Механизмы регуляции хроно- и инотропной функции сердца в зависимости от преобладания медленноволновых колебаний ударного объема у детей младшего и среднего школьного возраста

Интенсивное изучение вариабельности ритма сердца и других показателей кровообращения началось в середине прошлого столетия, что стало возможным благодаря внедрению компьютерных программ спектрального анализа с использованием быстрого преобразования Фурье [4, 11 и др.]. При этом особый интерес в изучении медленноволновых колебаний вызван вероятной связью различных частотных спектров с деятельностью отделов системы регуляции функций организма [5, 6, 13 и др.].

С момента обнаружения медленноволновых колебаний наиболее актуальным стал вопрос о механизмах их возникновения. Многочисленные исследования позволили установить связь высокочастотных колебаний (от 0,15 до 0,5 Гц) медленноволнового диапазона с активностью блуждающего нерва и дыхательными движениями [3, 10, 12]. Низкочастотные колебания от 0,075 до 0,15 Гц, по данным многих авторов, являются результатом активности симпатической нервной системы и тесно связаны с барорегуляцией [3,14].

До настоящего времени больше всего открытых 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 [8, 9]. Кроме того, по резуьтатам некоторых авторов [1, 15], данный частотный диапазон может быть связан с активностью гуморальных факторов, таких как ангиотензин, катехоламины, и метаболитами.

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 механизмов регуляции деятельности сердца в зависимости от преобладания медленноволновых колебаний ударного объема в диапазонах спектра у детей.

Цель исследования

Целью исследования являлось изучение особенностей регуляции ритма сердца и фрак- ции выброса левого желудочка в зависимости от преобладания мощности колебаний ударного объема у детей младшего и среднего школьного возраста.

Методы исследования

В исследованиях участвовали здоровые дети младшего (8-11 лет; девочки п = 163 и мальчики п = 159) и среднего (12-15 лет; девочки п = 141 и мальчики п = 136) школьного возраста.

Регистрация ритма сердца (PC), фракции выброса (ФВ) и ударного объема (УО) левого желудочка в положении лежа при каждом сокращении в течение 500 кардиоинтервалов проводилась при помощи биоимпедансной тетраполярной реополи-графии на базе компьютерной системы «Кентавр П РС» фирмы «Микролюкс». В системе «Кентавр» PC регистрируется по электрокардиограмме (ЭКГ) первого стандартного отведения. Расчет ФВ производится при помощи формулы Тагифта, а УО по формуле Кубичека по ЭКГ и первой производной трансторакальной реограммы [2].

Спектральный анализ колебаний изучаемых показателей проводился при помощи компьютерной программы, использующей метод быстрого 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 %).

По результатам спектрального анализа дети были разделены на четыре группы по преобладанию мощности колебаний УО в диапазонах спектра: 1 - самых низкочастотных колебаний (СНЧ); 2 - очень низкочастотных (ОНЧ); 3 - низкочастотных (НЧ); 4 - высокочастотных (ВЧ).

Учитывая психомоторные особенности детей данного возраста, все результаты спектрального анализа подвергались 60 % 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.

Результаты исследования и их обсуждение

В табл. 1 представлены особенности частоты сердечных сокращений и медленноволновой вариабельности PC в зависимости от преобладания мощности колебаний У О в диапазонах спектра.

Как видно из табл. 1 в среднем школьном возрасте в 1 и 2 группах детей наблюдаются более высокие показатели ЧСС, что может определяться преобладанием надсегментарной регуляции дан ных показателей с положительной хронотропией самих механизмов. В частности, таковыми факторами могут являться циркулирующие катехоламины, вызывающие медленноволновые колебания в СНЧ и ОНЧ диапазонах [7]. При этом в младшем школьном возрасте более высокие значения ЧСС наблюдаются только во второй группе, где преобладают ОНЧ колебания УО, тесно связанные как с гуморальными факторами регуляции, так и симпатической нервной системой [4].

