Abstract

ESTIMATION OF SLOW WAVE VARIABILITY OF HEMODYNAMICS PARAMETERS OF CHILDREN OF 6-10 YEAR OLD FROM SOCIALREHABILITATION CENTER

A.V. Nenasheva, Ph. D., associate professor

A.S. Aminov, Ph. D., associate professor

The Southern-Ural state university, Chelyabinsk

Key words: social crisis, functional tests, regulation, general capacity, frequency of fluctuations, spectrum centre, range of influence, blood circulation.

The authors have considered from modern positions the regulative mechanisms of changes of blood circulation at functional tests at children from the social-rehabilitation center. Frequency characteristics, absolute capacity and spectrum center of four parameters of cardio hemodynamics are revealed. The new data are brought in the age physiology.

ОЦЕНКА МЕДЛЕННОВОЛНОВОЙ ВАРИАБЕЛЬНОСТИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ГЕМОДИНАМИКИ ДЕТЕЙ 6-10 ЛЕТ СОЦИАЛЬНО-РЕАБИЛИТАЦИОННОГО ЦЕНТРА

Кандидат биологических наук, доцент А. В. Ненашева
Кандидат биологических наук, доцент А. С. Аминов
Южно-Уральский государственный университет, Челябинск

Ключевые слова: социальный кризис, функциональные пробы, регуляция, общая мощность, частота колебаний, середина спектра, диапазон воздействия, кровообращение.

Актуальность. В настоящее время проблема детей-сирот остро встает в связи с социальным кризисом, приводящим к резкому снижению социального благополучия населения. По данным Госкомстата России, в стране насчитывается более 800 тысяч детей-сирот и детей, лишенных родительского попечения. До 75 % контингента домов ребенка составляют дети с тяжелой хронической патологией, преимущественно центральной нервной системы, относящиеся к наиболее низким группам здоровья. Лишь 4,7 % детей квалифицируются как практически здоровые.

В доступной нам литературе мы не встретили интерпретации реакций на те функциональные пробы, которые представлены в настоящем исследовании. Имеются исследования реакций сердечно-сосудистой системы (ССС) на ортостатические пробы.

Одним из регуляторных механизмов системообразующего характера является колебательная активность системы кровообращения, несущая многогранные функции в единой функциональной системе. Оценка частотных характеристик кардиогемодинамики позволяет рассмотреть мозаику многоуровневых регуляторных механизмов во всей многогранности их проявлений, интеграции и взаимосвязей гибкого и жесткого характера. Как показали наши предыдущие исследования, такие связи носят общесистемный и автономно-поддерживающий характер. Помехоустойчивость системы обусловливает уровень ее биологической надежности, возможность функционирования нового психофизиологического потенциала (ПФП), определяющего поведение системы и механизмы регуляции и саморегуляции.

Организация и методы исследования. В исследовании принимали участие дети обоего пола в возрасте 6-10 лет социально-реабилитационного центра Курчатовского района г. Челябинска. Исследование проводилось в научно-исследовательской лаборатории двигательной активности и спорта ЮУрГУ с помощью диагностирующей технологии "Кентавр". Исследование системы кровообращения по данной технологии включает в себя электрокардиографию, реографию, с помощью которой определяются ударный и минутный объемы выбрасываемой сердцем крови, сила сокращений миокарда и артериальное давление. С помощью фотоплетизмографии определяется пульсация периферических микрососудов, что отражает их тонус. В исследовании применялись следующие функциональные пробы: лежа (1), лежа с умственной нагрузкой (2), холодовая проба (3), стоя (4), лежа после физической нагрузки (5).

Результаты исследования и их обсуждение. Сравнение модельных характеристик систолического артериального давления (АДс) в вышеуказанных пробах показало, что изучаемый показатель увеличивался в пробе лежа с умственной нагрузкой (р<0,01), при холодовой пробе снижался (р<0,01). В позе стоя показатели АД с существенно увеличились (р<0,01), а в период реституции недостоверно снизились по сравнению с позой стоя.

Изменение мощности колебаний, которые достоверно изменялись при сравнении показателей 1-й и 5-й и 2-й и 5-й проб (р<0,001-0,05).

Мощность колебаний несколько повысилась в пробе с умственной нагрузкой (УН) и затем значительно повысилась при холодовой пробе, недостоверно уменьшилась в позе стоя и значительно повысилась после физической нагрузки. Следует отметить, что самая высокая мощность наблюдалась в реакциях на холодовое воздействие и после физической нагрузки.

