Influence of extreme factors on the ratio of cardiointervals in the structure of the cardiocycle

Full Text

АКТУАЛЬНОСТЬ

Успехи современной физиологии и кардиологии дают возможность охарактеризовать деятельность сердечно-сосудистой системы с помощью многочисленных показателей, однако существует настоятельная необходимость разработки способов интегральной оценки ее деятельности. Использование принципа золотого сечения представляется перспективным решением проблемы, однако до настоящего времени оценка значимости методологии «гармонического» анализа в физиологии сердечно-сосудистой системы и клинической кардиологии остается малоисследованной [7, 11, 13, 14, 23]. Один из перспективных направлений поиска интегральных критериев оценки изменений электрокардиографических показателей — системно-симметрийный подход.

Пропорция золотого сечения, открытая Пифагором, имеет большое значение в организации живой природы. Суть золотого сечения заключается в следующем. Некоторый отрезок АВ можно разделить на две части точкой С так, что отношение большей части (АС) к меньшей (СВ) равнялось бы отношению всего отрезка (АВ) к большей его части (АС). Пифагор назвал такое деление золотой пропорцией. В XVI в. Леонардо да Винчи ввел общепринятое название этой пропорции — золотое сечение, которое в цифровом значении выражается формулой: 0,382 + 0,618 = 1.

Поскольку золотая пропорция — один из критериев самоорганизации в живой природе, естественно предположить, что и в работе сердца возможно проявление этого критерия. Организация сердечного цикла является результатом длительной эволюции живого организма в направлении оптимизации структуры и функций, обеспечения жизнедеятельности при минимальных затратах энергии. Однако в клинической медицине и физиологических исследованиях до последнего времени этот подход почти не использовался, в литературе существуют лишь отдельные сообщения об эффективности применения данного метода [3, 4, 6, 15, 19].

Установлено, что работа сердца в отношении временных циклов, изменения давления крови и объемов желудочков оптимизирована по одному и тому же принципу — по правилу золотой пропорции. Длительность систолы, диастолы и всего сердечного цикла соотносятся между собой в пропорции 0,382 : 0,618 : 1, то есть в полном соответствии с золотой пропорцией [8, 12, 16, 21] .

Цель исследования — изучение чувствительности показателей симметрийного анализа кардиоцикла в соответствии с методологией золотого сечения к физическим нагрузкам, гипоксическому и температурному воздействию для интегральной оценки функционального состояния работы сердца.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Дизайн исследования

В работе использованы материалы, полученные в ходе проведения модельных исследований с участием здоровых добровольцев-мужчин в возрасте 20–35 лет, проходивших отбор для поступления на работу, связанную с воздействием на организм человека неблагоприятных физических факторов (истощающие физические нагрузки, умеренная гипоксия, гипертермия, гипотермия). Всего в ходе работы были проанализированы результаты исследования 252 человек, из которых 46 проходили тест истощающей физической нагрузки, 113 — гипоксическую пробу, 34 — пробу на переносимость комбинированной гипертермии, и 69 — пробу на переносимость умеренного охлаждения.

Для истощающих физических нагрузок использовали бег на тредбане на дистанцию 20 км с максимально возможной скоростью; для гипоксии, гипертермии или гипотермии — климатический комплекс «TABAY». Условия гипоксической гипоксии создавали подъемом обследуемых лиц на «высоту» 4500 м, продолжительность гипоксического воздействия составляла 4 ч, скорость подъема и спуска — 10 м/с. Комбинированную гипертермию получили при работе обследуемых лиц в изолирующих прорезиненных влагонепроницаемых защитных костюмах при следующих параметрах микроклимата: температура воздуха 45 °C, влажность 95 %, скорость движения воздуха 0,5 м/с. Критериями завершения нагрузочного тестирования были: достижение ректальной температуры 39,5 °C или ухудшение самочувствия и отказ от дальнейшего пребывания в условиях теплового воздействия. Реакцию организма на холодовое воздействие оценивали при следующих условиях: температура воздуха –15 °C, влажность 65–80 %, скорость движения воздуха 0,5 м/с, теплозащита одежды 1 Кло. Время пребывания обследуемых в этих условиях колебалось от 125 до 160 мин и определялось индивидуальной переносимостью воздействия.

