Функциональное состояние мозгового кровообращения в зависимости от локализации переходной зоны в грудных отведениях ЭКГ на фоне активной ортостатической пробы

БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ

«наука. инновации. технологии», № 1, 2018

удк 612.816.4 Севрюкова Г.А. [Sevriukova G.A.], Настинова Г.Э. [Nastinova G.E.], Товмасян Л.А. [Tovmasian L.A.], Севрюкова П.Л. [Sevriukova P.L.]

функциональное состояние мозгового кровообращения

в зависимости от локализации

переходной зоны в грудных

отведениях экг на фоне активной ортостатической пробы

The Functional State of the Cerebral Circulation Depending on the Localization of Transition Area in Chest Lead of ECG at Orthostasis

Статья посвящена исследованию функционального состояния церебрального кровообращения в условиях ортостатической пробы у лиц молодого возраста с различной локализацией переходной зоны в грудных отведениях ЭКГ. Выделены четыре группы обследуемых, в зависимости от локализации переходной зоны в грудных отведениях ЭКГ: 1 группа - V1-2; 2 группа - V3; 3 группа - V4-5; 4 группа - локализация неопределенна. Регистрация электрокардиограмм и параметров церебральной гемодинамики осуществлялась с помощью программного комплекса «Валента». Выявлено, что срочные механизмы церебрального кровообращения на гравитационные изменения осуществляются за счет незначительного повышения пульсового кровенаполнения головного мозга при выраженном уменьшении венозного оттока из региона. Установлено влияние локальной электрофизиологической позиции сердца на регуляцию мозгового кровотока. Неблагоприятная реакция мозгового кровообращения на фоне ортостатической пробы отмечалась у лиц с горизонтальным расположением сердца (V1-2) и «неопределенной» локализацией переходной зоны в грудных отведениях ЭКГ.

The article is devoted to the study of the functional state of the cerebral circulation at orthostasis in persons of young age with different localization of transition area in chest lead of ECG. Four groups of respondents, depending on the localization of transition area in chest lead of ECG: group 1 - V1-2; group 2 - V3; group 3 - V4-5; 4 group - undetermined localization. Registration of electrocardiograms and parameters of cerebral hemodynamic was performed using program complex «Valenta». Urgent mechanisms of the cerebral circulation are due to a slight increase in pulse blood brain in significant reduction venous outflow from the region. The influence of the local electrophysiological position of the heart on the regulation of cerebral blood flow was established. Unfavorable reaction of cerebral circulation at orthostasis was observed in respondents with the horizontal location of the heart (V1-2) and undetermined localization of transition area in chest lead of ECG.

Ключевые слова: функциональное состояние, церебральная гемодинамика, ортостатическая проба, реоэнцефалография, электрокардиография, переходная зона в грудных отведениях ЭКГ Key words: functional state, cerebral hemodynamics, orthostatic test, rheo-encephalography, electrocardiography, transition area in chest lead of ECG

Исследование выполнено при финансовой поддержке гранта Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 18-013-00795).

Введение

Одной из важнейших функций системы кровообращения является кровоснабжение головного мозга. Функциональное состояние мозгового кровообращения и системы кровообращения в целом детерминированы деятельностью сердца, характеристиками которой являются амплитудно-частотные параметры ЭКГ, хронология процессов возбуждения миокарда, положение результирующего вектора электрической оси сердца (ЭОС), локализация переходной зоны возбуждения отделов миокарда в горизонтальной плоскости [9]. Локализация переходной зоны в грудных отведениях связана с направлением оси QRS в горизонтальной плоскости. Обратимый сдвиг переходной зоны при нагрузках различного генеза обусловлен особенностями индивидуальных изменений суммарной деполяризации различных отделов миокарда в ответ на возмущающее воздействие [4, 7, 8]. Равномерное распространение импульсной активности по отделам миокарда обусловливает локализацию переходной зоны в V3, тогда как её смещение вправо или влево может являться маркером донозологических изменений в работе миокарда [8]. В этом аспекте существенное значение приобретает практически малоизученная проблема исследования гемодинамических эффектов мозгового кровотока, церебрального сосудистого тонуса и регионарного венозного возврата, обусловленных гравитационным перераспределением крови, в зависимости от локализации переходной зоны в грудных отведениях ЭКГ.

