Временные колебания спектральных показателей вариабельности сердечного ритма у здоровых добровольцев при метрономизированном дыхании

5. Hellermann J. P., Jacobsen S. J., Reeder G. S. et al. Heart failure after myocardial infarction: prevalence of preserved left ventricular systolic function in the community. Am Heart J, - 2003; 145 : 742-748.

6. Felker G. M., Shaw L. K., O’Connor C. M. A standardized definition of ischemic cardiomyopathy for use in clinical research. J Am Coll Cardiol, - 2002 ; 39 : 210-218.

7. Woodfield S. L., Lundergan C. F., Reiner J. S. et al. Gender and acute myocardial infarction: is there a difference response to thrombolysis? J Am Coll Cardiol, - 1997; 29 : 35-42.

8. Yap Y. G., Doung T., Bland M. et al. Is there a gender difference in the risk of arrhythmic death after acute myocardial infarction? An insight from contemporary survival studies (abstr.). J Am Coll Cardiol. -2002;39 : 326 B.

УДК: 612.213

ВРЕМЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ СПЕКТРАЛЬНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВАРИАБЕЛЬНОСТИ СЕРДЕЧНОГО РИТМА У ЗДОРОВЫХ ДОБРОВОЛЬЦЕВ ПРИ МЕТРОНОМИЗИРОВАННОМ ДЫХАНИИ

А. Л. Кулик1, А. К. Задерихин2, В. И. Шульгин2, А. В. Мартыненко1, Н. И. Яблучанский1

1 Харьковский национальный университет имени В. Н. Каразина, Украина

2 Национальный Аэрокосмический Университет имени Н. Е. Жуковского «Харьковский авиационный институт», Украина

У 20 здоровых добровольцев в возрасте от 19 до 30 лет (7 мужчин и 13 женщин) были изучены закономерности временных колебаний значений общих мощностей спектральных показателей (ТР, УЬР, и и НР) вариабельности сердечного ритма (ВСР) в одноминутном буфере при метрономизиро-ванном дыхании с частотой 12 дыханий в минуту. Установлено, что временные колебания спектральных показателей ВСР у здоровых добровольцев при метрономизированном дыхании имеют частоту 0,05-0,07 Гц и качественно и количественно подобны друг другу. Характер данных колебаний позволяет связать их в первую очередь с метаболическими реакциями организма.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: вариабельность сердечного ритма, быстрое преобразование Фурье, физиология человека

ЧАСОВІ КОЛИВАННЯ СПЕКТРАЛЬНИХ ПОКАЗНИКІВ ВАРІАБЕЛЬНОСТІ СЕРЦЕВОГО РИТМУ У ЗДОРОВИХ ДОБРОВОЛЬЦІВ ПРИ МЕТРОНОМІЗОВАНОМУ ДИХАННІ

О. Л. Кулик1, О. К. Задеріхін2, В. І. Шульгін2, О. В. Мартиненко1, М. І. Яблучанський1

1 Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, Україна

2 Національний аерокосмічний університет імені М. Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут», Україна

У 20 здорових добровольців у віці від 19 до 30 років (7 чоловіків і 13 жінки) вивчено закономірності часових коливань значень загальних потужностей спектральних показників у (ТР,

метрономізованому диханні. Встановлено, що часові коливання спектральних показників ВСР у здорових добровольців при метрономізованому диханні знаходяться у діапазоні частот 0,05-0,07 Гц та якісно і кількісно подібні один одному. Характер цих коливань дозволяє зв’язати їх в першу чергу з метаболічними реакціями організму.

