Дослідження при проведенні функціональних тестів

Функціональне тестування є важливою частиною досліджень ВСР. Основною метою при цьому є оцінка функціональних резервів механізмів вегетативної регуляції. Залежно від виду функціонального навантаження можуть тестуватися різні ланки системи управління фізіологічними функціями. Чутливість і реактивність вегетативної нервової системи, її симпатичного і парасимпатичного відділів при дії того або іншого тестуючого чинника можуть служити діагностичними і прогностичними критеріями. Найчастіше вживані функціональні проби при дослідженні ВСР: активна і пасивна ортостатична проба (в разі необхідності кліноортостатична проба); з фіксованим темпом дихання; проби Вальсальви й Ашнера; ізометрична проба навантаження і проба на велоергометрі. Залежно від вигляду тривалість запису серцевого ритму може коливатися від декількох хвилин (при пробі з фіксованим темпом дихання) до декількох годин (при фармакологічних пробах).

Фоновий (початковий) запис повинен проводиться в умовах спокою (див. вище) протягом не менше як 5 хв. Для порівняння з фоновим записом повинні використовуватися аналогічні за тривалістю записи, одержані на різних етапах функціональної проби.

Перехідний процес при функціональних пробах повинен аналізуватися спеціальними методами (тут ці методи не розглядаються). При цьому він повинен бути виділений із запису візуально або автоматично з використанням відповідних алгоритмів, що враховують нестаціонарність і нелінійність процесу. Аналіз перехідних процесів може мати самостійне діагностичне і прогностичне значення.

Дослідження в умовах звичної діяльності або при виконанні професійних навантажень

Застосування аналізу ВСР як метод оцінювання адаптаційних можливостей організму або поточного рівня стресу становить практичний інтерес для різних областей прикладної фізіології, професійної і спортивної медицини, а також для соціально-екологічних досліджень. Розвиток донозологічної діагностики зробив можливим виділення серед практично здорових людей обширних груп осіб з високим і дуже високим напруженням регуляторних систем, з підвищеним ризиком зриву адаптації і появи патологічних відхилень і захворювань. Такі особи потребують регулярного контролю рівня стресу і рекомендацій щодо збереження здоров'я.

Короткочасні або оперативні дослідження з тривалістю запису в 5–15 хв можуть проводитися в системі масових обстежень, коли необхідно оцінити стан групи людей і виділити осіб з підвищеним ризиком розвитку патології. У таких дослідженнях важливими є паралельний збір анамнезу, облік скарг, способу життя й антропометричних даних, а також вимірювання артеріального тиску. Записи повинні проводитися в умовах відносного спокою в положенні "лежачи" або "сидячи". Записи середньої тривалості (до 1 год) доцільно проводити відповідно до окремих етапів діяльності. У спортивній медицині такі записи можуть проводитися до і після змагань, під час виконання окремих спортивних навантажень (тільки стаціонарні ділянки запису).

Основні методи аналізу варіабельності серцевого ритму

Аналіз ВСР заснований на вимірюванні довготривалості RR-інтервалів ЕКГ і на формуванні динамічного ряду значень, які візуально відображаються у вигляді кардіоінтервалограми (ритмограми). Основне значення мають математико-статистичні методи.

Методи аналізу ВСР можна поділити на три великі класи:

- дослідження загальної варіабельності (статистичні методи і часовий аналіз);

- дослідження періодичних складових ВСР (частотний аналіз);

- дослідження внутрішньої організації динамічного ряду кардіоінтервалів (методи нелінійної динаміки, автокореляційний аналіз, кореляційна ритмографія)

Статистичні методи

Ці методи застосовуються для визначення безпосередньої кількісної оцінки варіабельності серцевого ритму в досліджуваний проміжок часу. При їх використанні кардіоінтервалограма розглядається як сукупність послідовних тимчасових проміжків – інтервалів RR. Найважливішими статистичними характеристиками динамічного ряду кардіоінтервалів є:

СКО – середнє квадратичне відхилення (виражається в мс) величин інтервалів RR за конкретний період (у зарубіжних публікаціях цей показник називають SDNN – Standard Devation, NN – означає ряд нормальних інтервалів "normal to normal" з виключенням екстрасистол).

SDANN – стандартне відхилення середніх значень, одержаних з
5- хвилинних сегментів при записах середньої тривалості, багатогодинних або 24-годинних записах. Подібним же чином можуть позначатися і стандартні відхилення середніх значень інших показників.

RMSSD – квадратне коріння з суми квадратів різниці величин послідовних пар інтервалів NN (нормальних інтервалів RR).

NN50 - кількість пар послідовних інтервалів NN, що розрізняються більш ніж на 50 мс, одержана за весь період запису.

PNN50 (%) – частка NN50 від загальної кількості послідовних пар інтервалів, що розрізняються більш ніж на 50 мс, одержана за весь період запису.

КВ – коефіцієнт варіації. Він зручний для практичного використовування, оскільки є нормованою оцінкою дисперсії (D) і може порівнюватися в осіб з різними значеннями частоти пульсу.

