Регуляторні ритми гемодинаміки та їх індивідуальні особливості у людей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Київський національний університет імені Тараса Шевченка

УДК 612.172.2

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора біологічних наук

Спеціальність 03.00.13 - Фізіологія людини і тварин

Регуляторні ритми гемодинаміки та їх індивідуальні особливості у людей

Коваленко Станіслав Олександрович

Київ - 2011

Дисертація є рукописом

Робота виконана в Черкаському національному університеті імені Богдана Хмельницького

Науковий консультант: доктор біологічних наук, професор Макаренко Микола Васильович, Інститут фізіології імені О.О.Богомольця НАН України, провідний науковий співробітник відділу фізіології головного мозку

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, професор Коцан Ігор Ярославович, Волинський національний університет імені Лесі Українки, ректор, завідувач кафедри фізіології людини і тварин доктор біологічних наук, професор Кальниш Валентин Володимирович, Українська військово-медична академія, професор кафедри авіаційної, морської медицини та психофізіології доктор медичних наук, старший науковий співробітник Поляков Олександр Анатолійович, Інститут геронтології АМН України, завідувач лабораторії професійно-трудової реабілітації

Захист відбудеться « 11 » __травня_______ 2011 року о _14-00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.001.38 Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою: 03022, Київ, пр-т академіка Глушкова, 2, ННЦ «Інститут біології» (біологічний факультет), ауд. 215.

Поштова адреса: 01601, Київ, вул. Володимирська, 64

З дисертацією можна ознайомитися у науковій бібліотеці Київського національного університету імені Тараса Шевченка (01601, Київ, вул. Володимирська, 58)

Автореферат розісланий «23» ___березня___ 2011 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Д 26.001.38Цимбалюк О.В.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Періодичні зміни активності всіх систем організму є одним з основних загальних принципів біології [Романов Ю.А., 2000, Бауер Е.С., 2002]. Коливання фізіологічних функцій необхідні для підтримання стійкості основних життєво важливих констант організму [Анохін П.К., 1962; Березовський В.Я., 1981]. Згідно принципів захисних пристосувань організму, сформульованих П.К.Анохіним [1962, с. 18], „чим менше діапазон відхилення даної константи організму, тим більше вона слугує для строгого підтримання адекватної для неї функції. І, навпаки, чим більш пластичні константи організму, тим більшій кількості інших функцій слугує їх відхилення в якості пристосувального фактора”. Тому особливості хвиль тривалості інтервалу R_R (т-R-R) та ударного об'єму крові (УОК) розглядають як відображення динаміки регуляторних процесів у організмі [Флейшман А.Н., 2009; Eclberg D.L., 1997; Maliani А., 1999] і вони можуть бути визначені як регуляторні ритми гемодинаміки.

Останніми роками різко збільшилась кількість досліджень варіабельності тривалості інтервалу R-R [Яблучанський М.І. та ін., 2000; Ільїн В.М. та ін., 2003; Hottenrott K. et al., 2006; Bosquet L. et al., 2007; Brown S.J., Howden R., 2008], артеріального тиску (АТ) [Maestri R. et al, 2005; Vaz M. et al, 2005; Elghozi J.L., 2008], ударного об'єму крові [Siebert J. et al., 2004; Bouteau N., Taverniers B., 2004], дихальної аритмїї [Міщенко В.С. та ін., 2007; Yasuma F., Hayano J., 2004; Grossman P., Taylor E.W., 2007], зв'язку хвильових змін різних гемодинамічних показників [Cooke W.N., 2007; Fauvel J.P. et al., 2007]. Це обумовлюється як широким впровадженням інформаційних технологій у медицину та фізіологію, так і підтвердженою чи вірогідною високою діагностичною цінністю параметрів регуляторних ритмів гемодинаміки [Соколов С.Ф., Малкіна Т.А., 2002; Kleiger R.E. et al., 1987; Smith S.M. et al., 2008].

Масовими дослідженнями на близнюках (від 64 до 504 пар) доведена значна генетична обумовленість варіабельності тривалості інтервалу R-R [Dubreuil E. et al., 2003; Uusitalo A.L. et al., 2007; Gehi A.K. et al., 2009], дихальної аритмїї [De Geus E.J. et al., 2003], чутливості барорефлексу [Hojgaard M.V. et al., 2005]. Разом з тим здорові суб'єкти мають суттєві міжіндивідуальні відмінності характеристик регуляторних ритмів гемодинаміки, причини яких невідомі [Михайлов В.М., 2003; Ben Lamine S. et al., 2004; Singh D. et al., 2006]. Розуміння цих причин може підвищити діагностичну цінність їх оцінки та відкрити нові напрямки у превентивній терапії [Kupper N.H. et al., 2004].

Аксіоматичним є положення про те, що прогрес у різних галузях науки визначається застосуванням нових та вдосконалення існуючих методів дослідження [Макаров Л.М., 2000; Лапач С.Н., Чубенко А.В., 2000]. На даний час розроблені стандарти аналізу ВСР, деякі методичні підходи до застосування спектральних методів оцінки регуляторних коливань тривалості інтервалу R-R [Хаютін В.М., Лукошкова Е.В., 2002], артеріального тиску у тварин та людей [Галустьян Г.Э., Гавриков К.Е., 1999; Smith S.M. et al., 2008], ударного об'єму крові [Liu H. et al., 2004], дихальної синусової аритмії [Grossman P. et al., 1990].

Разом із цим питання впливу на результати спектрального аналізу інтерполяції часових рядів різних гемодинамічних показників, наявності шумових явищ та тренду, деталізації та об'єктивності оцінки окремих елементів спектрограм при цьому вимагають подальшого вивчення. Актуальною є проблема визначення не тільки рівня дихальної синусової аритмії, а і амплітудних та часових параметрів змін гемодинамічних показників у різних фазах дихального циклу. Подальшої розробки вимагають і методи оцінки коливань тонусу периферійних судин у людини. Нез'ясованими є і деякі аспекти надійності методик аналізу регуляторних ритмів гемодинаміки.

