Способ определения чувствительности барорефлекторной регуляции сердечного ритма к вариациям локального геомагнитного поля у человека Российский патент 2023 года по МПК A61B5/24 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к медицине и гелиобиологии.

Уровень техники

Многообразие электромагнитных явлений во всех слоях околоземного пространства обусловливает также наличие широкого диапазона индивидуальных адаптивных реакций физиологических систем человека, особенно при проживании в Арктике (Чувствительность к атмосферным и геомагнитным факторам функциональных показателей организма здоровых мужчин жителей севера России / А.Л. Марков, Т.А. Зенченко, Ю.Г. Солонин, Е.Р. Бойко // Авиакосмическая и экологическая медицина. - 2013. - Т. 47, №2. - С. 29-32.). Кардиоэлектрическое поле человека проявляет свои свойства на поверхности всего тела человека. Направленность вектора магнитного поля сердца зависит от состояния здоровья живого организма. По данным поверхностного картирования кардиопотенциалов показаны изменения в динамике смещения областей положительных и отрицательных кардиоэлектрических потенциалов в период сокращения предсердий, свидетельствующие о неоднородности распространения волны возбуждения от синусно-предсердного узла по правому предсердию при артериальной гипертензии (Смирнова С.Л, Суслонова О.В, Рощевская И.М. Электрическое поле сердца на поверхности тела в период деполяризации предсердии у крыс со спонтанной артериальной гипертензией // Практическая медицина. - 2018. - №1 (112). - С. 61-64). Следовательно, нарушения сосудистого тонуса обусловливают неоднородность и нестабильность электромагнитного поля, генерируемого сердечной деятельностью, что влечет к повышению его уязвимости к модуляции внешними магнитными полями. По данным оценки вегетативной регуляции сердечной деятельности в условиях внешнего магнитного поля показано, что для организма человека наиболее напряженными являются стимулы низкой частоты и интенсивности. При увеличении силы стимуляции до средних значений напряжение сердечной деятельности достоверно снижается и остается на прежнем уровне, несмотря на дальнейшее повышение частоты или интенсивности воздействия магнитного поля до высоких значений (Ухов Ю.И., Крапивникова О.В., Косицын Н.С. Синхронизирующие эффекты магнитного поля на механизмы регуляции ритма сердца у здоровых людей // Российский медико-биологический вестник им. академика И.П. Павлова. - 2014. - №1. - С. 43-49). То есть слабые стимулы магнитной природы, приближенные к естественному магнитному полю, могут давать значительный биологический отклик. При этом у здоровых лиц магнитное поле может выступать как синхронизатором, так и десинхронизатором вегетативной регуляции сердечного ритма. Однако продолжается поиск методических подходов определения «физиологической меры» такой уязвимости в индивидуальном аспекте. Авторами Михайловой Г.А., Смирновым С.Э. предложен возможный биофизический механизм связи состояния сердечно - сосудистой системы человека с геомагнитной активностью через резонансное взаимодействие со средой обитания (Михайлова Г.А., Смирнов С.Э. Эффекты геомагнитных возмущений в приземной атмосфере и возможный биофизический механизм их влияния на сердечно-сосудистую систему человека // Геофизические процессы и биосфера. - 2010. - Т.9 (3). - С. 21-41). Анализ спектров мощностей исходных данных с дискретностью 1 минуты квазистатического электрического поля Ez-компоненты и горизонтальной компоненты ГМП (Н) позволил авторам получить вывод о том, что в периоды высокой геомагнитной активности увеличиваются периоды вариаций атмосферного давления и температуры воздуха. Исходя из модели резонансного взаимодействия «человек - среда обитания», авторы полагают, что в это время может происходить изменение периодов колебаний показателей сердечного сосудистой системы (эффект десинхронизации), что может приводить к сердечно-сосудистым нарушениям. Идея десинхронизации как основного механизма формирования сердечно-сосудистой патологии развивается также в работах Чибисова С.М. с соавторами (Чибисов С.М., Халаби Г.М., Катинас Г.С Десинхронизация биологических ритмов. - Москва-Бейрут.-2015. - 219 с.). Авторы полагают, что выраженные вариации как вертикальных, так и горизонтальных компонент ГМП вызывают нарушения биоритмики физиологических показателей метеочувствительного человека опосредованно через изменения периодов тепловых и барометрических волн в атмосфере. Также есть основание утверждать, что ритмичность колебаний активности биоэлектрических тканей связана с периодами колебаний концентраций ионов кальция, магния и хлора, периоды которых, в свою очередь, синхронизированы с периодами вариаций X и Y компонент геомагнитного поля, а также Z-компонентой внешнего (внеземного) магнитного поля (Ulmer W. On the role of the interactions of ions with external magnetic fields in physiologic processes and their importance in chronobiology // In Vivo. - 2002. - Vol. 16, №1. - P. 31-36.).

