Варіабельність серцевого ритму в осіб з різною частотою дихання

Размещено на http://www.allbest.ru/

Київський національний університет імені Тараса Шевченка

КУДІЙ ЛЮДМИЛА ІВАНІВНА

УДК 612.821+612.28

ВАРІАБЕЛЬНІСТЬ СЕРЦЕВОГО РИТМУ В ОСІБ

З РІЗНОЮ ЧАСТОТОЮ ДИХАННЯ

03.00.13 - фізіологія людини і тварин

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

Київ 2006

Дисертацією є рукопис

Робота виконана на базі Черкаського національного університету імені Богдана Хмельницького

Науковий керівник: кандидат біологічних наук, доцент Коваленко Станіслав Олександрович, Черкаський національний університет імені Богдана Хмельницького, доцент кафедри анатомії та фізіології людини і тварин

Офіційні опоненти:

доктор біологічних наук, професор Ільїн Володимир Миколайович, Національний університет фізичного виховання і спорту України, завідувач кафедри біології людини

доктор біологічних наук, професор Фурман Юрій Миколайович, Вінницький державний педагогічний університет імені Михайла Коцюбинського, завідувач кафедри медико-біологічних основ фізичного виховання та фізичної реабілітації

Провідна установа: Донецький державний медичний університет Міністерства охорони здоров'я України

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Д 26.001.38 Цимбалюк О.В.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Як відомо, активність всіх систем організму безперервно варіює. Вважається, що менша варіабельність життєво важливих констант спрямована на підтримання лише адекватної для них функції, тоді як більша варіабельність показника призначена для забезпечення кращого пристосування [Анохін П.К., 1962] і може розглядатися в якості фізіологічного резерву регуляторів [Айдаралієв А.А., Максимов А.Л., 1998].

Варіабельність серцевого ритму (ВСР) - це фундаментальна фізіологічна властивість організму людини. Оскільки вона відображає стан саме регуляторних механізмів, зокрема тонусу вегетативної нервової системи (ВНС), то її вивчення може бути корисним для якісної діагностики, прогнозування та попередження різних захворювань [Яблучанський Н.І. і співавт., 2000]. Так, одним із надійних прогностичних критеріїв деяких патологічних процесів прийнято вважати зниження варіабельності ритму серця [Bigger J.T. et al., 1991; Явелов І.С. і співавт., 1997]. Крім того, високий рівень ВСР також вимагає спеціального аналізу для виключення порушень у діяльності серця [Земцовський Е.В., 1984].

В наш час значна кількість досліджень ВСР проведена як в країнах СНД [Горго Ю.П., 1986; Коркушко О.В. і співавт., 1991; Баєвський Р.М., Берсенева А.П., 1997; Ільїн В.М. і співавт., 2003], так і за її межами [Coumel P. et al., 1995; Malliani A., 1995; Pentila J. et al., 2001]. За результатами деяких із них встановлено, що ВСР певною мірою є генетично детермінованою [Voss A. et al., 1996; Dubreuil E. et al., 2003]. Разом із тим відмічено значні індивідуальні розбіжності в її параметрах у здорових осіб. З одного боку, це пояснюється необхідністю врахування ряду факторів: віку, статі, рівня рухової активності тощо. З іншого боку, суттєва індивідуальна варіативність значень ВСР, очевидно, обумовлена індивідуально-типологічними особливостями організму людини. До останніх можна віднести частоту дихальних рухів, яка згідно літературних даних значною мірою контролюється генетичними факторами [Березовський В.А. і співавт., 1981; Shea S.A. et al., 1989]. Відомо, що частота дихання (ЧД) істотно впливає на прояв хвильових процесів серцевого ритму (СР) [Кутерман Е.М., Хаспекова Н.Б., 1989]. Так, потужність високочастотних коливань (ВЧ) сильно і нелінійно залежить від ЧД [Hirsch J.A., Bishop B., 1981; Grossman P. et al., 1991; Novak V. et al., 1993]. При цьому найбільшу амплітуду дихальних хвиль СР встановлено в осіб, що дихають 6-8 цикл/хв. [Song H.S., Lehrer P.M., 2003].

Однак у більшості робіт зовсім не приділяється увага індивідуальним особливостям ЧД, як фактору, що визначає потужність коливань ритму серця. Тому ВСР в осіб з різною ЧД майже не вивчалася, за винятком окремих досліджень [Novak V. et al., 1997; Лукошкова Е.В. і співавт., 2000], які тільки частково висвітлювали це питання.

Отже, все вищевикладене спонукало до проведення даної дисертаційної роботи.

Зв'язок роботи з науковими програмами. Дисертаційна робота виконувалась у відповідності до зведених планів науково-дослідної роботи Черкаського національного університету імені Богдана Хмельницького, а також у межах держбюджетної теми Міністерства освіти і науки України “Психофізіологічні закономірності розумової діяльності людей в онтогенезі”, 0102U007102.

Мета і задачі дослідження. Метою даної роботи було визначити особливості варіабельності серцевого ритму в осіб з різною частотою дихання.

Для досягнення поставленої мети вирішувалися такі задачі:

1. Встановити основні параметри варіабельності серцевого ритму в здорових молодих чоловіків у стані спокою та під впливом дозованих навантажень.

2. Визначити стійкість варіабельності серцевого ритму як індивідуальної характеристики організму людини.

