Колебательные процессы гемодинамики в оценке состояния гравидарного гомеостаза

I ОБЗОРЫ НАУЧНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Статья поступила в редакцию 29.06.2017 г.

Бухтоярова В.И., Артымук Д.А.

Кемеровский государственный медицинский университет,

г. Кемерово

КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ ГЕМОДИНАМИКИ В ОЦЕНКЕ СОСТОЯНИЯ ГРАВИДАРНОГО ГОМЕОСТАЗА

Цель исследования - оценить возможность определения вариабельности сердечного ритма для оценки состояния матери и плода.

Материалы и методы. Проведена оценка информационных баз системы Cochrane, Medline, PubMed, E-library. Ключевые слова для поиска: heart rate variability fetus and mothers, gravity homeostasis, вариабельность сердечного ритма матери и плода, гравидарный гомеостаз.

Результаты исследования. Обнаружено 692 публикации. В обзоре показано, что исследования вариабельности сердечного ритма широко проводятся в таких областях медицины, как неврология, эндокринология, онкология. Вариабельность сердечного ритма изучена при физиологической беременности и физических упражнениях у здоровых беременных, гипертензивных расстройствах, дефиците питания, преждевременных родах, инфицированной беременности и других осложнениях.

Заключение. Результаты обзора как отечественной, так и зарубежной литературы показали, что исследование вариабельности сердечного ритма матери и плода может достаточно широко применяться для оценки гравидарного гоме-остаза при физиологической и патологической беременности

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: вариабельность сердечного ритма матери и плода; гравидарный гомеостаз.

Bukhtoyarova V.I., Artymuk D.A.

Kemerovo State Medical University, Kemerovo

VIBRATIONAL PROCESSES OF HEMODYNAMICS IN ASSESSMENT

OF THE CONDITION OF GRAVIDARIUM HOMEOSTASIS

The aim of the study - to evaluate the possibility of determining the heart rate variability for assessing the state of the mother and fetus.

Materials and methods. The information bases of the system Cochrane, Medline, PubMed, E-library were estimated. Key words for search: heart rate variability fetus and mothers, gravity homeostasis.

Results of the study. 692 publications have been found. The review shows that studies of heart rate variability are widely conducted in such areas of medicine as neurology, endocrinology, oncology. Heart rate variability has been studied in physiological pregnancy and physical exercise in healthy pregnant women, hypertensive disorders, nutritional deficiencies, premature birth, infected pregnancy and other complications.

Conclusion. The results of a review of Russian and foreign literature have shown that the study of the variability of the heart rate of the mother and fetus can be widely used to assess of the gravidar homeostasis in physiological and pathological pregnancies.

KEY WORDS: heart rate variability fetus and mothers; gravity homeostasis.

Гравидарный гомеостаз — это относительное динамическое постоянство внутренней среды и устойчивость основных физиологических функций системы «gravida» [1]. Сердечный ритм представляет собой сложный колебательный процесс, структура которого несет информацию о состоянии важнейших регуляторных систем организма [2]. Впервые колебательные процессы в химических реакциях описал военный химик Борис Павлович Белоусов в 1951-1957 гг. [2].

Рабочая гипотеза проведенного исследования состоит в предположении, что, исследуя вариабельность сердечного ритма, можно получить информацию об адаптационных возможностях и резервах системы «мать — плацента — плод».

Корреспонденцию адресовать:

БУХТОЯРОВА Валентина Ивановна, 650029, г. Кемерово, ул. Ворошилова, д. 22а, ФГБОУ ВО КемГМУ Минздрава России. Тел.: +7-960-921-83-14. E-mail: kemsma@kemsma.ru

Цель исследования — оценить возможность определения вариабельности сердечного ритма для оценки состояния матери и плода.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Проведена оценка информационных баз системы Cochrane, Medline, PubMed, E-library. Ключевые слова для поиска: heart rate variability fetus and mothers, gravity homeostasis, вариабельность сердечного ритма матери и плода, гравидарный гомеостаз.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Обнаружено 692 публикации. Регуляторные и адаптационные процессы являются необходимыми для функционирования биологических систем различной степени сложности [1].

