Содержание к диссертации
Введение
Глава 2. Обзор литературы 10
Глава 3. Материалы и методы исследования 24
Глава 4. Результаты исследования 37
4.1. Влияние стрессорных нагрузок на электрическую стабильность и амплитудно-временную упорядоченность ритма сердца при фибрилляции желудочков 37
4.2. Влияние стрессорных нагрузок на динамику RR интервалов 41
4.3. Анализ клинических данных у больных с фибрилляцией желудочков 50
4.4. Сравнительный анализ амплитудно-временной упорядоченности ритма сердца при фибрилляции желудочков у животных разных видов 55
4. 5. Математическое и компьютерное моделирование динамики RR интервалов при стрессорных нагрузках 60
Глава 5. Обсуждение результатов 80
Выводы 92
Заключение 94
Список литературы 97
Приложения
- Влияние стрессорных нагрузок на электрическую стабильность и амплитудно-временную упорядоченность ритма сердца при фибрилляции желудочков
- Влияние стрессорных нагрузок на динамику RR интервалов
- Анализ клинических данных у больных с фибрилляцией желудочков
- Сравнительный анализ амплитудно-временной упорядоченности ритма сердца при фибрилляции желудочков у животных разных видов
Введение к работе
Актуальность исследования. Современные условия жизни характеризуются повышенными эмоциональными нагрузками. Клинические и экспериментальные исследования свидетельствует, что генез сердечных аритмий во многом обусловлен стрессорными факторами (Чазов Е.И., 1993; Грицак А.В., Каштанов СИ., Судаков К.В., Ульянинский Л.С.,1975; Лаун Б., 1980; Сметнев А.А., Жаринов О.И., Чубучный В.Н., 1995; Судаков К.В., 1982, 1998). Поэтому исследования влияния стрессорных нагрузок на сердечную деятельность актуальны. Особую актуальность приобретают исследования математических характеристик ЭКГ-сигнала с целью выявления электрокардиографических коррелятов, позволяющих оценивать электрическую стабильность сердца и прогнозировать возникновение сердечных аритмий.
Большой прогресс в этом направлении связан с развитием компьютерных технологий. Первым этапом математического анализа ритма сердца было изучение его статистических характеристик. Следующая группа характеристик — спектральные, позволяющие оценивать периодическую составляющую ритма сердца. В последние десятилетия прошлого века многочисленные исследования (Ravelly F., Antolini R,1992; Gusetty S, 1996; Braun C.,1998; Makikaiio Т.Н., Koistinen J., 1999; Dori G., Fishman S.H., Ben-Haim S.A., 2000) показали, что сердечный ритм содержит хаотическую составляющую, отражающую различную степень его амплитудно-временной упорядоченности.
По мнению ряда авторов (Skinner J.E., Pratt СМ., Vybiral Т.А.,1993; Makikaiio Т.Н., Koistinen J., 1999), именно хаотическая составляющая сердечного ритма определяет прогноз течения многих нарушений сердечной деятельности. Однако вопросы, связанные с влиянием стрессорных нагрузок на хаотическую составляющую сердечного ритма вплоть до настоящего времени остаются мало исследованными.
He исследовано влияние стрессорных нагрузок на хаотическую составляющую сердечного, ритма» для режимов с различной степенью дезорганизации сердечной деятельности, включая режим с наиболее высокой электрофизиологической дезорганизацией - фибрилляцию желудочков. Вместе с тем, эти вопросы имеют принципиальное значение, так как помогают понять переходы между различными режимами, в частности, переходы спонтаннообратимой фибрилляции желудочков в спонтанно необратимую.
Известно, что стрессорные воздействия вызывают изменения показателей электрической стабильности сердца (Каштанов СИ., Ульянинский Л.С., А.Н, Грицак А.В., 1977; Макарычев В.А., Каштанов СИ., 1979). Однако вопросы взаимосвязи между объективными показателями амплитудно-временной упорядоченности и электрической стабильности сердца не исследованы. Вместе с тем эти вопросы имеют принципиальное значение как для раскрытия физиологических механизмов ритмогенеза, так и для клинических приложений.
