Более ста лет насчитывает история электрокардиографии, однако изучение ритма сердечной деятельности уходит в далекое прошлое. Известно, что уже две тысячи лет назад в китайских рукописях упоминалось о нарушениях сердечного ритма, определяемых по пульсу.

Электрокардиографические исследования не только позволили выявить многочисленные варианты аритмий, но и определили их прогностическую значимость как предикторов внезапной смерти [19, 21, 26].

Внедрение компьютерной техники в обработку электрокардиографических сигналов позволило получить необычайно ценную информацию, открыло дорогу к изучению вариабельности сердечного ритма (ВСР), которой посвящено значительное количество исследований.

Следует отметить, что в перечне публикаций по компьютерному анализу незаслуженно редко упоминаются оригинальные работы белорусских исследователей. Это относится и к спектральному анализу ЭКГ [27], и к применению моментов высших порядков статистического анализа [14], и, наконец, к созданию микрокардиоанализатора сердечного ритма МКА-02, выпускаемого серийно [3,11,14]. В последние годы широкое применение нашел оригинальный программно-технический комплекс «БРИЗ», позволяющий автоматически определять все аспекты вариабельности сердечного ритма [17].

К настоящему времени вариабельность сердечного ритма определяется по двум группам признаков [8, 9, 12]:

1) по результатам спектрального анализа электрокардиографических кривых. При этом оценивается вклад тех или иных периодических составляющих в динамику частоты сердечных сокращений. Так, мощность высокочастотных колебаний (HF) в диапазоне 0,15–0,40 Гц позволяет судить о влиянии парасимпатического отдела вегетативной нервной системы на регуляцию сердечного ритма. Вклад низкочастотных колебаний (LF) в диапазоне 0,04–0,15 Гц отражает преимущественное влияние симпатического отдела вегетативной нервной системы. Очень низкочастотные колебания (VLF) – 0,003–0,04 Гц – предположительно отражают гуморальные влияния на регуляцию сердечного ритма. Обычно определяется и отношение LF/HF – своеобразный баланс симпатической и парасимпатической регуляции сердечного ритма;

2) при анализе временного распределения интервалов R-R электрокардиограммы используют следующие критерии: RRi — усредненный интервал R-R за весь изучаемый период; SDNN – стандартное отклонение величин интервалов R-R за весь изучаемый период; pNN50 (%) – процент кардиоциклов, длительность которых отличается от предыдущих более чем на 50 мс; rMSSD – среднеквадратичное отклонение абсолютных приращений длительности кардиоциклов.

Кроме этого, при анализе вариабельности сердечного ритма могут учитываться и другие показатели, например гистограмма распределения R-R интервалов, аутокорреляционная функция и скаттерграмма. Последняя представляет собой графическое изображение попарного распределения предыдущего и последующего интервалов R-R. При этом по оси абсцисс откладывается величина R-Rn, а по оси ординат – величина R-R_n+1.

График и область точек, полученных таким образом (пятна Пуанкаре или Лоренца), называются корреляционной ритмограммой, или скаттерграммой (scatter – рассеивание). Первые сообщения о возможностях этого метода появились в начале 60-х годов (T. Rodieck et al., 1962). Довольно долго скаттерграмму строили вручную после измерения длительности 100 кардиоинтервалов. Благодаря разработке оригинального прибора (ритмокардиоскопа) В.В. Поляковым и соавт. (1976) метод получил распространение в спортивно-кардиологических исследованиях [6].

