Новый подход к оценке суточной вариабельности ритма сердца у здоровых детей

© Коллектив авторов, 2005

А.В. Соболев, М.А. Созыкина, Г.В. Рябыкина, Е.Ш. Кожемякина, М.Ф. Логачев

НОВЫЙ ПОДХОД К ОЦЕНКЕ СУТОЧНОЙ ВАРИАБЕЛЬНОСТИ РИТМА СЕРДЦА У ЗДОРОВЫХ ДЕТЕЙ

Российский кардиологический научно-производственный комплекс МЗ РФ, Российский государственный медицинский университет, г. Москва

В настоящее время анализ вариабельности ритма сердца (ВРС) — это весьма широко используемый метод оценки функционального состояния пациента. Мощным стимулом для изучения ВРС стало появление систем длительного мониторирования ЭКГ (холтеровского мони-торирования), позволяющих эффективно анализировать ритм сердца в течение суток. Анализу ВРС на длительных промежутках времени посвящено множество работ, но в основном эти работы были связаны с прогностической значимостью снижения ВРС в экстремальных ситуациях. Показано, что при остром инфаркте миокарда, сердечной недостаточности, сахарном диабете и некоторых других болезнях очень малые значения ВРС являются плохим прогностическим признаком [1—3]. Однако применяемые при этом параметры ВРС оказались абсолютно неэффективными при оценке функционального состояния отдельного пациента. Причины этой неэффективности были нами изучены и описаны ранее [4, 5].

Анализу ВРС у детей и подростков было посвящено множество работ, в которых использовались различные количественные показатели. Исследования ВРС у детей подтвердили наличие больших трудностей не только в оценке значимости этого метода для клинической медицины, но и самого понимания сущности этого показателя. Получаемые данные в этих работах сильно различались между собой, а порой прямо противоречили друг другу [6—8].

Нами был разработан новый подход к анализу ВРС на длительных промежутках времени, позволивший эффективно сравнивать многочасовые и суточные ВРС двух различных пациентов и, что еще важнее, сравнивать характеристики ВРС одного и того же пациента, полученные при разных обследованиях [5, 9, 10]. При этом учитывали зависимость величины дыхательной синусовой аритмии от ЧСС, что делает получаемые данные эффективными при анализе отдельного пациента.

Использование предложенного подхода базируется на двух свойствах применяемых параметров. Во-первых, у здоровых людей эти параметры находятся в определенных границах, а при наличии патологии, как правило, снижаются. Во-вторых, если при двух различных обследованиях одного и того же пациента его состояние оказывается различным, то и параметры ВРС существенно различаются: при ухудшении состояния они снижаются, а при улучшении — возрастают. Такая связь параметров ВРС и состояния выявлялась у всех обследованных, но при этом абсолютные значения используемых параметров ВРС существенно зависели от возраста: у здоровых лиц имелась явная тенденция к снижению параметров ВРС с увеличением возраста. В связи с этим целью исследования явилось изучение ВРС у здоровых детей и подростков различного возраста и сопоставление ее с ВРС взрослых людей для уточнения зависимости ВРС от возраста.

Были обследованы 35 здоровых детей и подростков в возрасте от 4 до 16 лет (19 мальчиков и 16 девочек), которых мы разделили на две группы: 1-я группа — 20 детей младшего возраста (мальчики 4—10 лет, девочки 4—11 лет); 2-я группа — 15 детей подросткового возраста (мальчики 11—16 лет, девочки 12—16 лет). Помимо этого, мы обследовали 34 здоровых взрослых в возрасте от 25 до 53 лет (17 мужчин и 17 женщин), поделенных по возрасту на следующие 3 группы: 3-я — лица в возрасте от 25 до 29 лет (6 человек), 4-я группа — лица в возрасте от 30 до 40 лет (13 человек) и 5-я группа — лица старше 40 лет (15 человек).

Всем обследуемым было проведено суточное монитори-рование ЭКГ с использованием холтеровской мониторной системы «Холтер-ДМС» фирмы «ДМС Передовые технологии». В математическое обеспечение системы входила программа анализа ВРС на длительных промежутках времени, позволяющая получать традиционные параметры ВРС во временной области и параметры, базирующиеся на оценке вариаций коротких участков ритмограммы.