Колебательные процессы являются одним из важнейших свойств биологических систем. Они зарегистрированы на всех уровнях существования биологической системы — от молекулярного до организмен-

КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ ГЕМОДИНАМИКИ I В ОЦЕНКЕ СОСТОЯНИЯ ГРАВИДАРНОГО ГОМЕОСТАЗА |

ного, и отражают процессы зарождения жизни и эволюции на Земле, которые проходили в условиях непрерывных энергетических колебаний окружающей среды [2].

Исследования вариабельности сердечного ритма широко проводятся в таких областях медицины, как неврология, эндокринология, онкология [1].

Методологически биологическая система «gravida» рассматривается как кибернетическая система, в которой есть «входы» и «выходы», прямые и обратные связи, осуществляются процессы информации и управления. Считается, что одним из универсальных способов передачи информации являются колебательные процессы. В системе «gravida» колебания гемодинамики создаются сердечной деятельностью матери и плода. Обмен информацией осуществляется через плаценту путем изменения вариабельности сердечного ритма матери и плода [2].

В глобальной системе «беременная женщина» можно выделить множество подсистем, основными из которых являются: организм женщины с различными морфофункциональными структурами, беременная матки с плацентарным ложе, плацента с пуповиной, плод с формирующимися морфофункциональными структурами, аналогичными материнским [2, 3].

С позиций биофизики — это открытая, неравновесная, саморегулирующаяся, саморазвивающаяся, самоорганизующаяся система. Сохраняя жизнеспособность своих основных подсистем (организм женщины, беременная матка с плацентарным ложе, плацента с плацентарной мембраной и пуповиной), биологическая система «gravida» воспроизводит вид — плод с системами, аналогичными материнским [1, 4].

Поскольку в основе развития любой системы, в том числе беременности, лежит самоорганизация — переход от беспорядка (хаоса) к порядку (структуре), а физической основой саморазвития и самоорганизации являются колебательные процессы, их изучение для понимания основы живой природы является крайне необходимым [3, 4]. Биологическая система «gravida» также является колебательной системой. На нее распространяются общие положения о колебательных процессах: богатство ритмов, адекватных их обилию во внешней среде; амплитуда колебаний коррелирует на разных уровнях — от молекулярного до всего организма беременной женщины, включая плодное яйцо; колебательные процессы стремятся к полной синхронизации, но никогда ее не достигают.

Основные принципы функционирования сложной биологической системы «gravida» сопоставимы с принципами работы любых кибернетических систем. Передача информации о состоянии энергетических и регуляторных процессов матери и плода осуществляется при помощи изменения вариабельности сердечного ритма. Сердечный ритм представляет собой сложный колебательный процесс, структура ко-

торого несет информацию о состоянии важнейших ре-гуляторных системах организма. Частотные и амплитудные показатели вариабельности сердечного ритма отражают метаболо-гуморальный, симпатоадренало-вый и парасимпатический компоненты регуляции кар-диоритма. Исследуя вариабельность сердечного ритма матери и плода в реальном масштабе времени, можно получить информацию о состоянии энергообеспечения, гуморальной и нейровегетативной регуляции, их изменениях при стрессовых и прочих состояниях, об адаптационных возможностях и резервах системы мать-плацента-плод [1, 3, 4].

В экспериментальном исследовании, проведенном у коров, показано, что гестационный возраст определяет частоту сердечных сокращений у бычьего плода, и за 1-14 недель до родов у плода начинает уменьшаться частота сердечных сокращений. Увеличение вариабельности сердечного ритма указывает на созревание эмбриональной регуляции сердца [5].

В исследовании, проведенном у пони и лошадей, установлено, что частота сердечных сокращений плода увеличивается с уменьшением размера животного, соответственно, у пони она значительно выше, чем у лошадей [6].