Проведена значна кількість досліджень регуляторних коливань т-R-R, АТ та УОК на тваринах [Akselrod S. et al., 1981; Malliani A. et al., 1994], людях різної статі [Antelmi I. et al., 2004; Кравченко В.І. та ін., 2008] та віку [Fluckiger L. et al., 1999; Лизогуб В.С., 2001], у різний час доби [Бойцов С.А. та ін., 2002; Stein P.K. et al., 2006], під впливом різних навантажень [Миронова Т.В., Миронов В.А., 1998; Михайлов В.М., 2002], сенсорних подразників [Макарчук М.Ю., 1999; Виноградова Т.С. та ін., 2007], за різноманітних умов зовнішнього середовища [Ільїн В.М. та ін., 2003; ] та газового складу вдихуваного повітря [Міщенко В.С. та ін., 2007]. Втім ці роботи не вирішують всіх аспектів досліджуваної проблеми. Показано, що основним механізмом виникнення хвиль гемодинамічних показників у високочастотному (0,15-0,04 Гц) діапазоні є вплив дихальних рухів та змін у регуляції серцевої діяльності [Linden D., Diehl R.R., 1996]. Разом із цим генез низько- (0,04-0,15 Гц) і тим більше дуже низькочастотних (0-0,04 Гц) хвиль т-R-R та АТ є більш складним і до кінця не з'ясованим [Хаютин В.М., Лукошкова Е.В., 2002; Malliani A., 1998]. Розподіл потужності та центральна частота у кожному з цих стандартних діапазонів не є постійними, можуть варіювати та не співпадати для хвильових змін різних показників [Ільїн В.М. та ін, 2003; Gulli G. et al., 2003]. Тому актуальним є дослідження особливостей коливань т-R-R та УОК, їх зв'язку у діапазонах низьких та дуже низьких частот.

Спостерігаються суттєві відмінності і у загальній потужності та потужності регуляторних коливань гемодинамічних показників у різних частотних діапазонах між окремими здоровими людьми [Ben Lamine S. et al., 2004; Михайлов В.М., 2003]. Однак як характеристики цих відмінностей і тим більше їх причини у однорідних вибірках практично не досліджувались. Цілком можливо, що регуляторні ритми гемодинаміки можуть бути частиною функціональних систем, що визначають рівень основних гомеостатичних показників кардіореспіраторної системи [Дегтярев В.П., 1997; Brown S.J. et al., 2008]. Тому доцільним є вивчення особливостей регуляторних ритмів гемодинаміки у осіб із різними вихідними рівнями параметрів зовнішнього дихання та показників центрального кровообігу за котрими виділяють певні типологічні групи [Бреслав И.С., 1984; Цибенко В.О., Грищенко О.В., 1995; Делоне Н.Л., Солотниченко В.Г., 1999].

Важливим аспектом оцінки регуляторних ритмів гемодинаміки є визначення їх параметрів у здорових осіб із різним функціональним станом організму. На думку М.М. Амосова, Я.А. Бендет [1984], функціональний стан організму людини, і серцево-судинної системи зокрема, багато в чому визначає рівень аеробних можливостей. Разом із цим за наявності великої кількості досліджень коливань гемодинамічних параметрів у спортсменів [Криворученко Е.В., 2006; Aubert A.E. et al., 2003; Hottenrott et al., 2006] відсутні порівняння між їх параметрами у атлетів із переважними аеробними навантаженнями та типологічної групи неспортсменів з високим рівнем фізичної працездатності.

Отже, все вище викладене спонукало до проведення даної дисертаційної роботи.

Зв'язок роботи з науковими програмами. Дисертаційна робота виконана у відповідності до зведених планів науково-дослідної роботи Черкаського національного (державного) університету імені Богдана Хмельницького в 1998-2009 рр, а також у межах держбюджетних тем Міністерства освіти і науки України “Психофізіологічні закономірності розумової діяльності людей в онтогенезі” (№ держреєстрації 0102U007102), „Індивідуальні особливості реакцій систем організму здорових людей на різноманітні навантаження” (№ держреєстрації 0109U002549).

Мета і задачі дослідження. Метою даної роботи було на основі розробки та застосування нових методичних підходів вивчити властивості регуляторних гемодинамічних коливань та їх індивідуальні особливості у стані спокою і при різних навантаженнях у здорових людей.

Для досягнення поставленої мети вирішували такі завдання:

1. Розробити нові та вдосконалити існуючі методи та методики оцінки хвильової структури регуляторних коливань гемодинаміки, їх зв'язку.

2. Визначити стійкість показників регуляторних ритмів гемодинаміки як індивідуальних характеристик організму людини.

3. Встановити основні частотні та амплітудні характеристики, міжіндивідуальні відмінності коливань ударного об'єму крові і тривалості інтервалу R-R, їх зв'язку в здорових молодих людей у спокої та при різних навантаженнях.

4. З'ясувати зміни тривалості інтервалу R-R та ударного об'єму крові впродовж респіраторного циклу.

5. Дослідити особливості регуляторних коливань тривалості інтервалу R_R та ударного об'єму крові в спокої та при дозованих навантаженнях у осіб з різною вихідною частотою дихання.

6. З'ясувати вплив рівня основних гемодинамічних показників на параметри регуляторних хвиль тривалості інтервалу R_R та ударного об'єму крові за різних умов у вибірці здорових молодих чоловіків.

7. Визначити відмінності у регуляторних ритмах гемодинаміки у атлетів видів спорту на витривалість у порівнянні із неспортсменами високого рівня фізичної працездатності.

Об'єкт дослідження - центральна та периферична гемодинаміка, її періодичні зміни в діапазоні частот 0,003-0,4 Гц у здорових молодих чоловіків.

Предмет дослідження - властивості регуляторних ритмів гемодинаміки в стані спокою та при різних навантаженнях і уплив на них рівня показників кардіореспіраторної системи та фізичної працездатності.

Методи дослідження. Електрокардіографія, імпедансна тетраполярна реографія, артеріальна тонометрія, пневмо- та спірографія. Спектральні та статистичні методи оцінки часових рядів послідовних (beat-to-beat) показників гемодинаміки.

Наукова новизна одержаних результатів. Проведені дослідження дозволили доповнити та розвинути загальнобіологічні теоретичні положення, сформульовані П.К.Анохіним у принципах захисних пристосувань організму, у відношенні регуляторних коливань гемодинаміки та довести, що ці прояви життєдіяльності організму є важливою складовою функціональних систем регуляції кровообігу.

Унаслідок розробки нових та удосконалення існуючих методичних підходів дослідження регуляторних коливань гемодинаміки, аналізу індивідуальних їх особливостей у різних людей нами отримано нові результати та висновки.

Уперше проведено комплексне дослідження особливостей коливань ударного об'єму крові та крос-спектральний аналіз його змін паралельно зі змінами тривалості інтервалу R-R, визначені норми та межі розкиду показників, що характеризують ці процеси в спокої та при різних навантаженнях. Доведено, що максимум крос-спектральної потужності коливань УОК та т-R-R у діапазоні 0,04-0,15 Гц є надійним та валідним показником, що характеризує параметри функціонування спонтанного барорефлексу.

Встановлено розподіл потужності коливань УОК та т-R_R у діапазоні низьких частот серцевого ритму запропонованим нами методом медіанної спектрограми. У спокої, лежачи, у цьому діапазоні виявлені два піки спектральної потужності хвиль т-R-R, що можуть мати різні механізми походження.

