Assessment of afterload dynamics in cardiac performance by electro cardiographic parameters of cardiac complex

Full Text

Введение К показателям сердечной производительности относят, в первую очередь, величины ударного объёма сердца (УО) и минутного объёма кровообращения (МОК). Второй показатель рассчитывается на основе уО - умно жением на величину частоты сердечных сокращений (ЧСС). Классическими являются методы определения УО, основанные на принципе Фика (1870): сердечный выброс пропорционален разности в содержании кислорода в артериальной и венозной крови [1]. Данный прин 24 Функциональная диагностика и диагностические технологии в восстановительной медицине, способы резервометрии Вестник восстановительной медицины № 6^2013 цип применим не только к собственно кислороду, но и двуокиси углерода (на чём основан метод возвратного дыхания углекислотой) или любым другим газом [2]. При работе с детьми более приемлемы неинвазивные способы определения УО, основанные на разработанной для импедансной кардиографии формуле Кубичека [3], связывающей величину УО с параметрами пульсовой волны. Данный подход нашёл своё продолжение в новых способах неивазивного определения УО на базе непрерывной регистрации артериального давления (АД) приборами типа Finometer [4-5]. Другим подходом является расчёт УО методом двухфазной реконструкции по параметрам усреднённого сердечного комплекса [6]. Последний алгоритм использован в аппаратно-программном комплексе «спироартериокардиоритмограф» (САКР). Ранее мы установили, что величина УО, оцениваемая на САКР, хорошо согласуется с результатами прибора Finometer Pro [7], где показатели сердечной производительности оцениваются по параметрам пульсовой волны. Вместе с тем, до сих пор активно используются расчётные способы определения УО по величине АД [8-9]. Однако известно, что показатели сердечной производительности, определяемые разными методами, могут различаться до 30% [10], что существенно затрудняет сравнение результатов разных исследовательских групп. В последние годы с появлением комплекса экспрессных полифункциональных методов саногенетического мониторинга, в частности, САКР, происходит переоснащение инструментария спортивного врача [11]. Целью данной работы была апробация метода оценки показателей сердечной производительности по параметрам сердечного комплекса (на базе САКР) для изучения посленагрузоч-ной динамики показателей сердечной производительности у взрослых и юных испытуемых с разным уровнем физической тренированности, и сравнительный анализ полученных данных с результатами оценки сердечной производительности другими методами. материалы и методы Исследование выполнено на аппаратно-программном комплексе САКР (производитель - ООО «Интокс», Санкт-Петербург). Комплекс предназначен для регистрации потоков вдыхаемого и выдыхаемого воздуха, измерения показателей пальцевого АД методом нена-груженной артерии (методом Пеназа), и записи электрокардиограммы в 1-м стандартном отведении, с расчётом спектральных показателей вариабельности сердечного ритма и АД. Из показателей сердечной производительности САКР оценивает: ЧСС, длительность межсисто-лических (R-R) интервалов, конечный систолический (КСО), конечный диастолический (КДО) и ударный (УО) объёмы сердца, с расчётом МОК. В состоянии покоя показатели сердечной производительности у взрослых оценивали как на нетренированных лицах (n = 71), так и на высококвалифицированных спортсменах (n = 46). У детей в возрасте 8-14 лет выборки включали: нетренированных лиц (n = 73), начинающих спортсменов любительского уровня (n = 48) и юных фигуристов со спортивной квалификацией «кандидат в мастера спорта» и «мастер спорта» (n = 69). Послена-грузочную динамику показателей сердечной производительности во взрослой выборке испытуемых оценивали у нетренированных лиц по пробе Мартинэ (20 приседаний за 30 секунд). Для этого проводили 2 последовательные 2-минутные регистрации: в состоянии покоя, и сразу после физической нагрузки. Критерием оценки была степень изменения (реактивность) усреднённых за 2 минуты параметров сердечного комплекса после выполнения нагрузки по сравнению с усреднёнными за 2 минуты показателями фоновой регистрации. В детской выборке для нетренированных лиц проводили оценку реактивности показателей сердечной производительности после беговой разминки на уроке физкультуры (нагрузка умеренной мощности). У юных фигуристов критерием оценки была степень изменения (реактивность) показателей после выполнения короткой программы (длительностью 2 мин 30 сек ± 10 сек с одинаковым набором исполняемых элементов), по сравнению с тестированием до выхода на лёд (после разминки). Данный тест близок к субмаксимальному нагрузочному тесту, но может проводиться в процессе