Медленноволновые компоненты сердечного ритма как показатель функциональных резервов регуляции кровообращенияМатематический анализ сердечного ритма с каждым годом получает все более широкое применение в клинической практике как метод оценки состояния различных звеньев системы вегетативной регуляции. Клиницистов привлекает высокая чувствительность этого методического подхода к изменениям функционального состояния, которые невозможно выявить другими лабораторно-инструментальными методами. Вместе с тем общепризнанна неспецифичность метода, поскольку одни и те же изменения вегетативного баланса могут наблюдаться при самых различных заболеваниях. Однако, это верно лишь при нозологическом подходе к оценке здоровья. Донозологическая диагностика изучает механизмы перехода от здоровья к болезни и ее интересует не специфика развивающейся патологии, а специфические особенности защитных реакций, препятствующих развитию заболевания. Изучение вариабельности сердечного ритма позволяет выделить реакции, обусловленные разными уровнями регуляции физиологических функций. В литературе уже имеются данные о том, что низкочастотная составляющая спектра сердечного ритма, отражая активацию более высоких уровней системы управления физиологическими функциями, характеризует процессы мобилизации функциональных резервов (Р.М.Баевский,1979). Достаточно указать на рост медленных колебаний в покое у спортсменов после физических перенапряжений (Воробьев В.И.,1978) или прямую связь мощности медленных волн 2-го порядка с уровнем физической тренированности у космонавтов (Баевский Р.М.и др,1984). Специальное исследование связи медленноволновых составляющих сердечного ритма с различными функциональными состояниями мозга у больных с психовегетативными нарушениями и органической церебральной патологией провела Н.Б. Хаспекова (1986-1996). Ею показано, что амплитудные показатели МВ-1 (MF) и МВ-2 (LF) компонентов спектра сердечного ритма являются адекватными маркерами соответственно церебральных эрготропных и барорецепторных симпатических механизмов регуляции. Показано, что при психовегетативном синдроме повышение амплитуды МВ-2 (церебральная эрготропная активация) с ее доминированием в спектре наблюдается при снижении активности сегментарных систем регуляции. При этом дезорганизуется работа барорецепторных механизмов регуляции. При органической патологии мозга отмечается снижение амплитуды всех спектральных спектра. При этом относительно более выраженное снижение МВ-2 наблюдается при правополушарных поражениях. Снижение МВ-1 наблюдается у больных с левосторонними двигательными нарушениями. Результаты проведенных исследований показывают, что изменения МВ-2 в большей мере связаны с надсегментарными мозговыми структурами, а изменения МВ-1 и ДВ (дыхательных волн) с изменениями сегментарных механизмов регуляции. Возможность дифференциации уровней регуляции по спектральным составляющим сердечного ритма представляет большой интерес для донозологической диагностики при оценке состояний перенапряжения и истощения механизмов регуляции. Основная идея в оценке этих состояний заключается в переходе доминирующей роли ко все более высоким уровням управления по мере истощения функциональных резервов (Баевский Р.М.,1979). Поэтому при оценке донозологических состояний представляется важным не только определение уровня функциональных резервов, но и специфичности механизмов, обеспечивающих их мобилизацию. Это позволяют дифференцировать состояния напряжения регуляторных систем от их перенапряжения и истощения, поскольку в первом случае речь идет об активности оперативных механизмов регуляции, во втором случае в адаптационный процесс включаются все более высокие уровни управления. На примере исследования функциональных резервов у больных с диабетом и гипертонической болезнью мы хотим продемонстрировать возможности использования медленноволновых компонентов спектра сердечного ритма для оценки специфичности механизмов мобилизации функциональных резервов. Эта работа была выполнена на кафедре госпитальной терапии Воронежской медицинской академии (зав. проф. Э.В.Минаков), где были обследованы две группы больных с диабетом (16 человек) и гипертонической болезнью (25 человек), которые сравнивались с контрольной группой практически здоровых людей (9 человек) (Минаков Э.В, Соболев Ю.А., Стрелецкая Г.Н. и др. 1996). У них при отсутствии различий по частоте пульса (HR) выявлены практически однотипные изменения показателей вариабельности сердечного ритма (см. таблицу 27). В обоих группах больных они сводятся к снижению вариабельности (уменьшение SD, MxMn, RMSSD, pNN50) и к снижению мощности спектральных компонентов в диапазонах HF, MF и LF. Все это указывает на то, что в обоих группах больных вегетативный баланс смещен в сторону преобладания симпатического звена регуляции, а снижение мощности спектра во всех диапазонах может свидетельствовать о повышенной активности высших вегетативных центров. Достоверных различий между группами больных нет. Вместе с тем, хорошо известно, что вегетативный статус больных диабетом и гипертонией имеет характерные особенности, которые проявляются в виде специфичных для каждой из этих групп клинических симптомов.