3. Дослідити індивідуально-типологічні особливості частоти дихання.

4. З'ясувати особливості хвильової структури серцевого ритму, рівень дихальної синусової аритмії (ДСА) і серцево-дихального синхронізму (СДС) у стані спокою та при дозованих навантаженнях в осіб з різною частотою дихання.

Об'єкт дослідження - варіабельність серцевого ритму та частота дихання у здорових молодих чоловіків.

Предмет дослідження - вплив вихідної частоти дихання на варіабельність серцевого ритму в чоловіків у стані спокою та в умовах дозованих навантажень.

Методи дослідження. Параметри варіабельності серцевого ритму визначали за допомогою електрокардіографії, значення серцевого індексу (СІ) - шляхом використання трансторакальної тетраполярної імпедансної реоплетизмографії. Пневмографічні показники реєстрували методом спірографії та пневмографії за допомогою п'єзоелектричного датчика.

Для визначення рівня ДСА використовували спосіб С.О. Коваленка, В.О. Цибенка (2004). Розрахунки рівня СДС здійснювали за методами К.В. Судакова і співавт. (1995) та В.М. Михайлова (2002).

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше проведено дослідження особливостей варіабельності серцевого ритму в стані спокою та при навантаженнях у осіб з різною вихідною частотою дихання. Вперше встановлено порівняно більшу варіабельність серцевого ритму в спокої в обстежених крайніх груп. При цьому показано, що велика ВСР у чоловіків із високою частотою дихання (ВЧД) може свідчити про напруження механізмів регуляції, тоді як у осіб із низькою частотою дихання (НЧД) вона, очевидно, вказує на високий адаптаційний потенціал їхнього організму.

Новим у роботі є дані про рівень дихальної синусової аритмії та серцево-дихального синхронізму у стані спокою та в умовах дозованих навантажень в осіб з різною вихідною частотою дихання.

Практичне значення одержаних результатів. Отримані значення параметрів ВСР у здорових молодих чоловіків можуть бути рекомендовані для використання у практичній діяльності, як нормативні величини.

Дані про особливості проявів варіабельності ритму серця в чоловіків із ВЧД дозволяють своєчасно дати рекомендації щодо проведення профілактичних заходів стосовно цих осіб із метою попередження розвитку перенапруження в регуляції серцево-судинної системи. Знання про особливості ВСР в чоловіків з різною частотою дихання також необхідні для розуміння механізмів розвитку аритмогенезу.

Для профвідбору та у страховій медицині можна рекомендувати в якості індикатора високих функціональних можливостей організму людини низьку частоту дихання.

Врахування частоти дихання як джерела індивідуальних відмінностей ВСР може підвищити її діагностичну цінність, а також визначити нові напрямки в профілактичній медицині.

Особистий внесок здобувача. Формування мети та завдань експериментальних досліджень, інтерпретація отриманих результатів і обґрунтування наукових висновків обговорені з науковим керівником доцентом С.О. Коваленко. Аналіз наукової літератури за проблемою дисертації, як і проведення обстежень, опис і узагальнення результатів та статистична обробка фактичного матеріалу здійснені здобувачем самостійно.

Апробація роботи. Матеріали дисертації доповідалися і обговорювалися на наукових конференціях: “Індивідуальні психофізіологічні особливості людини та професійна діяльність” (Черкаси, 2001); на XVІ з'їзді Українського фізіологічного товариства (Вінниця, 2002); на Всеукраїнській науковій конференції, присвяченій 160-річчю кафедри фізіології людини і тварин Київського національного університету імені Тараса Шевченка “Психофізіологічні та вісцеральні функції в нормі і патології” (Київ, 2002); на Всеукраїнському симпозіумі “Особливості формування та становлення психофізіологічних функцій в онтогенезі” (Черкаси, 2003); на Всеукраїнській науково-практичній конференції “Проблеми вікової фізіології” (Луцьк, 2005).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 10 наукових робіт: 7 - у вигляді статей, серед яких 3 статті у фахових виданнях, 3 - у вигляді тез.

Обсяг і структура дисертації. Дисертація складається із вступу, огляду літератури, опису матеріалів і методів досліджень, експериментальної частини, підсумкового розділу, висновків та списку використаних джерел. Робота викладена на 140 сторінках машинописного тексту, ілюстрована 30 рисунками і 14 таблицями. Список літератури включає 233 першоджерел, серед яких 131 робота авторів України та СНД і 102 роботи іноземних авторів.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ

Обстежено 130 практично здорових чоловіків віком від 17 до 27 років. Серед них на 40 особах проводилися повторні обстеження з метою визначення рівня відтворювання показників ВСР та СІ через тривалі проміжки часу.

Показники ВСР розраховували за значеннями тривалості послідовних кардіоциклів, що реєструвалися методом електрокардіографії. Значення СІ знаходили як відношення хвилинного об'єму крові (ХОК) до площі поверхні тіла. Для розрахунків ХОК визначали ударний об'єм крові методом трансторакальної тетраполярної імпедансної реоплетизмографії за W.G. Kubicek (1970).

Показники зовнішнього дихання реєстрували методом спірографії за допомогою спірографу “Спіро-2-25”, а також пневмографії із використанням п'єзоелектричного датчика, встановленого перед ніздрями носа обстеженого.