Интересно, что сердечно-сосудистая система беременных кобыл адаптирована к беременности и увеличению частоты сердечных сокращений, и в настоящее время нет доказательств, что у здоровых кобыл беременность является каким-либо стрессовым фактором [7].

Поскольку вариабельность сердечного ритма плода является косвенным показателем целостности у плода автономной нервной системы, а анализ вариабельности сердечного ритма у плода в родах не выявляет раннюю гипоксию и ацидемию, предложен новый метод анализа сложных биологических сигналов, который более устойчив к нестационарности, потере сигнала и артефактам — усредненное выпрямление сигнала (PRSA). Этот метод измеряет среднюю интенсивность соотношения акцелераций/деце-лераций (AC/DC). При наличии острой гипоксичес-кой ацидемии обнаружено увеличение соотношения AC/DC [8].

Сравнение показателей сердечного ритма плода и матери проводилось с использованием электрокардиографических и кардиотокографических методов (КТГ) [9]. Однако методы обработки сигналов и их интерпретация остаются актуальной проблемой современного акушерства до настоящего времени. Определяющим фактом в расхождении мнений о диагностической ценности КТГ на современном этапе развития акушерства является вопрос необходимости стандартизации терминологии и определения показателей кардиотокографии [4].

В настоящее время изучено состояние гравидар-ного гомеостаза методом анализа вариабельности сер-

Сведения об авторах:

БУХТОЯРОВА Валентина Ивановна, канд. физ.-мат. наук, доцент, зав. кафедрой медицинской физики и математики, ФГБОУ ВО КемГМУ Минздрава России, г. Кемерово, Россия. E-mail: kemsma@kemsma.ru

АРТЫМУК Дмитрий Анатольевич, студент лечебного факультета, ФГБОУ ВО КемГМУ Минздрава России, г. Кемерово, Россия. E-mail: martynych98@mail.ru

с/^и^5Ьявс>'^узбассе №3(70) 2017

КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ ГЕМОДИНАМИКИ В ОЦЕНКЕ СОСТОЯНИЯ ГРАВИДАРНОГО ГОМЕОСТАЗА

дечного ритма матери и плода в сопоставлении с морфологической структурой плаценты при физиологической беременности, преэклампсии различной степени тяжести, плацентарной недостаточности, при инфицированном плодном яйце, дефиците массы тела, преждевременных родах и других осложнениях беременности [10-28]. Показано, что математический, временной и спектральный анализ вариабельности сердечного ритма матери и плода дает информацию об энергообеспечении системы (нормальное, энергодефицит, энергокризис); о компонентах ней-ровегетативной регуляции (метабологуморальный, симпатоадреналовый, парасимпатический); о соотношении центрального и автономного контуров регуляции сердечного ритма; об адаптационных резервах (нормоадаптация, гиперадаптация, гипоадаптация, энергетическая складка и функциональная ригидность). Установлено, что отношения между основными показателями спектрального анализа вариабельности сердечного ритма матери и плода обусловлены характером и степенью выраженности структурных изменений в плаценте [4].

Установлено, что при физиологической беременности равновесие между симпатическим и парасимпатическим компонентами регуляции кардиоритма определяется в 86,6 % у матери и в 90,4 % у плода [10-12].

У здоровых беременных при аэробных упражнениях показана синхронизация сердечного ритма матери и плода [13]. Умеренная физическая активность беременных в воде не связана с какими-либо значительными изменениями в кардиотокографии плода, что не предполагает неблагоприятного воздействия на плод [14].

Доказано, что материнская автономная система влияет на сердечную функцию плода при беременности, осложненной гипертонией [15]. При преэклам-псии достоверно увеличивается активность симпатических механизмов регуляции кардиоритма у матери (с 11,1 % при физиологической беременности до 43,8 %) и у плода (с 7,4 % при физиологической беременности до 30,9 %) с реализацией адаптационных реакций сердечно-сосудистой системы при всех стадиях хронической плацентарной недостаточности [16].

