Циркадная ритмика показателей вариабельности сердечного ритма у здоровых обследуемых

Авторы:
Демидова М. М., Тихоненко В. М.

PDF-файл

Анализ вариабельности сердечного ритма вызывает большой интерес у исследователей и практических врачей. Возросшее внимание к этой довольно старой методике [1, 2, 3] связано как с появлением новых точек приложения метода – оценки прогностического значения снижения общей вариабельности ритма (например, после перенесенного инфаркта миокарда, в диагностике диабетической полинейропатии), оценки парасимпатических влияний и вагосимпатического баланса, так и с возможностью применения методик анализа вариабельности при холтеровском мониторировании [4].

Анализ последовательности RR-интервалов на базе суточного мониторирования ЭКГ позволяет получить много дополнительной информации, в частности о циркадной динамике, связи с жизнедеятельностью пациента (покой, физическая активность, умственное напряжение, прием пищи, сон) [5, 6]. С другой стороны, именно эти особенности, связанные с двигательной активностью обследуемого, невозможностью стандартизации условий обуславливают трудности при интерпретации результатов.

Клиницисту для использования методики необходимы представления о диапазонах нормальных колебаний. В зарубежной литературе имеется ряд работ, посвященных обследованию здоровых лиц и выработке нормативов [7, 8, 9, 10], однако в связи с выраженной зависимостью от возраста, большими межиндивидуальными колебаниями необходимы большие выборки. В отечественной литературе вопрос освещен менее подробно [11]. Как уже говорилось выше, особенность холтеровского мониторирования состоит в возможности получения не только общих, но и циркадных характеристик. В то же время работ, посвященных суточной динамике показателей вариабельности ритма сердца, и особенно во взаимосвязи с ЧСС и АД практически нет.

Целью настоящего исследования явилось оценить показатели вариабельности ритма сердца и циркадную динамику у здоровых обследуемых и сформулировать пределы их нормальных колебаний.

Обследовано 37 человек (32 мужчины и 5 женщин) в возрасте от 15 до 60 лет – сотрудники и студенты. Для участия в исследовании отбирались лица без сердечно-сосудистой патологии и любых других хронических заболеваний в анамнезе, не предъявляющие жалоб, не принимающие медикаментов, влияющих на функцию сердечно-сосудистой системы и вегетативный статус. Необходимыми условиями для включения в исследование были отсутствие патологических находок при физикальном исследовании и регистрации стандартной 12-канальной ЭКГ в покое, нормальное АД (не превышающее 140/90). Обследуемые были разделены на три возрастные группы: к молодой (15-29 лет) отнесены 16 человек, к средней (30-45 лет) – 14 человек, старшей (46-60 лет) – 7 человек.

Суточное мониторирование ЭКГ и АД проводилось с использованием кардиомониторов “Кардиотехника 4000 АД” “Инкарт” Санкт-Петербург. Обследуемые придерживались привычного режима дня, отмечая основные моменты в дневнике наблюдения. Необходимое для всех выполнение в ходе мониторирования нагрузочных (лестничных) проб по методике, описанной нами ранее [12, 13] представляло попытку создания условий сходной двигательной активности обследуемых. Длительность мониторирования составляла 24 часа, за период “ночи” принималось время ночного сна.

Запись и обработка сигнала осуществлялась в соответствии с требованиями к коммерческому оснащению и оборудованию для анализа вариабельности ритма сердца [4]. Последовательность RR-интервалов подвергалась автоматическому анализу на предмет наличия аритмий и артефактных участков, которые затем исключались из рассмотрения. Расчет вариабельности сердечного ритма производился на базе последовательности RR синусового происхождения по всей записи в последовательно взятых окнах длительностью 300 секунд с вычислением стандартных временных и спектральных характеристик. Из показателей анализа во временной области рассчитывались SDNN (мс)-среднеквадратичное отклонение интервалов RR, SDNN index (мс)- среднее 5-минутных стандартных отклонений по всей записи, SDANN(мс)-среднеквадратичное отклонение, вычисленное на базе интервалов RR, усредненных за каждые 5 минут записи, RMSSD (мс)- среднеквадратичное отклонение межинтервальных различий, pNN50 – доля смежных RR интервалов, межинтервальные различия между которыми превосходят 50 мсек. Спектральный анализ осуществлялся при помощи быстрого преобразования Фурье с расчетом спектральной плотности мощности (мс²) по следующим частотным диапазонам: очень низких частот (VLF) –0,0033-0,04 Гц, низких частот (LF) – 0,04-0,15 Гц , высоких частот (HF) – 0,15-0,4 Гц, а также общей мощности спектра (мс²). Вычислялись также значения мощности низкочастотного и высокочастотного компонентов спектра, выраженные в нормализованных единицах (LFnu, HFnu) и отражающие относительный вклад каждого из компонентов в общую мощность. Результаты обрабатывались с применением параметрических и непараметрических методов математической статистики с использованием стандартных пакетов программного обеспечения «Matlab», «Excel».

