VARIABILITY OF ELECTROCARDIOGRAM ELEMENTS IN 6-7 YEARS CHILDREN UNDER THE INFLUENCE OF PHYSICAL ACTIVITY IN THE CONDITIONS OF THE EUROPEAN NORTH

Full Text

Теории адаптации организма по П. К. Анохину, Ф. З. Меерсону, Н. А. Агаджаняну и современное понимание принципов экономизации функций имеют большое значение для исследователей и дают дополнительные обобщенные сведения об особенностях состояния функциональных систем организма человека в разных условиях [5-7, 15]. В частности, действие на организм человека факторов Европей ского Севера с его специфическими природно-климатическими условиями, такими как короткое холодное лето, продолжительная зима, короткие световые дни зимой, низкие температуры, колебания атмосферного давления, привлекают внимание физиологов [6, 12]. Важен анализ воздействия суровых экологических условий Севера на детский организм. В этом отношении научный и практический интерес представляет учет 32 Экология человека 2018.10 Экологическая физиология состояния детей 6-7 лет, которые согласно схеме возрастной периодизации относятся к периоду первого детства [2, 11, 19]. Этот возраст определяют как критический [3, 17], так как различные технологии подготовки ребенка к школе оказывают большое влияние на детский организм, происходят систематические интенсивные морфофункциональные перестройки организма ребенка, что, очевидно, связано с затратами функциональных резервов в раннем возрасте. Сердечно-сосудистая система (ССС) особенно чутко реагирует на все эти воздействия, проявляясь вариабельностью сердечного ритма (ВСР) [18, 20, 22]. Вариабельность сердечного ритма рассматривают с применением электрокардиограммы (ЭКГ) в основном по длительности интервалов НН и реже по таким элементам, как интервал РТ, который отражает продолжительность предсердно-желудочкового комплекса (электрическую систолу), интервал PQ, соответствующий времени прохождения импульса от предсердий через атриовентрикулярный узел к желудочкам, QT, отражающий систолу желудочка, и сегмент ТР, представляющий собой электрическую диастолу сердечного цикла [1, 18, 21]. Для выявления особенностей реакции ССС и элементов ЭКГ, выявления резервных возможностей организма применяют нагрузочные пробы с их важным диагностическим значением [13-15]. Цель работы - определить длительности ЭКГ-интервалов РР, РТ, PQ, QT и сегмента ТР в двух группах детей обоих полов в возрасте 6-7 лет в контроле и под воздействием активной ортостатической пробы (АОП) и пробы Мартине (ПМ) для анализа ВСР и функциональных резервов человека в раннем возрасте. Методы Обследованы две группы детей обоих полов в возрасте 6-7 лет, которые родились и проживают в условиях Европейского Севера (61° с. ш.). Исследование проводили в условиях городского детского сада в мае с 11.00 до 12.30 при естественном освещении. Температура воздуха в помещении составляла 20-22 °С, влажность воздуха - около 60 %. Регистрацию показателей проводили в спокойной, психологически комфортной для детей обстановке. По данным медицинских карт, дети практически здоровы, физической культурой занимались в объеме учебной программы дошкольного учреждения. На обследование было получено разрешение родителей и комиссии по этике Сыктывкарского государственного университета им. Питирима Сорокина (Протокол № 21 от 10.05.2017 года). У детей из обеих групп измеряли длину (см) и массу тела (кг). ЭКГ записывали во II стандартном отведении с помощью прибора «ВНС-ритм» (Нейрософт, Россия) по 100 кардиоциклов в положении испытуемого лежа (контроль АОП) и сидя (контроль ПМ) и по 50 кардиоциклов в ответ на АОП (п = 20) и на ПМ (п = 15). Таким