СПОСОБ ОЦЕНКИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ И ВЕГЕТАТИВНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМ Российский патент 2000 года по МПК A61B5/02 

Область применения, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области медицины, точнее кардиологии, педиатрии и функциональной диагностике, а именно к способу определения структуры суточного (циркадного) ритма частоты сердечных сокращений (ЧСС), являющейся базовым показателем как состояния сердечно-сосудистой системы, так и влияния на нее вегетативной нервной системы.

Уровень техники (аналоги изобретения)
Для общей оценки суточного ритма сердечных сокращений используется среднее значение RR интервалов электрокардиограммы (величина, обратная ЧСС) в общесуточной (генеральной) выборке, т.н. основной уровень функционирования синусового узла (Баевский P.M., Кириллов О.И., Клецкин С.З. Математический анализ изменений сердечного ритма при стрессе. - М., 1984. - 219 с.). Однако данный показатель устойчив только в конкретной половозрастной группе, значительно изменяется у обследуемых различного пола и возраста и, что наиболее существенно, не отражает собственно структуры и динамики циркадного ритма ЧСС в течение суток.

Известен метод оценки суточных биоритмов (в том числе и частоты сердечных сокращений) по синусоидной аппроксимации по функции косинуса ("косинор-анализ") (Багриновский Г.А., Багинская Н.В., Баженова А.Ф. Математический анализ циркадных систем организма на основании процедуры "Косинор". Кибернетические подходы к биологии. - Новосибирск,1973, с. 196-209). Метод используется в биоритмологических научных исследованиях для определения средних значений, амплитуды, периодов максимальной (акрофаза) и минимальной активности анализируемых параметров суточного ритма. Недостатком для клинического использования является то, что для определения параметров 24-часового ритма необходим замер данных, превышающий 24 часа в 1,5-2 раза (Заславская P.M., Халберг Ф., Ахметов К.Ж. Хронотерапия артериальной гипертензии. - М.: Квартет, 1996, 256 с.), в то время как стандартно используемая и рекомендуемая продолжительность времени холтеровского мониторирования электрокардиограммы - 24 часа (Crowford MH, Bernstein SJ, Deedwania PC, DiMarco JP, Ferrick KJ, Garson A jr, Green LA, Green HL, Silka MJ, Stone PH, Tracy СМ АСС/АНА guidelines for ambulatory electrocardiograhy: a report of the American College of Cardiology/American Heart Assotiation Task Force on Practice Guidelines (Committe to Revise the Guidelines for Ambulatory Electrocardiography). J. Am. Coll. Cardiol. 1999; 34:912-48). Метод косинор-анализа требует сложной математической обработки для получения данных, не входит и не предлагается к включению ни в одно программное обеспечение существующих на сегодня коммерческих систем суточного мониторирования ЭКГ (A. Moss. S.Stern (ed) Noninvasive Electrocardiology. Clinical aspects of Holter monitoring. 1997, Sounders Co, University Press, Cambridge. UK, 529 p.). Все это не позволило косинор-анализу найти применения в широкой клинической практике (Комаров Ф.И. Хронобиология и хрономедицина. - М., 1989. - 400 с., Deedwania P. (Ed.) Circadian rhythms of cardiovascular disorders. Futura Pbl Co, N.Y., 1997, 221 p.).

Принципиальным отличием от предлагаемого способа является то, что косинор-анализ не несет в себе параметров, отражающих изменения регуляции ритма сердца в основных двух функциональных состояниях суточного цикла - бодрствования и сна, ориентирован на определение индивидуальных биоритмологических карт, не отражающих групповые особенности обследуемых групп.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению аналогом (прототипом) можно считать способ определения структуры циркадного ритма частоты сердечных сокращений при холтеровском мониторировании на основании определения разницы между средним ночным и дневным значением RR интервала (величина, обратная частоте сердечных сокращений) (Bigger Т., Kleiger R., Floss J., Polinitzky L. , Steinman R. , Miller P. Components of heart rate variability measured during healthy of acute myocadiol infarction and multicenter post IM research croup. //Amer. J. Cardiol., 1988; 61: p.208-215). Однако, отражая, как и предлагаемый Циркадный Индекс, структуру циркадного ритма частоты сердечных сокращений при сравнении средней величины RR интервалов в период сна и бодрствования, полученные результаты не являются универсальными и существенно зависят от исходного уровня частоты сердечных сокращений, возрастных и половых различий средних значений частоты сердечных сокращений, так как более высокие значения дневной и ночной частоты сердечных сокращений у детей по сравнению со взрослыми, у женщин по сравнению с мужчинами, при основном синусовом ритме и гетеротопном (хроническая тахикардия или брадикардия при полной атриовентрикулярной блокаде) и делают данный показатель крайне вариабельным. Это в практическом применении для интерпретации результатов как в клинике, так и в научных исследованиях, требует постоянного подбора группы сравнения, полностью идентичной по половозрастному составу обследуемой.