После регистрации фоновых показателей испытатели размещались в климатическом комплексе «TABAY», в котором они находились в положении сидя, воздерживаясь от физической активности вне периода выполнения тестовых заданий. Каждые 15 мин проводился опрос о самочувствии и признаках гипоксического или температурного (теплового, холодового) дискомфорта. Состояние сердечно-сосудистой системы оценивали методом электрокардиографии (ЭКГ) как в условиях относительного покоя. Регистрировалось артериальное давление крови по Короткову. При анализе ЭКГ учитывали следующие параметры: частоту сердечных сокращений, правильность ритма, наличие экстрасистол, смещение сегмента ST относительно изолинии, амплитуду зубцов R, Q, S, T, продолжительность интервалов PQ, QT, зубца P, комплекса QRS [1, 2, 9]. Регистрация ЭКГ производилась в 12 общепринятых отведениях.

Для геометрического анализа ЭКГ с позиций золотого сечения использованы следующие соотношения параметров ЭКГ:

${\text{F}}_1=\frac{QT-QRS}{QT-PQ}\times \frac{RR-PQ}{RR-QRS}=\mathrm{1,309}$;

${\text{F}}_2=\frac{R-P}{R-T}=\mathrm{1,309}$.

Представленные соотношения характеризуют уровень миокардиального гомеостаза (F₁) и отражают оптимальный уровень координированной деятельности миокарда предсердий и желудочков (F₂) [5]. Для здоровых лиц это соотношение составляет 1,285 ± 0,065, то есть отклонение от идеальной пропорции в обе стороны менее 5 %.

Выделяют четыре класса функциональных характеристик системы кровообращения [4]. Для I класса — отсутствие функциональных изменений системы кровообращения — отклонение от идеальной пропорции менее 5 %. Для II класса — напряженное состояние системы кровообращения — отклонения от указанной пропорции до 10 %. Для III класса — состояние перенапряжения, неудовлетворительная адаптация к внешней среде — отклонения варьируют от 10 до 15 %. Для IV класса — преморбидные состояния и патологические изменения ЭКГ — отклонения превышают 15 %.

Вычисляли также коэффициенты пропорциональности отношения общей систолы и длительности кардиоцикла (K₁) и длительности систолы желудочков и общей систолы (K₂):

${\text{K}}_1=\frac{PQ+QT}{RR}=0,618$;

${\text{K}}_2=\frac{QT-1/2QRS}{PQ+QT}=0,618$.

Коэффициент K₁ — показатель состояния экстракардиальной регуляции сердечной деятельности. Изменения K₁ свидетельствуют о напряжении регуляторных механизмов вегетативного характера. Коэффициент K₂ — показатель работы внутреннего контура регуляции сердца и состояния сократимости миокарда. Для лиц с удовлетворительным состоянием сердечно-сосудистой системы K₁ и K₂ находятся в пределах 0,580–0,655; градации отклонений от идеального значения те же, что для коэффициентов F₁, F₂. Представленные соотношения позволяют характеризовать уровень миокардиального гомеостаза, определяемого как оптимальный уровень координированной деятельности миокарда предсердий и желудочков и асинхронности фаз их сокращения и расслабления, приводящих к более полному использованию ударного объема.

Критерии соответствия

Критерии включения: мужчины, 20–35 лет, годные по состоянию здоровья к работе в составе спасательных подразделений при воздействии экстремальных факторов внешней среды.

Критерии невключения: несоответствие критериям включения; наличие хронических заболеваний, признаков острых инфекционных заболеваний, астенических состояний и переутомления.

Критерии исключения: невыполнение программы исследования по показателям здоровья, отказ испытателя-добровольца от дальнейшего участия в исследовании.

Условия проведения

Исследования выполнены в период 2019–2021 гг.:

• воздействие температурных факторов и гипоксии — в Научно-исследовательском отделе обитаемости Научно-исследовательского центра ФГБВОУ ВО «Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова» МО РФ;
• исследования с физической нагрузкой — на базе кафедры физического воспитания ФГБОУ ВО «Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова».

