Рассмотрение и характеристика особенностей вегетативной регуляции ритма сердца при ортостатической нагрузке в группах с разной исходной частотой сердечных сокращений. Изучение результатов прохождения дистанции и показателя "функциональные резервы".
Аннотация к работе
В настоящее время быстро расширяется использование математического анализа ритма сердца (МАРС) для оценки функционального состояния [1, 2, 10, 11, 16, 18], адаптационных возможностей человека [4, 5, 7, 15, 17, 18, 22] и его биосоциальной адаптации [13, 17, 18],активности стресс-лимитирующей и стресс-реализующей систем организма [19, 20, 23, 24], прогнозирования успешности обучения и профессиональной подготовки [3, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 19, 22]. Ритм сердца (его вариабельность), отражая законченный цикл сердечной деятельности, является носителем информации нейрогуморальной регуляции, обмена энергией, метаболизма и, в конечном итоге, адаптационно-приспособительных процессов [2, 5, 7, 13, 17, 19, 20]. Спектральный анализ физиологических процессов в сердечно-сосудистой системе, основывающийся на информации о вариабельности изменений мощности колебаний как функции частоты, - это один из современных методов изучения физиологических сигналов с целью получения качественных и количественных характеристик колебательных процессов [3,8, 10, 18, 20, 21, 28]. Проведенные ранее исследования по изучению кросскорреляционных взаимоотношений между показателями МАРС в покое и при проведении различных видов нагрузочного тестирования (функциональных проб) [1, 15, 17, 19, 20, 27] позволяют научно подойти к оценке адаптационного потенциала [10, 20, 25, 26], физической тренированности [2, 4, 5, 10, 16, 18, 25]и возможности прогнозирования интеллектуальных и психофизиологических возможностей организма [3, 10, 12, 13, 14, 19, 22, 26]. По 5-минутным записям ЭКГ в положении лежа и в положении стоя анализировались изменения в регуляции ритма сердца; переходный период длительностью в 1 мин не учитывался.Математический анализ ритма сердца может использоваться для получения дополнительной информации при оценке функционального состояния организма человека при активной ортостатической пробе.
Введение
В настоящее время быстро расширяется использование математического анализа ритма сердца (МАРС) для оценки функционального состояния [1, 2, 10, 11, 16, 18], адаптационных возможностей человека [4, 5, 7, 15, 17, 18, 22] и его биосоциальной адаптации [13, 17, 18],активности стресс-лимитирующей и стресс-реализующей систем организма [19, 20, 23, 24], прогнозирования успешности обучения и профессиональной подготовки [3, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 19, 22]. Ритм сердца (его вариабельность), отражая законченный цикл сердечной деятельности, является носителем информации нейрогуморальной регуляции, обмена энергией, метаболизма и, в конечном итоге, адаптационно-приспособительных процессов [2, 5, 7, 13, 17, 19, 20]. Спектральный анализ физиологических процессов в сердечно-сосудистой системе, основывающийся на информации о вариабельности изменений мощности колебаний как функции частоты, - это один из современных методов изучения физиологических сигналов с целью получения качественных и количественных характеристик колебательных процессов [3,8, 10, 18, 20, 21, 28]. Проведенные ранее исследования по изучению кросскорреляционных взаимоотношений между показателями МАРС в покое и при проведении различных видов нагрузочного тестирования (функциональных проб) [1, 15, 17, 19, 20, 27] позволяют научно подойти к оценке адаптационного потенциала [10, 20, 25, 26], физической тренированности [2, 4, 5, 10, 16, 18, 25]и возможности прогнозирования интеллектуальных и психофизиологических возможностей организма [3, 10, 12, 13, 14, 19, 22, 26].
Целью данного исследования было изучение и оценка прогностических возможностей математического анализа ритма сердца для исследования функциональных резервов организма.