образом, статистика проводилась с учетом общего числа наблюдений: в контроле АОП - 2 000 кардиоциклов (20х 100), в опыте АОП - 1 000 кардиоциклов (20х50), в контроле ПМ - 1 500 кардиоциклов (15x100), в опыте ПМ - 750 кардиоциклов (15x50). Интервалы РР, РТ, PQ, QT и ТР измеряли с помощью линейки, погрешность - 0,5 мм. Результаты после статистической обработки с помощью пакета программы Ехсе1 представлены в виде М ± SD (с), где М - среднее значение, SD - стандартное отклонение, и кардиоинтервалограмм (КИГ). В связи с непараметрическим распределением данных для расчета корреляций между показателями использовали ранговый коэффициент корреляций по Спирмену (г8) [16], уровень значимости р < 0,05. Результаты Антропометрические данные представлены в табл. 1. Они соответствуют стандартам для детей 6-7-летнего возраста [4, 17]. Таблица 1 Антропометрические данные детей 6-7 лет Статистический показатель Длина тела, см Масса тела, кг Индекс Кетле Группа 1 М 122 24 15,9 SD 5,2 3,2 1,6 тіп 113 19 13,9 тах 134 34 20,9 Группа 2 М 120 22,9 15,8 SD 6,7 3,5 1,4 тіп 106 16,6 13,6 тах 132 28 18,8 Результаты исследования приведены в табл. 2. Из приведенных данных следует, что оба вида воздействий увеличивают частоту сердечных сокращений (ЧСС) и снижают длительности ЭКГ-интервалов, но детали изменений различны. 1. Активная ортостатическая проба (см. табл. 2). ЧСС составляет (85,0 ± 8,6) уд./мин (разница между крайними значениями до 54 % в контроле и после АОП). АОП увеличивает ЧСС на 24 %. Коэффициент корреляции между ЧСС до и после нагрузки г = 0,50. В контроле длительность интервала РР находится на уровне (0,71 ± 0,10) с, длительность предсердно-желудочкового комплекса (РТ) занимает 66 % от длительности РР, принятой за 100 %, а ТР - электрическая диастола - 34 %. В свою очередь, длительность интервала PQ, который принимает электрический сигнал от водителя ритма одним из первых, не превышает 0,18 с. В общей длительности кардиоцикла РТ до 28 % приходится на PQ, около 72 % - на интервал QT. Разница между крайними значениями QT - 43 %, между крайними значениями PQ - 80 %. В результате действия АОП соотношения между 33 Экологическая физиология Экология человека 2018.10 Длительность интервалов ЭКГ (с) в контроле и в ответ на функциональные пробы у детей 6-7 лет Таблица 2 Испытуемый Контроль Опыт РР РТ ТР рд дт рр РТ ТР рд дт Активная ортостатическая проба (группа 1) ЧД 0,89 0,53 0,36 0,14 0,39 0,78 0,51 0,27 0,16 0,35 ПМ 0,83 0,51 0,32 0,13 0,38 0,63 0,49 0,14 0,16 0,33 МН 0,80 0,48 0,32 0,14 0,34 0,64 0,46 0,18 0,15 0,31 КС 0,79 0,48 0,31 0,14 0,34 0,67 0,47 0,20 0,17 0,30 ММ 0,78 0,45 0,33 0,11 0,34 0,57 0,42 0,15 0,12 0,30 КО 0,74 0,51 0,23 0,18 0,33 0,54 0,48 0,06 0,18 0,30 ЧП 0,72 0,50 0,22 0,13 0,37 0,59 0,46 0,13 0,14 0,32 ШВ 0,70 0,46 0,24 0,13 0,33 0,56 0,43 0,13 0,13 0,30 БД 0,70 0,46 0,24 0,13 0,33 0,54 0,44 0,10 0,14 0,30 ЗИ 0,70 0,45 0,25 0,11 0,43 0,70 0,44 0,26 0,12 0,32 ЯА 0,69 0,48 0,21 0,12 0,36 0,54 0,43 0,11 0,12 0,31 ВА 0,69 0,46 0,23 0,13 0,33 0,61 0,44 0,17 0,15 0,29 ПС 0,69 0,46 0,23 0,10 0,36 0,56 0,44 0,12 0,13 0,31 ТН 0,68 0,45 0,23 0,14 0,31 0,60 0,43 0,17 0,14 0,29 КА 0,65 0,49 0,16 0,14 0,35 0,60 0,47 0,13 0,17 0,30 ФД 0,65 0,43 0,22 0,12 0,31 0,57 0,42 0,15 0,13 0,29 ФелД 0,65 0,44 0,21 0,12 0,32 0,58 0,43 0,15 0,13 0,30 БН 0,64 0,46 0,18 0,14 0,32 0,58 0,43 0,15 0,14 0,29 ФилД 0,62 0,50 0,12 0,15 0,35 0,55 0,47 0,08 0,16 0,31 кв 0,58 0,43 0,15 0,13 0,30 0,51 0,40 0,11 0,12 0,28 М 0,71 0,47 0,24 0,13 0,34 *0,60 0,45 *0,15 0,14 0,31 SD 0,1 0,03 0,1 0,01 0,02 0,1 0,03 0,1 0,01 0,01 ШІП 0,58 0,43 0,12 0,10 0,30 0,51 0,40 0,06 