Анализ вариабельности сердечного ритма

Анализ вариабельности сердечного ритма (ВСР) является быстро развивающимся разделом кардиологии, в котором наиболее полно реализуются возможности вычислительных методов. Это направление во многом инициировано пионерскими работами известного отечественного исследователя Р.М. Баевского [2] в области космической медицины, который впервые ввел в практику ряд комплексных показателей, характеризующих функционирование различных регуляторных систем организма. В настоящее время стандартизация в области ВСР осуществляется рабочей группой Европейского кардиологического общества и Северо-американского общества стимуляции и электрофизиологии.

Во введении к главе мы уже отмечали, что сердце в идеале способно реагировать на малейшие изменения в потребностях многочисленных органов и систем. Вариационный анализ ритма сердца дает возможность количественной и дифференцированной оценки степени напряженности или тонуса симпатического и парасимпатического отделов ВНС, их взаимодействия в различных функциональных состояниях, а также деятельности подсистем, управляющих работой различных органов. Поэтому программа-максимум этого направления состоит в разработки вычислительно-аналитических методов комплексной диагностики организма по динамике сердечного ритма.

Методы ВСР не предназначены для диагностики клинических патологий, где, как мы видели выше, хорошо работают традиционные средства визуального и измерительного анализа. Преимущество данного раздела состоит в возможности обнаружить тончайшие отклонения в сердечной деятельности, поэтому его методы особенно эффективны для оценки общих функциональных возможностей организма в норме, а также ранних отклонений, которые в отсутствие необходимых профилактических процедур постепенно могут развиться в серьезные заболевания. Методика ВСР широко используется и во многих самостоятельных практических приложениях, в частности, в холтеровском мониторинге и при оценке тренированности спортсменов, а также в других профессиях, связанных с повышенными физическими и психологическими нагрузками (см. в конце раздела).

Исходными материалом для анализа ВСР являются продолжительные одноканальные записи ЭКГ (от двух до нескольких десятков минут), выполняемые в спокойном, расслабленном состоянии или при функциональных тестах. На первом этапе по такой записи вычисляются последовательные кардиоинтервалы (КИ), в качестве реперных (граничных) точек которых используются /?-зубцы, как наиболее выраженные и стабильные компоненты ЭЮ".

Методы анализа ВСР обычно группируются в следующие четыре основные раздела:

• • интервалография;
• • вариационная пульсометрия;
• • спектральный анализ;
• • корреляционая ритмография.

6.21. Интервалограмма с эпизодами пропуска сокращений

В этом разделе преимущественно используются методы визуального анализа графиков изменения последовательных КИ (интервалограмма или ритмограмма). Это позволяет оценить выраженность различных ритмов (в первую очередь — дыхательного ритма рис. 6.11) выявить нарушения вариабельности КИ (рис. 6.16, 6.18, 6.19), асистолии и экстрасистолии. Так на рис. 6.21 приведена интервалограмма с тремя пропусками сердечных сокращений (три удлиненных КИ в правой части), сме-

няющийся экстрасистолой (укороченный КИ), за которой сразу следует четвертый пропуск сердечного сокращения.

Интервалограмма позволяет выявить важные индивидуальные особенности действия регуляторных механизмов в реакциях на физиологические пробы. В качестве показательного примера рассмотрим противоположенные типы реакций на пробу задержки дыхания. Рис. 6.22 демонстрирует реакции ускорения ЧСС при задержке дыхания. Однако у испытуемого на рис. 6.22, а после начального резкого спада наступает стабилизация с тенденцией к некоторому удлинению КИ, в то время как у испытуемого на рис. 6.22, б начальный резкий спад продолжается более медленным укорочением КИ, при этом проявляются нарушения вариабельности КИ с дискретным характером их чередования (что для данного испытуемого не проявлялось в состоянии релаксации). Рис. 6.23 представляет реакции противоположного характера с удлинением КИ. Однако, если для испытуемого рис. 6.23, а имеет место близкая к линейной возрастающая тенденция, то для испытуемого рис. 23, б в этой тенденция проявляется высокоамплитудная медленноволновая активность.

