Показатели центральной гемодинамики и особенности регуляции сердечного ритма у старшеклассников

Современный учебный процесс обучения в старших классах сопровождается увеличением объема воспринимаемой информации, получаемой при использовании компьютерных средств и телекоммуникационных сетей. Это приводит к сокращению времени активного отдыха, повышению доли статической нагрузки, а также может сопровождаться снижением резервных возможностей ведущих функциональных систем организма, в том числе и сердечно-сосудистой [2, 4, 6, 7]. Ряд исследователей отмечает различия в показателях мощности левого желудочка, ударного объема крови у школьниц с углубленным изучением профильных предметов и занимающихся по стандартной учебной программе, в то же время как уровень частоты сердечных сокращений, диастолического артериального давления у этих групп остается стабильной величиной [12]. Поддержание стабильности сердечного ритма обеспечивается как нервными, так и гуморальными механизмами, о чем свидетельствуют показатели вариабельности ритма сердца [8, 10]. Отмечено, что в процессе роста и развития подростков активность вегетативных процессов меняется [1, 3, 5, 9, 11] и зависит от морфофункциональных особенностей организма школьников.

Цель проведенного исследования – выяснить половые отличия основных гемодинамических показателей и особенности вариабельности сердечного ритма у школьников старших классов.

Объект и методы исследования. Проведено обследование 125 школьников 15–17 лет, из них лиц мужского пола 66 (52,8 %) и лиц женского пола 59 (47,2 %), проживающих в г. Железногорске Красноярского края. Обследование проводилось в сентябре месяце 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 04.05.2012 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 кардио-интервалограмму и математическая обработка кардиоинтервалов производились на КДК «Valenta+». Точность измерения R-R-интервалов составляла 1 мс. Из любой записи ЭКГ обрабатывали по 300 R-R-интервалов. 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 объема 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 мощностей в указанных диапазонах и рассчитывали нормированные мощности спектров (HF %, LF %, VLF %). Проводили расчет ряда относительных коэффициентов. Различия между группами оценивали по U-тесту Mann–Whitney.

Результаты исследований и обсуждение. Артериальное давление является ведущей физиологической константой, обеспечивающей стабильный кровоток и отражающей насосную функцию сердца. Выявлены половые отличия ряда показателей этого параметра у обследованных школьников (см. таблицу).

Установлено, что у юношей САД на 8,39 ± ± 0,99 % превышает показатели девушек. ДАД у юношей выше, чем у девушек на 6,67 ± 0,07 %, а ПАД на 12,5 ± 0,92 %. Расчет СДД выявил половые отличия: СДД у юношей по сравнению с девушками выше на 7,69 ± 1,54 %.

Ведущим гемодинамическим показателем является МОК, напрямую зависящий от уровня потребности организма в кислороде. Средний уровень МОК и СВ в исследуемых группах не имеет значимых половых отличий (см. таблицу), в то время как эти показатели по отношению к массе тела у девушек превышают показатели юношей на 24,47 ± 2,25 % и 14,71 ± 1,21 % соответственно (см. таблицу). СИ также выше у девушек на 20,58 ± ± 1,98 %.

централизации регуляции сердечного ритма, и его значение, не превышающее в состоянии покоя 90 у. е., свидетельствует об эйтоническом типе регуляции. Индекс вегетативного равновесия (ИВР) является важной характеристикой для описания процессов стабилизации работы сердечной деятельности. Физиологический смысл этого показателя заключается в том, что он отражает влияние центрального контура регуляции на автономный (синусовый) узел по нервным (АМо) каналам. Значение ИВР у девушек на 52,13 ± 9,72 % выше, чем у юношей.

Анализ спектра ЧСС показал высокую мощность частотных характеристик у школьников: медиана этого показателя у юношей составила 3001 у. е., а у девушек – 1953 у. е., т. е. в состоянии покоя общая мощность частотных характеристик у юношей выше, чем у девушек на 34,92 ± 8,56 %. Состав спектра следующий (рис. 1).