Сигнали електрокардіограми, реограми від біопідсилювача РА-5-01 (Київський науково-дослідний інститут радіовимірювальної апаратури) та пневмограми цифрувалися через аналого-цифровий перетворювач ADC-1280 (Holit Data Systems, Київ) і записувалися на вінчестер комп'ютера, а потім аналізувалися за допомогою спеціальної програми.

Записи трьох сигналів здійснювали по 5 хвилин у положенні лежачи в стані спокою, при регламентованому диханні (6 цикл/хв.), при виконанні дозованого фізичного навантаження і протягом 7 хвилин при ортопробі та 10 хвилин при розумовому навантаженні. В якості останнього використовували тест по переробці зорово-моторної інформації в режимі зворотного зв'язку за методикою М.В. Макаренка (1999), фізичне навантаження потужністю 1 Вт/кг маси тіла виконувалося на велоергометрі ТХ-1 (HKS, Germany).

За результатами спектрального аналізу СР розраховували значення ВЧ у діапазоні 0,15-0,4 Гц, значення потужності низькочастотних коливань (НЧ) у межах 0,04-0,15 Гц та значення потужності коливань дуже низької частоти (ДНЧ) - від 0 до 0,04 Гц. Значення потужності високочастотних коливань у нормалізованих одиницях (ВЧнорм) розраховували за формулою:

(ВЧ/(ВЧ+НЧ))*100%.

Для виявлення особливостей розподілу спектральної потужності на різних частотах будувалися медіанні спектрограми.

Рівень ДСА визначався за амплітудою дихальних хвиль (Адх) способом, запропонованим С.О. Коваленком, В.О. Цибенком (2004) у програмі “Caspico”. Також розраховували показник стабільності реалізації ДСА - коефіцієнт варіації амплітуди дихальних хвиль (CV_Адх)_. Для цього визначали розмах тривалості кардіоінтервалів впродовж кожного з дихальних циклів, знаходили його середнє значення та стандартне квадратичне відхилення.

Рівень СДС визначався за методами К.В. Судакова і співавт. (1995) та В.М. Михайлова (2002). При цьому зв'язки між ЧД та показниками ВСР досліджували за ранговим коефіцієнтом кореляції (с) Спірмена.

Відмінність між вибірками при першому та другому обстеженнях оцінювали за допомогою методу парних порівнянь Уілкоксона, міжгрупові відмінності визначали за Н-критерієм Краскела-Уоліса.

Розрахунки досліджуваних показників та графічне представлення результатів аналізу проводили в електронних таблицях Excel-97, програмах “Caspico” та Statistica for Windows-5.0.

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

Стійкість ВСР у стані спокою та при навантаженнях. За результатами факторного аналізу серед досліджуваних показників ВСР було визначено найбільш значимі та інформативні: СКВ - стандартне квадратичне відхилення тривалості кардіоциклів, М - середнє значення тривалості кардіоциклів, ВЧнорм і СІ.

Слід відмітити, що індивідуальні значення цих показників у обстежених чоловіків коливалися в широких межах. Однак найбільший діапазон відхилень спостерігався за СКВ і ВЧнорм, максимальні значення яких перевищували мінімальні відповідно у 5 та 9 разів і становили при цьому відповідно 35-162 мс та 10-90 н.од. В той же час показники М і СІ характеризувалися відносно меншим варіаційним розмахом. Так, середні значення М коливалися від 663 до 1211 мс, а СІ - від 1,50 до 4,60 л/хв*м².

Враховуючи велику варіативність досліджуваних показників у обстежених осіб, виникла потреба з'ясувати стійкість ВСР як індивідуальної характеристики організму людини. Для цього у стані спокою, при ортопробі та під час регламентованого дихання визначали рівень відтворювання досліджуваних параметрів з часом. Так, при повторних обстеженнях, що були проведені через 235±31 діб, не виявлено достовірних змін їхніх значень.

Більш того, згідно результатам кореляційного аналізу встановлено (рис.1), що у положенні лежачи між вихідними та повторними значеннями СКВ, М, ВЧнорм, СІ коефіцієнти кореляції були вірогідними і становили відповідно 0,84, 0,74, 0,53, 0,38. Дещо слабшими, хоча і достовірними, виявилися зв'язки між даними показниками при першому та другому обстеженнях під час дихання з частотою 6 цикл/хв. Так, коефіцієнти кореляції між значеннями СКВ, М, ВЧнорм і СІ складали відповідно 0,50, 0,50, 0,60, 0,55. При ортопробі, за винятком коефіцієнту кореляції між значеннями ВЧнорм, також спостерігалися вірогідні зв'язки між вихідними та повторними величинами СКВ, М, СІ. Їхні коефіцієнти кореляції становили при цьому відповідно 0,65, 0,83, 0,61. Отже, отримані результати свідчать про те, що варіабельність серцевого ритму є стійкою індивідуальною характеристикою організму людини, оскільки значення її параметрів здатні здебільшого відтворюватися при повторних обстеженнях.



Рис. 1. Коефіцієнти кореляції між вихідними і повторними значеннями стандартного квадратичного відхилення тривалості кардіоциклів (І), середнього значення тривалості кардіоциклів (ІІ), потужності високочастотних коливань серцевого ритму у нормалізованих одиницях (ІІІ), серцевого індексу (ІV) в обстежених у положенні лежачи, під час регламентованого дихання та при ортопробі;

* - р<0,05; ** - р<0,01; *** - p<0,001 - рівень достовірності

Індивідуально-типологічні особливості частоти дихання. З метою дослідження індивідуально-типологічних особливостей ЧД будувалась гістограма розподілу значень Мо тривалості дихальних циклів у здорових осіб у стані спокою.

