Временные соотношения элементов ЭКГ и частоты сердечных сокращений человека в покое

Физиология

PHYSIOLOGY

DOI: 10.12731/wsd-2016-3-8 УДК 612.111

ВРЕМЕННЫЕ СООтНОШЕНИЯ

элементов ЭКГ и частоты сердечных

СОКРАЩЕНИЙ ЧЕЛОВЕКА В ПОКОЕ Дудникова Е.А., Герасименко М.В.

Известна значимость измерений по интервалам RR или РР, отражающим частоту сердечных сокращений (ЧСС). Но крайне недостаточны сведения о сегменте ТР, который отражает электрическую диастолу сердечного цикла. Данная работа проведена с целью изучить у человека в покое зависимость длительностей интервалов РТ, PQ и ТР ЭКГ от частоты сердечных сокращений.

Обследованы практически здоровые девушки 18-20 лет (n=40). С помощью прибора «ВНС-ритм» (Россия, Нейрософт) у каждой из них записано по 300 кардиоциклов ЭКГ во II отведениив состоянии покоя. Ряды РР, РТ, PQ и ТР-интервалов преобразованы в индивидуальные кар-диоинтервалограммы. Оценивали их временные соотношения.

ЧСС соответствовала 78,05±11,66уд/мин (M±SD), а продолжительность интервалов РР, отражающих длительность сердечного цикла, равнялась 0,79±0,12 с. Интервал РТ в общей длительности РР, принятой за 100%, равнялся в среднем 62%, доля PQ - 17 %, ТР - 38%. Выявлена наименьшая величина изменчивости (SD) интервалов РТ и PQ по сравнению с существенно большей вариабельностью РР и ТР.Выявлены следующие зависимости между длительностью интервалов: корреляции между РР и РТ были в пределах 0,36; между РР и РQ-(-0,25); между РР

и ТР - 0,74.Корреляция между РТ и ТР минимальна (r=0,16), а соотношение между данными сегментами ЭКГ составляет практически 1:2.

Таким образом, длительность сегмента ТР ЭКГ человека в состоянии покоя варьируется в зависимости от вариаций ЧСС. У студенток с наиболее высокой ЧСС наблюдались более короткие сегменты ТР, и наоборот.

В результате выполненной работы рассмотрены вариации интервалов РР, РТ, PQ, и ТР в их зависимости от влияний ЧСС, а также показаны некоторые их особенности у студенток 18-20 лет в состоянии покоя.

Ключевые слова: электрокардиограмма; интервалы; сегмент ТР; электрическая диастола; частота сердечных сокращений.

TEMPORAL RELATION OF ECG ELEMENTS AND CARDIAC RHYTHM AT REST

Dudnikova E.A., Gerasimenko M.V.

Background: The significance of RR or PP intervals measurements reflecting cardiac rhythm is well known. But extremely poor is the data about TP segment reflecting electric diastole of cardiac cycle. This work has been done with the purpose to study PT, PQ and TP segments length of ECG at rest taking into account cardiac rhythm.

Materials and methods: Practically healthy women 18 to 20 years old (n=40) were examined. With the help of the "VNS-rhythm" device (Russia, Neurosoft) 300 cardiac cycles of ECG of each of them were registered in lead II at rest. Lines o/РР, РТ, PQ and ТР intervals were transformed into individual cardiointervalograms. Theirtemporalrelationswereevaluated.

Results: The cardiac rhythm was of 78,05±11,66 beats per minute (M±S-D),and the duration of PP intervals reflecting the cardiac cycle length was equal to 0,79±0,12 second. PT interval within the general PP length taken as 100 % averaged out at 62 %, PQ part - 17%, TP - 38%. The minimal variation value (SD) of PT and PQ intervals in comparison to essentially

greater PP and TP variability was defined. The following relations between intervals length were revealed: correlations between PP and PT were within 0, 36; between PP and PQ - (-0,25); between PP and TP - 0,74. Correlation between PT and TP is minimal (r=0,16), and relation between these ECG segments is almost 1:2.