Иная картина наблюдается при рассмотрении результатов ортостатического тестирования. В таблице 28 представлены разности значений показателей в положениях "лежа" и "стоя". Здесь различия между диабетиками и гипертониками достаточно наглядны. Основные отличия больных с гипертонической болезнью заключаются в том, что у них реакция протекает с меньшей активацией регуляторных механизмов. Это видно по таким статистическим показателям как SD, RMSSD. MaxMin, pNN50 и особенно SI, который в предыдущей таблице не представлен из-за большого разброса значений. Иллюстративны также данные спектрального анализа. Снижение мощности спектра дыхательных волн (HFP), также как и вазомоторных волн (MFP) наиболее выражено у больных диабетом. У больных этой группы также более выражен рост отношения MFP/HFP.
Весьма интересными является изменения показателя TMF -среднего времени обработки информации в барорефлекторном звене регуляции. У больных диабетом это время заметно увеличивается по сравнению со здоровыми лицами. У больных гипертонической болезнью значение этого показателя существенно уменьшается. Этот феномен целесообразно рассматривать совместно с изменениями мощности медленных волн 2-го порядка (LFP), которые характеризуют активность надсегментарных механизмов регуляции. Как видно из таблицы значение LFP у больных гипертонической болезнью существенно ниже чем в остальных группах. Можно предположить, что у гипертоников в результате снижения влияния надсегментарных уровней регуляции происходит растормаживание сегментарных уровней регуляции с относительным повышением активности сегментарных симпатических (MFP) и парасимпатических (HFP) звеньев. Эти показатели снижаются при ортопробе меньше чем у здоровых. Возможно здесь можно говорить об активации подкорковых нервных центров у больных с гипертонической болезнью, что созвучно представлениям Г.Ланга о кортиковисцеральной природе гипертонических состояний (Ланг Г.М., 1946). В связи с особенностями реакции на ортопробу больных диабетом и гипертонической болезнью представляется интересной попытка использовать для разграничения исследуемых групп дискриминантного анализа. Для этого в анализ были включены и показатели в положении "лежа" и показатели в положении "стоя" в виде разностей (стоя-лежа). При дискриминантном анализе были получены следующие уравнения канонических переменных (L1 и L2), которые позволяют диагносцировать принадлежность пациентов к той или иной группе с точностью до 70 %: L1= 7,27-5,25*MxrMn -5,23*LFa - 1,88*MxDMn2 -2,22*MFa2 L2= 8,59-7,72*MxrMn +1,34*LFa - 31,8*MxDMn2 +2,07*MFa2 Каннонические переменные могут интерпретироваться геометрически как координаты центроидов в пространстве значений отдельных объектов. Для двух канонических переменных рассматривается двухмерное пространство (фазовая плоскость). На рис. 33 результаты дискриминантного анализа представлены в графической форме. Координаты центроидов исследуемых нами групп были следующими:
Рассмотрение уравнений канонических переменных показывает, что в них вошли наряду с показателями вариационного размах также и обе медленноволновые составляющие спектра -MF и LF. Однако, они входят в них с разыми знаками: со знаком "-" в первое уравнение и со знаком "+" во второе уравнение. Поскольку знак означает рост медленноволновых компонентов, что является показателем активности специфических сегментарных (MF) и надсегментарных (LF) механизмов регуляции, то это дает основание для физиологической интерпретации канонической переменной L1 как критерия оценки неспецифической компоненты реакции, а L2 - как критерия для оценки специфичности реакции. Специфичность проявляется более значительной амплитудой медленных волн 2-го порядка в положении "лежа" и более выраженным ростом вазомоторных волн при переходе в положение стоя. Представленные данные позволяют говорить о том, что снижение функциональных резервов при переходе от нормы к патологии нельзя однозначно связывать с перенапряжением и истощением регуляторного механизма в целом. В каждом случае нарушения возникают в его конкретных звеньях и соответственно формируется определенный вид патологии. Неспецифичекие механизмы всегда участвуют в адаптационной реакции. Их роль сводится к оперативной реакции на стрессорное воздействие, в срочной мобилизации текущих функциональных резервов. Более эффективное и экономичное приспособление организма к новым условиям происходит за счет активации специфических механизмов регуляции. Для случая ортостиатического тестирования (воздействие гравитационного стресса) таким специфичным механизмом является барорефлекс, который осуществляется при участии подкоркового вазомоторного центра. Таким образом функциональный резерв механизмов регуляции складывается из двух компонентов, специфического и неспецифического. В