Відмічено, що індивідуальні значення даного показника у молодих чоловіків сильно варіювали. При цьому переважна більшість обстежених (n=52), яких було віднесено до групи осіб з середньою частотою дихання (СЧД), мали Мо тривалості спіроциклів у межах 3,625-4,625 с. Саме в цих точках гістограми спостерігався різкий злам у частотах, що й обумовило визначення таких меж під час поділу чоловіків на групи. До групи обстежених з НЧД увійшли чоловіки (n=17), в яких Мо тривалості дихальних циклів перевищувала 4,625 с. Дещо більшою за кількістю (n=26) визначилася група осіб з ВЧД. Останні мали вихідні значення Мо тривалості спіроциклів, що були меншими за 3,625 с.

Звичайно, такий поділ чоловіків на групи з різною частотою дихання є достатньо умовним, оскільки відомо, що для даного показника навіть у стані спокою притаманна мінливість. Тому для визначення стійкості ЧД в обстежених чоловіків у положенні лежачи нами здійснювалася її повторна реєстрація через 164±29 діб. З'ясовано, що з 26 осіб лише 5 обстежених за результатами повторного дослідження переходили у суміжні групи. Причиною цього, напевно, є те, що вихідні значення ЧД у цих чоловіків знаходилися майже на межі поділу з суміжною групою.

Таким чином, показано, що ЧД у стані спокою є достатньо стійкою характеристикою організму людини.

Особливості ВСР у чоловіків з різною частотою дихання. При вивченні ВСР у осіб з різною ЧД встановлено, що в стані спокою значення СКВ були вищими (р<0,05) у чоловіків крайніх груп порівняно з обстеженими з СЧД (табл.1).

Таблиця 1. Значення стандартного квадратичного відхилення тривалості кардіоциклів та серцевого індексу у стані спокою та в умовах дозованих навантажень в осіб з різною частотою дихання (медіана, верхній і нижній квартилі)

Показники	Низька частота дихання	Середня частота дихання	Висока частота дихання
Фон (положення лежачи)
СКВ (мс)	72 (55; 119)*	54 (46; 66)*	62 (52; 83)
СІ (л/хв*м2)	2,55 (2,16; 2,86)	2,51 (2,25; 2,88)	2,33 (2,06; 2,51)
Дихання з частотою 6 цикл/хв
СКВ (мс)	145 (83; 178)*	92 (75; 107)*	108 (84; 131)
СІ (л/хв*м2)	2,62 (2,10; 2,84)	2,58 (2,30; 2,88)	2,55 (2,21; 2,90)
Ортопроба
СКВ (мс)	60 (47; 79)	50 (37; 56)	50 (36; 59)
СІ (л/хв*м2)	1,74 (1,60; 2,04)	1,95 (1,79; 2,20)	1,91 (1,67; 2,12)
Розумове навантаження
СКВ (мс)	62 (55; 103)*	46 (39; 57)	53 (41; 64)
СІ (л/хв*м2)	1,71 (1,55; 2,00)	1,76 (1,58; 2,04)	1,82 (1,67; 1,95)
Фізичне навантаження
СКВ (мс)	33 (25; 37)	26 (23; 37)	28 (24; 34)
СІ (л/хв*м2)	3,41 (2,89; 3,87)	3,42 (2,91; 3,76)	3,40 (2,69; 3,94)

Примітка: * - р<0,05 - достовірність різниць між групами чоловіків відповідно із низькою та середньою, з середньою і високою частотою дихання

Під час виконання проби з регламентованим диханням спостерігалася подібна тенденція у відмінностях за значенням СКВ між особами трьох груп. При цьому чоловіки з низькою та високою ЧД мали вірогідно вищі значення СКВ, ніж обстежені з СЧД. При переході тіла з горизонтального у вертикальне положення та при фізичному навантаженні відмінності між обстеженими з різною ЧД за значенням СКВ нівелювалися. Однак під час виконання розумового навантаження було встановлено достовірно вище значення цього показника у чоловіків з НЧД порівняно з обстеженими з СЧД.

За показником СІ як у стані спокою, так і в умовах дозованих навантажень у чоловіків з різною ЧД достовірних відмінностей не виявлено.

Таким чином, можна зробити висновок, що особи з різною ЧД, маючи однаковий рівень функціонування серцево-судинної системи, вірогідно відрізняються за ВСР, яка, в свою чергу, відображає особливості регуляції діяльності серця.

Для з'ясування впливів, котрі зумовили високий прояв варіабельності ритму серця у стані спокою в чоловіків крайніх груп, нами здійснювався його спектральний аналіз (табл.2).