Рис. 6.22. Интервалограммы для проб задержки дыхания с укорочением КИ

Рис. 6.23. Интервалограммы для проб задержки дыхания с удлинением КИ

Вариационная пульсометрия. В этом разделе преимущественно используются средства описательной статистики для оценки распределения КИ с построением гистограммы, а также ряд производных показателей, характеризующих функционирование различных регуляторных систем организма, и специальных международных индексов. Для многих из этих индексов на большом экспериментальном материале определены клинические границы нормы в зависимости от пола и возраста, а также ряд последующих числовых интервалов, отвечающих дисфункциям той или иной степени. Другие же относящиеся к этому разделу методы редкоупотребительны или малоинформативны (например, дифференциальная гистограмма, индекс «святого Георга», триангуляционная интерполяция и ДР-)-

ГИСТОграмма. Напомним, что гистограмма представляет собой график плотности вероятности выборочного распределения. В данном случае высота конкретного столбика выражает процент присутствующих в записи ЭКГ кардиоинтервалов заданного диапазона длительности. Горизонтальная шкала длительностей КИ для этого разбивается на последовательные интервалы равной величины (бины). Для сравнимости гистограмм международный стандарт устанавливает размер бина равным 50 мс.

Рис. 6.24. Симметричная гистограмма

Рис. 6.25. Гистограмма с пропусками сокращений

Рис. 6.26. ЭКГ с эпизодами смены ритмики: а — гистограмма; б — интервалограмма

Нормальная сердечная деятельность характеризуется симметричной, куполообразной и цельной гистограммой (рис. 6.24). При релаксации с неглубоким дыханием гистограмма сужается, при углублении дыхания — уширяется. При наличии пропусков сокращений или экстрасистол на гистограмме появляются отдельно стоящие фрагменты (соответственно, справа или слева от основного пика, рис. 6.25). Несимметричная форма гистограммы свидетельствует об аритмичном характере ЭКГ. Пример такой гистограммы приведен на рис. 6.26, а. Для выяснения причин такой асимметрии бывает полезно обратиться к интервалограмме (рис. 6.26, б), которая в данном случае показывает, что асимметрия определена скорее не патологической аритмией, а наличием нескольких эпизодов смены нормальной ритмики, которые могут быть вызваны эмоциональными причинами или же сменами глубины и частоты дыхания.

Показатели. Кроме гистографического представления в вариационной пульсометрии вычисляется и целый ряд числовых оценок: описательная статистика, показатели Баевского, индексы Каплана и ряд других.

Показатели описательной статистики дополнительно характеризуют распределение КИ:

• • размер выборки N;
• • вариационный размах dX — разность меду максимальным и минимальным КИ;
• • среднее значение М (международное обозначение RRNN, норма в перерасчете на ЧСС составляет: 64±2.6 для возрастов 19—26 лет и 74±4.1 для возрастов
• 31—49 лет);
• • стандартное отклонение S (международное обозначение SDNN, норма 91±29);
• • коэффициент вариации V=S/M*100%;
• • коэффициенты асимметрии и эксцесса, характеризующие симметричность гистограммы и выраженность ее центрального пика;
• • мода Мо или значение КИ, делящее всю выборку пополам, при симметричном распределении мода совпадает со средним значением;
• • амплитуда моды АМо — процент КИ, попадающих в модальный бин.

Показатели dX, М, S, Мо выражаются в мсек. Наиболее значимым считается АМо, отличающийся устойчивостью к артефактам и чувствительностью к изменению функционального состояния. В норме у людей до 25 лет АМо не превышает 40%, с возрастом увеличивается на 1% каждые 5 лет, превышение 50% расценивается как патология.

Показатели Р.М. Баевского:

• • индекс вегетативного равновесия MBP=AMo/dX указывает на соотношение между активностью симпатического и парасимпатического отделов ВИС;
• • вегетативный показатель ритма BTJP-l/(Mo*dX) позволяет судить о вегетативном балансе организма;
• • показатель адекватности процессов регуляции ПАПР=АМо/Мо отражает соответствие между активностью симпатического отдела ВНС и ведущим уровнем синусового узла;
• • индекс напряжения регуляторных систем ИН=Ато/(2 *dX*Mo) отражает степень централизации управления сердечным ритмом.

