Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Вегетативная регуляция сердечно сосудистой системы и ее клиническое значение при различной кардиальной патологии 19
1.1. Основные аспекты физиологии регуляции кардиоваскулярной системы 19
1.2. Основные методы изучения вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы 32
1.3. Клиническое значение изучения вегетативной регуляции системы кровообращения 44
1.3.1. Изучение вегетативной регуляции сердца у больных хронической сердечной недостаточностью 44
1.3.2. Клиническое значение вегетативной дисфункции у больных с ишемической болезнью сердца 47
1.3.3. Изучение вегетативной регуляции сердца у больных с врожденными пороками сердца 51
1.4. Понятие фазовой синхронизации ритмов в сердечно сосудистой системе и ее клиническое значение 59
Глава 2. Материал и методы 65
2.1. Общая характеристика групп 65
2.2. Клинико-инструментальная характеристика групп наблюдаемых 65
2.3. Методы исследования 78
2.3.1. Общие методы исследования для всех групп пациентов 78
2.3.2. Регистрация биологических сигналов 79
2.3.2.1. Определение мгновенных фаз сигналов 82
2.3.2.2. Анализ фазовой динамики взаимодействующих систем 92
2.3.2.3. Анализ фазовой синхронизации 0,1 Гц-колебаний в вариабельности сердечного ритма и фотоплетизмограмме 94
2.3.2.4. Анализ статистической значимости суммарного процента фазовой синхронизации 98
2.4. Статистический анализ 101
Глава 3. Фазовый и частотный захват 0,1 Гц колебаний в ритме сердца и барорефлекторной регуляции артериального давления дыханием с линейно меняющейся частотой у здоровых лиц 104
Глава 4. Взаимодействие 0,1Гц-колебаний в вариабельности ритма сердца и вариабельности кровенаполнения дистального сосудистого русла 128
Глава 5. Изучение статистических характеристик взаимодействия низкочастотных колебаний в вариабельности ритма сердца и кровенаполнения дистального сосудистого русла у здоровых лиц и пациентов, перенесших инфаркт миокарда 143
Глава 6. Взаимодействие низкочастотных колебаний в вариабельности ритма сердца и вариабельности кровенаполнения дистального артериального русла на фоне применения метопролола у пациентов, перенесших инфаркт миокарда 153
Глава 7. Динамика мощности низко- и высокочастотного диапазонов спектра вариабельности сердечного ритма у больных ишемической болезнью сердца с различной тяжестью коронарного атеросклероза в ходе нагрузочных проб 161
Глава 8. Совместная динамика синхронизации низкочастотных колебаний в вегетативной регуляции кровообращения и показателей вариабельности ритма сердца у пациентов после операций с искусственным кровообращением в раннем послеоперационном периоде 184
Заключение 201
Выводы 209
Практические рекомендации 211
Список литературы 213
- Основные аспекты физиологии регуляции кардиоваскулярной системы
- Понятие фазовой синхронизации ритмов в сердечно сосудистой системе и ее клиническое значение
- Взаимодействие 0,1Гц-колебаний в вариабельности ритма сердца и вариабельности кровенаполнения дистального сосудистого русла
- Совместная динамика синхронизации низкочастотных колебаний в вегетативной регуляции кровообращения и показателей вариабельности ритма сердца у пациентов после операций с искусственным кровообращением в раннем послеоперационном периоде
Основные аспекты физиологии регуляции кардиоваскулярной системы
Вагальная стимуляция приводит к уменьшению силы сокращений предсердий (отрицательный инотропный эффект), уменьшению ЧСС (отрицательный хронотропный эффект), увеличению атриовентрикулярной задержки проведения (отрицательный дромотропный эффект) [507, 508]. Симпатические п реганглионарные нервные волокна идут от боковых рогов верхних грудных сегментов спинного мозга. Адренергические постганглионарные нервные волокна образованы аксонами нейронов ганглиев симпатической нервной цепочки [198, 199, 410, 510, 511]. Они подходят к сердцу в составе нескольких сердечных нервов, равномерно распределяясь по всему миокарду. Конечные ветви проходят через миокард и иннервируют коронарные артерии, подходят к элементам проводящей системы.
