АНАЛИЗ ВАРИАБЕЛЬНОСТИ СЕРДЕЧНОГО РИТМА КАК СОВРЕМЕННЫЙ МЕТОД ДИАГНОСТИКИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА

УДК 612.172.2

 

АНАЛИЗ ВАРИАБЕЛЬНОСТИ СЕРДЕЧНОГО РИТМА КАК СОВРЕМЕННЫЙ МЕТОД ДИАГНОСТИКИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА

 

Д.В. Евстифеев, студент

ФГБОУ ВО «Пензенский Государственный Университет»

(440026, Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40)

E-mail: danila58-476@yandex.ru

 

С.В. Юрмашева, студент

ФГБОУ ВО «Пензенский Государственный Университет»

(440026, Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40)

E-mail: svetayurm@mail.ru

 

Научный руководитель: Н.Л. Ильина, кандидат биологических наук, доцент

ФГБОУ ВО «Пензенский Государственный Университет»

(440026, Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40)

E-mail: ilinanl@mail.ru

 

Аннотация. Анализ вариабельности сердечного ритма является важным показателем состояния автономной нервной системы и адаптационных возможностей организма. Результаты различных исследований подчеркивают важность изучения вариабельности сердечного ритма для диагностики и прогнозирования сердечно-сосудистых заболеваний, а также для разработки индивидуальных подходов к лечению и реабилитации пациентов. Представленные данные могут быть использованы для оптимизации методов мониторинга сердечной активности и разработки новых стратегий коррекции нарушений автономной регуляции сердца.

Ключевые слова: вариабельность сердечного ритма, сердечная активность, стресс, автономная нервная система.

 

Сердечный ритм является важным показателем состояния организма, отражающим его адаптационные возможности и функциональное состояние. Взаимодействие симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы, а также гуморальных факторов, регулирует работу сердца для поддержания оптимальных условий внутренней среды [6]. Отклонения в этой регуляции могут быть ранними признаками нарушений в организме и имеют важное диагностическое и прогностическое значение. Исследование вариабельности сердечного ритма является эффективным методом оценки состояния сердечно-сосудистой системы и других систем организма, а также полезным при диагностике различных патологий. Ритм сердца формируется под влиянием разнообразных факторов, включая нервные системы и гуморальные медиаторы. Барорецепторы и хеморецепторы играют ключевую роль в регуляции сердечного ритма, обеспечивая стабильность работы сердца и артериального давления. Анализ вариабельности сердечного ритма позволяет понять сложные взаимосвязи между различными системами регуляции организма и выявить особенности их взаимодействия.

Актуальность исследования вариабельности сердечного ритма в настоящее время обусловлена рядом факторов, таких как увеличение числа сердечно-сосудистых заболеваний, стремительное развитие технологий для мониторинга сердечной активности и повышенный интерес к методам нервно-сердечной регуляции [1].  Исследования вариабельности частоты сердечных сокращений позволяют получить точную информацию о состоянии вегетативной нервной системы и оценить адаптационные возможности организма.

Одним из основных направлений исследований в области вариабельности сердечного ритма является изучение влияния стресса на сердечную активность. Стресс является одним из основных факторов, способствующих развитию сердечно-сосудистых заболеваний, поэтому понимание механизмов его воздействия на сердце имеет большое значение для профилактики и лечения сердечно-сосудистых заболеваний.

Другим актуальным направлением исследований является изучение вариабельности сердечного ритма у пациентов с различными заболеваниями, такими как сахарный диабет, артериальная гипертензия, хроническая обструктивная болезнь легких и др. Изучение изменений вариабельности сердечного ритма у таких пациентов позволяет выявить особенности функционирования автономной нервной системы при различных патологических состояниях и определить возможные подходы к коррекции этих изменений.

Целью работы является изучение и анализ вариабельности сердечного ритма как современного метода диагностики функционального состояния организма человека с целью выявления возможных патологий, определения факторов риска и разработки эффективных методов профилактики и лечения сердечно-сосудистых заболеваний.

