СПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ СУТОЧНОЙ ВАРИАБЕЛЬНОСТИ СЕРДЕЧНОГО РИТМА

Изобретение относится к области медицины, а именно к кардиологии и к функциональной диагностике, и может быть использовано при анализе вариабельности сердечного ритма (ВСР) на длительных промежутках времени как отражения функционального состояния сердечно-сосудистой системы здоровых лиц и больных с различными формами кардиопатологии.

Со времен медицины древнего Китая известно, что очень низкая ВСР больного (так называемый «вкопанный» ритм, при котором все интервалы RR одинаковы, или ритм, близкий к «вкопанному») является плохим прогностическим признаком. Современными популяционными исследованиями подтверждено, что «вкопанный» или близкий к «вкопанному» ритм у больного, перенесшего инфаркт миокарда, больного с сердечной недостаточностью или больного сахарным диабетом является прогностическим признаком плохого исхода заболевания [1].

Близость ритма к «вкопанному» на длительных промежутках времени можно охарактеризовать сравнением величины какого-то одного количественного параметра с его пороговым значением, например, SDNN< 50 мс, TINN < 15, pNN50 < 1% и т.п. [1, 2]. Если же ритм далек от «вкопанного», то понятия «низкая ВСР» и «снижение ВСР» на длительном (например, суточном) промежутке времени становятся трудно формализуемыми из-за разнообразия характера изменений ритма в течение суток. В этом случае оценка суточной ВСР с использованием какого-то одного из приведенных в [1, 2] параметров теряет смысл, и для анализа сниженности ВСР требуются более сложные подходы.

Одним из способов определения того, что ВСР на длительных промежутках времени снижена, является способ, изложенный в монографиях и статьях [3-7] и др. и заключающийся в следующем. На промежутках времени, отвечающих различным заданным диапазонам изменения частоты сердечных сокращений (ЧСС), определяются средние величины синусовой аритмии, отвечающие этим диапазонам. Затем эти величины умножаются на весовые коэффициенты, нивелирующие влияние ЧСС, и усредняются, в результате чего формируется количественная характеристика ВСР на всем промежутке времени - средневзвешенная вариация ритмограммы (СВВР). Уменьшение СВВР трактуется как снижение ВСР, а СВВР ниже пороговых значений (500 мс) считается отражением патологически низкой суточной ВСР.

Указанный способ в различных ситуациях позволяет эффективно оценивать ВСР, но имеет существенный недостаток. Бывают ситуации, когда в некоторых диапазонах изменения ЧСС появляются так называемые двойные изломы ритмограммы, т.е. четверки последовательных интервалов RR1, RR2, RR3, RR4, для которых выполнены соотношения RR1<RR2>RR3<RR4 или соотношения RR1>RR2<RR3>RR4.

Различные исследователи замечали, что большое количество двойных изломов на ритмограмме, как правило, появляется при ухудшении функционального состояния человека. Двойные изломы встречаются и у здоровых лиц и у больных различными заболеваниями. Но чаще они встречаются у больных с различными формами артериальной гипертензии, в том числе у больных с идиопатической легочной гипертензией, у перетренированных спортсменов [8], у больных с пересаженным сердцем на фоне «вкопанного» ритма и т.п. Отсюда можно сделать вывод о том, что большое количество двойных изломов на ритмограмме - это признак ненормальности сердечного ритма.

С другой стороны, большое количество двойных изломов ритмограммы часто приводит к тому, что величины СВВР сильно нарастают и не отражают патологического снижения ВСР. Например, визуальный анализ ритмограмм больных с идиопатической легочной гипертензией (ИЛГ) показывает, что у этих больных двойные изломы на ритмограмме встречаются чаще и более выражены, чем у здоровых лиц. При этом на участках ритмограммы, свободных от двойных изломов, ВСР у больных ИЛГ меньше, чем у здоровых лиц аналогичного возраста. В результате величины СВВР в этой группе больных ИЛГ в среднем больше, чем в группе здоровых лиц соответствующего возраста, и поэтому параметр СВВР во многих случаях не отражает истинной картины изменений ВСР при ИЛГ.

Задачей настоящего изобретения являлось выявление критериев ненормальности суточной ВСР, связанных с наличием на ритмограмме двойных изломов.