Приводим более подробные сведения о значении анализа скаттерграммы, так как в отечественной литературе эти данные практически отсутствуют. При построении скаттерграммы образуется совокупность точек, центр которых располагается на биссектрисе под углом 45° к оси ординат. Стандартное отклонение точек перпендикулярно биссектрисе обозначается как коротковременные переменные, образованные дыхательной сердечной аритмией. Стандартные отклонения вдоль биссектрисы описывают длинноволновые переменные вследствие недыхательной аритмии. Фигуры скаттерграммы можно анализировать количественно, рассчитывая следующие показатели: длину основного «облака» – L, соответствующую вариационному размаху; ширину скаттерграммы (перпендикуляр к длинной оси, проведенный через ее середину) – w; площадь скаттерграммы, которая вычисляется по формуле площади эллипса: S=(πLw)/4. Нормальная форма скаттерграммы представляет собой эллипс, вытянутый вдоль биссектрисы (рис. 1, А; см. бумажную версию журнала). Именно такое расположение эллипса означает, что к дыхательной прибавлена некоторая величина недыхательной аритмии. Узкий овал соответствует преобладанию недыхательных компонентов в общей вариабельности ритма, а форма скаттерграммы в виде круга означает отсутствие недыхательного компонента аритмии. Этот способ оценки ВСР относится к методам нелинейного анализа и в последние годы вызывает большой интерес при обследовании больных с сердечной недостаточностью [24].

Для анализа ВСР обычно используется либо суточная регистрация ЭКГ во время холтер-мониторирования, либо кратковременные записи – чаще всего в течение 5 минут, хотя встречаются исследования и 10 и 15 минут.

Несмотря на то, что имеется Европейское руководство по анализу ВСР [23] и разрабатываются соответствующие нормативы в России [12], в Беларуси [20], унифицированной, общепризнанной системы оценок ВСР пока нет.

Полученные к настоящему времени результаты исследования ВСР показывают, что эти данные могут служить достоверным предиктором внезапной смерти [1], показателем эффективности кардиохирургических вмешательств [20], предвестником ночных приступов стенокардии [21], а также прогнозировать прогрессирование сердечной недостаточности [25]. Положительной тенденцией при динамическом исследовании ВСР служит расширение диапазона регулирования сердечного ритма, что проявляется увеличением показателей RRi, SDNN, pNN50, LF, LF/HF. Эти сдвиги свидетельствуют о повышении симпатической активности, о расширении диапазона регулирования сердечного ритма. И наоборот, уменьшение данных показателей говорит о возрастающей ригидности сердечного ритма и об угрозе неблагоприятного исхода.

Неинвазивные и сравнительно просто определяемые показатели ВСР, будучи сниженными у больных с хронической сердечной недостаточностью, коррелируют с показателями функционального класса, фракцией выброса левого желудочка и максимальным поглощением кислорода [26]. Динамика показателей ВСР при хронической сердечной недостаточности позволила объективно оценить эффект медикаментозной терапии [7]. Так, применение малых доз дигоксина увеличивало компоненты мощности HF и LF и значение pNN50 [29]. β-Блокаторы, в частности карведилол, увеличивали SDNN [25]. Показатели ВСР обнаруживали положительную динамику при применении триметазидина у больных, перенесших инфаркт миокарда [5].

Именно с этих позиций оценивают изменения показателей ВСР в процессе медикаментозной терапии [7].

Все изложенные выше соображения стали стимулом к проведению настоящего исследования, цель которого – определение риска кардиохирургических вмешательств по данным ВСР. Для этого показатели ВСР в предоперационном периоде сопоставляли с интраоперационными данными и с результатами послеоперационного наблюдения.

Наблюдение за пациентами проводилось во время предоперационного обследования, в интраоперационном и раннем послеоперационном периоде. В исследование включены 28 пациентов, находившихся в стационаре РНПЦ «Кардиология» (24 мужчин, 4 женщины, средний возраст – 52,3±3,8 года), с ХСН III–IV ФК по NYHA и средней ФВ ЛЖ 35,6±3,8% ишемического генеза, кандидаты на предстоящее кардиохирургическое вмешательство (АКШ, МКШ, пластика левого желудочка и/или протезирование клапанного аппарата). К критериям невключения в исследование относили возраст > 75 лет, постоянную форму фибрилляции предсердий, атриовентрикулярную блокаду II–III ст., синоатриальную блокаду II–III ст., синдром слабости синусового узла, наличие в анамнезе нарушения мозгового кровообращения, хроническую почечную недостаточность и сахарный диабет I типа. В день обследования почти все больные (94,1%) продолжали получать β-блокаторы.