 

Первые упоминания о сердечном ритме можно найти еще в древних медицинских текстах, где описывались различные методы для его измерения и анализа. Однако, идея о вариабельности сердечного ритма как показателе здоровья возникла гораздо позже, в XIX веке [3].

Одним из первых исследователей, который обратил внимание на изменчивость сердечного ритма, был итальянский физиолог Карло Маттеуччи. В 1854 году он опубликовал свою работу, в которой описывал результаты экспериментов с измерением пульса у различных животных. Он обнаружил, что сердечный ритм не всегда был постоянным, а менялся в зависимости от различных факторов, таких как физическая активность или эмоциональное состояние.

Однако идея о вариабельности сердечного ритма как индикаторе здоровья человека стала широко известной только в последние десятилетия. С развитием технологий и методик измерения сердечного ритма, таких как ЭКГ и специальные приборы для анализа вариабельности сердечного ритма, исследователи стали все более заинтересованы в этом аспекте.

Сегодня изучение вариабельности сердечного ритма является одной из ключевых областей исследований в кардиологии и нейрофизиологии. Множество исследований показывают, что вариабельность сердечного ритма может быть связана с различными заболеваниями и состояниями организма, такими как стресс, депрессия, артериальная гипертония и даже риск развития сердечно-сосудистых заболеваний.

Благодаря современным методам анализа данных и компьютерным технологиям, появилась возможность точно измерять и интерпретировать вариабельность сердечного ритма. Это позволяет нам не только выявлять потенциальные проблемы заболевания заблаговременно, но и использовать эту информацию для разработки индивидуализированных программ лечения и профилактики.

Изучение вариабельности сердечного ритма также находит применение в спортивной медицине и тренировочном процессе. Спортсмены и тренеры используют данные о вариабельности сердечного ритма для оптимизации тренировочных нагрузок и предотвращения переутомления.

Для определения вариабельности сердечного ритма используются следующие методы [10]:

1. Статистический анализ: Этот метод включает в себя оценку основных параметров сердечного ритма, таких как средняя частота сердечных сокращений, стандартное отклонение от этой средней частоты, коэффициент вариации и другие статистические показатели. Статистический анализ позволяет оценить уровень изменчивости сердечного ритма на основе математических расчетов и сравнения различных параметров.

2. Вариационная пульсометрия: Этот метод основан на анализе изменений интервалов между сердечными сокращениями. Он позволяет оценить вариабельность сердечного ритма на основе временных параметров, таких как  стандартное отклонение всех R-R интервалов. RMSSD (мс) — квадратный корень из среднего квадрата разности значений соседних интервалов R-R.

Этот показатель используется для оценки вариабельности сердечного ритма (ВСР) с малой продолжительностью циклов.

3. Автокорреляционный анализ: Этот метод используется для оценки зависимости между последовательными значениями сердечного ритма. Путем анализа автокорреляционной функции можно выявить закономерности и цикличность в изменениях сердечного ритма.

4. Корреляционная ритмография: Этот метод позволяет оценить связь между сердечным ритмом и другими физиологическими параметрами или внешними факторами. Путем анализа корреляций между сердечным ритмом и другими переменными можно выявить влияние различных факторов на вариабельность сердечного ритма.

5. Спектральный анализ: Этот метод основан на разложении сердечного ритма на различные частотные компоненты с помощью преобразования Фурье. Спектральный анализ позволяет оценить вклад различных частотных компонент в общую изменчивость сердечного ритма, что может быть полезно для изучения вегетативной регуляции сердца.

Каждый из этих методов имеет свои преимущества и недостатки, и их комбинированное использование может дать более полное представление о вариабельности сердечного ритма. Аппаратно-программные комплексы, такие как «Варикард», обеспечивают возможность проведения всех этих видов анализа вариабельности сердечного ритма в интегрированном формате, что упрощает и ускоряет процесс исследования.