Достигаемым техническим результатом является количественная оценка суточной вариабельности сердечного ритма, позволяющая объективно определить, является ли ВСР нормальной.

Способ осуществляется следующим образом.

Способ реализуется в рамках подхода, основанного на исследовании функции, характеризующей зависимость синусовой аритмии от величины ЧСС [3-7]. В рамках этого подхода проводятся следующие действия:

Проводят суточное мониторирование ЭКГ. По данным мониторирования формируют суточную ритмограмму. Далее:

(1) Ритмограмма (последовательность интервалов RR) разбивается на короткие участки по 33 интервала RR. Для каждого короткого участка ритмограммы определяются среднее значение величин интервалов RR - величина RRM = 1/33*ΣRR(k) (k=1, …, 33), - и вариация короткого участка ритмограммы ВКР= Σ abs[RR(k+1)-RR(k)] (k=1, …, 32), характеризующая величину синусовой аритмии на участке.

(2) Промежуток изменения величин RRM, измеренных в секундах, разделяют на 8 диапазонов, упорядоченных по возрастанию номерами i, где i=1, 2, …, 8:

(1) <0.573, (2) 0.573-0.648, (3) 0.649-0.724, (4) 0,725-0.800, (5) 0.801-0.873, (6) 0.874-0.948, (7) 0.949-1.024, (8) >1.024; это эквивалентно изменениям ЧСС в минуту в диапазонах >105, 105-93, 92-84, 83-76, 75-69, 68-64, 63-59, <59.

Каждый короткий участок ритмограммы относят к группе с номером, равным номеру диапазона, в который попадает его значение RRM. Для каждой из полученных таким образом групп вычисляются две характеристики:

- n(i) - количество коротких участков ритмограммы, попавших в i-ю группу,

- BKPM(i) - среднее значение величин ВКР всех коротких участков ритмограммы, попавших в i-ю группу.

Параметры n(i) (i=1, 2, …, 8) характеризуют распределение ЧСС в течение суток, а параметры BKPM(i) (i=1, 2, …, 8) - зависимость величины синусовой аритмии от ЧСС.

(3) Вычисляют средневзвешенную вариацию ритмограммы (СВВР):

где i, j=1, …, 8 - номера диапазонов, а весовые коэффициенты q(i) задаются следующим образом.

q(1)=3.04, q(2)=2.75, q(3)=2.33, q(4)=1.88,

q(5)=1.56, q(6)=1.34, q(7)=1.15 и q(8)=1.

Величина СВВР является количественной характеристикой суточной вариабельности сердечного ритма: чем меньше СВВР, тем более сниженной считают ВСР. Если СВВР <600 мс, то суточная ВСР считается патологически малой.

Основная особенность предлагаемого способа, отличающая его от использовавшихся ранее способов, заключается в следующем.

На ритмограмме выделяют все двойные изломы, т.е. четверки последовательных интервалов RR[i], RR[i+1], RR[i+2], RR[i+3], в которых соседние интервалы RR различаются не менее чем на 24 мс и для которых выполнена группа неравенств

RR[i]<RR[i+1]>RR[i+2]<RR[i+3]

либо группа неравенств

RR[i]>RR[i+1]<RR[i+2]>RR[i+3].

Все короткие участки ритмограммы делят на участки, содержащие двойные изломы ритмограммы, и участки, не содержащие двойных изломов. После этого определяют следующие характеристики:

n1(i) - количество коротких участков ритмограммы, попавших в i-ю группу и не содержащих двойные изломы,

BKPM1(i) - среднее значение величин ВКР коротких участков ритмограммы, попавших в i-ю группу и не содержащих двойные изломы, n2(i) - количество коротких участков ритмограммы, попавших в i-ю группу и содержащих двойные изломы,

BKPM2(i) - среднее значение величин ВКР по коротким участкам ритмограммы, попавших в i-ю группу и содержащих двойные изломы.

Определяют величины СВВР1 и СВВР2:

где i, j=1, …, 8 - номера диапазонов, a q(i) - весовые коэффициенты, используемые в формуле (1).

ВСР на участках без двойных изломов характеризует величина СВВР1, а на участках с двойными изломами - величина СВВР2.

