Корреляционный анализ спектральных характеристик показателей кардиогемодинамики юношей и девушек

ФИЗИОЛОГИЯ

В.А. Демидов, Ф.А. Мавлиев

Камский государственный институт физической

культуры,

Н.Я. Прокопьев

Тюменский государственный университет2

КОРРЕЛЯЦИОННЫЙ АНАЛИЗ СПЕКТРАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАРДИОГЕМОДИНАМИКИ ЮНОШЕЙ И ДЕВУШЕК

Актуальность исследования. В 1976 году Р.М. Баевским и М.К. Чернышовым была выдвинута гипотеза о связи колебательных процессов в организме человека с деятельностью различных уровней системы управления физиологическими функциями [3]. В клинической медицине и физиологии наиболее широко известны колебания частоты сердечных сокращений (ЧСС) в зависимости от фазы дыхания. Изучение и выяснение резервных возможностей организма человека с привлечением различных спектральных методов анализа интервала R-R начали использоваться с 60-х годов прошлого столетия [5, 6]. Специфичным для непараметрических методов исследования является как простота алгоритма вычисления (например, метода быстрого преобразования Фурье, являющегося набором целого ряда алгоритмов), так и высокая скорость обработки. Прежде всего, изучают динамику общей мощности спектра колебаний основных показателей системы кровообращения.

По мнению А.А.Астахова (2002), «..нельзя с позиции одного ритма сердца решать все сложные проблемы оценки функции кровообращения, и в особенности - других систем». Исследование гемодинамики и участвующих в её регуляции систем позволит не только определить степень вклада в регуляцию деятельности сердечно-сосудистой системы (ССС) отделов вегетативной нервной системы, но и оценить ее особенности у различных контингентов людей.

Цель исследования: изучить особенности корреляционных взаимосвязей спектральных характеристик системы кровообращения юношей и девушек, занимающихся спортом, и на их базе составить корреляционную матрицу.

Материалы и методы исследования. Обследовано 100 юношей и девушек, не занимающихся спортом. Исследования проводились при помощи тет-раполярной биоимпедансной реополиграфии с использованием компьютерной технологии «Кентавр II РС» [1, 4]. Изучение спектра колебаний величин важнейших показателей гемодинамики проводилось за 500 кардиоинтервалов. Система «Кентавр» регистрирова-

ла параметры кровообращения за каждое сокращение сердца и при помощи преобразования Фурье выдавала спектр колебаний частот следующих показателей: систолического артериального давления (САД), амплитуды импеданса малых, крупных сосудов, аорты, ударного объема (УО), минутного объема крови (МОК), фракции выброса (ФВ). Исследования проводились в положении сидя. Полученные данные подвергнуты корреляционному анализу.

Результаты исследования и их обсуждение. У юношей в параметрах гемодинамики обнаружены следующие корреляционные взаимосвязи. Абсолютные значения ЧСС взаимосвязаны с УО отрицательной (-0,59) корреляционной связью, а УО связан с МОК. На наш взгляд, это свидетельствует о том, что необходимый МОК достигается за счет УО. Амплитуда пульсации микрососудов (АПМ) связана с общей спектральной мощностью (ОСМ) АПМ (0,56), то есть увеличение данной активности в абсолютном значении сопровождается напряжением её регуляции. АПМ также имеет взаимосвязи со спектральной мощностью пульсации дыхательных волн в диапазоне медленных (Р3) (-0,51) и очень медленных волн (Р2) (-0,71) и с серединой спектра дыхательных волн микрососудов (-0,5). На этом основании мы предположили, что для улучшения микроциркуляции необходимо снижение спектральной мощности дыхательных волн.

Дыхательные волны имели отрицательные корреляционные взаимосвязи с ОСМ этих же волн (-0,73) и в частотных диапазонах Р1 (самые медленные волны) - (-0,61), Р2 - (-0,51), Р3 - (-0,51). Из этого следует, что повышение абсолютных значений амплитуды данной волновой активности приводит к экономичной регуляции данного параметра.

ОСМ САД, в основном, складывается из Р1 (0,91), Р2 (0,97) и Р3 (0,51). Т.е. в случае наблюдаемого напряжения в управлении САД регуляция смещается в сторону медленноволновой активности, что служит причиной для общего истощения, которое может возникнуть у юношей со значениями высокой общей спектральной плотности вариаций давления. Похожая ситуация была

38

ВЕСТНИК КГУ, 2006. №2

и с ОСМ ЧСС Р1 - (0,65), Р2 - (0,73) и Р3 -(0,64).

Значения ОСМ УО взаимосвязаны с ОСМ МОК (0,76), что, на наш взгляд, является отражением в частотной плоскости корреляции, наблюдаемой в абсолютных значениях этих параметров. Также имеется связь общей спектральной мощности с фракцией выброса (ФВ) - (0,59). Увеличении ОСМ УО крови достигается, в основном, за счет волн Р2 - (0,71) и Р3 -(0,89), что, на наш взгляд, свидетельствует о значительном резерве, заложенном в регуляции данного показателя. При этом нами выявлены аналогичные изменения в этих частотных диапазонах и в регуляции МОК Р2 - (0,6) и Р3 - (0,73).

ОСМ МОК связан с ОСМ ФВ (0,67) и с ОСМ амплитуды пульсации аорты (АПА). Тесные связи выявлены нами и с рядом частот УО. Основные изменения при наблюдаемом увеличении спектральной плотности мощности происходят так же, как и в случае с регуляцией УО за счет Р2 - (0,71) и Р3 - (0,9).