Новими у роботі є дані про особливості динаміки змін т-R-R та УОК упродовж дихального циклу, що поглиблюють розуміння про механізми та причини виникнення феномену дихальної синусової аритмії.

Уперше з'ясовані особливості варіабельності серцевого ритму в стані спокою та при навантаженнях в осіб з різною вихідною частотою дихання. Установлено порівняно більшу варіабельність серцевого ритму в обстежених крайніх груп та проаналізовано механізми цього явища.

Уперше встановлено особливості регуляторних ритмів гемодинаміки в осіб з різними типологічними її особливостями: рівень серцевого викиду та кровонаповнення органів грудної клітки (КН). Доведені суттєві відмінності у хвильовій структурі серцевого ритму та спонтанній чутливості барорефлексу при дозованих навантаженнях в осіб різних типів гемодинаміки й у стані спокою у чоловіків із різним рівнем КН.

Новим у роботі є й встановлені особливості коливань УОК та т-R-R, їх синхронізації в залежності від рівня фізичної працездатності в чоловіків, що не займаються спортом, та спортсменів аеробних видів.

Практичне значення одержаних результатів. Результати можуть бути використані при підготовці фахівців з медицини, біології, фізичної реабілітації, спорту, медичної кібернетики шляхом уведення матеріалів досліджень у лекційні курси ВНЗ України. Вони можуть бути впроваджені в університетські курси фізіології кровообігу та дихання, фізіології вегетативної нервової системи, теоретичної біології, а також знайдуть застосування в реабілітаційних та лікувальних закладах Міністерства охорони здоров'я України.

Отримані значення параметрів регуляторних ритмів гемодинаміки в здорових молодих чоловіків можуть бути рекомендовані для використання в практичній діяльності як нормативні величини.

Запропоновані методичні підходи до оцінки регуляторних ритмів гемодинаміки пройшли процедуру експертизи на новизну й за ними отримано 4 патенти України на винахід. Розроблена програма для аналізу коливань гемодинаміки „Caspico” використовується у ВНЗ та наукових закладах України для проведення досліджень. На неї отримане авторське свідоцтво України.

Урахування індивідуально-типологічних відмінностей людини може підвищити діагностичну цінність методів аналізу та оцінки варіабельності УОК та т-R-R, а також визначити нові напрямки в профілактичній медицині й медичному страхуванні.

Особистий внесок здобувача. Формування основних ідей роботи, мети та завдань експериментальних досліджень, аналіз наукової літератури за проблемою дисертації, організація та проведення частини досліджень, статистична обробка фактичного матеріалу, інтерпретація отриманих результатів і обґрунтування наукових висновків та написання тексту дисертації здійснені автором самостійно. Розробку приладу для реєстрації пневмограми проведено разом з інженером Засядьвовком В.О., комп'ютерних програм „Bioscan” та „Caspico” - з інженерами-програмістами Кушніренком О.Є. та Яковлевим М.Е. Частина вимірювань виконана спільно з співавторами наукових публікацій Кудій Л.І., Каленіченком О.В., Безкопильним О.О., Рибалко А.В.

Апробація роботи. Матеріали дисертації доповідалися й обговорювалися на XVІ (Вінниця, 2002), XVII (Чернівці, 2006) та XVIII (Одеса, 2010) з'їздах Українського фізіологічного товариства; ІІ з'їзді фізіологів СНД (Кишенів, 2008); II, III, IV та V Міжнародних (Всеукраїнських) конференціях ”Психофізіологічні та вісцеральні функції в нормі і патології” (Київ, 2002, 2006, 2008, 2010); VII Всеросійській конференції з міжнародною участю „Механізми функціонування вісцеральних систем” (Санкт-Петербург, 2009); конференції, присвяченої 100-річчю з дня народження професора Я.П. Склярова ”Механізми фізіологічних функцій в експерименті та клініці (Львів, 2001); конференціях ”Індивідуальні психофізіологічні особливості людини та професійна діяльність” (Київ-Черкаси, 2001, 2009); конференціях „Особливості формування та становлення психофізіологічних функцій в онтогенезі” (Київ-Черкаси, 2003, 2006); Всеукраїнській науково-практичній конференції „Проблеми вікової фізіології” (Луцьк, 2005); Всеукраїнській науковій конференції „Сучасні питання фізіології та медицини” (Дніпропетровськ, 2007); ІІІ Міжнародній науково-практичній конференції „Проблеми та перспективи методичних підходів до аналізу стану здоров'я” (Луганськ, 2009); VI Міжнародному симпозіумі „Актуальные проблемы биофизической медицины” (Київ, 2009); Міжнародній науковій конференції „Системна організація психофізіологічних та вегетативних функцій” (Луцьк, 2009).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 51 наукова робота: 31 - у вигляді статей, серед яких 18 - представлені в журналах, 26 - у списку ВАК України з біології; 4 патенти України на винахід; авторське свідоцтво України на комп'ютерну програму; навчальний посібник з грифом МОН України; 16 - у вигляді тез доповідей.

Структура й обсяг дисертації. Дисертація містить вступ, огляд літератури, опис матеріалів і методів досліджень, результати досліджень та їхнє обговорення, узагальнення, висновки та список використаних джерел з 483 найменувань (186 кирилицею та 297 латиницею). Робота викладена на 372 сторінках (основна частина на 276 сторінках), ілюстрована 70 рисунками й 57 таблицями.

Основний зміст роботи

Матеріали та методи досліджень.