КЛЮЧОВІ СЛОВА: варіабельність серцевого ритму, швидке перетворення Фур’є, фізіологія людини

© Кулик О. Л., Задеріхін О. К., Шульгін В. І., Мартиненко О. В., Яблучанський М. І., 2010

TEMPORARY FLUCTUATIONS OF HEART RATE VARIABILITY SPECTRAL INDICES IN HEALTHY VOLUNTEERS DURING PACED BREATHING

(). L. Kulik1, O. K. Zaderykhin2, V. I. Shulgin 2, O. V. Martynenko1, M. I. Yabluchansky1

1 V. N. Karazin Kharkov national university, Ukraine

2 National Aerospace University, named by N. E. Zhukovskii «Kharkov Aviation Institute», Ukraine

In 20 healthy volunteers aged from 19 to 30 years (7 men and 13 women) the patterns of temporary fluctuations of total power of spectral indicators (TP, VLF, LF and HF) heart rate variability (HRV) using a one-minute buffer during paced breathing (respiratory rate - 12 per minute) were studied. It was found that temporary fluctuations of total power of HRV spectral indices in healthy volunteers during paced breathing are slow waves in frequency range 0,05-0,07 Hz and are similar to each other qualitatively and quantitatively. Nature of these fluctuations allows to associate them primarily with metabolic reactions of the organism.

KEY WORDS: heart rate variability, fast Fourier transform, human physiology

Метрономизированное дыхание является одним простых и мощных методов вмешательства в деятельность регуляторных систем организма [1, 2, 3]. Через частоту и глубину дыхания можно по-разному влиять на регуляцию, избирательно «стимулируя» отдельные регуляторные звенья [2, 3]. Метрономизированное дыхание в сочетании с технологией вариабельности сердечного ритма (ВСР) широко используется в методиках биообратной связи [1-4]. Однако, широко известен факт изменчивости результатов повторных измерений показателей ВСР [5-7].

В предыдущем исследовании [8] нами был продемонстрирован медленноволновой характер временных колебаний значений общих мощностей спектральных показателей ВСР при спонтанном дыхании. Подтверждение высказанной в нем гипотезы о его возможной независимости от регуляторных систем и связи с метаболическими процессами требовало проведения такого же исследования в условиях метрономизированного дыхания.

Цель исследования: установить закономерности временных изменений показателей ВСР у здоровых добровольцев при метроно-мизированном дыхании.

Исследование выполнено в рамках НИР ХНУ «Разработка и исследование системы автоматического управления вариабельностью сердечного ритма», № регистрации 010911000622.

ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ

Обследовано 20 здоровых добровольцев в возрасте от 19 до 30 лет (7 мужчин и 13 женщин).

Всем испытуемым с помощью компьютерного диагностического комплекса «СагсПоЬаЬ 2009» («ХАИ-Медика») проводилась по одной мониторной записи длин Я-Я-интервалов ЭКГ во втором стандартном отведении длительностью 7 минут при

метрономизированном дыхании с частотой 12 дыханий в минуту (соотношение вдоха-выдоха 1:1,3); в соответствии с рекомендациями [5] частота дискретизации сигнала составляла 1000 Гц, в отличие от рекомендаций использовался скользящий буфер продолжительностью в 1 минуту.

После накопления данных за первую установочную минуту буфер сдвигался с каждым новым R-R-интервалом. На каждом шаге данные в буфере подвергались спектральному разложению с помощью быстрого преобразования Фурье в трех диапазонах частот: медленном с частотой от 0,0033 до

0,05 Гц, среднем - от 0,05 до 0,15 Гц и быстром - от 0,15 Гц до 0,40 Гц.