Сущность изобретения
Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является существенное улучшение оценки функционального состояния организма и диагностики при заболеваниях сердечно-сосудистой и вегетативной нервной систем, на основе применения разработанного способа оценки структуры суточного (циркадного) ритма частоты сердечных сокращений, по определению Циркадного Индекса, как отношения средней частоты сердечных сокращений в ударах в минуту в период бодрствования к средней частоты сердечных сокращений в период сна, по результатам суточного (холтеровского) мониторирования электрокардиограммы. В результате использования предлагаемого изобретения, определен нормативный показатель Циркадного Индекса, значения которого в пределах от 1,24 у. е. до 1,44 у.е., среднее 1,32 ± 0,08 у.е., отражают устойчивость структуры суточного ритма сердца, как у здоровых обследуемых от 3 до 60 лет, так и у больных без грубого поражения сердечно-сосудистой и/или вегетативной нервной систем. В отличие от всех существующих аналогов, определенное нормативное значение Циркадного Индекса, не зависит от пола, возраста обследуемых (с трех лет и выше), характера основного водителя ритма сердца (синусовый или гетеротопный), технического класса используемой аппаратуры, количества возможных отведений для регистрации ритма сердца и других технических аспектов исследования. Результат использования изобретения дает принципиально новую, характеристику функционирования сердечно-сосудистой системы в суточном цикле свободной активности, с новых позиций существенно улучшает диагностику заболеваний сердечно-сосудистой и вегетативной нервной системы, позволяя в широких клинических исследованиях оценивать структуру суточных биоритмов сердечной деятельности.

Характеристика выполнения предлагаемого способа
По результатам стандартного клинического суточного (холтеровского) мониторирования электрокардиограммы в любых группах обследуемых от 3 лет и старше определяют значение средней частоты сердечных сокращений (в ударах в минуту). Расчет средних значений частоты сердечных сокращений проводится в автоматическом алгоритме любых используемых систем суточного мониторирования по вершине зубца R и не зависит от конфигурации QRS комплекса, места фиксации электродов, что делает показатель частоты сердечных сокращений универсальным для всех технических систем. Выделяют отдельно средние значения частоты сердечных сокращений в периоды сна (с 23 до 08 часов) и бодрствования (с 07 до 22 часов). При возможном индивидуальном смещении времени отхода ко сну и пробуждения (± 1,5 часа), проводят индивидуальную коррекцию времени начала сна и пробуждения по дневнику больного (который больной стандартно обязан вести в период исследования) или объективно по кривой тренда частоты сердечных сокращений (параметра автоматически определяемого в финальном протоколе во всех системах суточного мониторирования электрокардиограммы). На основании средних значений частоты сердечных сокращений в период сна и бодрствования определяют Циркадный Индекс в условных единицах, как отношение среднего значения частоты сердечных сокращений в период бодрствования (в ударах в минуту) к среднему ночному уровню частоты сердечных сокращений (ЧСС):

Определение Циркадного Индекса в интервале от 1,24 у.е. до 1,44 у.е. в среднем 1,32 ± 0,08 у.е. свидетельствует о правильной, стабильной структуре суточного (циркадного) ритма частоты сердечных сокращений у здоровых лиц и больных без грубого поражения интракардиальных или вегетативных центров регуляции суточного ритма.

