6 курс / Кардиология / АЗБУКА_АНАЛИЗА_ВАРИАБЕЛЬНОСТИ_СЕРДЕЧНОГО_РИТМА

Механизмы регуляции сердечного ритма

13

ГЛАВА 3. МЕТОДЫ АНАЛИЗА ВСР

3.1 КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ АНАЛИЗА ВСР

Методы, в основе которых лежат статистические преобразования: Статистический анализ Временной анализ

Анализ коротких участков ритмограммы по Г. В. Рябыкиной и соавт. Геометрические методы:

Вариационная пульсометрия по Р. М. Баевскому Корреляционная ритмография:

─анализ двумерной скаттерограммы

─анализ гистограммы скаттерограммы

─анализ среза гистограммы скаттерограммы Анализ дифференциальной гистограммы Оценка купола гистограммы по Л. Н. Лютиковой Методы триангулярной интерполяции:

─определение индекса «Святого Георга»

─определение триангулярного индекса и индекса триангулярной интерполяции

Методы анализа волновой структуры ритма: Визуальный анализ ритмограммы Спектральный анализ Автокорреляционный анализ

Нелинейные методы: Масштабирование спектра Фурье на 1/f

Кластерный спектральный анализ (CGSA) Энтропия Холмогорова Метод масштабного индекса и др.

Интегральные методы: Оценка показателя адекватности процессов регуляции Суммарная оценка регуляторных систем

3.2 МЕТОДЫ, В ОСНОВЕ КОТОРЫХ ЛЕЖАТ СТАТИСТИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

3.2.1 СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

Статистические методы применяются для количественной оценки ВСР в исследуемый промежуток времени. При их использовании кардиоинтервалограмма рассматривается как совокупность последовательных временных промежутков (численных значений продолжительности R–R интервалов).

Основные показатели статистического анализа:

Хср. (Математическое ожидание, М, Меаn, RRNN) – среднее значение всех R–R интервалов в выборке. Полностью коррелирует с показателем ЧСС.

Повышение – вероятно, отражает преобладание тонуса ПСНС и указывает на высокие функциональные возможности ССС.

Снижение – характеризует активизацию более высоких уровней регуляции сердечного ритма, что бывает во время физической нагрузки, при стрессе или заболеваниях ССС.

Среднее значение у здоровых взрослых людей: мужчины – 0,94±0,03 сек, женщины – 0,77±0,06 сек. Мах – значение самого продолжительного интервала R-R. При отсутствии нарушений ритма,

проводимости и артефактов записи отражает активность ПСНС.

Мin – значение самого короткого интервала R-R. При отсутствии нарушений ритма и проводимости и артефактов записи отражает активность симпатической регуляции СР.

14

Доверительный интервал – величина, показывающая доверительные границы средней арифметической величины, выход за пределы которых имеет незначительную вероятность. Зависит от ошибки репрезентативности, среднего квадратического отклонения и количества анализируемых кардиоинтервалов.

Дисперсия – среднее из отклонений индивидуальных значений признака, возведённых в квадрат, от средней величины, т. е. это квадрат среднего квадратического отклонения. Отражает суммарную мощность всех периодических и непериодических колебаний. Дисперсия при нагрузке у здоровых людей остаётся неизменной или незначительно снижается. При заболеваниях сердечно– сосудистой системы дисперсия либо значительно снижается, либо, значительно реже – парадоксально повышается.

Среднее значение у здоровых людей: 0,006±0,00086.

ЧСС (частота сердечных сокращений) – отражает суммарный эффект регуляции ритма сердца. Полностью коррелирует с показателем RRNN.

Повышение – означает мобилизацию ССС для обеспечения работы в неблагоприятных условиях (физическая нагрузка, стресс, болезнь), что указывает на повышение тонуса СНС.

Снижение – указывает на повышение тонуса ПСНС.

Среднее значение у здоровых взрослых людей: 60–90 ударов в 1 минуту.

σ (читается «сигма») – среднее квадратичное отклонение (стандартное отклонение всех R–R интервалов, СКО, SDNN, CLV, SDRR) – интегральный показатель, отражает суммарный эффект влияния на синусовый узел симпатического и парасимпатического отделов ВНС.