Предсердия имеют несколько выше плотность адренергических волокон. Симпатическая стимуляции приводит к увеличению силы сокращений предсердий и желудочков (положительный инотропный эффект), учащению ЧСС (положительный хронотропный эффект), уменьшению задержки проведения в атриовентрикулярном соединении (положительный дромотропный эффект) [48, 52, 81, 93, 114, 145, 200, 201, 443, 606].
В структуру этой системы управления включены следующие составляющие: кора мозга, гипоталамус, высшие вегетативные центры, вегетативные центры спинного мозга, периферические вегетативные узлы отделов ВНС и др.
С точки зрения работы теории функциональных систем [13, 157] вся эта многоуровневая система различных регуляторных составляющих с огромным множеством различных внутренних связей, участвующих в формировании сердечного ритма, можно условно обозначить как функциональная система автономного управления работой сердца и в целом кардиоваскулярной системой. Данная функциональная система является хаотичной и нелинейной [366]. Взаимодействие симпатического и парасимпатического отделов ВНС приводит к формированию так называемого вегетативного (симпатико-парасимпатического) баланса [600], который в значительной мере вносит вклад в формирование вариабельности сердечного ритма (ВСР), посредством которой отчасти и изучается в настоящее время [23, 142, 460, 461, 532].
Таким образом, иннервация сердца имеет весьма сложную организацию, ключевыми принципами, которой являются наличие двойной (парасимпатической и симпатической) иннервации, преимущественное распределение вагусных и симпатических нервных волокон в области узлов автоматии сердца, избыточность иннервации и т.д.
Важным моментов является также то , что система кардиоваскулярного вегетативного управления функционально взаимодействует и с другими системами в организме человека. На сегодняшний день доказано, что существенная роль формирование вариабельности в ритме сердца относится к работе ВНС, т огда как важность гуморального звена регуляции в модуляции ритма сердца имеет меньшее значение и изучено мало. Но все же структура ВСР -это не просто баланс между взаимодействием симпатического и парасимпатического отделов ВНС и преобладанием активности од ного над другим, а все же меж- и внутрисистемное взаимодействие различного уровня.
Вегетативный баланс ССС модулируется также различными экзофакторами (физической нагрузкой, дыханием, изменением положения тела, психоэмоциональным состояние организма и т.д.). Подобная функциональная сложность структуры системы управления выполняет адекватную адаптацию кардиоваскулярной системы к различным ее функциональным состояниям [105, 127, 219, 367]. В этой связи одним из качественных и информативных методов, который п рименяется для изучения данных процессов является оценка ВСР. Более того, с позиций представлений о работе сложных систем биологической природы [18, 19, 171, 172] кардиоваскулярная система рассматривается как индикатор адаптационных реакций всего организма [20, 108, 139, 180, 429].
Наиболее изученным является взаимодействие между кардиоваскулярной системой и дыхательной системой [44, 63, 64, 331, 455, 581]. Сейчас общепринятым является мнение о том, что дыхание влияет на компоненты ВСР не прямым способом – через блуждающий нерв , а посредством модуляции сердечного ритма через усиление респираторно-вагусной активности [429]. Также доказано существование линейной связи между ВСР и емкостью легких – то есть с увеличением объема дыхания (глубины) - возрастатет в ыраженность дыхательной аритмии [30]. Не менее значимым влиянием на основные характеристики работы кардиоваскулярной системы, такие как ВСР и варибельность артериального давления оказывает и частота дыхания. Данный феномен получил название – «частотно-зависимый феномен» [341].
Наиболее обоснованным на настоящий момент кардио-респираторным взаимодействием является механизм барорефлекса. Доказано, что при контролируемом дыхании в положении тела лежа, динамика уровня систолического артериального давления (САД) сопровождается противоположной динамикой со стороны ритма сердца [39, 85, 86, 168, 211, 236]. При этом с тонусом n. vagus в значительной мере коррелируют спектральные диапазоны ВСР - в большей степени мощность высокочастотного (НF) диапазона, и в меньшей степени низкочастотного (LF) диапазона [440]. Поэтому в настоящее время предполагается зависимость выраженности дыхательной аритмии от выраженности барорецепторного отклика на колебания артериального давления в разные фазы дыхания [235].
