Гендерные и возрастные особенности 5-минутной кардиоинтервалографии с ортостатической пробой у школьников

Анализ вариабельности ритма сердца (ВРС) является одним из активно развивающихся направлений физиологии и функциональной диагностики, так как позволяет объективно оценивать функциональное состояние вегетативного статуса, а также состояние механизмов адаптации в условиях стрессовых нагрузок. Оценка ВРС, основанная на записи 5-минутной кардиоинтервалографии (КИГ), в основе которой лежит регистрация синусового сердечного ритма с последующим математическим анализом его структуры и с выполнением ортостатической пробы, в настоящее время является одним из распространенных методов в оценке статуса вегетативной нервной системы (ВНС) [1—5]. Проведенные ранее исследования указывают на хорошую воспроизводимость данной методики и ее практическое значение [1, 6—8].

Оценка функционального состояния ВНС по результатам КИГ является объективным методом диагностики вегетососудистой дистонии, вопросы классификации, терминологии и патогенеза которой остаются спорными [9—11].

Проблемой интерпретации результатов КИГ является то, что кардиоинтервалографические нормативы для детей, разработанные в 80-х годах XX века, постепенно теряют актуальность ввиду непрерывно происходящих в детской популяции процессов акселерации, проявляющейся в увеличении длины и массы тела как у девочек, так и у мальчиков [12—14]. Значимыми факторами, влияющими на частоту сердечных сокращений, могут быть не только масса-ростовые и возрастные показатели, но и половая дифференциация норм ввиду особенностей скорости развития гормонального созревания и кардиотропного действия половых гормонов [15—19].

Понимание гендерно-возрастных особенностей КИГ у детей и подростков может способствовать своевременному выявлению признаков вегетативной дисфункции и рисков развития соматической патологии [9—11, 20, 21].

Цель исследования — выявить особенности параметров спектрального и вариационного анализа ВРС с учетом гендерных и возрастных критериев у школьников в возрасте 7—16 лет.

Дизайн исследования. Выполнено одномоментное сравнительное исследование.

Критерии соответствия. Всего обследовано 1528 учащихся двух городских средних общеобразовательных школ (СОШ) крупного промышленного центра. Всем учащимся СОШ и их законным представителям предлагали участие в углубленном медицинском осмотре. Сформированы 4 группы по возрастному критерию с учетом биологических особенностей, обусловленных гендерным признаком: в 1-ю группу исследования включены 559 мальчиков в возрасте 7—12 лет (средний возраст 9,72±1,72 года); во 2-ю группу исследования — 435 девочек в возрасте 7—11 лет (средний возраст 9,38±1,44 года); в 3-ю группу исследования — 216 мальчиков в возрасте 13—16 лет (средний возраст 13,4±0,53 года), в 4-ю группу — 318 девочек в возрасте 12—15 лет (средний возраст 13,0±0,89 года) [22].

Критерии включения: учащиеся дети и подростки обоих полов в возрасте 7—16 лет.

Критерии исключения: наличие жалоб и данных анамнеза (форма №026/у—2000 и форма №112/у), указывающих на обострение хронического заболевания, острое инфекционное заболевание, ожирение, недостаточность питания, психические расстройства и расстройства поведения, нарушение ритма сердца, ухудшение самочувствия при проведении ортостатической пробы, занятия спортом на тренировочном этапе и выше.

Условия проведения и продолжительность исследования. В исследование включены обучающиеся общеобразовательных организаций, участвующие в углубленном медицинском осмотре в рамках выполнения НИР «Научное обоснование способов диагностики и профилактики у детей заболеваний, связанных с особенностями современного образовательного процесса и образа жизни» сотрудниками ФБУН «ФНЦ медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» Роспотребнадзора. Исследование проведено с 01.04.18 по 01.06.21.