При этом вариации Z-компоненты магнитного поля Солнца могут практически никогда не совпадать с вариациями геомагнитного.

Открытым остается вопрос меры магниточувствительности, т.е. диапазона нормы, при которой биологически целесообразная синхронизация физиологических и геомагнитных колебаний колебаниям остается залогом оптимального здоровья человека. Так, в работе Abdullah Alabdulgade с соавторами (Human heart rhythm sensitivity to earth local magnetic field fluctuations / A. Alabdulgade, R. Maccraty, M. Atkinson et al. // Journal of vibroengineering. - 2015. - Vol. 17, №6. - P. 3271-3278). Здесь поднимается проблема редукции или снижения естественной магниточувствительности биоэлектрических структур сердца человека и тем самым нарушение его гомеостаза, формирование сердечно-сосудистой патологии. На примере мониторинга корреляций ежечасных записей вариабельности сердечного ритма и часовых вариаций ГМП (величина В) в течение 180 часов, предложили меру выраженности корреляции, которая будет характера для здорового человека и для больного. Отсутствие или потеря значимых корреляций вариаций ГМП и сердечной деятельности рассматриваются с позиции риска сердечнососудистой патологии.

Усиление или ослабление силы колебаний биоэлектрических разрядов, а также волны повышения концентраций того или иного вещества во внутренней среде живого организма связывают с синхронизацией физических пульсаций в геологической среде, а также в приземном слое атмосферы и ионосфере. Большое внимание уделяется резонансам Шумана. Это явление образования стоячих электромагнитных волн низких и сверхнизких частот между поверхностью Земли и ионосферой. В работах Тужилкина Д.А., Бородина А.С. с соавторами показано, что показатели вариабельности сердечного ритма (ВСР) реагируют на вариации восточной компоненты (Y) ГМП, температуру окружающей среды, относительную влажность, атмосферное давление и амплитуду первой моды шумановского резонанса (Тужилкин Д.А. Особенности изменчивости показателей висцеральных функций в норме при воздействии комплекса физических факторов окружающей среды // Вестник науки Сибири. - 2015. - №15 (спецвыпуск). - С. 333-338; Phenomenological Features of Mortality and Morbidity Dynamics in Tomsk versus Heliogeophysical Activity / A. S. Borodin, D. A. Tuzhilkin, M. V. Gudina, В. M. Vladimirsky // Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. - 2015. - Vol.51, №8. - P. 792-805).

Наиболее биотропными диапазонами частот колебаний активности параметров сердечно-сосудистой системы признаются частоты от 0,001 до 10 Гц. Нарушения биоритмогенеза регуляторных систем в этом диапазоне, в том числе вызванном внешними факторами, обусловливают риск кардиологической патологии. Наиболее наглядно прослеживается такая частотная структура по показателям вариабельности сердечного ритма (Alternating light-darkness-influenced human electrocardiographic magnetoreception in association with geomagnetic pulsations / K. Otsuka, S. Oinuma, G. Cornelissen et al. // Biomedical Pharmacotherapy. - 2001. - Vol.55, №1. - P. 63-75).

Адаптивные возможности сердечно-сосудистой системы при воздействии внешних факторов связаны в первую очередь с эффективностью барорефлекса. Раздражение барорецепторов крупных сосудов при повышении ударного объема и растяжении сосудов вызывает снижение частоты сердечных сокращений, что обеспечивает снижение риска повреждения и разрыва слоев стенки сосуда в стрессовой ситуации. Барорефлекторную чувствительность, как правило, определяют по поцикловому соотношению фаз изменений артериального давления (АД) и частоты сердечных сокращений (ЧСС) при 30-минутных записях. При этом аппаратным способом определяют параметры четырех сердечных сокращений и более, характеризующихся или прогрессирующим подъемом систолического АД (САД) с удлинением интервалов RR, или снижением САД с укорочением кардиоинтервалов Сниженная спонтанная барорефлекторная активность обусловливает барорефлекторную дисфункцию и резистентность к антигипертензивной терапии. Наоборот, увеличение реактивности барорефлекса связано с эффективностью антигипертензивной терапии и поддержанию стабильного артериального давления на целевых цифрах (Parati G., Di Rienzo М., Bertinieri G. et al. Evaluation of the baroreceptor - heart rate reflex by 24-hour intra-arterial blood pressure monitoring // Hypertension. - 1988. - Vol.12, №2. - P. 214-222; Емельянов И.В., Авдонина Н.Г., Мамонтов O.B. и др. Состояние спонтанного артериального барорефлекса как предиктор эффективности терапии при резистентной артериальной гипертензии // Артериальная гипертензия. 2014. Т.20(2). С. 86-91).

