Автокорреляционный и спектральный анализ ритма сердца позволяют выявить его волновую структуру, определенную периодичность в изменении продолжительности R-R интервалов. Волновая периодика ритма отражает влияние на синусовый узел "центрального" и "автономного" контуров регуляции. В сердечном ритме обычно присутствуют три типа волн:

1. Дыхательные волны - это быстрые периодические колебания с периодом 3-6 сек., отражающие деятельность "автономного" контура регуляции. Они связаны с кровенаполнением сердечных полостей и с фазами дыхательного цикла (вдох-выдох). Дыхательные волны формируются под влиянием peфлeкcов c барорецепторов каротидного синуса, полых вен и ядра блуждающего нерва. Дыхательная периодика сердечного ритма отражает приспособительную деятельность "автономного" контура регуляции, осуществляя постоянный поиск оптимальных соотношений между притоком и оттоком крови и работой сердца, как насоса. Чем выше тренированность, тем более отлажена гемодинамика, тем выше амплитуда дыхательной волны сердечного ритма и наоборот.

2. Недыхательные (медленные) волны - отражают степень активности гуморального и нервного каналов центральной регуляции сердечного ритма.

Недыхательные волны подразделяются, в свою очередь, на медленные волны первого порядка (МВ-1), с периодом колебаний Т= 15-25 сек, отражающие активацию вазомоторных (сосудодвигательных) центров по обеспечению общего приспособления сосудистой системы к изменениям ударного и минутного объема крови, и медленные волны второго порядка (МВ-2) с периодом колебаний Т=25-50 сек, отражающие активацию подкорковых и корковых нейрогуморальных структур по приспособлению организма к меняющимся условиям жизнедеятельности.

Увеличение амплитуды медленных волн в структуре сердечного ритма свидетельствует о повышении активации в гормональной системе и напряженности регуляторных механизмов при обеспечении функционирования организма. У лиц пожилого возраста в спектре кардиоцикла значительную долю составляют волновые процессы с периодом больше, чем волны типа МВ-2.

При перетренировке организма спортсменов в спектре его кардиоцикла преобладают медленные волны типа МВ-2.

Появление апериодических составляющих в волновой структуре ритма, связано с происходящей время от времени перестройкой систем регуляции (на другой уровень функционирования) или случайными влияниями на состояние активности синусового узла.

Если рассматривать, "стоимость" срочной (кратковременной) адаптации при воздействии стресс-факторов (нервно-эмоциональным перегрузкам, физическим), которая выражается в степени напряженности функционирования регуляторных механизмов и отражается в структуре сердечного ритма (в последовательной временной длительности R-R интервалов) при регулярных воздействиях определенных факторов (например физических нагрузок) в организме включаются механизмы "долговременной адаптации", сопровождающиеся стойкими изменениями волновой структуры сердечного ритма.

Анализ сердечного ритма методом вариационной пульсометрии (ВП-методом) позволяет раскодировать эту информацию и дать количественно-качественную оценку текущего функционального состояния организма, а также определить выраженность "долговременных" адаптивных изменений и степень физической тренированности пациента.

Наиболее высокому уровню функционального состояния (состоянию оптимума или "пика спортивной формы") соответствует определенный диапазон показателей ритма сердца. Выход за пределы этого диапазона соответствует ухудшению функционального состояния. Определение данного "диапазона оптимальности" для основных профессиональных микропопуляций позволяет более точно шкалировать функциональное состояние конкретного пациента, учитывая пол, возраст, род занятий и т.п.

Порядок и особенности регистрации сердечного ритма (запись исходной информации). Предлагаемое программное обеспечение предполагает ввод в ЭВМ (при помощи датчика пульса) и регистрацию 100-200 сердечных циклов (100-200 интервалов R-R по ЭКГ) записываемых при стационарном состоянии системы кровообращения. Непосредственно после окончания записи данных с датчика результаты анализа внутренней структуры ритма выдаются на ЭВМ (в виде графиков и числовых значений). Возможно хранение записи пульсограммы в библиотеке на диске с извлечением данных по мере необходимости. Для наблюдений за динамикой состояния пациента и сравнения получаемых результатов между собой, а также с нормативными величинами метод требует строгого соблюдения стандартных условий записи, например:

-в покое в положении лежа, сразу после сна, натощак;

-в покое, в положении сидя, через 1 час после нагрузки, до еды;

-после врабатывания, при фиксированной мощности работы и т.п.

В случае использования пациентом кардиотропных и вазоактивных препаратов срочного действия ВП-метод не пригоден для анализа текущего функционального состояния пациента и может быть использован только для анализа действия на организм вводимых фармпрепаратов.