Наиболее значимым в практике является индекс ИН, адекватно отражающий суммарный эффект сердечной регуляции. Границы нормы составляют: 34,1 ±2,3 для возрастов 19—26 лет и 47,6±2,9 для возрастов 31—49 лет. Показатель чувствителен к усилению тонуса симпатической ВНС, небольшая нагрузка (физическая или эмоциональная) увеличивает его в 1,5—2 раза, при значительных нагрузках рост составляет 5—10 раз.

Индексы А. Я. Каплана. Разработка этих индексов преследовала задачу оценки медленно и быстроволновых компонентов вариабельности КИ без привлечения сложных методов спектрального анализа^[1]:

• индекс дыхательной модуляции (ИДМ) оценивает степень влияния дыхательного ритма на вариабельность КИ:

где RMSSD — стандартное отклонение разностей соседних КИ;

• индекс симпато-адреналового тонуса:

• индекс медленноволновой аритмии:

Индекс CAT в отличие от ИН учитывает только быстрый компонент вариативности КИ, так как содержит в знаменателе не суммарный размах КИ, а нормированную оценку изменчивости между последовательными КИ — ИДМ. Таким образом, чем меньше вклад высокочастотного (дыхательного) компонента ритма сердца в суммарную вариативность КИ, тем выше индекс CAT. Он очень эффективен для общей предварительной оценки сердечной деятельности в зависимости от возраста, границы нормы составляют: 30—80 до 27 лет, 80—250 от 28 до 40 лет, 250—450 от 40 до 60 лет, и 450—800 для старших возрастов. Вычисление CAT производят на 1—2 минутных интервалах в спокойном состоянии, выход за верхнюю возрастную границу нормы является признаком нарушений в сердечной деятельности, а выход за нижнюю границу является благоприятным признаком.

Естественным дополнением CAT является ИМА, который прямо пропорционален дисперсии КИ, но не суммарной, а оставшейся за вычетом быстрого компонента вариативности КИ. Границы нормы ИМА составляют: 22,9±1,8 для возрастов 19—26 лет и 32±2,6 для возрастов 31—49 лет.

Другие международные индексы:

• • RMSSD — стандартное отклонение разностей соседних кардиоинтервалов (норма 33±17), имеет устойчивые статистические свойства, что особенно актуально для коротких записей;
• • pNN₅₀ — процент соседних кардиоинтервалов, отличающихся друг от друга более чем на 50 мс (норма 7±2%), также мало изменятся в зависимости от длины записи.

Индексы оценки отклонений в вариабельности. Все рассмотренные индексы в той или иной степени оценивают именно общую, среднюю вариабельность КИ, причем применительно к состоянию релаксации. В то же время интересно иметь оценки крайних отклонений, связанных с малой или повышенной вариабельностью КИ, причем такие оценки, которые бы работали и в условиях физиологических проб, то есть когда сердечный ритм не стационарен, а имеет заметную динамику. Действительно, многие отклонения в сердечной деятельности не проявляются в покое, но могут быть выявлены в ходе отдельных функциональных проб. С этой целью в 2006 нами были предложены два дополнительных индекса: показатель сердечного стресса ПСС и показатель сердечной аритмии ПСА.

Оба этих индекса вычисляются на фиксированном интервале в 10 сердечных сокращений с последующим усреднением по всей длине записи. Такой интервал выбран из следующих трех соображений: 1) он соответствует трем-четырем дыханиям, что в определенной степени позволяет нивелировать влияние дыхательного ритма; 2) на таком сравнительно коротком отрезке сердечный ритм можно считать условно стационарным даже в условиях функциональных проб; 3) такой размер выборки обеспечивает удовлетворительную статистическую устойчивость числовых оценок и применимость параметрических критериев. Как показал последующий анализ, изменение этого интервала в сторону увеличения немного снижает чувствительность упомянутых индексов и расширяет границы нормы, но эти изменения не носят принципиального характера.

Индекс ПСС предназначен для оценки отсутствия вариабельности КИ, выражающейся в присутствии КИ одинаковой или очень близкой длительности. Примеры таких отклонений приведены на рис. 16, 18, 19. В качестве критерия близости выбрано различие в длительности КИ менее 5 мс. С одной стороны, такой уровень достаточно мал, он составляет 10% от стандартного 50 мс бина, а с другой стороны, он достаточно велик, чтобы обеспечить стабильность и сравнимость оценок для записей, выполненных с различными частотами дискретизации. В каждой последовательности из 10 КИ подсчитывается процент интервалов, попарно различающихся менее чем на 5 мс, после чего вычисляется средний процент для всей записи — это и есть значение индекса ПСС. Среднее значение в норме равно 18,7%, стандартное отклонение — 9%.