Продолжительность исследования

Продолжительность исследования составляла 5 дней, из них в первый день проводилась оценка фонового состояния, на вторые сутки — непосредственное воздействие неблагоприятного фактора, на третьи и пятые сутки — заключительная оценка функционального состояния испытателей-добровольцев.

Рандомизация

После проведения фонового обследования участники эксперимента были рандомизированы случайным образом по персональным номерам информированного согласия с помощью генератора случайных чисел, реализованного в среде программы Exсel, на четыре группы, в соответствии с профилем планируемых особенностей будущей работы.

Медицинские вмешательства

В ходе выполнения исследований проводилась регистрация: ЭКГ в стандартных отведениях; артериального давления крови; легочной вентиляции; в сериях с воздействием неблагоприятных температур — показатели теплового состояния и теплоощущения.

Методы статистического анализа данных

Полученные в результате исследования данные были обработаны с помощью процессора электронных таблиц Microsoft Excel, достоверность различий для показателей, имеющих статистическое распределение, близкое к нормальному, оценивалось методом однофакторного дисперсионного анализа (ANOVA), в остальных случаях — по непараметрическому критерию точного метода Фишера.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Обследованный контингент участников — мужчины в возрасте 20–35 лет, годные по состоянию здоровья к работе в составе спасательных подразделений при воздействии экстремальных факторов внешней среды.

Результаты электрокардиографического обследования здоровых молодых мужчин в состоянии покоя, а также сразу после выполнения нагрузочных проб представлены в табл. 1.

 

Таблица 1. Результаты электрокардиографического обследования здоровых лиц / Table 1. The results of an electrocardiographic examination of healthy individuals

Показатель / Indicator	Условия измерения / Measurement conditions
	покой, до нагрузок / rest, before exertion	физическая нагрузка / exercise stress	гипоксия, 4500 м/ hypoxia, 4500 m	гипертермия / hyperthermia	гипотермия / hypothermia
Число обследованных / Number of examined	252	46	113	34	69
RR, c	0,89 ± 0,047	0,57 ± 0,043***	0,82 ± 0,02**	0,77 ± 0,018***	0,97 ± 0,018***
Р, c	0,091 ± 0,013	0,090 ± 0,003	0,096 ± 0,001***	0,094 ± 0,002	0,093 ± 0,001
PQ, c	0,148 ± 0,021	0,148 ± 0,007	0,153 ± 0,003	0,144 ± 0,003	0,158 ± 0,003*
QRS, c	0,091 ± 0,013	0,090 ± 0,004	0,104 ± 0,013	0,095 ± 0,002	0,088 ± 0,001*
QT, c	0,368 ± 0,024	0,308 ± 0,003***	0,359 ± 0,003*	0,351 ± 0,005*	0,381 ± 0,003**
PII, мм	1,18 ± 0,09	0,97 ± 0,33	1,56 ± 0,08***	1,26 ± 0,12	1,07 ± 0,08
RII, мм	15,27 ± 0,25	15,34 ± 2,46	14,80 ± 0,42	12,4 ± 0,79**	15,01 ± 0,61
TII, мм	3,84 ± 0,14	4,14 ± 0,58	3,63 ± 0,17	3,58 ± 0,27	5,34 ± 0,21***
STV6, мм	0,57 ± 0,122	0,71 ± 0,21	1,01 ± 0,09**	0,75 ± 0,200	0,180 ± 0,068**
ТV6, мм	7,11 ± 0,36	5,95 ± 6,22	6,6 ± 0,3	10,8 ± 0,5***	9,6 ± 0,2***
∠α, град.	66,8 ± 0,6	91,8 ± 0,4***	72,0 ± 1,4	59,7 ± 4,5	67,5 ± 2,8

* p < 0,05; ** p < 0,01; *** p < 0,001. Отличия от уровня покоя до воздействия достоверны.

* p < 0,05; ** p < 0,01; *** p < 0,001. Differences from the level of rest before exposure are significant.