Таблица 1

Особенности частоты сердцебиений и спектральных характеристик ритма сердца в зависимости от преобладания диапазона спектра колебаний ударного объема

Возрастнополовая группа	Группа по преобл. диапазона спектра УО	ЧСС, уд./мин.	FmPC, Гц	СНЧ PC, %	ОНЧ PC, %	НЧ PC, %	ВЧ PC, %
Девочки	1	87,00 ± 1,90	0,0270 ±0,0016	34,29 .	51,74	10,07	3,87
младший	2	93,50+ 1,08	0,0440 ± 0,0064	21,15	53,82	17,99	7,04 ■
школьный	3	89,32 ± 1,88	0,0790 ± 0,0110	12,64	38,22	35,95	13,19
возраст	4	. 80,53 ± 1,56	0,0870 ±0,0120	19,77	45,23	15,16	19,89
Девочки	1	84,00 ± 1,91	0,0400 ± 0,0049	17,49	55,90	12,47	14,14
средний	2	82,97 ±1,14	0,0520 ±0,003 8 '	16,33	50,85	21,17	11,65
школьный	3	79,05 ± 1,36	0,0570 ± 0,0048	10,92	37,87	42,61	8,61
возраст	4	79,03 ±1,51	0,0540 ±0,0066	17,73	49,06	25,16	8,06
Мальчики	1	75,50 ±1,21	0,0900 ±0,0291	13,66	27,59	26,52	32,23
младший	2	85,45 ± 1,46	0,0500 ± 0,0093	18,70	48,72	27,88	4,66
школьный	3	82,69 ±1,70	0,0530 ± 0,0040	17,05	38,52	36,84	7,60
возраст	4	80,85 ± 1,32	0,0960 ± 0,0150	13,99	41,26	25,99	18,80
Мальчики	1	80,00 ± 1,61	0,0280 ± 0,0025	33,81	43,76	21,75	0,67
средний	2	79,26 ± 1,44	0,0330 ±0,0027	24,17	60,84	12,17	2,79
школьный	3	72,18 ± 1,07	0,0450 ±0,0039	16,10	50,06	31,88	1,98
возраст	4	76,14 ±1,13	0,0780 ± 0,0120	13,30	40,14	28,13	18,42

С ростом частоты преобладающего диапазона УО наблюдается рост середины спектра колебаний PC, что определяется адекватностью вклада уровней регуляции данных показателей. Исключение составляют мальчики младшего школьного возраста, у которых относительно высокая Fm сопровождается более низкими значениями частоты сердцебиений. Однако середина спектра PC в низко- и высокочастотных диапазонах располагается в более низкочастотной части спектра, по сравнению с колебаниями УО. Данное обстоятельство может определяться значимостью надсегментарных механизмов регуляции ЧСС в этих группах детей.

В диапазонах спектра PC у большинства детей, независимо от вариабельности УО, по мощности преобладают ОНЧ колебания, что подтверждает высокую роль высших центров вегетативной системы в регуляции PC у обследованных детей. Несмотря на это, в 3 группе девочек, а также в 1 и 3 группах мальчиков младшего школьного возраста мощность колебаний PC относительно равномерно распределена в нескольких диапазонах. Следовательно, в данных группах, независимо от особенностей регуляции У О, в поддержании оп тимального уровня PC участвуют как сегментарные, так и надсегментарные механизмы регуляции.

В табл. 2 представлены показатели ФВ и ее медленноволновые колебания у обследованных детей в зависимости от преобладания диапазона спектра УО.

Как видно из табл. 2, нет четкой взаимосвязи преобладающего диапазона колебаний УО и величин фракции выброса, а также ее середины спектра. Независимо от особенностей медленноволновых колебаний У О, за исключением первой группы девочек среднего школьного возраста, частотные спектры ФВ располагаются в низко- и высокочастотных диапазонах. Данное обстоятельство свидетельствует о высокой роли сегментарных механизмов в регуляции инотропной функции сердца у детей обследованного возраста.