Применение технологии интерпретации биологических сигналов позволяет улучшить стратификацию риска у беременных женщин, страдающих хронических артериальной гипертензией и преэклампсией [17].

При физиологических инволюционных изменениях плаценты III триместра между показателями спектрального анализа ВСР матери и плода имеется сильная прямая связь, при гиперпластической форме компенсированной и субкомпенсированной плацентарной недостаточности — сильная обратная связь, при декомпенсированной плацентарной недостаточности связи нет. Последнее можно рассматривать как

«информационный паралич». Во всех случаях нарушений «информационной компоненты» в системе мать-плацента-плод клинически развиваются акушерские и перинатальные осложнения [18].

При плацентарной недостаточности достоверно повышается активность парасимпатических механизмов регуляции у матери (с 2,3 % при физиологической беременности до 49,4 %) и у плода (с 2,2 % при физиологической беременности до 30,6 %) с реализацией адаптационных реакций сердечно-сосудистой системы только в компенсированную/субкомпенсирован-ную стадии [19].

Методом исследования вариабельности сердечного ритма матери и плода установлены особенности регуляторных и адаптационных процессов в системе мать-плацента-плод при всех клинических формах трансплацентарного инфицирования. Установлено, что показатели регуляции сердечного ритма матери и плода и взаимоотношения между ними имеют дородовую прогностическую значимость в перинатальных исходах при внутриутробном инфицировании [20].

В ряде зарубежных работ последних лет вариабельность сердечного ритма у матери и плода рассматривалась у беременных с гестационным и прегеста-ционным сахарным диабетом [21, 22]. Показано, что нарушения метаболизма материнской глюкозы могут влиять не только на центральную нервную систему плода, но и на фетальную вегетативную нервную систему [21]. У новорожденных с прегестационным сахарным диабетом изменялась вариабельность сердечного ритма в ответ на гипергликемию матери, азотемию и гликемию плода. Воздействие колебаний материнской гликемии на развивающееся сердце плода с последующим изменением вариабельности сердечного ритма позволяет объяснить, почему младенцы матерей с диабетом подвергаются большему риску сердечно-сосудистых заболеваний в более старшем возрасте [22].

Исследования ритма сердца плода у женщин с заболеваниями щитовидной железы показало, что дисфункция щитовидной железы у беременных женщин может привести к нарушению функции сердца плода, а оценка векторного изображения может быть чувствительным методом для измерения функции сердца плода [23].

Установлены нарушения регуляции кардиоритма, как матери, так и плода, при преждевременных родах [24]. Так, обследование 105 беременных с преждевременными родами в сроке 27-33 недели показало, что плод с повышенной вариабельностью сердечного ритма подвержен риску развития перивентрику-лярной лейкомаляции. Общая мощность более 1550 кривой энергетического спектра значительно корре-лирована с последующим развитием этой патологии, а также с преждевременным разрывом плодных оболочек [25].

Information about authors:

BUKHTOYAROVA Valentina Ivanovna, candidate of physical and mathematical sciences, docent, head of the department of medical physics and mathematics, Kemerovo State Medical University, Kemerovo, Russia. E-mail: kemsma@kemsma.ru

ARTYMUK Dmitry Anatolyevich, a student of the faculty of medicine, Kemerovo State Medical University, Kemerovo, Russia. E-mail: martynych98@mail.ru

ОБЗОРЫ НАУЧНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ |

Установлена четкая зависимость показателей регуляции кардиоритма матери и плода от характера инфицирования и распространения инфекционного процесса в последе [26]. При бактериальном вагино-зе в состоянии адаптационных процессов у матери и плода обнаружены минимальные нарушения [27].