Под ритмограммой понимается числовая последовательность длительностей интервалов RR за исследуемый промежуток времени. Схема получения ритмограммы приведена на рис. 1.

Сначала для сравнения определяли параметры суточной ВРС во временной области, рекомендуемые к использованию [11]. Все эти параметры рассчитывают для интервалов RR между нормальными синусовыми комплексами; такие интервалы принято называть интервалы NN. Рассматривали следующие параметры: SDNN — стандартное отклонение величин всех анализируемых интервалов NN за рассматриваемый период наблюдения; SDANN — стандартное отклонение величин усредненных интервалов NN, полученных за все 5-минутные участки, на которые поделен период наблюдения; SDNNindex — среднее значение стандартных отклонений по всем 5-минутным участкам, на которые поделен период наблюдения; NN50 count — количество пар последовательных интервалов NN, различающихся более чем на 50 мс, полученное за весь период записи; pNN50 (%) — процент NN50 от общего количества последовательных пар интервалов NN; RMSSD — квадратный корень из среднего значения квадратов разностей величин последовательных пар интервалов NN; RRM — среднее значение интервала RR за все сутки наблюдения.

Основным методом анализа ВРС являлся метод, базирующийся на оценке вариаций коротких участков ритмо-граммы [9, 10]. Для реализации исследуемую последовательность интервалов RR (ритмограмма) разбивали на короткие участки, содержащие по 33 интервала RR. Для каждого короткого участка ритмограммы вычисляли две количественные характеристики: 1) среднее значение величин интервалов RR, входящих в этот участок — величина RRM = 1/33 -SRR(k), где k=l,...,33; 2) вариация

Рис. 1. Схема формирования ритмограммы.

короткого участка ритмограммы (ВКР), вычисляемая при помощи формулы: ВКР=£ аЪв[КЩк+1) — ИЩк)], где к=1,....,32.

Диапазон значений величин ИИМ, измеренных в мс, разбивали на 8 частей, нумеруемых индексом 1:

КИМ<575, 575<ККМ<650, 650<ККМ<725, 725<ККМ <800, 800<ККМ<875, 875<ККМ<950, 950<ККМ <1025, КИМ>1025, что соответствует изменениям ЧСС в минуту в диапазонах >105, 105—93, 92—84, 83—76, 75—69, 68— 64, 63—59, <59.

Совокупность пар (ВКР, ИИМ), соответствующих всем коротким участкам ритмограммы, также разбивалась на 8 групп соответственно тому, в какую часть диапазона попало значение ИИМ. Для каждой из полученных таким образом групп вычисляли три характеристики: ВКРМ(1) (1=1,...,8) — среднее значение величин ВКР для всех пар (ВКР, ИИМ), попавших в 1-ю группу; п(1) (1=1,...,8) — количество пар (ВКР, ИИМ), попавших в 1-ю группу; ргв(1) (1=1,..., 8) — выраженная в процентах доля, которую пары (ВКР, ИИМ) из 1-й группы, составляет от общего числа имеющихся пар.

При делении на выбранные диапазоны изменения ИИМ выявляли тенденцию к нарастанию величин ВКР при нарастании величин интервалов ИИ: у здоровых лиц величины ВКРМ(1), как правило, возрастали при увеличении 1. Это отражает естественный факт роста дыхательной аритмии при уменьшении ЧСС, поэтому для того, чтобы

компенсировать нарастание величин ВКРМ в норме для соответствующих диапазонов изменения величин ИИМ, каждое из значений ВКРМ(1) умножали на весовой коэффициент q (1). Для возрастающих диапазонов изменения ИИМ весовые коэффициенты q (1) соответственно равны 3,04; 2,75; 2,33; 1,88; 1,56; 1,34; 1,15 и 1,0.