Цели и основные задачи исследования. В связи с вышеизложенным, целью настоящей работы явилось исследование влияния стрессорных нагрузок на устойчивость и амплитудно-временную упорядоченность ритма сердца в условиях различных режимов сердечной деятельности.
Исходя из цели работы, были поставлены следующие основные задачи исследований:
1.Изучение влияния стрессорных нагрузок на устойчивость и амплитудно-временную упорядоченность ритма сердца у животных (кролики,
крысы).
2.Изучение амплитудно-временной упорядоченности ритма сердца при фибрилляции желудочков у больных с различной электрической стабильностью сердца.
3.Сравнительный анализ амплитудно-временной упорядоченности ритма сердца при фибрилляции желудочков у животных разных видов (крьюы, кролики, собаки).
4.Анализ; взаимосвязи между амплитудно-временной; упорядоченностью* ритма сердца.?и электрической стабильностью,сердца.
5.Анализ амплитудно-временной упорядоченности ритма сердца, при стрессорных нагрузках методами математического и компьютерного моделирования.
Научная новизна работы. В настоящем исследовании предложены принципиально новые методы количественной оценки амплитудно-временной; упорядоченности ритма сердца, которые реализованы практически в виде алгоритмов и компьютерных программ обработки и анализа записей ЭКГ у экспериментальных животных и у человека.
Установлена взаимосвязь показателей электрической стабильности сердца; с показателями амплитудно-временной'упорядоченности сердечного ритма! Установлено^ что стрессорная;нагрузка является фактором, приводящим к росту степени дезорганизации электрической: активности сердца при фибрилляции желудочков и провоцирующим переход фибрилляции желудочков из спонтанно-обратимого режима в спонтанно-необратимый; Разработан принципиально; новый; подход исследования вариабельности ритма сердца с помощью методов; математического и; компьютерного моделирования. Разработаны и опробованы практически конкретные алгоритмы; и компьютерные программы, позволяющие проводить эти исследования. , Научно-практическая; значимость. Предложенные в настоящем исследовании новые методики количественного анализа амплитудновременной упорядоченности ритма сердца могут быть применены . для обработки.и анализа экспериментальных;данных у животных и в клинической практике.
Разработанная в настоящем исследовании методика математического и компьютерного моделирования* вариабельности ритма сердца позволяет исследовать фундаментальные механизмы, лежащие в основе регуляции сердечного ритма у животных и человека.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту.
1. Стрессорная нагрузка является фактором, приводящим к росту степени дезорганизации электрической активности сердца при фибрилляции желудочков и снижению показателей его электрической стабильности.
2. Показатели электрической стабильности сердца и амплитудновременной упорядоченности ритма сердца при фибрилляции желудочков взаимосвязаны. Чем ниже электрическая стабильность сердца, тем ниже амплитудно-временная упорядоченность сердечного ритма.
3. Стрессорная нагрузка является фактором, провоцирующим переход фибрилляции желудочков из спонтанно-обратимого режима в спонтаннонеобратимый.
4. У больных с вызванной фибрилляцией желудочков показатели амплитудно-временной упорядоченности ритма сердца достоверно выше, чем у больных с вторичной фибрилляцией желудочков.
5. Изменение показателей степени упорядоченности RR интервалов сердечного ритма под влиянием однотипных стрессорных нагрузок носит индивидуальный характер.
6. Впервые методом компьютерного моделирования показано, что вариабельность сердечного ритма при стрессорных нагрузках обусловлена детерминированным хаосом, т.е. детерминированными закономерностями, лежащими в основе формирования случайной составляющей кардиоритма.
7. Методом компьютерного моделирования показано, что при постепенном возрастании силы стрессорного воздействия происходит скачкообразный переход из линейного режима функционирования кардиодинамики в хаотический (нелинейный). Критическая точка перехода может быть оценена по формуле f кр. = 1/(2л/К), где К - коэффициент, определяющий крутизну функции реституции.