У беременных с дефицитом массы тела в 6 раз чаще отмечаются изменения реакции на нагрузку, которые в 50 % случаев проявляются в виде гиперадаптации. У 6 % беременных с дефицитом массы тела выявляют симптом «энергетической складки» в виде выраженной нагрузочной депрессии и постнагрузочной активации [28].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, результаты проведенного обзора отечественной и зарубежной литературы показали, что исследование вариабельности сердечного ритма матери и плода может достаточно широко применяться для оценки гравидарного гомеостаза при физиологической и патологической беременности, и позволяет по-новому осмыслить сущность процессов, протекающих в системе «беременная женщина», открывая принципиально новый подход к прогнозированию и профилактике акушерских и перинатальных осложнений.

ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES:

1. Regulatory and adaptive processes in the mother-placenta-fetus system in case of physiological and complicated pregnancy /Ed. GA Usha-kovoy. Kemerovo: Kuzbassvuzizdat, 2015. 283 p. Russian

2. Ushakova GA. Biophysical foundations of development of pregnancy. Questions of gynecology, obstetrics and perinatology. 2014; 13

3. Ushakova GA, Petrich LN. Modern approaches to the evaluation of fetal heart rate. Mother and Baby in Kuzbass. 2016; 1: 14-21. Russian

4. Ushakova GA. Biophysical mechanisms of gravidary homeostasis. Mother and Baby in Kuzbass. 2014; 4: 7-12. Russian

5. Trenk L, Kuhl J, Aurich J, Aurich C, Nagel C. Heart rate and heart rate variability in pregnant dairy cows and their fetuses determined by fe-tomaternal electrocardiography. Theriogenology. 2015; 84(8): 1405-1410. doi: 10.1016/j.theriogenology.2015.07.027. Epub 2015 Jul 28.

6. Nagel C, Aurich J, Aurich C. Heart rate and heart rate variability in the pregnant mare and its foetus. Reprod. Domest. Anim. 2011; 46(6): 990-993. doi: 10.1111/j.143 9-0531.2011.01772.x. Epub 2011 Mar 8.

7. Nagel C, Aurich J, Palm F, Aurich C. Heart rate and heart rate variability in pregnant warmblood and Shetland mares as well as their fetuses. Anim. Reprod. Sci. 2011; 127(3-4): 183-187. doi: 10.1016/j.anireprosci.2011.07.021. Epub 2011 Aug 22.

8. Rivolta MW, Stampalija T, Casati D, Richardson BS, Ross MG, Frasch MG, Bauer A, Ferrazzi E, Sassi R. Acceleration and deceleration capacity of fetal heart rate in an in-vivo sheep model. PLoS One. 2014; 9(8): e104193. doi: 10.1371/journal.pone.0104193. eCollection 2014.

9. Kisilevsky BS, Brown CA. Comparison of fetal and maternal heart rate measures using electrocardiographic and cardiotocographic methods. Infant. Behav. Dev. 2016; 42: 142-151. doi: 10.1016/j.infbeh.2015.12.004. Epub 2016 Jan 23.

10. Ushakova GA, Retz YuV. Slow fluctuations of hemodynamics in the mother-fetus system with physiological pregnancy. Obstetrics and Gynecology. 2006; 2: 28-32. Russian

11. Ushakova GA, Retz YuV. Cardiointervalography of mother and fetus in the study of the functional state of the mother-placenta-fetus system. Questions of gynecology, obstetrics and perinatology. 2005; 4

12. Porodnova OYu, Polyakova VA, Ushakova GA, Retz YuV, Kolpakov VV. Placenta in the formation of interrelations of neuro-vegetative regulation of cardiothorrh of the mother and fetus during physiological pregnancy. Medicine in Kuzbass. 2006; S1: 43-44. Russian

13. Van Leeuwen P, Werner L, Hilal Z, Schiermeier S, Hatzmann W, Gronemeyer D. Fetal electrocardiographic measurements in the assessment of fetal heart rate variability in the antepartum period. PhysiolMeas. 2014; 35(3): 441-54. doi: 10.1088/0967-3334/35/3/441. PMID: 24556971

14. Silveira C, Pereira BG, Cecatti JG, Cavalcante SR, Pereira RIF et al. Cardiotocography before and after water aerobics during pregnancy. Reprod. Health. 2010; 7: 23. doi: 10.1186/1742-4755-7-23.