Индекс ПСА предназначен для оценки экстравариабельности КИ или уровня аритмии. Он вычисляется как процент КИ, отличающихся от среднего значения более чем на 2 стандартных отклонения. При нормальном законе распределения таких значений будет менее 2,5%. Среднее значение в норме равно 2,75%, стандартное отклонение —1,64%.

Спектральный анализ состоит в использовании преобразования Фурье для разложения любого временного ряда на гармонические (синусоидально-косинусоидальные) составляющие пошагово возрастающей частоты. Размер этого частотного шага {разрешение по частоте) является величиной, обратной длительности временного ряда. Если арифметически сложить все такие гармоники, то мы полностью восстановим временной ряд. Каждая /-я гармоника исчерпывающе описывается тремя параметрами: амплитудой А„ частотой / (ёёё периодом T,=l/f) и начальным фазовым углом. Результат спектрального анализа обычно наглядно представляется в виде графика амплитудного спектра или спектрограммы, представляющей собой зависимость амплитуд гармоник от частоты (см. разд. 4.4).

Предварительная временная перенормировка. Однако спектральный анализ не может быть осуществлен непосредственно над интер- валограммой, поскольку в строгом смысле она не является временным рядом: ее псевдоамплитуды (КИ,) во времени разделены самими же КИ„ то есть ее временной шаг неравномерен. Поэтому перед вычислением спектра требуется временная перенормировка интервалограммы, которая производится следующим образом. Выберем в качестве постоянного временного шага значение минимального КИ (или его половину), которое обозначим мКИ. Проведем теперь две временные оси друг под другом: верхнюю разметим согласно последовательным КИ, а нижнюю разметим с постоянным шагом мКИ. На нижней шкале будем строить амплитуды аКИ вариабельности КИ следующим образом. Рассмотрим очередной шаг мКИ[ на нижней шкале, здесь может быть два варианта: 1) мКИ[ полностью укладывается в очередной KMj на верхней шкале, тогда принимаем аКИ,=КИ/, 2) мКИ, накладывается на два соседних KMj и KM_j+i в процентном соотношении а% и Ь% (а+Ь=100%), тогда величину аКИ/ вычисляем из соответствующей пропорции представимости

aKMj=(KMj/a%+KMj₊//&%)* 100%. Полученный временной ряд аКИ_{ и подвергается спектральному анализу.

Частотные диапазоны. Отдельные области полученного амплитудного спектра (амплитуды измеряются в мс) представляют мощность вариативности КИ, обусловленную влиянием различных регуляторных систем организма. При спектральном анализе принято выделять четыре основные частотные диапазона:

• • 0,4—0,15 Гц (период колебаний 2,5—6,7 с) —- высокочастотный (HF — high frequency) или дыхательный диапазон отражает активность парасимпатического кардиоингибиторного центра продолговатого мозга, реализуется через блуждающий нерв;
• • 0,15—0,04 Гц (период колебаний 6,7-—25 с) — низкочастотный (LF — low frequency) или вегетативный диапазон (медленные волны первого порядка Трау- бе-Геринга) отражает активность симпатических центров продолговатого мозга, реализуется через влияния СНС и ПСНС, но преимущественно иннервацией от верхнего грудного (звездчатого) симпатического ганглия;
• • 0,04—0,0033 Гц (период колебаний от 25 с до 5 мин) — сверхнизкочастотный (VLF — very low frequency) сосудисто-двигательный или васкулярный диапазон (медленные волны второго порядка Майера) отражает действие центральных эрготропных и гуморально-метаболических механизмов регуляции; реализуется через изменение в крови гормонов (ретин, ангиотензин, альдосгерон

и др.);

• 0,0033 Гц и медленнее — ультранизкочастотный (ULF) диапазон отражает активность высших центров регуляции сердечного ритма, точное происхождение регуляции неизвестно, диапазон редко исследуется в связи с необходимость выполнения длительных записей.

