Populāri par sirdsdarbības ātruma mainīguma pamatprincipiem

Varbūt ar šo tēmu bija jāsāk visa rakstu sērija… bet labāk vēlu nekā nekad. Liela daļa no tā, kas tiks apspriests šajā rakstā, jau ir pazibējusi vietnes materiālos, taču iepriekš daži pamatjēdzieni tika apskatīti virspusēji. Mēģināsim tos izskatīt tagad. Šo rakstu nav vērts mēģināt apgūt vienā reizē. Ir prātīgāk pie tā atgriezties daudzas reizes pēc tam. Tajā pašā laikā, lai labāk izprastu viena vai otra sirdsdarbības ātruma mainības (HRV) indikatora nozīmību, pēc iepazīšanās ar teoriju mums tālāk jau jāturpina domāt par praktisko apsekojumu piemēriem.

Pirmkārt, neliela vēsture. Apmēram pirms 50 gadiem gandrīz vienlaicīgi sāka attīstīties divas neatkarīgas metodes. Pirmo, kas balstījās uz impulsa reģistrāciju (sensors reģistrēja asiņu pulsācijas frekvenci artērijās), sauca par variācijas pulsometriju, bet otro – par kardiointervālu secības, kardiointervalogrāfijas analīzi. Sākumā abi šie paņēmieni atšķīrās ne tikai ar sākotnējā signāla ierakstīšanas metodi, bet arī ar tā apstrādes algoritmiem. Variāciju pulsometrija tika balstīta uz sirdsdarbības ātruma mainības analīzi. Variācijas pulsometrijas analīzes rezultāti tika izteikti Baevska indeksos. Un kardiointervalografija koncentrējās uz frekvences-spektrālo analīzi un tika atrasts spektrālo komponentu savienojums ar dažādām nervu sistēmas daļām. Vēlāk abu metožu algoritmi tika apvienoti, un radās nosaukums “sirdsdarbības ātruma mainīgums”, saīsinājumā apzīmē – HRV, kas kļuva izplatīts. Angliski runājošajā pasaulē ir pieņemts apzīmējums Heart rate variability, saīsināti HRV.

Mēs koncentrējamies uz faktu, ka HRV metodei principā nav nozīmes tam, ar kuru signālu strādā: primāro, sirds kontrakcijām vai sekundāro, asiņu pulsāciju vēnās un kapilāros. Abos gadījumos tiks reģistrēta secība (sirdsdarbības ātrums vai pulss), parādot, kā intervālu ilgums mainās no cikla uz ciklu. Ierakstu parasti veic trīs līdz piecu minūšu laikā, jo ar īsāku izmeklējuma ilgumu nav iespējams veikt pareizu turpmāko analīzi. Tajā pašā laikā sensori un programmatūra, ko izmanto dažādi ražotāji, ir ļoti atšķirīgi. Bet pamata signāla apstrādes algoritmi un gala rādītāji ir vienādi visiem. Piemēram, ja jūs vienlaikus izmeklējat vienu pacientu, izmantojot vairākas dažādu ražotāju ierīces, ar nosacījumu, ka signāls tika ierakstīts kvalitatīvi, aprēķinātie parametri būs vienādi. Mēs runājam par tādiem pamata parametriem kā vidējais sirdsdarbības ātrums, variācijas diapazons, visi Baevska indeksi, spektrālās analīzes rādītāji utt.

Protams, papildus šiem kanoniskajiem algoritmiem, kurus izmanto gandrīz visi aparatūras un programmatūru ražotāji, daži izstrādātāji papildus izmanto arī savas analīzes metodes. Proti, VPK kļuva par šādu jaunu neatņemamu rādītāju, ko ieviesa arī ierīcei “VedaPulse”. Šis indikators tika izveidots integrācijai ar fitoterapijas, aromaterapijas un uzturterapijas Ājurvēdas algoritmiem. Bet mēs neskriesim paši sev pa priekšu un, īsi iepazīstoties ar metodes vēsturi, mēs turpināsim detalizēti analizēt vispārpieņemto parametru bioloģisko nozīmīgumu, ko savukārt izmanto variācijas pulsometrijā.