По оцениваемым на каждом шаге общей мощности спектра ВСР (ТР ВСР), мощностям спектров ВСР в диапазонах медленных, средних и быстрых (VLF, LF, HF, соответственно) частот строили графики их изменений за 5-минутный период смещения буфера. Получаемые графики подвергались процедуре спектрального анализа методом быстрого преобразования Фурье в программе MathCAD 13 с определением спектров и общих мощностей спектров для ТР ВСР, VLF, LF, HF, которые обозначались как ТРТР, ТРvlf, TPlf, TPHf

Результаты оценки ТРхр, TPVlf, TPlf, TPHf по всем добровольцам заносились в таблицу в Microsoft Excel с определением среднего, стандартного отклонения, ошибки среднего, медианы, математического ожидания, размаха, эксцесса и асимметрии.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Проведенное исследование показало, что временные изменения ТРТР, TPvlf, TPLF, TPHF у всех испытуемых были медленноволновыми. Для примера на рис. 1. представлены результаты мониторирования параметров ТР ц., TPvlf, TPlf, TPHf у шести отобранных случайным образом испытуемых.

-ТР - - VLF---------LF

-ТР - -  VLF

R-R

R-R

-ТР - -  VLF---------LF -------HF I

-ТР - -  VLF---------LF -------HF I

R-R

R-R

R-R

-ТР - -  VLF------------LF --------Ир!

R-R

Рис. 1. Временные изменения ТРТР, ТР\ | |., ТР| |., ТРт. у шести случайным образом отобранных здоровых добровольцев

Спектры ТРТР, ТР,|. ТР, ,. ТРНР у всех испытуемых были подобными друг другу с максимумами значений на очень низких частотах (в области частот 0,05-0,07 Гц).

В табл. 1 приведены спектры соответствующих показателей для представленных выше шести случайным образом отобранных испытуемых.

Спектры ТРТР, ТР,|. ТР, ,. ТРНР у всех испытуемых были не только подобны качественно, но и достаточно близки по величине значений характеризующих их статистических показателей, что следует из табл. 2.

Частота метрономизированного дыхания 12 в минуту в настоящем исследовании была выбрана потому, что порождаемое им изменение картины ВСР приходится на область НБ ВСР с пиком на частоте 0,2 Гц, которую

связывают с дыхательной компонентой спектра ВСР [3].

Полученные в настоящем исследовании результаты оказались весьма близкими к описанным нами для условий спонтанного дыхания [8] с подобными медленноволновыми колебаниями на частоте 0,05-0,07 Гц во временных изменениях всех изученных спектральных показателей ВСР. Качественное и количественное подобие спектров ТРТР, ТРуи, ТР, | . ТРНр ВСР данных колебаний и в условиях метрономизированного дыхания позволяет связывать их в большей мере не с динамическим равновесием регуляторных систем, но метаболическими и связанными с ними иными процессами в организме [9, 10].

Серія «Медицина». Випуск 20 Таблица 1

Спектры ТРТр, ТРУ||., ТР| |., ТР|ц. шести случайным образом отобранных

здоровых добровольцев

Вторичные спектры спектральных показателей ВСР

о 3 в. з ю а

5

ТРт

ТР^

ТРт

ТРн

Таблица 2

Статистические показатели ТРТР, ТРу,,., ТРГЛ., ТРт. изученной совокупности здоровых

добровольцев

Статистические показатели Спектральные показатели

ТРТр ТР и, |. ТР,, П’ш

Среднее (М) 727 971 810 1004

Стандартное отклонение (её) 599 490 432 540

Ошибка среднего 134 110 97 121

Медиана 599 948 694 987

Минимальное значение 263 315 410 402

Максимальное значение 2657 2217 1695 2554

Размах 2394 1902 1285 2152

Эксцесс 5,00 0,64 0,19 2,42

Асимметрия 2,07 0,87 1,00 1,29

Полученные результаты необходимо учитывать в научных исследованиях и практической деятельности, прежде всего, в разработке новых техник биообратной связи для контроля и оптимизации качества регуляторных систем человека на основе технологии ВСР [3]. Они также объясняют причину изменчивости результатов повторных измерений показателей ВСР [5, 6, 11, 12].

ВЫВОДЫ

1. При метрономизированном дыхании определяются медленноволновые колебания спектральных показателей ВСР.

2. Спектры колебаний общих мощностей спектральных показателей ВСР при метрономизированном дыхании подобны друг другу с максимумами значений в области

0,05-0,07 Гц.