Повышение – свидетельствует о смещении вегетативного равновесия в сторону преобладания ПСНС. Снижение – свидетельствует о смещении вегетативного равновесия в сторону преобладания СНС. Среднее значение у здоровых людей до 25 лет: 70±10 мс; 26-40 лет: мужчины – 60±6 мс., женщины – 60±5 мс; старше 40 лет: мужчины – 60±8 мс, женщины – 50±4 мс.

As (коэффициент асимметрии) – отражает степень стационарности исследуемого динамического ряда, а также наличие и выраженность переходных процессов.

Ех (эксцесс) – отражает скорость (крутизну) изменения случайных нестационарных компонентов динамического ряда и в большей мере характеризует локальные нестационарности.

V (CV, коэффициент вариации) – по физиологическому смыслу не отличается от среднего квадратичного отклонения, но является нормированным по частоте сердечных сокращений. Вычисляется отношением σ/Хср. х 100%.

Среднее значение у здоровых людей до 25 лет: мужчины – 7,1±1,1%, женщины – 7±0,4%; 26–40 лет:

мужчины – 5,6±0,5%, женщины – 6,1±0,4%; старше 40 лет: мужчины – 6,4±0,7%, женщины – 6,1±0,4%.

В целом, статистические показатели достаточно полно характеризуют формирование КИ под влиянием случайных факторов. Однако, в отличие от показателей спектрального анализа, они не отражают внутреннюю структуру ряда КИ и не позволяют судить о механизмах, обеспечивающих наблюдаемый конечный эффект регуляторных воздействий.

3.2.2 ВРЕМЕННОЙ АНАЛИЗ

Синоним: (Time Domain).

Временной анализ относится к группе методов, основанных на применении статистических вычислений. Метод отличается от статистического анализа не механизмом расчёта параметров, а наличием специфических показателей, применяемых только для анализа ВСР.

Главными достоинствами временного анализа являются:

•высокая прогностическая значимость метода;

•относительно высокая воспроизводимость показателей;

•возможность повышения надёжности получаемых результатов при увеличении количества анализируемых КИ.

Повышение значений всех показателей временного анализа соответствует усилению влияния ПСНС. Снижение соответствует усилению влияния СНС и вышестоящих центров регуляции СР.

15

Показатели временного анализа, используемые для анализа записей любой продолжительности:

RRNN (Математическое ожидание, М, Меаn, Хср.) – среднее значение всех R–R интервалов в выборке. Отражает активность СНС и гуморальных механизмов регуляции СР. Полностью коррелирует с показателем ЧСС.

Среднее значение у здоровых людей 18 лет при анализе коротких участков ВСР: мужчины: 940±30 мс, женщины – 770±60 мс.

Среднее значение у здоровых людей при анализе длительных записей: 760±96 мс.

SDNN – среднее квадратичное отклонение (стандартное отклонение всех R–R интервалов, σ, СКО, CLV, SDRR) – интегральный показатель, преимущественно отражающий суммарный эффект влияния на СУ симпатического и парасимпатического отделов ВНС. Хорошо характеризует ВСР в целом.

Среднее значение у здоровых людей до 25 лет при анализе коротких участков ВСР: 70±10 мс; 26–40 лет: мужчины – 60±6 мс, женщины – 60±5 мс; старше 40 лет: мужчины – 60±8 мс, женщины – 50±4 мс.

Среднее значение у здоровых людей при анализе длительных записей: 141±39 мс.

rMSSD (квадратный корень суммы разностей последовательных R–R интервалов) – аналог показателя SDNN. Отражает способность СУ к концентрации сердечного ритма.

Среднее значение у здоровых людей до 25 лет при анализе коротких участков ВСР: 49,93±15,23 мс. Среднее значение у здоровых людей при анализе длительных записей: 27±12 мс.

NN50 count – абсолютное количество соседних интервалов, различающихся более, чем на 50 мс. Такие различия соседних кардиоинтервалов обусловлены появлением пауз и учащений сердечного ритма, они усиливаются при преобладании ПСНС. Значение показателя обычно возрастает с увеличением продолжительности записи.

PNN50 – процентная представленность эпизодов различия последовательных интервалов более, чем на 50 мс. Значение показателя не зависит от продолжительности записи, поэтому он используется чаще, чем показатель NN50 count.