При анализе суточных записей ЭКГ в дооперационном периоде выделены две условные группы пациентов: основная (18 чел.), в которой не выявлялись опасные для жизни желудочковые нарушения ритма, и группа риска (10 чел.), в которой в дооперационном периоде имели место частые желудочковые экстрасистолы (более 10 в час), эпизоды неустойчивой желудочковой тахикардии, а в анамнезе отмечались фибрилляции желудочков (ФЖ).

Для анализа мы выбрали более простой и доступный способ оценки ВСР на коротких участках ЭКГ (5-минутная запись) и использовали наиболее информативные временные (RRi, SDNN, rMSSD, pNN50) и частотные (HF, LF, VLF, LF/HF) показатели. Анализ ВСР на коротких участках ЭКГ исключает влияние на деятельность синусового узла различной физической и психологической активности в течение суток, циркадных изменений, а также позволяет стандартизировать условия регистрации ЭКГ, что упрощает интерпретацию полученного результата [23]. Исследование проводилось с использованием программного комплекса «БРИЗ».

Поскольку анализ ВСР во время различных рефлекторных тестов несет дополнительную прогностическую информацию, в нашей работе для оценки вегетативного обеспечения деятельности автономной нервной системы записывалась ВСР в исходном положении лежа (фон 1), затем использовалась нагрузка – тест 6-минутной ходьбы, после окончания которого больной возвращался в положение лежа и записывалась ЭКГ с 5-й по 10-ю минуту восстановительного периода (фон 2).

Анализ показателей ВСР на 5-минутных участках ЭКГ в исходном состоянии и после нагрузки у пациентов группы риска и основной группы представлен в таблице.

Пациенты группы риска в исходном состоянии лежа (фон 1) имели достоверное снижение временных (RRi, SDNN, rMSSD, pNN50) и частотных (LF, VLF, LF/HF) характеристик по сравнению с основной группой. Спектральный анализ выявил достоверное снижение LF компоненты (35,5±3,64 против 41,5±8,01%; Р<0,01) и отношения LF/HF (0,74±0,03 против 1,13±0,03; Р<0,05) у пациентов группы риска по сравнению с основной группой, в которой LF компонента и отношение LF/HF более соответствовали сбалансированному состоянию вегетативной нервной системы (ВНС).

Проведение теста 6-минутной ходьбы в основной группе сопровождалось увеличением показателей SDNN, rMSSD, pNN50, повышением активности симпатических влияний LF (48,3±4,14), но с хорошо сохраненной реактивностью парасимпатической компоненты регулирования HF (40,47±4,01%) и сбалансированным отношением LF/HF (1,13±0,03). У больных группы риска после теста 6-минутной ходьбы показатели SDNN, rMSSD, pNN50, напротив, снижались и наблюдалась несбалансированная реакция ВНС: снижение HF (с 40,2±6,9 до 37,2±3,4%), незначительное повышение LF (с 35,5±3,23 до 37,9±3,37%) и отношения LF/HF (с 0,74±0,03 до 1,01±0,05).

Больные группы риска отличались от основной группы в восстановительном периоде после нагрузки ходьбой (фон 2). Если в основной группе уже в первые 5 минут все показатели возвращались к исходному уровню, то у больных в группе риска сохранялись низкие значения показателей RRi, SDNN, rMSSD, pNN50 и в спектре ритма наблюдалось снижение LF и LF/HF, свидетельствующее об отсутствии расширения симпатической части спектра.

Спектральный анализ ВСР в ходе проведения нагрузки позволяет идентифицировать группы пациентов с патологическим отношением LF и HF компонент (рис.2, см. бумажную версию журнала). Так, у 4 пациентов в исходном положении лежа LF компонента была достоверно выше по сравнению с основной группой. Проведение теста 6-минутной ходьбы сопровождалось несбалансированным ответом ВНС: избыточной активацией симпатической компоненты спектра (LF увеличилась с 49±3,2 до 67±5,9%; Р<0,001) и уменьшением активности парасимпатического механизма регуляции, что является основой развития реакции дезадаптации. В послеоперационном периоде у всех пациентов этой группы наблюдались осложнения: у 2 возникла фибрилляция желудочков, у 2 – неустойчивая желудочковая пароксизмальная тахикардия.

