Исследование функционального состояния вегетативной нервной регуляции у детей с нарушениями опорно-двигательного аппарата методом анализа вариабельности сердечного ритма

МАССОВАЯ ФИЗИЧЕСКАЯ КУЛЬТУРА И ОЗДОРОВЛЕНИЕ НАСЕЛЕНИЯ

ИССЛЕДОВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ВЕГЕТАТИВНОЙ НЕРВНОЙ РЕГУЛЯЦИИ У ДЕТЕЙ С НАРУШЕНИЯМИ ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНОГО АППАРАТА МЕТОДОМ АНАЛИЗА ВАРИАБЕЛЬНОСТИ СЕРДЕЧНОГО РИТМА

В.А. КЛЕНДАР, Н.А. ГРОСС, ФГБУ ФНЦ ВНИИФК

Аннотация

В статье оцениваются результаты исследования вегетативной нервной регуляции гемодинамических параметров у детей с врожденной патологией двигательной сферы посредством анализа вариабельности сердечного ритма. Исследование проводилось в смешанной группе у 22 детей и подростков от 2 до 15 лет с ДЦП различных форм. Показано, что преобладающим типом регуляции сердечного ритма у детей с ДЦП в исходном состоянии в положении лежа, во всех возрастных группах, кроме 8-11 лет, являются симпатический и нейрогуморальный. Повышение активности ваготонических механизмов регуляции свидетельствует о дизрегуляторном состоянии механизмов адаптации. Общая возрастная тенденция изменений спектральных показателей при ортостатической пробе характеризуется сменой автономного типа регуляции на нейрогуморальный. Показатели реактивности механизмов адаптации на ортостатическое воздействие во всех возрастных группах свидетельствуют о наличии энергодефицитных состояний. Выявлены половые различия в реакции на ортостатическую пробу. Недостаточность афферентного воздействия двигательной нагрузки при незрелости систем адаптации у детей с ДЦП, приводит к снижению и изменению реактивности систем регуляции, снижает функциональные резервы организма.

Ключевые слова: развитие моторных функций, дефицит движений, функциональные возможности, механизмы адаптации, ортостатическая проба, вариабельность сердечного ритма.

Abstract

The article estimates the results of the study of autonomic

nervous regulation of hemodynamic parameters

in children with congenital disorders of the motor areas

through analysis of heart rate variability.

The study was conducted in a mixed group, 22 children

and adolescents from 2 to 15 years with various forms

of cerebral palsy. It is shown that the predominant type

of heart rhythm regulation in children with cerebral palsy

in the initial state in the supine position, in all age groups

except for 8-11 years, and are sympathetic neurohumoral.

Increased activity vagotonic regulatory mechanisms shows

disregulatory the mechanisms of adaptation.

Total age trend of changes in the spectral parameters

at orthostatic test is characterized by a change

in the stand-alone type neurohumoral regulation.

Indicators reactivity mechanisms of adaptation

to orthostatic effects in all age groups indicate

the presence of energy-deficient states. Revealed sex

differences in response to orthostatic test.

Lack of exposure to the afferent motor load,

with immature systems of adaptation in children with

cerebral palsy, leads to a reduction and change

in reactivity regulation systems, reduces the functional

reserves of the organism.

Keywords: development of motor functions, the lack of movement, functionality, adaptation mechanisms, orthostatic test, heart rate variability.

Изучение уровня функциональной надежности организма у детей с нарушениями опорно-двигательного аппарата (НОДА) интересно, с одной стороны, из-за

наличия у них длительной гипокинезии, а с другой -из-за недостаточной зрелости систем вегетативного обеспечения и механизмов их регуляции. Становле-

ние и развитие моторных функций напрямую зависит от степени зрелости и способности функционирования регуляторных систем.

Целью исследования является выявление индивидуальных и групповых особенностей вариабельности ритма сердца при выполнении ортостатической пробы у детей с ДЦП, и сравнении этих особенностей с показателями здоровых детей аналогичных возрастных групп.