зависимости от преобладания того или другого компонента адаптационная реакция может быть более или менее эффективна. Преобладание активности специфических механизмов обеспечивает более экономичное и целенаправленное использование функциональных резервов, более точную настройку на новые условия жизнедеятельности. На рис. 34 представлены в графической форме данные о функциональных резервах регуляции в 8 группах лиц - здоровых и больных. Это объединенные в один массив данные исследований, проведенных в немецкой клинике (Клиника Бавария Крейша) и в Воронежской медицинской Академии. Эти материалы представлены в предыдущих разделах. При дискриминантном анализа были получены серии уравнений, включающие 15 показателей. Распознавание здоровых лиц среди больных было правильным в 78-86% случаев. Рис. 29 построен по данным среднегрупповых значений первой (L1) и второй (L2) канонических переменных. По аналогии с данными предыдущего раздела мы считаем L1- показателем активности неспецифических механизмов адаптации, а L2-специфической адаптации. Общий функциональный резерв может быть условно охарактеризован суммой значений L1 и L2. На рисунке показана доля специфической (Сп) и неспецифической (Нсп) активности регуляторных механизмов для каждой из групп. Видно, что здоровые лица. обследованные в Воронеже (Зд-1) более молодого возраста (46+-3,4 года) отличаются значительным преобладание активности специфических регуляторных реакций. Здоровые люди из немецкой клиники -более старшего возраста (62+-3,2 года) имели более выраженную неспецифическую активность регуляторных систем. В целом же по сумме L1 и L2 эти группы примерно равны. Существенно более низкими были уровни функционального резерва были в группах больных. Самый низкий функциональный резерв был у больных диабетом из немецкой клиники (Дб2). Самый высокий функциональный резерв среди больных отмечен при гипертонической болезни. При этом важно, что здесь значительно преобладает специфический компонент адаптационной реакции, а его величина характеризуется отрицательным числом. В заключение данного раздела необходимо отметить, что проблема оценки функциональных резервов организма крайне сложна и представленные нами данные являются лишь одной из попыток подойти к решению этой проблемы. Ясно, что по мере перехода от здоровья к болезни, резервные возможности регуляторных систем падают и они уже не обеспечивают необходимой перенастройки организма на новый уровень функционирования. Одновременно с падением функциональных резервов снижаются и адаптационные возможности организма. Это обусловлено истощением метаболических, энергетических и информационных ресурсов организма, о которых мы судим по состоянию механизмов регуляции кровообращения. И несмотря на то, что при этом мы используем сугубо качественные критерии (увеличение или уменьшение тех или иных показателей) этот подход дает вполне объективную информацию о функциональном состоянии организма. Возможность получения такой информации неинвазивно и достаточно простыми методами открывает перспективу боле широкого применения изложенного подхода в клинической практике. | ||||||||||||||||||||||||||||
| ЗАКЛЮЧЕНИЕ Основная идея этой книги схематично представлена на рисунке 27. Здесь показано (в нижней части рисунка), что снижение адаптационных возможностей организма сопровождается ростом специфических патологических изменений, которые проявляются в виде разнообразных заболеваний. Принципиальное различие между здоровым и больным организмом состоит в том, что в первом случае гомеостаз сохранен, во втором - нарушен. Способность организма адаптироваться к условиям окружающей среды резко уменьшается еще до нарушения гомеостаза. В состоянии неудовлетворительной адаптации он обладает уже настолько сниженными функциональными резервами, что даже небольшие нагрузки (как физические, так и эмоциональные) могут нарушить его неустойчивое равновесие со средой. Из предложенной схемы видно, что из двух функциональных состояний, пограничных между нормой и патологией (между удовлетворительной адаптацией и срывом адаптации) лишь состояние неудовлетворительной адаптации может быть названо предболезнью в клиническом понимании этого слова (Василенко В.Х,1985). Вместе с тем предболезнь имеет не только клиническое, но физиологическое толкование. С точки зрения донозологической диагностики в предболезни следует различать две стадии. Первая стадия с преобладание неспецифических изменений над специфическими, когда гомеостаз еще сохранен и на первый план выступает повышенная активность регуляторных механизмов, благодаря чему и сохраняется неустойчивое равновесие со средой. Вторая стадия протекает с преобладание специфических изменений над неспецифическими, т.