D, As, Ex – другий, третій і четвертий статистичні моменти. D – це СКО в квадраті, відображає сумарну потужність всіх періодичних і неперіодичних коливань. As – коефіцієнт асиметрії дає змогу судити про стаціонарність досліджуваного динамічного ряду, про наявність і вираженість перехідних процесів, зокрема трендів. Ex – коефіцієнт ексцесивності, відображає швидкість (крутизну) зміни випадкових нестаціонарних компонентів динамічного ряду.

Геометричні методи

До геометричних методів перш за все належить так звана «варіаційна пульсометрія». Суть варіаційної пульсометрії полягає у вивченні закону розподілу кардіоінтервалів як випадкових величин. При цьому будується варіаційна крива (крива розподілу кардіоінтервалів або гістограма) і визначаються її основні характеристики: Мо (Мода), АМо (амплітуда моди), ВАР (варіаційний розмах). Мода – це значення кардіоінтервалу, що найчастіше зустрічається в конкретному динамічному ряду. При нормальному розподілі і високій стаціонарності досліджуваного процесу Мо мало відрізняється від математичного очікування (М). АМо – це кількість кардіоінтервалів, що відповідають значенню моди, в % до обсягу вибірки. Варіаційний розмах відображає ступінь варіативності значень кардіоінтервалів у досліджуваному динамічному ряду. Він обчислюється за різницею (D – difference) максимального (Mx) і мінімального (Mn) значень кардіоінтервалів і іноді позначається як MxDMn. У західних працях цей показник позначається як TINN (trangular interpolation of NN intervals), оскільки обчислюється за інтерполюючим криву розподілу трикутником.

При побудові гістограм (або варіаційних пульсограм) першорядне значення має вибір способу угрупування даних. У багаторічній практиці склався традиційний підхід до угрупування кардіоінтервалів у діапазоні від 0,40 до 1,30 с і інтервалом в 0,05 с (50 мс). Точність обчислення – 0,01 с. Таким чином, виділяються 20 фіксованих діапазонів тривалостей кардіоінтервалів, що дає змогу порівнювати варіаційні пульсограми, одержані різними дослідниками. При цьому обсяг вибірки, в якій виробляється угрупування і побудова варіаційної пульсограми також стандартний – 5 хв. Інший спосіб побудови варіаційних пульсограм полягає в тому, щоб спочатку визначити модальне значення кардіоінтервалу, а потім, використовуючи діапазони по 50 мс, формувати гістограму в обидві сторони від Моди.

За даними варіаційної пульсометрії обчислюється широко поширений індекс напруження регуляторних систем (Ін = АMо/2*Mо*MxDMn).

Спектральні методи аналізу ВСР

Аналіз спектральної густини потужності коливань дає інформацію про розподіл потужності залежно від частоти коливань. Застосування спектрального аналізу дає змогу кількісно оцінити різні частотні складові коливань ритму серця і наочно графічно подати співвідношення різних компонентів серцевого ритму, що відображають активність певних ланок регуляторного механізму.

При спектральному аналізі ВСР важливе значення має тривалість аналізованої вибірки. При коротких записах (5 хв) виділяють три головних спектральних компоненти. Ці компоненти відповідають діапазонам дихальних хвиль і повільних хвиль 1-го і 2-го порядку. У західній літературі відповідні спектральні компоненти здобули назви високочастотних (High Frequency – HF), низькочастотних (Low Frequency – LF) і дуже низькочастотних (Very Low Frequency – VLF).

Частотні діапазони кожного з трьох вищезгаданих спектральних компонентів є дискусійними. Згідно із західними стандартами пропонуються такі діапазони частот: високочастотний діапазон (дихальні хвилі) – 0,4–0,15 Гц (2,5–6,5 с); низькочастотний діапазон (повільні хвилі 1-го порядку) – 0,15–0,04 Гц (6,5–25 с); дуже низькочастотний діапазон (повільні хвилі 2-го порядку) – 0,04–0,003 Гц (25–333 с). При аналізі тривалих записів виділяють також і ультра низькочастотний компонент – Ultra Low Frequency (ULF) з частотами, вищими за 0,003 Гц.

Досвід досліджень і результати досліджень, проведених багатьма зарубіжними авторами, показують необхідність корекції цих рекомендацій. Це стосується головним чином діапазону VLF.

При спектральному аналізі звичайно для кожного з компонентів обчислюють абсолютну сумарну потужність у діапазоні, середню потужність у діапазоні, значення максимальної гармоніки і відносне значення у відсотках від сумарної потужності у всіх діапазонах (Total Power – TP). При цьому ТР визначається як сума потужностей у діапазонах HF, LF і VLF. За даними спектрального аналізу серцевого ритму обчислюються такі похідні показники: індекс централізації – ІЦ (Index of Сentralization, IC = (HF+LF)/VLF) і індекс вагосимпатичної взаємодії LF/НF (табл. 6.1).

Таблиця 6.1

Скоректована схема частотних діапазонів при спектральному аналізі ВСР