8. В нелинейном диапазоне стрессорных нагрузок изменение показателей вариабельности сердечного ритма с ростом стрессорных нагрузок происходит волнообразно.
Апробация диссертации. Материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на:
• 1 Международной конференции «Анализ вариабельности ритма сердца в клинической практике» (Киев, 24-25 окт. 2002);
• Ученом Совете ГУ НИИ Нормальной физиологии им. П.К.Анохина РАМН. Москва. Март-2003г.
• II конгрессе по патофизиологии. Москва, октябрь 2000г;
• Международной конференции «Центральные и периферические механизмы вегетативной нервной системы». Донецк, июнь 2003;
• XVII съезде физиологов России. Ростов на Дону. 1998;
• Международном Симпозиуме, посвященном 90-летию со дня рождения акад. РАМН В.А.Неговского. Москва. 23-24 марта 1999;
• Научной конференции «Опыт интеграции научных исследований НИИВУЗ-Клиника», ГУ НИИ Нормальной физиологии им. Н.К. Анохина РАМН. Москва. 2004;
• Международных Конгрессах «Кардиостим - 2002; 2004, 2006, 2008» Сан кт-Петербург;
• I Всероссийском съезде аритмологов. Москва, 16-18 июня 2005 г.
Диссертационная работа обсуждена 13.03.09 на совместном заседании кафедры нормальной физиологии ММА им. И.М.Сеченова и отдела системных механизмов эмоционального стресса Учреждения Российской Академии медицинских наук НИИ нормальной физиологии им.П.К.Анохина РАМН. Публикации. Результаты исследований по данной проблеме опубликованы в Российских и Международных наз^ных журналах (свыше 20 публикаций).
Структура и объем диссертации. Материалы диссертации изложены на 114 страницах машинописного текста. Работа состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследований, результатов экспериментальных исследований, результатов математического и компьютерного моделирования сердечного ритма, обсуждения результатов исследования, общих выводов, заключения и списка литературы (118 наименований, из них 75 отечественных и 45 зарубежных).
Диссертация иллюстрирована 3 таблицами и 21 рисунками.
Влияние стрессорных нагрузок на электрическую стабильность и амплитудно-временную упорядоченность ритма сердца при фибрилляции желудочков
Эта серия экспериментов проведена на 50 кроликах (23 контрольных и 27 стрессированных) и была направлена на изучение влияния стрессорных нагрузок на электрическую стабильность и амплитудно-временную упорядоченность ритма сердца при фибрилляции желудочков. Наши исследования показали, что по мере развития эмоционального стресса электрическая стабильность сердца уменьшалась. Максимальные изменения имели место спустя 1час после развития стрессорной нагрузки. На рис.3 А приведены результаты исследования влияния стрессорной нагрузки на показатели электрической стабильности сердца, из которого видно, что стрессорная нагрузка приводит к снижению порогов возникновения желудочковых аритмий: пороги возникновения фибрилляции желудочков снизились с 18,8±0,5 до 15,1±0,4 мА; пороги возникновения повторной желудочковой экстрасистолии снизились с 10,2±0,5 до 8,3±0,5 мА, пароксизмальной желудочковой тахисистолии снизились с15,3±0,5 до 12,5±0,5 мА. В экспериментах участвовало 50 животных (23 контрольных, 27 стрессированных). Изменения показателей были достоверны, р 0,05.
Параллельно с уменьшением показателей электрической стабильности сердца под влиянием стрессорных нагрузок у всех 27 стрессированных животных возрастала степень нерегулярности электрической активности сердца по сравнению с контрольными животными (п=23). Это можно видеть из рис.ЗБ. Как следует из этого рисунка, стрессорная нагрузка приводит к увеличению показателей степени нерегулярности ЭКГ-сигнала: энтропия увеличилась с 1,6±0,3 до 2,3±0,2 усл. ед; размерность хаоса с 2,8±0,2 до 3,5±0,1 усл.ед.; индекс кратности — с 2,7±0,3 до 3,2±0,2 усл. ед.