З. Временные колебания спектральных техник биообратной связи для контроля и

показателей ВСР необходимо учитывать в оптимизации качества регуляторных

интерпретации результатов и разработке систем человека.

ЛИТЕРАТУРА

1. Fang Y. Effect of different breathing patterns on nonlinearity of heart rate variability / Y. Fang, J. T. Sun, C. Li [et al.] // Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. - 2008. - P. 3220-3.

2. Lehrer P. M. Resonant frequency biofeedback training to increase cardiac variability : rationale and manual

3. Кулик A. JI. Частота дыхания и вариабельность сердечного ритма у здоровых добровольцев в

національного університету ім. В. Н. Каразіна. - 2009. - № 879. - С. 20-24.

4. Shields R. W. Jr. Heart rate variability with deep breathing as a clinical test of cardiovagal function /

R. W. Jr. Shields // Cleve Clin J Med. - 2009. - № 76. - Suppl 2. - P. 37-40.

5. Heart rate variability. Standards of measurement, physiological interpretation, and clinical use. Task Force of the European Society of Cardiology and the North American Society of Pacing and Electrophysiology //

6. Анализ вариабельности сердечного ритма при использовании различных электрокардиографических систем / Р. М.Баевский, Г. Г. Иванов, JI. В. Чирейкин [и др.] // Весник аритмологии. -

7. Dynamic Electrocardiography / М. Malik, A. J. Camm // Blackwell Publishing, 2004. - 664 p.

8. Кулик A. JI. Временные колебания спектральных показателей вариабельности сердечного ритма у

9. Флейшман А. Н. Медленные колебания гемодинамики: Теория, практическое применение в клинической медицине и профилактике / А. Н. Флейшман. - Новосибирск : Наука, 1999. - 264 с.

10. Баевский Р. М. Вариабельность сердечного ритма. Медико-физиологические аспекты [електроний ресурс] / Р. М. Баевский//Режим доступу: http://www.ramena.ru/page.php718.

11. Наумова В. В. Особенности медленных колебаний гемодинамики у мужчин и женщин /

В. В. Наумова, Е. С. Земцова // Физиология человека. - 2009. — 5. — С. 47-53.

12. Heart rate variability, prefrontal neural function, and cognitive performance: the neurovisceral integration perspective on self-regulation, adaptation, and health. / J. F. Thayer, A. L. Hansen, E. Saus-Rose [et al.] //

УДК: 618.2+618.3-002]-073/7-092:612.13

ВАРИАБЕЛЬНОСТЬ СЕРДЕЧНОГО РИТМА ПЛОДА И КРОВОТОК В ВЕНЕ ПУПОВИНЫ У БЕРЕМЕННЫХ С ПРЕЭКЛАМПСИЕЙ

И. В. Лахно1, А. Э. Ткачев2

1 Харьковский национальный университет им. В. Н. Каразина, Украина

2 Городской клинический родильный дом с неонатологическим стационаром, Украина

Проведено изучение состояния вариабельности сердечного ритма плода и кровотока в вене пуповины у беременных с преэклампсией. Установлено, что по мере прогрессирования степени тяжести пре-эклампсии отмечается снижение общего уровня вегетативной нервной регуляции. На этом фоне возрастала роль медленных волновых процессов гемодинамики в поддержании гомеостаза плода. Формирование синдрома ЗВУР у обследованных сопровождалось ухудшением кровотока в вене пуповины. Медленные колебания гемодинамики в вене пуповины, не связанные с двигательной и дыхательной активностью плода, являлись защитным механизмом жизнеобеспечения плода с ЗВУР. Эти осцилляции усиливали транспорт кислорода и питательных веществ плоду.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: преэклампсия, синдром задержки внутриутробного роста, вариабельность сердечного ритма плода, медленные волновые процессы гемодинамики