Описание методов и объема медицинского вмешательства. Всем детям, включенным в исследование, выполнена оценка параметров спектрального и вариационного анализа записи ВРС с ортостатической пробой. Исследование ВРС осуществляли на аппаратно-программном комплексе ВНС-Микро (ООО «Нейрософт», Россия). Обследование проводили по стандартной методике в утренние часы, сначала в положении лежа в течение 5 мин, а затем стоя в течение 6 мин — активная ортостатическая проба. Для оценки регуляторных возможностей организма использовали следующие показатели спектрального анализа ВРС: TP — общая мощность спектра (мс²), и составляющие ее волны различных диапазонов (высокочастотные колебания (HF), низкочастотные колебания (LF) и очень низкочастотные колебания (VLF) в абсолютных и относительных значениях (мс², %), а также индекс вагосимпатического равновесия, рассчитанный как отношение LF/HF (у.е.). Показатели вариационной КИГ включали RRNN — среднюю длительность нормальных интервалов RR (мс); SDNN (standard deviation of the NN interval) — стандартное отклонение величин нормальных интервалов RR (мс); RMSSD (the square root of the mean squared differences of successive NN interval) — квадратный корень суммы разностей последовательных RR-интервалов (мс), CV — коэффициент вариации, рассчитанный по формуле: SDNN/RRNN×100% (%); Мо — мода, отражающая наиболее часто встречающееся значение RR (мс); АМо — амплитуда моды, показывающая число кардиоинтервалов, соответствующих диапазону моды (%), ВР — вариационный размах в виде разницы между максимальным и минимальным значением RR (с); ИВР — индекс вегетативного равновесия, рассчитанный по формуле: АМо/ВР (у.е.); ВПР — вегетативный показатель ритма, рассчитанный по формуле: 1/(Мо×ВР) (у.е.); ПАПР — показатель адекватности процессов регуляции, рассчитанный по формуле: АМо/Мо (у.е.); ИН — индекс напряжения, рассчитанный по формуле: АМо/(2SD×Мо) (у.е.). К показателям активности парасимпатического звена относили TP, HF, RRNN, SDNN, Мо, ВР, СКО, RMSSD, CV, ПАПР при обратном изменении ВПР; активность симпатического звена оценивали по значениям LF, LF/HF, частоты сердечных сокращений (ЧСС), АМо, ИВР, ИН; гуморально-метаболического звена — по значению VLF [1, 12, 23].

Этическая экспертиза. Медико-биологические исследования одобрены локальным этическим комитетом при ФБУН «ФНЦ медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» (выписка из протокола №2 от 01.03.18). Исследования проведены с соблюдением этических принципов Хельсинкской декларации (1975 г. с доп. 1983 г.) и Национального стандарта РФ ГОСТ-Р 52379—2005 «Надлежащая клиническая практика» (ICH E6 GCP) при наличии письменного информированного добровольного согласия от законных представителей обучающихся.

Статистический анализ. Статистический и математический анализ, включая построение корреляционных зависимостей, выполнен с применением пакета функций статистического приложения Jamovi 1.6.23.0. Проверку параметров на нормальность распределения осуществляли на основе теста Shapiro—Wilk. При сравнении групп выполнен дисперсионный анализ One-Way ANOVA для непараметрических переменных с применением критерия Kruskal—Wallis и Tukey Post-Hoc Test. Показатели КИГ представлены в виде медианы (Me), 25-го и 75-го перцентилей. С учетом того, что анализ сравнений проводили между группами одного пола разных возрастов и разных полов одного возраста, межгрупповые различия считали статистически значимыми при заданном p≤0,017 [24]. Для количественной оценки статистического изучения связи между показателями рассчитан коэффициент ранговой корреляции Спирмена (r), для оценки тесноты связи применяли шкалу Чеддока, статистически значимыми считали связи при заданном p≤0,05.

Основные результаты исследования представлены в табл. 1. Оценка ВРС в режиме спектрального анализа при фоновой записи и записи ортостатической пробы свидетельствовала об отсутствии статистически значимых различий между уровнями общей мощности спектра (ТР) у учащихся различных групп, отражающей суммарную активность нейрогуморальных влияний на сердечный ритм (p=0,022—1,000). Оценка фоновой записи спектрального анализа показала, что мощность спектра в диапазоне очень низких волн (VLF) в условиях физиологического покоя у мальчиков обеих возрастных групп выше, чем у девочек аналогичного возраста (p<0,001), что свидетельствует о повышении активности гуморального звена и напряженности регуляторных механизмов при обеспечении функционирования организма. В изучаемой старшей возрастной группе у мальчиков по сравнению с девочками установлено статистически значимое большее значение LF/HF (p=0,012) и меньшее относительное значение HF в структуре мощности спектра (p=0,004) в отсутствие статистически значимых различий межу абсолютными и относительными значениями LF (p=0,053—0,377).

Таблица 1. Показатели спектрального анализа и вариационной кардиоинтервалографии при фоновой записи и ортостатической пробы у детей исследуемых групп

Примечание. Данные представлены в виде медианы, 25-го и 75-го перцентилей — Me (25; 75). p₁ — значимость различий между показателями мальчиков 7—12 лет и мальчиков 13—16 лет; p₂ — значимость различий между показателями девочек 7—11 лет и девочек 12—15 лет; p₃ — значимость различий между показателями мальчиков 7—12 лет и девочек 7—11 лет; p₄ — значимость различий между показателями мальчиков 13—16 лет и девочек 12—15 лет.