Каждое число q(i) • ВКРМ(1) умножали на соответствующий процент ргв(1) и произведения суммировали. Полученный результат называется средневзвешенной вариацией ритмограммы (СВВР). Иначе говоря, СВВР вычисляется при помощи формулы:

СВВР=Е[ргв(1) ^(1)- ВКРМ(1)], где 1=1,....,8.

Величина СВВР является количественной характеристикой ВРС на всем исследуемом промежутке времени: чем меньше СВВР, тем меньшей можно считать ВРС. Для каждого обследуемого мы вычисляли параметры ВКРМ(1) (1=1,...,8), СВВР и ргв(1) (1=1,...,8).

Статистическую обработку результатов исследований проводили при помощи стандартных статистических пакетов. Достоверность межгрупповых различий параметров оценивали методами непарной '-статистики при помощи критериев Манна-Уитни. В табл. 1 и рис. 2 приведены средние значения и стандартные отклонения параметров ВБЫМ, ББА^, ВБЫШпаех, рЫЖО и ИМВЗБ 5 групп обследованных здоровых лиц.

Как видно из табл. 1 и рис. 2, традиционные параметры ВРС во временной области при изменении возраста

Таблица 1

Средние значения и стандартные отклонения рекомендованных параметров ВРС во временной области для 5 групп обследованных здоровых лиц [11]

Группа SDNN, мс SDANN, мс SDNNindex, мс pNN50, % RMSSD, мс MRR, мс

M 145 120 90 26 70 686

1-я SD 36 31 34 14 32 77

n 20 20 20 20 20 20

M 156 133 87 22 55 741

2 -я SD 30 32 22 11 19 43

n 15 15 15 15 15 15

M 205 190 79 17 49 774

3 - я SD 70 72 24 14 31 77

n 6 6 6 6 6 6

M 145 145 68 8 31 715

4-я SD 32 48 33 8 15 52

n 13 13 13 13 13 13

M 145 131 57 5 28 812

5-я SD 24 24 13 6 10 64

n 15 15 15 15 15 15

Рис. 2. Средние значения ВБЫМ, ВБАМЫ, ВБЫШпаех, ИМВЗБ, МИИ (а) и рЫЫ50 (б) во временной области у обследованных лиц.

Здесь и на рис. 4: 1-й столбик — 1-я группа, 2-й столбик — 2-я группа, 3-й столбик — 3-я группа, 4-й столбик — 4-я группа, 5-й столбик — 5-я группа.

меняются по-разному. Параметры ВБЫМ и ВБАКЫ для лиц моложе 30 лет нарастают с увеличением возраста, а затем резко снижаются. Параметры SDNNindex, рЫЫ5О и RMSSD монотонно снижаются при увеличении возраста, причем различие между соседними возрастными группами недостоверно. Параметр МИИ имеет тенденцию к нарастанию с увеличением возраста, но это нарастание немонотонно. Таким образом, традиционные параметры ВРС ведут себя по-разному не только при исследовании динамики ВРС отдельного пациента, но и на уровне среднегрупповых значений.

Приведенные данные показывают, что сама постановка вопроса «как меняется суточная ВРС у детей по мере

их взросления» в столь общем виде просто бессмысленна. Прежде, чем ставить такой вопрос и отвечать на него, надо определить, что мы подразумеваем под термином «суточная вариабельность ритма сердца» и какие свойства ритма мы хотим исследовать. Если предположить, что параметры SDNN и SDANN отражают парасимпатическую активность [12], а показатели pNN5O и RMSSD — вагальный тонус [13], что то же самое, то мы немедленно приходим к противоречивым результатам. Аналогичная ситуация обнаруживалась и при анализе данных литературы [6, 7].

На наш взгляд, причина указанных противоречий заключается в том, что при анализе ВРС на длительных промежутках времени с заведомо нестационарным рит-

ЧСС, сокр/мин

Рис. 3. Распределение ЧСС в различных возрастных группах обследованных лиц.

а — 1-я группа, б — 2-я группа, в — 3-я группа, г — 4-я группа, д — 5-я группа.

мом связывать напрямую величины указанных параметров с какими-то определенными свойствами вегетативной нервной системы нельзя — они слишком грубы для этого. Если мы хотим на основании анализа суточной ВРС делать какие-либо физиологические или клинические заключения о функциональном состоянии обследуемого, то ритм сердца на исследуемом промежутке должен характеризоваться более детально.