Автор Gmitrov Yu. показал, что при воздействии статического искусственного магнитного поля барорефлекторная реакция сосудов усиливается, равно как и интенсивность микроциркуляции. А при возмущении естественного геомагнитного поля барорефлекторная реакция, наоборот, ослабевает, что отражается на ослаблении мироциркуляции. Есть мнение, что ГМП сдерживает (модулирует) центральные нервные механизмы регуляции реализации барорефлекса, уменьшая прямое стимулирующее действие искусственных магнитных полей на синокаротидные барорецепторы и на опосредованную барорефлексом реакцию вазодилатации (Gmitrov Ju. Geomagnetic field modulates artificial static magnetic field effect on arterial baroreflex and on microcirculation // Int J Biometeorol (2007) 51:335-344 DOI 10.1007/s00484-006-0056-5). По-видимому, при таком эксперименте речь шла именно о выраженных геомагнитных возмущениях, когда характер гео-биологических синхронизаций усложняется и/или связи внешних и внутренних биоритмов могут ослабляться. В нашем же случае рассмотрена ситуация спокойной, «фоновой» локальной геомагнитной активности с определенной ритмикой геофизического процесса без выраженных флуктуаций.

Способ оценки риска развития артериальной гипертензии (АГ) у лиц зрелого возраста предусматривает регистрацию 500 значений систолического артериального давления (САД) и ЧСС (5-7 минут) в режиме от «удара к удару». Наряду с определением всех частотных диапазонов ВСР отдельно рассчитывают относительное значение мощности спектра вариабельности САД в низкочастотном диапазоне (% LF - 0,076-0,15 Гц) по оригинальной формуле и при значении % LF менее 38% определяют высокий риск развития АГ (Патент 2364315 С1, 2009.08.20).

Метод оценки степени синхронизации низкочастотных колебаний в вариабельности ритма сердца (10-15 минут записи) и фотоплетизмограмме предусматривает количественную оценку степени синхронизации низкочастотных колебаний (LF - low frequency, 0,05-0,15 Гц, с основной частотой около 0,1 Гц) в вариабельности сердечного ритма и фотоплетизмограмме, сопровождающийся контролем статистической значимости рассчитываемого значения индекса. При сохраняющейся величине разности фаз составляющих сигналов кардиоинтервалограммы и пульсограммы на уровне вблизи постоянного значения в 60% времени наблюдения судят об адекватном уровне функционального взаимодействия сердца и артериальных сосудов (Патент 2374986 С1, 2009.09.12).

Показано, что медленноволновой диапазон LF отражает барорефлекторную регуляцию сердечного ритма (БР СР) с преимущественным участием верхнегрудного симпатического ганглия (Кулаичев А.П. Компьютерная электрофизиология и функциональная диагностика. М.: ФОРУМ-ИНФРА-М, 2007. 640 с).

Таким образом, медленноволновой диапазон LF, как при вариабельности артериального давления, так и сердечного ритма, отражает механизм барорефлекторной активности, сохранение выраженности этого диапазона в структуре ВСРи его реактивности на внешнее воздействие обеспечивает снижение риска развития артериальной гипертензии.

Предложенный нами метод отличается от имеющихся методов определения чувствительности регуляторных систем организма человека к воздействию магнитного поля с использованием параметров ВСР, в частности, медленноволновой ее части (LF). При воздействии магнитного поля на определенные биологически активные точки поверхности тела возможно изменение вариабельности сердечного ритма, мера изменения которой также указывает на степень магниточувствительности сердечно-сосудистой системы (Патент RU 2289302 С1, 2006.12.20.). Способ не учитывает вариаций компонент естественного ГМП.

Предлагается также использовать техническое устройство для генерации магнитных полей и компенсации локального низкочастотного магнитного поля в диапазоне частот 0-0,01 Гц, вклад которых повышается во время геомагнитной бури (Патент RU 2574377 С1, 2016.02.10.). Однако это устройство призвано подавлять определенные составляющие геомагнитных возмущений, происходящие при геомагнитной буре, а не учитывать естественный ход вариаций ГМП, не оценивается реакция ВСР в конкретном диапазоне 0,15-0,04 Гц.

В способе оценки магнитотропных реакций организма человека в зависимости от гелиогеофизической среды используют не локальные данные ГМП, а планетарные индексы ГМП; варианты магнитотропроных реакций рассчитывают по показателям, отличающимися от данных ВСР (Патент RU 2236166 С2, 2004.09.20).