Спектральный анализ ВСР позволяет также идентифицировать пациентов с редуцированной характеристикой LF (21,7±1,8%) и резко сниженным отношением LF/HF (0,32±0,02%). Это больные с наиболее тяжелой левожелудочковой дисфункцией (ФВ ЛЖ = 25%) и с СН IV ФК. В процессе теста 6-минутной ходьбы прироста симпатических влияний не происходило, LF компонента оставалась низкой, при этом наблюдалось уменьшение отношения LF/HF, свидетельствующее о несбалансированности ответа отделов ВНС (рис. 3, см. бумажную версию журнала).

 Обращало на себя внимание также снижение уровня очень низкочастотной составляющей спектра (VLF) как в исходном состоянии (12,1%), так и после 6-минутной ходьбы (8,6%) и в восстановительном периоде (7,4%), что указывает на энергодефицитное состояние автономной нервной системы. Мощность VLF-колебаний ВСР является чувствительным индикатором управления метаболическими процессами и хорошо отражает энергодефицитные состояния. Все пациенты этой группы риска (6 чел.) в раннем послеоперационном периоде нуждались во вспомогательном кровообращении и инотропной поддержке. У 4 из них возникла пароксизмальная желудочковая тахикардия, у 1 – ФЖ, у еще одного больного в раннем послеоперационном периоде развился инфаркт миокарда с летальным исходом.

Отметим, что прогрессирующее снижение низкочастотного спектра, по данным ряда исследователей [22], наблюдается при симпатической гиперактивности и означает, что эта часть спектра подвергается чрезмерной стимуляции симпатической нервной системой. Парадокс объясняется тем, что при более тяжелой стадии заболевания нейрогуморальная активность угнетает модуляции сердечного ритма на уровне 0,03 Гц, при этом выявляются только незначительные флуктуации, синхронные с дыхательной активностью. Следовательно, пациенты с низкими LF частотами и отношением LF/HF могут быть отнесены к пределу активности симпатической нервной системы, который определяется методом ВСР.

В диагностике состояния автономной дисфункции у больных с сердечной недостаточностью важная роль принадлежит нелинейному анализу ВСР, т.е. скаттерграмме [24]. Как уже говорилось выше, у здоровых людей скаттерграмма имеет эллипсовидную форму, характеризующуюся увеличенной дисперсией RR-интервалов на длинном RR-интервале, и следующие количественные параметры: длина (L) – 14±0,9 мм, ширина (w) – 4±0,02 мм, площадь (S) – 43,9±3,8 мм². Пациенты с сердечной недостаточностью имели три отличающиеся друг от друга формы скаттерграммы. У 12 (43%) больных выявлена торпедообразная форма скаттерграммы (рис. 1, В; см. бумажную версию журнала) вследствие незначительного увеличения дисперсии от одного интервала R-R к последующему с достоверно меньшими количественными характеристиками (L=0,5±0,03 мм, w=2±0,1 мм, S=7,85±3,12 мм²). Данное минимальное отклонение не означало наличие ригидного синусового ритма, но предполагало, что сердечный ритм изменяется постепенно и поддерживается минимальными отклонениями интервала R-R. У 3 (11%) пациентов фигура скаттерграммы имела веерообразную форму (рис. 1, С; см. бумажную версию журнала), при которой общий диапазон интервалов R-R был снижен (L=4±0,3 мм), хотя дисперсия интервала R-R была больше, чем при эллипсовидной форме скаттерграммы (w=6±0,4 мм, S=18,9±1,3 мм²). У 2 (7%) пациентов форма скаттерграммы была сложной, состоящей из кистеобразных скоплений точек с некоторыми чертами веерообразной и торпедообразной форм (рис. 1, D; см. бумажную версию журнала). Сложные конфигурации скаттерграммы демонстрируют дискретные скопления точек без связи между последовательными интервалами R-R (L=5±0,4 мм, w=6±0,5 мм, S=23,5±1,9 мм²). Механизм этих различных конфигураций интервалов R-R пока неясен. Например, сердцевина могла быть результатом влияния симпатической нервной системы, а повышенная дисперсия, которую наблюдают на более длинном интервале R-R, может отражать парасимпатическую активность.