Trīs sirds darbības regulācijas sistēmas

Sirds nedarbojas kā metronoms. Katra jauna sirdsdarbības intervāla ilgums atšķiras no iepriekšējā. Ja segmentu formā atzīmējam sirds saraušanās ilguma vērtības milisekundēs un pēc tam pagriežam šos segmentus par 90 grādiem (abscisa asī būs sirdsdarbības intervālu kārtas numuri, un ordinātu asij būs to ilgums), iegūstam viļņveidīgu attēlu. Šo diagrammu sauc par kardiointervalogrammu (pulsogrammu), un tai ir diagnostiska vērtība, jo tā parāda modeļus, kā mainās sirds darbības ciklu ilgums.

Šajā viļņu struktūrā atkarībā no to ilguma izšķir trīs viļņu veidus.

HF (High Frequency) — augstas frekvences, ātrie viļņi. To ilgums ir no 2,5–6,6 sek., un to svārstību frekvence ir no 0,15–0,4 Hz. Parasti diagrammā tiek izcelti zaļā krāsā.

LF (Low Frequency) — zemas frekvences, vidēja garuma viļņa. To ilgums ir no 10–30 sek., un svārstību frekvence ir no 0,04–0,15 Hz. Grafikā parasti tiek izcelti sarkanā krāsā.

VLF (Very Low Frequency) — ļoti zemas frekvences, lēnie viļņi. To ilgums pārsniedz 30 sekundes, un svārstību frekvence ir mazāka par 0,04 Hz. Diagrammā parasti tiek izcelti zilā krāsā.

Joprojām notiek debates par šo diapazonu bioloģiskās nozīmības un precīzu robežu noteikšanu, taču vairumā gadījumu pētnieki vienojas par šādu izpratni.

HF diapazons atspoguļo parasimpātiskās nervu sistēmas aktivitātes procesus.

LF diapazons ir saistīts ar simpātisko nervu sistēmas aktivitāti.

VLF diapazons atspoguļo humorālo un metabolisko iedarbību.

Veģetatīvās nervu sistēmas simpātiskā daļa ir atbildīga par ķermeņa iekšējo resursu mobilizēšanu, savukārt veģetatīvās nervu sistēmas parasimpātiskā daļa ir atbildīga par relaksēšanos, atpūtu, enerģijas saglabāšanu un uzkrāšanu.

Humorālā regulācija – ir viens no evolucionāri agrīnajiem ķermeņa dzīvībai svarīgo procesu regulēšanas mehānismiem, ko veic caur ķermeņa šķidrumiem (asinīm, limfu, audu šķidrumu) ar hormonu palīdzību, ko izdala šūnas, orgāni un audi. Augsti attīstītiem dzīvniekiem un cilvēkiem humorālā regulācija ir pakļauta nervu sistēmai un kopā ar to veido vienotu neirohumorālās regulācijas sistēmu.

Tā kā tiem, kas tikai tagad sāk izprast HRV principus, ir diezgan grūti uzreiz aptvert loģiku, kāpēc dažādi viļņu veidi ir saistīti ar dažādu nervu sistēmas daļu darbību, es uzdrošinos piedāvāt nedaudz vienkāršotu, gandrīz bērnišķīgu skaidrojumu trīs saprotamu attēlu veidā.

Kādi viļņi ir saistīti ar nervu sistēmas simpātisko dalījumu? Dabiski, ka ar vētru! Tie ir vareni lieli viļņi. Lūdzu, lūk, vētra jums – kardiointervalogramma pacientam ar simpātiskās nervu sistēmas hiperaktivitāti.

1

Un ar kādu jūras stāvokli ir saistīta nervu sistēmas parasimpātiskā daļa? Protams, ar vieglu vēja vēsmu … Mēs apbrīnojam mazos sirsnīgos „jērēnus”, kas noklāj ūdens virsmu. Atvainojiet … aizrāvos: zemāk nav redzams jūras virsmas attēls, bet gan pacienta kardiointervalogramma, kurš atrodas relaksācijas stāvoklī.

2

Trešais piemērs ir pavisam vienkāršs. Tā kā neirohumorālā regulācija darbojas caur hormonu izdalīšanos asinīs, izmaiņu veikšana prasa zināmu laiku. Tāpēc viļņi ir gari. Tie var būt tik lieli un gari kā vidēji viļņi, kas ir saistīti ar simpātiskās nervu sistēmas daļas regulāciju, taču atšķirībā no tiem viņi tik ātri nevar veikt izmaiņas.