Методы определения вариабельности сердечного ритма (HRV) используются в различных областях медицины и науки для оценки автономной нервной системы и состояния сердечно-сосудистой системы [4]. Вот некоторые из основных областей, где методы исследования вариабельности сердечного ритма применяются:

1. Клиническая кардиология:

– Оценка риска сердечно-сосудистых заболеваний: Изменения вариабельности сердечного ритма могут быть связаны с риском развития сердечно-сосудистых заболеваний, таких как инфаркт миокарда или аритмии.

– Диагностика аритмий: анализ вариабельности сердечного ритма может помочь в диагностике различных типов аритмий и других сердечных нарушений.

2. Стресс-тестирование:

– Оценка физиологического ответа на физическую нагрузку: Методы исследования вариабельности сердечного ритма могут использоваться для оценки адаптации сердечно-сосудистой системы к физической нагрузке.

3. Спортивная медицина:

– Оценка физической подготовленности: Анализ вариабельности сердечного ритма может быть полезен для оценки уровня физической подготовленности спортсменов и оптимизации тренировочного процесса.

4. Стресс-управление и психофизиология:

– Оценка стресса и регуляции эмоций: Изменения вариабельности сердечного ритма могут свидетельствовать о стрессе, а также использоваться для оценки эффективности методов релаксации и стресс-управления.

5. Научные исследования:

– Исследования в области нейронауки и психофизиологии: Методы исследования вариабельности сердечного ритма используются для изучения взаимосвязей между активностью автономной нервной системы, эмоциями, поведением и здоровьем.

Это лишь несколько примеров областей, где методы исследования вариабельности сердечного ритма могут быть применены для оценки состояния сердечно-сосудистой системы и других физиологических процессов.

На основе анализа вариабельности сердечного ритма были проведены различные исследования. В одном из них с использованием программы скрининг-диагностики «Омега-М» были получены показатели функциональных систем организма четырех групп испытуемых [2]. В ходе проведения исследования были зафиксированы начальные показатели и конечные после проведения дыхательных упражнений.Вышеуказанные упражнения действительно повышают показатели функциональных систем организма большинства испытуемых.

Также была подтверждена польза специальной корректирующей программы для людей пожилого возраста с избыточной массой тела [9]. Программа включает в себя индивидуальные дыхательные упражнения, которые помогают восстановить многие показатели функциональной активности организма, снизить биологический возраст и повысить общую работоспособность.

Благодаря проведенным исследованиям удалось на практике доказать эффективность йоги для улучшения самочувствия, повышения двигательной активности, укрепления опорно-двигательного аппарата [5]. Отмечаются наиболее нормализованные показатели работоспособности у группы исследуемых, регулярно посещающих занятия йогой, в отличие от той группы, которая только начинает посещать занятия [8]. Происходит снижение биологического возраста за счет нормализации высокочастотных ритмов мозга (альфа и бета), индекса вегетативного равновесия и индекса напряженности сердца. Сравнительные результаты диагностики группы до и после проведения 5-минутной дыхательной программы показали, что даже однократное выполнение дыхательных упражнений нормализует показатели ритмов мозга и снижает биологический возраст.

Ранее проведенный мониторинг выявил четкую необходимость применения индивидуальной дыхательной программы «Омега» в тренировочном процессе спортсменов. Данная программа отличается удобством применения по сравнению с более сложными, на наш взгляд, методиками проф. В. Г. Тристана [7].