Однако необходимо отметить, что при ВЧ колебаниях ударного объема наблюдается преобладание аналогичных колебаний ФВ, что, видимо, связанно однородностью их происхождения. Кроме того, при НЧ колебаниях УО мощность колебаний ФВ достаточно равномерно распределяется по НЧ и ВЧ диапазонам. Можно полагать, что

Интегративная физиология, восстановительная и адаптивная физическая культура

в третьей группе детей наблюдается тесная связь медленноволновых колебаний УО с механизмами регуляции как ФВ, так и ритма сердца.

При этом в 3 и 4 группах детей среднего школьного возраста, по сравнению с младшими школьниками, наблюдаются более высокие показатели мощности ОНЧ диапазона фракции выброса при уменьшении ВЧ колебаний, что свидетельствует о возрастании роли надсегментарных механизмов в регуляции инотропной функции сердца

Таблица 2

Особенности фракции выброса левого желудочка и ее спектральные характеристики в зависимости от преобладания диапазона спектра колебаний ударного объема

Возрастнополовая группа	Группа по преобл. диапазона спектра УО	ФВ, %	ЕшФВ, Гц	снч ФВ, %	ОНЧ ФВ, %	НЧ ФВ, %	ВЧ ФВ, %
Девочки младший школьный возраст	1	70,33 ±0,16	0,1100 ± 0,0242	15,70	22,98	26,21	35,00
	2	69,56 ±0,37	0,1300 ±0,0094	8,74	17,74	34,20	39,60
	3	69,09 ± 0,45	0,1800 ±0,0120	4,03	12,90	32,94	50,17
	4	68,93 ± 0,36	0,1700 ±0,0130	8,05	16,80	21,19	54,04
Девочки средний школьный возраст	1	67,00 ± 0,49	0,0200 ± 0,0003	51,66	44,99	0	3,47
	2	67,91 ± 0,27	0,1200 ±0,0071	7,58	24,92	28,81	39,18
	3	68,18 ±0,24	0,1200 ± 0,0069	3,63	16,40	40,01	40,02
	4	67,86 ±0,28	0,1200 ±0,0094	7,92	26,97	32,07	32,53
Мальчики младший школьный возраст	1	67,50 ± 0,24	0,1700 ± 0,0630	6,67	32,22	24,44	40,00
	2	69,10 ±0,26	0,1100 ±0,0100	14,34	30,87	18,47	37,04
	3	67,44 ±0,31	0,1500 ±0,0110	2,30	13,29	35,22	49,12
	4	68,35 ± 0,40	0,2000 ± 0,0150	4,07	11,50	30,23	53,66
Мальчики средний школьный возраст	1	69,25 ± 0,87	0,0730 ±0,0160	22,32	25,06	27,65	23,32
	2	67,68 ± 0,42	0,1400 ±0,0110	8,44	19,83	24,66	46,92
	3	68,18 ± 0,50	0,1000 ±0,0110	11,88	26,22	33,64	28,32
	4	67,48 ± 0,21	0,1600 ±0,0110	10,75	17,55	20,91	50,29

Заключение

Таким образом, исследования показывают отсутствие четкой линейной взаимосвязи между медленноволновыми колебаниями ударного объема и показателями хроно- и инотропной функции сердца у детей младшего и среднего школьного возраста. Данное обстоятельство свидетельствует о дифференцированности не только генеза медленноволновых колебаний, но и механизмов регуляции показателей кардиогемодинамики.

Однако, несмотря на это, во всех возрастно-половых группах при очень низкочастотных колебаниях ударного объема, обнаружено преобладание аналогичной вариабельности ритма сердца, что свидетельствует об однородности их происхождения.

В не зависимости от особенностей медленноволновых колебаний ударного объема, у большинства детей регуляция инотропной функции сердца связана с сегментарными механизмами. Однородность генеза медленноволновых колебаний и механизмов регуляции фракции выброса наблюдается только у детей с преобладанием высокочастотных колебаний ударного объема, что проявляется высокой мощностью данного диапазона обоих показателей.