3

Tiesa, izskatās kā lieli okeāna viļņi? Tā ir neirohumorālās darbības regulācija.
Lai novērtētu šo trīs regulācijas sistēmu ietekmes pakāpi uz sirds darbību, tiek aprēķinātas HF, LF, VLF diapazona absolūtās un relatīvās vērtības.

Tāpēc tie pārveido sirdsdarbības svārstības vienkāršās harmoniskās svārstībās, izmantojot ātras Furjē transformācijas metodi. Mēs neiedziļināsimies šīs matemātiskās transformācijas aprakstā (kam tas ir svarīgi, lasiet atsevišķi: ātrā Furjē transformācija)
Parastajiem lietotājiem parasti pietiek saprast, ka ar šīs transformācijas palīdzību tiek veidota diagramma, kas atspoguļo to, cik bieži oriģinālajā kardiogrammā ir atrodami viena vai otra garuma viļņi. Grafiks, kas iegūts pēc Furjē transformācijas, tiek saukts par Spektrogrammu.

4

Uz abscisas ass ir norādīta viļņu frekvence hercos, bet uz ordinātu ass ir jauda kvadrātā, izteikta milisekundēs. Jaudas maksimumi dažādās diagrammas daļās atspoguļo noteikta diapazona aktivitāti. Šīm virsotnēm ir diagnostiska vērtība, taču to interpretācija ir diezgan sarežģīta, tāpēc šajā rakstā mēs aprobežojamies ar norādi, ka virsotņu aktivitāte ir saistīta ar dažādu regulatīvo sistēmu darbību. Mēs koncentrēsimies uz iepriekš aprakstīto trīs galveno regulācijas sistēmu shēmu.

Šo trīs regulējošo sistēmu mijiedarbību ir ērtāk pētīt nevis pēc spektra diagrammas, bet gan ar diapazonu spektrālās jaudas diagrammām. Šajās diagrammās atsevišķas virsotnes vairs nav redzamas, jo tās ir apkopotas un sagrupētas trīs diapazonos, kas atbilst trim regulācijas sistēmām.

Parasti tiek izmantoti divu veidu sektoru diagrammas. Pirmā veida diagramma parāda HF/LF attiecību – tā norāda relaksācijas / spriedzes pakāpi.

5

Otrā veida diagrammā tiek ņemti vērā visi trīs diapazoni: HF, LF, VLF.

6

Abas diagrammu versijas parāda regulatīvo sistēmu relatīvo (procentos) ietekmi.
Absolūtās jaudas indikatoram Mc2 ir arī diagnostiska vērtība.

Šajā gadījumā svarīga ir arī kopējā jaudas vērtība. To iegūst, saskaitot trīs diapazonu jaudas vērtības, un to apzīmē kā TP — Total Power (kopējā jauda).

Tiek uzskatīts, ka kopējā spektra jauda atspoguļo kopējo spēka rezervi, kuru ķermenis var mobilizēt stresa pārvarēšanai. Jebkurā gadījumā šis rādītājs jāapsver saistībā ar spektra sākotnējo daļu novērtējumu. Tā kā ir svarīgi ņemt vērā šo spēku sākotnējo raksturu.

Stresa ietekme uz organismu

Vērtību, ar kādu sirds darbības intervāli atšķiras, sauc par variācijas diapazonu. Ja mēs atliktu sirds darbības intervālu ilgumu gar abscisas asi un ordinātu asi, tad cik reizes intervāls tiek atkārtots ar šo ilgumu (iepriekš intervālu noapaļojot līdz 50 ms), iegūstam grafiku, ko sauc par histogrammu. Histogrammas pamatne atspoguļos variācijas diapazonu, histogrammas augšdaļas projekcija uz pamatni ir režīms (visizplatītākais sirds darbības intervāla ilgums) un histogrammas augšdaļa atspoguļos režīma amplitūdu. Visi šie rādītāji ir diagnostiski nozīmīgi, un tie tiek ņemti vērā stresa indeksā (IN), kas parāda ķermeņa iesaistīšanās pakāpi stresa situācijā. Pirms pāriet uz formulas izpēti, mēģināsim saprast, ar ko ir saistīts stresa stāvoklis. Pirmkārt, stresa pēdas. Tas izpaužas visā, kustības kļūst leņķiskas, satvertas. Protams, sirds arī nevar izbēgt no līdzdalības. Un kā varētu attēloties sirds darbība? Protams, mainīguma diapazona sašaurināšanās un pīķa augstuma palielināšanās veidā.

