляется возрастная динамика уреже-ния сокращений сердца. В младшем школьном возрасте у девочек 2-й группы наблюдаются статистически достоверно более высокие значения ЧСС и ОМС ее колебаний. При этом частотные характеристики вариабельности располагаются практически на границе СНЧ и ОНЧ диапазонов. Учитывая результаты исследований некоторых авторов [23, 24], можно предположить, что данные колебания РС связаны с активностью циркулирующего адреналина, обладающего положительным хронотропным влиянием на деятельность сердца.

Общая мощность спектра характеризует всю вариабельность показателя, которая связана с количественной и качественной стороной осцилляторов [12]. Следовательно, можно полагать, что при преобладании ОНЧ колебаний на ЧСС воздействует достаточно большой круг факторов, ведущих к вариабельности, которые, по-видимому, связаны с уровнями регуляции. Данное обстоятельство может быть связано с возрастной особенностью поддержания оптимального уровня сокращений сердца. Кроме того, необходимо отметить, что в данной группе девочек наименьшая доля ВЧ колебаний (1,82 %), связана с активностью блуждающего нерва.

При сравнении ЧСС девочек 3-й и 4-й групп младшего школьного возраста статистически достоверной разницы нет, в то же время спектральные характеристики значительно отличаются. В частности, в 3-й группе частотные характеристики расположены в НЧ, где, по данным В. Pomeranz с соавт. [25], колебания PC связаны с активностью симпатической нервной системы. Кроме того, в данной группе наблюдается более высокая ОМС (р < 0,01).

В 4-й группе девочек данного возраста частотные характеристики также совпадают с преобладающим диапазоном по мощности, однако практически в 2 раза меньше частоты дыхательных движений. Это согласуется с гипотезой взаимодействия дыхательного и кардиомоторного центров на уровне продолговатого мозга, с задержкой проведения возбуждения [26, 27]. Отчасти подтверждением является аналогичное соотношение частот колебаний PC и дыхательных движений в 4-й группе девушек старшего школьного возраста.

Отсутствие разницы ЧСС 3-й и 4-й групп девушек младшего школьного возраста может быть связано с тем, что надсегментарные влияния на синусовый узел преобладают над периферическими. При этом относительная доля ОНС и СНЧ колебаний статистически (по критерию Фишера) одинакова, 24,77 % в 3-й и 21,96 % в 4-й группе.

В старшем школьном возрасте во 2-й и 3-й группах, кроме возрастной динамики ЧСС, наблюдаются более низкие значения ОМС (р < 0,01— 0,001). Это может быть признаком адаптации, когда для поддержания адекватного уровня ЧСС включается меньшее количество регуляторных механизмов. Несмотря на то, что в старшем школьном возрасте наблюдается повышение активности центральных и периферических структур вегетативной регуляции.

Межвозрастные различия проявляются и в распределении ОМС по диапазонам спектра. Например, во 2-й группе старшего школьного возраста более низкие значения ОМС связаны с СНЧ и

ОНЧ диапазонами, что может свидетельствовать о снижении роли надсегментарных структур в вариабельности ЧСС. В 3-й группе девочек данного возраста более низкие значения ОМС связаны с ОНЧ, НЧ и ВЧ диапазонами. При этом в относительном распределении наблюдается более высокие показатели мощности в НЧ и низкие в ВЧ диапазонах. В данном случае, по-видимому, учитывая физиологические эффекты симпатической и парасимпатической нервной системы, проявляется модулирующая роль блуждающего нерва не только в ВЧ, но и в низкочастотных диапазонах [25].

При сравнении ЧСС 4-й группы девочек старшего школьного возраста со 2-й и 3-й различий не выявлено. При этом не наблюдается межвозрастных различий ни в ОМС и в ее распределении по диапазонам спектра.

Анализ распределения мощности колебаний ФВ показывает, что в младшем школьном возрасте у большинства девочек (49,08 %) преобладающим является ВЧ диапазон. В 31,29 % случаев преобладает мощность НЧ колебаний и в 9,81 % - ОНЧ. У остальных девочек мощность равномерно распределена по нескольким диапазонам.

В старшем школьном возрасте наблюдается увеличение (19,15 %, р < 0,01) количества девочек с преобладанием ОНЧ колебаний ФВ. Кроме того, в 2,13 % случаев встречалось преимущество СНЧ колебаний.

В табл. 2 представлены особенности ФВ и ее спектральных характеристик в зависимости от преобладания диапазона медленноволнового спектра.

