Изучение вариабельности ритма сердца при нагрузочном тестировании

На основании анализа математических моделей изменчивости нагрузочных кардиоинтервалов и функции их распределения определяется индивидуальная вариабельность ритма сердца. Выявлена ее зависимость от переносимости физической нагрузки (тренированности, выносливости). Определено диагностическое и прогностическое значение экстремумов распределения длительности интервалов между кардиоциклами (R—R-длительностей).

В настоящее время одним из возможных методов изучения и количественной оценки системы нейрогуморальной регуляции является математический анализ вариабельности ритма сердца (ВРС) [1, 2]. Волновые колебания длительности интервалов между кардиоциклами, обусловленные нейрогуморальными влияниями, в определенной степени отражают общее функциональное состояние организма [3—6].

Известно несколько способов исследования ВРС: от визуального контроля ритмограммы сердца до спектрального анализа по международному стандарту 1996 г. [7, 8]. Недостатком указанных способов является возможность их применения только в статическом состоянии обследуемого (лежа, сидя, стоя) в условиях стационарности кардиоритмограммы, что препятствует их использованию в динамических нагрузочных исследованиях, информативность которых гораздо более существенна [9, 10].

Однако математически стационарность кардиоритмограммы может быть восстановлена путем вычитания из нее тренда, определенного изменчивостью частоты сердечных сокращений — ЧСС (возрастанием при нагрузке или убыванием при восстановлении).

Цель работы состояла в изучении ВРС при нагрузочном тестировании.

Материал и методы

Обследованы 237 практически здоровых курсантов федерального вуза Минюста России в возрасте 18—22 лет, каждый из которых подвергнут максимальному велоэргометрическому тестированию по индивидуальному протоколу [11—14]: мощность W1(Ватт) первой ступени длительностью 3 мин рассчитывается исходя из величины должного основного обмена (ДОО) в килокалориях по формуле W1(Вт) = ДОО × 0,1 (ДОО определяется по таблице Гарриса—Бенедикта). В дальнейшем нагрузка ступенчато возрастала каждую минуту на 30 Вт до индивидуального максимума — снижения скорости педалирования менее 30 оборотов в минуту, определяющего конец нагрузки и начало восстановительного периода длительностью 7 мин. (По материалам предварительного исследования настоящей выборки, при ограничении длительности нагрузочного протокола 10, максимум 12 минутами для достижения максимального усилия инкремент нагрузки должен составлять не менее 30 Вт.)

Все обследуемые были признаны практически здоровыми (заключение делали на основании отсутствия жалоб и отклонений в строении и функциях внутренних органов при физикальном осмотре терапевтом, а также на основании лабораторных исследований крови и мочи).

Нагрузочные пробы проводились в первой половине дня с 8.00 до 12.00 на велоэргометре e-Bike Ergometer (диапазон нагрузки 20—999 Вт). В течение всего времени тестирования посредством компьютерного поликардиоанализатора «ПолиСпектр-12» (частота квантования 1000 Гц) компании «Нейрософт» записывали оцифрованную электрокардиограмму (ЭКГ), из которой в дальнейшем выделяли последовательный ряд интервалов R—R, подвергающийся плановой математической обработке:

1. Кривую ритмограммы (f) анализировали путем создания математической модели изменчивости кардиоинтервалов с построением наилучших трендов (функций, моделирующих основную тенденцию изменчивости) — двух прямых (рис. 1). Первой (m) — в период нарастания ЧСС (уменьшения длительности кардиоинтервалов), второй (n) — в период достижения максимальной ЧСС (стабилизации длительности кардиоинтервалов) [15].

Рис. 1. Схема математической модели кардиоритмограммы с построением наилучших трендов.

Ось абсцисс — время нагрузочного тестирования в секундах; ось ординат — длительность интервалов R—R в миллисекундах; f — кривая ритмограммы; m — прямая наилучшего тренда в период нарастания частоты сердечных сокращений; n — прямая наилучшего тренда в период стабилизации длительности кардиоинтервалов; Т1 — точка пересечения наилучших трендов; Т1/t — (координата точки Т1 по оси абсцисс) характеризует время наступления Т1 от начала нагрузки (велоэргометрии); Т1/rr — (координата точки Т1 по оси ординат) определяет длительность кардиоинтервала в точке Т1; 60/R—Rа — моментальная частота сердечных сокращений точки T1.

Попытка построить визуально предположенный гиперболический тренд, описывающий временной ряд в целом, оказалась несостоятельной, так как при совмещении одной из ветвей другая значительно расходилась с опытной кривой, что приводило к существенному накоплению суммы квадратов отклонений, во-первых, и выраженным индивидуальным различиям, во-вторых. В связи с этим возникла необходимость исследования временно`го ряда как последовательности случайных величин посредством накопления их распределения. Последнее имело два явно выраженных максимума с существенными временны`ми различиями: первый — в начале ряда, второй (хронологически после первого) — в конце, что заставило предположить конкурирующие процессы управления ритмом сердца. В то же время построение линейных трендов в этих временны`х интервалах (максимумов распределения) давало на...

Похачевский А.Л.