Среднее значение у здоровых людей до 25 лет при анализе коротких участков ВСР: 29,4±19,55%. Среднее значение у здоровых людей при анализе длительных записей: 18±13%.

Показатели временного анализа, используемые только для анализа длительных записей:

Индекс SDNN (SDNNi) – среднее значение стандартных отклонений NN-интервалов, вычисленных по 5-минутным промежуткам в течение всей записи.

Среднее значение у здоровых людей: 54±15 мс.

SDANN – стандартное отклонение средних значений NN-интервалов, вычисленных по 5- минутным промежуткам в течение всей записи. В целом, соответствует показателю SDNN. Обладает высокой прогностической значимостью.

Среднее значение у здоровых людей: 127± 35 мс.

SDSD – стандартное отклонение разностей между соседними NN-интервалами. Дифференциальный индекс – разность значений срезов дифференциальной гистограммы

измеренных на определённых уровнях (например, на уровне 1000 и 10000 КИ) [139]. Логарифмический индекс – коэффициент экспоненциальной кривой, являющейся наилуч-

шей аппроксимацией дифференциальной гистограммы [190].

Среднесуточные показатели временного анализа ВСР у здоровых лиц 20-99 лет [76]

16

3.2.3 АНАЛИЗ КОРОТКИХ УЧАСТКОВ РИТМОГРАММЫ ПО Г. В. РЯБЫКИНОЙ

В НИИ кардиологии им. Мясникова группой сотрудников под руководством Г. В. Рябыкиной

в90-х годах разработан оригинальный метод анализа ВСР [95-96], состоящий из следующих этапов:

1.Разделения ритмограммы на последовательные участки по 33 КИ.

2.Вычисления абсолютного значения суммы разниц величин последующих и предыдущих кардиоинтервалов на каждом анализируемом участке (показатель вариабельности короткого участка ритмограммы – ВКР).

3.Статистического анализа данных, полученных для всех участков ритмограммы. Преимуществами метода являются:

•Возможность анализа ритмограммы в случае, если исходная ЭКГ сильно зашумлена (например, частыми нарушениями ритма или проводимости, наличием артефактов) и отсутствие необходимости выделения стационарных участков ритмограммы, как при спектральном анализе.

•Возможность коррекции и интерпретации значений показателей ВСР в зависимости от ЧСС, пола, возраста и времени суток.

Величины ВКР в норме колеблются в широких пределах, зависящих от времени суток, ЧСС и возраста обследуемого.

Для каждого пациента осуществляется сравнение величин ВКР с порогами малой вариабельности, определяемыми величиной, ниже которой значение ВКР у практически здоровых людей встречается лишь в 1-2% случаев.

Определяется частота выявления значений ВКР ниже выбранного порога – процент малой вариабельности (ПМВ). У больных с сердечной недостаточностью значение ПМВ последовательно возрастает при переходе от I к IV ФК.

Процент участков с малой вариабельностью (ПМВ) в группах здоровых лиц и больных с различными функциональными классами СН (по Г. В. Рябыкиной)

Информативным показателем является также показатель m (ВКРМ), который вычисляется как среднее значение ВКР всех участков записи и характеризует суммарную вариабельность СР.

Нижние пороги нормы значений ВКРМ

Вариабельность СР следует считать нормальной, если значение ВКРМ выше верхнего порога, соответствующего времени суток. Незначительное снижение соответствует значению ВКРМ, находящемуся в диапазоне между верхним и нижним порогом. В случае если ВКРМ меньше нижнего порога, можно говорить о значительном снижении ВСР.

3.3 ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

Геометрические методы основаны на построении графиков и фигур, позволяющих визуализировать данные методов анализа ВСР и оценивать некоторые показатели. Современные подходы к анализу геометрических методов оценки СР можно представить 3 направлениями:

•измерение параметров построенных геометрических фигур;

•описание и интерпретация формы построенных геометрических фигур;

17

• апроксимация паттерна СР через построение геометрических фигур и математическое преобразование с последующей интерпретацией.

3.3.1 ВАРИАЦИОННАЯ ПУЛЬСОМЕТРИЯ

Синоним – гистографический анализ.