Материалы и методы. В исследовании участвовало 80 практически здоровых мужчин-добровольцев, не имеющих спортивные разряды. Средний возраст испытуемых - 19,3±0,1 лет. Регистрация электрокардиографического сигнала осуществлялась в I отведении при проведении активной ортостатической пробы (активный тилт-тест) с последующим анализом временных рядов кардиоинтервалов статистическими, автокорреляционными и спектральными методами аппаратно-программным комплексом «Варикард 2.51». По 5-минутным записям ЭКГ в положении лежа и в положении стоя анализировались изменения в регуляции ритма сердца; переходный период длительностью в 1 мин не учитывался. Функциональное состояние оценивалось по результатам математического анализа ритма сердца при активной ортостатической пробе (АОП). Физическая выносливость оценивалась после АОП по времени прохождения испытуемыми дистанции 5000 метров по пересеченной местности.
Результаты и их обсуждение
Параметры вариабельности сердечного ритма (ВСР), записанные в покое, отражают исходное состояние активности симпатического и парасимпатического отделов автономной нервной системы (АНС). Переходный период при проведении АОП косвенно отражает вегетативную реактивность, а анализ ВСР стационарного периода АОП позволяет судить о вегетативном обеспечении деятельности. По результатам частоты сердечных сокращений (ЧСС) в положении лежа (индивидуальные особенности вегетативной регуляции ритма сердца) испытуемые были разбиты на 7 групп. Полученные в группах результаты некоторых показателей спектрального анализа ВСР приведены в таблице 1.
Таблица 1. Групповые показатели ВСР при проведении ортостатической пробы
Реакция сердечно-сосудистой системы на ортостатическую нагрузку во всех группах выражалась в повышении ЧСС, причем в группах с исходной брадикардией увеличение ЧСС было более выраженным, чем в группах с тахикардией. Анализ показателей волновой структуры ритма сердца выявил определенную реципрокную динамику среди некоторых исследуемых показателей: переход от брадикардии к тахикардии в группах вызывал снижение суммарной мощности спектра (TP) и мощность медленных волн второго порядка (VLF) как в исходном положении, так и при переходе в ортостатическое положение. Суммарная мощность спектра отражает суммарный эффект воздействия на сердечный ритм всех уровней регуляции, а VLF-волны, моделируемые колебаниями в организме концентраций активных веществ в гуморально-метаболически-медиаторной среде, отражают активность психогенных, центральных эрготропных и гуморально-метаболических механизмов регуляции сердечного ритма.
Полученные в исследовании результаты объясняются физиологическими изменениями, возникающими в организме при проведении тилт-теста. Переход из горизонтального положения в вертикальное сопровождается уменьшением поступления крови к правым отделам сердца; при этом центральный объем крови снижается приблизительно на 20%, минутный объем - на 1,0-2,7 л/мин. Как следствие снижается артериальное давление, что является мощным раздражителем для механорецепторов различных барорефлекторных зон. Первым из всех механизмов поддержания артериального давления реагирует механизм барорефлекторной регуляции. При этом в течение первых 15 сердечных сокращений происходит увеличение ЧСС, обусловленное понижением тонуса n. vagus, а около 30-го удара вагусный тонус восстанавливается и становится максимальным (регистрируется относительная брадикардия). Спустя 1-2 минуты после перехода в положение стоя происходит выброс катехоламинов и повышается тонус симпатического отдела вегетативной нервной системы, что обуславливает учащение ЧСС и увеличение периферического сопротивления, и только после этого включается ренин-ангиотензин-альдостероновый механизм.
Дальнейший анализ полученных результатов показал, что между исходной ЧСС, мощностью VLF-волн (в положении испытуемого стоя при АОП) и результатами бега на 5000 м имеется определенная закономерность - с возрастанием исходной ЧСС увеличивалось время прохождения дистанции и снижалась мощность VLF-волн, причем, в крайних группах различия VLF(стоя) более выражены (табл. 1, 2). Данные результатов математического анализа ритма сердца при АОП послужили поводом для выведения показателя, который мы назвали «функциональные резервы» (ФР): ФР = VLF(стоя) / ЧСС (лежа)
Соотношение между ФР и результатом прохождения дистанции 5000 метров приведены в таблице 2. ортостатический сердечный вегетативный
Таблица 2. Результаты прохождение дистанции 5000 м и показателя «функциональные резервы» в группах с разной исходной ЧСС
1. Математический анализ ритма сердца может использоваться для получения дополнительной информации при оценке функционального состояния организма человека при активной ортостатической пробе.