Способ определения степени индивидуальной зависимости водителей транспортного средства от геофизического воздействия внешней среды отличается большой трудоемкостью и длительностью тестирования - ежедневно и в течение трех месяцев. Также использованы параметры, отличающиеся от ВСР (корреляции между числом совершенных ошибок и уровнем геофизического воздействия), по которым авторы делали вывод о зависимости либо независимости числа совершенных водителем ошибок от уровня геофизического воздействия (Патент RU 2477621 С1, 2013.03.20).

На примере 7-дневного непрерывного мониторинга показателей ВСР у здоровых жителей Арктики (Норвегия) показано, что в периоды геомагнитных возмущений значимо повышается среднесуточная ЧСС (на 7-8%) и снижается общая мощность ВСР (на 18-19%), причем преимущественно в диапазоне низких и очень низких частот. Показано, что LF составляющая спектра ВСР снижается в периоды геомагнитных возмущений, что может повлиять на нарушение регуляции артериального давления в эти периоды (Alternating light-darkness-influenced human electrocardiographic magnetoreception in association with geomagnetic pulsations / K. Otsuka, S. Oinuma, G. Cornelissen et al. // Biomedical Pharmacotherapy. - 2001. - Vol.55, №1. - P. 63-75). Здесь были применены не 30-минутные, а длительные многодневные записи ВСР.

Способ оценки метеочувствительности у пациентов с сердечнососудистыми заболеваниями (Патент RU 2719018 С1, 2014.04.16) предусматривает длительный (на протяжении недели) мониторинг субъективного состояния и оценки электрокардиограммы (ЭКГ), не отражающего данные ВСР в конкретных диапазонах частот, вычисления степени метеозависимости по интегральной формуле, включающей выраженность симптомов и данные ЭКГ.

В способе оценки метеочувствительности человека (Патент 2736612 С1, 2020.11.19) предусмотрен ежедневный мониторинг субъективного состояния пациента в течение длительного периода времени (в течение года) и определением артериального давления, ЧСС. Далее рассчитываются интегральные критерии, определяющие степень метеочувствительности, не учитывающие вариаций локальных компонент ГМП и спектральных показателей ВСР.

Таким образом, существующие методы опираются на разработку тестирующих устройств, генерирующих искусственные магнитные поля, приближенные к естественным, а также разработку устройств, нивелирующих определенные компоненты естественного геомагнитного поля при его возмущении. Вышеизложенные методы определения магниточувствительности сердечно-сосудистой системы к естественному магнитному полю Земли достаточно длительны по времени, не учитывают минутных вариаций каждой компоненты ГМП при расчете корреляций с данными ВСР, не используют заявленные способы математической фильтрации временных рядов данных.

Наиболее близким аналогом к заявленному методу являются наши предыдущие исследования с использованием 30-минутных записей ВСР и оценки корреляции 1-минутных значений ВСР с локальными 1-минутными величинами индукции магнитного поля по компонентам ГМП (X, Y, Z и F) для удаления из сигнала низкочастотных трендов временные ряды были также пропущены через полосовой фильтр с окном Блэкмана-Харриса со значениями верхней частоты среза ƒr равным 0,9995 от частоты Найквиста (Особенности синхронизации вариабельности сердечного ритма и локальных вариаций компонент геомагнитного поля у лиц с различным уровнем артериального давления / Поскотинова Л.В., Кривоногова Е.В., Зенченко Т.А, Демин Д.Б. // Сб. научн. тр. VI съезда биофизиков России. 2019. С. 364; Реактивность сердечно-сосудистой системы в условиях локальных вариаций компонент ГМП: методология индивидуального прогноза магниточувствительности /Поскотинова Л.В., Кривоногова Е.В., Зенченко Т.А, Демин Д.Б., Кривоногова О.В. // Биомедицинская радиоэлектроника. 2018. №12. С. 40-47). Однако нижняя частота среза тогда использовалась наименьшая –fl равным 0,05.Такой математический подход не является универсальным и не подходит для оценки данных, полученных от лиц старших возрастных групп с артериальной гипертензией, особенно без приверженности к лечению. Наличие выраженных медленноволновых трендов в структуре ВСР у данных лиц не позволил получить достоверные корреляции рядов значений ГМП и ВСР на таком низком уровне фильтрации данных (fl равным 0,05) у лиц с выраженной артериальной гипертензией и у лиц старшей возрастной группы. Поэтому для реализации предложенного способа изучены корреляции после фильтрации при разных значениях нижней границы использованного полосового фильтра (fl равным 0,15...0.9) и представлены с использованием фильтра на уровне fl равным 0,70, что позволило получить наиболее выраженные корреляции показателей ВСР и величин индукции ГМП. Кроме того, в вышеупомянутых исследованиях не была произведена оценка корреляции данных ВСР и ГМП по 2-минутным перекрывающимся отрезкам ВСР в структуре 30-минутной записи ВСР.