Вимірювання проведені на 496 особах віком від 8 до 33 років. На 37 з них були здійснені повторні обстеження, а на 6 - тривалі повторні обстеження від 16 до 53 днів. Дослідження основних показників та регуляторних коливань гемодинаміки проводили у декілька етапів, котрі поділялись хронологічно чи за змістом вирішуваних задач. Перший етап - це створення, тестування та корекція програми для первинної обробки кардіографічних сигналів „Bioscan” з 1997 по 2002 роки (обстежено 49 осіб у різних положеннях тіла). На другому етапі з березня 2002 року по червень 2003 року досліджували регуляторні ритми гемодинаміки на 124 чоловіках, які не займались спортивною діяльністю, віком 18-23 років в спокої, лежачи, при регламентованому диханні (6 та 8 цикл/хв), при ортопробі (7 хвилин), при виконанні дозованого розумового (10 хвилин) та фізичного (5 хвилин) навантаженнях. В якості першого навантаження використовували тест по переробці зорово-моторної інформації в режимі зворотного зв'язку в програмі “Діагност-1” [Макаренко М.В., Лизогуб В.С., 2004]. Фізичне навантаження потужністю 1 та 2 Вт/кг маси тіла виконували на велоергометрі ТХ-1 (HKS, Germany). За такою ж схемою з вересня 2003 року по червень 2004 року проводили обстеження 28 спортсменів, що спеціалізувались у видах спорту на витривалість (біг на середні та довгі дистанції, веслування, спортивне орієнтування) та 27 - видів спорту на розвиток сили (пауерліфтинг). З грудня 2002 року по січень 2005 року здійснювали тривалі (від 16 до 53 днів) повторні виміри кардіоінтервалограм на 6 особах зранку після пробудження 5 хвилин у положенні лежачи та 7 хвилин при ортопробі. З метою з'ясування відтворюваності показників коливань у гемодинаміці з листопада 2003 року по грудень 2004 року на 23 особах віком 22-33 років проводили записи кардіографічних та пневмографічних сигналів у спокої лежачи, при регламентованому диханні 6 циклів/хв, при ортопробі. Для дослідження хвильової структури серцевого ритму у діапазоні частот 0,04-0,15 Гц реєстрували реограми на 94 студентах різних спеціальностей віком 18-21 рік з грудня 2006 року по грудень 2008 року, у серпні 2007 року на 21 баскетболістах високої кваліфікації віком 19-32 роки та з листопада 2006 року по березень 2007 року у вимірах на 59 хлопцях віком 8-10 років. Дослідження коливань тонусу периферійних судин здійснювали шляхом реєстрації та подальшого аналізу сигналів диференціальної реограми грудної клітки та передпліччя на 39 здорових молодих чоловіках у спокої лежачи та 26 особах у положенні сидячи.

Всі особи брали участь у дослідженнях добровільно, за даними медичного обстеження були практично здоровими, не мали гострих та хронічних захворювань. Перед виконанням завдань вони інформувались відносно мети та задач вимірювань, послідовності та змісту тестових навантажень. За добу до проведення обстежень досліджувані не приймали алкогольних напоїв, кави, збуджуючих чи заспокійливих засобів, не мали великих емоційних та фізичних навантажень. Вимірювання здійснювали зранку з 8-00 до 10-30 у стандартних умовах, постійній освітленості 100 лк, температурі повітря на рівні 20_22єС.

Для дослідження діяльності серцево-судинної та дихальної систем використовували наступні методики: електрокардіографію, трансторакальну та периферійну тетраполярну імпедансну реоплетизмографію, артеріальну тонометрію, пневмографію, спірографію.

Сигнали диференційованої ЕКГ, реограми та базового опору отримували від біопідсилювача РА-5-01 (Київський науково-дослідний інститут радіовимірювальної апаратури). Пружинні електроди для зняття реограми встановлювали стандартно [Виноградова Т.С. та ін., 1986] на шию та нижню частину грудної клітки, стрічкові, покриті токопроводною пастою - на праве передпліччя. Частота зондуючого сигналу реографу складала 70 кГц для каналу реєстрації грудної реограми та 120 Гц - периферійної. Сигнал пневмограми отримували від п'єзоелектричного датчика, розміщеного перед ніздрями носа обстеженого (патент України №51480).

Всі ці сигнали цифрували через 12-розрядний аналого-цифровий перетворювач ADC-1280 з вхідним діапазоном ±5 В (Holit Data Systems, Київ). Частота дискретизації - 860 разів за секунду. Цифровані сигнали записували на жорсткий диск комп'ютера для наступного аналізу. Для аналізу сигналів, поставлення на них критичних точок (з їх просмотром та при необхідності ручною корекцією) використовували розроблену нами програму “Bioscan”.

В тривалих вимірах на 6 особах та на 59 дітях 8-10 років застосовували реєстрацію кардіоінтервалограм від кардіодатчика Т31 у пам'ять пульсометра “Polar S810” (Polar Electro OU, Finland). Артеріальний тиск вимірювали аускультативним способом Короткова тонометром ВР AG1-10 (Microlife AG, Switzerland). Реєстрацію спірограм проводили на спірографі Спіро-2-25 (Київський завод медичної апаратури).

Ударний об'єм крові визначали за показниками диференціальної реоплетизмограми (РПГ) за формулою, запропонованою W.G. Kubicek [1967], базисний імпеданс - за значенням на шкалі реоплетизмографа, тривалість інтервалу R-R - як відстань між найвищими точками сусідніх зубців R ЕКГ, тривалість фаз напруження та вигнання, проходження пульсової хвилі на ділянці серце-передпліччя за стандартними методиками [Виноградова Т.С. та ін., 1986]. Розраховували рівень серцевого індексу (СІ), середнього артеріального тиску (АТ_сер), загального периферійного опору судин (ЗПО), кровонаповнення органів грудної клітки (КН) за загальноприйнятими формулами. Розрахунки УОК, т-R-R, тривалості фаз напруження (Т_напр) та вигнання (Т_вигн), розповсюдження пульсової хвилі на ділянці серце-передпліччя, співвідношення амлітуд диференційованних реограм передпліччя та грудної клітки здійснювали для кожного із послідовних кардіоциклів за допомогою макросів у електронних таблицях Excel впродовж всього періоду запису (250-700 реалізацій).

Спектральний та крос-спектральний аналіз часових рядів (beat-to-beat) гемодинамічних показників, розрахунок б-індексу здійснювали у програмах “Caspico” [А.с. України №11262] та Statistica-5 згідно міжнародних вимог 1996 року. Визначали потужність коливань т-R-R та УОК у діапазонах 0-0,04 Гц (відповідно VLF та VLF^sv), 0,04-0,15 Гц (відповідно VLF та VLF^sv), 0,15-0,4 Гц (відповідно HF та HF^sv), 0-0,4 Гц (відповідно ТР та ТР^sv). HF_norm розраховували за формулою HF_norm=(HF/(HF+LF))·100, б-індекс - як квадратний корінь співвідношення потужності коливань т-R-R, до потужності коливань УОК в діапазоні від 0,04 Гц до 0,15 Гц (б-LF). При цьому враховували тільки потужність на частотах, на котрих функція когерентності вище 0,5 [Harrington F., et al., 2000].

Проводили корекцію частоти елементів періодограми в залежності від середньої частоти серцевих скорочень [Машин В.А., 2002]. Для виявлення особливостей розподілу спектральної потужності на різних частотах будували медіанні та нормалізовані медіанні спектрограми. Рівень дихальної аритмії визначали за способом С.О. Коваленка, В.О. Цибенка (Патент України №67621).

Здійснювали процедури калібровки та стандартизації усіх етапів обробки біологічних сигналів та математичного аналізу коливань гемодинамічних показників, котрі показали їх високу точність та адекватність задачам дослідження.