Как видно из табл. 2, общая вариабельность (ОМС) ФВ ниже аналогичного показателя PC, что свидетельствует о стабильности функции сократимости миокарда. При этом ФВ статистически достоверно не различает в зависимости от преобладания тех или иных колебаний. Данное обстоятельство может быть связано со значимой ролью интракардиальных механизмов в регуляции сократимости в покое и, по-видимому, вариабельность

Таблица 2

Фракция выброса и показатели ее вариабельности в зависимости от преобладания диапазона спектра колебаний (М ± т)

Возраст	Группа по преобладанию диапазона	ФВ, %	ОМС, усл. ед.	Fm, Гц	Мо, Гц
Младший школьный (8-11 лет)	1	—	—	—	—
	2	68,25 ± 0,57	0,27 ± 0,03	0,029 ± 0,0014	0,024 ± 0,0006
	3	69,62 ± 0,40	0,83 ± 0,09	0,093 ± 0,0028	0,082 ± 0,0042
	4	69,10 ±0,32	0,77 ± 0,08	0,240 ± 0,0098	0,240 ±0,0100
Старший школьный (12-15 лет)	1	67,50 ± 0,24	0,47 ± 0,12	0,020 ± 0,0003	0,018 ± 0,0003
	2	68,00 ± 0,27	0,47 ± 0,05	0,037 ± 0,0023	0,028 ± 0,0009
	3	67,96 ±0,31	0,79 ±0,11	0,110 ± 0,0028	0,091 ±0,0038
	4	67,95 ± 0,25	1,49 ±0,16	0,190 ± 0,0069	0,180 ±0,0100

Примечание: группа 1 - преобладание СНЧ колебаний PC; группа 2 - преобладание ОНЧ колебаний; группа 3 - преобладание НЧ колебаний; группа 4 - преобладание ВЧ колебаний.

ФВ является отражением общих нейрогумораль-ных влияний на гемодинамику.

В младшем школьном возрасте ОМС колебаний ФВ во 2-й группе статистически достоверно (р < 0,0001) ниже, по сравнению с 3-й и 4-й группами. В старшем школьном возрасте статистическая достоверность появляется при сравнении ОМС 4-й группы с остальными, где наблюдаются более высокие значения. При этом обращает на себя внимание то, что в вариабельности ФВ наблюдается тенденция увеличения ОМС с ростом частоты медленноволновых колебаний. Следовательно, можно полагать, что чем выше уровень регуляции, тем меньше колебаний показателя. В вариабельности PC наблюдается обратная связь, подтверждаемая корреляционным анализом.

Кроме того, если во 2-й группе частотные характеристики колебаний PC и ФВ не отличаются, что свидетельствует о сродстве их происхождения, то в 3-й группе данные показатели вариабельности ФВ более высокие (кроме Мо в младшем школьном возрасте). Это может быть связано с различиями генеза и механизма возникновения колебаний изучаемых показателей. В частности, результатом взаимодействия степени влияния различных уровней регуляции, ведущего к формированию определенной частоты колебаний.

В 4-й группе статистическая достоверность проявляется только при сравнении Fm колебаний в старшем школьном возрасте.

Необходимо отметить, что в старшем школьном возрасте у трех девочек обнаруживались СНЧ колебания ФВ, которые проявлялись спектральным пиком в 0,018-0,02 Гц диапазоне. Сами величины ФВ отличались достаточной стабильностью в процессе регистрации, что проявлялось низкой ОМС. При этом практически вся вариабельность была сосредоточена в ОНЧ и СНЧ диапазонах (53,27 % и 43,25 % соответственно). Данные особенности вариабельности ФВ, по-видимому, являются проявлением исключительно центрального генеза колебаний показателя, связанного с дезадаптацией в системах регуляции кровообращения с началом. препубертатных нейроэндокринных изменений.

Таким образом, результаты исследования показывают, что у большинства девочек периода отрочества в медленноволновом спектре ритма сердца преобладают очень низкочастотные колебания, а фракции выброса левого желудочка - высокочастотные. При этом если частота сердечных сокращений значительно отличается, в зависимости от преобладания медленноволновых колебаний, то в показателях фракции выброса наблюдается стабильность, что, учитывая регуляторный генез вариабельности центрального кровообращения, свидетельствует о значимой роли внутрисердечных механизмов в поддержании сократимости миокарда в состоянии покоя. Для большинства девочек периода отрочества характерно преобла дание очень низкочастотных колебаний в медлен-новоновом диапазоне спектра. При этом у них наблюдается более высокая частота сердечных сокращений и общая вариабельность показателя. Величины фракции выброса левого желудочка у обследованных девочек не зависели от особенностей ее вариабельности в покое. Это свидетельствует о высокой роли внутрисердечных механизмов в поддержании адекватного уровня сократимости. Учитывая системность медленноволновых колебаний параметров кровообращения, исследования позволяют сделать вывод о том, что очень низкочастотные колебания ритма сердца и фракции выброса однородны, а низко и высокочастотные различны.