Механизмы нелинейной динамики сердечного ритма. Влияние вегетативной нервной системы

Для выяснения механизмов нелинейной динамики сердечного ритма было использовано две модели.

Первая модель основана на изучении нелинейных показателей у лиц с различным вегетативным балансом, который является важнейшим показателем состояния вегетативной нервной регуляции сердечно-сосудистой системы.

Среди обследованных нами были выделены три группы по показателю LF/HF – ваготоники (n =30), нормотоники (n =30), симпатотоники (n =30).

Во всех трех группах был проведен анализ энтропийных характеристик матриц взаимных переходов кардиоинтервалов. В данном случае энтропия используется как показатель организованности вариационного ряда R-R- интервалов, т.е. если энтропия растет, то все возможные длительности имеют примерно равную вероятность появления, если энтропия снижается, то вероятность появления одних R-R-интервалов больше, чем вероятность появления других. Высокая энтропия ассоциируется с хаосом, низкая – с порядком, с наличием определенных закономерностей во временной последовательности. Как видно из рисунка 1 в случае преобладания парасимпатических влияний энтропийные показатели имеют наибольшие значения, а по мере сдвига вегетативного баланса в сторону симпатического отдела ВНС происходит их снижение.

Аналогичные результаты получены при сопоставлении в этих группах таких показателей как корреляционная размерность, корреляционная энтропия и показатель Ляпунова.

Из рисунка 2 видно, что при значительном сдвиге вегетативного баланса в сторону активности симпатического отдела (третья группа), корреляционная размерность и энтропия достоверно меньше, чем при сохранении баланса (вторая группа). Это еще раз подтверждает тот факт, что симпатические влияния упрощают динамику сердечного ритма, т.е. он становится более регулярным.

Но различия этих показателей между второй и первой группой выявлены не были, при том, что отношение LF/HF в этих группах отличается более, чем в два раза. Т.е. по этим данным сдвиг вегетативного баланса в сторону парасимпатического отдела не приводит к росту «хаотичности» в последовательности R-R-интервалов, что противоречит результатам анализа энтропийных показателей матриц взаимных переходов.

Для уточнения этих противоречий была использована вторая модель – возрастные особенности нелинейной динамики сердечного ритма. Исследовались нелинейные показатели у лиц в возрасте 5-7 лет (n =30), 8-13 (n =96), 14-17 (n =45) и 18-21 год (n =125). Определенные знания о соотношениях между механизмами нервной регуляции и формированием структуры и функции органов и систем в различные периоды жизни человека позволяют сделать предположения о вовлеченности различных отделов ВНС в регуляцию сердечного ритма, о механизмах возникновения апериодических колебаниях кардиоинтервалограммы.

Если судить по нелинейным характеристикам, то наиболее «хаотичная» динамика сердечного ритма наблюдается в младшей и подростковой возрастных группах 8-13 и 14-17 лет – в этих группах регистрируются наибольшие значения D₂ и K₂ (рисунок 3).

Рисунок 3 – Нелинейные показатели СР в различных возрастных группах

В возрасте 5-7 лет регистрируются наименьшие значения корреляционной размерности и корреляционной энтропии, эти показатели также достоверно снижаются при переходе от возрастной группы 14-17 лет к возрастной группе 18-21 год. Аналогичные результаты были получены при анализе показателя Ляпунова.

Согласно полученным данным вегетативная нервная система вносит существенный вклад в процесс нерегулярных изменений R-R-интервалов. Так, наибольшая сложность и «хаотичность» динамики ритма сердца наблюдается у лиц с преобладающим влиянием парасимпатического отдела ВНС. Наоборот, смещение вегетативного баланса в сторону симпатического отдела приводит к упорядочению последовательности кардиоинтервалов, т.е. ритм сердца в этом случае более регулярный, динамика его менее сложна и менее «хаотична».

Однако конечный результат не является просто суммой данных воздействий, поскольку интегрированные влияния обеих отделов ВНС имеет форму нелинейных взаимосвязей. Это подтвердилось при анализе нелинейных показателей в различных возрастных группах. В детском и подростковом возрасте наблюдается наиболее сложная динамика сердечного ритма, когда преимущественное влияние на сердечный ритм оказывает парасимпатическая нервная система на фоне повышенного тонуса симпатического отдела ВНС. На это указывают и высокие значения энтропии матрицы взаимных переходов кардиоритмов, корреляционная размерность и дисперсия R-R-интервалов.

Согласно нелинейным показателям в четвертой и последующих возрастных группах динамика ритма сердца упрощается (т.е. ритм становится более регулярным) вследствие преобладания активности симпатического отдела ВНС. Это свидетельствует о появлении некоторых закономерностей в последовательности R-R-интервалов или же о стабилизации ритма, когда все кардиоинтервалы становятся примерно равными по длительности.

Указанные процессы наиболее выражены в возрастной группе более 55 лет, в которой регистрируются наименьшие значения нелинейных показателей, т.е. наблюдается наиболее регулярный ритм без значительных «хаотических» модуляций. В пожилом возрасте происходит сокращение диапазона регуляции, уменьшается амплитуда возможного изменения функции.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании полученных данных можно сделать следующие выводы:

1. Разработанные методы расчета корреляционной размерности, корреляционной энтропии и показателя Ляпунова позволяют оценивать сложность и регулярность динамики сердечного ритма и ЭЭГ. Для графического отображения нелинейной динамики сердечного ритма рекомендуется метод построения скаттерограмм с временным сдвигом равным трем R-R-интервалам.

2. «Хаотическая» динамика сердечного ритма является результатом преимущественного влияния парасимпатической нервной системы в регуляторных процессах на фоне повышенного тонуса симпатической отдела ВНС. Смещение вегетативного баланса в сторону симпатического отдела приводит к упорядочению последовательности кардиоинтервалов.

3. Наиболее сложная динамика сердечного ритма наблюдается в детском и подростковом возрасте поскольку в регуляции преобладающими становятся холинергические влияния, при сохранении активности адренергических механизмов. Начиная с возрастной группы 22-35 лет динамика сердечного ритма упрощается, происходит общее снижение дисперсии кардиоинтервалов вследствие ослабления парасимпатических и преобладания симпатических влияний на кардиоритм, а в пожилом возрасте - из-за общего ослабления нервного влияния на сердце и сосуды.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