Также доказано, что импульсы от парасимпатического отдела ВНС модулируют пейсмекерные клетки реже генерировать разряды, что приводит к уменьшению ЧСС, а импульсы от симпатического отдела ВНС, наоборот, увеличивают ЧСС, поскольку модулируют пейсмекерные клети чаще генерировать импульсы. Причем оба отдела функционируют непрерывно и импульсы от обоих отделов поступают к сердцу постоянно. То есть, если, предположим, поток парасимпатических импульсов станет меньше, то ЧСС увеличится. Именно такая ситуация происходит во время вдоха, а при выдохе -поток импульсов восстанавливается, и происходит возвращение ЧСС на прежний уровень. И несмотря на то, что интенсивность импульсации в большей части симпатических нервов, меняется в такт дыханию, непосредственно в происхождении дыхательной аритмии сигналы от этого отдела ВНС не участвуют [212]. Однако есть публикации, где говорится что симпатические сигналы все же принимают участие в модуляции некоторых свойств пейсмекерных клеток сердца, посредством влияния через систему вторичных сообщений, которые в итоге оказывают влияние именно на парасимпатические сигналы [243, 251, 330, 408, 445, 477]. Прекращение потока импульсов от рецепторов при постоянном нагнетании в легкие воздуха не исключает дыхательную аритмию [555]. Также и при ночных апноэ, дыхательная аритмия сохраняется [557], в следствии чего, конечно, сложно подвергнуть сомнению значение центральных механизмов регуляции ССС в генезе дыхательной аритмии [212, 213, 214, 255]. Предположительно центральное происхождение дыхательной синусной аритмии обосновывается общей нейронной сетью некоторых дыхательных и кардиомотонейронов. При этом имеются данные, что только при поступлении афферентных сигналов из легких возможно влияние в полной мере дыхательных нейронов на кардиомоторные [500, 556]. Невыраженную остаточную дыхательную аритмию, которую можно наблюдать у людей с после трансплантации сердца (денервированное сердце), [556, 559], считают следствием гидродинамического растяжения ткани синусового узла циркулирующей кровью, которая в правом предсердии изменяется под действием дыхательных экскурсий [99, 119, 222, 620].
Особое место в физиологии автономной регуляции системы кровообращения имеют колебания, отражающиеся в LF-диапазоне (низкие частоты) спектра ВСР. Огромное число научных работ было посвящено данному направлению. Однако, до настоящего времени нет четкого понимания среди ученых в данном вопросе и имеется множество спорных и нерешенных моментов. Интересным является то, что начало изучению низкочастотных колебаний в ССС было положено при изучении кривых колебаний уровня артериального давления, а не в результате исследований ВСР. Первые работы были продемонстрированы С. Мейером в 1876 у кроликов . Были обнаружены медленные волны в колебаниях артериального давления на частоте 0,1-0,15 Гц, которые потом были названы «волнами Мейера» («Mayer waves») [227].
Исходно с самого начала эти волны считались вазомоторными. Их усиление при активации симпатических отделов стало основой для попыток использования данных волн в качестве косвенного индикатора симпатической активности, хотя все же истинное происхождение этих волн и сейчас остается до конца неизученной проблемой [298, 427, 439, 442, 465, 515, 583]. Важно подчеркнуть один нюанс – частота спонтанных колебаний артериального давления у кроликов составляет около 0,3 Гц, это выше частоты волн , описанных С. Мейером. Следовательно термин «волны Мейера» – некорректен для описания этих колебаний, обусловленных вегетативными (симпатическими) влияниями. Однако в литературе употребляется регулярно. Эта «терминологическая путаница» кроме того, связана с тем, что у человека эти волны (колебания артериального давления) выявляются на другой частоте, отличной от кроликов – около 0,1 Гц.
Понятие фазовой синхронизации ритмов в сердечно сосудистой системе и ее клиническое значение
В таблице № 2.1 представлена клинико-инструментальная характеристика 143 пациентов мужского пола со стабильной ИБС.
Известно, что в живом организме биологической природы, существует огромное множество различного рода эндогенных ритмов. Каждая живая клетка ритмически колеблется со своей уникальной частотой. Совокупность всех клеток, таканей и огранов живого организма создает упорядоченный пул синхронизированных колебательных систем [68, 95]. Наблюдающаяся синхронизация физиологических функций клеток, тканей и о рганов осуществляется специальными особенными клетками – пейсмекерами, которые определяют, захватывают, подчиняют и таким способом, упорядочивают данные эндогенные ритмы физиологических функций [95, 96].