Для количественной оценки влияния двойных изломов на ВСР определяют коэффициент влияния двойных изломов

КВДИ = СВВР2/СВВР1.

Роль использования КВДИ в анализе ВСР заключается в следующем. В норме влияние двойных изломов на ВСР невелико, т.е. СВВР1 и СВВР2 не сильно различаются. Патологической представляется ситуация, когда либо СВВР1 очень мало, либо СВВР1 невелико, а СВВР2 очень велико. И то и другое приводит к увеличению КВДИ.

ВСР на суточном промежутке времени с учетом наличия двойных изломов характеризуется следующими параметрами:

- величиной СВВР1: если СВВР1 < 550 мс, то ВСР на участках без двойных изломов считают патологически малой,

- величиной КВДИ: если КВДИ > 3 или КВДИ > 2 при СВВР1 < 700 мс, то КВДИ считается патологически большим.

Таким образом, реализация разработанного нами способа сводится к следующему. Проводят суточное мониторирование ЭКГ. По данным мониторирования формируют суточную ритмограмму. В ритмограмме находят все двойные изломы. Затем ритмограмму разбивают на короткие участки, анализируют сначала все короткие участки без деления на участки без изломов и с изломами, а затем по отдельности участки с двойными изломами и участки без двойных изломов и в результате этого анализа получают величины n1(i), BKPM1(i), n2(i), BKPM2(i). По этим величинам определяют СВВР1, СВВР2 и КВДИ. В результате сравнения параметров СВВР1 и КВДИ с их пороговыми значениями делается заключение о патологически малой СВВР1 или о патологически большом КВДИ, т.е о ненормальной ВСР.

Для оценки влияния двойных изломов ритмограммы на ВСР мы проанализировали ВСР для 87 холтеровских записей больных идиопатической легочной гипертензией (группа ИЛГ) и 67 холтеровских записей условно здоровых лиц (группа Нормы). Каждая из этих групп была поделена на три подгруппы по возрасту: 18-29 лет, 30-39 лет и 40-59 лет. Во всех исследованиях мониторирование ЭКГ проводилось на системе «Союз» фирмы «ДМС Передовые технологии», Россия, Москва.

Анализ ритмограмм двух исследуемых групп дал следующие результаты.

1. В группе Нормы было 5 из 67 (7,5%) случаев ненормальной ВСР. Во всех этих случаях выполнялись неравенства СВВР <600 мс, т.е. не было ни одного случая, когда величина СВВР лежала в пределах нормы и при этом величина СВВР1 была бы патологически мала (СВВР1 < 550 мс) или КВДИ был бы патологически большой (КВДИ > 3). Был всего один случай, когда КВДИ условно здорового лица был патологически большой. Параметры ВСР этого случая: СВВР=543 мс, СВВР1=459 мс, СВВР2=1408 мс, КВДИ=3.07.

В группе ИЛГ было 42 из 87 (48,3%) случаев ненормальной ВСР. При этом случаев с патологически малым СВВР1 и/или с патологически большим КВДИ при нормальном СВВР было 18 из 87 (20,7%). Всего случаев с патологически большим КВДИ было 37 из 87 (42,5%).

Приведем примеры.

1) Больная ИЛГ, 29 лет, 3-й ФК. СВВР=1003 мс, т.е. норма. При этом СВВР1=443 мс, СВВР2=1427 мс и КВДИ=3.22. Таким образом, при нормальной СВВР ВСР на части записи без двойных изломов патологически мала, а КВДИ - патологически большой.

2) Больная ИЛГ, 39 лет, 3-й ФК. СВВР=978 мс, т.е. норма. При этом СВВР1=522 мс, СВВР2=2907 мс и КВДИ=5.57. Таким образом, при нормальной СВВР на части записи без двойных изломов ВСР патологически мала, а КВДИ - патологически большой.

3) Больная ИЛГ, 29 лет, 3-й ФК. СВВР=1913 мс и СВВР1=864 мс, т.е. норма. При этом СВВР2=2892 мс и КВДИ=3.35. Таким образом, при нормальных значениях СВВР и СВВР1 коэффициент КВДИ - патологически большой.

