CC BY
56
Вестник Челябинского государственного университета. 2013. № 26 (317). Образование и здравоохранение. Вып. 1. С. 73-76.
Л. А. Михайлова
СПЕКТРАЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СЕРДЕЧНОГО РИТМА У ДЕВУШЕК-СТАРШЕКЛАССНИЦ С РАЗЛИЧНЫМ ТИПОМ ВЕГЕТАТИВНОЙ РЕАКТИВНОСТИ
Показано, что в состоянии покоя у девушек-старшеклассниц поддержание стабильности сердечного ритма обеспечивается центральным и автономным контуром регуляции с преобладанием парасимпатических модуляций. Процесс восстановления сердечной деятельности после активного ортостаза сопровождается активацией автономного контура регуляции с преобладанием симпатических модуляций и зависит от типа вегетативной реактивности.
Ключевые слова: подростки, двигательная активность, сердечный ритм, волновая характеристика сердечного ритма, регуляция сердечной деятельности.
Процесс обучения в старших классах сопровождается увеличением объёма воспринимаемой информации, получаемой при использовании компьютерных средств и телекоммуникационных сетей глобального масштаба. Это приводит к сокращению времени активного отдыха, повышению доли статической нагрузки, а также может сопровождаться снижением резервных возможностей ведущих функциональных систем организма, в т. ч. и сердечно-сосудистой [1-3; 5; 8-10]. Ряд исследователей отмечает различия в показателях мощности левого желудочка, ударного объёма крови у школьниц, занимающихся углублённым изучением профильных предметов и обучающихся по стандартной программе, в то же время как уровень частоты сердечных сокращений, диастолического артериального давления у этих групп остаётся стабильной величиной [7; 11]. В последнее время всё чаще обсуждается вопрос включения в новые образовательные технологии оздоровительной физической тренировки различного вида и интенсивности, что позволяет оптимизировать двигательный режим и повысить качество жизни школьника [4-6; 8].
Цель проведённого исследования — выявить динамику показателей системной гемодинамики у школьников старших классов с повышенной учебной нагрузкой, находящихся на различном двигательном режиме.
Материалы и методы исследования. Проведено динамическое обследование 59 школьниц 15-16 лет, проживающих в г. Железногорске Красноярского края. Было выделено три группы: I группа (28 человек) с нормотоническим, II группа (15 человек) с гиперсимпатикотоническим и III группа (16 человек) с асимпатикотоническим типом реагирования. Обследование проводилось в начале учебного года (сентябрь) при участии
С. И. Кимяевой в соответствии с юридическими и этическими принципами медико-биологических исследований у человека (заключение локального этического комитета КрасГМУ, протокол № 40 от 4 мая 2012 г.).
Состояние сердечно-сосудистой системы исследовали на аппаратно-программном комплексе «Уа1еШ;а+», артериальное давление определяли по методу Короткова. Для выяснения особенностей регуляции и поддержания стабильности сердечного ритма использовалась активная ортостатическая проба (АОП) и метод кардиоин-тервалографии (КИГ). Полученные материалы обработаны с помощью пакета прикладных программ для Windows-2000. Преобразование рядов Я-Я-интервалов в кардиоинтервалограм-му и математическая обработка кардиоинтервалов производились на КДК «Уа1еП;а+». Точность измерения Я-Я-интервалов составляла 1 мс. Из любой записи ЭКГ обрабатывали по 300 Я-Я-интервалов. Рассчитывались частота сердечных сокращений (ЧСС), наиболее часто встречающееся значение кардиоинтервала в анализируемой кардиоинтервалограмме (Мо), разница между максимальным и минимальным значениями в динамическом ряду Я-Я-интервалов, преобразованных в КК-интервалы кардиоинтерва-лограммы (ДХ), количество кардиоинтервалов, соответствующих модальному классу, выраженное в процентах от общего объёма выборки (АМо), индекс вегетативного равновесия (ИВР, отношение АМо/ ДХ). Индекс напряжения ИН рассчитывали по формуле Р. М. Баевского ИН = АМо : (2 • ДХ • Мо). Спектральный анализ сердечного ритма проводили в диапазонах: высокочастотном (ИБ; 0,1—0,5 Гц), низкочастотном (ЬБ;
0,03-0,1 Гц), сверхнизкочастотном (УЬБ; менее
0,03 Гц). Определяли абсолютные значения мощ-
ностей в указанных диапазонах и рассчитывали нормированные мощности спектров (ИБ %, ЬБ, %, УЬБ, %). Проводили расчёт ряда относительных коэффициентов. Различия между группами оценивали по критерию Фишера с поправкой Бонферрони.