Conclusion: Thus, the duration of TP segment of ECG at rest varies depending on cardiac rhythm variations. TP segments of students with the highest cardiac rhythm appeared to be shorter, and vice-versa.

In the issue preliminary norms of PP, PT, PQ and TP intervals varia-tionswere suggested, and also were shown some of their peculiarities by the example of 18 to 20 years old female students at rest.

Keywords: electrocardiogram; intervals; TP segment; electric diastole; cardiac rhythm.

Введение. Вариабельность сердечного ритма (ВСР) имеет важнейшее для физиологии и медицины значение, так как являетсявесьма информативной характеристикой сердечно-сосудистой системы [1-12]. Прямое измерение длительности сердечного цикла затруднено, поэтому используют самый простой, неинвазивный метод исследования - электрокардиографию. Электрокардиограмма (ЭКГ) является отражением электрических явлений, возникающих в сердце во время сердечного цикла. Обычно на ЭКГ ярко выражены три зубца, направленных вверх (Р, R, и Т) и два зубца, направленных вниз (Q и S). Прежде всего, графически записывается возбуждение правого и левого предсердий, что отображает зубец Р. Длительность интервала PQ отражает время прохождения импульса по атриовентрикулярному соединению. Проходя по предсердно-желудочковому соединению, электрический импульс не вызывает возбуждения прилежащих слоев, что регистрируется на ЭКГ прямой линией. Далее возбуждение охватывает желудочки сердца и на ЭКГ записывается комплекс QRS. Клетки миокарда не могут долго оставаться возбужденными, и импульс, начавший свой путь из синусового узла, угасает. Процессы угасания возбуждения и восстановления исходного состояния миокардиоцитов отражаются на ЭКГ отрезком S-T и зубцом Т [13]. Сегмент

ТР в виде горизонтальной (изоэлектрической) линии соответствует периоду, когда сердце находится в состоянии покоя. Таким образом, интервал РТ на ЭКГ отражает продолжительность предсердно-желудочкового комплекса, а длительность сегмента ТР - электрическую диастолу сердечного цикла [14].

Известна значимость измерений по интервалам RR или РР, отражающим частоту сердечных сокращений (ЧСС) [8, 13, 14] или другим интервалам ЭКГ [15-18]. Но крайне недостаточны сведения о сегменте ТР, который отражает электрическую диастолу сердечного цикла [19, 20]. Актуальность исследований ВСР с помощью определения продолжительности субфаз ЭКГ несомненна [17, 19]. Исследования подобного рода помогут сформировать большее представление о механизмах работы сердца и функциональном значении зависимости временных соотношений элементов ЭКГ.

Цель работы - изучить у человека в покое зависимость длительностей интервалов РТ, PQ и ТР ЭКГ от частоты сердечных сокращений.

Материалы и методы исследования

Исследование проводилось в научно-образовательном центре «Проблемы гипоксии» ФГБОУ ВО «СГУ им. Питирима Сорокина». Обследованы практически здоровые девушки 18-20 лет (п=40). Каждая участница подписала форму информированного согласия на обследование. С помощью прибора «ВНС-ритм» (Россия, Нейрософт) записаны 300 кардиоциклов ЭКГ во II отведениив состоянии покоя (17 студенток в положении лежа, 23 - в положении сидя). Преобразование рядов Р-Р-интервалов в индивидуальные кардиоинтервалограммы (КИГ) производилось механическим способом. Каждый кардиоинтервал рассчитывался с помощью программного обеспечения фирмы Нейрософт. Принимали во внимание длительности структурных элементов ЭКГ - РР, РТ, PQ, ТР. Математическая обработка производилась с помощью пакета прикладных программ Ехсе1.

Результаты исследования и их обсуждение

В результате исследований интервалов ЭКГ в исходных положениях сидя и лежа, значимых различий не выявлено (р>0,05) (табл. 1). Поэтому, группы исследуемых студенток были объединены (п=40).

Таблица 1.

