ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ВАРИАБЕЛЬНОСТИ РИТМА СЕРДЦА В РАЗНЫХ ВОЗРАСТНЫХ ГРУППАХ

Ключевые слова
вариабельность сердечного ритма, спектральный анализ, гипервентиляционная проба, вегетативная регуляция, физиологическая норма, здоровые добровольцы

Key words
heart rate variability, spectral analysis, hyperventilation test, autonomic control, physiological standards, healthy volunteers


Аннотация
С целью изучения различий состояния вегетативной регуляции у здоровых людей в зависимости от пола, возраста и времени суток спектральный анализ вариабельности сердечного ритма выполнен у 60 добровольцев в возрасте от 30 до 60 лет.

Annotation
To study differences in the autonomic control of healthy persons depending on the sex, age, and day period, the spectral analysis of the heart rate variability was made in 60 healthy volunteers aged 30 to 60 years.


Автор
Захарова, Н. Ю., Михайлов, В. П.

Номера и рубрики
ВА-N36 от 25/11/2004, стр. 23-26 /.. Материалы конференций


Понятие «здоровье» подразумевает физиологическую норму, которая не может быть константой, так как организм является открытой стохастической системой и зависит от воздействия возмущающих факторов. Поэтому до сих пор не существует единых стандартов нормы. В последнее время для исследовательских целей, связанных с изучением физиологических показателей нормы, широко используется метод анализа вариабельности сердечного ритма (ВСР), позволяющий выделить и дифференцировать различные функциональные состояния целого организма [1, 2, 3].

Суммируя результаты ряда работ [2, 3], можно сказать, что при любом исследовании опытным путем определяются границы параметров исследуемой системы, в пределах которых обеспечивается выполнение поставленных целей обследования [3].

В связи с тем, что вегетативная нервная система выполняет интегративную роль по обеспечению процессов адаптации и поведения человека, изучение показателей спектрального анализа ВСР позволяет оценить состояние вегетативного обеспечения, общую активность регуляторных механизмов, активность сегментарных и надсегментарных структур, а значит и адаптационные возможности организма [4, 6, 7].

Цель исследования - изучить влияние пола, возраста, времени суток на состояние вегетативной регуляции вариабельности ритма сердца.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Было исследовано состояние вегетативной регуляции у 20 здоровых добровольцев в возрасте 30-40 лет (средний возраст 31,7±2,1), 20 здоровых добровольцев 40-50 лет (средний возраст 44,8±3,6) и 20 здоровых добровольцев 50-60 лет (средний возраст 52,3±1,9). В исследование было взято равное количество мужчин и женщин.

Критериями включения были: отсутствие субъективных жалоб и объективной неврологической симптоматики, нормальный уровень плазменного холестерина, триглицеридов и липопротеидов низкой плотности, отсутствие изменений магистральных сосудов головы и шеи по данным ультразвукового обследования, отсутствие обострения патологического процесса любой локализации, отсутствие в анамнезе черепно-мозговых травм, эндокринных и аутоиммунных заболеваний.

Для выполнения поставленной цели использовался метод спектрального анализа вариабельности ритма сердца (Баевский Р.М., 1984, Вейн А.М., Хаспекова Н.Б.). С помощью программно-аппаратного кардиоинтервалографа «ВНС-Спектр» проводилась запись ЭКГ во II стандартном отведении с построением динамического ряда кардиоинтервалов и последующей оценкой методом спектрального анализа ритма сердца.

Проводился анализ с вычислением спектра мощности колебаний в трех частотных диапазонах: 0,004-0,08 Гц (очень низкие частоты - VLF); 0,09-0,16 Гц (низкие частоты - LF); 0,17-0,5 Гц (высокие частоты - HF) [1]. Выделение трех частотных диапазонов обусловлено различием их формирования: диапазон очень низких частот отражает функциональное состояние надсегментарных структур; диапазон низких частот - симпатическую и диапазон высоких частот- парасимпатическую нервную систему на сегментарном уровне. Оценку показателей проводили с учетом абсолютных и относительных значений мощности спектра каждого частотного диапазона (VLF, LF, HF) в исходном состоянии, коэффициента соотношения мощности низких и высоких частот (KLF/HF), направленности их реагирования в ответ на функциональные пробы.