2. При активной ортостатической пробе в группах с разной исходной частотой сердечных сокращений переход от брадикардии к тахикардии сопровождается снижением суммарной мощности спектра и VLF-компоненты суммарной мощности колебаний.
3. Отношение мощности медленных волн второго порядка после ортостатической нагрузки к частоте сердечных сокращений в исходном состоянии при проведении активной ортостатической пробы может служить показателем состояния функциональных резервов организма.
Список литературы
1. Булатецкий С.В. Анализ показателей вариабельности сердечного ритма с разным типом вегетативной регуляции при активной ортостатической пробе / С.В. Булатецкий, Ю.Ю. Бяловский // Российский медико-биологический вестник им. академика И.П. Павлова. - 2001. - № 3-4. - С. 124-129.
2. Булатецкий С.В. Влияние типа вегетативной регуляции сердечного ритма на физическую выносливость организма / С.В. Булатецкий, Ю.Ю. Бяловский // Вестник новых медицинских технологий. - 2001. - Т. 8. - № 2. - С. 58-61.
3. Булатецкий С.В. Корреляционные взаимосвязи спектральных параметров ритма сердца при проведении психоэмоциональной пробы у лиц с различным уровнем интеллекта / С.В. Булатецкий, Ю.Ю. Бяловский // Вестник новых медицинских технологий. - 2003. - Т. 10. - № 1-2. - С. 20-22.
4. Булатецкий С.В. Критерии оптимизации тренирующих и реабилитационных мероприятий в аспекте системной организации адаптивных функций целостного организма / С.В. Булатецкий, Ю.Ю. Бяловский, Е.П. Глушкова // Центральный научный вестник. - 2016. - Т. 1. - № 13. - С. 64-66.
5. Булатецкий С.В. Некоторые аспекты анализа вариабельности сердечного ритма в изучении адаптивных процессов у спортсменов / С.В. Булатецкий, Ю.Ю. Бяловский // Вестник новых медицинских технологий. - 2000. - Т. 7. - № 1. - С. 129-130.
6. Булатецкий С.В. Некоторые аспекты математического прогнозирования успешности обучения (на примере высших образовательных учреждений силовых структур России) / С.В. Булатецкий, А.С. Марков // Российский научный журнал. - 2016. № 1 (50). - С. 75-81.
7. Булатецкий С.В. Некоторые аспекты оценки адаптационных возможностей курсантов / С.В. Булатецкий, Е.П. Глушкова // Центральный научный вестник. - 2016. - Т. 1. - № 13. - С. 66-67.
8. Булатецкий С.В. Особенности корреляционных плеяд спектральных показателей вариабельности сердечного ритма в группах с разной успешностью профессионального обучения / С.В. Булатецкий // Вестник Харьковского национального университета имени В.Н. Каразина. Серия Медицина. - 2003. - № 5 (581). - С. 21-23.
9. Булатецкий С.В. Оценка функционального состояния студентов методами интегральной диагностики / С.В. Булатецкий С.В. // сборнике: Эколого-физиологические проблемы адаптации. Материалы X международного симпозиума. - 2001. - С. 87-88.
10. Булатецкий С.В. Перспективы применения математического анализа ритма сердца в системе научного психофизиологического прогнозирования успешности профессионального обучения / С.В. Булатецкий. - Рязань, 2005. - 218 с.
11. Булатецкий С.В. Применение математического анализа ритма сердца в оценке и прогнозировании функционального состояния / С.В. Булатецкий, Ю.Ю. Бяловский, Р.М. Воронин, Е.П. Глушкова // Центральный научный вестник. - 2016. - Т. 1. - № 12. - С. 3-6.
12. Булатецкий С.В. Прогнозирование успешности профессионального обучения курсантов военных образовательных учреждений / С.В. Булатецкий, Р.М. Воронин, А.Л. Дегтярев, М.Н. Калинина, А.А. Карпухин, Г.В. Ларина, С.М. Субботин, А.А. Федосеев, Н.В. Шатрова // NOVAINFO.Ru. - 2016. - Т. 1. - № 43. - С. 273-278.