Таблиця 2. Показники спектрального аналізу серцевого ритму (мс²) у стані спокою в осіб з різною частотою дихання (медіана, верхній і нижній квартилі)

Діапазони частот (Гц)	Низька частота дихання	Середня частота дихання	Висока частота дихання
ДНЧ (0-0,04)	938 (357; 1537)	697 (495; 1106)**	1004 (777; 1549)
НЧ (0,04-0,15)	2418 (1257; 3408)***	688 (439; 959)	869 (588; 1438)**
ВЧ (0,15-0,4)	1429 (804; 4075)	1356 (871; 1982)	1334 (1035; 2598)

Примітка: ** - р<0,01; *** - р<0,001 - достовірність різниць між групами чоловіків відповідно із низькою та середньою, з середньою і високою, з високою та низькою частотою дихання

Встановлено, що обстежені з різною ЧД за значенням ВЧ серцевого ритму не мали вірогідних різниць. Водночас значення НЧ було достовірно більшим у чоловіків з НЧД порівняно з обстеженими з середньою та високою ЧД. При цьому останні відрізнялися між собою за значенням ДНЧ, яке було більшим (р<0,01) у осіб з ВЧД. Проте відомо, що високі значення НЧ серцевого ритму у чоловіків з НЧД можуть пояснюватися усуненням піку потужності дихальних хвиль СР із стандартного діапазону (0,15-0,4 Гц) в область повільних коливань внаслідок низьких величин ЧД.

Для перевірки та уточнення таких припущень здійснювалась оцінка медіанних спектрограм СР (рис.2). І, дійсно, у чоловіків з НЧД потужність дихальних за походженням хвиль СР зміщена в область низькочастотних коливань. При цьому дуже чітко виділяється пік на частоті 0,14 Гц, тоді як у чоловіків з середньою та високою ЧД вершини потужності високочастотних коливань припадають на частоти відповідно 0,26 та 0,34 Гц.

Отже, інтерпретувати отримані результати можна наступним чином. Порівняно більша ВСР у чоловіків з ВЧД, що визначається переважно потужністю хвиль дуже низької частоти, може бути обумовлена значним внеском неперіодичних коливань СР [Хаютін В.М., Лукошкова Е.В., 1999], а також вказувати на вищий рівень активності симпатичної ланки вегетативної регуляції [Баєвський Р.М., 2002]. Разом із тим порівняно більша ВСР у осіб з НЧД, яка визначається за рахунок потужності дихальних хвиль СР, може свідчити про високий рівень дихальної синусової аритмії, що відображає парасимпатичні впливи на синусовий вузол серця.

А Б В

Рис. 2. Медіанні спектрограми в стані спокою у чоловіків із низькою (А), середньою (Б) та високою (В) частотою дихання;

* - р<0,05 - достовірність різниць між групами обстежених відповідно із низькою та середньою, з середньою і високою, з високою та низькою частотою дихання

Рівень дихальної синусової аритмії та серцево-дихального синхронізму в осіб з різною частотою дихання. Встановлено, що в стані спокою (табл.3) Адх була достовірно більшою у чоловіків із НЧД, ніж в обстежених із СЧД. При цьому особи з ВЧД за значенням Адх займали проміжне положення. Однак значення CV_Адх, яке відображає нерівномірність амплітуди дихальних хвиль СР, було в них найвищим і достовірно відрізнялося від таких значень у осіб двох інших груп. Згідно даних літератури [Земцовський Е.В. і співавт., 1987] виражена нерівномірність амплітуди дихальних хвиль СР може розглядатися як прояв зниження функціонального стану організму і свідчити про високу “ціну” адаптації регуляторних механізмів, за рахунок якої, імовірно, й проявляється достатньо високий рівень ДСА у чоловіків із ВЧД.

Під час виконання проби з регламентованим диханням, при ортопробі, дозованому розумовому і фізичному навантаженнях достовірних різниць між групами обстежених за Адх та CV_Адх не виявлено.

Для визначення рівня СДС розраховувалась різниця між частотами, на які припадають Мо тривалості дихальних циклів та найбільший пік потужності в області високочастотного компонента спектру. За даними В.М. Михайлова (2002) наявність різниці, що дорівнює або є більшою за 0,06 Гц, може свідчити про десинхронізацію в діяльності судинорухового та дихального центрів.

За результатами наших досліджень встановлено, що в стані спокою найменша різниця між частотами, котра складала 0,01 (0,00; 0,01) Гц, була в чоловіків із НЧД. Достовірно більшим, ніж в останніх, було значення даного показника в обстежених із СЧД, дорівнюючи 0,02 (0,01; 0,03) Гц. Втім найбільше значення різниці між указаними частотами, що становило 0,03 (0,02; 0,13) Гц, визначилося в осіб із ВЧД. При цьому відмінності були вірогідними порівняно з групами чоловіків із низькою та середньою ЧД.

Таблиця 3. Показники дихальної синусової аритмії в стані спокою та в умовах дозованих навантажень у чоловіків з різною частотою дихання (медіана, верхній і нижній квартилі)

Показники	Низька частота дихання	Середня частота дихання	Висока частота дихання
Фон (положення лежачи)
АДХ (мс)	154 (85; 209)*	79 (58; 132)	92 (72; 137)
CVАдх (%)	34 (24; 35)**	45 (38; 55)**	53 (47; 69)***
Дихання з частотою 6 цикл/хв.
АДХ (мс)	305 (215; 440)	209 (159; 233)	226 (168; 273)
CVАдх (%)	18 (10; 25)	22 (18; 27)	21 (17; 31)
Ортопроба
АДХ (мс)	90 (60; 115)	64 (39; 92)	60 (40; 72)
CVАдх (%)	54 (48; 70)	52 (47; 69)	56 (49; 66)
Розумове навантаження
АДХ (мс)	82 (62; 180)	78 (47; 98)	70 (55; 94)
CVАдх (%)	55 (45; 67)	48 (42; 58)	54 (49; 63)
Фізичне навантаження
АДХ (мс)	53 (39; 64)	48 (31; 77)	42 (32; 67)
CVАдх (%)	50 (42; 64)	53 (40; 65)	59 (43; 86)

