Кардиоинтервалография: просто о сложном

Мы ежедневно пользуемся многими вещами, не имея ни малейшего понятия о том, как они устроены. Компьютерная пульсовая диагностика «ВедаПульс» не является исключением из этого правила. Ею вполне можно пользоваться, не понимая, как она работает. Но, тем не менее, если дать себе труд разобраться в том, как ритм биения сердца преобразуется в набор графиков и индексов, отражающих физиологическое состояние организма, то это поднимет пользователя на значительно более высокий уровень понимания возможностей диагностического комплекса «ВедаПульс», да и физиологии в целом.

В этой статье я постараюсь максимально наглядно проиллюстрировать каждую мысль, но веселых комиксов не обещаю.

Давайте проведем занимательный опыт. На запястья наденем прищепки-электроды, как мы обычно делаем, когда проводим обследование, но при этом модуль регистрации сигнала подключим не к компьютеру, а к стрелочному гальванометру.

Каждое отклонение стрелки гальванометра реагирует на возбуждение и последующее сокращение сердца, повторяя его ритм.

Работает это устройство так:

1. Сердце генерирует электромагнитные импульсы. В этой статье мы не будем рассматривать детально то, как в синусовом узле (СА-узел) возникает импульс и как он передается на атриовентрикулярный узел (АВ-узел) и далее распространяется на сократительный миокард. Отметим лишь сам факт, что каждое сокращение сердца начинается с электромагнитного импульса и что таким образом происходит управление работой сердца.

2. Электрический сигнал от сердца проходит по всему телу человека и через электроды по проводам поступает к прибору. Там сигнал усиливается и передается на обработку в программу компьютера. А в нашем опыте, для наглядности, усиленный электрический сигнал от сердца был подан на гальванометр. Кстати, очень часто, когда люди видят, что к их рукам прикрепляют электроды, то спрашивают, не опасно ли это для здоровья. Отвечаю: не опасно, так как происходит только регистрация тех биопотенциалов, которые генерирует сердце, при этом никакого воздействия на человека не оказывается.

Показанный опыт демонстрирует, как прибор регистрирует сердечные сокращения. Конечно, возможности компьютера гораздо больше, чем у простого гальванометра. Если стрелка гальванометра может только лишь реагировать на электрические импульсы, идущие от сердца, то компьютерная программа способна их точно измерить и проанализировать.

Данный метод анализа сигнала называется кардиоинтервалография (КИГ), он оценивает вариабельность ритма сердца. Исходным сигналом для кардиоинтервалографии является электрокардиографический сигнал (ЭКГ). Стандартное обследование, проводимое с помощью «ВедаПульса», – это пятиминутная запись электрических импульсов сердца, снятых в первом стандартном отведении (электроды на руках).

На рисунке внизу изображен схематический фрагмент получаемой записи.

При регистрации сигнала программа «ВедаПульс» автоматически распознает R-зубцы и расставляет на их вершинах символы-сердечки. Так программа показывает пользователю, что она выделила R-зубцы.



При этом происходит измерение длительности каждого сердечного цикла.

Это только на первый взгляд сердце бьется совершенно равномерно. Но это не так. Обычно разница между самым коротким и самым длительным сердечным циклом у здорового человека составляет 250 миллисекунд. Эта разница называется вариационный размах.

На рисунке снизу я специально убрал изображение ЭКГ и оставил только отмеченные на прямой линии длительности сердечных циклов.

А для тех, кому понятнее цифры, привожу их в столбике:

1050

955

897

948

1003

871

Вот и все, что осталось от ЭКГ, – один столбик цифр. (Кстати, многие спортивные пульсометры именно в таком виде записывают текстовый файл, после чего пользователь его открывает на компьютере в программе для анализа вариабельности пульса.)

Абзац про столбик цифр — это было небольшое отвлечение от подачи материала в картинках. Продолжим наше преобразование сигнала: рядом с каждым отрезком на векторе времени нарисуем прямоугольник, длина которого соответствует длительности этого участка.



Затем повернем эти прямоугольники на 90°. Получился график, похожий на забор из частокола различной длины.



А теперь обведем его плавной линией. Стало красивее.



Я схематически нарисовал кардиоинтервалограмму. А в программе она выглядит так:

При учащении ритма сердца кривая линия на кардиоинтервалограмме идет вниз, а при урежении ритма сердца – вверх. Каждый изгиб линии на кардиоинтервалограмме (изменение ритма сердца) является следствием влияния регуляторных систем. Так организм реагирует на текущие потребности органов и систем и оперативно подстраивает под эти задачи работу сердца.

При оценке вариабельности ритма сердца проводят анализ волновой структуры кардиоинтервалограммы и выделяют действие трех регуляторных систем: симпатического и парасимпатического отделов автономной нервной системы, и действие центральной нервной системы.

То, как эти три регуляторные системы проявляются на кардиоинтервалограмме, было подробно рассмотрено в статье «Популярно о базовых принципах вариабельности ритма сердца».

А в недавней статье «Динамика вариабельности ритма сердца при выполнении йогических упражнений» было рассмотрено, как с помощью математического преобразования Фурье можно количественно оценить действие этих систем. 

А сегодня мы детально познакомились с самым началом этого процесса, с тем, как регистрируются сердечные сокращения и строится кардиоинтервалограмма – волновой график изменения ритма сердца. Советую читателям после прочтения этой статьи обновить в памяти те две предыдущие. Это позволит воспринять кардиоинтервалографию более целостно.

В заключение хочу еще раз обратить внимание читателей на один нюанс, который часто вводит в заблуждение новичков. Этот факт уже был кратко описан в этой статье, но хочу остановиться на нем еще более детально и с пояснением его философского значения.

Принципиальное отличие метода кардиоинтервалографии (КИГ) от электрокардиографии (ЭКГ) состоит в том, что в ЭКГ объектом изучения является только один цикл, но при этом детально изучаются все 5 зубцов (P, Q, R, S, T), которые подробно характеризуют работу сердца. А в кардиоинтервалографии объектом исследования является вариабельность (разница в длительности) сердечных сокращений. 

Это очень важное отличие! В кардиоинтервалографии после вычисления временных промежутков между зубцами R вся исходная информация, находящаяся в ЭКГ-сигнале, отбрасывается.

Очень часто, когда я провожу обучение пользователей, только-только начинающих осваивать «ВедаПульс», убеждаюсь, что данный факт вызывает недопонимание. И когда они находят артефакты, которые по их разумению портят девственную красоту ЭКГ, то начинают методично исключать из обработки эти немножко подпорченные артефактами участки.

Вот, к примеру, такой участок (56 кардиоинтервал). Подобные артефакты начинающие пользователи любят исключать из обработки.

Но делать этого не нужно, так как вполне возможно разглядеть, где именно находится R-зубец, и если программа его не сможет опознать автоматически, то нужно помочь ей в этом, добавив новый маркер вручную.

Образно говоря, абстрагировавшись от математики и взглянув на все это с философской стороны, анализ ЭКГ можно представить как пристальный взгляд в лупу.



А кардиоинтервалографию — как взгляд на мир с высоты птичьего полета.

И как издалека невозможно разглядеть отдельных букашек, но зато можно оценить все красоты открывающегося внизу вида, так и в кардиоинтервалографии невозможно детально разобрать отдельные фазы работы сердца, но зато с «высоты полета» кардиоинтервалографии становятся видны особенности работы систем регуляции физиологических функций. Говоря простым языком – работа нервной системы, которая отражает физиологическое состояние организма.