Длительности элементов ЭКГ и ЧСС исследуемых

Исходное положение ЧСС РР РТ PQ ТР

лежа 72,82±9,13 0,84±0,10 0,50±0,05 0,13±0,03 0,33±0,10

сидя 81,91±11,98 0,75±0,12 0,49±0,03 0,13±0,03 0,28±0,12

объединенные данные 78,05±11,66 0,79±0,12 0,50±0,04 0,13±0,03 0,30±0,11

Интервал РТ в общей длительности РР, принятой за 100%, равнялся в среднем 62%, доля PQ составила 17%, ТР - 38%. Выявлена наименьшая величина изменчивости (SD) интервалов РТ и PQ по сравнению с существенно большей вариабельностью РР и ТР. В отношении длительностей элементов ЭКГ интерес представляет сходство вариабельности РР и ТР, а также их взаимозависимость, несмотря на различие в ЧСС исследуемых студенток (рис. 1).

Например, у студенток № 30 и №2 37 отмечался учащенный ритм сердца (100 уд/мин). При этом длительность сегмента ТР у них наблюдалась самая непродолжительная в группе (0,11 и 0,15 с, соответственно). Напротив, у студентки № 18 с ЧСС 65 уд/мин длительность сегмента ТР составила 0,47 с (самая продолжительная среди исследуемых студенток).

Таким образом, в зависимости от вариаций ЧСС в состоянии покоя, варьируется и длительность сегмента ТР ЭКГ человека. У студенток с наиболее высокой ЧСС наблюдались более короткие сегменты ТР, и наоборот.

Выявлен различный уровень корреляций (г) между длительностью интервалов (рис. 3). Электрическая диастола сердечного цикла, то есть период, когда сердце находится в состоянии покоя (сегмент ТР), прямо-пропорционально зависела от длительности интервала РР. Корреляции между РР и РТ были в пределах 0,36; между РР и РО—(-0,25); между РР и ТР - 0,74. Корреляция между РТ и ТР минимальна (г=0,16), а соотношение между данными сегментами ЭКГ составляет практически 1:2 (табл. 2). В среднем на электрическую систолу затрачивается примерно в два раза большее время, нежели на диастолу.

Рис. 1. Кардиоинтервалограммы различных элементов ЭКГ у двух студенток, где А - испытуемая Б.М.; Б - испытуемая В.Ю.

9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 Рис. 2. Индивидуальные различия между длительностью интервала РР (ЧСС) и сегмента ТР. По вертикали - интервалы РР и ТР в с; по горизонтали -№ исследуемой.

Рис. 3. Корреляции между структурными элементами ЭКГ. По горизонтали -

интервалы РР,с.

Таблица 2.

зависимость между длительностями интервалов ЭКГ

Статистиче ские показатели РР/РТ РР^ РР/ТР РТ/ТР

М 1,59 6,17 2,88 1, 91

SD 0,22 1, 68 0,99 0,63

заключение

Таким образом, в длительности интервалов РТ (предсердно-желу-дочкового комплекса ЭКГ) наблюдается слабая зависимость от ЧСС, а в длительности электрической диастолы сердечного цикла (сегменты ТР), напротив, сильная зависимость (г=0,74) от длительности ЧСС. Поскольку вариабельности РТ и PQ минимальны, вероятно, обычный способ исследования ВСР по RR является анализом вариабельности электрической диастолы (ТР).Об этом свидетельствуют работы других авторов [20].

В результате выполненной работы рассмотрены вариации интервалов РР, РТ, PQ, и ТР в их зависимости от влияний ЧСС, а также показаны некоторые их особенности у студенток 18-20 лет в состоянии покоя.

Список литературы

1. Иванов Г.Г. Структура вариабельности сердечного ритма при анализе РР-и РЯ-интервалов у больных с различными формами ИБС. Раздел V. Гл.3. // В кн. Мир биологии и медицины. Новые методы электрокардиографии. [отв. ред. С.В. Грачев, Г.Г. Иванов, А.Л. Сыркин]. М.: Техносфера, 2007. С. 518-549.

2. Иванов Г.Г., Дворников В.Е., Сбеитан С. Анализ показателей структуры вариабельности ритма сердца у здоровых лиц по данным РР- и РЯ-ин-тервалов // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Медицина. 2007. №4. С. 26-33.