Для сведения к минимуму влияния на ритм сиюминутных эмоциональных переживаний, во время записи пациенту предлагается по возможности отвлечься от процедуры записи, тягостных личных переживаний и т.п.: закрыть глаза и мысленно вести медленный отсчет "до 100" или же представить успокаивающую картину из природы. Более надежную "фильтрацию" от эмоционального компонента обеспечивают функциональные пробы, проводимые после записи в состоянии покоя (орто-проба, проба с глубоким дыханием и т.п.).

Цель и область применения метода. Метод вариационной пульсометрии (ВП) успешно применяется при решении следующих задач:

• диагностика скрытых нарушений ритма сердца;
• экспресс-оценка и оперативный контроль динамики функционального состояния пациента;
• прогнозирование состояний предболезни, переутомления и срыва адаптации (перетренировки);
• прогнозирование поведения организма в экстремальных условиях жизнедеятельности;
• оценка "себестоимости" для организма конкретного воздействия (физической нагрузки);
• анализ динамики тренированности у спортсменов;
• оценка эффекта приема кардиотропных и вазоактивных фармпрепаратов срочного действия, гормональных препаратов (например стероидных анаболиков).

ВП-метод применяется многие годы в практической физиологии (в частности в космической медицине - для контроля и прогнозирования состояния космонавтов, работающих на орбите). Метод также нашел применение в спортивной медицине - для наблюдения за динамикой тренированности спортсменов и прогнозирования результатов выступления в соревнованиях.

Достоинства метода вариационной пульсометрии характеризуют следующие критерии: неинвазивность; простота и доступность получения исходной информации (комфортность для обследуемого лица); высокая оперативность при большой глубине анализа процессов регуляции в организме; высокая информативность; высокая "чувствительность" к патологическим отклонениям и возможность выявления изменений на ранней стадии, недоступной для рутинных клинических методов диагностики (ранняя диагностика срыва адаптации перетренированности спортсменов; неспецифичностть отслеживаемых процессов; возможность количественной оценки изменения состояний организма; возможность прогнозирования (в том числе долговременного) динамики функциональных изменений в организме (как положительных, так и отрицательных).

1. Корреляционная ритмограмма (КРГ). Представляет собой совокупность точек, образующих корреляционное поле (облако) R-R интервалов расположенное на биссектрисе координатного угла. Каждая точка облака соответствует паре смежных интервалов R-R поочередно откладываемых на сторонах угла.

Фрагментация облака на несколько зон компактно расположенных точек указывает на наличие стойкой патологии сердечного ритма (экстрасистолии, двух или нескольких водителей ритма и т.п.). В этом случае метод вариационной пульсометрии "не работает", дальнейший анализ не проводится, а пациенту требуется консультация кардиолога. КРГ позволяет в 3 раза чаще, чем при обычном ЭКГ- обследовании выявлять основные варианты нарушения сердечного ритма (Дембо А.Г., Земцовский Э.В., 1989).

В состоянии оптимума (хорошей тренированности на выносливость) облако сдвинуто вверх от начала координат и имеет форму эллипса с соотношением продольной оси к поперечной > 2:1. Стягивание корреляционного облака в маленький круг с одновременным смещением к началу координат свидетельствует о росте напряженности в функционировании систем организма. Такая картина также характерна для лиц, тренирующихся преимущественно "на силу". В случае регулярного получения КРГ такой формы у спортсменов, тренирующихся на выносливость, диагностируется хроническая перетренировка и можно подозревать дистрофические процессы в миокарде пациента. Острое переутомление (перетренировка по парасимпатическому типу) проявляется на КРГ в виде облака большого диаметра с рассеиванием точек его составляющих, по всей координатной области.

2. Автокорреляционная функция (АКФ). Графически представляет собой статистическую взаимосвязь каждого последующего интервала R-R с предыдущими и отражает степень централизации управления процессами регуляции. Анализируется характер спадания кривой до ее первого отрицательного значения. Чем медленнее кривая спадает до 0, тем выше централизация управления. Важными показателями АКФ являются:

Ji- значение АКФ после первого сдвига,

Т0 - число сдвигов до появления значений АКФ меньше 0,

Т0.3 - число сдвигов по оси абсцисс до появления значений коэффициента корреляции меньше 0.3.

По соотношению Т0 и Т0.3 судят о прямом (нервно-рефлекторном) или опосредованном (гуморально-гормональном) влиянии ЦНС на сердечный ритм ( в последнем случае Т0.3 ‹ Т0).