 

Под влиянием гипоксии возникали нарушения ритма и проводимости: синусовая аритмия (20 %), миграция водителя ритма по предсердиям (2 %), редкая предсердная и желудочковая экстрасистолия (0,9 и 1,7 % соответственно). Имело место появление атриовентрикулярной блокады I степени (1,7 %), неполной блокады правой ножки пучка Гиса (8 %) и увеличение степени последней (12 %). Наибольшим изменениям подвергся процесс реполяризации желудочков. Отмечены подъем (10 %) или снижение (1 %) сегмента ST на 1–2 мм выше или ниже изолинии, увеличение амплитуды зубца T (32 %), чаще наблюдавшееся в правых грудных отведениях, или, наоборот, снижение его высоты (11,4 %), уплощение (17 %), деформация (6 %), чаще имевшие место в левых грудных отведениях. В 9 % случаях отмечена инверсия зубца Т. Достаточно частым (27 %) и характерным ЭКГ-признаком гипоксического воздействия было косовосходящее «уплощение» сегмента ST, исчезновение его провисания, направленного выпуклостью книзу. Возникновение синдрома ранней реполяризации желудочков наблюдалось у 5,3 % обследуемых, у 6,1 % имело место появление зубца U.

В условиях умеренной гипобарической гипоксии пребывание на высоте 4500 м в состоянии покоя практически не сказалось на значениях коэффициентов симметрийного анализа, основанных на золотом сечении (табл. 2). Коэффициент K₁, характеризующий уровень экстракардиальной регуляции работы сердца, по сравнению с состоянием покоя без воздействия практически совпал с идеальным для золотого сечения значением (0,618), что, с учетом исходной ваготонии, свидетельствует об умеренной активации симпатического звена вегетативной нервной системы, выведшей экстракардиальную регуляцию в состояние баланса симпатических и парасимпатических влияний. Внутрикардиальные механизмы регуляции работы сердца (коэффициент K₂) находятся в оптимальном (сбалансированном) рабочем режиме.

 

Таблица 2. Показатели симметрийного анализа кардиоциклов у здоровых лиц при неблагоприятных воздействиях / Table 2. Indicators of symmetric analysis of cardiocycles in healthy individuals under unfavorable influences

Показатель / Indicator	Условия измерения / Measurement conditions
	покой, до нагрузок / rest, before exertion	физическая нагрузка / exercise stress	гипоксия, 4500 м / hypoxia, 4500 m	гипертермия / hyperthermia	гипотермия / hypothermia
Число обследованных / Number of examined	252	46	113	34	69
K1, экстракардиальная регуляция / K1, extracardiac regulation	0,580 ± 0,005	0,760 ± 0,043***	0,62 ± 0,01	0,640 ± 0,013***	0,56 ± 0,01*
K2, интракардиальная регуляция / K2, intracardiac regulation	0,620 ± 0,002	0,570 ± 0,007***	0,620 ± 0,002	0,610 ± 0,002	0,630 ± 0,004
F1, уровень миокардиального гомеостаза / F1, level of myocardial homeostasis	1,170 ± 0,035	1,210 ± 0,043	1,320 ± 0,013*	1,15 ± 0,01*	1,230 ± 0,012*
F2, уровень желудочково-предсердной координированности / F2, level of ventricularatrial coordination	0,880 ± 0,035	0,880 ± 0,042	0,840 ± 0,015	0,78 ± 0,02*	0,66 ± 0,02**

* p < 0,05; ** p < 0,01; *** p < 0,001. Отличия от уровня покоя до воздействия достоверны.

* p < 0,05; ** p < 0,01; *** p < 0,001. Differences from rest to exposure are significant.

 

В условиях гипертермии закономерна избыточность симпатических регуляторных влияний, проявляющаяся в умеренной тахикардии (табл. 1), в сочетании с тепловой эндотелий-зависимой релаксацией гладких мышц сосудов. Однако, как показал анализ соотношений кардиоцикла, в условиях умеренной гипертермии это не приводит к существенной перестройке работы экстракардиального и интракардиального контуров управления миокарда (значения коэффициента K₁ повышаются относительно покоя, но остаются близкими к значениям золотого сечения, а значения коэффициента K₂ строго соответствуют оптимальному уровню) [17].