Несмотря на то, что МОК является производным от УО, мы не наблюдали абсолютной идентичности в показателях спектральной мощности в ряде частот диапазонов, что объясняется определенной долей вклада УО в регуляцию МОК и ЧСС.

Для ОСМ АПМ характерным является то, что увеличение данного показателя сопровождается усилением спектральной мощности в диапазоне от Р1 до Р3 (Р1 - 0,92; Р2 - 0,98; Р3 - 0,78) независимо от диапазона Р4.

Интересными являются взаимосвязи с серединой спектра FM, которые отражают принцип сохранения энергии (при наличии отрицательной связи с ОСМ или же с отдельными диапазонами от Р1 до Р4). Согласно гипотезе об оптимальной энергии (А.А.Астахов, 1996), регуляция должна заключатся в разнонаправленных тенденциях амплитуды и частоты. Притом в качестве амплитуды выступают не только спектральная мощность, но и дисперсия показателя.

Оптимизация регуляции наблюдалась в управлении МОК (корреляция с FM -0,57) в диапазоне очень медленных волн (Р2). Следует отметить, что процентный вклад в общую мощность меняется в зависимости от частоты, т.е. чем выше частота амплитуды (для любого из параметров), тем меньший вклад вносят в ОСМ волны в диапазоне Р2 и Р3, но при этом увеличивается вклад в диапазоне Р4. В связи с этим можно предположить, что существует некая взаимосвязь соотношения волновой активности в четырех диапазонах с частотой, т.е. нормальные значения носят общебиологический характер и зависят от частотных характеристик колебания.

Корреляционный анализ данных, полученный при обследовании девушек, позволил выявить следующее. У девушек корреляционная взаимосвязь УО с МОК несколько большая, чем у юношей (0,9 вместо 0,57). АПА положительно коррелирует с дыхательными волнами микрососудов (-0,82), из чего можно предположить, что чрезмерная активность дыхательной составляющей волн микрососудов отрицательно сказывается на микроциркуляции. При этом взаимосвязь с ОСМ данного показателя (дыхательные волны пульсации микрососудов) является положительной (0,72), что говорит о конкурентных отношениях в регуляции, т.е. увеличение микроциркуляции (в абсолютном выражении) вызывает напряжение в регуляции дыхательной составляющей волновой активности микроциркуляции. Но, в то же время, эта активность увеличивает медленновол-новые компоненты пульсации микрососудов. У девушек, как и у юношей, отмечается отрицательная взаимосвязь пульсации микрососудов с ОСМ дыхательных волн в диапазонах Р1 - (-0,72) и Р2 - (0,62). ОСМ АД увеличивается за счет медленных волн Р1 (0,8) и Р2 (0,86).

ОСМ ЧСС, в случае больших значений, складывается из волн Р1 - (0,83), Р2 - (0,92) , и Р3 - (0,63).

Корреляционные связи ОСМ других параметров у девушек имеют схожий характер с юношами.

FM УО имеет отрицательные взаимосвязи с Р1 УО - (-0,52) и Р2 УО - (-0,51). Эта особенность регуляции УО согласуется с принципом сохранения энергии, что является наиболее благоприятным (у юношей эта взаимосвязь отсутствует) для подержания объема циркулирующей крови без видимого напряжения в регулирующих системах.

Так, у девушек (как и у юношей), чем выше частота амплитуды (для любого из параметров), тем меньший вклад вносят в ОСМ волны в диапазоне Р2 и Р3, но при этом увеличивается вклад в диапазоне Р4. Нами отмечено, что как у юношей, так и у девушек увеличение процентного вклада в ОМС в диапазоне Р1 сопровождается снижением мощности в диапазонах Р3 и Р4 и увеличением в диапазоне Р2, т.е. увеличение медленноволновой (метаболическая регуляция) активности влечет за собой и компенсаторное снижение в других частотных диапазонах, что, на наш взгляд, предотвращает общее напряжение в системе регуляции.

Представленные нами особенности межпараметрических связей являются всего лишь частью большой корреляционной матрицы, детальный анализ которой вывил многие взаимосвязи, самые интересные из которых мы представили в данной работе.

Список литературы

1. Астахов А.А. Физиологические основы биоимпедансного мониторинга гемодинамики в анестезиологии (с помощью

системы "Кентавр"). В 2 т. - Челябинск, 1996.

2. Астахов А.А. Медленноволновые процессы гемодинамики. Инжиниринг в медицине // Колебательные процессы гемодина-

мики. Пульсация и флюктуация сердечно-сосудистой системы: I всероссийский симпозиум: Сб. науч. трудов. - Челябинск: АТМН, 2000. - С. 50-63.

3. Баевский Р.М., Чернышов М.К. Некоторые аспекты системного подхода к анализу временной организации функции в живом

организме //Теоретические и прикладные аспекты временной организации биосистем. - М.: Наука, 1976. - С. 174-186.

4. Быков Е.В., Исаев А.П., Сашенков С.Л. Спорт и кровообращение: возрастные аспекты. - Челябинск, 1998. - 63 с.

5. Ващилло Е.Г., Зингерман А.М., Константинов М.А. Исследование резонансных характеристик сердечно-сосудистой

системы // Физиология человека. - 1983. - С. 257-265.

6. Вегетативные расстройства: Клиника, лечение, диагностика / Под ред. А.М. Вейна. - М.: Медицина, 2000. -752 с.

СЕРИЯ «ФИЗИОЛОГИЯ, ПСИХОФИЗИОЛОГИЯ, ПСИХОЛОГИЯ И МЕДИЦИНА», ВЫПУСК 2

39