Метод был разработан в начале 60-х годов для использования в космической медицине. Сущность метода состоит в изучении закона распределения кардиоинтервалов как случайных величин в исследуемом ряду их значений с помощью специфических показателей статистического анализа.

Основная разработка физиологической интерпретации показателей вариационной пульсометрии принадлежит школе Р. М. Баевского [12].

Анализ основан на интерпретации показателей, получаемых с помощью специального графика – интервальной гистограммы. Для построения графика кардиоинтервалы группируются по своему значению с шириной разряда (с шагом) 0,05 сек., в промежутке времени от 0,4 сек. до 1,3 сек., формируя 18 диапазонов. Значения КИ ниже 0,4 и выше 1,3 секунд не учитываются. Каждый диапазон значений отображается в виде столбика с высотой, соответствующей числу кардиоинтервалов, попавших в данный диапазон. Такую ширину разряда удобно использовать при объёме выборки около 100 КИ. При анализе более длительных записей ширину разряда допускается определять по формуле:

h = (Xmax – Xmin) / k, где:

Xmax – значение самого продолжительного КИ в выборке, Xmin – значение самого короткого КИ в выборке,

k – число разрядов, k = 1 + 3,322 х Ig n.

Для методов триангулярной интерполяции шаг гистограммы принимается равным 1/128 се-

кунды (7, 8125 мс).

Визуально различают пять вариантов гистограмм:

1.Нормальная гистограмма – столбец, соответствующий моде, расположен около центра.

2.Ассиметричная гистограмма – столбец, соответствующий моде, расположен ближе к правому или левому краю изображения. Такой график указывает на нарушение стационарности процесса регуляции СР.

3.Эксцессивная гистограмма характеризуется очень узким основанием и заострённой вершиной. Регистрируется при стрессе или нарушении сердечного ритма (монофокусный эктопический водитель ритма).

4.Амодальная гистограмма имеет хаотичное расположение столбцов, не позволяя выделить моду. Такой график встречается при фибрилляции предсердий, частой политопной экстрасистолии и множественных артефактах записи. Характеризуется высокой изменчивостью.

5.Полимодальная гистограмма. Кардиоинтервалы распределяются таким образом, что формируют несколько выраженных столбцов, значение каждого из которых по своей величине близко к значению моды. Такая гистограмма встречается при аллоритмии.

Нормальная гистограмма у здорового пациента Ассиметричная гистограмма у пациентки с нейроциркуляторной дистонией и «тоскливыми

вдохами»

18

3.3.2КОРРЕЛЯЦИОННАЯ РИТМОГРАФИЯ

3.3.2.1АНАЛИЗ ДВУМЕРНОЙ СКАТТЕРОГРАММЫ

Синонимы – скаттерограмма (scatter - рассеивание), двумерная скаттерограмма, автокорреляционное облако, плот Лоренца, пятна Пуанкаре.

Метод был разработан и обоснован Hoopen M. [160] и Ю. А. Власовым с соавт. [33]. Является наиболее наглядным геометрическим методом оценки ВСР.

Сущность состоит в построении графического изображения точек, каждая из которых соответствует продолжительности двух соседних R-R интервалов, при этом ордината точки соответствует текущему, а абсцисса – последующему R-R интервалу.

Определяются следующие характеристики двумерной скаттерограммы:

•Положение основного облака:

- нормальное; - сдвинуто в сторону угла отсчёта; - сдвинуто в противоположную сторону от угла отсчёта.

• Симметричность основного облака относительно биссектрисы, идущей из угла отсчёта:

-симметричное; - асимметричное.

• Площадь основного облака:

-нормальная; - уменьшенная; - увеличенная.

•Контур наружных краёв: - ровный; - зубчатый.

•Форма наружных краёв:

-с чётким краем; - с нечётким (расплывчатым) краем.

• Наличие отсевов:

-есть; - нет.

•Локализация отсевов:

-вблизи от основного облака; - вдали от основного облака.

•Количество отсевов:

-единичные; - редкие; - множественные.

•Характер отсевов (определяется сравнением с эталонами нарушений ритма и проводимости).

Внорме двумерная скаттерограмма имеет форму эллипса, вытянутого вдоль продольной оси. Такая форма эллипса означает, что к дыхательной аритмии прибавлена некоторая величина недыхательной аритмии.

21