В результате воздействия низких температур в ЭКГ отмечались существенные изменения: в соответствии с развивающейся брадикардией увеличивалась продолжительность интервалов RR (р < 0,001), PQ (p < 0,05), QT (p < 0,01). Время атриовентрикулярного проведения синусового импульса (PQ) и продолжительность электрической систолы сердца (QT) увеличивались с той же закономерностью, что и продолжительность сердечного цикла, и не выходили за пределы физиологических колебаний нормы. Отмечено статистически значимое (р < 0,05) уменьшение времени внутрижелудочковой проводимости (комплекс QRS). Изменения процессов реполяризации выражались в депрессии сегмента ST в левых грудных отведениях (p < 0,01) и существенном повышении амплитуды зубца Т (на 34,8 %; p < 0,001) [17, 25].

Воздействия неблагоприятных факторов внешней среды, как и истощающих физических нагрузок, зачастую сопровождаются разновекторными изменениями отдельных параметров ЭКГ, не сводимыми в единую комплексную картину. Однако для практических целей столь подробный анализ отдельных показателей ЭКГ и не требуется, особенно для оценки динамики функционального состояния специалистов, подвергающихся неблагоприятным воздействиям. Как правило, необходимой и достаточной является донозологическая оценка статуса регуляторных влияний на сердце, описываемых в терминах внешнего и внутреннего контуров управления миокардом. Именно такое описание, опирающееся на отнесение показателей к определенным функциональным классам, и обеспечивает процедура геометрического анализа кардиоцикла.

Исследование выявило, что некоторые показатели геометрического (симметрийного) анализа кардиоцикла чувствительны к неблагоприятным воздействиям (табл. 2).

В интересах оценки динамики функционального состояния важно, к какому функциональному классу управления работой сердца относится обследуемое лицо при воздействии неблагоприятных факторов внешней среды, включая истощающие физические нагрузки. В табл. 3 представлена структура распределения обследованных лиц по классам функционального состояния, определяемым по отклонению коэффициентов симметрийного анализа от значений, типичных для золотого сечения.

 

Таблица 3. Распределение обследованных по классам функционального состояния при различных воздействиях (доля в группе, %) / Table 3. Distribution of the examined by functional state classes under various influences (proportion in the group, %)

Состояние / State	Класс функционального состояния по Н.В. Дмитриевой (1989) / Functional state class according to N.V. Dmitrieva (1989)
	1 (оптимальный, отсутствие функциональных изменений), отклонения до 5 % / (optimal, no functional changes), deviations up to 5%	2 (напряжение гемодинамики), отклонения до 10 % / (hemodynamic tension), deviations up to 10 %	3 (перенапряжение, неадекватность адаптации), отклонения до 15 % / (overvoltage, inadequacy of adaptation), deviations up to 15%	4 (преморбидные состояния и патологические изменения), отклонения более 15 % / (premorbid conditions and pathological changes), deviations of more than 15%
Коэффициент K1 (экстракардиальная регуляция) / K1 coefficient (extracardiac regulation)
Покой (без воздействий) / Rest (no effects)	83	16	1	0
Физические нагрузки / Physical exercise	0	0	10	90
Гипоксия, 4500 м / Hypoxia, 4500 m	90	10	0	0
Гипертермия / Hyperthermia	75	25	0	0
Гипотермия / Hypothermia	28	62	10	0
Коэффициент K2 (интракардиальная регуляция) / K2 coefficient (intracardiac regulation)
Покой (без воздействий) / Rest (no effects)	100	0	0	0
Физические нагрузки / Physical exercise	0	90	10	0
Гипоксия, 4500 м / Hypoxia, 4500 m	100	0	0	0
Гипертермия / Hyperthermia	94	6	0	0
Гипотермия / Hypothermia	97	3	0	0
Коэффициент F1 (миокардиальный гомеостаз) / F1 coefficient (myocardial homeostasis)
Покой (без воздействий) / Rest (no effects)	25	65	10	0
Физические нагрузки / Physical exercise	54	26	20	0
Гипоксия, 4500 м / Hypoxia, 4500 m	100	0	0	0
Гипертермия / Hyperthermia	14	40	46	0
Гипотермия / Hypothermia	86	14	0	0
Коэффициент F2 (желудочково-предсердная координированность) / F2 coefficient (ventricular-atrial coordination)
Покой (без воздействий) / Rest (no effects)	0	0	0	100
Физические нагрузки / Physical exercise	0	0	0	100
Гипоксия, 4500 м / Hypoxia, 4500 m	0	0	0	100
Гипертермия / Hyperthermia	0	0	0	100
Гипотермия / Hypothermia	0	0	0	100