Раскрытие сущности изобретения

Техническим результатом заявленного способа является определение уровня статистической значимости корреляции двух рядов измерений - ряда 1-минутных или 2-минутных с перекрытием в 1 минуту показателей LF (мс2) или LF (%) и ряда 1 -минутных величин магнитной индукции по одной из компонент локального ГМП (X, Y, Z или F) после пропускания исходных значений через полосовой фильтр с окном Блэкмана-Харриса со значениями верхней частоты среза ƒr равным 0,9995 от частоты Найквиста и нижней частота среза fl равным 0,70 при регистрации кардиоинтервалограммы в 30 минут.

Осуществление изобретения

Работы проводились в д. Климовская Коношского района Архангельской области. Географические координаты места обследования - 60°51'52'' с. ш. 39°31'05'' в. д.

Данные, полученные за время обследования каждого человека, включали 30-минутные отрезки времени исследования 1-минутных вариаций величин индукции геомагнитного поля (ГМП) - X, Y, Z-компоненты вектора ГМП (нТл) и полного вектора геомагнитной индукции (F, нТл) получены с сайта Геофизического центра РАН http://geomag.gcras.ru/obs-KLI.html по станции Климовская (KLI). Вариации величин магнитной индукции по каждой компоненте ГМП 18-21 марта 2019 года с 13.00 до 20.00 по времени г. Москвы (Universal Time - с 10.00 по 17.00) использованы с открытого сайта - URL http://geomag.gcras.ru/dataprod-plot20.html?code=KLI&type=pre&freq=min&start=2019-03-18T10:00:00&end=2019-03-21T17:00:00&plot=comb.

Время обследования - с 13.30 18 марта 2019 года по 19.00 21 марта 2019 года по времени г. Москвы (UTC+3). Геомагнитная обстановка в период с 18 по 21 марта была спокойная - усредненный планетарный А-индекс от 5 до 16, усредненный планетарный Кр-индекс - от 1 до 3. Наибольшее колебание ГМП активности было в ночь с 19 на 20 марта 2019 года (20 часов по мировому времени, 23-00 по г. Москве) по шкале F, но не превышавшее величины колебаний, характерной для возмущенного магнитного поля (колебания более 70 нТл) - https://meteoinfo.ru/novosti/l 0736-18032015-4-

По данным лаборатории рентгеновской астрономии Солнца Физического института РАН (ФИАН) в период исследований (https://tesis.lebedev.ru/sun_flares.html?m=3&d=21&y=2019) 20-21 марта 2019 года были 6 слабых вспышек активности Солнца, не выше класса С.

Проведены исследования с участием 41 местного жителя (35 женщин и 6 мужчин), проживающих в д. Климовская Коношского района Архангельской области (возраст от 27 до 73 лет), проживающих в местности, где установлена обсерватория для мониторинга геомагнитной активности (Климовская - KLI). Все обследованные лица - уроженцы Коношского района и соседних с ним районов Архангельской области. Критериями исключения являлись люди с неврологической патологией в виде эпилепсии, нейродегенеративных заболеваний, а также с признаками острых воспалительных процессов (в том числе грипп, вирусная инфекция и т.д.), нарушений ритма сердца. От всех лиц получено добровольное информированное согласие на участие в исследовании.

В таблице 1 представлено распределение лиц в зависимости от степени повышения АД. На момент исследования у 15 человек (13 женщин, 2 мужчин) АД было нормальным (до 140/90 мм.рт.ст.). У 4 человек из них данное АД было скорректировано антигипертензивной терапией (прием селективных бета-адреноблокаторов и ингибиторов ангиотензин-превращающего фермента). Остальные лица (22 женщины, 4 мужчин) имели признаки артериальной гипертензии. Из 26 человек с признаками повышенного АД 6 человек были без приверженности к лечению (не принимали антигипертензивных препаратов). Остальные 20 человек принимали селективные бета-адреноблокаторы и ингибиторы ангиотензин-превращающего фермента. Из всей выборки 15 человек отмечали субъективные признаки метеочувствительности (изменение состояния здоровья при перемене погоды в виде осадков, значительного изменения температуры воздуха, ветра, изменений атмосферного давления). Систолическое и диастолическое артериальное давление (САД и ДАД, мм.рт.ст.) регистрировали в начале исследования перед записью КИГ с помощью электронного тонометра A&D (Япония).

В течение 30 минут в положении сидя у каждого участника регистрировали кардиоинтервалограмму (КИГ) и вычисляли статистические параметры ВСР с помощью программного комплекса «Варикард» (ООО «Рамена», г. Рязань).