Рис. 6.27. Спектрограммы: а — релаксация; б — глубокое дыхание

На рис. 6.27 приведены спектрограммы для двух физиологических проб. В состоянии релаксации (рис. 6.27, а) с поверхностным дыханием амплитудный спектр достаточно монотонно спадает в направлении от низких к высоким частотам, что говорит о сбалансированной представимости различных ритмов. При глубоком дыхании (рис. 6.27, б) резко выделяется один дыхательный пик на частоте 0,11 Гц (с периодом дыхания 9 с), его амплитуда (вариабельность) в 10 раз превышает средний уровень на других частотах.

Показатели. Для характеристики спектральных диапазонов вычисляется ряд показателей:

• • частота// и период Г, средневзвешенного пика /-го диапазона, положения такого пика определяется центром тяжести (относительно оси частот) участка графика спектра в диапазоне; средневзвешенный пик по статистической устойчивости предпочтительнее наиболее высокоамплитудной гармоники в диапазоне, поскольку вычисление отдельных гармоник связано с рядом несистематическими погрешностей, свойственных дискретному преобразованию Фурье (подробнее см. разд. 4.4);
• • мощность спектра в диапазонах в процентном отношении к мощности всего спектра VLF%, LF%, HF% (мощность вычисляется как сумма амплитуд спектральных гармоник в диапазоне); границы нормы составляют, соответственно: 28,65+11,24; 33,68+9,04; 35,79±14,74;
• • абсолютная мощность спектра в диапазонах, деленная на частотный интервал диапазона, то есть приведенная к интервалу 1 Гц —VLF^,n', LF^ir4, HF^,n';
• • среднее значение амплитуды спектра в диапазоне Аср, или средняя вариативность КИ;
• • нормированные мощности: LF/(LF+HF)* 100%; HF/(LF+HF) * 100%; коэффициент вазосимпатического баланса LF/HF; границы нормы составляют, соответственно: 50,6±9,4; 49,4±9.4; 0,7-1,5.

В научных публикациях иногда оцениваются и абсолютные значения мощностей в диапазонах, однако такие показатели не обладают статистической устойчивостью, поскольку они существенно варьируют в зависимости от временного шага предварительной перенормировки интервало- граммы и продолжительности записи.

Соотношение показателей. Как показывают результаты факторного и кластерного анализа, проведенного нами на 250 спортсменах высшей квалификации, показатели вариационной пульсометрии и спектральные показатели существенно различаются по своей природе и чувствительности. При совместном анализе они по разному проектируются на главные факторные оси и образуют обособленные группы. При раздельном анализе для показателей ВП выделяются три главных фактора, покрывающие 50%, 12% и 11% общей дисперсии. При анализе спектральных показателей выделяются шесть главных факторов, покрывающие 29%, 22%, 20%, 11%, 10% и 8% общей дисперсии. Тем самым эти показатели еще и существенно разнородны между собой.

Как показывает корреляционный анализ, многие показатели попарно взаимозависимы или высоко коррелированы между собой, то есть отражают одни и те же или близкие аспекты сердечной деятельности. Так функционально зависимыми являются ЧСС и RRcp, HF, LF и LF/HF. Высоко коррелированы следующие показатели:

• • ИН, ИВР и ВПР попарно на уровне 0,99;
• • ПАПР и АМо на уровне 0,96;
• • ИДМ с V на уровне 0,96, с S и с RMSSD на уровне 0,94;
• • Sc RMSSD на уровне 0,97, с V на уровне 0,94, с dX на уровне 0,91, который коррелирует с RMSSD на уровне 0,91
• • Мо и М на уровне 0,93.

Корреляционая ритмография. Этот раздел преимущественно включает построение и визуальное изучения двумерных скаттерграмм или диаграмм рассеяния, представляющих зависимость предшествующих КИ от последующих. Каждая точка на этом графике (рис. 6.28) обозначает соотношение между длительностями предыдущего /Щ (по оси Y) и следующего КИц-i (по оси X).