 

ОБСУЖДЕНИЕ

В покое у большинства обследованных наблюдалась брадикардия с частотой сердечных сокращений от 48 до 57 в минуту. После физической нагрузки длительность кардиоцикла существенно уменьшилась, соответственно уменьшилась и длительность электрической систолы желудочков (QT). Другие временные показатели ЭКГ: продолжительность возбуждения предсердий (Р), время атриовентрикулярного проведения импульса (PQ), внутрижелудочковая проводимость (QRS) не претерпели существенных изменений. Увеличилась амплитуда зубцов Р и Т, произошло смещение интервала ST выше изолинии, однако эти изменения не были статистически значимыми.

Умеренное гипоксическое воздействие не вызвало существенных изменений энергетического метаболизма и сократимости миокарда (F₁), что свидетельствует о хорошей переносимости миокардом данного режима воздействия. Коэффициент F₂, отражающий координированность работы предсердий и желудочков, находится в диапазоне, характеризующем преобладание внутрижелудочковых регуляторных влияний, и не отличается статистически достоверно от значений, полученных в контрольной группе для состояния покоя.

Состояние гипертермии — единственное из нами изученных, где отмечается достоверное снижение уровня миокардиального гомеостаза (коэффициент F₁ снизился в среднем до 1,15 ± 0,01 ед., при оптимальном значении 1,309), что может отражать прогностически неблагоприятные нарушения механизмов энергопродукции и сократимости миокарда. При этом закономерным является и дополнительное снижение коэффициента F₂, свидетельствующее об ослаблении координирующих влияний предсердий на структуру кардиоцикла.

В условиях гипотермии, сопровождавшихся проявлением брадикардии, закономерно снизилась (по отношению к уровню золотого стандарта) величина K₁, отражающего напряженность экстракардиальных (в том числе и вегетативных) контуров управления работой сердца, однако эти изменения практически не отличались от результатов исследования в состоянии покоя. Кратковременная умеренная гипотермия не выявила значимой перестройки механизмов внутрисердечной регуляции работы сердца (K₂), миокардиального гомеостаза (F₁), но, даже в большей степени, чем гипертермия, ослабляло влияние предсердий на координированность и силу сердечных сокращений.

Для утомленного состояния организма характерно выраженное повышение зубца Р, укорочение интервала PQ при стабильности или незначительном укорочении комплекса QRS. Описанная картина изменений ЭКГ под влиянием физической нагрузки, свидетельствующая о резких сдвигах в функциональном состоянии сердца, указывает на неудовлетворительную приспособляемость организма к выполняемой деятельности. Таким образом, значительная физическая нагрузка у здоровых молодых людей не вызывала существенных нарушений деятельности сердца. Она привела лишь к учащению ритма сердца соответственно запросам усиленно работающих скелетных мышц и смене ваготонии симпатикотонией.

В условиях истощающих физических нагрузок (бег на дистанцию 20 км в максимально возможном темпе) отмечается закономерная перестройка механизмов регуляции работы сердца. Преобладание ваготонии (K₁) сменилось на выраженную симпатикотонию, произошло умеренное дополнительное повышение уровня метаболизма миокарда (F₁), однако оно остается в диапазоне функциональных изменений, так как не превышает уровень золотого сечения, а показатель F₂ не отличается от значений в состоянии покоя. Однако при этом отмечается статистически достоверное снижение коэффициента K₂, что может отражать проявляющийся дефицит интракардиальной регуляции на фоне избыточно активированной экстракардиальной. Как правило, дефицит интракардиальных влияний становится прогностическим маркером возможного замедления процессов энергетического и метаболического восстановления миокарда в постнагрузочный период.