Примітка: * - p< 0,05; ** - p<0,01; *** - p<0,001 - достовірність відмінностей між групами чоловіків відповідно із низькою та середньою, з середньою і високою, з високою та низькою частотою дихання

Під час ортопроби у чоловіків трьох груп відмічено збільшення різниці між частотами, які відповідають домінуючій ЧД та максимуму потужності дихальних хвиль СР. Разом із тим відмінності за даним показником у чоловіків із ВЧД порівняно з обстеженими з низькою та середньою ЧД зберігалися (p<0,05). При цьому в останніх його значення дорівнювали відповідно 0,01 (0,00; 0,03), 0,02 (0,01; 0,05) Гц, а в осіб із ВЧД - 0,12 (0,02; 0,19) Гц. Під час виконання розумового та фізичного навантажень міжгрупові відмінності за значенням різниці між указаними частотами нівелювалися.

Відомо, що показники взаємодії серцевого та дихального ритмів використовуються як критерій емоційного напруження [Судаков К.В. і співавт., 1995], а також для визначення пристосувальних можливостей організму людини [Баєвський Р.М., Берсенева А.П., 1997]. Тому для з'ясування зв'язків між ЧД та показниками М, СІ, СКВ, ВЧнорм, А_ДХ нами був проведений кореляційний аналіз. Виявлено, що в стані спокою лише в осіб із НЧД частота дихання достовірно корелювала з СКВ, ВЧнорм і А_ДХ. При цьому коефіцієнти кореляції дорівнювали відповідно -0,45, 0,84, -0,52. Здається парадоксальним на перший погляд позитивний зв'язок ЧД з ВЧнорм. Однак знову ж таки це пов'язане зі зміщенням потужності дихальних хвиль СР у чоловіків даної групи в область низькочастотних коливань. В той же час у осіб із середньою та високою ЧД у стані спокою не виявлено вірогідних коефіцієнтів кореляції між досліджуваними показниками.

Під час ортопроби у чоловіків з різною вихідною частотою дихання спостерігалися слабкі та недостовірні зв'язки між ЧД та показниками ВСР. Протягом виконання розумового навантаження в осіб трьох груп також зв'язки між досліджуваними показниками були невірогідними. Виключення в цьому відношенні складав коефіцієнт кореляції між ЧД та СІ в осіб із ВЧД, у яких його значення дорівнювало 0,42 (p<0,05). Фізичне навантаження характеризувалося посиленням зв'язків між досліджуваними показниками. При цьому в обстежених із НЧД середні значення ЧД достовірно корелювали з ВЧнорм та А_ДХ, коефіцієнти кореляції між ними становили відповідно -0,50, -0,66. В той же час у чоловіків із середньою та високою ЧД спостерігалися вірогідні зв'язки між ЧД та ВЧнорм, коефіцієнти кореляції яких складали відповідно -0,56, -0,37.

Отже, виявляється, що в стані спокою у чоловіків із НЧД найвищий рівень серцево-дихального синхронізму супроводжується наявністю достовірних зв'язків між ЧД та показниками ВСР, що може свідчити про узгоджену діяльність судинорухового та дихального центрів і вказувати на кращі пристосувальні можливості їхнього організму порівняно з особами двох інших груп.

Таким чином, узагальнюючи представлений експериментальний матеріал, можна заключити: порівняно більша ВСР в стані спокою у чоловіків крайніх груп зумовлена різними механізмами регуляції, що підтверджується результатами спектрального аналізу, рівнем дихальної синусової аритмії та серцево-дихального синхронізму. Так, в осіб із НЧД велика ВСР, очевидно, пов'язана насамперед із резонансною ЧД, яка характеризується найбільшою амплітудою дихальних хвиль і відповідно переважанням тонусу парасимпатичної нервової системи у регуляції серцевої діяльності. В обстежених із ВЧД велика ВСР є результатом підвищення симпатичної активності, що, в свою чергу, призводить до напруження в регулюючих системах.

ВИСНОВКИ

серцевий аритмія синхронізм дихання

Варіабельність серцевого ритму та частота дихання є достатньо стійкими індивідуальними характеристиками організму людини протягом тривалих проміжків часу.

Особи з низькою та високою частотою дихання у стані спокою мають вищу варіабельність серцевого ритму, ніж чоловіки з середньою частотою дихання. При цьому в обстежених із низькою частотою дихання більша варіабельність ритму серця обумовлена парасимпатичними впливами на синусовий вузол, тоді як в осіб із високою частотою дихання її високий прояв визначається переважно за рахунок активації симпатичної ланки вегетативної нервової системи.

Під час виконання проби з регламентованим диханням (6 цикл/хв.) фонові відмінності у варіабельності серцевого ритму в осіб з різною частотою дихання зберігаються. При зміні положення тіла, дозованому розумовому і фізичному навантаженнях спостерігається тенденція до зменшення відмінностей у варіабельності серцевого ритму між групами обстежених.