Для того, чтобы прогнозировать возможные реакции организма на воздействие возмущающих факторов, использовались функциональные нагрузочные тесты: счет в уме и гипервентиляционная проба. В адаптационных реакциях организма на нагрузки изменяется уровень функционирования как сегментарных, так и надсегментарных структур, что проявляется изменением спектра медленных колебательных процессов. Однако уровень их активации может различаться. Реагирование преимущественно надсегментарными структурами является для организма более энергоемким. Реагирование сегментарными структурами, преимущественно парасимпатической нервной системой - менее энергоемкое, так как преобладают трофотропные процессы [3, 6].

Результаты исследований представлены в виде среднего значения (М) и стандартного отклонения изучаемых показателей (s). Сравниваемые выборки показателей проверялись на нормальность распределения. В случае нормального распределения показателей в группах достоверность различия средних значений между группами определяли с помощью дисперсионного однофакторного анализа с использованием критерия Ньюмена-Кейлса. Достоверность изменения показателей внутри групп в течение дня оценивали с помощью t-критерия Стьюдента для парных выборок. Во всех случаях гипотеза о равенстве средних опровергалась при значениях р<0,05 [5].

ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Проведен анализ спектральных показателей ВСР у мужчин и женщин разных возрастных групп. Как показывают данные, представленные на рис. 1, достоверных различий спектральных показателей ВСР у мужчин и женщин не найдено (р>0,05).

Рис. 1. Спектр частотных диапазонов у здоровых исследуемых в разных возрастных группах в зависимости от пола.

При анализе спектральных показателей в зависимости от времени суток у здоровых испытуемых 4-го десятилетия жизни в 1-ой половине дня (табл. 1, рис. 2) доминирует активность очень низкочастотного диапазона, мощность высокочастотного достоверно преобладает над низкочастотным. Тонус вегетативной регуляции определяется доминирующим влиянием мощности высокочастотного диапазона.

Таблица 1. Спектр частотных диапазонов у здоровых людей разного возраста.

Возраст, лет

VLF

LF

HF

LF/HF

1 2 1 2 1 2 1 2

30-40

81,3±5,3

72,4±5,1

12,8±3,7

16,1±1,7

31,3±4,2

23,3±3,2

0,4

0,7

40-50

79,2±6,3

168,8±13,1* &

28,5±3,3&

40,5±6,0&

10,7±6,3&

15,5±3,7&

2,6

2,6

50-60

102,2±13,6& #

83,6±14,5*#

30,9±7,1&

29,4±16,5&

10,3±4,3&

7,2±3,1* & #

3,0

4,1

Где, 1 и 2 – первая и вторая половина дня, * - различия достоверны (р<0,05) между значениями во 2-ой и 1-ой половине дня в одной возрастной группе, & - между значениями на 5-ом и 6-ом десятилетиях жизни и 4-ом десятилетии, # - между значениями на 6-ом и 5-ом десятилетии.

Рис. 2. Спектр частотных диапазонов у здоровых исследуемых в разных возрастных группах в зависимости от времени суток, где *- различия достоверны по сравнению с показателями 1-ой половины дня.

При счете в уме достоверных изменений мощности всего медленноволнового спектра не происходит, при пробе с гипервентиляцией снижается активность очень низкочастотного диапазона и возрастает мощность низкочастотного. Тонус вегетативной регуляции смещен в сторону высокочастотного диапазона.

У здоровых испытуемых 4-го десятилетия жизни во 2-ой половине дня (табл. 1, рис. 2) активность всех частотных диапазонов достоверно не изменяется. Изменяется динамика показателей в ответ на нагрузки: возрастает активность высокочастотного диапазона на оба вида нагрузки, мощность очень низкочастотного при гипервентиляционной пробе. В течение всего дня в исходном состоянии и на нагрузки сохраняется доминирующее влияние высокочастотного диапазона.