Результаты корреляционного анализа выявили, что между показателями степени упорядоченности ЭКГ при фибрилляции желудочков и электрической стабильностью сердца существует взаимосвязь. Это иллюстрирует рис.4, на котором показана зависимость энтропии от величин порогов фибрилляции желудочков у кроликов. Коэффициент линейной регрессии равен -0,1954 , свободный член равен 5,2557; коэффициент корреляции равен - 0,78.
Кроме того, оказалось, что характер изменения энтропии на разных этапах развития фибрилляции желудочков существенно отличался у контрольных и стрессированных животных. Это иллюстрирует рис.5. Можно видеть, что контрольных животных (п=11) величина энтропии на начальной стадии развития фибрилляции желудочков увеличивалась, затем в середине процесса достигала максимального значения и затем непосредственно перед спонтанным прекращением фибрилляции убывала. У стрессированных животных (п=15) эффекта уменьшения энтропии не было, а имело место постоянное увеличение энтропии, что свидетельствует в пользу предположения о том, что эмоциональный стресс является фактором, способствующим переходу процесса фибрилляции желудочков из спонтанно-обратимого в спонтанно необратимый.
Таким образом, результаты исследования показали, что стрессорная нагрузка является фактором, приводящим к росту степени дезорганизации электрической активности сердца при фибрилляции желудочков (рост энтропии и размерности хаоса) и снижению показателей его электрической стабильности. Объективные показатели электрической стабильности сердца -пороги фибрилляции желудочков и степени амплитудно-временной упорядоченности электрртческой активности сердца при фибрилляции желудочков взаимосвязаны. Чем ниже электрическая стабильность сердца, тем ниже амплитудно-временная упорядоченность электрической активности сердца. Характер изменения энтропии на различных стадиях развития фибрилляции желудочков изменяется под влиянием стрессорных нагрузок. Выявлены характерные особенности этих изменений для спонтанно-обратимой и спонтанно необратимой фибрилляции желудочков. Результаты исследований показали, что стрессорная нагрузка является фактором, провоцирующим переход фибрилляции желудочков из спонтанно-обратимого режима в спонтанно-необратимый.
Влияние стрессорных нагрузок на динамику RR интервалов
Если показатели степени нерегулярности электрической активности сердца при фибрилляции желудочков обнаруживали достоверные изменения в сторону увеличения по мере развития острого эмоционального стресса, то для показателей динамики RR интервалов этого не наблюдалось. Изменения этих характеристик носили индивидуальный характер. Это иллюстрирует рис.6, на котором показано изменение геометрических характеристик хаосграмм у кроликов с различным типом стрессорнои реакции. На рис.бА кролик имеет тенденцию к росту степени нерегулярности RR интервалов под влиянием стрессорной нагрузки (энтропия возросла с 1,8 до. 2,6 усл.ед.), а на рис.бБ -тенденцию к росту степени упорядоченности RR интервалов под влиянием стрессорной нагрузки (энтропия снизилась с 2,3 до 1,9 усл.ед.). Эксперименты показали, что у 53% животных, подвергшихся стрессорной нагрузке, была тенденция к росту показателей степени нерегулярности RR интервалов под влиянием стрессорной нагрузки по сравнению с контролем; у 15% животных однотипная стрессорная нагрузка не повлияла на показатели степени нерегулярности RR интервалов, и у 32% животных обнаружилась тенденция к снижению показателей степени нерегулярности RR интервалов RR интервалов под влиянием однотипной стрессорной нагрузки.
Вторая часть работы была выполнена на крысах (93 опыта на 29 животных) и имела целью выявить причины индивидуальных реакций в показателях уровня хаоса контрольных и стрессированных животных.