Доля высокочастотных волн I порядка (HF) в общем спектре составляет порядка 4/5 и не имеет статистически значимых половых отличий. На долю медленных волн (LF) приходится около 20 %. Следует отметить, что доля волн III порядка (VLF) статистически значимо выше на 49,46 ± 8,12 % у юношей по сравнению с девушками, что свидетельствует о большем влиянии гуморальных фак-

Показатели центральной гемодинамики у старшеклассников (медиана и квартили [25–75])

Показатель	Юноши, n = 66	Девушки, n = 59	Достоверность различий
	1	2
ЧСС, уд./мин	65,50 [60,00–73,00]	71,00 [66,00–78,00]	p 1–2 < 0,001
САД, мм рт. ст.	120,0 [112,0–125,0]	110,0 [105,0–115,0]	p 1–2 < 0,001
ДАД, мм рт. ст.	75,00 [70,00–80,00]	70,00 [70,00–78,00]	p 1–2 < 0,01
ПАД, мм рт. ст.	40,00 [37,00–47,00]	35,00 [35,00–40,00]	p 1–2 < 0,001
СДД, мм рт. ст.	94,30 [86,80–99,70]	87,60 [84,70–93,90]	p 1–2 < 0,01
СВ, мл	67,35 [62,80–69,90]	66,90 [61,50–69,40]
СВотн, мл/кг	1,02 [0,87–1,16]	1,17 [1,03–1,28]	p 1–2 < 0,001
МОК, л/мин	4,48 [3,96–4,92]	4,62 [4,28–5,19]
МОКотн, мл/мин/кг	66,73 [55,32–84,38]	83,06 [69,77–93,89]	p 1–2 < 0,001
СИ, л/ мин/м2	2,43 [2,18–2,89]	2,93 [2,58–3,20]	p 1–2 < 0,001

Примечание. ЧСС – частота сердечных сокращений; САД – систолическое артериальное давление; ДАД – диастолические артериальное давление; ПАД – пульсовое артериальное давление; СДД – среднединамическое артериальное давление; СВ – систолический выброс; МОК – минутный объем кровообращения; СИ – сердечный индекс; отн. – относительные единицы.

О более экономичной работе сердца у юношей свидетельствует показатель ЧСС, который на 10,46 ± 0,87 % ниже, чем у девушек. Согласно полученным данным у юношей выше, чем у девушек показатель Мо (на 10,2 ± 1,85 %), ΔХ (на 20,93 ± ± 2,86 %), но ниже АМо (29,63 ± 3,72 %) и ИН (на 64,71 ± 8,47 %), что свидетельствует о поддержании определенной стабильности сердечного ритма у подростков и наличии половых особенностей его регуляции. Как известно, ИН – показатель уровня торов на стабильность сердечного ритма в этом возрасте.

Выполнение нагрузочного теста АОП сопровождалось следующими изменениями (рис. 2).

Показатель Мо не имеет половых отличий; выявлено его снижение по сравнению с состоянием покоя на 25,51 ± 3,67 % у юношей и 22,73 ± 2,88 % – у девушек. Показатель ΔХ в среднем равен 0,38 ± ± 0,01 с и снижается у юношей на 11,63 ± 1,85 % по сравнению с состоянием покоя, а у девушек возрастает на 13,3 ± 2,11 %. АМо у юношей возрастает на 31,48 ± 2,41 %, а у девушек по сравнению с состоянием покоя статистически значимых отличий не имеет. ИН после нагрузки в обеих группах возрастает, причем у юношей значительно (91,18 ± ± 4,57 % против 25,00 ± 1,34 %). Значение ИВР после нагрузки у юношей увеличивается на 39,71 ± ± 1,77 %, а у девушек остается на прежнем уровне. Следовательно, выполнение АОП не вызывает у старшеклассников значимых, выходящих за пределы нормативов, ответных реакций со стороны сердечно-сосудистой системы (уровень ИН), хотя при этом возрастает ЧСС на 21,56 % у девушек и на 28,54 % – у юношей. Стабильность сердечной деятельности более высокая у юношей (снижение ΔХ, увеличение АМо), что обеспечивается как центральным контуром регуляции (ИН), так и автономным (ИВР).