тренировки, что облегчает организационные моменты. Длительность обеих записей у детей также составляла 2 минуты. Статистическую обработку результатов проводили с использованием алгоритмов для независимых или повторных измерений из непараметрических методов и дисперсионного анализа. результаты и их обсуждение В данной работе проведен сравнительный анализ величины УО, определяемой САКР, и рассчитываемой непрямыми способами по АД, на выборке взрослых и детей разного возраста, с разным уровнем физической подготовленности. Использована формула Старра [9], модифицированную для взрослых (1) и детей 8-14 лет (2) [12]: (1) УО = 90.97 + (0.54 < (АДС - АДД)) - (0.57 <АДД) -(0.61 < возраст) (2) УО = 80.00 + (0.50 < (АДС - АДД)) - (0.60 <АДД) -(2 < возраст) Кроме того, определяли УО «по непрямому способу Лилье-Штрандера и Цандера» (цит. по: [8]): УО = (АДС - АДД) / ((АДС + АДД) / 2) < 100 Оказалось, что величина УО, определённая разными неинвазивными способами, статистически значимо различается во всех группах испытуемых (табл. 1, табл. 2). В группах взрослых испытуемых (табл. 1), из всех методов определения величины УО, результаты САКР были ближе всего к нашим данным, полученным методом возвратного дыхания углекислотой: у нетренированных лиц (n = 28, мужчины и женщины) УО составил 74.0 ± 1.2 мл, у спортсменов (лёгкая атлетика, современное пятиборье, водное поло, плавание, фигурное катание, n = 32, мужчины и женщины) - 90.0 ± 2.6 мл; различия между спортсменами и нетренироваными лицами статистически значимы, p < 0.05 по One way ANOVA. Метод оценки УО таблица 1. Сравнительный анализ величины УО, полученной разными методами у одних и тех же испытуемых (взрослых). Статистическая значимость отличий (по парному критерию Вилкоксона): * - p < 0.05 по сравнению с методом САКР, + - p < 0.05 по сравнению с методом Вейна. Группы n определение Уо на базе сакр, мл Расчёт Уо по вейну [8], мл Расчёт Уо по формуле старра [9], мл Нетренированные взрослые 43 71.23 ± 1.35 44.04 ± 1.30 * 42.12 ± 1.93 * Взрослые-спортсмены (регби) 14 75.61 ± 3.50 42.42 ± 4.03 * 57.92 ± 2.80 *+ Функциональная диагностика и диагностические технологии в восстановительной медицине, 25 способы резервометрии Вестник восстановительной медицины № 6^2013 Таблица 2. Сравнительный анализ величины УО, полученной разными методами у одних и тех же испытуемых (детей). Статистическая значимость отличий (по парному критерию Вилкоксона): * - p < 0.05 по сравнению с методом САКР, + - p < 0.05 по сравнению с методом Вейна. Группы n Определение УО на базе САКР, мл Расчёт УО по Вейну [8], мл Расчёт УО по формуле Старра [9], мл Нетренированные дети (8-14 лет) 73 62.54 ± 0.93 53.17 ± 1.69 * 43.37 ± 1.60 *+ Дети-спортсмены (спортивные игры и единоборства) (11-14 лет) 48 61.49 ± 1.03 53.53 ± 1.50 * 33.48 ± 1.63 *+ Юные фигуристы (8-14 лет) 69 53.02 ± 0.97 53.35 ± 2.62 43.15 ± 1.78 + по параметрам усреднённого сердечного комплекса дал следующие результаты: у нетренированных лиц (n = 43, мужчины и женщины) величина УО составила 71.2 ± 1.4 мл (отличия от величины, полученной методом возвратного дыхания углекислотой, статистически незначимы по One way ANOVA); более низкие по сравнению с методом возвратного дыхания углекислотой величины УО у спортсменов (75.6 ± 3.5 мл) могут быть обусловлены тем, что в выборке (n = 14) были только женщины. В детской выборке величины, регистрируемые САКР (табл. 2), оказались наиболее близки к данным отечественных исследователей, полученным методом эхокардиогра-фии [13] и данным зарубежных исследователей, полученным различными неинвазивными методами [14-15]. Результаты оценки УО на САКР при физической нагрузке показали следующее. В выборке взрослых реактивность показателей сердечной производительности оценивали только у нетренированных лиц (n = 43, 22 мужчины и 21 женщина) при выполнении теста с физической нагрузкой (20 приседа ний за 30 секунд). Было выявлено, что после физической нагрузки у взрослых возрастает как УО, так и МОК. При этом чувствительными в такому возрастанию были только метод анализа сердечного комплекса на САКР и расчёты по формуле Старра (рис. 1). В детской контрольной выборке после беговой разминки (нагрузка умеренной мощности) возрастание МОК определено только САКР (рис. 2, Б). После «проката» программы фигуристами (нагрузка субмаксимальной мощности) возрастание МОК было определено всеми методами (рис. 2, Г). В отношении УО различные методы дали разные результаты: по алгоритму САКР выявлено снижение на 8-9 % в обеих группах, по формульным расчётам - снижение у нетренированных детей и, наоборот, возрастание, у юных спортсменов (рис. 2, А, В). Ранее постулировалось, что при физической нагрузке УО возрастает примерно до уровня 40% МПК, а затем выходит на