При проведении реабилитационных мероприятий одним из наиболее важных принципов построения восстановительного процесса является соответствие двигательных нагрузок текущему функциональному состоянию. Критериями оценки текущего функционального состояния являются физиологические показатели, отражающие состояние механизмов вегетативной регуляции сердечной деятельности. Хорошо сбалансированная регуляция позволяет максимально использовать свои функциональные возможности, обеспечивает необходимую экономизацию функций при физических нагрузках и определяет быстроту восстановительных процессов. Из множества обследований, позволяющих оценить состояние сердечно-сосудистой системы, метод исследования ВСР (вариабельности сердечного ритма) помогает по особенностям регуляции сердца составить представление о выраженности общей адаптационной реакции организма практически на любое воздействие - стресс, физическую и эмоциональную нагрузку, невесомость и т.д., а также дать оценку нейровегетативному тонусу организма (Баевский Р.М. и соавт., 2001). Становление типа вегетативной регуляции имеет генетическую детерминированность, тип вегетативной регуляции определяет особенности функционирования кардио-респираторной систем, и следовательно, разный уровень приспособительных возможностей к физической нагрузке и к стрессорным ситуациям другого генеза (Баев-ский Р.М. и соавт., 1984; Берсенёва И.А., 2000).

Ортостатическая проба является одним из наиболее простых и безопасных функциональных тестов, который позволяет оценить функциональное состояние при различных воздействиях, а также резервные возможности системы регуляции кровообращения. Исследование вариабельности сердечного ритма при ортостатической пробе позволяет получить информацию о состоянии различных звеньев регуляторного механизма кровотока и нервных структур, отвечающих за него.

Интерпретация результатов функциональных проб заключается в оценке регуляции СР (сердечного ритма) в покое и после изменения положения тела. Выявленные типологические особенности вегетативной регуляции сердечного ритма показывают, каков уровень функциональных и адаптационных возможностей организма, что и позволяет прогнозировать и управлять динамическим процессом реабилитации.

Исследование состояния регуляторных механизмов сердечно-сосудистой системы проводилось в смешанной группе у 22 детей и подростков с ДЦП различных форм в возрастных группах от 2-х до 15 лет. Сравнивались и анализировались показатели ВСР в группах,

разделенных по возрастному, гендерному признакам и группах с различными типами исходного вегетативного статуса.

Адаптационные возможности организма оценивались по изменениям показателей мощности спектра (ТР^, ше2) в покое по цифрам средних значений. Состояние адаптационных механизмов - по изменениям относительных показателей спектральных характеристик регуляторов сердечного ритма соответствующих частотных диапазонов (НБ%, LF%, "УЬР%). Регистрация ЭКГ-сигнала осуществлялась в положении лежа во II стандартном отведении в течение 5 минут с использованием комплекса «Варикард 2.51» и программы «Иским-6». В качестве функциональной пробы в исследовании применяли активную ортостатическую пробу. Запись ЭКГ исследуемого ребенка осуществлялась в положении лежа и во время ортостаза (по 5 минут в каждом положении).

В картине исходных значений реакций адаптаций, регулирующих сердечный ритм у детей-инвалидов двух возрастных групп (до 3-х лет и 3-7 лет), преобладающими являются симпатические и нейрогумо-ральные.

В возрастной группе 8-15 лет наоборот - выраженное увеличение симпато-парасимпатического воздействия при низких значениях нейрогуморального регулирования, то есть преобладающим регуляторным влиянием, являются автономные механизмы адаптации, что можно объяснить пубертатной активностью этого возрастного периода.

Таким образом, общая характеристика вегетативного регулирования исходного состояния в положении лежа во всех возрастных группах у детей-инвалидов, по нашему наблюдению, характеризуется заниженной активностью парасимпатического влияния и повышенным тонусом симпатической части ВНС.