Результаты исследований и их обсуждение. Согласно полученным данным частота сердечных сокращений (ЧСС) у всех типов вегетативной реактивности не имеет статистически значимых отличий между группами и соответствует общепринятым возрастным нормативам. В состоянии покоя основные показатели, характеризующие сердечный ритм, у школьниц с нормотонической и гиперсимпатикотонической реактивностью практически не имеют отличий, а у девушек III группы отмечается более стабильный ритм сердечной активности (таблица). Это проявляется в меньшем вариационном размахе и более высокой АМо. Показатели ИН и ИВР свидетельствуют об определённом участии в регуляции стабиль-
ности сердечного ритма как центрального, так и автономного контура регуляции.
Анализ спектра ЧСС показал высокую мощность частотных характеристик у школьников: медиана этого показателя у девушек I группы — 2 075 усл. ед., II группы — 2 077 усл. ед., а III группы составила 1 172 усл. ед. Состав спектра следующий (рис. 1).
В состоянии покоя доля высокочастотных волн I порядка (ИБ) в общем спектре во всех группах преобладает, далее по общему вкладу следуют медленные волны (ЬБ) и очень медленные волны III порядка (УЬБ). Следовательно, на деятельность сердца в большей степени оказывают влияние автономный контур регуляции (в основном вагус), а также гуморальные факторы.
Выполнение нагрузочного теста — АОП — сопровождалось следующими изменениями по сравнению с состоянием покоя (рис. 2).
У девушек с нормотоническим типом вегетативной реактивности увеличивается ЧСС
Показатели центральной гемодинамики у старшеклассниц (медиана и квартили [25—75])
Параметр Нормотония, п = 28 Гиперсимпатико-тония, п = 15 Асимпатикотония, п = 16 Межгрупповые различия (по коэф. дост. Фишера с поправкой Бонферрони)
ЧСС, мин АХ, с Мо, с АМо, % ИН, усл. ед. ИВР, усл. ед. 68,2 [64,5-76,9] 0,39 [0,30-0,47] 0,88 [0,82-0,98] 32,0 [28,0-35,0] 46,5 [33,0-63,0] 83,75 [63,30-111,55] 75 [68,2-85,7] 0,37 [0,25-0,54] 0,82 [0,77-0,88] 36.0 [27,0-47,0] 69.0 [33,0-110,0] 108,7 [60,0-162,5] 70,6 [62,5-78,9] 0,29 [0,23-0,33] 0,88 [0,77-1,03] 38,0 [33,5-51,5] 67,5 [50,5-120,0] 134,8 [100,45-200,45] р 2-3 = 0,087 р 1-3 < 0,05 р 1-3 = 0,063 р 1-3 = 0,056
Нормотония Гиперсимпа- Асимпатико-
тикотония тония
Рис. 1. Содержание высокочастотных (ИГ), медленных (ЬЕ) и очень медленных (УЕЕ) волн в спектральной характеристике сердечного ритма в состоянии покоя и при выполнении активной ортостатической пробы (АОП) у девушек старшеклассниц
Рис. 2. Отклонение показателей стабильности сердечного ритма после выполнения АОП по сравнению
с состоянием покоя у девушек-старшеклассниц:
ЧСС — частота сердечных сокращений; ДХ - вариационный размах; Мо — мода; АМо — амплитуда моды; ИН — индекс напряжения; ИВР — индекс вегетативного равновесия
(на 22,1±1,12 %,р < 0,01), а показатель ДХ остаётся в прежних пределах, в то время как Мо снижается (на 22,7±1,17 %, р < 0,01), АМо возрастает (на 11,5±0,97 %, р < 0,05), а уровень ИН и ИВР свидетельствуют об ауксотоническом типе реагирования, сохраняя ведущее влияние центрального контура регулирования сердечной деятельности. Спектральный анализ свидетельствует о снижении общей мощности частотных характеристик (на 30,8±2,31 %) и доли высокочастотных волн и повышении влияния симпатических модуляций (доля ЬБ составляет 48,5±2,17 %).
При выполнении АОП у девушек II группы ЧСС возрастает на 26,9±1,9 %, при этом сердечный ритм становится более стабильным, о чём свидетельствует уменьшение вариационного размаха ДХ на 24,3±1,94 % и повышение АМо на 41,7±1,12 %. Поддержание сердечного ритма после выполнения АОП у этой группы обеспечивается повышением центральных (ИН возрастает в 2,53 раза) и автономных влияний (ИВР увеличивается на 72 %). Подтверждением этого служат данные спектрального анализа: доля НБ составляет 38,3±1,98 %, а на долю ЬБ приходится 43,9±2,17 %. Кроме этого, следует отметить повышение доли влияния для лиц этой группы и гуморальных факторов (доля УЬБ возросла до 17,8±0,97 %).
У девушек с асимпатикотонической реакцией выполнение АОП приводит к увеличению ЧСС (на 7,5±1,46 %, р < 0,05). Но при этом стабильность ритма сердца снижается по сравнению с состоянием покоя, что проявляется в увеличении
вариационного размаха (на 62,1±2,91 %,р < 0,001) и снижении АМо (на 17,1±1,83 %, р < 0,01), а регулирование сердечного ритма при такой нагрузке не сопровождается подключением существующих нервных механизмов (ИН и ИВР ниже, чем в состоянии покоя). Спектральный анализ показал, что у девушек III группы возрастает общая мощность частотных характеристик на 73,21±3,17 %, причём преобладающее влияние на стабилизацию сердечного ритма оказывают как парасимпатические (ИБ = 46,9±2,56 %), так и симпатические влияния (ЬБ = 37,2±1,32 %).