Результаты исследований показали, чтс по степени выраженности реакции на однотипную стрессорную нагрузку все экспериментальные животные были разделены на 3 группы: - животные с относительно низкой исходной степенью нерегулярности RR интервалов (PD2 2), п=5; - животные с относительно высокой исходной степенью нерегулярности RR интервалов (PD2 4), п=8; - животные со средними значениями показателей степени нерегулярности RR интервалов (2 PD2 4), п=16.
У первых двух групп животных показатели степени нерегулярности RR интервалов при стрессорной нагрузке уменьшались, а у третьей группы животных - либо не изменялись, либо незначительно возрастали. Это иллюстрирует рис. 7, на котором показано изменение показателей RR степени нерегулярности RR интервалов — энтропии и фрактальной размерности хаоса под влиянием стрессорной нагрузки у трех групп животных. 0,3
А: кролик с тенденцией к росту степени нерегулярности ритма сердца под влиянием стрессорной нагрузки (энтропия возросла с 1,8 до 2,6усл.ед.).
Б: кролик с тенденцией к снижению степени нерегулярности ритма сердца под влиянием стрессорной нагрузки (энтропия снизилась с 2,3 до 1,9 усл.ед.). На рис.8, показаны хаосграммы двух крыс с различными исходными значениями показателей степени нерегулярности RR интервалов; У крысы №1 (рис.8А) исходная размерность хаоса (PD2) равна 2,1 усл.ед., а энтропия (Э) равна 1,2 усл.ед. У крысы №2 (рис.8Б) исходный уровень хаоса имеет более высокие значения (PD2=4,3; Э=1,6). Можно видеть, что у обоих экспериментальных животных эмоциональный стресс вызывает перемещение фазовой плоскости хаосграммы из правого верхнего угла в левый нижний, однако изменение геометрических характеристик хаосграмм под влиянием стресса у этих крыс различны.
У крысы с невысокими исходными показателями степени нерегулярности RR интервалов (рис.8А) геометрические размеры области, характеризующей динамику RR интервалов, при стрессе практически не изменились. У крысы с более высоким исходными показателями степени нерегулярности RR интервалов (рис.8Б) геометрические размеры области, характеризующей динамику RR интервалов, при стрессе значительно меньше, чем в исходном состоянии.
После реализации стрессорной программы в условиях острого опыта была проведена оценка объективных показателей электрической стабильности миокарда путем определения порогов фибрилляции желудочков. Оказалось, что как крысы с высокими исходными показателями степени нерегулярности RR интервалов, так и крысы с низкими исходными показателями степени нерегулярности RR интервалов, имеют низкие величины порогов. Наибольшие величины порогов, а, следовательно, и наибольшей величиной электрической стабильности миокарда отличались крысы с средними исходными показателями степени нерегулярности RR интервалов. Это можно видеть из рис 9, на котором показано изменение порогов фибрилляции желудочков под влиянием стрессорной нагрузки для трех групп крыс. Значения порогов у 3-й группы крыс достоверно превышают значения порогов 1-й и 2-й групп, но между 1-й и 2-й группами достоверных различий не обнаружено. Из этого рисунка можно также видеть, что степень выраженности реакции изменения Рис.7. Влияние стрессорной нагрузки на фрактальную размерность хаоса (PD2) и энтропию (Э) динамического ряда кардиоинтервалов у 3-х групп животных: 1 - животные с низкими исходными показателями степени нерегулярности RR интервалов (PD2 2); 2 -животные с высокими исходными показателями степени нерегулярности RR интервалов (PD2 4); 3 - животные со средними исходными показателями степени нерегулярности RR интервалов (2 PD2 4).
1 группа (N=5) - животные с низкими исходными показателями степени нерегулярности RR интервалов (PD2 2); 2 группа (N=8) - животные с высокими исходными показателями степени нерегулярности RR интервалов (PD2 4); 3 группа (N=16) - животные со средними исходными показателями степени нерегулярности RR интервалов (2 PD2 4). порогов под влиянием стресса также зависит от исходных показателей степени нерегулярности RR интервалов. Через 1 час после острого эмоционального стресса наибольшее снижение величин порогов фибрилляции желудочков (ПФЖ) (50-70%) отмечалось для 1-й и 2-й групп крыс с низкой электрической стабильностью миокарда (ПФЖ 5ма), а наименьшее снижение (25-30%) - у 3-й группы крыс с высокой электрической стабильностью миокарда (ПФЖ 5ма).