3. Иржак Л.И., Бойко Е.Р., Спектральные показатели вариабельности сердечного ритма у человека в условиях острой нормобарической гипоксии // Росс. физиол. ж. им. И.М. Сеченова. 2015. Т.101, №1. С. 108-113.

4. Иржак Л.И., Дерновой Б.Ф. Изменения кардиогемодинамики человека при постуральных пробах // Известия Коми НЦ УрО РАН. 2015. №1 (выпуск 21). С. 44-47.

5. Мезенцева Л.В. Анализ изменений вариабельности ритма сердца при увеличении частоты экстракардиальной импульсации, поступающей на синоатриальный узел // Росс. физиол. ж. им. И.М. Сеченова. 2010. Т.96, №10. С. 972-980.

6. Панкова Н.Б. Функциональные пробы для оценки состояния здоровых людей по вариабельности сердечного ритма // Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 2013. Т. 99, №6. С. 682-696.

7. Bravi A., Longtin A., Seely A.J. Review and classification of variability analysis techniques with clinical applications // Biomed Eng Online. 2011, Oct 10; 10:90. doi: 10.1186/1475-925X-10-90.

8. Baumert M., Czippelova B., Ganesan A., Zaunseder M., Javorka M. Entropy. Analysis of RR and QT Interval Variability during Orthostatic and Mental Stress in Healthy Subjects // Entropy. 2014. № 16(12), рр. 6384-6393.

9. Nobble A., Jonnson R., Thomas A., Buss P. The cardiovascular system. 2nd ed. Edinburgh: London, 2012. 183 p.

10. Shields R.W. Heart rate variability with deep breathing as a clinical test of cardiovagal function // Cleveland Clin. J. Med. 2009. Apr;76 Suppl 2: S37-40. doi: 10.3949/ccjm.76.s2.08.

11. Vanderlei L.C., Pastre C.M., Hoshi R.A., de Carvalho T.D., de Godoy M.F. Basic notion of heart rate variability and its clinical applicability // Rew. Bras. Cir. Cardiovasc. 2009. Vol. 24. № 2, рр. 205-217.

12. Радченко А.С. Изменение ритмических взаимоотношений пред- и постнагрузки сердца и R-R интервалов ЭКГ жесткой нормобарической гипоксии / А.С. Радченко, Н.С. Борисенко, А.Н. Калиниченко, Ю.Ю. Родионова, Ю.Н. Королев, В.Н. Голубев // В мире научных открытий. Естественные и технические науки. 2014. № 10. С. 182-205. DOI: http://dx.doi.org/10.12731/wsd-2014-10-14

13. Зудбинов Ю.И. Азбука ЭКГ. Издание четвертое, переработанное и дополненное. Боли в сердце. Генез основных зубцов, интервалов и сегментов ЭКГ Гл. 1. Ростов н/Д: Феникс, 2003. С. 8-30.

14. Дубровский В.И. Спортивная медицина: учебник для студентов вузов, обучающихся по педагогическим специальностям. М.: Владос, 2005. 528 с.

15. Арсентьева Р.Х. Синдром удлиненного интервала QT// Вестник современной клинической медицины. 2012. Т. 5, № 3. С. 69-73.

16. Fossa A.A. The impact of varying autonomic states on the dynamic beat-to-beat QT-RR and QT-TQ interval relationships // British journal of Pharmacology. 2008. Vol. 154. P. 1508-1515.

17. Сорокин О.В., Ефименко В.Г., Титенко А.В. Особенности дисперсии RR, QT и TQ-периодов у подростков при проведении ортостатической пробы // Медицина и образование в Сибири. 2012. №4.URL: http://ngmu.ru/cozo/ mos/articke/text_full.php?id=761 (дата обращения: 20.02.16).

18. Дмитриев Д.А., Ремизова Н.М. Динамика нелинейных параметров интервала QT при снижении частоты дыхания // ScienceTime. 2014. № 12(12). С. 150-158.

19. Иржак Л.И. Длительность интервалов РР, РТ и сегмента ТР электрокардиограммы человека: действие функциональных проб // Вестник Северного (Арктического) федерального университета. Серия «Медико-биологические науки». 2015. №2. C. 37-43.