Перевірку нормальності розподілу досліджуваних показників здійснювали у програмі “Medstat” [Лях Ю.Є. та ін, 2006]. Групові відмінності між вибірками визначали за U-критерієм Mann-Whitney, а парні порівняння - за методом Wilcoxon [Лапач С.Н. та ін, 2000, Тюрин Ю.Н., Макаров А.А., 1998]. Зв'язки між досліджуваними показниками визначали за ранговим коефіцієнтом кореляції Spearman. Факторний аналіз проводили за методом основним компонент із врахуванням факторів, власні значення котрих більше 1 [Ким Д.О. та ін., 1989].

Статистичні розрахунки, а також графічне представлення результатів аналізу проводили в електронних таблицях “Excel”, програмах “Эвриста for DOS - 2.21+T” (Центр статистичних досліджень, МДУ, Москва), „Statistica for Windows-5.0” (Statsoft Inc., Tulsa, USA), “Caspico” (а/с України №11262), “Medstat” (ДДМУ, Донецьк) та “Polar Precision Performance SW 3.0” (Polar Electro OU, Finland).

Результати досліджень та їх обговорення.

Дослідження методичних аспектів аналізу хвильової структури коливань гемодинамічних показників. Традиційні методи спектрального аналізу коливань гемодинамічних показників мають певні недоліки [Хаютін В.М. та ін., 2007]. Тому запропоновано застосування медіанної (побудованої за декількома реалізаціями) спектрограми серцевого ритму.

Медіанну спектрограму будували наступним чином. Індивідуальні спектрограми розбивали на 50 вікон шириною 0,01 Гц, в яких визначали потужність спектру. Розбивка спектрограми на 50 вікон додатково згладжувала індивідуальну спектрограму, в якій було від 125 до 220 значень. За індивідуальними даними будували таблицю та визначали медіану потужності спектру у кожному з вікон. За цими медіанами і будували графік. Оцінку центральної тенденції вибірок здійснювали за медіаною, оскільки розподіл показників не був нормальним.

Показано, що метод медіанної спектрограми дозволяє більш детально та точно оцінювати хвильову структуру серцевого ритму, ніж класичний загальноприйнятий підхід у групах осіб з різним рівнем рухової активності як у спокої, так і при ортостатичному навантаженні. Подібні переваги надає застосування запропонованого нами підходу і для аналізу хвильової структури УОК та оцінки крос-спектральних періодограм (КСП) ЧСС та УОК. При повторних побудовах медіанних спектрограм т-R-R у 37 осіб у спокої, лежачи, та у 28 - при ортопробі у середньому через 216±56 днів показано, що ці графіки суттєво не відрізнялись візуально та не було знайдено вірогідних відмінностей між значеннями окремих їх елементів у всіх частотних діапазонах. На більшості частот існують значимі зв'язки між показниками потужності спектру при повторних вимірюваннях (с=0,401-0,784), що свідчить про достатню надійність методу.

Існує значна кількість способів оцінки дихальної синусової аритмїї [Grossman P. et al., 2002]. Втім такі способи мають ряд недоліків, не дозволяють повністю оцінити всі параметри цього феномену. Запропонований нами спосіб здійснюється таким чином. Аналізуються заздалегідь записані (або ті, що записуються в режимі реального часу) часові ряди, що складаються з послідовних тривалостей інтервалу R-R і спіроциклів. Далі з кожного початку вдиху до початку наступного, інтерполювали тривалість кардіоінтервалів від точки 0 - початок вдиху і через певний кратний проміжок часу (у наших дослідженнях 0,1 сек). Інтерполяцію проводили аналітичним способом. Подібне перетворення проводили внаслідок того, що часова реалізація початку кардіоциклів відносно випадкова. Після цього підсумовували тривалість кардіоінтервалів на відповідних точках кожного спіроциклу, знаходили їх середні значення. По знайдених значеннях проводили аналіз - визначення максимальної і мінімальної середньої тривалості кардіоциклу (та їх відхилення від значення на вдиху: RSA_min та видиху RSA_max), які і визначають величину дихальної синусної аритмії, визначення проміжку часу між цими значеннями та початком вдиху (Т_мін та Т_макс). Подібним чином проводити і аналіз змін УОК впродож дихального циклу з визначенням мінімального (RA_min) та максимального (RA_max) значень та часу їх виникнення.

Порівняння результатів, отриманих з допомогою пропонованого способу з даними, обрахованими за підходами інших авторів (патенти WO A 9849932, US A 4930518, US A 6305943), показало більшу точність визначення величини дихальної аритмії, можливість оцінки її складових. Кореляційний аналіз між значеннями показників дихальної аритмії при повторних вимірюваннях через тривалий проміжок часу (більше 6 місяців) показав, що у спокої та при регламентованому диханні 6 циклів за хвилину (за умов найбільшого рівня дихальної аритмії) значуще відтворюються зміни т-R-R і УОК на вдиху (с=0,49-0,79). Разом із доказом надійності підходу, це є свідченням важливості врахування даних показників для оцінки функціонального стану організму.

Для оцінки коливань тонусу судин нами запропонований спосіб, що полягає в синхронній реєстрації диференціальної реограми грудної клітки та будь-якої ділянки тіла (наприклад передпліччя) впродовж періоду часу від двох хвилин і більше. Для кожного серцевого циклу визначали амплітуди максимумів центральної та периферійної реограми та знаходили їх відношення (чи нормалізоване відношення). За динамічним часовим рядом отриманих показників проводили спектральний аналіз з визначенням потужності (чи нормалізованої потужності) коливань в різних частотних діапазонах. Аналіз спектрограм коливань показника тонусу судин за пропонованим способом показало, у порівнянні із аналогом (патент Росії №2261039), менший рівень шумових явищ на них, можливість оцінки коливань тонусу судин у різних судинних зонах, розрахунок цих показників із врахуванням насосної функції серця. У вимірах на 39 чоловіках у спокої, лежачи, та 26 особах у спокої, сидячи, показано, що домінуючими у коливаннях розрахованого показника тонусу судин є хвилі на частотах 0,02-0,04 Гц.

З метою з'ясування індивідуальної стійкості характеристик регуляторних ритмів гемодинаміки проводили визначення спектральних та крос-спектральних показників коливань т-R-R та УОК в середньому через 216±56 днів. Аналіз коефіцієнтів кореляції між повторними вимірюваннями (табл. 1) показав, що характеристики коливань УОК та т-RR як в спокої, так і при різних навантаженнях залишаються відносно стабільними протягом достатньо тривалого часу.

Таблиця 1 Коефіцієнти кореляції між показниками спектрального аналізу коливань УОК та т-R-R у різних умовах при першому та повторному вимірюваннях через 216±56 днів

Примітка. Жирним шрифтом виділені значущі коефіцієнти кореляції Спірмена.