При изменении положения тела у детей возрастных групп до 3-х лет относительная мощность высокочастотного компонента спектра сердечного ритма (HF%), характеризующая состояние парасимпатического звена вегетативной регуляции, повысилась на 15% (рис. 1). Мощность низкочастотной составляющей спектра сердечного ритма (LF%), которая связана с активностью подкоркового вазомоторного центра, тоже повысилась на 17%, относительная мощность сверхнизкочастотных составляющих спектра сердечного ритма (VLF%) снизилась на 23%.

Повышение значений вагусного воздействия и сосудо-двигательного центра при снижении регулирующих влияний центральных структур говорит о неадекватности адаптационного ответа из-за незрелости механизмов адаптации в данный возрастной период, а преобладание симпато-гуморального типа регуляции свидетельствует о низком резерве адаптации и энергодефицитном состоянии.

Относительная мощность высокочастотного компонента спектра сердечного ритма (HF%) у детей возрастной группы от 3-х до 7 лет, при ортопробе повысилась

Таблица 1

Показатели изменений спектральных характеристик ВСР при ортостатической пробе у детей с ДЦП в трех возрастных группах

Положение / Возраст До 3-х лет 3-7 лет 8-15 лет

Показатель, %

ИР ЬР УЬР ИР ЬР УЬР ИР ЬР УЬР

Исходное 21,2 32,2 47 26,3 38 36 39 46 15

Ортостаз 25 39 36 32 40 28 21 41 38

50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0

До 3-х лет

3-7 лет

НИР, %  1_Р, % й У1_Р, %

Рис. 1. Динамика показателей спектральных характеристик ВСР при ортостатической пробе

у детей с ДЦП в трех возрастных группах

на 18%. Мощность низкочастотной составляющей спектра сердечного ритма (LF%), повысилась на 5%. Относительная мощность сверхнизкочастотных составляющих спектра сердечного ритма (VLF%) снизилась на 22%.

В этой возрастной группе так же наблюдается повышение значений вагусного воздействия и сосудодвига-тельного центра при снижении регулирующих влияний центральных структур, но главным воздействием на регулирование сердечного ритма обладают автономные механизмы.

Относительная мощность высокочастотного компонента спектра сердечного ритма (HF%) у детей возрастной группы от 8 до 15 лет, характеризующая состояние парасимпатического звена вегетативной регуляции, при ортопробе снизилась на 46%. Мощность низкочастотной составляющей спектра сердечного ритма (LF%), снизилась на 11%, относительная мощность сверхнизкочастотных составляющих спектра сердечного ритма (VLF%) повысилась на 61%.

В данной возрастной группе очень резкие изменения с уменьшением значений вагусного и нейрогуморального регуляторов сердечного ритма указывают на срыв адаптационных реакций, что подтверждает значительную активизацию центральных механизмов регуляции.

Повышение активности вагусных механизмов регуляции в возрастных группах до 3-х и от 3-х до 7 лет, совместно с ростом активности вазомоторного центра и снижением нейрогуморального воздействия, при изменении положения тела, свидетельствует о недостаточном приспособительном ответе у детей данной возрастной группы или о нарушении зрелости механизмов регуляции гемодинамики. Показатели реактивности механизмов адаптации на ортостатическое воздействие во всех возрастных группах детей с ДЦП свидетельствуют о наличии энергодефицитных состояний, что соответствует очень низким адаптационным резервам.

Общая возрастная тенденция изменений спектральных характеристик при ортостатической пробе характеризуется сменой парасимпато-симпатической реакции на нейрогуморальную. Данное смещение объясняется истощением адаптационно-трофического защитного действия блуждающего нерва, что проявляется в снижении устойчивости к стрессорным воздействиям и констатирует состояние энергодефицита, связанного с увеличивающейся с возрастом гипокинезией, при этом роль регулятора гемодинамических изменений переходит к центральным структурам ЦНС. А динамика диз-регуляторных явлений связана с увеличением возраста и уменьшением двигательной нагрузки.

По данным исследований Института возрастной физиологии, в группах здоровых детей 5- и 8-летнего возрастов реакция на ортостаз характеризуется снижением показателей спектральных характеристик высокочастотного компонента (HF%) и повышением

показателей низких и сверхнизких компонентов спектра VLF%).

