СЛОЖНАЯ СТРУКТУРА И НЕЛИНЕЙНОЕ ПОВЕДЕНИЕ VERY LOW FREQUENCY ВАРИАБЕЛЬНОСТИ РИТМА СЕРДЦА: МОДЕЛИ АНАЛИЗА И ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРИЛОЖЕНИЯ∗
Образец для цитирования:
Проведены исследования структуры очень медленных колебаний (very low frequency, VLF) спектра вариабельности ритма сердца (ВРС), ее нелинейного поведения во взаимосвязи с энергетикой колебаний, барорефлекторной и парасимпатической активностью при функциональных пробах малой интенсивности у 100 человек (seven-test, углубленное дыхание), в том числе при активной ортостатической пробе у 32 лиц с ортостатической тахикардией в сравнении с контрольной группой, 20 человек. Выполнено три этапа исследований. Первый – разработана методика спектрального анализа отдельных компонентов VLF. На основе сравнительных данных быстрого преобразования Фурье с фильтрами Уэлча, авторегрессии, непрерывного вейвлет-анализа и преобразования Гильберта–Хуанга, впервые показано, что VLF имеют отдельные 200-, 100- и 50-секундные колебания (VLF200, VLF100, VLF50). Второй этап – для оценки физиологических свойств выделенных колебаний проведен анализ структуры VLF в трех группах пациентов: с преобладанием парасимпатической активности (HF) в спектре ВРС; с доминированием 10-секундных ритмов (LF); с выраженной депрессией энергетики всех компонентов спектра. Установлено, что отдельные компоненты VLF (VLF100 и VLF50) обладают определенной устойчивостью и независимостью от изменений периферических вегетативных показателей (LF/HF) при нагрузках малой интенсивности. Третий этап – проанализированы особенности структуры VLF (VLF100 и VLF50) отдельно и в сочетании с LF и HF, а также с частотой пульса и АД у лиц с ортостатической тахикардией с преобладанием парасимпатической активности в условиях функциональных проб малой интенсивности (seven-test, углубленное дыхание) и при активной ортостатической пробе. На основе проведенных исследований сделаны выводы о том, что отдельные компоненты в структуре VLF (VLF100, VLF50) могут демонстрировать реципрокные взаимоотношения при нагрузке между собой и по отношению LF/HF, и играют адаптивную роль в механизмах вегетативного обеспечения. Ранее найденные закономерности, характерные для лиц с ортостатической тахикардией, в виде высокого уровня LF оказались недостаточными для прогноза. Выявлено важное значение VLF и ее компонентов, 100- и 50-секундных колебаний при ортостазе в прогнозе развития ортостатической тахикардии. У 35% пациентов с вегетативными нарушениями при высоком уровне мощности VLF100 тахикардия не развивалась, то есть в этом случае VLF и ее составные части выполняли важную адаптивную функцию. Анализ сложной структуры VLF способствует дифференцированной терапии и выявлению центральных механизмов адаптации. Адаптивные функции VLF преимущественно регистрируются при ортостатической нагрузке. В предложенной модели нисходящего нейросоматического контроля вегетативной регуляции ВРС важную роль играют как собственно нейрогенные пути регуляции, так и нейрогормонально-метаболические пути, проявляющиеся в сложной структуре VLF. Рассматривается выбор путей и оптимальных моделей регуляции.
1. Ludwig C. Beitrage zur Kenntnis des Einflusses der Respirations bewegungen auf ̈den Blutlauf im Aortensysteme // Arch. Anat. Physiol. Wiss. Med (Mьller Arch) 1847. P. 242.
2. Traube L. Uerperiodische Th ̈ atigkeits–Ausserungen des vasomotorischen und Hem- mungs–Nervenzentrums // Centrablatt Med. Wiss. 1865. Vol. 56. P. 880.
3. Hering E. Uber den Einfluss der Athmung auf den Kreislauf.I. Mitteilung: ̈ Uer ̈ Athembewegun – gen des Gafassystems // Sber Akd Wiss Wien Math-naturwiss ̈ Klasse 2. Abteilung 60. 1869. P. 829.
4. Mayer S. Studein zur Physiologie des Herzensund der Blutgefдsse: V: Uber spontane ̈ Blutdruckschwankungen // Sber Akd Wiss. Wien. 1876. Vol. 74. P. 281.
5. Heart Rate Variability. Standards of Measurement, Physiological Interpretation, and Clinical Use / Task Force of the European Society of Cardiology the North American Society of Pacing Electrophysiology //Circulation. 1996. Vol. 95, No 5. P. 1043.