Естесственно, что наличие различных колебательных процессов в организме человека, логично подразумевает определенное функциональное взаимодействие этих процессов. Например, такие основные колебания, как ритм сердца, дыхание, колебания кровенаполнения дистального сосудистого русла, имеют определеное упорядоченное функциональное взаимодействие, с влиянием одних доминирующих колебаний на другие. [298, 465]. Одним из видов такого функционального взаимодействия является феномен синхронизации их между собой. При чем, доминирующими колебаниями (наиболее значимыми), которые определяет динамику функционального состояния кардиоваскулярной системы в целом, являются: сердечный ритм с частотой – 0,1 Гц, геренрируемый пейсмекером сердца, процесс дыхания – с чатотой 0,25 Гц, и регуляция периферического сосудистого тонуса (артериального давления), с собственной частотой тоже около 0,1 Гц [58, 367, 465].
В мире наиболее изученной является кардиореспираторная синхронизация – между ритмом сердца и дыханием [271, 352, 400, 518, 548, 594]. Данное функциональное взаимодействие проявляется частотной модуляцией сердечного ритма - повышением ЧСС при вдохе и, наоборот, снижением ЧСС при выдохе. Данное явление еще принято называть – респираторная синусовая аритмия [331]. Ее механизм объясняется влиянием на бароцецепторы дыхательных флуктуаций артериального давления и связями между дыхательным и сосудодвигательным центрами [281, 602]. Было показано, что фазовая синхронизация ритма дыхания и сердца и модуляция дыханием ритма сердца выступают как конкуретные аспекты в кардиорспираторном взаимодействии [271, 400, 518, 594]. Также обнаружена прямо пропорцианальная взаимоотношение степени респираторной синусовой аритмии и кардиореспираторной синхронизации. В некоторых научных работах продемонстрировано, что у спортсменов показатель кардиореспираторной синхронизации значимо выше, что у обычных (среднего утровня физической активности) наблюдаемых [271, 548, 594].
Кроме фундаментальных работ, в литературе встречаются и результаты исследований из клинической практики, имеющие непосредственное отношение к межсистемному кардиореспираторному взаимодействию [47, 160, 161, 174, 175, 176, 526].
Безусловный интерес представляют работы по изучению синхронизации медленных колебаний в кардиовакулярной системе. Данные колебания с частотой около 0,1 Гц выявляются при спектральном анализе ВСР, а также в колебаниях кровенаполнения сосудов дистального артериального русла и скелетных мышц [253, 333, 547, 549]. Наличие 0,1 Гц колебанний в различных отеделах сердечнососудистой системы доказывает единство ее регуляции и поддерживает адекватный уровень управления. Феномен синхронизации можно вполне объяснить с физиологической точки зрения. Состояние периферического кровотока находится под системным много параметрическим регуляторным контролем, как со стороны центральных, так и местных факторов [146, 170, 215, 216, 288].
В диссертации Гриднева В .И. была продемонстрировано наличие фазово-частотной синхронизации 0,1 Гц колебаний в КИГ ритма сердца и кровенаполнения дистального сосудистого русла у здоровых людей. Это подтверждало гипотезу целостности регуляции кардиоваскулярной системы. Данный подход к изучению вегетативной регуляции системы кровообращения, открывает перспективы для новых поисковых исследованиях в этой области: диагностика, оценка медикаментозного и других видов вмешательств [61].
Подробнее значение фазовой синхронизации в регуляции кардиоваскулярной системы было показано в работе А.Р. Киселева: «Клиническое значение фазовой синхронизации в вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы у больных ишемической болезнью сердца, артериальной гипертонией и у здоровых ли» [97]. Автором были показаны особенности синхронизации разных о тделов системы крововобращения у здоровых лиц, у больных ИБС, перенесших ОИМ, у пациентов с артериальной гипертонией. Также п оказано, что имеется статистически значимая разница показателя синхронизации между здоровыми людьми и пациентами с патологией, в частности с ИБС. У здоровых людей процент синхронизации низкочастотных колебаний в ВСР и дистального сосудистого русла составляет более 25% в среднем. При наличии патологии в кардиоваскулярной системе, в частоности ИБС – это показатель значимо ниже.