При сопоставлении стандартного отклонения R-R интервалов (SDNN) с различными формами скаттерграмм выявлено, что SDNN наиболее снижено у пациентов с веерообразной формой скаттерграммы (24,5±1,9мс), тогда как у пациентов с торпедообразной и сложной формами SDNN не различались (54,5±4,6 мс; 55,1±4,9 мс соответственно). У пациентов с сердечной недостаточностью и с последующей внезапной смертью наблюдались сложные и веерообразные формы скаттерграммы; торпедообразные формы чаще встречаются при сердечной недостаточности, но не сопровождаются столь грозными ее осложнениями [24].

Таким образом, анализ скаттерграммы – визуальный тест, который позволяет выявить степень сложности взаимоотношений R-R интервалов «beat to beat», получить информацию о ритме сердца в сжатом виде на одном графике, обладает высокой чувствительностью к обнаружению внезапных изменений длительности интервалов R-R. Качественно отличные формы скаттерграммы наряду с частотным анализом ВСР позволяют идентифицировать пациентов с высоким риском периоперационных осложнений. Не случайно в ряде исследований прогностическое значение ВСР оценивается выше, чем показатели фракции выброса при эхокардиографическом исследовании [20].

Прогностически неблагоприятно снижение значений спектральных показателей LF, HF, VLF, а также уменьшение временных показателей среднего RRi<700 мс, SDNN<55 мс, pNN50<1%.

Простейшая нагрузочная проба в виде 6-минутной ходьбы не сопровождалась увеличением выбранных параметров в группе риска периоперационных осложнений, а напротив, приводила к их уменьшению. Достоверно неблагоприятными прогностическими сдвигами ВСР считались следующие характеристики:

·       низкие значения усредненного R-Ri (<700мс) и отсутствие их прироста после теста 6-минутной ходьбы;

·       низкие значения SDNN (< 55 мс) в покое и отсутствие их прироста после теста 6-минутной ходьбы;

·       низкие значения LF (<25%) и VLF (<14%) компонент спектрального анализа и их снижение после теста 6-минутной ходьбы;

·       избыточная активность симпатической компоненты LF (>55%) после теста 6-минутной ходьбы с неадекватным снижением парасимпатической компоненты HF (<30%);

·       патологические формы скаттерграммы (веерообразная и сложная).

Вероятно, при оценке риска предстоящих кардиохирургических вмешательств наряду с использованием традиционных балльных оценок Euroscore (European System for Cardiac Operative Risk Evalution) и других таблиц следует учитывать и сравнительно простые данные ВСР, получаемые с помощью отечественного аппарата «БРИЗ». Информация о прогностически неблагоприятных сдвигах ВСР должна сопровождаться соответствующей фармакологической подготовкой больных для предупреждения фатальных аритмий.

Итак, применение показателей вариабельности сердечного ритма в клинической практике позволяет прогнозировать осложнения в периоперационном периоде. Достоверными неблагоприятными сдвигами ВСР следует считать снижение показателей R-Ri<700мс, SDNN< 50мс, LF< 25%, VLF< 14%, HF<30%. При проведении пробы в виде 6-минутной ходьбы неблагоприятные прогностические признаки связаны с избыточной активацией симпатической компоненты LF > 55% или, напротив, с редуцированной характеристикой LF < 25% и VLF < 14%. Применение комплекса «БРИЗ» с 5-минутной регистрацией сердечного ритма дает возможность прогнозировать риск периоперационных осложнений у кардиохирургических больных.

Литература 

1. Абрамкин Д.В., Явелов И.С., Грацианский Н.А. // Кардиология. – 2004. – N9. – С. 34–41.

2. Анализ сердечного ритма / Под ред. Д.Жемайтите и Л.Тельксниса. – Вильнюс: Моклас, 1982.