Целью исследования явилась сравнительная оценка церебральной гемодинамики в условиях ортопробы у лиц молодого возраста в зависимости от локализации переходной зоны в грудных отведениях ЭКГ.

Организация и методы исследования

в исследовании приняли участие лица молодого возраста (72 чел.; 19,7+1,4 лет) на добровольной основе. Обследуемые информировались об условиях проведения исследований и используемых методиках, сообщалось о гарантиях неразглашения полученной информации об участниках исследования, что отвечает принципам информированного согласия.

Регистрация электрокардиограмм (ЭКГ), реоэнцефалограмм (РЭГ) осуществлялись с помощью модулей «Электрокардиография», «Реоэнце-фалография» аппаратно-программного комплекса «ВАЛЕНТА» (РУ № ФСР 2007/00259 от 26.03.2009, г. Санкт-Петербург).

В условиях оперативного покоя и на фоне активной ортостатической пробы (АОП) регистрировались параметры стандартной ЭКГ (12 отведений), РЭГ (реографический индекс (РИ, у.е.), амплитудно-частотный показатель (АПЧ, 1/с), время быстрого и медленного наполнения (ВБН, ВМН, с), амплитудный показатель сосудистого тонуса (АПСТ, у.е.), венозный отток (ВО, %), дикротический индекс (ДИ, у.е.), индекс периферического сопротивле-

ния (ИПС, у.е.), диастолический индекс (ДИС, у.е.), коэффициент асимметрии (КА, %).

Усредненный профиль церебральной гемодинамики строился в «условных стенах», где Ме - это медиана нормативных значений; величина отклонения до нижней границы нормы «-1» стен; до верхней границы нормы «+1» стен.

Коэффициент сдвига на нагрузку рассчитывался по модифицированной формуле Лосккутовой Т.Д. (1978):

КС = Ln (Рп - Р£),

где КС - коэффициент сдвига на нагрузку;

Рп - параметр, полученный под воздействием нагрузки;

РГ - фоновый параметр.

Статистический анализ первичных данных проводился с помощью программного пакета «Ехсе1-2010».

Результаты и их обсуждение

Все обследуемые были распределены на группы в зависимости от локализации переходной зоны в грудных отведениях ЭКГ: смещение переходной зоны в Vl_2 (I группа; п = 14); локализация переходной зоны в V3 (II группа; п = 25); смещение переходной зоны в V4-5 (III группа; п = 18) и локализация переходной зоны неопределенна (IV группа; п = 15) [3].

По данным нашего исследования основные параметры церебральной гемодинамики (РИ, АЧП, ВБН, АПСТ, ДИС) в условиях оперативного покоя в группах сравнения находились в пределах возрастной физиологической нормы (рис. 1, 2). Однако, переменные, отражающие тонус церебральных артерий сопротивления (ВМН) и венозный отток (ВО) в Ьй и ^-й группах в FM и ОМ отведениях и во П-й и Ш-й группах в ОМ отведении оказались исходно завышенными.

При межгрупповом сравнении в состоянии оперативного покоя параметров, отражающих гемодинамику преимущественно в системе позвоночной артерии (окципито-мастоидальное отведение, ОМ) выявлена внутриг-рупповая неоднородность, о чем свидетельствует высокая дисперсия (РИОМ; ВООМ; ИПСом; КАом). При этом практически у всех обследуемых регистрируется увеличение показателя венозного оттока (ВО), особенно с правой стороны: в I-й группе в среднем на 29,0%, во П-й - на 19,5%, в Ш-й - на 20% и ГУ-й - на 10,8% в сравнении с возрастной нормой, что свидетельствует о функциональном ухудшении регионарного венозного оттока.