15. Brown CA, Lee CT, Hains SM, Kisilevsky BS. Maternal heart rate variability and fetal behavior in hypertensive and normotensive pregnancies. Biol. Res. Nurs. 2008; 10(2): 134-144. doi: 10.1177/1099800408322942.

16. Ushakova GA, Retz YuV. Regulatory and adaptive processes in the mother-placenta-fetus system with gestosis of varying severity. Obstetrics and Gynecology. 2008; 4: 11-15. Russian

17. Voss A, Fischer C, Schroeder R. Coupling of heart rate and systolic blood pressure in hypertensive pregnancy. Methods Inf. Med. 2014; 53(4): 286-90. doi: 10.3414/ME13-02-0045. Epub 2014 Jul 31.

18. Ushakova GA, Nikolaeva LB. The morphofunctional state of the foetoplacental complex in women of reproductive age who are giving birth for the first time. Questions of gynecology, obstetrics and perinatology. 2014; 13

19. Retz YuV, Ushakova GA. Regulatory and adaptive processes in the mother-placenta-fetus system in placental insufficiency. Questions of gynecology, obstetrics and perinatology. 2008; 7

20. Karas IYu, Ushakova GA, Retz YuV. Peculiarities of regulation of cardiac rhythm in mothers with fetoplacental insufficiency. Modern high technologies. 2006;

21. Fehlert E, Willmann K, Fritsche L, Linder K, Mat-Husin H, Schleger F, Weiss M, Kiefer-Schmidt I, Brucker S, Haring HU, Preissl H, Fritsche A. Gestational diabetes alters the fetal heart rate variability during an oral glucose tolerance test: a fetal magnetocardiography study. BJOG. 2016; Dec 28. doi: 10.1111/1471-0528.14474.

22. Russell NE, Higgins MF, Kinsley BF, Foley ME, McAuliffe FM. Heart rate variability in neonates of type 1 diabetic pregnancy. Early Hum Dev. 2016; 92: 51-55. doi: 10.1016/j.earlhumdev.2015.11.003. Epub 2015 Dec 1.

23. Liu M, Yu J, Fu X, Wan W. Quantitative Assessment of Cardiac Function in Fetuses of Women with Maternal Gestational Thyroid Dysfunction Using VVI Echocardiography. Med. Sci. Monit. 2015; 21: 2956-2968. doi: 10.12659/MSM.894381.

с/^и^^в^^ассе №3(70) 2017

24. Retz YuV, Ushakova GA, Karas lYu. Regulation of fetal cardiac rhythm in case of threat of premature birth. Modern problems of science and education. 2005;

25. Kurahashi H, Okumura A, Kubota T, Kidokoro H, Maruyama K, Hayakawa M, Itakura A, Matsuzawa K, Yamamoto H, Kato T, Hayakawa F, Watanabe K. Brain Increased fetal heart rate variability in periventricular leukomalacia. Dev. 2016; 38(2): 196-203. doi: 10.1016/j.brain-dev.2015.08.008.

26. Novikova ON, Ushakova GA, Grebneva IS. Dynamics of indicators of variety of the cardiac rhythm of mother and fetus at the ascending becoming infected of fetal egg in the course of treatment. Mother and Baby in Kuzbass. 2011; S1: 99-102. Russian

27. Novikova ON, Grebneva IS, Ushakova GA. Regulation of fetal cardiac rhythm in case of vaginal biocenosis in the mother. Mother and Baby in Kuzbass. 2010; S1: 120-123. Russian

28. Ushakova GA, Rudayeva YeV. Regulating and adaptation processes in the system mother-placenta-fetus in women having body mass deficiency. Siberian Medical Journal. 2007; 22

№3(70) 2017 с/^тьи^^в^^бассе