Серед показників КСП найбільш стабільною була амплітуда максимуму у діапазоні 0,04-0,15 Гц як у спокої (с=0,63), так і при ортопробі (с=0,69), розумовому (с=0,68) та фізичному (с=0,55) навантаженнях.

Хвильова структура коливань ударного об'єму крові та тривалості інтервалу R-R, їх зв'язку у спокої та при різних навантаженнях. Індивідуальні значення хвильової структури т-R-R у досліджуваній групі здорових молодих осіб суттєво розрізнялись. Це виявилось вже на першому етапі аналізу навіть при візуальній оцінці ритмограм та графіків спектральної потужності т-R-R у стані спокою, лежачи. Аналіз розподілу показників хвильової структури серцевого ритму здорових молодих людей за різних умов показав, що вони розподілені ненормально. Діапазон їх значень дуже широкий, мінімальні на порядок та більше відрізняються від максимальних. На графіках розподілу для кожного показника наявні декілька чітко виражених піків, що може вказувати на наявність певних типологічних груп. Регламентоване дихання, ортопроба, розумове та фізичне навантаження викликає суттєві перебудови у хвильовій структурі т-R-R порівняно із фоном. Реактивність характеристик спектральної потужності ЧСС на такі тести також мала широкі межі міжіндивідуальної девіантності.

Візуальний та статистичний аналіз часових рядів послідовних УОК та спектрограм в спокої показав як широку міжіндивідуальну мінливість їх хвильової структури, так і певну відмінність від особливостей коливань т-R-R. Вибіркові показники коливань УОК в спокої характеризувались наступними значеннями: найменшою з усіх стандартних частотних діапазонів була VLF^sv - 3,7 [2,1; 8,2] мл². LF^sv у декілька разів була меншою від HF^sv (відповідно 5,6 [3,2; 12,7] мл² та 28,9 [16,2; 56,6] мл²) і тому HF_norm^sv складала 83,6%. Це свідчить про домінуючий вклад в таких умовах у загальну потужність спектру високочастотних хвиль, а менший - хвиль низької частоти. Хвилі дуже низької частоти проявлялись незначно. Медіани частоти найбільшого піку спектральної потужності хвиль УОК в діапазоні 0,04-0,15 Гц за всіх умов складали від 0,084Гц до 0,096 Гц і, ймовірно, відображають вплив барорефлекторного механізму регуляції кровообігу [Cevese et al, 2001]. Найбільш амплітудні хвилі УОК в діапазоні високих частот відображають вплив дихальних рухів на гемодинаміку - частоти їх максимумів щільно корелювали з частотою дихання (с=0,762-0,858). При ортопробі, розумовому навантаженні відбувалось як значне зниження загальної потужності спектру, так і перебудова його структури за рахунок, в основному, зменшення КН і падіння потужності хвиль високої частоти та активації симпатичної ланки вегетативної нервової системи (ВНС), що відображається у відносно меншому пригніченні хвиль низької частоти.

Кореляційний аналіз не показав тісних кореляцій між потужністю спектру УОК та т-R-R у дихальному діапазоні за будь-яких умов. Разом із цим ці показники у низькочастотному діапазоні були пов'язані. Коефіцієнти кореляції Спірмена у різних умовах коливались від 0,524 до 0,685 (n=127-170). Цілком можливо коливання УОК відображають східні, але дещо відмінні характеристики діяльності серцево-судинної системи, ніж регуляторні ритми ЧСС. У діапазоні низьких частот коливання УОК приводять до відповідних хвильових зрушень ЧСС і є первинними, займаючи у ієрархії регуляторних коливань гемодинаміки чільне місце.

Тому більш детально вивчали особливості розподілу потужності спектру т-R-R та УОК у діапазоні частот 0,04-0,15 Гц. Показано, що з збільшенням симпатичної активності частоти максимумів повільних хвиль т-R-R та УОК зменшуються. Для з'ясування питання наскільки співпадають частоти максимумів спектрограм різних показників у одних і тих же осіб, нами будувалась гістограма розподілу різниць між ними при синхронній реєстрації в різних положеннях тіла та при розумових і фізичних навантаженнях (N=696). Оскільки велика кількість значень дорівнює 0 (274 чи 28,2%), то графік будували лише за значеннями, що відрізнялись від 0. Отриманий графік суттєво відрізняється від нормального розподілу. Кількість значень в діапазоні від 0 до 0,022 Гц на 33,7% більше, ніж у діапазоні від -0,022 до 0 Гц. Це свідчить те, що максимальний пік на періодограмах т-R-R має тенденцію до розташування на більшій частоті, ніж пік на спектрограмі УОК.

Важливими для опису повільних хвиль серцевого ритму є характеристики їх спектральної потужності. Для дослідження таких характеристик нами будувались нормалізовані медіанні спектрограми т-R-R та УОК у діапазоні 0,04-0,15Гц у положенні обстежуваних лежачи, стоячи (рис. 1).

Рис. 1. Нормалізовані медіанні спектрограми потужності коливань тривалості інтервалу R-R (а) та ударного обґєму крові (б) в діапазоні 0,04-0,15 Гц в спокої, лежачи (І, N=228), та при ортопробі (ІІ, N=172). Примітка. * - р<0,05

В стані спокою, лежачи, на медіанній спектрограмі тривалостей т-R-R наявні два піки на частотах 0,1Гц та 0,08Гц амплітудою відповідно 10,95%(4,81%;17,1%) та 8,47%(3,1%;13,61%). При переході у вертикальне положення виникає хвиля з максимальною амплітудою 13,58%(6,42%;24,48%). Наявність двох піків може свідчити про наявність двох впливів на спектрограму серцевого ритму. Так, існує дві основні гіпотези формування хвиль в області низьких частот. Перша - це вплив функціонування барорефлекторного механізму регуляції артеріального тиску [Cevese A. et al, 2001] та друга - вплив ендогенного генератору ритму [Cooley R.L. et al, 1998]. На думку В.М.Покровського [2003], система серцевого ритмогенезу дублюється генератором, розташованим у центральній нервовій системі. На нормалізованій медіанній спектрограмі УОК, при ортопробі, розрізняють хвилю, синхронну тільки з однією з хвиль ЧСС на частоті 0,08 Гц, амплітудою 13,93% (8,39%;20,73%). Цілком можливо, що це саме ті хвилі, які характеризують діяльність барорефлекторного механізму. Якщо в спокої, лежачи, переважають впливи ендогенного осцилятора на т-R-R, то при ортопробі - барорефлекторного механізму. Ймовірно, ендогенний осцилятор може захоплювати ритм хвиль, зумовлених діяльністю барорефлекторного механізму, що є проявом фундаментального природного явища синхронізації [Піковський А. та ін., 2003] і, в такому випадку, частоти як барорефлексу, так і осцилятора співпадають чи відрізняються незначно. Отже, значимим висновком, що має суттєву новизну, є наявність у коливаннях тривалості інтервалу R-R в діапазоні низьких частот серцевого ритму двох піків, один з котрих синхронізований з осциляціями ударного об'єму крові.