Анализ показателей спектральных характеристик показал следующее. При выполнении АОП у юношей общая мощность частотных характеристик возрастает в 6,87 раза, а у девушек в 4,04 раза по сравнению с состоянием покоя. Однако динамика волновых характеристик на АОП независимо от пола одинаковая: снижается доля волн I порядка (HF) и возрастает доля волн III порядка (VLF), а доля медленных волн (LF) в спектре не имеют статистически значимых отличий от исходного уровня (см. рис. 1). Эта динамика наиболее ярко проявляется у юношей: –25,65 и 25,9 % против –21,7 и 21,8 % у девушек соответственно для HF и VLF.

Исходя из полученных данных можно предположить следующий механизм регуляции сердечного ритма у старшеклассников. Принято считать, что волны высокочастотных колебаний ЧСС (HF-компонент) являются «дыхательными», их

Рис. 1. Процентное 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 старшеклассников

-20

□ юноши

□ девушки

Мо АМо ИН ИВР

-40              ,---------

ЧСС ΔХ

Рис. 2. Процентное отклонение показателей стабильности сердечного ритма после выполнения АОП по сравнению с состоянием покоя у старшеклассников: ЧСС – частота сердечных сокращений; ΔХ – вариационный размах; Мо – мода; АМо – амплитуда моды; ИН – индекс напряжения; ИВР – индекс вегетативного равновесия связывают с дыхательными движениями, и они отражают вагусный контроль ритма сердца [4]. Волны в области низких частот (LF) являются маркером симпатической модуляции, связанной с регуляцией среднего уровня артериального давления. Однако некоторые исследователи полагают, что LF-компонент связан с реализацией барорефлексов и может отражать как симпатические, так и парасимпатические влияния [5]. VLF-компонент частотного спектра отражает влияние гуморальных механизмов регуляции сердечного ритма, в частности, напрямую зависит от уровня адреналина, норадреналина и активности системы «гипота-ламус-гипофиз-кора надпочечников». Следовательно, выполнение АОП и регуляция поддержания стабильного ритма сердца приводят к активации центрального контура регуляции, соподчиненного ему автономного в большей степени симпатического отдела и снижению парасимпатических влияний (HF-волны), но возрастанию гуморальных влияний (VLF-волны), связанных с ответной реакцией организма на выполнение нагрузочной пробы. При однонаправленности этих реакций степень выраженности указанных процессов статистически значимо выше у юношей по сравнению с девушками, что позволяет говорить не только о большей лабильности сердечно-сосудистой системы первых по сравнению с девушками.

Заключение. Проведенные исследования показали наличие половых особенностей уровня гемодинамических показателей: у юношей по сравнению с девушками выше минутный объем кровообращения и его относительные показатели при равном систолическом выбросе, но более низкой частоте сердечных сокращений, что свидетельствует о более экономичной работе сердца.

Регуляция стабильности сердечного ритма поддерживается как центральными, так и автономными и гуморальными уровнями регуляции. В состоянии покоя у девушек по сравнению с юношами сердечный ритм более стабилен, о чем свидетельствует более высокий уровень АМо и меньший вариационный размах. При выполнении нагрузочной пробы – активного ортостаза – происходит увеличение частоты сердечных сокращений, при этом стабилизация сердечного ритма обеспечивается в большей степени автономным (активация симпатических и снижение парасимпатических влияний) и гуморальным звеньями регуляции. У юношей в большей степени по сравнению с девушками активируется гуморальное звено при снижении парасимпатических автономных влияний.