При сравнении параметров фоновой записи вариационной КИГ выявлено, что организм девочек в возрасте 7—11 лет и 12—15 лет функционирует с большим напряжением по сравнению с мальчиками, на что указывают статистически значимые различия в показателях ЧСС, Мо, RRNN (p<0,001—0,014). При анализе параметров детей сравниваемых возрастных групп установлены статистически значимо меньшие значения ЧСС, CV при одновременно больших значениях Мо и RRNN (p<0,001—0,008) у детей обоих полов, что указывает на рост парасимпатических влияний.

Результаты ортостатической пробы показали, что у мальчиков и девочек старших возрастных групп по сравнению с младшими изучаемыми группами отмечается статистически значимо меньшее значение абсолютных и относительных показателей мощности спектра в высокочастотном диапазоне (HF) (p<0,001), что находится в согласии с теорией о патогенезе ортостатических реакций, при увеличении индекса вагосимпатического равновесия (LF/HF) (p<0,001).

Необходимо отметить, что наибольшее количество статистически значимых различий между результатами спектрального, вариационного анализа записи ВРС с ортостатической пробой выявлено при сравнении показателей у девочек в возрасте 7—11 и 12—15 лет. Более выраженные в возрастном аспекте различия абсолютных и относительных значений HF (p<0,001), SDNN (p=0,006), RMSSD (p<0,001), CV (p<0,001), LF/HF, АМо, ИВР, ПАПР, ВПР и ИН (p<0,001—0,002) указывают на увеличение активности симпатического отдела ВНС в ответ на нагрузку у девочек 12—15 лет по сравнению с девочками 7—11 лет.

При корреляционном анализе, результаты которого представлены в табл. 2, установлена связь умеренной силы между возрастом и усилением тонуса парасимпатической нервной системы у детей обоих полов в условиях физиологического покоя, что характеризуется снижением ЧСС (мальчики: r= –0,36; девочки: r= –0,30) и увеличением моды (Мо) (мальчики: r=0,36; девочки: r=0,31). По результатам выполненной ортостатической пробы у мальчиков связи умеренной силы выявлены между возрастом и значением индекса вагосимпатического равновесия (LF/HF) (прямая связь), возрастом и относительным значением HF (обратная связь), свидетельствующие о связи между возрастом и силой ответа симпатического отдела ВНС на нагрузку.

Таблица 2. Параметры корреляционного анализа показателей спектрального анализа, вариационной кардиоинтервалографии при фоновой записи и ортостатической пробы у детей исследуемых групп с возрастом

Примечание. к — коэффициент Спирмена; p — значимость различий. ЧСС — частота сердечных сокращений; ИВР — индекс вегетативного равновесия; ПАПР — показатель адекватности процессов регуляции; ВПР — вегетативный показатель ритма; ИН — индекс напряжения.

Цель настоящего исследования состояла в изучении половых и возрастных особенностей показателей спектрального и вариационного анализа ВРС при проведении КИГ с ортостатической пробой у школьников в возрасте 7—16 лет.

Современные исследователи акцентируют внимание на необходимости учета половозрастных критериев в оценке функционального состояния организма [6, 25].

Анализ данных литературы показал, что в настоящее время нет единой классификации периодизации детского возраста, что вызвало затруднение при планировании исследования и формировании групп по критерию «возраст» [22, 26]. Имеющиеся в настоящее время работы об изучении половозрастных особенностей показателей ВРС у детей характеризуются давностью проведенного исследования или ограниченной выборкой [12, 17, 27, 28].

Выявленные статистически значимые различия между показателями спектрального анализа в обеих изучаемых возрастных группах указывают на меньшую активность парасимпатического отдела в вегетативной регуляции ритма сердца у мальчиков, а именно большие значения низкочастотных колебаний (LF), индекса вагосимпатического равновесия (LF/HF) при меньших значениях высокочастотных колебаний (HF), что согласуется с результатами работы других исследователей [6, 28]. Более высокие значения VLF у мальчиков отражают более выраженную активность центральных и гуморально-метаболических механизмов регуляции сердца у лиц мужского пола в обеих изучаемых возрастных группах. При этом статистически значимые различия показателей вариационной КИГ (Мо, RRNN, Мо и ЧСС) у лиц мужского и женского пола исследуемых возрастных групп не согласуются с результатами спектрального анализа и указывают на большую активность парасимпатического отдела у мальчиков по меньшему значению ЧСС и большему значению RRNN, Mo. Статистически значимые различия между показателями вариационной КИГ у мальчиков и девочек разных возрастных групп согласуются с результатами L.M. Harteveld и соавт. и, вероятно, обусловлены разной скоростью созревания парасимпатического и симпатического отделов ВНС [29].