Исследование вариабельности сердечного ритма (ВСР) представляет собой мощный инструмент для оценки состояния систем регуляции организма, особенно при психоэмоциональном стрессе и сердечно-сосудистыхзаболеваниях. Увеличение вариабельности связано с повышенной устойчивостью регуляторных механизмов, в то время как ее снижение может увеличить риск  возникновения проблем. Несмотря на потенциал метода анализа ВСР в медицине, существуют проблемы стандартизации методики и оценки его предсказывающей ценности. Дальнейшие исследования в этой области необходимы для улучшения понимания и использования ВСР в клинической практике.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Алейникова, Т.В. Вариабельность сердечного ритма (обзор литературы) //Проблемы здоровья и экологии. – 2012. – №. 1 (31). – С. 17-23. DOI: https://doi.org/10.51523/2708-6011.2012-9-1-3.
2. Архипов, А.П. Особенности активности функциональных систем и мощности ритмов мозга у студентов и школьников старших классов / А. П. Архипов, Н. Л. Ильина, М. И. Скороделова, Н. И. Микуляк // Вестник Пензенсого государственного университета. – 2019. – №1 (25). – С. 59-63.
3. Баевский, Р.М. Анализ вариабельности сердечного ритма: история и философия, теория и практика //Клиническая информатика и телемедицина. – 2004. – Т. 1. – №. 1. – С. 54-64.
4. Баевский, Р.М., Иванов, Г.Г. Вариабельность сердечного ритма: теоретические аспекты и возможности клинического применения // Ультразвуковая и функциональная диагностика. – 2001. – №. 3. – С. 108-127.
5. Иванов, В.Д., Ярушин, С.А. ЗАНЯТИЯ ЙОГОЙ. УСЛОВИЯ БЛАГОПРИЯТНОГО ВЛИЯНИЯ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА // Здоровье человека, теория и методика физической культуры и спорта. – 2019. – № 4(15). – С. 427-433. DOI: http://hpcas.ru/article/view/7130.
6. Ильина, Н.Л. Активация функциональных систем у женщин пожилого возраста с повышенным индексом массы тела за счет включения в реабилитационную программу специальных дыхательных упражнений/ Н. Л. Ильина, С. В. Тарасов, А. С. Кинзирский // Вестник Пензенского государственного университета. – 2018. – №1 (21). – С. 54-59.
7. Ильина, Н.Л. Альфа – ритм мозга как показатель адаптированности к спортивной деятельности и влияние индивидуальной дыхательной программы «Омега» на его стабилизацию/ Н. Л. Ильина // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Естественные науки. – 2013. – №4 (4). – С. 18-24.
8. Ильина, Н.Л., Тарасов, С.В., Белова, О.А., Казанцева, Д.Б.  Особенности параметров оценки биологического возраста с помощью скрининг-диагностики "Омега-С" у лиц, осваивающих методы активного обучения // Международный научно-исследовательский журнал. – 2017. – № 1-3 (55). – С. 125-128. DOI: https://doi.org/10.23670/IRJ.2017.55.148.
9. Михайлов, В.М. Вариабельность ритма сердца. Опыт практического применения метода. – Иваново. – 2000. – С. 4-9.
10.  Juliano Miguel Amado Roque. Variabilidade da frequência cardiac. Coimbra. – 2009. – Pp. 11-15.

 

REFERENCES

1.   Alejnikova T.V. Variabel'nost' serdechnogo ritma (obzor literatury) [Heart rate variability (literature review)]. Problemy zdorov'ya i ekologii [Health and environmental issues]. 2012. No. 1 (31). Pp. 17-23. DOI: https://doi.org/10.51523/2708-6011.2012-9-1-3.

2.   Arhipov A.P. Osobennosti aktivnosti funkcional'nyh sistem i moshchnosti ritmov mozga u studentov i shkol'nikov starshih klassov [Features of the activity of functional systems and the power of brain rhythms in high school students and schoolchildren]. A. P. Arhipov, N. L. Il'ina, M. I. Skorodelova, N. I. Mikulyak. Vestnik Penzensogo gosudarstvennogo universiteta [Herald of Penza State University]. 2019. No. 1 (25). Pp. 59-63.

3.   Baevskij R.M. Analiz variabel'nosti serdechnogo ritma: istoriya i filosofiya, teoriya i praktika [Heart rate variability analysis: history and philosophy, theory and practice]. Klinicheskaya informatika i telemedicina [Clinical informatics and telemedicine]. 2004. Vol. 1. No. 1. Pp. 54-64.

4.   Baevskij R.M., Ivanov G.G. Variabel'nost' serdechnogo ritma: teoreticheskie aspekty i vozmozhnosti klinicheskogo primeneniya [Heart rate variability: theoretical aspects and clinical applications]. Ul'trazvukovaya i funkcional'naya diagnostika [Ultrasound and functional diagnostics]. 2001. No. 3. Pp. 108-127.