Особенно важным является прогностическая значимость данного феномена синхронизации. На этом хотелось бы останоситься поподробнее. Она была показана в работе, где были изучены 125 пациентов с острым инфактом миокарда [155, 348]. Длительность наблюдения составила 6 лет. Контрольные точки: 1 неделя, 3 неделя, 6 месяцев, 1 год, далее - ежегодно. В течение первого года наблюдения изучалась динамика показателей ВСР и синхронизации 0,1 Гц -ритмов в сердце и микроциркуляции крови (S). Конечные точки были выбраны следующие: смерть, ИМ, МИ.
В работе была предусмотрена возможность как единовременного комбинирования конечных точек (например, летальный исход + ИМ, летальный исход + МИ), так и поочередного их наступления (например, ИМ – 1 год , летальный исход – 5 лет). При наступлении летального исхода без комбинации его с ИМ или МИ анализировалась причина смерти по следующим категориям: вследствие осложнений сопутствующих заболеваний; причина смерти не была установлена (внезапная смерть; не проводилось патологоанатомическое исследование).
При анализе динамики показателя синхронизации 0,1 Гц-ритмов в ВСР и микроциркуляции крови (S) в течение первого года наблюдения после перенесенного ОИМ в целом по исследуемой группе больных ИБС выявлено достоверное (р 0,05) снижение показателя S к концу первого года.
При кластерном анализе с учетом индивидуальных значений показателя S на первой и третьей неделях после перенесенного ОИМ, было выделено две подгруппы (кластера) больных, различающиеся по индивидуальным особенностям динамики значений показателя S с 1 по 3 неделю течения ИМ. Показано, что в общей группе у 20% больных в течение первых 3 недель отмечается повышение значений показателя S в 1,5-2 раза, относительно его исходных значений на 1 неделе течения ИМ (р 0,001), статистически значимо (p 0,001) отличаясь этим от других 80% пациентов изучаемой общей группы. В дальнейшем (через 6 и 12 месяцев после раз вития ОИМ) различия между выделенными подгруппами не выявлялись.
Выявленная при кластерном анализе неоднородность общей группы больных, свидетельствовала о наличии индивидуальных особенностей системной вегетативной дисфункции у данной категории пациентов. Однако кластерный анализ в данном случае выявил наиболее полярные подгруппы пациентов с точки зрения динамики качества синхронизации 0,1 Гц-ритмов в ВСР и микроциркуляции крови в первые 3 недели течения ИМ, при этом значения показателя S варьировали в обеих подгруппах в достаточно широком диапазоне (от 0% до 70%) в течение всего первого года наблюдения, статистически значимо отличаясь только на третьей неделе после ОИМ, поэтому дополнительно был проведен анализ динамики доли пациентов со значениями показателя S меньше 20% за период наблюдения в течение первого года. Показано, что доля пациентов со значением показателя S меньше 20% в выделенных подгруппах-кластерах была сопоставима на всех этапах наблюдения, кроме 3 недели наблюдения. Показано, что пациенты со значением показателя S 20% в 1 неделю течения ОИМ статистически достоверно отличались от других пациентов (со значением S20%) по полу и динамике показателя S с 1 по третью 3 после ОИМ. При этом достигнутые к 3 неделе течения ИМ уровни значений показателя S сопоставимы между собой у обеих категорий пациентов и остаются таковыми в дальнейшем до конца 1 года наблюдения.
Взаимодействие 0,1Гц-колебаний в вариабельности ритма сердца и вариабельности кровенаполнения дистального сосудистого русла
Известно, что в ВСР, вариабельности уровня артериального давления и вариабельности кровенаполнения дистального сосудистого русла выявляются периодические колебания с частотой около 0,1 Гц [240, 253, 333, 378, 547, 549].
В мировой литературе имеют место работы, в которых изучались свойства вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы с использованием различных методов математического моделирования [481, 628, 560], в частности, показано, что возникновение 0,1 Гц-колебаний в ВСР и артериального давления обусловлено функциональными особенностями барорефлекторной регуляции системного уровня артериального давления (временем инерционности 2,1 с и временем запаздывания в обратной связи 2,6 с) [134].
Существуют объективные доказательства функциональной автономности 0,1 Гц-колебаний в ВСР и вариабельности кровенаполнения дистального сосудистого русла [595].