Характер изменения показателей вариабельности сердечного ритма при стрессе в напшх опытах в основном совпадал с данными, полученными для человека (Баевский, 1984), но были и различия. Рис.10 иллюстрирует влияние стрессорной нагрузки на показатели вариабельности сердечного ритма. Можно видеть, что как показатели степени упорядоченности, так и показатели вариабельности сердечного ритма изменяются индивидуально, в зависимости от исходных показателей степени нерегулярности RR интервалов.
Таким образом, проведенные нами исследования показали наличие взаимосвязи между исходными показатели степени нерегулярности RR интервалов и объективными показателями электрической стабильности миокарда. Оказалось, что неблагоприятными факторами являются как чрезмерно высокие, так и чрезмерно низкие исходные показатели степени нерегулярности RR интервалов сердечного ритма. Наивысшая электрическая стабильность миокарда отмечалась у крыс со средними исходными показателями степени нерегулярности RR интервалов сердечного ритма.
Анализ клинических данных у больных с фибрилляцией желудочков
Результаты, полученные нами на животных, показали наличие взаимосвязи -между амплитудно-временной упорядоченностью сердечного ритма и электрической стабильностью сердца. С целью проверки, существует ли аналогичная закономерность у человека, нами были проанализированы клинические записи ЭКГ при фибрилляции желудочков у больных с различной электрической стабильностью сердца. На рис.11 и таблице 1 приведены результаты анализа 73 эпизодов фибрилляции желудочков у 14 больных, из которых 19 фрагментов у 5 больных с вызванной фибрилляцией желудочков; 24 фрагмента у 4 больных с первичной фибрилляцией желудочков; 30 фрагментов у 5 больных с вторичной фибрилляцией желудочков. Больные первой группы (вызванная фибрилляция желудочков) с наиболее высоким уровнем электрической стабильности сердца, - это группа практически здоровых людей, у которых фибрилляция желудочков возникла в результате несчастного случая (транспортная, производственная или бытовая авария или травма, лекарственные отравления, острый эмоциональный стресс и т.д.). Вторая группа - больные с более низким уровнем электрической стабильности сердца - первичная фибрилляция желудочков. Это больные, у которых в исходном состоянии были заболевания сердечно-сосудистой системы, но фибрилляция у них возникла впервые. И, наконец, вторичная фибрилляция желудочков, - это третья группа больных с самым низким уровнем электрической стабильности сердца, у которых фибрилляция возникла вторично, т.е. на фоне ослабленного сердца с эпизодами различных сердечных аритмий.
Данные таблицы 1 показывают, что: 1. Частота фибриллярных осцилляции у этих трех групп больных практически одинаковая (6,5-6,7гц), достоверных различий между группами не обнаружено. 2. У больных с вызванной фибрилляцией желудочков показатели амплитудно-временной упорядоченности достоверно ниже, чем у больных с вторичной фибрилляцией желудочков. Так, если у больных с вызванной фибрилляцией желудочков фрактальная размерность хаоса была 2,7±0,4усл. ед., то у наиболее ослабленных больных (вторичная фибрилляция желудочков) фрактальная размерность хаоса увеличилась до 3,9±0,3 усл.ед. Еще более значительными были изменения индекса кратности W, определяющего степень дробления волновых фронтов, т.е. структурно-функциональную гетерогенность миокарда. Если у больных с вызванной фибрилляцией желудочков этот показатель был равен 2,7±0,4усл. ед., то у больных с вторичной фибрилляцией желудочков он увеличился до 4,6±0,5усл.ед.