Разделив группу по гендерному признаку, получены следующие показатели реактивности механизмов адаптации на изменение положения тела (рис. 2).

Таблица 2

Показатели спектрального анализа на реакцию ортостаза у девочек 2-10 лет и мальчиков 3-15 лет с ДЦП

Группа Состояние Показатель

HF% LF% VLF% TPw, me2

М Горизонтальное 25,1 35,5 39,5 4367,9

Ортостаз 27 35,9 37 3527,2

Д Горизонтальное 28,5 42,5 29,1 2768,4

Ортостаз 33 46,4 21 1468,4

50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0

39,5

5,1

f/Й \Vwt щ

Горизонт

М 3-15 лет

Д 2-10 лет

ЕЗ ир %  % %

Рис. 2. Сравнение динамик показателей ВСР у девочек 2-10 лет и мальчиков 3-15 лет

с ДЦП при ортостатической пробе

Половые различия в реакции на ортостатическую пробу есть. Они у мальчиков и у девочек повторяют неадекватный тип реакции на ортостаз у детей с дефицитом движений: усилением симпато-парасимпатической реакцией и снижением нейрогуморальной как признак энергодефицита. У мальчиков усиление мощности волн HF-диапазона на 7%, у девочек - на 14%; у мальчиков усиление мощности волн LF-диапазона - на 0,2%, у девочек - на 8%; ослабление мощности волн VLF-диапазона у мальчиков на 6%, у девочек - на 28%.

Но у мальчиков в положении ортостаза определяющими являются симпатические механизмы с преобладанием центральных, а у девочек - автономных. То есть состояние реактивности механизмов адаптации у девочек на изменение положения тела совершеннее.

Все дети, участвовавшие в эксперименте в возрасте от 3-х до 15 лет по показателю LF/HF, характеризующему соотношение симпатических и парасимпатических влияний, были разделены на 3 группы. Дети с LF/HF < 0,6 составили 1 группу (с преобладанием парасимпатических влияний на регуляцию сердечного ритма), дети с LF/HF от 0,7 до 1,0 составили 2 группу (со сбалансированной регуляцией сердечного ритма) и дети с LF/HF > 1,0 составили 3 группу (с преобладанием симпатических влияний на сердечный ритм).

При анализе ВСР у 22 детей 3-15 лет с различными преобладающими типами АНР (автономная нервная регуляция), выявлен разный порядок включения регу-ляторных систем в ответ на ортостатическое воздействие (рис. 3).

Таблица 3

Показатели спектрального анализа на реакцию ортостаза при различном состоянии АНР

Тип Положение Показатель

HF% LF% VLF% TPw, mc2

1 (V) Горизонтальное 53 31 12,6 1856

Ортостаз 12 30 18,1 8773

2 (N) Горизонтальное 50,13 34,3 15,4 3238

Ортостаз 31,5 33,8 34,7 6331

3 (S) Горизонтальное 22,1 38,6 39,4 3909

Ортостаз 28,6 40,5 30,1 2630

Пояснение. 1 (V) - ваготонический тип АНР; 2 (N) - нормотонический тип АНР; 3 (S) - симпатикотонический тип АНР.

60 50 40 30 20 10 0

О HF, % 0 LF, % H VLF, %

Рис. 3. Динамика показателей ВСР с различными типами АНР при ортостатической пробе у детей с ДЦП

Дети с ДЦП с ваготоническим типом АНР отвечают на ортостатическую пробу резким изменением показателей: снижением парасимпатических регуляторов сердечно-сосудистой деятельности - на 77%, снижением активности сосудодвигательного центра -на 3%, повышением активности центральных механизмов регуляции - на 30%. Это очень выраженный дисбаланс приспособительных реакций, так как здоровые дети с данным типом АНР реагируют на аналогичное изменение положения тела лишь увеличением тонуса вазоматорного центра.