У стані спокою залежність дихальної синусової аритмії від частоти дихання має нелінійний характер: найвищий її рівень виявлено у чоловіків із низькою частотою дихання, а найнижчий - в осіб із середньою частотою дихання. При цьому достатньо високий рівень дихальної синусової аритмії у чоловіків із високою частотою дихання досягається за рахунок суттєвого напруження регуляторних механізмів, що проявляється, по-перше, у вираженій нерівномірності амплітуди дихальних хвиль серцевого ритму; по-друге, у десинхронізації діяльності дихального та судинорухового центрів; по-третє, у відсутності зв'язків між частотою дихання та показниками варіабельності серцевого ритму.

При регламентованому диханні, ортопробі, дозованому розумовому та фізичному навантаженнях достовірних відмінностей між групами обстежених за величиною дихальної синусової аритмії не виявлено.

Найвищий рівень серцево-дихального синхронізму в стані спокою встановлено у чоловіків із низькою частотою дихання. Під впливом дозованих навантажень (розумового і фізичного) фонові відмінності між групами осіб з різною частотою дихання за рівнем серцево-дихального синхронізму нівелюються.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Коваленко С.О., Кудій Л.І., Каленіченко О.В. Варіабельність серцевого ритму у людей з різною частотою дихання // Фізіол. журн. - 2004. - Т. 50, №6. - С. 43-47. (Здобувач самостійно провела статистичну обробку даних, взяла участь в обговоренні результатів).

2. Коваленко С.О., Кудій Л.І., Каленіченко О.В. Аналіз реактивності серцевого ритму в чоловіків при розумовому навантаженні // Експериментальна та клінічна фізіологія і біохімія. - 2004. - Т. 28, №4. - С. 74-80. (Здобувач самостійно провела дослідження та статистичну обробку результатів).

3. Коваленко С.О., Кудій Л.І. Синусова аритмія в осіб з різною частотою дихання // Експериментальна та клінічна фізіологія і біохімія. - 2005. - Т. 29, №1. - С. 36-41. (Здобувач самостійно провела дослідження та статистичну обробку експериментального матеріалу, взяла участь в обговоренні результатів).

4. Кудій Л.І. Ритм дихання у чоловіків 17-23 років при різних видах навантаження // Вісник Черкаського університету. Серія біологічні науки. - 2003. - Вип. 52. - С. 74-78.

5. Коваленко С.О., Кушніренко О.Є., Носенко Л.І. Програмна система первинної обробки кардіографічних сигналів // Вісник Черкаського університету. Серія біологічні науки. - 2000. - Вип. 22. - С. 73-78. (Здобувач взяла участь в апробації програми).

6. Коваленко С.О., Кудій Л.І., Бабаченко Г.П., Бондар Р.Є., Фіщук В.Г. Дослідження показників варіабельності серцевого ритму у студентів різних спеціальностей // Вісник Черкаського університету. Серія біологічні науки. - 2002. - Вип. 32. - С. 73-79. (Здобувач самостійно провела дослідження та оформлення статті).

7. Коваленко С.О., Кудій Л.І. Аналіз варіативності реакцій серцевого ритму при змінах положення тіла // Вісник Черкаського університету. Серія біологічні науки. - 2002. - Вип. 39. - С. 70-74. (Здобувач самостійно провела дослідження та статистичну обробку даних, взяла участь в обговоренні результатів).

8. Коваленко С.О., Кудій Л.І. Показники кардіодинаміки в різних фазах дихального циклу у чоловіків віком від 17 до 23 років // (Матер. ХVІ з'їзду Укр. фізіол. тов.) Фізіол. журн. - 2002. - Т. 48, №2. - С. 87-88. (Здобувач самостійно провела дослідження та аналіз експериментального матеріалу, взяла участь в обговоренні результатів).

9. Коваленко С.О., Кудій Л.І., Бабаченко Г.П., Бондар Р.Є. Дослідження взаємозв'язків нейродинамічних показників та параметрів варіативності серцевого ритму // Матер. наук. конф. “Індивідуальні психофізіологічні особливості людини та професійна діяльність”. Черкаси. - 2001. - С. 55. (Здобувач самостійно провела дослідження та статистичну обробку результатів).

10. Коваленко С.О., Кудій Л.І. Варіативність серцевого ритму при ортопробі у чоловіків 17-23 років // Матер. Всеукр. наук. конф. “Психофізіологічні та вісцеральні функції в нормі і патології”. Київ. - 2002. - С. 57. (Здобувач самостійно провела дослідження та статистичну обробку результатів).

АНОТАЦІЯ

Кудій Л.І. Варіабельність серцевого ритму в осіб з різною частотою дихання. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.13 - фізіологія людини і тварин. - Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2006.

Дисертація присвячена дослідженню особливостей варіабельності серцевого ритму у здорових молодих чоловіків з різною частотою дихання. Встановлено, що варіабельність ритму серця і частота дихання є достатньо стійкими індивідуальними характеристиками організму людини, оскільки значення їхніх параметрів здатні відтворюватися через тривалі проміжки часу.

Виявлено більшу варіабельність серцевого ритму в стані спокою у чоловіків крайніх груп, ніж в обстежених із середньою частотою дихання. При цьому в осіб із низькою частотою дихання порівняно більша варіабельність серцевого ритму, яка обумовлена парасимпатичними впливами на синусовий вузол, супроводжується високим рівнем серцево-дихального синхронізму. У чоловіків із високою частотою дихання такий прояв варіабельності серцевого ритму досягається переважно за рахунок симпатичної регуляції і характеризується вираженою нерівномірністю амплітуди дихальних хвиль серцевого ритму та відносною десинхронізацією у діяльності дихального і судинорухового центрів.