Результаты временного и спектрального анализа вариабельности ритма сердца представлены в табл. 1, 2. Как видно из таблиц, все значения спектральных компонентов мощности, выраженные в абсолютных единицах, имели четкую обратную зависимость от возраста. Так, величина мощности низкочастотного компонента в младшей возрастной группе была в 3 раза выше, чем в старшей, а мощность высокочастотного компонента спектра в младшей возрастной группе в 4 раза превышала значения, определенные в старшей возрастной группе. Это согласуется и с литературными данными [7, 8, 9]. В исследовании Bigger [7] c увеличением возраста на каждые 10 лет мощность колебаний спектра в диапазонах VLF, LF, HF снижалась соответственно на 12%, 22% и 10%.

В работах D.Ziegler [9], K.Jensen-Urstad [8] также была продемонстрирована обратная корреляция с возрастом для VLF, LF, HF. При этом по данным [8] показатель LF/HF практически не изменялся. В работе [9], напротив, отмечают некоторое увеличение LF/HF и LFnu с возрастом, что находится в соответствии с данными нашего исследования, продемонстрировавшего возрастание LFnu и снижение HFnu. С возрастом активность парасимпатических модуляций снижается в большей степени, нежели симпатических, что и обуславливает изменение нормализованных показателей мощности, однако нормализованные показатели меняются значительно меньше, чем абсолютные, что связано с общей гомеостатической тенденцией поддержания вагосимпатического баланса.

Из временных показателей, четкая обратная зависимость от возраста получена нами для SDNNindex, SDANN, pNN50, RMSSD. Это согласуется и с литературными данными: [8, 9], показавшим негативные корреляции с возрастом для SDNN index, RMSSD, PNN50. В работе [14] не было отмечено снижения RMSSD с возрастом, что было удивительно и для самих авторов, поскольку RMSSD ассоциируется с “быстрыми” изменениями RR, высоко коррелирует с мощностью высокочастотного компонента [15] и считается маркером парасимпатической активности, которая с возрастом уменьшается. Поскольку данное исследование [14] не было проспективным, авторы допускают, что лица со сниженным значением RMSSD могли умереть или быть исключенным из исследования в связи с наличием сердечно-сосудистой патологии.

По впечатлениям от нашего исследования следует также отметить значительные межиндивидуальные различия значений показателей вариабельности сердечного ритма, что приводит к большим разбросам даже в пределах отдельных возрастных групп. Эту особенность отмечали и другие исследователи [7, 8]. Поэтому наши данные скорее можно считать некими ориентирами, а в перспективе необходимы более детальные исследования с большим количеством наблюдений и выделением более узких возрастных и половых диапазонов. Вероятно, оправданно было бы получение отдельных нормативов для групп нетренированных и тренированных здоровых обследуемых, поскольку в нашем исследовании значения показателей вариабельности у них отличаются очень значительно, для некоторых параметров – в 2,5-3 раза.

Результаты временных и спектральных показателей вариабельности сердечного ритма по периодам день/ночь представлены в табл. 1, 2. Хотя при анализе индивидуальных 24-часовых записей для некоторых показателей определяется четкая циркадная динамика, при усреднении данных для группы в связи с большими межиндивидуальными различиями диапазоны значений для дня и ночи в значительной степени перекрываются. Так при представлении данных в виде среднее ± 2 сигмы, например, мощность высокочастотных колебаний в группе молодого возраста днем будет находиться в пределах от 0 до 311 мс², а ночью –от 0 до 1012 мс². Понятно, что в таких условиях сформулировать представление о нормальных пределах циркадной динамики этих величин невозможно. Поэтому нами был осуществлен расчет циркадных индексов показателей вариабельности, результаты которого представлены в табл. 3. Из таблицы видно, что некоторые величины, как то общая мощность спектра, эквивалентный ей по физиологическому смыслу SDNN index, а также спектральная плотность мощности колебаний в диапазонах VLF, LF не изменялись сколь-нибудь значимо от дня к ночи. В то же время мощность в диапазоне высоких частот, статистические показатели pNN50, RMSSD имели выраженную циркадную динамику.