В последующем 30-минутный ряд кардиоинтервалограмм в программе «Варикард» разбивали по 1 минуте (30 точек) с вычислением значений вариабельности сердечного ритма, в частности в диапазоне LF (0.04-0.15 Гц) и процентный вклад данной части от общей мощности спектра ВСР - LF, %.

Также 30-минутный ряд кардиоинтервалограмм в программе «Варикард» разбивали на 2-минутные отрезки (28 точек) с перекрытием диапазонов в 1 минуту и с вычислением значений вариабельности сердечного ритма, в частности в диапазоне LF (0.04-0.15 Гц) и процентный вклад данной части от общей мощности спектра ВСР - LF, %. Для этого за 1-ю точку считали значение LF с 0 по 2 минуту, за 2-ю точку - значение с 2 по 3 минуту итак далее до 28 точки (с 28 по 30 минуту).

Синхронизированно по началу времени регистрации по каждому человеку (по времени на меридиане Гринвич) физиологических показателей с сайта Геофизического центра РАН по станции Климовская были получены 1-минутные данные величин индукции ГМП по компонентам X, Y, Z и F за 30-минутный период (30 точек).

Для вычисления корреляции с 2-минутными отрезками ВСР был использован ряд 1-минутных значений индукции ГМП с 2 по 29 минуты (28 точек).

Далее вычисляли коэффициенты корреляции Спирмена между двумя рядами значений - LF или LF % и с каждым рядом из 4-х рядов величин индукции ГМП по X, Y, Z и F компонентам ГМП у каждого человека. Использована статистическая программа MATLAB:

для удаления из сигнала низкочастотных трендов временные ряды были

1) пропущены через полосовой фильтр с окном Блэкмана-Харриса со значениями верхней частоты среза ƒr равным 0,9995 от частоты Найквиста. Значение нижней частоты среза изменялось в диапазоне fl равным 0,15...0,9 для исследования степени корреляции в разных частотных диапазонах. Для описания заявленного способа выбрано значение нижней частоты среза fl равным 0,70

2) вычисление матрицы коэффициентов корреляции Спирмена с временными рядами 1-минутных значений по четырем компонентам (X, Y, Z и полного значения F) вектора геомагнитной индукции, полученным по станции Климовская (KLIX, KLIY, KLIZ, KLIF) при нулевом значении временного лага (синхронные значения) между физиологическим и геофизическим временными рядами;

3) для интерпретации взяты коэффициенты корреляции при уровне значимости р менее 0,05; приведены значения уровней значимости, вычисленные по формуле K=-sign(r)*lg(p), при этом уровню заявленному статистической значимости р менее 0.05 К (по модулю) более 1,3 (-lg(0,05)=l,3), К более 2 соответствует р менее 0,01, а К менее 1,3 означает отсутствие статистической связи между тестируемыми рядами;.

4) произведено сравнение процентных долей лиц с различным уровнем АД со значимыми коэффициентами корреляций ГМП и ЧСС, ВСР с использованием точного критерия Фишера при уровне значимости р менее 0,05 как односторонний, так и двухсторонний.

Предварительный сравнительный анализ группы лиц без артериальной гипертензии (11 человек) и с таковой (30 человек) не выявил значимых различий частот встречаемости корреляций с теми или иными компонентами ГМП, однако была выражена тенденция преобладания корреляций с показателем LF% у лиц с нормальным АД. Такая же ситуация была и у 4 участников с нормальным АД на фоне применения антигипертензивных препаратов, что дало основание объединить вышеуказанных лиц в одну группу.

Поэтому были сформированы 2 группы - с нормальным АД на момент обследования (АДн, 15 человек, возраст 46,9±10,5 лет) и с повышенным АД, выше 140/90 мм рт.ст.(АДп, 26 человек, возраст 51,3±11,8 лет). Значения возраста в группах статистически идентичные (р>0,05).

Согласно данным таблицы 2, у лиц с нормальным АД значимо чаще встречались сильные корреляции (К по модулю более или равно 3; р<0,001) и в сумме с корреляциями средней силы (К по модулю менее 3 и более 2; р менее 0,01 и более 0,001) с показателем LF % компонент ГМП, чем у лиц с АГ. Это свидетельствует о достаточной чувствительности барорефлекторной регуляции сердечного ритма (БР СР) к вариациями локального ГМП у лиц с сохранным сосудистым тонусом.

Пример достаточной чувствительности БР СР к вариациям ГМП на основе достаточной синхронизации динамики показателя LF и значений по Y-компоненте ГМП после фильтрации (fl равный 0,7) у участника А-ной с нормальным АД представлен в виде графического изображения.