плато [16]. Однако данные последних лет свидетельствуют о том, что показатели сердечной производительности при выполнении физической нагрузки Рис.1. Изменения показателей сердечной производительности после физической нагрузки (20 приседаний за 30 секунд) у взрослых испытуемых. А - УО, Б - МОК. По оси X - метод оценки показателя: 1 - определение на базе САКР, 2 - расчёт по Вейну [8], 3 - расчёт по формуле Старра [9]. На левых гистограммах представлены значения до (светлые столбики) и после нагрузки (тёмные столбики), статистическая значимость различий по Repeated measures ANOVA (p < 0.05) обозначена решёткой. На правых гистограммах представлена степень изменения показателя в %, статистическая значимость отличий от фона по One way ANOVA (p < 0.05) обозначена звёздочкой. 26 Функциональная диагностика и диагностические технологии в восстановительной медицине, способы резервометрии Вестник восстановительной медицины № 6^2013 могут вести себя по-разному, в зависимости от мощности выполняемой работы, пола и возраста спортсменов [17], и, вероятно, метода определения УО и МОК. Так, при определении УО методом возвратного дыхания инертным газом получены величины, сопоставимые с таковыми, определяемыми методом анализа электрокардиографических параметров сердечного комплекса. При этом в условиях выполнения субмаксимальных и максимальных нагрузок физических нагрузок у юных спортсменов 8-17 лет выявлено снижение УО до величин, ниже, чем в состоянии покоя (91% - как и в нашей работе) [15]. Аналогичные закономерности были выявлены ранее у взрослых [18]. Предполагается, что, поскольку при физической нагрузке возрастание МОК у юных спортсменов обусловлено в большей степени ростом ЧСС, это сокращает длительность сердечного цикла, и, соответственно, сокращает длительность систолы, и, как следствие, снижает УО [17]. При этом большей чувствительностью к данным изменениям обладают методы определения УО, основанные на алгоритмах оценки пульсовой волны и сердечного цикла (в т.ч. алгоритм, реализованный в САКР, что и выявлено в нашей работе). Наличие доступного метода определения показателей сердечной производительности играет важную роль в спортивной медицине не только при работе с детьми, но и в спорте высших достижений. Так, ранее мы показали, что величины УО у профессиональных регбисток существенно изменяются на протяжении соревновательного периода [18]. Вопрос о том, насколько такие изменения являются обратимыми, и какими методами реабилитации они могут быть скомпенсированы, должен решать врач команды на основании данных мониторинга. В этом плане неоспоримым преимуществом САКР является возможность надёжной оценки УО не только в состоянии покоя, но и в динамике проведения функциональных проб. Такая информация существенным образом расширяет список контролируемых врачом параметров сердечно-сосудистой системы спортсменов в различных экспериментальных ситуациях (в покое, при проведении проб, при выполнении физической нагрузки различной мощности и интенсивности [20]), что, несомненно, будет способствовать повышению качества медицинского сопровождения спортивных тренировок. выводы 1. Величины показателей сердечной производительности, регистрируемые по параметрам сердечного комплекса (на базе «спироартериртокардиографа»), близки к таковым, получаемым по алгоритмам, основанным на принципе Фика и эхокардиографии, но значимо отличаются от данных, рассчитываемых по артериальному давлению. 2. Метод оценки величины ударного объёма сердца по параметрам сердечного комплекса позволил показать, что после физической нагрузки у нетренированных взрослых (проба Мартинэ) происходит возрастание ударного объёма сердца и минутного объёма кровообращения. У юных испытуемых 8-14 лет, вне зависимости от уровня тренированности и мощности физической нагрузки, возрастание минутного объёма кровообращения достигается за счёт учащения пульса, тогда как ударный объём снижается на 8-9 %. 3. Полученные данные позволяют рекомендовать оценку показателей сердечной производительности методом САКР в работе спортивных врачей. рис.2. Показатели сердечной производительности до (светлые столбики) и после (тёмные столбики) физической нагрузки. А - УО у нетренированных школьников после беговой разминки на уроке физкультуры, Б - УО у юных фигуристов после «проката» короткой программы, В - МОК у нетренированных школьников, Г - МОК у юных фигуристов. По оси X - метод оценки показателя: 1 - определение на базе САКР, 2 - расчёт по Вейну [8], 3 - расчёт по формуле Старра для соответствующего возраста [9]. Статистическая значимость различий по Repeated measures ANOVA (p < 0.05) обозначена решёткой.

About the authors

N. B Pankova

Email: nbpankova@gmail.com

E. V Bogdanova

References

Supplementary files