Это хорошо демонстрируют циркадные профили показателей вариабельности (рис. 1), при анализе которых представилась возможность выделить группы параметров, поведение которых четко коррелирует. Профили мощности высокочастотного компонента спектра, RMSSD характеризуются значительным увеличением в ночные часы – двух-трех кратным для HF, в полтора-два раза для RMSSD. Аналогичную циркадную динамику имеет pNN50. Это можно объяснить тем, что эти показатели отражают «быстрые», с коротким периодом колебания, обычно приписываемые парасимпатическим влияниям, которые в свою очередь более интенсивны ночью. Корреляция между этими параметрами очень высока – коэффициент корреляции (R) составляет 0,95. Другая группа показателей – LF, SDNN index (коэффициент корреляции R=0,92) (рис. 2) не имели такой выраженной циркадной динамики. Аналогичное поведение имели общая мощность спектра, мощность в диапазоне VLF. В отличие от мощности HF, выраженной в абсолютных единицах, нормированная мощность высокочастотного компонента хуже коррелирует с показателями, отражающими «быструю» составляющую колебаний. Она наиболее тесно коррелирует с ЧСС (R = – 0,94), АД ( R= - 0,94). На рис. 3. видно, что в ночные часы имеется повышение HFnu, в это же время происходит снижение ЧСС. Поскольку принято считать, что ЧСС является суммарным результатом симпатических и парасимпатических, гуморальных влияний, опосредованных через синусовый узел, такая тесная корреляция HFnu с ЧСС может являться подтверждением того факта, что нормированные значения мощности отражают баланс вагосимпатических влияний на сердце. Суммарные данные взаимных корреляций некоторых показателей вариабельности с ЧСС и АД представлены в табл. 4.

Анализ циркадных профилей позволил также выявить увеличение мощностей как низкочастотного, так и высокочастотного компонентов спектра в ранние предутренние часы (5-7 часов утра) (рис 4.). Известно, что в это время суток часто встречаются инсульты, инфаркты, эпизоды ишемии миокарда, злокачественные аритмии. При увеличении HF, LF величина ЧСС оставалась низкой, и, более того, достигала своего минимального значения, обследуемые спали. АД начинало постепенно возрастать параллельно с увеличением показателей вариабельности ритма сердца.

Для сравнения характера циркадных профилей показателей вариабельности в различных возрастных группах нами было выделено две возрастные группы: от 15 до 40 лет (средний возраст 27 лет) – в нее вошло 23 человека, и от 40 до 60 лет (средний возраст 49 лет) – 17 человек. Оказалось (рис. 5), что циркадные профили у здоровых младшей и старшей возрастных групп имели схожее поведение, но с возрастом уменьшалась степень циркадных изменений. Величина циркадного индекса, вычисленная, как отношение средних дневных к средним ночным значениям, соответственно, возрастала. В старшей возрастной группе был менее выражен предутренний подъем.

Проблема циркадной динамики показателей вариабельности ритма сердца поднималась в литературе давно [16, 17], однако до сих пор не производилось попыток оценки “нормальности или ненормальности” циркадного изменения параметров, как дополнительного показателя вегетативной реактивности. В исследовании [8], приведены следующие данные: общая мощность колебаний ночью увеличилась на 30%, по нашим данным это возрастание составило 19%, численные данные по мощности в диапазоне высоких частот не представлены, но также отмечено увеличение мощности высокочастотных колебаний ночью, более выраженное у молодых обследуемых. В работе [9] представлены только нижние пороги показателей, в том числе спектральных, вычисленные по 2,5 перцентили. Нижние пороги нормальных диапазонов для HF приблизительно идентичны для дня и ночи, для LF и VLF минимальные дневные значения, напротив, в 2,5-3 раза выше минимальных ночных. Эти результаты не совпадают с полученными нами, а интерпретировать их тем более трудно, что авторами представлены только нижние пороги, а не данные по всему диапазону.

Интересным с точки зрения физиологических механизмов и клинических параллелей кажется нам описанный выше предутренний подъем низко- и высокочастотного компонентов мощности. В доступной литературе нам не встретилось описания подобного феномена. Одна из возможных трактовок – одновременное увеличение и симпатических и парасимпатических влияний на сердце, что может расцениваться, как состояние повышенной напряженности регуляторных механизмов, в данном случае в ранние предутренние часы во время сна.