3. А.с.N1042732 СССР. Устройство для выявления сердечных аритмий; Г.И. Сидоренко, Г.П. Лопато, Я.Г. Никитин // Бюлл. изобретений и открытий. – 1983. – N35.

4. Баевский Р.М., Кириллов О.И., Клецкин С.З. Математический анализ изменений сердечного ритма при стрессе. – М.: Наука, 1984.

5. Давиташвили И., Кобалава М., Климиашвили З., Мелиа А. // М-лы Всерос. науч.-практ. семинара «Современные возможности холтеровского мониторирования». – М., 2000. – С.34.

6. Дембо А.Г., Земцовский Э.В. Спортивная кардиология. – Л.: Медицина, 1989.

7. Куликов К.Г., Ющук Е.Н., Дударенко О.П. и др. // Клин. фармакология и терапия. – 2004. – Т. 13(3). – С. 74–80.

8. Марил С. Цифровой спектральный анализ и его применение / Пер.с англ. – М.: Мир, 1990.

9. Михайлов В.М. Вариабельность ритма сердца: Опыт практического применения. – Иваново, 2000.

10. Парин В.В. // Современные проблемы физиологии и патологии сердечно-сосудистой системы. – М., 1967. – С. 215–223.

11. Патент N4499904 США. Устройство для выявления сердечных аритмий; Г.И.Сидоренко, Г.П. Лопато, Я.Г. Никитин // Бюлл. изобретений и открытий. –1983. – N35. – С. 24.

12. Рябыкина Г.В., Соболев А.В. Вариабельность ритма сердца. – М.: Старко, 1998.

13. Сидоренко Г.И., Афанасьев Г.К., Никитин Я.Г. // Кардиология. –1975. – N12. – С. 96–99.

14. Сидоренко Г.И., Никитин Я.Г., Якубович В.М. и др. // Кардиология. – 1987. –N5. – С. 5–8.

15. Соболев А.В. // Вестник аритмологии. – 2002. – N26. – С. 21–25.

16. Соболев А.В., Рябыкина Г.В., Киселева Н.В. и др. // Кардиология. – 2003. – N7. – С.21–26.

17. Фролов А.В., Сараева Л.З., Воробьев А.П. и др. // Клинические и физиологические аспекты ортостатических расстройств. – М., 2000. – С. 246–255.

18. Фролов А.В. // Мед. панорама. – 2004. — N2. – С. 50–52.

19. Чазов Е.И. //Врач. – 2002. – N2. – С. 3–6.

20. Copie X., Hnatkova K., Staunton A. et al. // J. Amer. Coll. Cardiol. –1996. –V. 27 (2). – P. 270–276.

21. Fauchier L., Babuty D., Cosnay P. et al. // J. Amer. Coll.Cardiol. – 1999. –V. 33. – P. 1203.

22. Guzzeffi S. et al. // Eur. Heart J. – 1995. – V.16. – P. 1100 – 1110.

23. Heart rate variability: standards of measurement, physiological interpretation, and clinical use; Tasc Force of The European Society of Cardiology and The North American Society of Pacing and Electrophysiology (Membership of the Tasc Force listed in the Appendix) // Eur. Heart J. – 1996. – V. 17. – P. 354–381.

24. Mary A. Woo, William G. Stevenson, Debra K. Moser et al. // J. Amer. Coll. Cardiol. – 1994. – V. 23. – P. 565–569.

25. Mortara A., La Rovere M., Pinna G. et al. // J. Amer. Coll.Cardiol. – 2000. – V. 36 (5). – P. 1612–1618.

26. Nolan J., Batin P., Andrews R. et al. //Circulation. – 1998. – V. 98. – P. 1510.

27. Sidorenko G., Lazyuk D., Vorobiev P. et al. // Abstr. from the XI World Congress of Cardiology. – 1990. – V. XIX, N 1, Co86. – P. 15.

28. Vardas P.E., Kochiadakis G.E., Manios E.G. et al. // Eur. Heart J. – 1996. –V. 17. – P. 388–393.

29. Vardas P., Kanoupakis E., Kochiadakis G. et al. // Cardiovasc. Drugs Ther. –1998. – V. 12 (1). – P. 47–55.