В состоянии оперативного покоя ИПС, характеризующий тонус мелких, резистивных артерий в левом полушарии как в FM, так и в ОМ отведе-

стены Основной

Основной

Основной

Основной

Основной

- Основной

- Основной

FMл

РИ

АЧП ВБН ВМН АПСТ

ВО

ДИ ИПС ДИС

КА

Основной

Основной

Основной

Основной

Основной

Основной

Основной

Рис. 1.

# -

FlVm, FMn -

FMn

РИ АЧП ВБН ВМН АПСТ

-------Верхняя граница нормы

-V3

-Vнеопр.

ВО ДИ ИПС ДИС КА

--V1-2

--V4-5

--------------Нижняя граница нормы

Усредненные профили церебральной гемодинамики в FM отведении в условиях оперативного покоя

достоверное различие показателей по сравнению с I группой; со II группой; с III группой;

фронто-мастоидальное отведение левого и правого полушарий).

стены

*

**

ниях был наиболее оптимальным во П-й группе (1,73 ± 0,1 у.е.; 1,58 ± 0,14 у.е. соответственно) по сравнению с таковым в других группах. У обследуемых Ш-й группы отмечалось снижение тонуса артерий сопротивления, снабжаемых кровью из бассейнов передней, средней, задней мозговых артерий. В FM отведении правого полушария обнаружено повышение тонуса артерий сопротивления у обследуемых Ш-й (1,7 ± 0,09 у.е.) и 1-й (1,8 ± 0,28 у.е.) групп. У обследуемых ГУ-й группы тонус резистивных артерий наиболее низок (1,4 ± 0,1 у.е.; иэмп = 11,7; p < 0,05).

В отведении ОМ правого полушария наиболее высокий тонус резистивных сосудов характерен для 11-й группы, тогда как высокая дисперсия индивидуальных значений, т.е. внутригрупповая неоднородность по ИПС отмечалась в Ш-й группе.

стены Основной

Основной

Основной

Основной

- Основной

- Основной

- Основной

Рис. 2.

РИ АЧП ВБН ВМН АПСТ ВО ДИ ИПС ДИС КА

Основной стены

Основной ОМп

Основной \ Ш 3k J/J/

Основной \ /ж/ Iff W \ //

- Основной

- Основной

- Основной

РИ АЧП ВБН ВМН АПСТ

-------Верхняя граница нормы

-V3

-Vнеопр.

ВО

ДИ ИПС ДИС

КА

V1-2 V4-5

Нижняя граница нормы

# -

ОМл, ОМп -

Усредненные профили церебральной гемодинамики в О1№ отведении в условиях оперативного покоя

достоверное различие показателей по сравнению с I группой; со II группой; с III группой;

окципито-мастоидальное отведение левого и правого полушарий)

*

**

Выраженная межполушарная асимметрия кровенаполнения в области позвоночной артерии, отмечаемая у всех обследуемых (I группа - 49,0%; II -39,5%; III - 40,0%; IV группа 30,8%), возможно может быть объяснена компрессией позвоночных артерий при гиподинамии (вынужденное статическое положении тела во время учебной деятельности), а также снижением реактивности сосудов под воздействием гипоксии, являющейся негативным фактором учебного процесса [6, 2].

На фоне ортопробы у обследуемых ^-й группы установлено резкое снижение величины пульсового кровенаполнения во всех отведениях при повышении величины параметра венозного оттока (ВО) (рис. 3). Это свидетельствует о неблагоприятной реакции мозгового кровоснабжения у данного контингента обследуемых на использованное функциональное воздействие -

КС

Основной

Основной

Основной п П Г П

- Основной

- Основной

- Основной

РИ FМл РИ FМп РИ ОМл РИ ОМл ВО FМл ВО FМл ВО ОМл ВО ОМп

V 1-2

"I V 3

V 4-5 В Vнеопр

Рис. 3. Коэффициент сдвига показателей кровенаполнения и от-

тока на фоне активной ортостатической пробы (КС - коэффициент сдвига на нагрузку).