Середина спектра изменялась следующим образом. В позе лежа, лежа с умственной нагрузкой и при холодовом воздействии существенных различий не отмечалось. Снизилась середина спектра колебаний в позе стоя и лежа после физической нагрузки.

Частотные изменения мощности колебаний наблюдались в трех диапазонах: Р1, Р2, Р3. При этом общей мощности колебаний в высокочастотном диапазоне не отмечалось. Применяемые пробы вызвали следующие изменения мощности колебаний в самом низком частотном диапазоне. Сравнение показателей в положении лежа и лежа умственной нагрузкой вызвало значительное снижение частоты колебаний (р<0,001). Достоверные различия наблюдались в показателях частоты колебаний во 2-й и 5-й пробах (р<0,05).

Мощность колебаний в очень низкочастотном диапазоне (Р2) на применяемые воздействия изменялась следующим образом. В пробе лежа с умственной нагрузкой произошло некоторое снижение Р2 по сравнению с фоном. При холодовой пробе данный показатель несколько увеличился по сравнению с фоном. После холодовой пробы в позе стоя показатель Р2 несколько снизился, а после физической нагрузки достоверно увеличился по сравнению с фоном. Мощность колебаний в низкочастотном диапазоне в пробе лежа с умственной нагрузкой несколько снизилась, затем резко повысилась при холодовой пробе с последующим снижением в позе стоя и относительной стабилизацией этого показателя после физической нагрузки.

Изменения частотных характеристик медленноволновой вариабельности систолического артериального давления проявляются в смещении спектров из очень низкочастотного в ультранизкочастотный диапазон, что также является отражением повышения роли надсегментарных механизмов и метаболических факторов в регуляции сосудистого тонуса после кратковременной физической нагрузки.

Достоверные различия наблюдались между пробами 1-2 (р<0,05); 1-3 (р>0,05); 1-4 (р<0,001); 1-5 (р<0,01). Можно полагать, что смена положения тела, умственная нагрузка, холодовые воздействия и физическая нагрузка вызывают доминирование гуморально-гормональных воздействий различного уровня. Затем следуют барорефлекторные и центральнонервные регуляторные влияния. Первый этап в развитии системы кровообращения приходится на обследуемый возраст, который характеризуется значительным нарастанием показателей центральной гемодинамики, изменением интенсивности периферического кровообращения.

Таким образом, изменения артериального давления и его медленноволновой вариабельности после кратковременной физической нагрузки у детей следующие:

- повышение систолического и пульсового артериального давления;

- повышение общей вариабельности артериального давления;

- увеличение ультра- и очень низкочастотных колебаний медленноволнового спектра артериального давления;

- относительное перераспределение мощности медленноволновых колебаний из низкочастотного в ультранизкочастотный диапазон спектра артериального давления;

- снижение частоты медленноволновых колебаний артериального давления и смещение спектров из очень низкочастотного в ультранизкочастотный диапазон.

Например, при гипотезе трехуровневой организации системы регуляции функций, выдвинутой Р. М. Баевским [4], высокочастотные и низкочастотные колебания, возникшие в результате вагусных и симпатических влияний, можно отнести к третьему уровню, который обеспечивает внутрисистемный гомеостаз кровообращения. На этом уровне наблюдается регуляция изменений, возникших повседневно: ортостаз, физическая нагрузка и пр. Очень низкочастотные колебания можно отнести ко второму уровню системы регуляции, которая осуществляет уравновешивание различных систем организма между собой и обеспечивает межсистемный гомеостаз. Основное место на этом уровне отводится различным гуморальным системам регуляции. И, наконец, самые низкочастотные колебания, могут быть связаны с внешней средой (адаптация). По данным Р. М. Баевского, к этому уровню относится центральная нервная система, что подтверждается многими исследованиями [5]. Однако, видимо, при рассмотрении СНЧ и ОНЧ колебаний периферического кровообращения, основное внимание необходимо уделять местным факторам регуляции.

Достоверные различия наблюдались между показателями частоты сердечных сокращений (ЧСС) во 2-й и 5-й пробах, 3-й и 4-й пробах (р<0,05); 3-й и 5-й пробах (р<0,01); 4-й и 5-й пробах (р<0,01).

Как известно [3, 1], одним из достоверных маркеров деятельности систем регуляции является вариабельность функции органов и систем. При этом спектр колебаний показателей достаточно широк. Например, колебания ЧСС связаны со всем медленноволновым диапазоном, следовательно, на ритм сердца оказывает влияние широкий круг нервных и гуморальных факторов, гамму которых можно определить только при проведении спектрального анализа.