Краткое описание чертежа: Пример динамики 1-минутных данных медленноволновой части спектра ВСР (LF - Low Frequency), % и Y-компоненты ГМП после фильтрации (fl равный 0,7) в течение 30 минут. Участник А-ка Е., 30 лет, артериальное давление 119/83 мм.рт.ст., индекс напряжения по 5-минутной записи ВСР- 100 усл.ед. (нормотония). Уровень значимости корреляции р менее 0,001.

Таблица 2. Частоты встречаемости (кол-во/%) значимых корреляций показателя ВСР LF со значениями 1-минутных вариаций одной из компонент ГМП среди лиц с нормальным АД (АДн) и с повышенным АД (АДп).

Учитывая, что антигипертензивные препараты модулируют пластичность стенки сосудов и нервную регуляцию сосудистого тонуса, предполагалось, что факт приема данных препаратов может повлиять на характер синхронизации параметров ВСР и компонент ГМП у лиц с АГ. Группа с признаками АГ (30 человек) была разделена на подгруппы с приверженностью к лечению (АГcompliance – 17 человек) и без приверженности к лечению (АГnоn-compliance, 13 человек). Возраст в АГcompliance был 53,7±10,1 лет, который был сопоставим с группой АГnоn-compliance - 49,1±9,5 лет (p более 0,05).

Показано (таблица 3), что корреляции сильной и средней степени значимости LF и компонент ГМП встречается лишь у одного человека без приверженности к лечению АГ, в то время как у более, чем половины лиц, получающих лечение, такие корреляции присутствуют.

Таким образом, у лиц с артериальной гипертензией без приверженности к лечению связь барорефлекторной активности с колебаниями локального ГМП минимальная, то есть чувствительность БР СР к вариациям локального ГМП низкая.

Таблица 3. Частоты встречаемости (кол-во/%) значимых корреляций показателя ВСР LF со значениями одной из компонент ГМП среди лиц с АГ и различной приверженностью к лечению (compliance).

Примечание: * - р<0,05 - между группами; ** - сумма случаев 2<|К|<3 (0,001>р>0,01) и |К|>3 (р<0,001)

Учитывая то, что барорефлекторная реакция является защитным механизмом от повреждения сосудов при повышении ударного объема в крупных сосудах, можно полагать, что при выраженных колебаниях геомагнитного поля спонтанный барорефлекс у этих людей не будет активизироваться в должной мере, не обеспечивая должного «амортизирующего» эффекта при подъеме артериального давления. Это может быть одним из патофизиологических механизмов ухудшения течения артериальной гипертензии во время выраженных колебаний величин геомагнитного поля. Следующий этап исследования обусловлен необходимостью подтверждения выявленных выше закономерностей на 2-минутных временных отрезках записи КИГ, которые рекомендованы Североамериканского общества по электростимуляции и электрофизиологии для оценки LF-части спектра ВСР.

Произведен анализ частот встречаемости значимых коэффициентов корреляции ряда 2-минутных отрезков ВСР по параметрам LF, LF% и ряда вариаций каждой компоненты ГМП (X, Y, Z и F) после фильтрации (fl равный 0,7). Учитывались случаи, когда из всех компонент ГМП была хотя бы одна корреляция с показателем LF (мс²) и/или с показателем LF %. Оказалось, что практически у всех лиц с нормальным АД (у 14 из 15-93,3%), за исключением 1 человека, была значимая корреляция показателя LF или LF% с одной из компонент ГМП. При дополнительном анализе выяснилось, что у этого человека в анамнезе есть падение АД до 90/60 мм.рт.ст., что можно расценить как нарушение сосудистого тонуса по механизму адренергического дефицита. При анализе 1-одноминутных записей у данного человека была слабая корреляция LF и компоненты ГМП на минимальном уровне значимости (р менее 0,05). Поэтому этот 1 человек был исключен из выборки.

Согласно таблице 4, встречаемость синхронизации показателя LF и/или LF% с одной из компонент ГМП выше у лиц с нормальным АД.

Таблица 4. Частоты встречаемости (кол-во/%) значимых корреляций (р<0,05) показателей LF и/или LF% со значениями одной из компонент ГМП (X,Y,Z или F) среди лиц с различным уровнем АД после фильтрации (fl=0,7).

Примечание: * - р менее 0,05 - между группами

В целом встречаемость лиц с синхронизированной медленноволновой частью ВСР (LF) с вариациями компоненты ГМП на 2-минутных перекрывающихся записях у лиц с оказалась несколько выше (93,3-100% против 73%) с нормальным АД и лиц с АГ (69% против 50%), чем на 1-минутных записях. Но при этом уровни значимости, которые связаны с силой корреляции, были ниже, а высокая значимость корреляции (р менее 0,01) встречалась значительно реже, чем при анализе 1-минутных записей.

Не было выявлено приоритетов в частоте встречаемости синхронизации ГМП и LF у лиц с приверженностью к лечению и без таковой по 2-минутным записям ВСР.