Під впливом дозованих навантажень (ортопроба, дихання 6 цикл/хв., розумове та фізичне) відмінності у варіабельності серцевого ритму, а також за рівнем дихальної синусової аритмії та серцево-дихального синхронізму між групами чоловіків з різною частотою дихання в основному нівелюються.

Ключові слова: варіабельність серцевого ритму, частота дихання, дихальна синусова аритмія, серцево-дихальний синхронізм.

АННОТАЦИЯ

Кудий Л.И. Вариабельность сердечного ритма у лиц с различной частотой дыхания. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.13 - физиология человека и животных. - Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, Киев, 2006.

Диссертация посвящена исследованию особенностей вариабельности сердечного ритма у здоровых молодых мужчин с различной частотой дыхания. Установлено, что вариабельность ритма сердца и частота дыхания являются достаточно устойчивыми индивидуальными характеристиками организма человека, так как значения их параметров воспроизводятся через продолжительные промежутки времени.

В состоянии покоя у мужчин с различной частотой дыхания выявлено достоверные отличия по показателям вариабельности сердечного ритма. При этом лица крайних групп имеют большую вариативность продолжительности кардиоциклов, чем люди со средней частотой дыхания. На основании результатов спектрального анализа показано, что сравнительно большая вариабельность сердечного ритма у лиц с низкой и высокой частотой дыхания обусловлена различными регуляторными механизмами. Так, в группе мужчин с низкой частотой дыхания выраженное проявление этого свойства организма связано с парасимпатическими влияниями на синусовый узел сердца, а в группе мужчин с высокой частотой дыхания большая вариабельность сердечного ритма достигается преимущественно за счет активации симпатического звена вегетативной регуляции.

При выполнении пробы с регламентированным дыханием (6 цикл/мин) межгрупповые отличия по показателям вариабельности сердечного ритма сохраняются. Под воздействием дозированных нагрузок (ортопроба, умственная и физическая) отличия по показателям вариабельности сердечного ритма между группами мужчин с различной исходной частотой дыхания в основном нивелируются.

Между частотой дыхания и уровнем дыхательной синусовой аритмии в состоянии покоя установлена зависимость нелинейного характера: самый высокий уровень имеют лица с низкой частотой дыхания, а самый низкий уровень - лица со средней частотой дыхания. При этом у мужчин с высокой частотой дыхания достаточно высокий уровень дыхательной синусовой аритмии достигается, очевидно, за счёт напряжения регуляторных механизмов, что проявляется в выраженной неравномерности амплитуды дыхательных волн сердечного ритма.

Во время выполнения дозированных нагрузок (дыхание 6 цикл/мин, ортопроба, умственная и физическая) достоверных отличий по показателям дыхательной синусовой аритмии между группами мужчин с различной исходной частотой дыхания не установлено.

Самый высокий уровень сердечно-дыхательного синхронизма в состоянии покоя выявлен в группе людей с низкой частотой дыхания, что также подтверждается наличием у них достоверных связей между значениями частоты дыхания и показателями вариабельности сердечного ритма. При этом в группе лиц с высокой частотой дыхания отмечена десинхронизация в деятельности дыхательного и сосудодвигательного центров, которая характеризовалась отсутствием значимых связей между показателями частоты дыхания и вариабельности ритма сердца.

Под воздействием дозированных нагрузок (ортопроба, умственная и физическая) наблюдается тенденция к уменьшению отличий по показателям сердечно-дыхательного синхронизма между группами мужчин с различной исходной частотой дыхания.

Ключевые слова: вариабельность сердечного ритма, частота дыхания, дыхательная синусовая аритмия, сердечно-дыхательный синхронизм.

ANNOTATION

Kudiy L.I. Heart rhythm variability among the persons with different respiration frequency. - Manuscript.

Thesis on Acquiring the Candidate of Biological Sciences Degree in Speciality 03.00.13. - Physiology of a man and an animal. - Kyiv T. Shevchenko National University, Kyiv, 2006.

The thesis is devoted to the investigation of the heart rhythm variability among healthy young men with different respiration frequency. The heart rhythm variability and respiration frequency are determined to be stable individual characteristics of human organism as their parameter quantities are able to reproduce in long-term time intervals.

The heart rhythm variability in the state of rest was discovered to be higher among the men with low and high respiration frequency than among the investigated with middle respiration frequency. The heart rhythm variability stipulating with parasympathetic effects on the sinus junction is comparatively higher among the persons with low respiration frequency and is accompanied with the high level of heart-respiration synchronism. Such display of the cardiac rhythm variability is attained mainly due to the sympathetic regulation and is characterized with marked irregularity of heart rhythm respiration wave's amplitude and relative desynchronization in the activity of respiration and vascular-motive centre among the men with high respiration frequency.

The differences of the heart rhythm variability, the level of respiration sinus arrhythmia and heart-respiration synchronism are mainly leveled under the influence of dosed loadings (tilt test, respiration 6 cycles/min., mental and physical) among the groups of the men with different respiration frequency.

Key words: heart rhythm variability, respiration frequency, respiration sinus arrhythmia, heart-respiration synchronism.

Размещено на Allbest.ru