ПРИМЕР 1
Для иллюстрации универсальности и достоверности предлагаемого способа оценки суточного ритма частоты сердечных сокращений, нами определен Циркадный Индекс и его прототип (разница между средними ночными и дневными значениями RR интервалами), на основании анализа 17 опубликованных работ, в которых не ставилось задачей оценка структуры циркадного ритма частоты сердечных сокращений, но были представлены отдельно средние дневные и ночные значения частоты сердечных сокращений или RR интервалов по результатам суточного (холтеровского) мониторирования электрокардиограммы, выполненного с использованием различных технических систем в разнородных половозрастных группах здоровых лиц. Результаты представлены в Таблице. Величина Циркадного Индекса в среднем составила 1,32 ± 0,05 у.е. (от 1,24 до 1,41 у.е.). Отмечена высокая стабильность показателя Циркадного Индекса во всех группах здоровых лиц от 7 до 77 лет (минимальное значение Циркадного Индекса составляет 88,7% от максимального; NN 17 и 1 в Таблице), в то время как для разницы ночных и дневных значений RR интервалов в этой же группе это отличие составляет 56,6% (NN 8 и 16, Табл.).

ПРИМЕР 2
При обследовании конкретных больных универсальность использования Циркадного Индекса для оценки суточного ритма сердца выявляется более явно, чем при групповых сравнениях. Проведена оценка показателя Циркадного Индекса и разницы ночных и дневных значений средних RR интервалов у трех обследуемых.

1. Здоровая девочка С. 5 лет. Суточное мониторирование выполнено на аппарате Oxford Medilog Optima, Англия. Всего зарегистрировано за 24 часа 139680 сердечных сокращений, постоянно регистрируется синусовый ритм, средняя дневная частота сердечных сокращений 110 ударов в минуту (или RR 545 мс), средняя ночная - 84 удара в минуту (или RR 714 мс). Максимальная частота сердечных сокращений за сутки составила 143 удара в минуту в течение 5 минут. Циркадный Индекс составил: 110/84 = 1,31 у.е., разница между ночным и дневным RR интервалом: 714 - 545 = 169 мс.

2. Б-й Т. 12 лет. Диагноз: полная врожденная атрио-вентрикулярная блокада, без приступов потери сознания. При суточном мониторировании всего зарегистрировано за 24 часа 71520 сердечных сокращений, на электрокардиограмме постоянно полная атрио-вентрикулярная блокада, идиовентрикулярный ритм, паузы ритма не более 3 с продолжительностью. Средняя дневная частота сердечных сокращений 54 удара в минуту (или RR 1111 мс), средняя ночная частота сердечных сокращений - 41 удар в минуту (или RR 1463 мс). Максимальная частота сердечных сокращений составила 66 ударов в минуту в течение 10 минут. Циркадный индекс составил 54/41 = 1,32 у.е., разница между ночным и дневным RR интервалом 1463 -1111 = 352 мс.

Из клинического примера наглядно видно, что как у здоровых лиц различного пола и возраста (см. Таблицу), так и у больного с основным гетеротопным ритмом и компенсированным течением заболевания, значения Циркадного Индекса полностью идентичны, что отражает стабильность данного показателя, в то время как крайние значения разницы среднего ночного и дневного RR интервала у этих же обследованных различаются более чем в 2 раза. На стабильность величины Циркадного Индекса не влияют также индивидуальные учащения частоты сердечных сокращений, возникающие на относительно короткие периоды (10-20 мин) и несравнимые с общесуточным объемом анализируемой выборки (около 100000 сердечных сокращений за сутки).