20. Иржак Л.И. Влияние постуральных проб на длительность элементов электрокардиограммы человека // Вестник Тюменского государственного университета. Экология и природопользование. 2015. № 4. С. 42-46.

References

1. Ivanov G.G. Struktura variabel'nosti serdechnogo ritma pri analize PP- i PR-intervalov u bol'nykh s razlichnymi formamiIBS [The structure of the heart rate variability in the analysis of PP- and PR- intervals in patients with various forms of ischemic heart disease]. Mir biologii i meditsiny. Novye metody elek-trokardiografii [The world of biology and medicine. New methods of electrocardiography] / S.V.Grachev, G.G.Ivanov, A.L.Syrkin (ed.). M.: Tekhnosfera, 2007, pp. 518-549.

2. Ivanov G.G., Dvornikov V.E., Sbeitan S. Analizpokazateley struktury variabel'nosti ritma serdtsa u zdorovykh lits po dannym RR- i PR-intervalov [Analysis of heart rate variability patterns in healthy individuals according to the PP and PR- intervals] Vestnik Rossiyskogo universiteta druzhby narodov. Seriya: Meditsina. 2007. № 4. pp.26-33.

3. Irzhak L.I., Boyko E.R. Spektral'nye pokazateli variabel'nosti serdechnogo ritma u cheloveka v usloviyakh ostroy normobaricheskoy gipoksii [Spectral parameters of heart rate variability in man under the acute normobaric hypoxi-aconditions]. Ross.fiziol.zh.im.I.M.Sechenova. 2015. V.101, №1, pp. 108-113.

4. Irzhak L.I., Demovoy B.F. Izmeneniya kardiogemodinamiki chelovekapripos-tural'nykh probakh [Changes in the human cardiohemodynamics under thein-fluence of postural tests]. Izvestiya Komi NTs UrO RAN. 2015. №1 (Issue 21), pp. 44-47.

5. Mezentseva L.V. Analiz izmeneniy variabel'nosti ritma serdtsapri uvelichenii chastoty ekstrakardial'noy impul'satsii, postupayushchey na sinoatrial'nyy uzel [Analysis of changes in heart rate variability with increasing frequency noncardiac impulses arriving at the sinoatrial node]. Ross.fiziol.zh.im.I.M.Sech-enova. 2010. V.96, №10, pp. 972-980.

6. Pankova N.B. Funktsional'nyeproby dlya otsenki sostoyaniyazdorovykh lyud-ey po variabel'nosti serdechnogo ritma [Functional tests to assess the health status of people the heart rate variability]. RosfizwLzhurn.im.IM.Sechenova. 2013. V.99, №6, pp. 682-696.

7. Bravi A., Longtin A., Seely A.J. Review and classification of variability analysis techniques with clinical applications. Biomed Eng Online. 2011, Oct 10; 10:90. doi: 10.1186/1475-925X-10-90.

8. Baumert M., Czippelova B., Ganesan A., Zaunseder M., Javorka M. Entropy. Analysis of RR and QT Interval Variability during Orthostatic and Mental Stress in Healthy Subjects. Entropy. 2014. № 16(12). R. 63846393.

9. Nobble A., Jonnson R., Thomas A., Buss P. The cardiovascular system. 2nd ed. Edinburgh: London, 2012. 183 p.

10. Shields R.W. Heart rate variability with deep breathing as a clinical test of car-diovagal function. Cleveland Clin. J. Med. 2009. Apr; 76 Suppl 2: S37-40. doi: 10.3949/ccjm.76.s2.08.

11. Vanderlei L.C., Pastre C.M., Hoshi R.A., de Carvalho T.D., de Godoy M.F. Basic notion of heart rate variability and its clinical applicability. Rew. Bras. Cir. Cardiovasc. 2009. Vol. 24. № 2, pp. 205-217.