Общая мощность спектра колебаний ЧСС достоверно последовательно увеличивалась в пробах лежа с умственной нагрузкой, холодовой, стоя и особенно после физической нагрузки (р<0,01-0,001).

Середина спектра колебаний вариативно изменялась под воздействием функциональных проб. Несколько повышалась середина спектра в позе лежа с умственной нагрузкой, затем снижалась при холодовом воздействии и особенно сильно - в позе стоя (р<0,01). После физической нагрузки показатели Fm приблизились к исходным данным.

Частота колебаний отмечалась в четырех диапазонах: Р1, Р2, Р3, Р4. Сравнение показателей Р1 в позе с умственной нагрузкой показало их достоверное повышение (р<0,001). В позе стоя показатель Р1 снизился по сравнению с двумя предыдущими пробами, но был достоверно выше фоновых данных (Р1 и 4, р<0,001). Особенно резкое повышение ультранизкочастотных колебаний наблюдалось после физической нагрузки.

Частота колебаний в Р2 достоверно повышалась в пробах с умственной нагрузкой и стабилизировалась при холодовой пробе (р<0,01) с последующим повышением в пробе стоя (р<0,01) и особенно резким после физической нагрузки (р<0,001). Частота колебаний в низкочастотном диапазоне (Р3) существенно не изменялась в первых трех пробах, затем достоверно увеличилась в пробе стоя (р<0,05), а после физической нагрузки стала ниже уровня фоновых данных (Р4 и Р5, р<0,001).

Частота колебаний в высокочастотном спектре (Р4) существенно не изменялась в первых трех пробах, а в позе стоя значимо снизилась по сравнению с холодовой пробой (р<0,01). После физической нагрузки по сравнению с позой стоя показатель Р4 незначительно увеличился, но оставался ниже данных первых трех проб исследования. Процентное распределение показателей волновой активности выявило доминирование гуморально-гормональной регуляции, затем следовали барорефлекторная регуляция, объемная регуляция (PS) и центрально-нервная регуляция. Однако по отдельным функциональным пробам ранжирование выявило иное распределение показателей.

Таким образом, изменения хронотропной функции сердца и ее медленноволновых колебаний сразу после кратковременной физической нагрузки у детей младшего и среднего школьного возраста следующие:

- урежение ЧСС;

- рост общей вариабельности частоты сердцебиений;

- урежение частоты медленноволновых колебаний ритма сердца;

- увеличение мощности ультра- и низкочастотных колебаний ритма сердца в медленноволновом спектре.

Показатели ударного объема (УО) в модельных значениях под воздействием функциональных проб изменялись волнообразно. Так, после пробы с умственной нагрузкой по сравнению с фоном наблюдалось некоторое снижение УО с последующим повышением до исходного уровня при холодовой пробе. В позе стоя по сравнению с исходным состоянием показатель УО снизился достоверно (р<0,01). После физической нагрузки УО увеличился статистически значимо по сравнению с позой стоя (р<0,01) и несколько превысил исходные данные.

Общая мощность колебаний существенно увеличилась в позе лежа с умственной нагрузкой (р<0,05), затем несколько снизилась и относительно стабилизировалась в последующих пробах. Середина спектра колебаний в позе лежа с умственной нагрузкой существенно не изменялась и несколько увеличилась при холодовой пробе с последующим уменьшением после исходного уровня в позе стоя и лежа после физической нагрузки.

Показатели ультранизкочастотных колебаний существенно повышались при умственной нагрузке (р<0,001), затем снижались при холодовых воздействиях (р<0,001) и достоверно повышались в позе стоя и в позе лежа после физической нагрузки по сравнению с холодовой пробой (р<0,001).

Показатели Р2 существенно возрастали после пробы с умственной нагрузкой (р<0,05), резко значимо снижались при холодовых воздействиях, достоверно увеличивались в позе стоя и в позе лежа после физической нагрузки (р<0,05) по сравнению с холодовой пробой.

Показатели Р3 существенно не изменялись, но имели тенденцию к снижению в первых трех пробах, затем несколько повысились в позе стоя и достоверно снизились после физической нагрузки (р<0,001) по сравнению с пробой стоя.

Показатели Р4 последовательно возрастали в первых трех пробах (р<0,01-0,001), стабилизировались в 4-й пробе и достоверно снизились в 5-й (р<0,01).