ПРИМЕР 3
Целесообразность клинического использования Циркадного Индекса можно объективно продемонстрировать на примере, где нами выявлены изменения структуры циркадного ритма частоты сердечных сокращений на основе определения Циркадного Индекса в опубликованных работах, где не ставилось целью определение суточной структуры ритма, но по данным стандартного протокола, были приведены средние дневные и ночные значения частоты сердечных сокращений по результатам обследования с помощью различных технических систем суточного мониторирования у больных в разнородных половозрастных и нозологических группах. В группе больных детей с относительно компенсированной патологией от 2 до 15 лет, определенные нами значения Циркадного Индекса не отличались от выявленных нами (см. Таблицу) нормативных у здоровых лиц: при экстрасистолии Циркадный Индекс = 1,3 у.е., при суправентрикулярной тахикардии - 1,38 у.е., при неврологических заболеваниях без признаков вегетопатии - 1,26 y. e.(Ardura J., Silva J., Khatib A., P.Aragon. Electrocardiogramma continue de Holier en ninos.// An Esp Pediatr, 1983; 19:p.88-99). У больных с постоянной формой мерцательной аритмии, без признаков недостаточности кровообращения, также нами определено сохранение Циркадного Индекса в нормативных пределах: 1,33 у.е., в то время как при развитии недостаточности кровообращения он приближался к 1 (Недоступ А.В., Богданова Э.А., Платонова А. А. Клиническое значение суточного мониторирования ЭКГ при мерцательной аритмии. В: Мерцательная аритмия. Ред. Егоров Д.Ф., Лещинский Л.А., Недоступ А.В., Тюлькина Е.Е. С.-Петербург, 1998, с. 128-142).

Влияние степени поражения вегетативной нервной системы на центры суточной регуляции ритма сердца наглядно выявлено нами при определении Циркадного Индекса по данным исследования D.Ewing и соавт. (Eing D., Nelson J., Travis P. New method for assessing cardiac parasympathetic using 24-hour electrocardiogram. / Brit. Heart J. , 1984, 52, p. 396-402.). В контрольной группе здоровых Циркадный Индекс был равен 1,41 у.е., у больных диабетом без вегетопатии значения Циркадного Индекса также не отличались от наших нормативных параметров (1,35 у. е.), в то время как у больных диабетом с изолированным поражением парасимпатического звена регуляции отмечено значительное снижение данного показателя (1,25 у. е. ), еще более выраженное у больных с полной диабетической вегетативной блокадой (1,19 у. е. ), и наконец у больных с трансплантированными сердцами, как абсолютной клинической модели полной вегетативной блокады сердца, величина Циркадного Индекса = 1,1 у.е.

Данные примеры позволяют также подтвердить достоверность и объективность предлагаемого изобретения, так как в них предлагаемый способ оценки суточного ритма частоты сердечных сокращений применен к результатам работ других авторов, в результате чего получены новые информативные характеристики состояния больных, не исследуемые в данных работах, интерпретация которых логично соответствует рассматриваемым в данных исследованиях клиническим группам и дополняет картину патогенеза при данных заболеваниях. Таким образом, приведенные клинические примеры как на результатах собственных исследований, так и в применении предлагаемого способа к данным полученным другими авторам, свидетельствуют о том, что способ оценки суточного (циркадного) ритма частоты сердечных сокращений на основании определения Циркадного Индекса является информативным и достоверным для использования в клинической медицине, кардиологии, педиатрии и функциональной диагностике.

Изобретение относится к медицине. Проводят суточное (холтеровское) мониторирование электрокардиограммы. Выделяют значение средней частоты сердечных сокращений (уд./мин) отдельно в периоды сна и бодрствования. Определяют Циркадный Индекс (ЦИ) как отношение среднего дневного к среднему ночному значению частоты сердечных сокращений в минуту. Значение ЦИ от 1,24 до 1,44 свидетельствует о стабильности организации суточного (циркадного) ритма у здоровых лиц и больных без грубого поражения интракардиальных или вегетативных центров регуляции суточного ритма сердечной деятельности. Величина ЦИ, характеризующая состояние сердечно-сосудистой и вегетативной нервной систем, не зависит от пола, возраста обследуемых, характера основного ритма, используемой аппаратуры. 1 табл.

Способ оценки функционального состояния сердечно-сосудистой и вегетативной нервной систем путем проведения холтеровского мониторирования и вычисления средних значений частоты сердечных сокращений (ЧСС) в периоды бодрствования (ЧССБ) и сна (ЧССС), отличающийся тем, что вычисляют циркадный индекс (ЦИ) как отношение ЧССБ к ЧССС и считывают значение ЦИ от 1,24 до 1,44, не зависящее от пола, возраста обследуемого и характера основного водителя ритма сердца, характеризующим правильную, стабильную структуру суточного ритма ЧСС и отсутствие грубого поражения сердечно-сосудистой и вегетативной нервной систем.