2. Сравнение характеристик ВСР по участкам без двойных изломов (СВВР1) и с двойными изломами (СВВР2) в возрастных подгруппах групп Нормы и ИЛГ приведено в таблице 1.

Из данных таблицы 1 вытекает следующее. И в норме и при ИЛГ возрастная динамика ВСР и на части ритмограммы без двойных изломов, и на ее части с двойными изломами одинакова: среднегрупповые значения СВВР1 и СВВР2 снижаются при переходе к более старшим возрастным группам. При этом во всех возрастных подгруппах группы ИЛГ среднегрупповые значения СВВР1 значимо меньше, чем в соответствующих подгруппах группы Нормы.

3. Среднегрупповые значения КВДИ в группах Нормы и ИЛГ и их возрастных подгруппах приведены в таблице 2.

Как видно из таблицы 2, КВДИ мало зависит от возраста обследуемых и во всех возрастных подгруппах группы ИЛГ значимо выше, чем в соответствующих возрастных подгруппах группы Нормы.

4. Сопоставление коэффициента влияния двойных изломов у больных ИЛГ с данными катетеризации правых отделов сердца

Холтеровское мониторирование части обследуемых группы ИЛГ проводилось одновременно (с разницей в 1-2 дня) с проведением у этих больных катетеризации правых отделов сердца. Мы сопоставили характеристики ВСР с данными катетеризации. Среди прочего мы оценили корреляцию между параметром КВДИ и параметрами катетеризации в подгруппах группы ИЛГ возрастов 18-29 лет (13 человек), 30-39 лет (12 человек) и 40-59 лет (19 человек). В частности, оценивалась корреляция между КВДИ и легочным сосудистым сопротивлением (ЛСС), увеличение которого затрудняет работу сердца и тем самым ухудшает функциональное состояние человека. Результаты сравнения КВДИ и ЛСС у различных возрастных подгрупп группы ИЛГ приведены на фиг. 1 (на фиг. 1 представлена корреляция коэффициента влияния двойных изломов с легочным сосудистым сопротивлением у больных ИЛГ различных возрастных групп).

Как видно из фиг. 1, у больных ИЛГ всех возрастных подгрупп выявлена высокая корреляция между параметром КВДИ и ЛСС. При этом у больных ИЛГ в возрасте 18-29 лет эта корреляция очень высока. Следовательно, у этих больных увеличение КВДИ напрямую связано с ухудшением их функционального состояния.

Таким образом, описанный способ количественного анализа ВСР позволяет точнее оценить ВСР на длительном промежутке времени. Полученные результаты показывают, что и уменьшение СВВР1, и увеличение КВДИ отражают ухудшение функционального состояния обследуемого.

Список литературы

1. Heart rate variability. Standards of measurement, physiological interpretation, and clinical use. Task force of the European society of cardiology and the North American society of pacing and electrophysiology. Eur Heart J 1996; 17: 354-381.

2. Баевский P.M (ред.). Анализ вариабельности сердечного ритма при использовании различных электрокардиографических систем (методические рекомендации) // Вестник аритмологии 2001; 24: 66-85.

3. Соболев А.В., Лютикова Л.Н., Рябыкина Г.В., Алеева М.К., Мареев В.Ю. Вариация ритмограммы как новый метод оценки вариабельности сердечного ритма. // Кардиология. 1996. №4. С. 27-32.

4. Соболев А.В. Новый подход к оценке индивидуальной суточной вариабельности ритма сердца у пациента. // Кардиология. 2003. №8. С. 16-21.

5. Рябыкина Г.В., Соболев А.В. Мониторирование ЭКГ с анализом вариабельности ритма сердца. - М.: Медпрактика, 2005.

6. Соболев А.В. Методы анализа вариабельности сердечного ритма на длительных промежутках времени. - М.: Медпрактика, 2009, 172 с.

7. Рябыкина Г.В., Соболев А.В. Холтеровское и бифункциональное мониторирование ЭКГ и артериального давления. Издание второе. - М.: Медпрактика – М., 2016, 347 с.

8. Медведев А.П., Гаврилушкин А.П., Маслюк А.П. и др. Анализ вариабельности ритма сердца у спортсменов. Учебное пособие. - Н. Новгород: Изд-во Нижегородской мед. академии, 1999, 50 с.