Предлагаемый нами подход к оценке суточной ВРС имеет целью не оценку одного или нескольких разрозненных количественных параметров ВРС, а исследование двух ее характеристик —распределения средних значений

ЧСС в течение суток и зависимости синусовой аритмии от величины среднего значения ЧСС. Распределение средних значений ЧСС мы характеризовали параметрами ргв(1) (1=1,...,8), зависимость величины синусовой аритмии от среднего значения ЧСС — величинами ВКРМ(1) (1= 1,... ,8), а усредненную зависимость — параметром СВВР.

Распределение среднегрупповых значений ргв (1) для всех 5 исследуемых групп приведено на рис. 3. В 1-й группе средние значения шргв (1) и шргв (2) были максимальны, а значение шргв (8) — минимально. Это является отражением того факта, что ЧСС у детей младшего возраста существенно выше, чем у остальных групп, в том числе детей подросткового возраста. Во 2-й, 3-й и 4-й группах динамика изменения величин шргв (1) примерно одинакова (исключение составляет резкое возрастание шргв (8) в 3-й группе).

Таким образом, мы не обнаружили существенного различия в распределении ЧСС у подростков и у взрослых людей в возрасте до 40 лет. У лиц старше 40 лет шргв (1), шргв (2) и шргв (3) ниже, чем во всех остальных группах, а шргв (5), шргв (6) и шргв (7) — выше. Это отражает тенденцию к снижению ЧСС у здоровых лиц старшего возраста.

Наиболее важными нам представляются результаты исследования зависимости дыхательной аритмии от ЧСС. В табл. 2 и рис. 4 приведены средние значения и стандартные отклонения параметров ВКРМ (1) (1=1,...,8) и СВВР для всех 5 групп обследованных здоровых лиц.

Как видно из табл.2, уменьшение п для диапазонов с номерами 5—8 означает, что у некоторых обследуемых соответствующей группы отсутствовали короткие участки ритмограммы, для которых величины ИИМ попадают в соответствующий диапазон, что отражает факт отсутствия периодов с низкой ЧСС. Наиболее ярко это уменьшение проявлялось для 1-й группы, что естественно, так как у детей младшего возраста ЧСС в целом выше, чем у детей старшего возраста и у взрослых лиц.

Таблица 2

Группа Номера диапазонов изменения ЧСС СВВР, мс

1 2 3 4 5 6 7 8

М 375 694 1056 1435 1978 2630 3369 4101 2358

1-я ББ 157 210 434 557 732 1018 1025 1231 829

п 20 20 20 20 19 17 13 9 20

М 304 489 765 1096 1367 1641 2151 2614 1828

2-я ББ 132 119 187 302 451 589 830 1134 507

п 15 15 15 15 15 15 14 13 15

М 216 404 618 890 1088 1148 1497 1948 1433

3-я ББ 34 107 276 570 703 646 857 1175 683

п 6 6 6 6 6 6 5 5 6

М 202 328 460 671 723 922 1167 1562 1044

4-я ББ 59 88 157 442 305 372 425 563 396

п 13 13 13 13 13 13 12 11 13

М 177 231 312 407 496 592 677 844 759

5-я ББ 111 45 57 111 169 200 213 263 221

п 15 15 15 15 15 15 15 14 15

Средние значения и стандартные отклонения параметров ВКРМ(1) для 8 диапазонов изменения ЧСС и параметра СВВР для 5 групп обследованных здоровых лиц

Рис. 4. Средние значения параметров ВКРМ(1) в 8 диапазонах изменения ЧСС и СВВР у обследованных лиц.

Во всех группах наблюдалось нарастание величин ВКРМ(1) при нарастании 1. Это полностью согласуется с полученными ранее результатами [5, 9, 10] и отражает тенденцию к увеличению дыхательной синусовой аритмии при снижении ЧСС. Тенденция к увеличению синусовой аритмии при снижении ЧСС имело место у детей любого возраста.