Для підвищення об'єктивності цього положення нами була проаналізована хвильова структура т-R-R діапазону 0,04-0,15 Гц у 59 здорових хлопців 8-10 років. При вимірюваннях у спокої, сидячи, на нормалізованій спектрограмі чітко виділяються два піки на частотах 0,01 Гц та 0,13 Гц. Знову ж походження другого піку на частоті 0,13 Гц можна пояснити впливом ендогенного осцилятора на формування серцевого ритму. Подібна ж хвильова структура коливань т-R-R у діапазоні низьких частот серцевого ритму у спокої, лежачи, спостерігалась і у незалежних вибірках із 94 чоловіків віком 18-23 років та 21 особі віком 19-32 роки - баскетболістах високої кваліфікації.

Відомо, що ступінь синхронізації фізіологічних функцій може бути маркером як особливостей проходження регуляції в організмі, так і його функціонального стану [Судаков К.В. та ін., 1995]. Візуальний аналіз індивідуальних крос-спектральних періодограм часових рядів УОК та т-R-R показав, що максимуми та мінімуми крос-спектральної потужності групуються у трьох частотних діапазонах, які в основному співпадають з рекомендованими для оцінки хвиль частоти серцевих скорочень. Разом з тим, для кожного з обстежених характерна своя структура КСП.

Аналізували нормалізоване відношення амплітуд позитивних піків КСП до негативних у стандартних діапазонах за різних умов. В діапазоні 0-0,04 Гц в спокої, лежачи, при ортопробі, виконанні розумового навантаження в 93% до 95% випадків спостерігається переважання позитивного піку КСП. Нормалізоване відношення позитивних піків КСП при цьому складало 85-89%. Разом з тим, при фізичному навантаженні у цьому діапазоні дещо переважають від'ємні піки КСП. Для діапазону 0,04-0,15 Гц, в усіх умовах, найбільш типовим є значне переважання позитивних піків над негативними. В діапазоні 0,15-0,4 Гц тільки в спокої, лежачи, та при ортопробі спостерігається явне переважання від'ємних піків КСП.

Максимум КСП в діапазоні 0-0,04 Гц (VLF_макс) вірогідно найбільший в спокої, а мінімум (VLF_мін) - при фізичному навантаженні. Можливим поясненням таких змін є те, що КСП у діапазоні дуже низьких частот може відображати стан саморегуляторних механізмів серця. При збільшенні т-R-R кровонаповнення передсердь у діастолу збільшується (у більшому ступені при горизонтальному положенні тіла) і за механізмом Франка-Старлінга УОК також збільшується. При фізичному навантаженні переважає хроноінотропна залежність саморегуляції серця (драбина Боудіча) і, отже, при зменшенні тривалості інтервалу R-R збільшується УОК.

Амплітуда максимумів КСП у діапазоні 0,04 Гц - 0,15 Гц (LF_макс) суттєво переважає амплітуду мінімумів в всіх умовах. При розумовому навантаженні амплітуда максимумів КСП також вірогідно вища, ніж в спокої. В дослідженнях Cevese A. et al [2001] показано, що позитивні значення крос-спектральної потужності коливань артеріального тиску та т- R-R в діапазоні близькому до 0,1 Гц відображають діяльність барорефлекторного механізму регуляції серця.

Порівняння реактивності LF_max зі змінами показника, що традиційно використовується для оцінки барорефлекторної чутливості - б-індексу, показало наступне. Реактивність б-LF на ортопробу більше, але її приріст при розумовому навантаженні менший, ніж для LF_max. Тенденції змін обох показників при фізичному навантаженні подібні.

Як в спокої, так і при фізичному навантаженні між змінами б_LF та LF_max виявлено значущий зв'язок (с=0,387 та 0,363 відповідно, р<0,01). Подібні зв'язки знайдені і між значеннями цих показників в спокої (с=0,385) та ортопробі (с=0,385). Ці дані свідчать про те, що обидва показника характеризують один і той же процес, але, цілком можливо, різні його характеристики.

Існують суттєві об'єктивні підстави вважати LF_max більш надійним та адекватним показником характеристик спонтаноі чутливості барорефлексу, ніж б-індексу. По-перше, рівень когерентності може бути високим навіть у діапазонах, де рівень коливань тиску (чи УОК) та ЧСС дуже малі. По-друге, хоча б-індекс змінюється за різних умов при різних патологічних ситуаціях, його точність для індивідуальних вимірювань недостатня. Показник LF_max при повторних вимірюваннях відтворюється вірогідно за всіх умов і у більшій мірі, ніж б-індекс. По-третє, високий рівень б-індексу не завжди може свідчити про високу ефективність барорефлексу, оскільки не визначає зрушення фаз коливань УОК (чи АТ) та т-R-R. Ця характеристика має визначальне значення для оцінки фізіологічної ефективності та основної задачі барорефлексу - згладжування спонтанних коливань АТ [Галустьян Г.Е., Гавриков К.Е., 1999]. Згідно принципу фізіологічної доцільності, функціонування барорефлексу полягає у наявності швидкого реагування серцево-судинної сиситеми на підвищення АТ за рахунок зменшення при цьому ЧСС (чи збільшенні т-R-R). Чим більше буде запізнюватись реакція ЧСС на зміни АТ, тим менш ефективно працює барорефлекс. Цілком можлива така ситуація, коли при підвищенні АТ ЧСС буде збільшуватись і навпаки. У цьому випадку функціонування барорефлексу призведе до наслідків прямо протилежних тим, для чого створена ця реакція організму і замість згладжування, викликаних коливань АТ, він буде приводити до збільшення їх амплітуди. В той же час визначення КСП коливань УОК та т-R-R надає інформацію про рівень синхронізації за фазою і тому є більш доцільним для оцінки спонтанної барорефлекторної чутливості.

Отже, крос-кореляційний аналіз коливань УОК та т-R-R може дати нову інформацію про процеси регуляції у серцево-судинній системі. Найбільш прогностичним є показник максимуму крос-спектральної потужності в діапазоні низьких частот серцевого ритму. При цьому існують суттєві міжіндивідуальні відмінності у здорових чоловіків за ним.