Рис. 6.28. Скаттерграммы: а — релаксация; б — физнагрузка

Точки на графике группируются вдоль биссектрисы координатных осей в виде некого облака или эллипса рассеяния, более вытянутого по диагонали. Размер облака вдоль диагонали (большая ось эллипса рассеяния) равен вариационному размаху, размер в перпендикулярном направлении (малая ось) определен случайными компонентами в ВСР. Чем более представлен в ВСР ведущий дыхательный ритм, тем боле вытянуто облако вдоль диагонали и сужено в перпендикулярном направлении. Так в состоянии релаксации с неглубоким дыханием облако может приближаться к круговой форме (рис. 6.28, а). При физической нагрузке с высокой частотой и глубиной дыхания облако вытягивается и сжимается со смещением к область коротких КИ (рис. 6.28, б).

Показатели. Для характеристики облака рассеяния вычисляют положение его центра, то есть среднее значение КИ (М), а также размеры продольной L и поперечной w осей и их отношение xv/L. Если в качестве КИ взять чистую синусоиду (идеальный случай влияния только одного ритма), то w будет составлять 2.5% от L. В качестве оценок xv ё L обычно используют стандартные отклонения а и b по этим осям.

Для лучшей визуальной сравнимости на скаттерграмме строят эллипс (рис. 6.28) с размером осей 2а, 2b (при небольшом объеме выборки) или За, 3b (при большом объеме выборки). Статистическая вероятность выхода за два и три стандартные отклонения составляет 4,56% и 0,26% при нормальном законе распределения КИ.

Норма И отклонения. При наличии резких нарушений ВСР диаграмма рассеяния приобретает случайный характер (рис. 6.29, а) или же распадается на отдельные фрагменты (рис. 6.29, б): так в случае экстрасистолии появляются симметричные относительно диагонали группы точек, сдвинутые в область коротких КИ от основного облака рассеяния, а в случае асистолии появляются симметричные группы точек в области коротких КИ. В этих случаях скаттерграмма не дает никакой новой информации по сравнению с интервалограммой и гистограммой.

Рис. 6.29. Скаттерграммы:

а — выраженная аритмия; б — экстрасистолия и асистолия

Поэтому скаттерграммы полезны преимущественно в условиях нормы для взаимных сравнений различных испытуемых в различных функциональных тестах. Отдельной областью такого применения является тестирование тренированности и функциональной готовности к физическим и психологическим нагрузкам (см. ниже).

Другие методы. К этому же разделу относится и ряд менее употребительных методов, связанных с построением трехмерных скаттерграмм, дифференциальных гистограмм, вычислением автокорреляционных функций, триангуляционной интерполяции [1]. В оценочном и диагностическом планах эти методы можно охарактеризовать как научно-поисковые, и они практически не привносят принципиально новой информации по сравнению с другими разделами анализа ВСР.

Оценка тренированности. Одним из эффективных методов оценки тренированности и функциональной готовности (спортсменов и других профессионалов, работа которых сопряжена с повышенными физическими и психологическими нагрузками) является анализ динамики изменения ЧСС в процессе физической нагрузки больший интенсивности и в период постнагрузочного восстановления. Эта динамика напрямую отражает скоростные и действенные характеристики биохимических обменных процессов, протекающих в жидкостной среде организма. В стационарных условиях физическая нагрузка обычно дается в форме велоэргономометри- ческих испытаний, в условиях же реальных соревнований возможно преимущественно исследование восстановительных процессов.

Биохимия мышечного энергообеспечения. Энергия, получаемая организмом от расщепления продуктов питания, хранится и транспортируется к клеткам в виде высокоэнергетического соединения АТФ (адрено- зинтрифосфорная кислота). Эволюция сформировала три энергообеспечивающие функциональные системы:

• 1. Анаэробно-алактатная система (АТФ — КФ или креатинфосфат) использует АТФ мышц на начальной фазе работы с последующим восстановлением запасов АТФ в мышцах путем расщепления КФ (1 моль КФ — 1 моль АТФ). Запасы АТФ и КФ обеспечивают только краткие энергетические потребности (3-15 с).
• 2. Анаэробно-лактатная (гликолитическая) система осуществляет энергообеспечение путем расщепления глюкозы или гликогена, сопровождаемый образованием пировиноградной кислоты с последующим ее преобразованием в молочную кислоту, которая, быстро разлагаясь, образует калиевые и натриевые соли, имеющие общее название лактата. Глюкоза и гликоген (образуется в печени из глюкозы) трансформируются в глюкозо-6-фосфат, а затем — в АТФ (1 моль глюкозы — 2 моля АТФ, 1 моль гликогена — 3 моля АТФ).
• 3. Аэробно-окислительная система использует кислород для окисления углеводов и жиров для обеспечения длительной мышечной работы с образованием АТФ в митохондриях.