Дети с ДЦП с нормотоническим типом АНР в ответ на изменение положения тела показали снижение активности высокочастотного компонента спектра на 37%, снижение мощности низкочастотного компонента - на 1,5% и значительное повышение мощности сверхнизкочастотного компонента спектра регуляции сердечного ритма - на 56%. У здоровых нормотоников

наблюдается снижение активности автономного контура регуляции с повышением активности надсегментарных регуляторов. То есть этот тип реагирования у детей с дефицитом движений отличается только количественными характеристиками изменений.

Дети с симпатикотоническим типом АНР в ответ на изменение положения тела показали увеличение значений мощности высокочастотного компонента спектра на 23%, увеличение значений мощности низкочастотного компонента - на 5%, и снижение мощности сверхнизкочастотного компонента спектра регуляции сердечного ритма - на 24%. Данный ответ не является типичным, так как вместо усиления центральных механизмов регулирования происходит снижение их активности. Исходное преобладание симпатического типа влияния на ритм сердца, тем более с определяющим влиянием центральных структур регуляции, является характеристикой сниженных адаптационных возможностей.

Исходные нормотонический и ваготонический типы реагирования на стрессорные воздействия, являются самыми благоприятными и принимаются за физиологическую норму функционального состояния регу-ляторных систем. Но дети с ДЦП, имеющие данный тип регуляции, не показывают на ортостатическое воздействие типичного физиологического ответа. Симпатический тип реактивности, который является самым неблагоприятным приспособительным типом, у детей с ДЦП при ортостатическом тестировании, так же показывает нетипичный ответ на изменение положения тела.

Исходный вегетативный статус является генетически детерминированным и константным физиологическим состоянием. Причиной измененных гемодинамических реакций у детей с ДЦП с врожденными типами АНР на изменение положения тела в пространстве, является то, что снижение объема движений с увеличением возраста приводит к снижению рефлекторного ответа на двигательную нагрузку, ведет к детренированности систем адаптации, астенизации нервной системы, раз-балансированности функционального состояния высших вегетативных центров головного мозга, уменьшению эффективности адаптационных и трофических влияний нервной системы.

Выводы

1. Преобладающим типом регуляции сердечного ритма у детей с ДЦП в исходном состоянии в положении лежа, во всех возрастных группах, кроме 8-11 лет являются симпатический и нейрогуморальный.

2. Повышение активности ваготонических механизмов регуляции совместно с ростом активности вазоматорного центра и снижение нейрогуморального воздействия на ритм сердца при изменении положения

тела свидетельствует о дизрегуляторном состоянии механизмов адаптации.

3. Общая возрастная тенденция изменений спектральных показателей при ортостатической пробе характеризуется сменой автономного типа регуляции на нейрогуморальный. Данное смещение объясняется истощением адаптационно-трофического защитного действия блуждающего нерва, что проявляется в снижении стрессоустойчивости и констатирует состояние энергодефицита.

4. Показатели реактивности механизмов адаптации на ортостатическое воздействие во всех возрастных группах детей свидетельствуют о наличие энергодефицитных состояний, что соответствует очень низким адаптационным резервам.

5. Выявлены половые различия в реакции на ортоста-тическую пробу. Они повторяют нетепичность реакции на ортостаз у детей с дефицитом движений: усилением симпато-парасимпатической реакции и снижением нейрогуморальной. Состояние реактивности механизмов адаптации у девочек на изменение положения тела совершеннее.

6. Дети с ДЦП, имеющие нормотонический и вагото-нический типы АНР, принимаемые за физиологическую норму функционального состояния регуляторных систем, показывают на ортостатическое воздействие повышения тонуса нейрогуморальных структур. Дети с симпатическим типом реактивности, который является самым неблагоприятным приспособительным типом, так же показывает нетипичный ответ на ортостаз.

7. Недостаточность афферентного воздействия двигательной нагрузкой при незрелости систем адаптации у детей с ДЦП, приводит к снижению и изменению реактивности систем регуляции, снижает функциональные резервы организма.