снижении притока крови в регион, в сочетании с функциональным ухудшением её венозного возврата к сердцу.

У обследуемых 1-й группы похожая реакция мозгового кровоснабжения отмечалась избирательно - в бассейне внутренних сонных артерий. Следует отметить, что значительное уменьшение параметра РИ было обнаружено в FM отведении слева, тогда как в отведении ОМ слева отмечалось увеличение кровенаполнения в регионе. Венозный отток у обследуемых 1-й группы характеризовался разнонаправленными реакциями. Так, в отведении FM слева уменьшался, справа повышался и, наоборот, в отведении ОМ слева повышался, справа уменьшался.

Наши данные согласуются с утверждением о том, что регуляция мозгового кровообращения является сложным, многоуровневым феноменом, причем различные отделы сосудистого бассейна мозга обладают уникальными сосудистыми механизмами, выполняя различные функции в регулировании интенсивности кровотока в системе артерий сопротивления и распределения головного мозга и обеспечивая «мозаичность» кровенаполнения серого вещества [5].

Наиболее благоприятные реакции на гравитационные изменения выявлены у обследуемых 11-й и Ш-й групп. Отмечалось незначительное повыше-

Основной

Основной

Основной

Основной

Основной

Основной

Основной

Основной

Основной

- Основной

- Основной

КС

FМл

т

ДИ FМп

„I

ОМл

ДИ ОМл

ИПС FМл

Г

I

ИПС FМл

ИПС ОМл

ИПС ОМп

V 1-2

"I V 3

V 4-5 В Vнеопр

Рис. 4. Коэффициент сдвига показателей соотношения цереб-

рального притока и оттока крови на фоне активной ор-тостатической пробы.

ние РИ при выраженном уменьшении величины ВО. Следовательно, в данных группах достигнута оптимальная «цена» физиологической компенсации гравитационного перераспределения крови в различных сосудистых регионах при выполнении активной ортопробы: без снижения пульсового кровенаполнения церебрального бассейна и функциональных нарушений оттока крови из него. Данные механизмы способствуют поддержанию адекватного кровотока в церебральных капиллярах, предотвращая ортостатические нарушения органного кровотока.

На основе анализа динамики параметров, отражающих соотношение притока и оттока крови, как в бассейне внутренних сонных артерий, так и в системе позвоночной артерии отмечаются однонаправленные реакции в группах сравнения (рис. 4). ДИ на фоне ортопробы увеличивался, что указывает на нарушение микроциркуляции в форме констрикции артерий сопротивления. При этом у обследуемых Ш-й группы данные изменения носили разнонаправленные реакции в зависимости от исследуемого отрезка сосудистой системы головного мозга. В FM отведении, как справа, так и слева выявлена дилатация мелких артерий (уменьшение ДИ, ИПС), тогда как в ОМ отведении таковые параметры тонуса резистивных артерий возрастали, демонстри-

руя избирательную артерио- и артериолоконстрикцию. Наибольшие изменения ДИ, ИПС в бассейне позвоночной артерии зарегистрированы на фоне ор-топробы у обследуемых 1-й группы.

Снижение перфузии мозговой ткани при переходе в вертикальное положение частично компенсируется миогенными механизмами ауторегуляции тонуса резистивных артерий, обусловливая оптимальность гистогематичес-кого обмена веществ в исследуемом регионе за счет генерализованной конст-рикция мелких регионарных сосудов и повышении транскапиллярного давления при нарушениях венозного оттока. Это обеспечивает норму гомеоста-тических реакций регионарного кровотока в изменившихся условиях жизнедеятельности [1, 8]. Не исключено, что избыточная реакция констрикции сосудистой системы мозгового кровообращения, может быть обусловлена относительным дефицитом регионарного кровотока в течение первых минут активного ортостаза.