5.   Ivanov V.D., YArushin S.A. ZANYATIYA JOGOJ [YOGA CLASSES]. USLOVIYA BLAGOPRIYATNOGO VLIYANIYA NA ORGANIZM CHELOVEKA [CONDITIONS OF BENEFICIAL EFFECT ON HUMAN BODY]. Zdorov'e cheloveka, teoriya i metodika fizicheskoj kul'tury i sporta [Human health, theory and methodology of physical culture and sports]. 2019. No. 4(15). Pp. 427-433. DOI: http://hpcas.ru/article/view/7130.

6.   Il'ina N.L. Aktivaciya funkcional'nyh sistem u zhenshchin pozhilogo vozrasta s povyshennym indeksom massy tela za schet vklyucheniya v reabilitacionnuyu programmu special'nyh dyhatel'nyh uprazhnenij [Activation of functional systems in elderly women with an increased body mass index due to the inclusion of special respiratory exercises in the rehabilitation program]. N. L. Il'ina, S. V. Tarasov, A. S. Kinzirskij. Vestnik Penzenskogo gosudarstvennogo universiteta [Bulletin of Penza State University]. 2018. No. 1 (21). Pp. 54-59.

7.   Il'ina N.L. Al'fa – ritm mozga kak pokazatel' adaptirovannosti k sportivnoj deyatel'nosti i vliyanie individual'noj dyhatel'noj programmy «Omega» na ego stabilizaciyu [Alpha - brain rhythm as an indicator of adaptation to sports activities and the influence of the individual respiratory program "Omega" on its stabilization]. N. L. Il'ina. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedenij [News of higher educational institutions]. Povolzhskij region [Volga region]. Estestvennye nauki [Natural sciences]. 2013. No. 4 (4). Pp. 18-24.

8.   Il'ina N.L., Tarasov S.V., Belova O.A., Kazanceva D.B.  Osobennosti parametrov ocenki biologicheskogo vozrasta s pomoshch'yu skrining-diagnostiki "Omega-S" u lic, osvaivayushchih metody aktivnogo obucheniya [Peculiarities of biological age assessment parameters using Omega-C screening diagnostics in individuals mastering active learning methods]. Mezhdunarodnyj nauchno-issledovatel'skij zhurnal. 2017. No. 1-3 (55). Pp. 125-128. DOI: https://doi.org/10.23670/IRJ.2017.55.148.

9.   Mihajlov V.M. Variabel'nost' ritma serdca [Heart rate variability]. Opyt prakticheskogo primeneniya metoda [Experience in practical application of the method]. Ivanovo. 2000. Pp. 4-9.

10. Juliano Miguel Amado Roque. Variabilidade da frequência cardiac. Coimbra. 2009. Pp. 11-15.

 

Материал поступил в редакцию 13.04.24

 

 

ANALYSIS OF HEART RATE VARIABILITY AS A MODERN METHOD

OF DIAGNOSING THE FUNCTIONAL STATE OF THE HUMAN BODY

 

D.V. Evstifeev, Student

FSBEI HE "Penza State University"

(440026, Russia, Penza, Krasnaya str., 40)

E-mail: danila58-476@yandex.ru

 

S.V. Yurmasheva, Student

FSBEI HE "Penza State University"

(440026, Russia, Penza, Krasnaya str., 40)

E-mail: svetayurm@mail.ru

 

Supervisor: N.L. Ilyina, Candidate of Biological Sciences, Associate Professor

FSBEI HE "Penza State University"

(440026, Russia, Penza, Krasnaya str., 40)

E-mail: ilinanl@mail.ru

 

Abstract. Analysis of heart rate variability is an important indicator of the state of the autonomous nervous system and the adaptive capabilities of the body. The results of various studies emphasize the importance of studying heart rate variability for the diagnosis and prediction of cardiovascular disease, as well as for the development of individualized approaches to the treatment and rehabilitation of patients. The presented data can be used to optimize methods for monitoring cardiac activity and develop new strategies for correcting cardiac autonomic disorders.

Keywords: heart rate variability, cardiac activity, stress, autonomous nervous system.