13. Булатецкий С.В. Психофизиологические механизмы системной организации биосоциальной адаптации курсантов образовательного учреждения МВД России к профессиональному обучению // Российский научный журнал. - 2013. - № 1 (32). - С. 101-107.
14. Булатецкий С.В. Психофизиология индивидуальных различий по критериям регуляции ритма сердца и индивидуально-типологических свойств личности / С.В. Булатецкий, Е.П. Глушкова // Российский научный журнал. - 2015. - № 3 (46). - С. 293-298.
15. Булатецкий С.В. Реакция систем организма на увеличенное сопротивление дыханию в группах с разным уровнем адаптационных возможностей / С.В. Булатецкий, Ю.Ю. Бяловский // Центральный научный вестник. - 2016. - Т. 1. - № 4. - С. 7-10.
16. Булатецкий С.В. Системный анализ процесса адаптации к обучению курсантов образовательного учреждения МВД России: Автореф. дис. … канд. мед. наук / С.В. Булатецкий. - Рязань, 2001. - 23 с.
17. Булатецкий С.В. Системный анализ процесса адаптации к обучению курсантов образовательного учреждения МВД России: Дис. … канд. мед. наук / С.В. Булатецкий. - Рязань, 2001. - 136 с.
18. Булатецкий С.В. Физиологические механизмы успешности профессиональной подготовки курсантов образовательных учреждений МВД России: Автореф. дис. ... докт. мед. наук / С.В. Булатецкий. - Рязань, 2008. - 48 с.
19. Булатецкий С.В. Экспресс-методы оценки функциональных резервов организма по уровню функционирования системы кровообращения и дыхания / С.В. Булатецкий, Г.Н. Зудашкин // Вестник Рязанского филиала Московского университета МВД России. - 2007. - № 1. - С. 46-48.
20. Бяловский Ю.Ю. Неспецифические адаптационные механизмы в оптимизации тренирующих и реабилитационных мероприятий / Ю.Ю. Бяловский, С.В. Булатецкий, В.Н. Абросимов. - Рязань, 2006. - 384 с.
21. Воронин Р.М. Особенности кровообращения и спектральный анализ вариабельности сердечного ритма у лиц молодого возраста / Р.М. Воронин, В.Д. Прошляков // Фундаментальные исследования. - 2009. - № 9. - С. 29-30.
22. Воронин Р.М. Физиологические аспекты оценки здоровья и адаптации к военной службе лиц призывного возраста: Дис. ... докт. мед. наук / Р.М. Воронин. - Рязань. - 2012. - 287 с.
23. Глушкова Е.П. Динамика неспецифических адаптационных механизмов в условиях изменения частотных и силовых характеристик локальных магнитных воздействий: Дис. ... канд. мед. наук / Е.П. Глушкова. - Рязань, 2009. - 133 с.
24. Глушкова Е.П. Избирательность действия переменного магнитного поля на активностьстресс-лимитирующей и стресс-реализующей систем/ Е.П. Глушкова, С.В. Булатецкий // Российский научный журнал. - 2015. - № 6 (49). - С. 355-361.
25. Глушкова Е.П. К вопросу о методах оценки и прогнозирования функциональных резервов организма по результатам математического анализа ритма сердца / Е.П. Глушкова, С.В. Булатецкий // Российский научный журнал. - 2015. - № 3 (46). - С. 299-304.
26. Дегтярев В.П. Адаптационный потенциал студентов с разными индивидуально-типологическими характеристиками / В.П. Дегтярев // Психологические и психоаналитические исследования. 2010-2011. - М., Институт Психоанализа, 2011. - С. 114-120.
27. Похачевский А.Л. Закономерности формирования хронотропных резервов адаптации при физической нагрузке / А.Л. Похачевский, М.М. Лапкин, С.В. Булатецкий, А.В. Платонов, Ю.М. Рекша, Ф.Р. Гаджимурадов, С.П. Бодько // Журнал научных статей Здоровье и образование в XXI веке. - 2016. - Т. 18. - № 5. - С. 105-109.
28. Шатрова Н.В. Спектральный анализ вариабельности сердечного ритма при различных типах гемодинамики у курсантов / Н.В. Шатрова, Р.М. Воронин // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Медицина. - 2009. - № 4. - С. 316-317.