Рост напряженности в организме ведет к централизации управления и повышению Т0.3 и Т0. АКФ позволяет определить, что преобладает в волновой структуре ритма: дыхательные волны с малым периодом или недыхательные - с большим периодом. Чем тренированнее организм "на выносливость", тем больше амплитуда дыхательной волны. На АКФ это выражается большими осцилляциями кривой около оси абсцисс. На АКФ с медленным спаданием кривой дыхательные волны имеют очень малую амплитуду, а значения Т0.3 и Т0 - значения гораздо большие 1. Подобные медленно спадающие кривые с присутствием апериодических составляющих свидетельствуют о наличии переходного процесса в регуляции функций (например, в связи с незавершенным процессом восстановления, хотя пациент и находится в состоянии относительного покоя, слабой тренированности на выносливость, перетренировке, либо более серьезных нарушениях деятельности сердца).

3. Спектральный анализ волновой структуры сердечного ритма. Графически представляет частотную структуру колебаний ритма сердца в зависимости от времени преобразования последовательности R-R интервалов. Анализируется соотношение амплитуд пиков на разных частотах начиная от малых частот, соответствующих присутствию больших периодов регуляции сердечного ритма до высоких частот, соответствующих дыхательным волнам. Соотношение амплитуды, соответствующей дыхательной частоте, и амплитуды при нулевой частоте (очень большие периоды) позволяет судить о степени централизации управления сердечным ритмом.

В основе спектрального анализа ритма сердца лежит представление о том, что разные частоты в структуре ритма отражают наличие разных уровней управления сердечным ритмом и соответственно разную степень напряженности регуляторных систем организма. Согласно теории Р.М.Баевского (1986) необходимым условием формирования управляющих сигналов является наличие достаточного времени для приема и обработки поступающей от различных рецепторов информации. Больший объем информации требует большего времени для ее переработки и привлечения более высоких уровней управления для адекватной реакции на эту информацию. Чем более неблагополучно состояние организма, тем больше "неблагоприятной" информации необходимо перерабатывать и тем чаще подключать для этого ЦНС. Эти представления делают возможным по спектральным характеристикам сердечного ритма судить о степени централизации управления ритмом и соответственно цене адаптации организма к тем условиям, в которых он находится. В условиях хорошей адаптации "центральный надсмотрщик" не нужен, так как вполне справляется автономный контур регуляции. Известно (Р.М.Баевский, 1986), что автономный контур регуляции выражается в сердечном ритме дыхательными волнами с периодом в 3-5 средних R-R интервалов, в то время как центральный контур характеризуется более низкими частотами (большими периодами), соответствующими медленным волнам 1-го порядка (11-13 средних R-R периодов), медленным волнам 2-го порядка (25-30 средних R-R периодов) и более медленным периодическим и непериодическим процессам. Таким образом задача сводится к выделению периодических составляющих сердечного ритма для последующего определения доминирующего уровня управления. Чем "тяжелее" организму, тем выше централизация управления и, соответственно, тем больший вклад в общую картину ритма вносят длиннопериодические составляющие (недыхательные медленные волны). Например, при перетренировке период и амплитуда медленных волн могут возрасти в 2 и более раз по сравнению с оптимальным состоянием организма. Рост тренированности и следовательно адаптации к нагрузкам сопровождается уменьшением амплитуды недыхательных медленных волн (1-го и 2-го порядка) и уменьшению апериодических составляющих. На графике спектра это выражается в увеличении пика, отражающего дыхательную волну и уменьшению пиков медленных недыхательных волн и значения спектральной амплитуды при нулевой частоте.

4. Вариационная пульсограмма (ВПГ). Представляет собой гистограмму распределения записанных R-R интервалов. По оси абсцисс откладываются значения длительности R-R интервалов с шагом 0.05 сек (классы), по оси ординат - количество интервалов, попавших в данный класс. По форме гистограммы можно судить о состоянии автономной регуляции, в частности о соотношении симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы. При анализе распределения определяется ряд статистических характеристик ритма:

Мо - мода - значение наиболее встречаемого R-R интервала;

АМо - амплитуда моды - частота встречаемости Мо в анализируемой совокупности интервалов ( в процентах к общему числу R-R интервалов);

AR-R - размах - разность между максимальным и минимальным значениями R-R интервалов.

Форма ВПГ позволяет определить следующие типы регуляции:

Симпатикотонический (Мо>0.7с, АХ>0.15с);

Нормотонический (Мо=0.7-1.0с, АХ=0.18-0.19с);

Вазотонический (Мо=1.0-1.2с, АХ= 0.24 - 0.47 с).

Известно, что вне зависимости от пола и возраста спортсменов с улучшением адаптации происходит сдвиг моды вправо и расширение основания гистограммы.

Стойкие нарушения ритма проявляются в распаде ВПГ на несколько частей - появлении отдельно стоящих фрагментов.

При любом использовании данного материала ссылка на первоисточник обязательна!

Диагностика функционального состояния спортсменов на основе применения метода вариационной пульсометрии / Зайцев В.К. [и др.] // Сб. тр. учен. РГАФК. - М., 2000. - С. 158-165.