ВЫВОДЫ

Проведенное исследование позволило выявить взаимообусловленность функциональных характеристик церебральной гемодинамики, тонических характеристик регионарных сосудов артериального и венозного отделов, сформированных в зависимости от локализации переходной зоны в грудных отведениях ЭКГ.

Незначительное повышение пульсового кровенаполнения в церебральном бассейне в сочетании с выраженным уменьшением венозного возврата у обследуемых с локализацией переходной зоны в V3 и V4_5 являются результатами действия механизмов реализации срочных реакций, обеспечивающих оптимальную «цену» физиологической компенсации гравитационного перераспределения крови в различных сосудистых регионах при выполнении активной ортостатической пробы.

Гемодинамическая реакция церебрального бассейна на активно реализуемые гравитационные воздействия у обследуемых с горизонтальным расположением сердца (1 группа - Vl_2) и с «неопределенной» (4 группа - Vнeопр.) локализацией переходной зоны в грудных отведениях ЭКГ свидетельствуют о меньшей адаптированности организма обследуемых данных групп. Выявлено резкое снижение пульсового кровенаполнения церебрального бассейна во всех отведениях при повышении венозного оттока. Обнаружены нарушения микроциркуляции в форме констрикции артерий сопротивления, что возможно, является проявлением компенсации недостаточного притока крови в регион.

Полученные результаты исследования необходимо учитывать при проведении ежегодных комплексных профилактических осмотров обучающейся молодежи и выявлении реальной картины состояния здоровья российских и иностранных студентов.

Библиографический список

1. Кузнецова Д.В. Цереброваскулярная и кардиоваскулярная реактивность при артериальной гипертензии в юношеском возрасте: дис. ... канд. мед. наук: 14.03.03. Томск, 2014. 118 с. URL: http://old.ssmu.ru/document/ autoreferat_kuznecova.pdf (дата обращения 22.12.2017).

2. Михайловский М.В. Основные принципы хирургической коррекции идиопатического сколиоза // Хирургия позвоночника. 2005. № 1. С. 56-62. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=9165810 (дата обращения 22.12.2017).

3. Севрюкова ГА., Исупов И.Б., Товмасян Л.А. К вопросу о взаимном соответствии переходной зоны в грудных отведениях ЭКГ, сердечного ритма и церебральной гемодинамики // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2017. Т. 17. № 3. С. 337-344. URL: https:// elibrary.ru/item.asp?id=30608237 (дата обращения 11.01.2018).

4. Тихонов В.Ф., Агафонкина Т.В., Орешников Е.В. Влияние соревновательной физической нагрузки на ЭКГ-параметры у спортсменов-гиревиков // Вестник спортивной науки. 2010. № 1. С. 25-26. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=17096376 (дата обращения 11.01.2018).

5. Шарапов А.Н., Сельверова Н.Б. Отчет о научно-исследовательской работе «Особенности автономной нервной регуляции, центрального и периферического отделов кровообращения и системы дыхания в процессе адаптации к умственной и умеренной физической нагрузкам и адаптационные особенности сте-роидогенеза у детей 13-14 лет» // ФГБ НУ «Институт возрастной физиологии РАО», 2016. С. 26-93. URL: http://www.ivfrao.ru/ science/publications/reports (дата обращения 15.01.2018).

6. Яруллин Х.Х. Клиническая реоэнцефалография: монография. М.: Медицина, 1983. 272 с.

7. Aro, A.L, Phan D. et al.Cardiac structural and functional profile of patients with delayed QRS transition zone and sudden cardiac death //Europace Journals. 2017. 19(4). Рр. 629-635. DOI: 10.1093/europace/euw040.

8. Nakamura Y., Okamura T. et al. Prognostic values of clockwise and counterclockwise rotation for cardiovascular mortality in Japanese subjects: A 24-year follow-up of National Integrated Project for Prospective Observation of Noncommunicable Disease and its Trends in the Aged, 1980-2004 // Circulation. 2012. 125(10). Pр. 1226-1233. DOI: 10.1161/CIRCULATI0NAHA.111.070045.