Таким образом, воздействие гипоксии приводило к существенным изменениям электрофизиологических свойств сердечной мышцы, которые, по-видимому, были связаны, с одной стороны, с гипервентиляцией, с другой — с влиянием гипоксии на сердечную мышцу. Наблюдалось увеличение частоты сердечных сокращений и работы правого желудочка, снижение ударного объема и мощности левого желудочка. Электрокардиографическое исследование также свидетельствовало о перегрузке правых отделов сердца (появление более чем у половины участников эксперимента предсердных зубцов Р, напоминающих «P-pulmonale», смещение электрической оси сердца вправо). Под влиянием гипоксии возникали нарушения ритма и проводимости: миграция водителя ритма, предсердная и желудочковая экстрасистолия, атриовентрикулярная блокада I степени, нарушения внутрижелудочковой проводимости. Наибольшим изменениям подвергся процесс реполяризации желудочков — выявлены подъем и депрессия сегмента ST, увеличение или снижение амплитуды зубца Т, его инверсия, изменение формы сегмента ST и зубца Т.

Изучение электрофизиологических свойств сердечной мышцы при перегревании организма выявило активацию функций автоматизма, некоторое ускорение атриовентрикулярной проводимости, замедление внутрипредсердной и внутрижелудочковой проводимости, нарушение процессов реполяризации миокарда. Так, при анализе средних величин ЭКГ-параметров найдено достоверное уменьшение интервала RR (р < 0,001), тенденция к увеличению продолжительности волны Р и комплекса QRS, укорочение интервала РQ. Нарушение процессов реполяризации выражалось небольшим смещением сегмента ST выше изоэлектрической линии (на 0,17 мм), существенным увеличением амплитуды зубца Т.

Увеличение амплитуды зубца Т, по мнению ряда авторов, связано с увеличением ударного объема крови. Наши экспериментальные исследования выявили уменьшение ударного объема при перегревании организма, поэтому повышение амплитуды зубца Т следует, по-видимому, объяснить метаболическими изменениями в сердечной мышце, что подтверждается многочисленными данными литературы [10, 18, 20, 22]. При индивидуальном анализе ЭКГ участников эксперимента получены следующие клинически значимые изменения: исчезновение синусовой аритмии, миграция водителя ритма в предсердия, увеличение электрической активности правого и левого предсердий. Признаков повышения возбудимости миокарда в виде экстрасистолии не выявлено.

По данным литературы, неблагоприятное влияние тепла и физической нагрузки на сердце проявлялось в снижении вольтажа зубцов R и T, резком сокращении продолжительности интервала RR, появлении функциональных нарушений: изменение положения сегмента ST, формы зубца T, возникновение частичной блокады правой ножки пучка Гиса, появление предсердных экстрасистол [9, 24]. Векторометрический анализ свидетельствовал о значительной нагрузке на правые отделы сердца и дефиците кислорода в миокарде. Эти неспецифические изменения ЭКГ связывают чаще всего с метаболическими нарушениями, кислородным голоданием сердечной мышцы, изменениями величины ударного объема крови [25].

Анализ данных табл. 2 показывает, что у молодых здоровых мужчин в состоянии покоя коэффициенты симметрийного анализа отличаются от эталонных для золотого сечения. Так, коэффициент K₁, характеризующий уровень экстракардиальной регуляции, находится в диапазоне несколько ниже теоретического оптимума, равного 0,618, что отражает естественную склонность тренированного здорового организма к умеренной брадикардии и ваготонии. Однако механизмы интракардиальной регуляции (K₂) при этом практически полностью соответствуют оптимуму золотого сечения, что подтверждает исключительно функциональный ваготонический характер экстракардиальной регуляции работы сердца в состоянии покоя. Уровень метаболизма миокарда (F₁) при этом снижен (оптимальный уровень, соответствующий золотому сечению, равен 1,309), что свидетельствует о наличии отчетливого функционального резерва для метаболических процессов сердца. Коэффициент F₂, отражающий координированность работы предсердий и желудочков, находится в диапазоне, характеризующемся преобладанием внутрижелудочковых регуляторных влияний, что также отражает типичную картину, характерную для здоровых молодых людей.