6. Yamamoto Y., Kiyono K., Struzik Z.R. Measurement, analysis, and interpretation of long-term heart rate variability // Filtration & Separation, 2004; Annual Conference, Vol. 3.
7. Ivanov P. Ch., Amaral L. A. N., Goldberger A. L., Havlin Sh., Rosenblum M. G., Stanley H. E., Struzik Z. R. From 1/f noise to multifractal cascades in heartbeat dynamics // Chaos. 2001. Vol. 11, No 3.
8. Ivanov P. Ch., Amaral L. A. N., Goldberger A. L., Havlin Sh., Rosenblum M. G., Struzik Z. R. & Stanley H. E. Multifractality in human heartbeat dynamics // Nature. 1999.Vol. 399. P. 461.
9. Sayers B. Mc A. The analysis of heart rate variability // Ergonom. 1973. Vol. 16. P. 85.
10. Akselrod S., Gordon D., Ubel F.A., Shannon D.C., Berger A.C., Cohen R.J. Power spectrum analysis of heart rate fluctuation: a quantitative probe of beat-to-beat cardiovascular control // Science. 1981. Vol. 213. P. 220.
11. Akselrod S., Gordon D., Madwed J.B. et al. Hemodynamic regulation: investigation by spectral analysis // Am. J. Physiol. 1985. Vol. 249. P. 867–875.
12. Taylor J.A., Carr D.L., Myers C.W., Eckberg D.L. Mechanisms underlying very-low-frequency RR-interval oscillations in humans // Circulation. 1998. Vol. 98, No 6. P. 547.
13. Флейшман А.Н. Медленные колебания гемодинамики. Теория, практическое применение в клинической медицине и профилактике. Новосибирск: Изд-во «Наука», 1999.
14. Kleiger R.E., Miller J.P., Bigger J.T., Moss A.J., and the Multicenter post-infarction research group. Decreased heart rate variability and its association with increased mortality after acute myocardial infarction // Am. J. Cardiol. 1987. Vol. 59. P. 256.
15. Клещеногов С.А., Флейшман А.Н. Изучение патофизиологических особенностей развития беременности у здоровых женщин с различной спектральной мощностью вариабельности ритма сердца, показателями системной гемодинамики и массой тела // Инженеринг в медицине: колебательные процессы гемодинамики. Пульсация и флюктуация сердечно- сосудистой системы. Сб. науч. тр. Симпоз. 30 мая – 1 июня 2000. Челябинск. 2000. С.120–128.
16. Zuanetti G., Neilson J.M.M., Latini R., Santoro E., Maggioni A. P., Ewing D.J. Prognostic significance of heart rate variability in post-myocardial infarction patients in the fibrinolytic era // Circulation. 1996. Vol. 94. P. 432.
17. Флейшман А.Н. Энергодефицитные состояния, нейровегетативная регуляция физиологических функций и вариабельности ритма сердца. Теоретические и прикладные аспекты нелинейной динамики в физиологии и медицине // Материалы IV всероссийского симпозиума с международным участием и II школы-семинара. Медленные колебательные процессы в организме человека. Новокузнецк 24–27 мая 2005. Стр. 10–19.
18. Radaelli A., Castiglioni P., Centola M., Cesana F., Balestri G., Ferrari A. U., Di Rienzo M. Adrenergic origin of very low frequency blood pressure oscillations in the unanesthetized rat // Am. J. Physiol. 2006. Vol. 290. P. 357.
19. Флейшман А.Н., Шумейко Н.И., Карпенко С.В., Син А.Ф., Дингес В.Р., Голик А.С., Анпилогов К.А. Нейровегетативные аспекты адаптации горноспасателей к изолирующим средствам индивидуальной защиты. 15–18 мая 2007. Новокузнецк. // Материалы V всероссийского симпозиума с международным участием и III школы-семинара. Медленные колебательные процессы в организме человека. Теоретические и практические аспекты нелинейной динамики в физиологии и медицине. 2007. Стр. 164–174.
20. Григорьев Е.В., Слепушкин В.В., Мулов А.Д. Метаболические аспекты вариабельности сердечного ритма у больных в критическом состоянии // В сб. Медленные колебательные процессы в организме человека. Теория. Практическое применение в клинической медицине и профилактике. Труды II симпозиума. Новокузнецк, 1999. С. 126–130.
21. Su Sh., Lampert R., Lee F., Douglas B. J., Snieder H., Jones L., Murrah N.V., Goldberg J. and Vaccarino V. Common genes contribute to depressive symptoms and heart rate variability // Twin Res. Hum. Genet. 2010. Vol. 13, No1. P. 1.