е. на первый план выступают конкретные проявления болезни, определенные симптомы и синдромы. Весь смысл донозологической диагностики заключается в том, что она позволяет прогнозировать развитие болезни еще до того как появляются ее признаки. Основным прогностическим критерием являются адаптационные возможности организма, в результате снижения которых он переходит последовательно от удовлетворительной адаптации к состоянию напряжения адаптационных механизмов и затем к неудовлетворительной адаптации. Оценить риск развития заболевания можно на основе измерения степени напряжения регуляторных систем с использованием методики математического анализа сердечного ритма. В верхней части рис.27 показаны последовательные стадии изменений состояния регуляторных систем от напряжения к перенапряжению и к истощению. Именно способность регуляторных систем мобилизовать необходимые функциональные резервы, обеспечить "физиологическую меру" защиты организма от стрессорных воздействий позволяет сохранять гомеостаз и поддерживать состояние удовлетворительной адаптации. Переход от нормы к патологии, от здоровья к болезни происходит постепенно по мере снижения адаптационных возможностей организма, по мере перехода от напряжения регуляторных систем к их перенапряжению и истощению. Этот переход можно сравнить со спуском по "лестнице состояний" как это показано на рис. 28. Индивидуальные "траектории" движения от нормы к патологии редко имеют линейный характер (см. кривую "а"). Иногда это быстрое снижение по параболической кривой ("b"), а во многих случаях быстрый спуск с сохранением определенного уровня в течение длительного времени (логарифмическая кривая "с"). Используя результаты донозологических исследований могут быть построены математические модели (уравнения) перехода от нормы к патологии с учетом функциональных резервов организма и адаптационных возможностей. Вариантами таких моделей являются используемые в алгоритмах донозологической диагностики уравнения регрессии и дискриминантные функции. В книге описаны методология донозологических исследований и соответствующие аппаратурно-программные средства. Представлены результаты массовых донозологических исследований больших контингентов людей, которые подтверждают основную теоретическую концепцию о связи риска заболеваний со снижением адаптационных возможностей организма. 20-летний опыт работы в области донозологической диагностики свидетельствует о том, что это научно-практическое направление будет активно развиваться и использоваться в различных областях медицины и физиологии. В заключение авторы хотели бы упомянуть о тех, без кого не получила бы своего развития и экспериментального обоснования донозологическая диагностика, и не была бы написана эта книга. Прежде всего следует сказать об академике Влаиле Петровиче Казначееве, который активно участвовал в становлении и развитии донозологической диагностики как нового научного направления (Баевский Р.М., Казначеев В.П., 1978, Казначеев В.П., Баевский Р.М., Берсенева А.П., 1980). В первых массовых донозологических исследованиях на заводе "Сибсельмаш" в Новосибирске в 1974-77 гг. участвовали Я.В. Поляков и А. Гичев. Динамические донозологические исследования в течение 1981-84 гг. на предприятии "Тантал" в Саратове были проведены при участии И.А. Якименко и С.А. Салеевой. С 1980 по 1990 гг. обширные исследования на предприятиях Московской области (завод "Экситон", Московское Производственное Платочное Обьединение, совхоз "Московский и др.) провели сотрудники лаборатории массовых прогностических обследований Московского Областного Научно-Исследовательского Клинического Института (А.П. Берсенева - руководитель лаборатории, Т.И.Юрьева - ст. научн. сотрудник, Б.И. Егоров научн. сотрудник, а также такие сотрудники, как Т.Н. Счепицкая, Н.Н. Савостьянова, Л.М. Корчагина, Е.Н. Гаврилина). В организации и работе этой лаборатории, которая была специально создана для разработки проблем донозологической диагностики принимали участие известные специалисты в области гигиены, физиологи и клинической медицины - академик Б.Т. Величковский, академик Е.И. Соколов, академик Н.Р. Палеев, профессор А.М. Сазонов. Существенный вклад в разработку аппаратурно-программных средств донозологической диагностики внес директор ОКТБ "Парсек" (Тольятти) к.т.н. Ю.С. Ройтбург. В последние годы изучение адаптационных возможностей организма с использованием методов математического анализа ритма сердца в клинике проводилось в Клинике Бавария Крейша с участием доктора Й. Танка и в Воронежской Медицинской Академии с участием профессора Э.В. Минакова и доцента Г.Н. Стрелецкой. Всем упомянутым выше ученым, врачам и специалистам, а также многим другим, кто содействовал развитию нового важного научно-практического направления - донозологической диагностики, авторы приносят свою искреннюю благодарность. |