Zemāk ir divas diagrammas iespējas.

Cilvēka histogramma normālā, veselīgā stāvoklī.

7

Un cilvēks, kurš piedzīvo stresu.

8

Turklāt mums nav svarīgi stresa sākotnējais raksturs un tas, cik daudz cilvēks to apzinās. Atstājam apziņu psihologiem, mēs esam ieinteresēti stresa fizioloģiskajā izpausmē, un tas ir diezgan viennozīmīgi. Patiesāk, ne absolūti viennozīmīgi. Pastāv divi tieši pretēji reaģēšanas veidi uz pieaugošu stresu. Pirmais variants ir tad, kad stresa ietekmē sirdsdarbības ātruma mainības diapazons sašaurinās un sirds sāk darboties kā mehāniska vienība (mēs to jau esam apsvēruši iepriekš). Un otrais variants, kad ritms sabojājas un palielinās haosa pakāpe sistēmā. Tad sākas aritmija (tas noteikti ir tālu no izsmeļoša aritmijas cēloņu izskaidrojuma). Tagad mēs nepievērsīsim uzmanību dažāda veida aritmijām. Šī ir milzīga un ļoti sarežģīta tēma. Mēs koncentrējamies tikai uz to, ka līdz ar aritmiju variācijas diapazons pastiprinās un pārsniedz parasto diapazonu.

Šeit ir aritmijas histogrammas piemērs.

9

Protams, tas ir ļoti grotesks variants. Situācija, kad vispār nav iespējams noteikt, kaut kādas sistēmiskas sirdsdarbības kontrakcijas. Tas ir, haoss nosaka visu.
Atpakaļ pie stresa indeksa.

Tātad. Stresa indeksu, ieviesa Baevskis, un to aprēķina pēc formulas: IN = АМо /(2 * Mо* MxDMn)
Mo (moda) – ir visizplatītākā sirds darbības intervāla vērtība laika rindā.
Amo (režīma moda) – ir sirds darbības intervālu skaits, kas atbilst modas režīma vērtībai, to izsaka procentos.

MxDMn (variācijas diapazons) atspoguļo sirds darbības intervālu vērtību mainīguma pakāpi pētāmajā dinamiskajā diapazonā. To aprēķina pēc starpības starp maksimālo (Mx) un minimālo (Mn) intervālu vērtībām, un tāpēc to var izkropļot aritmiju esamība. Veidojot histogrammas (vai variācijas pulsogrammas; tas ir atkarīgs no sākotnēji ierakstītā – sirdsdarbības ātruma vai pulsa), datu grupēšanas metodes izvēlei ir ārkārtīgi liela nozīme. Daudzu gadu praksē ir izstrādāta tradicionāla pieeja, lai grupētu sirds darbības intervālus diapazonā no 400 līdz 1300 ms ar intervālu 50 ms. Tādējādi izšķir 20 fiksētus sirds darbības intervālu ilgumu diapazonus, kas ļauj salīdzināt variācijas pulsogrammas, ko ieguvuši dažādi pētnieki dažādās pētniecības grupās. Tajā pašā laikā parauga lielums, kurā tiek veikta variācijas pulsogrammas grupēšana un uzbūve, ir arī standarta – 5 minūtes.

Šī raksta mērķis bija iepazīstināt lasītāju ar analīzes pamatprincipiem, uz kuriem balstīta HRV metode. Mūsdienu datorprogrammas uzreiz veic nepieciešamās matemātiskās pārvērtības. Kopumā vienkāršajam lietotājam nav vajadzīgas dziļas zināšanas par formulām. Bet pirms pilnīgi uzticēt ierīcei aprēķinus, tomēr ir vēlams saprast, kā rodas rezultāts.

Šī materiāla rakstīšanai ir vēl viens iemesls. Ja senatnes dziednieks, kuram piemīt pulsa diagnostikas noslēpums, tieši ar pirkstiem izjuta pacienta pulsu, tad, bruņojoties ar sarežģītām datorizētām diagnostikas sistēmām, mēs riskējam pilnībā zaudēt dzīvīgo pulsa sajūtu. Izpratne par šo pieaugošo bezdibeni starp dabisko dzīves pulsāciju un dvēselisko abstrakto grafiku pamudināja mani meklēt risinājumus, lai matemātisko pārvērtību rezultātus savienotu ar sākotnējām bioloģiskajām īpašībām.

Posted in Publicacias.