22. Thayer Ju. F., Еhs F., Fredrikson M., Sollers J.J., Wager T.D. A meta-analysis of heart rate variability and neuroimaging studies: Implications for heart rate variability as a marker of stress and health // Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 2012.
BibTeX
author = {Арнольд Наумович Флейшман and Татьяна Валентиновна Кораблина and Станислав Альфредович Петровский and Илья Дмитриевич Мартынов},
title = {СЛОЖНАЯ СТРУКТУРА И НЕЛИНЕЙНОЕ ПОВЕДЕНИЕ VERY LOW FREQUENCY ВАРИАБЕЛЬНОСТИ РИТМА СЕРДЦА: МОДЕЛИ АНАЛИЗА И ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРИЛОЖЕНИЯ∗},
year = {2014},
journal = {Известия высших учебных заведений. Прикладная нелинейная динамика},
volume = {22},number = {1},
url = {https://old-andjournal.sgu.ru/ru/articles/slozhnaya-struktura-i-nelineynoe-povedenie-very-low-frequency-variabelnosti-ritma-serdca},
address = {Саратов},
language = {russian},
doi = {10.18500/0869-6632-2014-22-1-55-70},pages = {55--70},issn = {0869-6632},
keywords = {Сложная структура,очень низкая частота (very low frequency,VLF),нелинейная динамика,вариабельность сердечного ритма,ортостаз,синкопа,ортостатическая тахикардия,модели анализа.},
abstract = {Проведены исследования структуры очень медленных колебаний (very low frequency, VLF) спектра вариабельности ритма сердца (ВРС), ее нелинейного поведения во взаимосвязи с энергетикой колебаний, барорефлекторной и парасимпатической активностью при функциональных пробах малой интенсивности у 100 человек (seven-test, углубленное дыхание), в том числе при активной ортостатической пробе у 32 лиц с ортостатической тахикардией в сравнении с контрольной группой, 20 человек. Выполнено три этапа исследований. Первый – разработана методика спектрального анализа отдельных компонентов VLF. На основе сравнительных данных быстрого преобразования Фурье с фильтрами Уэлча, авторегрессии, непрерывного вейвлет-анализа и преобразования Гильберта–Хуанга, впервые показано, что VLF имеют отдельные 200-, 100- и 50-секундные колебания (VLF200, VLF100, VLF50). Второй этап – для оценки физиологических свойств выделенных колебаний проведен анализ структуры VLF в трех группах пациентов: с преобладанием парасимпатической активности (HF) в спектре ВРС; с доминированием 10-секундных ритмов (LF); с выраженной депрессией энергетики всех компонентов спектра. Установлено, что отдельные компоненты VLF (VLF100 и VLF50) обладают определенной устойчивостью и независимостью от изменений периферических вегетативных показателей (LF/HF) при нагрузках малой интенсивности. Третий этап – проанализированы особенности структуры VLF (VLF100 и VLF50) отдельно и в сочетании с LF и HF, а также с частотой пульса и АД у лиц с ортостатической тахикардией с преобладанием парасимпатической активности в условиях функциональных проб малой интенсивности (seven-test, углубленное дыхание) и при активной ортостатической пробе. На основе проведенных исследований сделаны выводы о том, что отдельные компоненты в структуре VLF (VLF100, VLF50) могут демонстрировать реципрокные взаимоотношения при нагрузке между собой и по отношению LF/HF, и играют адаптивную роль в механизмах вегетативного обеспечения. Ранее найденные закономерности, характерные для лиц с ортостатической тахикардией, в виде высокого уровня LF оказались недостаточными для прогноза. Выявлено важное значение VLF и ее компонентов, 100- и 50-секундных колебаний при ортостазе в прогнозе развития ортостатической тахикардии. У 35% пациентов с вегетативными нарушениями при высоком уровне мощности VLF100 тахикардия не развивалась, то есть в этом случае VLF и ее составные части выполняли важную адаптивную функцию. Анализ сложной структуры VLF способствует дифференцированной терапии и выявлению центральных механизмов адаптации. Адаптивные функции VLF преимущественно регистрируются при ортостатической нагрузке. В предложенной модели нисходящего нейросоматического контроля вегетативной регуляции ВРС важную роль играют как собственно нейрогенные пути регуляции, так и нейрогормонально-метаболические пути, проявляющиеся в сложной структуре VLF. Рассматривается выбор путей и оптимальных моделей регуляции. }}