9. Narayanan K., Chugh S.S. The 12-lead electrocardiogram and risk of sudden death: Current utility and future prospects // Europace Journals. 2015. 17. PP. ii7-ii13. DOI: 10.1093/europace/euv121.

References

1. Kuznecova D.V. Cerebrovaskulyarnaya i kardiovaskulyarnaya reak-tivnost' pri arterial'noy gipertenzii v yunosheskom vozraste (Cerebrovascular and cardiovascular reactivity in arterial hypertension in

adolescence): dis. ... kand. med. nauk: 14.03.03. Tomsk, 2014. 118 s. URL: http:// old.ssmu.ru/document/autoreferat_kuznecova.pdf (date of access 22.12.2017).

2. Mihaylovskiy M.V. Osnovnye principy hirurgicheskoy korrekcii id-iopaticheskogo skolioza (General principles of idiopathic scoliosis surgical correction) //Hirurgiya pozvonochnika. 2005. № 1. S. 5662. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=9165810 (date of access

22.12.2017).

3. Sevryukova G.A., Isupov I.B., Tovmasyan L.A. K voprosu o vzaim-nom sootvetstvii perekhodnoy zony v grudnyh otvedeniyah EKG, serdechnogo ritma i cerebral'noy gemodinamiki (To the question about the reciprocal conformity of the transition area in the chest leads ECG, heart rate and cerebral hemodynamics) //Izvestiya Saratovskogo universiteta. Novaya seriya. Seriya: Himiya. Biologi-ya. Ekologiya. 2017. T. 17. № 3. S. 337-344. URL: https://elibrary. ru/ item.asp?id=30608237 (date of access 11.01.2018).

4. Tihonov V.F., Agafonkina T.V., Oreshnikov E.V. Vliyanie sorevno-vatel'noy fizicheskoy nagruzki na EKG-parametry u sportsmenov-girevikov (Influence of physical training activity on ECG parameters in Kettlebell) //Vestnik sportivnoy nauki. 2010. № 1. S. 25-26. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=17096376 (date of access

11.01.2018).

5. SHarapov A.N., Sel'verova N.B. Otchet o nauchno-issledovatel'skoy rabote «Osobennosti avtonomnoy nervnoy regulyacii, central'nogo i perifericheskogo otdelov krovoobrashcheniya i sistemy dyhaniya v processe adaptacii k umstvennoy i umerennoy fizicheskoy nagru-zkam i adaptacionnye osobennosti steroidogeneza u detey 13-14 let» (Features of autonomous nervous regulation, central and peripheral blood circulation and respiratory system in the process of adaptation to mental and moderate physical activity and adaptation features steroidogenesis in children 13-14 years) // FGB NU «Institut vozrastnoy fiziologii RAO», 2016. S. 26-93. URL: http://www. ivfrao.ru/science/publications/reports (date of access 15.01.2018).

6. YArullin H.H. Klinicheskaya reoencefalografiya: monografiya (Clinical rheoencephalography). M.: Medicina, 1983. 272 s.

7. Aro, A.L, Phan D. et al. Cardiac structural and functional profile of patients with delayed QRS transition zone and sudden cardiac death // Europace Journals. 2017. 19(4). Pp. 629-635. DOI: 10.10 93/europace/euw040.

8. Nakamura Y., Okamura T. et al. Prognostic values of clockwise and counterclockwise rotation for cardiovascular mortality in Japanese subjects: A 24-year follow-up of National Integrated Project for Prospective Observation of Noncommunicable Disease and its Trends in the Aged, 1980-2004 //Circulation. 2012. 125(10). Pp. 1226-1233. DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.111.070045.

9. Narayanan K., Chugh S.S. The 12-lead electrocardiogram and risk of sudden death: Current utility and future prospects // Europace Journals. 2015. 17. PP. ii7-ii13. DOI: 10.1093/europace/euv121.