12. Radchenko A.S., Borisenko N.S., Kalinichenko A.N., Rodionova Yu.Yu., Korolev Yu.N., Golubev V.N. Izmenenie ritmicheskikh vzaimootnosheniy pred- i postnagruzki serdtsa i R-R intervalov EKG zhestkoy normobarich-eskoy gipoksii [Changing the rhythmic relationship pre- and afterload of the

heart and ECG R-R intervals tough normobaric hypoxia]. Vmire nauchnykh otkrytiy. 2014. № 10. pp. 182-205. DOI: http://dx.doi.org/10.12731/wsd-2014-10-14

13. Zudbinov Yu.I. Azbuka EKG. Izdanie chetvertoe, pererabotannoe i dopolnen-noe. Boli v serdtse. Genez osnovnykh zubtsov, intervalov i segmentov EKG [ECG. Heartache. Genesis of the main teeth , slots and ECG segments]. Rostov n/D: Feniks, 2003. pp. 8-30.

14. Dubrovskiy V.I. Sportivnaya meditsina [Sports medicine]. M.: Vlados, 2005. 528 p.

15. Arsent'eva R.Kh. Sindrom udlinennogo intervala QT [Long QT Syndrome]. Vestnik sovremennoy klinicheskoy meditsiny. 2012. V. 5, № 3, pp. 69-73.

16. Fossa A. A. The impact of varying autonomic states on the dynamic beat-to-beat QT-RR and QT-TQ interval relationships. British journal of Pharmacology. 2008. Vol. 154, pp. 1508-1515.

17. Sorokin O.V., Efimenko V.G., Titenko A.V. Osobennosti dispersii RR, QT i TQ-periodov u podrostkov pri provedenii ortostaticheskoy proby [Features of dispersion of RR, QT and TQ periods at teenagers at orthostatic test]. Meditsina i obrazovanie v Sibiri. 2012. №4. http://ngmu.ru/cozo/mos/articke/text_full. php?id=761

18. Dmitriev D.A., Remizova N.M. Dinamika nelineynykh parametrov intervala QT pri snizhenii chastoty dykhaniya. ScienceTime. 2014. № 12(12), pp. 150158.

19. Irzhak L.I. Dlitel'nost' intervalov RR, RT i segmenta TR elektrokardiogrammy cheloveka: deystvie funktsional'nykh prob [Duration of PP and PT intervals and TP segmentin human electrocardiogram: the effect offunctional tests]. Vestnik Severnogo (Arkticheskogo) federal'nogo universiteta. Seriya «Mediko-biolog-icheskie nauki». 2015. №2, pp. 37-43.

20. Irzhak L.I. Vliyanie postural'nykh prob na dlitel'nost' elementov elektrokar-diogrammy cheloveka [The effect of postural tests on the electrocardiogram elements duration]. Vestnik Tyumenskogo gosudarstvennogo universiteta. Ekologiya iprirodopol'zovanie. 2015. № 4, pp. 42-46.

ДАННЫЕ ОБ АВтОРАХ

Дудникова Екатерина Александровна, доцент кафедры теоретических и медико-биологических основ физической культуры, к.б.н.

Сыктывкарский государственный университет им. Питирима Сорокина

Октябрьский пр., 55, г. Сыктывкар, 167001, Российская Федерация

dudka81@yandex.ru

Герасименко Маргарита Владимировна, магистрант

Сыктывкарский государственный университет им. Питирима Сорокина

Октябрьский пр., 55, г. Сыктывкар, 167001, Российская Федерация

ritkin92@mail.ru

DATA ABOUT THE AUTHORS Dudnikova Ekaterina Aleksandrovna, Assistant Professor of Theoretical and Biomedical Bases of Physical Culture, Cand. of Biol. Sc.

Syktyvkar State University named after Pitirim Sorokin

55, Oktyabrsky St., Syktyvkar, 167001, Russian Federation

dudka81@yandex.ru

SPIN-code: 7121-2278

ORCID: 0000-0003-2347-309X

ResearcherID: E-6759-2016

Gerasimenko Margarita Vladimirovna, Graduate Student

Syktyvkar State University named after Pitirim Sorokin

55, Oktyabrsky St., Syktyvkar, 167001, Russian Federation

ritkin92@mail.ru

ORCID: 0000-0002-5951-8176

ResearcherID: E-7052-2016