Запропонований нами підхід до оцінки дихальної аритмії дозволив отримати експериментальні дані, а на основі їх теоретичні узагальнення, що мають суттєву наукову новизну. В стані спокою, лежачи, рівень коливань тривалості інтервалу R-R впродовж дихального циклу (RSA) складав 76 [55; 140] мс. Медіанна амплітуда зниження цього показника на вдиху (RSA_min) була значно більшою (_59 [ -89; -37] мс), ніж збільшення на видиху (RSA_max) (19 [5; 41] мс). У відношенні респіраторних змін серцевого викиду (RA) спостерігалась зворотна тенденція - зниження УОК на вдиху (RA_min) було меншим (-1,2 [-3,4; -0,4] мл) за його збільшення на видиху (RA_max) (12,1 [8,8; 17,4] мл). Підтримання достатньо сталого рівня серцевого викиду на вдиху здійснюється за рахунок значного збільшення частоти серцевих скорочень. При вдиху легені розтягуються та рівень їх відносного кровонаповнення зменшується. Це може приводити, по-перше, до зменшення притоку крові до лівого шлуночка та, як наслідок цього, зменшується ударний об'єм крові, а, по-друге, до погіршення газообміну у легенях. Підвищення частоти серцевих скорочень сприяє відновленню рівня кровонаповнення легенів та усуває описані вище зміни у серцевому викиді і газообміні [Schafer C. et al., 1998; Hayano J., Yasuma F., 2003]. В цій ситуації відносно сталою гомеостатичною константою виступає рівень серцевого викиду, а частота серцевих скорочень є показником, що підтримує цю константу. Це припущення підтверджує і аналіз часових параметрів розвитку дихальної аритмії УОК та т-R-R. Так, час реєстрації мінімуму УОК впродовж дихального циклу (tRA_min) складав 0,9 [0,5; 3,7] с від початку вдиху та був значно меншим, ніж час мінімуму дихальної синусової аритмії (ДСА) (tRSA_min) - 2,2 [1,9; 3,3] с. Час максимуму УОК (tRA_max) від початку вдиху був майже таким як tRA_min і, цілком можливо, відображає включення компенсаторних зрушень ЧСС. Звертає на себе увагу той факт, що tRSA_max майже дорівнює тривалості спіроциклу, що свідчить про повільне збільшення т-R-R у другій фазі реакції ДСА. Така закономірність може мати суттєві наслідки для проходження рефлексу ДСА. Причому, навіть з початком вдиху внаслідок інертності регуляторних процесів тривалість інтервалу R-R може продовжувати збільшуватись, що при невеликій тривалості дихального циклу приводить до деякого спотворення класичної картини ДСА.

Прискорення ЧСС на вдиху може здійснюватись за рахунок двох механізмів. Перший - це припинення чи зменшення імпульсації по вагусу і за рахунок цього збільшення симпатичних впливів на серце. При цьому, чим вищим є парасимпатичний тонус, тим більшим буде прискорення ЧСС. Достатньо тривалий час (2-3 с) виходу на максимум цієї реакції свідчить на користь даної гіпотези. Другий механізм полягає у залповому надходженні імпульсів по вагусу, котрі можуть таким чином збільшувати ЧСС. Можливість такого механізму показана у роботах школи проф. В.М.Покровського [2003].

При регламентованому диханні у діапазоні низьких частот серцевого ритму відбуваються суттєві зміни коливань УОК та т-R-R, їх синхронізації з диханням та між собою. При цьому відмічений широкий розкид норми реакції досліджуваних параметрів на таке навантаження.

Особливості регуляторних ритмів гемодинаміки при різному рівні частоти дихання в стані спокою. Вважається, що існують типологічні групи людей за частотою дихання [Бреслав І.С., 1984]. Разом із цим цей показник може суттєво впливати на особливості хвильової структури гемодинамічних показників [Михайлов В.М., 2002]. Внаслідок суттєвої варіативності тривалості спіроінтервалу у записах пневмограм на кожній людини розраховували моду тривалості спіроциклу (Мо_сп), рівень відтворюваності якої у вимірюванях на 30 особах через інтервал часу більше 6 місяців був високим (с=0,831). За графіком розподілу Мо_сп у спокої, лежачи, виділили три типологічні групи: тахіпноїків (І, N=39) - від 3,375 с и нижче, нормопноїків (ІІ, N=62) - від 3,625 с до 4,625 с та брадіпноїків (ІІІ, N=19) від 4,875 с і вище.

В спокої та при навантаженнях не знайдено вірогідних відмінностей т_R_R, УОК та СІ між тахі-, нормо- та брадіпноїками. В той же час особи І групи за усіх умов мали рівень КН значуще вищий, ніж у чоловіків ІІ та ІІІ груп. Збільшення кровонаповнення легенів у тахіпноїків створює більш сприятливі умови для газообміну за механізмом, описаним J.West [1988].

В спокої виявлені суттєві відмінності у хвильовій структурі т-R-R та УОК представників різних типологічних груп за частотою дихання. Так потужність коливань т-R-R у діапазоні дуже низьких частот у І групі була вірогідно вища, ніж у другій. LF розрізнялась у всіх групах: найменшим цей показник був у групі з середнім рівнем частоти дихання, а найбільшим - низьким. Така ж закономірність спостерігалась і з загальною потужністю спектру коливань ЧСС. HF_norm була вищою у ІІ групі, ніж у крайніх. Тому більш високий рівень LF у першій групі, в порівнянні з другою, можна пояснити більшим рівнем симпатичних впливів на серцевий ритм. В той же час найвищий рівень LF у третій групі можна пояснити наявністю в ній осіб, чия частота дихання (33% від загальної кількості), чи реалізації окремих дихальних циклів, переходить у діапазон низьких частот серцевого ритму. Отже, використання співвідношення потужностей спектру в діапазонах 0,04-0,15 Гц та 0,15-0,4 Гц, чи нормалізованої потужності в діапазоні високих частот у осіб з НЧД для оцінки вегетативного тонусу, може привести до хибних висновків. Подібні особливості відмічені і для коливань УОК у осіб різних типологічних груп. Так, LF^sv була вірогідно вищою у брадіпноїків у порівнянні з іншими групами, а у тахіпноїків у порівнянні з нормопноїками. Знову ж, для ІІІ групи це пояснюється переміщенням дихального діапазону у зону низьких частот, а для чоловіків першої групи - більш високим рівнем симпатичної активності, ніж у другій. Вищий рівень загальної потужності коливань ударного об'єму крові у тахіпноїків у порівнянні з чоловіками з середнім рівнем частоти дихання може бути обумовлений більшим кровонаповненням органів грудної клітки. За літературними даними амплітуда коливань УОК суттєво залежить від цього показника [Wiesenack C. et al., 2003]. При регламентованому диханні 6 циклів за хвилину підтверджується більша варіативність т-R-R та УОК у осіб з високою вихідною частотою дихання, ніж у чоловіків з середнім її рівнем. При ортопробі різниці у структурі регуляторних ритмів гемодинаміки між представниками різних груп за частотою дихання у спокої деякою мірою нівелюються.