Можно заключить, что использование 2-минутных записей ВСР позволило подтвердить данные, полученные на 1-минутных записях, а именно - наличие более выраженной чувствительности показателя, отражающего барорефлекторную активность, к вариациями локального магнитного поля Земли у лиц с сохранной регуляцией сосудистого тонуса.

По-видимому, в этом случае в процесс синхронизации с компонентами ГМП вовлекаются более короткие периоды медленноволновой активности ВСР, которые эффективно выделяются как при 1-минутных, так и при 2-минутных записях ВСР, включая наиболее сильно связанный с барорефлексом период 10 секунд (частота 0,1 Гц).

Определение чувствительности БР СР к вариациям локального ГМП на основе синхронизации вариаций ГМП и медленноволновой части ВСР на 30-минутных записях кардиоритмограммы можно использовать для оценки адаптивных возможностей сердечно-сосудистой системы человека к нестабильности геомагнитного поля. При этом можно для анализа использовать 1-минутные отрезки 30-минутной записи ВСР, а при отсутствии корреляции - дополнительно использовать 2-минутные отрезки с перекрытием периодов в 1 минуту.

Изобретение относится к медицине, а именно к кардиологии, и может быть использовано для определения чувствительности барорефлекторной регуляции сердечного ритма (БР CP) к вариациям локального геомагнитного поля (ГМП) у человека. Регистрируют у человека в течение 30 минут кардиоинтервалограмму и вычисляют 1-минутные или 2-минутные с перекрытием в 1 минуту значения вариабельности сердечного ритма (ВСР) в медленноволновом частотном диапазоне, определяют долю LF% от общей мощности спектра ВСР. В последующем вычисляют коэффициент корреляции показателей LF, LF% с 1-минутными величинами индукции по каждой из компонент локального геомагнитного поля (ГМП) X, Y, Z и F после полосовой фильтрации временных рядов с окном Блэкмана-Харриса со значениями верхней частоты среза ƒr=0,9995 от частоты Найквиста и значением нижней частоты среза fl=0,70. При определенных уровнях значимости корреляции значений LF и величин магнитной индукции по одной из компонент ГМП констатируют слабую либо достаточную чувствительность БР СР к вариациям ГМП. Способ позволяет оценить степень адаптиных возможностей сердечно-сосудистой системы человека к нестабильности геомагнитного поля за счет определения степени синхронизации вариаций ГМП и медленноволновой части ВСР. 1 ил., 4 табл.

Способ определения чувствительности барорефлекторной регуляции сердечного ритма (БР CP) к вариациям локального геомагнитного поля (ГМП) у человека, отличающийся тем, что регистрируют 30-минутную кардиоинтервалограмму и вычисляют 1-минутные или 2-минутные с перекрытием в 1 минуту значения вариабельности сердечного ритма (ВСР) в медленноволновом частотном диапазоне LF - 0,15-0,04, мощность в мс², долю LF% от общей мощности спектра ВСР, вычисляют коэффициент корреляции вышеуказанных показателей с 1-минутными вариациями величин индукции ГМП по каждой из компонент локального геомагнитного поля ГМП - X, Y, Z и F, нТл, после полосовой фильтрации временных рядов с окном Блэкмана-Харриса со значениями верхней частоты среза ƒr, равным 0,9995 от частоты Найквиста, и значением нижней частоты среза fl, равным 0,70; при использовании 1-минутных отрезков ВСР и корреляции показателей LF, LF% и 1-минутных вариаций величин индукции ГМП по одной из компонент ГМП X, Y, Z или F на уровнях значимости р более 0,01, либо при использовании 2-минутных отрезков ВСР и корреляции показателей LF, LF% и 1-минутных вариация величин индукций ГМП по одной из компонент ГМП X, Y, Z или F на уровне значимости р более 0,05 констатируют слабую чувствительность БР CP к вариациями ГМП и риск кардиоваскулярных нарушений, связанных с геомагнитными возмущениями, а также о снижении резервов барорефлекторной регуляции сердечного ритма у лиц без приверженности к лечению артериальной гипертензии; при использовании 1-минутных отрезков ВСР и корреляции показателей LF, LF% и 1-минутных вариаций величин индукции ГМП по одной из компонент ГМП X, Y, Z или F на уровне значимости р менее 0,01, либо при использовании 2-минутных отрезков ВСР и корреляции показателей LF, LF% и 1-минутных вариаций величин индукции ГМП по одной из компонент ГМП X, Y, Z или F на уровне значимости р менее 0,05 констатируют достаточную чувствительность БР CP к вариациями ГМП и сниженном риске кардиоваскулярных нарушений, связанных с геомагнитными возмущениями.