Среднее значение величин ВКРМ(1) монотонно снижалось при возрастании номера группы во всех без исключения диапазонах изменения ЧСС, и аналогично монотонно снижалось среднее значение величин СВВР. При этом тенденция к снижению величин ВКРМ и СВВР прослеживалась достаточно четко. Несмотря на малое число элементов в группах, средние значения СВВР различались достоверно даже в группах с соседними номерами (недостоверны лишь различия между 2-й и 3-й группами и между 3-й и 4-й группами из-за того, что в 3-й группе всего 6 человек). Там, где выявлялись достоверные межгрупповые различия величин СВВР, имели место и различия величин ВКРМ(1) в большинстве диапазонов изменения ЧСС.

Таким образом, для детей старше 5 лет и взрослых любого возраста величина синусовой (в основном дыхательной) аритмии нарастала при снижении ЧСС. При этом параметры, характеризующие синусовую аритмию, соот-

ветствующую каждому диапазону изменения ЧСС, имели тенденцию к снижению при увеличении возраста обследуемого (по крайней мере, в исследованном нами возрастном диапазоне от 4 до 53 лет).

Таким образом, использование рекомендованных ранее [8] параметров суточной ВРС при обследовании здоровых лиц — детей различного возраста и взрослых — выявило противоречие в тенденциях изменения этих параметров даже на уровне их среднегрупповых значений. Особенно эти противоречия проявились при сопоставлении параметров ВРС детей различного возраста и взрослых молодых людей. Использование метода, базирующегося на оценке вариаций коротких участков ритмограммы, выявило четкую зависимость между ЧСС и величиной синусовой аритмии, а именно возрастание количественных параметров, характеризующих аритмию, при уменьшении ЧСС. Такая закономерность имела место и у взрослых, и у детей любого возраста. Характеризующие синусовую аритмию параметры, отвечающие каждому заданному диапазону изменения ЧСС, имели тенденцию к снижению при увеличении возраста обследуемых. Полученные значения нормы для людей различного возраста, особенно для детей и подростков, могут быть использованы на практике для исследования ВРС у детей и подростков с различными заболеваниями.

ЛИТЕРАТУРА

См. опНпе-версию журнала http://www.ped1atr1ajournal.ru № 5/2005, приложение № 19.

А.В. Соболева ЛИТЕРАТУРА

1. Попов В.В., Капица Н.П., Опарин А.Л. // Клин. мед. — 1998. — Т. 76, № 2. — С. 15—19.

2. Huykury H.V., Makikallio Т., Airaksinen K.E.J. et al. // J. Am. Coll. Cardiol. — 1999. — Vol. 34. — P. 1878—1883.

3. Stys A., Stys T. // Clin. Cardiol. — 1998. — Vol. 21. — P. 719—724.

4. Соболев А. В. // Вестн. аритмологии. — 2002. — № 26. — С. 21—25.

5. Рябыкина Г.В., Соболев А.В. Мониторирование ЭКГ с анализом вариабельности ритма сердца. — М., 2005.

6. Heragu N.P., Scott W.A. // Am. J. Cardiol. — 1999. — Vol. 15. — P. 1654—1657.

7. Umetani K., Singer D.H., McCarty R., Atkinson M. // J. Am. Coll. Cardiol. — 1998. — Vol. 31, № 3. — P. 593—601.

8. Созыкина М.А., Логачев М.Ф. // Функц. диагн. — 2004. — № 1. — С. 100—108.

9. Соболев А. В. // Кардиология. — 2003. — № 8. — С. 16—21.

10. Соболев А.В., Рябыкина Г.В., Киселева И.В. и др. // Кардиология. — 2003. № 7. — С. 21—25.

11. 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. // Eur. Heart J. — 1996. — Vol. 17. — P. 354—381.

12. Silvetti M.S., Drago F., Ragonese P. // Int. J. Cardiol. 2001. — Vol. 81, № 2—3. — P. 169—174.

13. Mehta S.K., Super D.M., Connuck D. et al. // Am. J. Cardiol. — 2001. — Vol. 95. — P. 80—83.