При этом выявлено, что у здоровых лиц указанные 0,1 Гц-колебания значительную часть времени находятся в состоянии синхронизованности между собой [611]. Также известно, что при развитии инфаркта миокарда отмечается значительное снижение уровня синхронизованности данных 0,1 Гц-колебаний в ВСР и вариабельности кровенаполнения дистального сосудистого русла, несколько улучшаясь в последующем [155, 611]. В ранее опубликованной работе [155] было показано важное прогностическое значение показателя синхронизованности данных 0,1 Гц-колебаний у больных, перенесших ОИМ. Однако в настоящее время нет данных о характере в заимодействия 0,1 Гц-колебаний в ВСР и вариабельности кровенаполнения дистального сосудистого русла.
Если учесть, что регуляторные механизмы, обусловливающие появление данных 0,1 Гц-колебаний, взаимодействуют между собой в норме [611], то возникает предположение о том, что один колебательный процесс может доминировать над другим, то есть являться «ведущим», определяя настройки «ведомого». Подобное взаимодействие «сердце – дистальное сосудистое русло» на уровне 0,1 Гц -колебаний может быть описано такими биофизическими параметрами, как время запаздывания и доминирующее направление связи.
В этой главе представлены результаты изучения биофизических особенностей взаимодействия 0,1 Гц-колебаний в ВСР и вариабельности кровенаполнения дистального сосудистого русла у здоровых лиц и у больных, перенесших ОИМ.
Данное исследование включало 125 пациентов с ОИМ (72 мужчины и 53 женщины) в возрасте от 30 до 83 лет (min–max).
Клинико-анамнестическая характеристика группы больных ОИМ в исследуемой группе и результаты основных клинических исследований подробно представлены в главе «Материал и методы» (см. таблицу 2.2.)
Группу сравнения составили 33 практически здоровых лица (23 мужчины и 10 женщин) в возрасте от 20 до 46 лет.
В период госпитализации всем больным ОИМ проводилось лечение в соответствии с современными рекомендациями по лечению острого коронарного синдрома (Third Universal Definition Of Myocardial Infarction, Esc Guidelines For The Management Of Acute Myocardial Infarction In Patients Presenting With St-Segment Elevation, Диагностика и лечение больных острым инфарктом миокарда с подъемом сегмента st электрокардиограммы (ВНОК), Национальные рекомендации по лечению острого коронарного синдрома без стойкого подъема ST на ЭКГ (ВНОК)).
Данные о частоте применения различных групп лекарственных препаратов в исследуемой выборке больных ОИМ также приведены в таблице 2.2.
Длительность наблюдения за включенными в исследование пациентами составила 12 месяцев.
Контрольные точки исследования (по сроку давности ОИМ): 2–5 сутки, 3 недели, 6 месяцев, 1 год (рисунок 4.1).
В рамках данной работы на контрольных точках исследования производилась оценка времени запаздывания в связи между 0,1 Гц-колебаниями в ВСР и вариабельности кровенаполнения дистального сосудистого русла.
Всем обследованным пациентам проводилась синхронная регистрация ЭКГ, ФПГ и механической записи дыхания в горизонтальном положении тела. Продолжительность каждой записи составляла 10 минут. Во время регистрации биологических сигналов, дыхание у всех обследованным было произвольным.
В исследуемой группе пациентов с перенесенным ОИМ проводились вышеуказанные записи на всех контрольных точках исследования в течение первого года после инфаркта (рисунок 4.1).
Все записи выполнялись в период с 13 до 15 часов. Регистрация ЭКГ, ФПГ и дыхания осуществлялась при помощи многоканального электроэнцефалографа-анализатора ЭЭГА-21/26 «Энцефалан-131-03» модель 10 (НПКФ «Медиком-МТД», Россия) с комплектом стандартных датчиков. Регистрация сигналов производилась с частотой 250 Гц при 12-разрядном разрешении.
Запись ФПГ проводилась при помощи пульсоксиметрического датчика (в отраженном свете), помещенного на дистальной фаланге указательного или среднего пальца. При помощи записи дыхания контролировались спонтанность дыхания, отсутствие форсированных вдохов и задержек дыхания во время регистрации записей, тем самым из анализа исключались случайные влияния на сердечно-сосудистую систему со стороны дыхания, таким образом все исследования проводились в относительно стандартных условиях спонтанного дыхания.
Для дальнейшего анализа отбирались записи сигналов ЭКГ и ФПГ, не содержащие помех, экстрасистол, заметного линейного тренда и переходных процессов.