Динамика изменения амплитуд фибриллярных осцилляции у больных с разным уровнем электрической стабильности сердца имеет свои специфические особенности. На рис.12 показаны типичные примеры хаосграмм, построенных для разных типов больных: Рис.12А - больной с вызванной ФЖ, рис.12Б -больной с вторичной ФЖ. Как можно видеть из этого рисунка, вызванная ФЖ имеет вытянутую вдоль диагонали фазовой плоскости практически регулярную эллипсоидальную форму хаосграммы с относительно низкой размерностью хаоса (Э=1,4; PD2=2,14), в то время как в случае вторичной ФЖ геометрическая форма хаосграммы носит более перепутанный характер с менее четкими очертаниями геометрических форм, и значительно более высокими значениями размерности хаоса (Э= 2,7, PD2= 4,27 ).
Результаты проведенных нами исследований свидетельствуют о том, что чем более ослабленный организм (вторичная фибрилляция желудочков), тем выше степень нерегулярности ЭКГ-сигнала при фибрилляции желудочков. Как следует из п. 1 настоящего раздела, чем выше степень нерегулярности ЭКГ при фибрилляции желудочков, тем ниже электрическая стабильность сердца. Следовательно, увеличение показателей степени нерегулярности ЭКГ у более ослабленного организма (больные с вторичной фибрилляцией желудочков) свидетельствует о снижении электрической стабильности сердца у этой группы больных и более серьезном прогнозе течения их заболевания. Результаты настоящего исследования показали, что не частота электрической активности сердца, а показатели степени нерегулярности ЭКГ при фибрилляции желудочков определяют электрическую стабильность сердца и прогноз течения желудочковых аритмий.
Хаосграммы ЭКГ при ФЖ у больных с вызванной (А) и вторичной (Б) ФЖ. Ось абсцисс — предыдущее значение амплитуды ЭКГ, ось ординат - последующее (условные единицы). 4.4. Сравнительный анализ амплитудно-временной упорядоченности электрической активности сердца при фибрилляции желудочков у животных разных видов.
Как было показано выше, не частота электрической активности сердца, а показатели амплитудно-временной упорядоченности электрической активности сердца определяют электрическую стабильность сердца. В связи с этим мы исследовали, различаются ли эти показатели у животных различных видов. С этой целью нами были проведен сравнительный анализ показателей амплитудно-временной упорядоченности электрической активности сердца при фибрилляции желудочков у разных видов животных: крысы, кролики, собаки.
Как оказалось внутренняя структура процесса фибрилляции желудочков у животных разных видов и человека обнаруживает различную степень упорядоченности. Это иллюстрирует рис.13, на котором показаны фрагменты исходных записей ЭКГ при фибрилляции желудочков у крысы, собаки и человека. Расчеты показали, что наибольшая степень нерегулярности ЭКГ-сигнала при ФЖ отмечалась у собак: энтропия (Э) равна 1,73, индекс кратности (W) равен 3,7, размерность хаоса (PD2) равна 3,1. Более высокая степень упорядоченности ЭКГ-сигнала была характерна для крыс: Э=1,42, W=2,4, PD2=2,5.
На рис.14 приведены результаты сравнительного анализа показателей амплитудно-временной упорядоченности электрической активности сердца при фибрилляции желудочков у животных разных видов: крыс, кроликов, собак.