Процентное отношение уровней регуляторных воздействий в пробе лежа можно было проанализировать следующим образом: барорефлекторные влияния, PS, гуморально-гормональные и нервно-регуляторные. В позе лежа с умственной нагрузкой ранжирование выявило такую последовательность: PS, гуморально-гормональные, барорефлекторные и центрально-нервные регуляторные влияния. В холодовой пробе доминировали PS, барорефлекторные, гуморально-гормональные влияния. В позе стоя также преобладали объемрегулирующие влияния, затем гуморально-гормональные, барорефлекторные и центрально-нервные регуляторные воздействия. В позе лежа после физической нагрузки приоритетно выглядели гуморально-гормональные влияния, PS и центрально-нервные регуляторные воздействия. Несколько снижалась роль барорефлекторных воздействий.

Минутный объем кровообращения (МОК) в позе лежа с умственной нагрузкой незначительно снизился, затем несущественно повысился при холодовой пробе, недостоверно превысив фоновые данные, вновь снизился в позе стоя и несколько повысился после физической нагрузки, не достигая фоновых данных.

Общая мощность колебаний при умственной нагрузке повысилась, при холодовом воздействии несколько снизилась, в позе стоя вновь повысилась и еще более - после физической нагрузки (р<0,05).

Середина спектра колебаний МОК незначительно снизилась при умственной нагрузке, затем повысилась при холодовом воздействии. Показатель МОК еще более снизился в позе стоя и сильно в позе лежа после физической нагрузки.

Частота колебаний в диапазонах существенно увеличилась после умственной нагрузки, затем резко снизилась после холодовой пробы с последующим повышением в позе стоя и в позе лежа после физической нагрузки. Показатели Р2 изменялись почти аналогично показателям Р1. Однако достоверные изменения наблюдались в 1-й и 4-й пробах (р<0,05).

Показатели Р3 были стабильны в первых двух пробах, затем несколько снизились при холодовой пробе (р<0,05) с последующим увеличением в позе стоя и снижением в позе лежа после физической нагрузки. Показатели Р4 несколько увеличились после умственной нагрузки и затем были стабильны на уровне фоновых данных.

Процентное распределение показателей в позе лежа было следующим: барорефлекторные, центрально-нервные, РS (Р1-2, р<0,001) и гуморальногормональные воздействия. В позе лежа с умствен ной нагрузкой произошло существенное перераспределение регуляторных воздействий МОК. На первое место вышла достоверно увеличившая объемная регуляция периферических сосудов, затем шли баро-рефлекторная (р<0,01) и гуморально-гормональная регуляции. Центрально-нервная регуляция достоверно снижалась по сравнению с позой лежа (р<0,001). При холодовом воздействии объемрегулирующее влияние периферического кровообращения еще более повысилось. На втором месте оказались барорефлекторные воздействия, несколько снизили свое влияние гуморально-гормональная и еще более - центрально-нервная регуляции. В позе стоя показатели PS-воздействий достоверно снизились (р<0,01), на втором месте оказались гуморально-гормональные воздействия, которые достоверно увеличились по сравнению с ходовой пробой (р<0,05). Центральная регуляция кровообращения несколько повысилась. В позе лежа после физической нагрузки также доминировала PS-регуляция, затем шли гуморально-гормональная регуляция, барорефлекторная и существенно повысилась центрально-нервная регуляция МОК.

В исследовании выявлена сложная и многоуровневая система регуляции кардиогемодинамики, состоящая из четырех ступеней. Можно полагать, во-первых, что специфика регуляции кровообращения зависима от величины пороговых воздействий различных функциональных проб, во-вторых, реакция системы кровообращения и их регуляторные механизмы зависели от возрастных особенностей детей препубертатного развития.

1. Астахов А. А. Медленноволновые процессы гемодинамики // Инженеринг в медицине. Колебательные процессы гемодинамики. Пульсация и флюктуация сердечно-сосудистой системы: Сб. науч. тр. II науч._практ. конф. и I Всерос. симпозиума. - Челябинск: АТМН, 2000, с. 50-63.

2. Баевский Р. М. Анализ вариабельности сердечного ритма в космической биологии и медицине. Передача биомедицинской информации // Основы космической биологии и медицины. 1975. Т. 2. Кн. 2, с. 258.

3. Баевский Р. М., Чернышов М. К. Некоторые аспекты системного подхода к анализу временной организации функции в живом организме // Теоретические и прикладные аспекты временной организации биосистем. - М.: Наука, 1976, с. 174-186.

4. Баевский Р. М. Анализ вариабельности сердечного ритма в космической медицине // Физиология человека. 2002. Т. 28, № 2, с. 70-82.

5. Машин В. А., Машина М. Н. Анализ вариабельности ритма сердца при негативных функциональных состояниях в ходе сеансов психологической релаксации // Физиология человека. 2000. Т. 26, № 4, с. 48-54