Литература

1. Аболенская А.В., Самохвалова В.П., Разживихи-на Г.Н. и др. Способ оценки адаптационных возможностей детского организма // Вопр. охр. мат. и детства. -1989. - № 6. - С. 50-54

2. Атаманов В.В. Возрастная динамика показателей вариабельности сердечного ритма у здоровых мальчиков и девочек / В.В. Атаманов, С.М. Чечельницкая, О.Ю. Чиркова // Компьютерная электрокардиография на рубеже столетий: Тезисы докл. междунар. симпозиума. - Москва, 1999. - С. 144-145.

3. Баевский P.M. Оценка адаптационных возможностей организма и риск развития заболеваний / P.M. Баевский, А.П. Берсенева. М.: Медицина, 1997. -235 с.

4. Берсенева И.А. Оценка адаптационных возможностей организма у школьников на основе анализа вариабельности сердечного ритма в покое и при орто-статической пробе: автореф. дис. ... канд. биол. наук. -2000. - С. 17.

5. Галеев А.Р., Игишева Л.Н. Взаимосвязь типа вегетативной регуляции и потребности в двигательной активности. - 2002. - http://www.ortoplus.da.ru/

6. Догадкина С.Б. Развитие периферического кровообращения у детей 5-9 лет / С.Б. Догадкина // Физиология развития человека: материалы межд. конф., посвященной 55-летию Института возрастной физиологии РАО. М.: Изд-во НПО «От А до Я», 2000. - С. 186.

7. Сапожникова Е.Н. Ритм сердца у школьников 7-12 лет в покое и при ортоклиностатическом тестировании: автореф. дис. ... канд. биол. наук / Е.Н. Сапожникова. - Казань, 2003. - 23 с.

8. Шлык Н.И., Красноперова Т.В., Сапожникова Е.Н. и др. Особенности вегетативной регуляции у школьников при умственной и физической нагрузке (по данным математического анализа сердечного ритма) // программа обуч. и компьютериз. в учеб. тренировочном процессе. -Удм. Гос. Ун-т. - Ижевск, 1996. - С. 84-97.

References

1. Abolenskaya A.V., Samohvalova V.P., Razzhivihina G.N. et al. A method of estimating adaptive capabilities child's body // Problems. ohr. mat. and detstva. - 1989. -No 6. - P. 50-54.

2. Atamanov V.V. Age dynamics of heart rate variability in healthy boys and girls / V.V. Atamanov, S.M. Chechel-nitskaya, O.J. Chirkov // Computer electrocardiography at the turn of the century: Abstracts. Intern. simpo-ziuma. - Moscow, 1999. - P. 144-145.

3. Baevsky P.M. Estimation of adaptation capabilities of the organism and the risk of diseases / P.M. Baevsky, A.P. Berseneva. M.: Medicine, 1997. - 235 p.

4. Berseneva I.A. Estimation of adaptable possibilities of an organism at school on the basis of the analysis of heart rate variability at rest and during orthostatic test: autoref. dis. ... kand. biol. nauk. - 2000. - 17 p.

5. Galeev A.R., Igisheva L.N. The relationship between type of vegetative regulation and the need for motor activity. - 2002. - http://www.ortoplus.da.ru/

6. Dogadkina S.B. Development of peripheral blood circulation in children 5-9 years / S.B. Dogadkina // Physiology of human development: material mezhd. conf., dedicated to the 55th anniversary of the Institute of Age Physiology, Russian Academy of Education. M.: Publishing House of the NGO "A to Z", 2000. - 186 p.

7. Sapozhnikova E.N. Heart rhythm in schoolchildren 7-12 years in rest and during ortoklinostatic testing: autoref. dis ... .kand. biol. nauk / E.N. Sapozhnikova. -Kazan, 2003. - 23 p.

8. Shlyk N.I., Krasnoperova T.V., Sapozhnikova E.N. et al. Features of vegetative regulation of schoolchildren during mental and physical exertion (according to the mathematical analysis of heart rate) // Programms trained and kompyu-terizacii in ucheb. trenirovochnom protsesse. - UDM. Gos. Un-t - Izhevsk, 1996. - P. 84-97.

C*)