Е.А Калюжным и соавт. предложены оценочные таблицы КИГ для детей и подростков четырех возрастных групп без учета гендерной принадлежности, которая, по мнению ряда авторов, оказывает влияние на показатели вегетативной регуляции. Такие сравнения значений медиан Мо, тесно коррелирующей с ЧСС, полученные Е.А. Калюжным и соавт., не имеют принципиальных различий с нашими результатами. При этом в исследовании Е.А. Калюжного и соавт. не проведена оценка показателей спектрального анализа и ортостатической пробы [27].

В когортном исследовании D.C. Jarrin получены референсные значения КИГ только для детей 9—11 лет в отсутствие анализа результатов ортостатической пробы. При сопоставлении результатов выявлено, что значения медианы SDDNN у детей обоих полов в нашем исследовании были в 1,4—1,6 раза выше при меньшем абсолютном значении показателей спектрального анализа (VLF, LF, HF) — в 1,3—4,6 раза. Выявленные различия могут быть обусловлены использованной нами методикой и длительностью выполнения исследования [6].

В отличие от результатов оценки спектрального и вариационного анализа с учетом половых особенностей у детей предпубертатного возраста (9—12 лет), полученных О.Н. Адамовской и соавт., нами не установлены различия между значениями мощности спектра и его изменениями с возрастом при фоновой записи, что подтверждается отсутствием корреляций между значением ТР и возрастом детей обоих полов. Средние значения абсолютных и относительных показателей спектрального анализа в целом согласуются с результатами, полученными в ходе нашего исследования [21].

Наибольшее количество статистически значимых различий выявлено между показателями спектрального анализа и вариационной КИГ у девочек при выполнении ортостатической пробы. Изменения показателей спектрального анализа (LF, HF, LF/HF) и вариационной КИГ (SDNN, RMSSD, CV, AMo, ИВР, ВПР, ИН) у девочек разных возрастных групп носили однонаправленный характер, указывающий на большую активность симпатической нервной системы при нагрузке у девочек старшей возрастной группы. Выявленные различия могут быть обусловлены гормональным влиянием на вегетативный баланс и объясняют большую распространенность у девушек пубертатного возраста признаков вегетативного дисбаланса. Период полового созревания характеризуется напряжением функционирования сердечно-сосудистой системы, и любой неблагоприятный фактор (в нашем случае ортостатическая проба) может способствовать превышению оптимальной нормы симпатических воздействий на регуляцию ритма сердца под воздействием различных гормональных влияний [6, 17, 30].

В ранее проведенных исследованиях также выявлена обратная связь ЧСС и возраста [25, 27]. Полученные корреляции между возрастом и показателями фоновой записи покоя (ЧСС, Мо), ортостатической пробы (HF, LF/HF) указывают на связь с возрастом активности парасимпатического отдела в покое и симпатического отдела при наличии стресс-фактора у детей обоих полов. Работ, направленных на изучение связи показателей симпатического отдела ВНС при ортостатической пробе с возрастом и полом, мы не нашли, что указывает на необходимость дальнейшего изучения влияния гендерных и возрастных критериев на показатели, характеризующие адаптационное звено ВНС, и их объективную оценку.

Показатели фоновой вариационной кардиоинтервалографии (частота сердечных сокращений, средняя длительность нормальных интервалов, мода) указывают на большую активность парасимпатического отдела у мальчиков по сравнению с девочками. Статистически значимые различия между показателями ортостатической пробы у девочек разных возрастных групп свидетельствуют о более высокой реактивности симпатического отдела вегетативной регуляции сердечной деятельности в старшем возрасте. Заметных и высоких связей между показателями кардиоинтервалографии и половозрастными критериями не было. Понимание гендерно-возрастных особенностей функционального статуса вегетативной нервной системы по результатам кардиоинтервалографии будет способствовать своевременному выявлению детей с дисфункцией вегетативной нервной системы врачами-педиатрами и врачами по медицинской профилактике.

Участие авторов: концепция и дизайн исследования — И.Е. Штина, С.Л. Валина; сбор и обработка материала — И.Е. Штина, О.А. Маклакова; статистический анализ данных — И.Е. Штина, Д.А. Эйсфельд; написание текста — И.Е. Штина, О.Ю. Устинова, С.Л. Валина; редактирование —О.Ю. Устинова, С.Л. Валина.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.