У здоровых испытуемых 5-го десятилетия жизни в 1-ой половине дня (табл. 1, рис 2.) доминирует активность очень низкочастотного диапазона, мощность низкочастотного достоверно преобладает над высокочастотным. Тонус вегетативной регуляции определяется доминирующим влиянием мощности низкочастотного диапазона. При счете в уме достоверных изменений мощности всего медленноволнового спектра не происходит, при пробе с гипервентиляцией возрастает активность низко- и высокочастотного диапазонов. Тонус вегетативной регуляции смещен в сторону низкочастотного диапазона.

У здоровых испытуемых 5-го десятилетия жизни во 2-ой половине дня (табл. 1, рис. 2) достоверно возрастает активность очень низкочастотного диапазона. При счете в уме динамики нет, при пробе с гипервентиляцией изменяется динамика на нагрузки: мощности всех частотных диапазонов снижаются. В течение всего дня в исходном состоянии и на нагрузки сохраняется доминирующее влияние низкочастотного диапазона.

У здоровых испытуемых 6-го десятилетия жизни в утренние часы (табл. 1, рис. 2) доминирует активность очень низкочастотного диапазона, мощность низкочастотного достоверно преобладает над высокочастотным. Тонус вегетативной регуляции определяется доминирующим влиянием мощности низкочастотного диапазона.

При счете в уме достоверно увеличивается мощность очень низко- и низкочастотного диапазонов, при пробе с гипервентиляцией нарастает активность очень низко- и высокочастотного диапазонов. Тонус вегетативной регуляции смещен в сторону низкочастотного диапазона.

У здоровых испытуемых 6-го десятилетия жизни во второй половине дня достоверно снижается активность очень низкочастотного и высокочастотного диапазонов. При счете в уме возрастает мощность очень низко- и высокочастотного диапазонов, при пробе с гипервентиляцией изменяется динамика на нагрузки: мощности очень низко- и высокочастотного диапазонов возрастают, низкочастотного снижается. В течение всего дня в исходном состоянии и на нагрузки сохраняется доминирующее влияние низкочастотного диапазона.

Анализ спектральных показателей у здоровых испытуемых в зависимости от возраста показал, что мощность очень низкочастотного диапазона на 6-м десятилетии жизни достоверно выше, чем на 4-м и 5-м. Мощность низко- и высокочастотного диапазонов на 5-м и 6-и десятилетиях жизни достоверно выше, чем на четвертом.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Половых различий ВСР не найдено (рис. 1). Физиологические колебания спектральных показателей ритма сердца в зависимости от возраста выглядят следующим образом (табл. 1). Активность надсегментарных структур не имеет достоверных различий на 4-м и 5-м десятилетиях жизни, достоверно выше на 6-м десятилетии. Активность симпатической нервной системы на 5-м и 6-и десятилетиях достоверно выше, чем на 4-м. Активность парасимпатической нервной системы достоверно выше на 4-м десятилетии, чем на 5-м и 6-м десятилетиях жизни.

Таким образом, наибольшая активность надсегментарных структур приходится на 6-е десятилетие жизни, показатели активности на 4-м и 5-м десятилетиях достоверно не отличаются. Наибольшая активность симпатической регуляции на 5-м и 6-и десятилетиях, наименьшая - на 4-м. Наибольшая активность парасимпатической регуляции на 4-м десятилетии, наименьшая - на 6-м.

Физиологические колебания спектральных показателей ритма сердца в зависимости от времени суток выглядят следующим образом (табл. 1). На 4-м десятилетии достоверных изменений активности сегментарных и надсегментарных структур не происходит в течение дня. На 5-м десятилетии ко второй половине дня возрастает активность надсегментарных структур без изменений активности сегментарных. На 6-м десятилетии в течение дня снижается активность надсегментарных структур и парасимпатической нервной системы.