Предложенная Н.В. Дмитриевой классификация функциональных состояний, основанная на оценке степени отклонения расчетных коэффициентов от оптимального значения, соответствующего золотому сечению, не является оптимальной для здоровых молодых мужчин, к которым относятся и спортсмены без признаков «спортивного сердца» и иной патологии миокарда. Она не учитывает знак отклонения, в результате чего для состояния покоя, при преобладании брадикардии, типичной для спортсменов, возникает гипердиагностика напряженной гемодинамики. В то же время работа сердца при кратковременных интенсивных физических нагрузках, закономерно вызывающих выраженную симпатикотонию, может не обоснованно быть охарактеризована как преморбидное или патологическое состояние. С учетом этих особенностей, показатели K₁ и F₁ могут считаться более чувствительными к динамике функционального состояния, чем K₂ и F₂.

Показатель K₂, вероятно, может быть использован для комплексной оценки безопасности воздействующих на людей неблагоприятных факторов, а показатель F₂ не позволяет дифференцировать динамику функционального состояния у молодых практически здоровых лиц.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выявленные в результате неблагоприятных внешних воздействий отклонения от идеальной пропорции золотого сечения оставались в пределах допустимых колебаний, что свидетельствовало о достаточно совершенном функционировании сердца и сердечно-сосудистой системы в целом у обследованного контингента молодых практически здоровых лиц.

Использование геометрического (симметрийного) анализа кардиоциклов в состоянии покоя, при физической нагрузке, а также умеренном по интенсивности воздействии типовых неблагоприятных факторов внешней среды (гипоксия, высокие или низкие температуры) показало принципиальную возможность оценки динамики функционального состояния у молодых практически здоровых лиц. Более динамичными были показатели, характеризующие активность процессов регуляции работы миокарда на экстракардиальном и интракардиальном уровнях, которые закономерно отражали изменения тонуса симпатических и парасимпатических структур вегетативной нервной системы в ответ на внешнее воздействие. Показатели симметрийного анализа, характеризующие уровень миокардиального гомеостаза, энергетические процессы и сократимость, в большей степени отражают прогностически неблагоприятные (с точки зрения срыва адаптации миокарда и развития преморбидных или патологических изменений) характеристики, в том числе связанные с переутомлением и перетренированностью. Показатель, характеризующий в клинической практике координированность работы желудочков и предсердий, оказался нечувствительным к кратковременным изменениям функционального состояния миокарда молодых практически здоровых людей.

Применительно к практике спортивной медицины требуется более подробная детализация состояния работы сердца по функциональным классам, учитывающая не только степень отклонения значений от эталонных, характерных для золотого сечения, но и направленность этих изменений, связанных с перестройкой контуров управления работой сердца.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Вклад авторов. Все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Источник финансирования. Авторы заявляют об отсутствии внешнего финансирования при проведении исследования.

ADDITIONAL INFORMATION

Author contribution. Thereby, all authors made a substantial contribution to the conception of the work, acquisition, analysis, interpretation of data for the work, drafting and revising the work, final approval of the version to be published and agree to be accountable for all aspects of the work.

Competing interests. The authors declare that they have no competing interests.

Funding source. This study was not supported by any external sources of funding.

About the authors

Aleksey E. Kim

Kirov Military Medical Academy

Author for correspondence.
Email: alexpann@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4591-2997

MD, PhD, Senior Researcher, Research Institute (Habitability) Research Center

Russian Federation, Saint Petersburg

Evgeny B. Shustov

Golikov Research Center of Toxicology

Email: shustov-msk@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5895-688X

MD, PhD, Dr. Med. Sci., Professor, Chief Researcher

Russian Federation, Saint Petersburg

Vyacheslav P. Ganapolsky

Kirov Military Medical Academy

Email: ganvp@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7685-5126

MD, PhD, Dr. Med. Sci., Colonel of the Medical Service, Head of the Research and Development Center (Habitability) of the Research Center

Russian Federation, Saint Petersburg

Irina P. Zaitseva

P.G. Demidov Yaroslavl State University

Email: irisha-zip@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-8361-7409

Dr. Biol. Sci., Professor of the Department of Physical Education

Russian Federation, Yaroslavl

References

Supplementary files