Из ЭКГ выделялась последовательность RR-интервалов, из которой с помощью аппроксимации кубическими сплайнами строилась эквидистантная кардиоинтервалограмма с частотой дискретизации 5 Гц. Ритмы с частотой около 0,1 Гц выделялись из кардиоинтервалограммы и ФПГ с помощью полосовой фильтрации в интервале 0,05–0,15 Гц.
Оценка времени запаздывания в связи между 0,1 Гц-колебаниями в ВСР и вариабельности кровенаполнения дистального сосудистого русла осуществлялась на основе усредненных по ансамблю записей оценки силы воздействия со стороны одного элемента системы на другой (Gy), полученных с помощью метода моделирования фазовой динамики, в частности, изучались варианты направления связи «сердце дистальное сосудистое русло» и «дистальное сосудистое русло сердце».
Поскольку записи представляют собой дискретные временные ряды, удобно рассматривать разностную форму уравнений
Таким образом, уровень значимости, на котором можно сделать вывод о наличии связи j — к, оценивается как "/ к 2K.X2.1-p) Формула для оценки "Л получена при предположении о том, что автокорреляционная функция шума ек линейно спадает на интервале [0, т]. Если максимум Gy вместе с 95-процентным доверительным интервалом принимает на рассматриваемых графиках положительные значения, можно говорить статистической значимости полученной оценки времени задержки на уровне 0,05.
Проведена оценка времени запаздывания в связи между 0,1 Гц-колебаниями в ВСР вариабельности кровенаполнения дистального сосудистого русла испытуемых в обеих группах. Результаты приведены на рисунке 4.2.
Выявлено, что в течение первой недели течения ОИМ разброс средних значений Gy достаточно большой, и в случае воздействия со стороны 0,1 Гц-колебаний в ВСР на таковые в вариабельности кровенаполнения дистального сосудистого русла (связь «сердце — дистальное сосудистое русло») результаты оказываются незначимыми.
Совместная динамика синхронизации низкочастотных колебаний в вегетативной регуляции кровообращения и показателей вариабельности ритма сердца у пациентов после операций с искусственным кровообращением в раннем послеоперационном периоде
В этой главе представлены результаты изучения нелинейных свойств вегетативной регуляции системы кровообращения до и после такого события как операция на открытом сердце в условиях искусственного кровообращения.
Полученные данные о том, что 0,1 Гц-колебания имеют диагностическое и прогностическое значение у больных с сердечно-сосудистой патологией [272, 399, 435, 448, 546, 577, 600, 614], в частности, перенесших инфаркт миокарда, натолкнули на мысль об изучении данных низкочастотных колебаний у кардиохирургических больных.
Причем в данном направлении можно выделить несколько ключевых моментов, которые до этого не изучались: это во-первых, непосредственно проведение самого искусственного кровообращения (ИК), и его влияние на вегетативную регуляцию, и во вторых, наличие кардиоплегии, то есть остановки сердца на непродолжительное время.
Любые кардиохирургические вмешательства в условиях ИК приводят к серьезным метаболическим изменениям [3,4, 102, 196, 275, 629], которые в основе своей носят компенсаторный характер при сложившихся факторах периоперационной агрессии [56, 169]. ИК является достаточно грубым вмешательством в организм больного , которое запускает каскад сложнейших биохимических и нейрогуморальных процессов, обеспечивающих в нормальных условиях поддержание его жизнедеятельности [2, 4, 27, 32, 53, 80, 626].
Понятно, что сердечно-сосудистая система, исходно скомпрометированна -ввиду наличия определенных проблем и ограниченных резервов организма больного, подвергается дополнительному стрессу. В этой ситуации, имеющиеся исходно метаболические и /или нейрорегуляторные нарушения, в послеоперационном периоде усугубляются [56, 169] и есть вероятность того, что степень нарушения регуляции может быть более выраженной, нежели организм способен справиться. Важнейшим аспектом в такой ситуации является тщательное «управление» и коррекция любых нарушений, что должно в последующем обеспечить успех выполненной операции и выздоровление пациента.
Нейровегетативный гомеостаз во время хирургической травмы чрезвычайно уязвим, что заставляет задуматься о степени влияния операционного стресса на вегетативную нервную систему [15, 124]. Несмотря на проведенные многочисленные исследования, до настоящего времени нет целостного подхода в определении реакции организма на оперативные вмешательства у кардиохирургических больных [144, 173]. Это касается и поведения вегетативной регуляции системы кровообращения [217].