Динамика физиологических колебаний спектральных показателей на нагрузки в зависимости от времени суток выглядят следующим образом. На 4-м десятилетии достоверных изменений активности как сегментарных, так и надсегментарных структур на умственную нагрузку не происходит. На гипервентиляцию в 1-ой половине дня активность надсегментарных структур снижается, возрастает активность симпатической регуляции, во 2-ой половине дня - возрастает активность надсегментарных структур.

На 5-м десятилетии также достоверных изменений активности как сегментарных, так и надсегментарных структур на умственную нагрузку не происходит. На гипервентиляцию в 1-ой половине дня возрастает активность сегментарных структур, во 2-ой половине дня - снижается активность как сегментарных, так и надсегментарных структур. На 6-м десятилетии на оба вида нагрузки в 1-ой половине дня возрастает активность сегментарных и надсегментарных структур, во 2-ой половине - активность надсегментарных структур и парасимпатической нервной системы возрастает, а симпатической - снижается.

ВЫВОДЫ

Спектральные показатели ВСР у здоровых обследуемых молодого возраста (30-40 лет) отличаются большим постоянством как в течение дня, так и под воздействием нагрузок, поэтому их можно принять за физиологическую норму. Соотношение спектральных показателей следующее: мощность VLF - 64,8%, LF - 10,2%, HF - 25,0% от общей мощности спектра, отношение LF/HF 0,4, преобладает тонус парасимпатической нервной системы, на нагрузки реагирование происходит преимущественно сегментарными структурами.

Возрастная группа 40-50 лет характеризуется большей изменчивостью показателей как в течение дня, так и под воздействием нагрузок. Активность надсегментарных структур в первой половине дня достоверно не отличается от показателей у молодых испытуемых на 4-м десятилетии жизни, но в течение дня активность их возрастает, что свидетельствует о включении более высоких уровней регуляции, напряжении регуляторных механизмов и снижении запаса функциональных резервов в данной возрастной группе. Под воздействием нагрузок изменяется активность не только сегментарных, но и надсегментарных структур. Соотношение спектральных показателей следующее: мощность VLF - 66,9%, LF - 24,1%, HF - 9,0% от общей мощности спектра, отношение LF/HF 2,6, преобладает тонус симпатической нервной системы.

Для людей старшего возраста показатели ВСР находятся в пограничной с патологией зоне. В возрастной группе 50-60 лет исходно повышена активность надсегментарных структур и тонус симпатической нервной системы. Для них характерна наибольшая среди всех обследуемых изменчивость показателей как в течение дня, так и в динамике на нагрузки. Реагирование на нагрузки происходит дальнейшим повышением активности надсегментарных структур. Соотношение спектральных показателей следующее: мощность VLF - 71,3%, LF - 21,5%, HF - 7,2% от общей мощности спектра, отношение LF/HF 3,0.

Таким образом, на основе спектрального анализа ВСР изучены физиологические колебания показателей вегетативной регуляции в зависимости от пола, возраста и времени суток, что позволяет оценить адаптационные возможности организма.

ЛИТЕРАТУРА

1. Баевский Р.М., Иванов Г.Г. Вестник аритмологии -2001- № 24 - С.65-86.

2. Баевский Р.М., Иванов Г.Г. Вариабельность сердечного ритма: теоретические аспекты и возможности клинического применения – М.: Медицина, 2000. – 295с.

3. Баевский Р.М., Берсенева А.П., Оценка адаптационных возможностей организма и риска развития заболеваний - М.; Медицина, 1997.- 237с.

4. Вейн А.М. Вегетативные расстройства. – Москва. - 2000. – 749 с.

5. Гланц С. Медико-биологическая статистика: пер. с англ. – М.: Практика, 1999 – 460с.

6. Хаспекова Н.Б. Регуляция вариабельности ритма у здоровых и больных с психогенной и органической патологией мозга: Дисјд-ра мед. наук. – М.: ИВНД и НФ РАН, 1996.– 217с.

7. Heart rate variability. Standarts of measurement, physiological interpretation, and clinical use// Task Force of the European Society of cardiology and the North American Society of Pacing and Electrophysiology: Membership of the task Forse listed in the Appendix// Eur.Heart J. - 1996. March - Vol.17.- P.334-381.