Таким образом, проведённые исследования свидетельствуют о наличии определённых особенностей в регуляции сердечного ритма у деву-шек-старшеклассниц с различным типом вегетативной реактивности, что демонстрирует разнообразие исполнительных механизмов исследуемой функциональной системы, обеспечивающих стабильность сердечной деятельности в состоянии покоя и при выполнении нагрузочных тестов. Так, независимо от типа реакции у девушек-старшеклассниц стабильность сердечного ритма в состоянии покоя обеспечивается преимущественно центральными и автономными (в большей степени парасимпатическими) влияниями. Восстановление сердечного ритма после выполнения активной ортостатической пробы обеспечивается в большей степени автономным контуром регуляции с преобладанием симпатических и снижением парасимпатических модуляций во всех группах. Кроме этого, у девушек с гиперсим-патикотоническим типом вегетативной реактив-
ности возрастает доля гуморального звена в регуляции этого процесса.
Выводы:
1. В состоянии покоя поддержание стабильности сердечного ритма у девушек-старшеклассниц обеспечивается центральным и автономным контуром регуляции с преобладанием парасимпатических модуляций.
2. Стабильность сердечного ритма после ортостатической пробы у девушек с нормо- и ги-персимпатикотоническим типами вегетативной реактивности повышается, а у лиц с асимпати-котоническим типом реагирования — снижается. Процесс восстановления сердечной деятельности сопровождается активацией автономного контура регуляции с преобладанием симпатических модуляций, а у девушек с гиперсимпатико-тоничеким типом вегетативной реактивности повышается также активность центрального контура регуляции и гуморальных факторов.
Список литературы
1. Aлфёрова, О. П. Особенности вегетативной регуляции и интегрированных показателей адаптированности сердечно-сосудистой системы у подростков / О. П. Aлфёрова, A. Я. Осин // Соврем. проблемы науки и образования. 2G12. № 2. С. 113.
2. Доцоев, Л. Я. Вариабельность сердечного ритма у учащихся 9-х классов при выполнении корректурной пробы / Л. Я. Доцоев, A. M. Усынин // Вестн. ЮУрГУ. 2006. № 3-1. С. 123-124.
3. Койчубеков, Б. К. Механизмы нелинейной динамики сердечного ритма. Влияние вегетативной нервной системы / Б. К. Койчубеков, М. A. Сорокина, И. В. Коршуков // Успехи соврем. естествознания. 2G13. № 4. С. 42-46.
4. Кудря, О. H. Вегетативное обеспечение сердечно-сосудистой системы при ортостатическом
тестировании спортсменов / О. Н. Кудря // Бюл. сиб. медицины. 2010. № 9. С. 75-81.
5. Михайлов, В. М. Пределы физиологической нормы параметров вариабельности сердечного ритма здоровых подростков 14-16 лет в зависимости от пола и уровня тренированности / В. М. Михайлов, О. М. Филькина, Т. Г. Шанина // Ультразвуковая и функционал. диагностика. 2009. № 3. С. 67-73.
6. Михайлова, Л. А. Динамика физической подготовленности и показателей внешнего дыхания у девушек-подростков, обучающихся по специальной учебной программе / Л. А. Михайлова, С. И. Кимяева // Вестн. ЮУрГУ. 2013. Т. 13, № 1. С. 58-62.
7. Молоканова, Ю. П. Факторы, определяющие ритм сердечных сокращений у лиц юношеского возраста / Ю. П. Молоканова // Вестн. Моск. гос. обл. ун-та. Сер. Естеств. науки. 2013. № 2. С. 63-66.
8. Панкова, Н. Б. Функциональное развитие вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы человека в онтогенезе / Н. Б. Панкова // Рос. физиол. журн. им. И. М. Сеченова. 2008. № 3. С. 267-275.
9. Покровский, В. М. Ритм сердца в целостном организме: механизмы формирования / В. М. Покровский // Кубан. науч. мед. вестн. 2006. № 9. С. 22-26.
10. Спивак, Е. М. Показатели вариабельности сердечного ритма и психофизиологического состояния организма подростков с нормальным и повышенным артериальным давлением / Е. М. Спивак, Н. В. Печникова, А. Г. Гущин // Ярослав. пед. вестн. 2012. Т. 3, № 3. С. 159-161.
11. Хураськина, Н. В. Возрастная динамика регуляции сердечного ритма у учащихся / Н. В. Ху-раськина, Л. А. Александрова, Л. Ф. Чемерова // Вестн. Чуваш. гос. пед. ун-та им. И. Я. Яковлева. 2010. № 4. С. 204-209.