В состояния покоя энергия образуется расщеплением практически одинакового количества жиров и углеводов с образованием глюкозы. При кратковременной интенсивной нагрузке АТФ почти исключительно образуется за счет расщепления углеводов (самая «быстрая» энергия). Содержание углеводов в печени и скелетных мышцах обеспечивает образование не более 2000 ккал энергии, позволяющей пробежать около 32 км. Хотя жиров в организме значительно больше, чем углеводов, но жировой обмен (глюконеогенез) с образованием жирных кислот, а затем и АТФ неизмеримо более энергетически медленный.

Тип мышечных волокон определяет их окислительную способность. Так мышцы, состоящие из БС-волокон, более специфичны к выполнению физической нагрузки высокой интенсивности за счет использования энергии гликолитической системы организма. Мышцы же, состоящие из МС-волокон, содержат большее количество митохондрий и окислительных ферментов, что обеспечивает выполнение большего объема физической нагрузки с использованием аэробного обмена. Физическая нагрузка, направленная на развитие выносливости, способствует увеличению митохондрий и окислительных ферментов в МС-волокнах, но особенно — в БС-волокнах. При этом увеличивается нагрузка на систему транспорта кислорода к работающим мышцам.

Накапливающаяся в жидкой среде организма лактат «подкисляет» мышечные волокна и тормозит дальнейшее расщепление гликогена, а также снижает способность мышц связывать кальций, что препятствует их сокращению. В интенсивных видах спорта аккумулирование лактата достигает 18-22 ммоль/кг при норме в 2.5-4 ммоль/кг. Предельными концентрациями лактата особенно отличаются такие виды спорта, как бокс и хоккей, а наблюдение их в клинической практике характерно для предин- фарктых состояний.

Максимум выброса лактата в кровь происходит на 6-ой минуте после интенсивной нагрузки. Соответственно этому достигает максимума и ЧСС. Далее концентрация лактата в крови и ЧСС падает синхронно. Поэтому по динамике ЧСС можно судить о функциональных способностях организма по уменьшению концентрации лактата, а следовательно — и о эффективности энерговосстанавливаюего метаболизма.

Средства анализа. В нагрузочный и восстановительный период проводят ряд поминутных / = 1,2,3,.. записей ЭКГ. По результатам строят скаттерграммы, которые совмещают на одном графике (рис. 6.30), по которому визуально оценивают динамику изменения показателей КИ. Для каждой /—ой скаттерграммы вычисляют числовые показатели М, a, Ь, Ыа. Для оценки и сравнения тренированности в динамике изменения каждого такого показателя Р вычисляют поинтервальные оценки вида: (.PrPmaxV(P(-Pmax)> где: Р₍₎ — значение показателя в состоянии релаксации; Р_пшх— значение показателя в максимуме физической нагрузки.

Рис. 6.30. Совмещенные скаттерграммы постнагрузочных 1-секундных интервалов восстановления и состояния релаксации

ХолтеровскиЙ мониторит. Длительное мониторирование ЭКГ по Холтеру предполагает многочасовую или многосуточную одноканальную непрерывную запись ЭКГ пациента, находящегося в своих обычных жизненных условиях. Запись осуществляется портативным носимым регистратором на магнитный носитель. В связи с большой временной продолжительностью последующее исследование ЭКГ-записи осуществляется вычислительными методами. При этом обычно строится интервалограм- ма, определяются участки резкого изменения ритмики, ищутся экстрасис- толические сокращения и асистолические паузы с подсчетом их общего количества и классификацией экстрасистол по форме и локализации.

• [1] Эти индексы разработаны в рамках международного стандарта и утвержденыМинздравом РФ. См. также: А.Я. Каплан. Вариабельность ритма сердца и характеристики обратной связи по результатам операторской деятельности у челове-ка.//Журнал ВНД, 1998. №6.