Результаты проведенного анализа показали, что фрактальная размерность хаоса и степень дробления волновых фронтов, у крыс были достоверно ниже, чем у собак (2,7±0,2 и 3,0±0,2 у крыс и 3,2±0,2 и 4,0±0,2 у собак), хотя частота фибриллярных осцилляции у крыс(16,0±1,8) была достоверно выше, чем у собак (10,6±2,1). Кролики занимали промежуточное
Сравнительный анализ амплитудно-временной упорядоченности ритма сердца при фибрилляции желудочков у животных разных видов
На рис. 15 представлены результаты сравнительного анализа показателей вариабельности RR интервалов у крыс и собак. Можно видеть, что значения этих показателей у крыс достоверно отличаются от соответствующих значений у собак. У крыс средний RR интервал меньше, чем у собак (190±20 против 362±32 мсек на рис. 15А), то есть ЧСС у крыс выше, чем у собак. В то же время вариабельность сердечного ритма у крыс ниже, чем у собак (рис.15Б). С другой стороны, электрическая стабильность сердца у крыс выше, чем у собак. У крыс в подавляющем большинстве экспериментально вызванные фибрилляции желудочков были кратковременные и спонтанно-обратимые, в то время как у собак практически все экспериментально вызванные фибрилляции желудочков были спонтанно-необратимые. Фрактальная размерность хаоса и степень дробления волновых фронтов, у крыс ниже, чем у собак, что указывает на то, что у собак более высокая структурно - функциональная гетерогенность миокарда, чем у крыс. Это, по-видимому, и является причиной более высоких показателей электрической стабильности сердца крыс по сравнению с собаками.
Таким образом; результаты настоящего t исследования подтверждают предположение, ранее, высказанное многими; авторами (Козак A.Mi,. Долина С.А., Копелев1 М.Ф.,1977; Юматов; Е.А., Єкоцеляс ЮЛТ.,1979; Белкония F.C.,198i; Рудаков К.ВЇ, 1981Ц987; Белкина; Л: М! и соавт.,2006) о существовании! не только?индивидуальных, но и видовых различий, реакций сердечно-сосудистой; системьг на стрессорньте воздействия .
Математическое и компьютерное моделирование динамики RR интервалов при стрессорных нагрузках.
Результаты настоящего- исследования позволяют высказать предположение, что индивидуальные и видовые: структурно-функциональные различиям;особенностях фрактальной; геометрии проводящей системы, сердца обусловливают, различиям показателей электрической; стабильности сердца и стресс-устойчивости. Но; как было показано», электрическая стабильность сердца, связана с показателями степени, нерегулярности; сердечного ритма. Поэтому дальнейшие наши исследования были посвящены выяснению закономерностей, лежащих в. основе формирования нерегулярностей сердечного- ритма в условиях стрессорных нагрузок. Одним из, подходов изучения этих закономерностей является метод математического моделирования, использованный в настоящем исследовании.
Известно, что главная, роль в контроле над сердечным ритмом принадлежит вегетативной нервной системе. Причем, степень, влияния симпатической и парасимпатической нервных систем неравномерна для разных отделов сердца. Она зависит от иннервации нервными окончаниями этих отделов (Косицкий Г.И., 1975; Косицкий Г.И., Червова И.А., 1968). При стрессорных воздействиях, по мнению ряда авторов (Barton et al, 2007; Esler et al, 2008), возникает чрезмерная активация симпатических нервов, которая является потенциальным источником стресс-индуцированных сердечных аритмий. Другие полагают, что стресс подавляет вагусную компоненту (Zwiener U., Hoyer D., Lutheke В., Schmadi К., , 1996), в результате чего возрастает частота поступающей на вход синоатриального узла экстракардиальной импульсации. Поэтому в общем случае можно предположить наличие взаимосвязи между стрессорной нагрузкой и частотой нервной импульсации, поступающей на вход синоатриального узла.
B. Локально неустойчивый аттрактор. Кривая задержек касается биссектрисы. В этом случае при небольших значениях начальной задержки Zo последовательность Ъ\ Ъг Z3 ZK стремится к точке касания — локально неустойчивому аттрактору. 3. Локально неустойчивый аттрактор (рис.17В). Это состояние имеет место в случае, когда кривая, задержек касается биссектрисы. В этом случае при небольших значениях начальной задержки Z0 последовательность Ъ\ Z2 Z3 Zn стремится к точке касания (аттрактор). Но эта точка неустойчивая, так как при малейшем отклонении от нее вправо последовательность Z і Z2 Z3 Zn становится неустойчивой, приводящей к очередному выпадению желудочкового возбуждения. Точка касания является критической точкой, определяющей переход хаотической динамики сердечного ритма из устойчивого линейного режима в хаотический.