Известно, что снижение ВСР является важным неинвазивным индикатором оценки вегетативной дисфункции и сердечно-сосудистого риска при различных патологиях, вовлекающих сердечно-сосудистую систему.
Привлекает внимание исследователей изучение ВСР и других ритмических процессов в сердечно-сосудистой системе у пациентов, нуждающихся в различных кардиохирургических вмешательствах, например, аорто-коронарном шунтировании (АКШ) [395, 423], коррекции различных с труктурных дефектов сердца [394]. АКШ связано с повышенной нестабильностью вегетативной регуляции сердца, что приводит к непредсказуемым сердечных реакциям во время и после операции [293, 308, 309], например, доля высокочастотного диапазона в общей мощности спектра ВСР (т.е. HF%) ассоциирована с послеоперационной фибрилляцией предсердий [497].
Снижение ВСР, при структурных дефектах (врожденные, приобретенные пороки сердца) по мнению ряда авторов, связано с объёмной перегрузкой правых отделов сердца, что приводит к повышению конечного диастолического давления в правом желудочке и возможной дисфункции желудочковых барорецепторов и, как следствие, к нарушению симпатического баланса [394, 469].
Сниженная ВСР после операций на сердце постепенно восстанавливается в послеоперационном периоде в течение нескольких месяцев [300, 309, 392], причем ранняя послеоперационная реабилитация способствует значительно более быстрому улучшению вегетативного статуса пациентов [545].
Основные положения о широко используемых в настоящее время временных (англ.: time domain) и спектральных (англ.: frequency domain) показателях ВСР, их клиническом значении изложены в рекомендациях European Society of Cardiology и North American Society of Pacing and Electrophysiology, опубликованных в 1996 году [600]. Однако данные типы показателей ВСР имеют существенные ограничения, в частности, они не позволяют должным образом оценивать динамические и нелинейные свойства сложных процессов вегетативной регуляции кровообращения. Поэтому многими авторами развиваются нелинейные подходы к изучению ВСР [272, 348, 448, 478, 482, 499, 614]. Однако ритмические процессы, обусловленные функционированием различных регуляторных механизмов, выявляются не только в ВСР, но и в других отделах сердечно-сосудистой системы, изучению особенностей взаимодействия которых посвящено достаточно много исследований [421, 478, 611]. Выявленная нами ранее синхронизация низкочастотных колебаний в ВСР и фотоплетизмограмме (ФПГ), характеризующая барорефлекторную регуляцию кровообращения, [478, 482, 611] показала свое потенциально важное клиническое значение для оценки сердечно-сосудистого риска, персонализации медикаментозной т ерапии у пациентов с ишемической болезнью сердца и артериальной гипертонией.
Однако исследований особенностей динамики синхронизации низкочастотных колебаний в ВСР и ФПГ у пациентов после кардиохирургических операций в доступной литературе нет.
Целью данного исследования было изучение особенностей совместной динамики показателей вегетативной регуляции кровообращения, включая синхронизацию низкочастотных колебаний в ВСР и ФПГ, у пациентов после операций с ИК в раннем послеоперационном периоде.
В исследование было включено 119 пациента (88 мужчин, 31 женщина, возраста 57,7±11,5 лет), перенесших операцию с ИК, проходивших лечение в отделении хирургического лечения интерактивной патологии ФГБУ «ННПЦССХ им. А.Н. Бакулева» Минздрава России в 2014-2016 годах.
Подробно клинико -инструментальная характеристика этих пациентов представлена в главе 2 «Материал и методы». Дизайн исследования представлен на рисунке 8.1.
Критерии включения в исследование:
показания для выполнения операции в условиях искусственного кровообращения;
согласие пациента на участие в исследовании.
Критерии исключения:
нарушения ритма, препятствующие регистрации и анализу изучаемых параметров;
тяжелая сердечная недостаточность;
кардиомиопатия;
гипер- или гипофункция щитовидной железы;
злокачественные новообразования;
органические поражения центральной нервной системы;
поражения периферической нервной системы, препятствующие регистрации изучаемых параметров (например, полинейропатия или схожие состояния);
любые психические заболевания;
любые гормональные заболевания;
прием лекарственных препаратов, не связанных с ИБС, потенциально влияющих на вегетативную регуляцию.