0,12 0,28 тах 0,89 0,53 0,36 0,18 0,43 0,78 0,49 0,27 0,18 0,35 Счет 2000 2000 2000 2000 2000 1000 1000 1000 1000 1000 Проба Мартине (группа 2) РуА 0,87 0,45 0,42 0,13 0,32 0,48 0,38 0,10 0,11 0,27 КС 0,76 0,48 0,28 0,15 0,33 0,57 0,45 0,12 0,13 0,32 ША 0,69 0,46 0,23 0,13 0,32 0,57 0,44 0,13 0,13 0,31 КМ 0,67 0,44 0,23 0,14 0,30 0,61 0,43 0,18 0,13 0,30 ЧП 0,67 0,46 0,21 0,15 0,36 0,55 0,46 0,09 0,15 0,31 ЧА 0,64 0,45 0,19 0,13 0,32 0,54 0,41 0,12 0,11 0,30 ВК 0,63 0,46 0,17 0,14 0,32 0,56 0,47 0,09 0,15 0,32 БМ 0,63 0,45 0,18 0,12 0,33 0,53 0,44 0,09 0,13 0,31 МО 0,61 0,43 0,18 0,12 0,31 0,47 0,40 0,07 0,11 0,29 ИА 0,60 0,40 0,20 0,11 0,28 0,50 0,39 0,11 0,12 0,27 ДП 0,60 0,46 0,14 0,15 0,31 0,54 0,45 0,09 0,15 0,30 РА 0,58 0,44 0,14 0,14 0,30 0,49 0,43 0,06 0,13 0,30 СВ 0,57 0,42 0,15 0,14 0,28 0,51 0,41 0,10 0,12 0,29 КрС 0,56 0,41 0,15 0,11 0,30 0,51 0,41 0,10 0,12 0,29 КК 0,49 0,38 0,11 0,11 0,28 0,48 0,38 0,10 0,11 0,27 М 0,64 0,44 0,20 0,13 0,31 *0,53 0,42 *0,10 0,13 0,29 SD 0,1 0,03 0,1 0,003 0,01 0,04 0,03 0,03 0,003 0,004 тІП 0,49 0,38 0,11 0,11 0,28 0,47 0,38 0,06 0,11 0,27 тах 0,87 0,48 0,42 0,15 0,36 0,61 0,47 0,18 0,15 0,32 Счет 1500 1500 1500 1500 1500 750 750 750 750 750 Примечание. пробы. * - значимость разницы (р = 0,047 при АОП и р = 0,048 при ПМ) между показателями до и после функциональной длительностями элементов ЭКГ в общей длительности кардиоциклов РР меняются. Длительность интервала РР уменьшается на 15 %, в результате интервал РТ, длительность которого остается практически без изменений (разница 4 %), растет до 75 %, а сегмент ТР снижается до 25 %. Меняется также и соотношение между длительностями интервалов PQ и QT в кардиоцикле РТ: до 31 и 69 % соответственно. Абсолютные их значения в ответ на АОП практически не меняются (8 и 9 % соответственно). Наиболее при АОП изменяется сегмент ТР, его длительность снижается на 38 % против контроля. 34 Экология человека 2018.10 Экологическая физиология Корреляциями подчеркиваются функциональные связи между следующими интервалами: РР и РТ г = 0,64, РР и ТР г = 0,93, РТ и PQ г = 0,65, РТ в ’ ’ в ’ ’ ^ в ’ ’ и QT гв = 0,49. При АОП уровень связи между РР и РТ и между РР и ТР несколько снизился (гв = 0,60 и г = 0,91 соответственно), а между РТ и PQ и между РТ и QT - значительно увеличился (г = 0,82 и гв = 0,75 соответственно). Во всех случаях уровень значимости р = 0,047. 2. Проба Мартине (см. табл. 2). ЧСС составляет в среднем (94,0 ± 12,1) уд./мин (разница между крайними значениями до 77 % в контроле и до 29 % после АОП) и при ПМ увеличивается на 21 %. В составе РР при контроле (длительность в среднем равна (0,64 ± 0,10) с) около 69 % приходится на долю интервала РТ, на сегмент ТР - около 31 %. В свою очередь, длительность интервала PQ не превышает 0,15 с в контроле. В общей длительности кардиоцикла РТ на интервал PQ приходится до 30 %, на интервал QT - около 70 %. Разница между крайними значениями QT - 29 %, между крайними значениями PQ - 36 %. Под влиянием ПМ длительность РР и сегмента ТР уменьшаются на 17 и 50 % против начальной длины соответственно. РТ, PQ и QT практически не изменяются (на 5, 1 и 3 % соответственно). Несмотря на незначительное изменение длительности при ПМ, доля интервала РТ в общей длительности кардиоциклов вырастает на 14 % и составляет около 79 %. Доля сегмента ТР в составе РР снижается на 32 % и составляет 21 %. Меняется также и соотношение между длительностями интервалов PQ и QT в кардиоцикле РТ: до 31 и 69 % соответственно. Корреляциями также подчеркиваются функциональные зависимости между следующими интервалам: РР и РТ г8 = 0,66, РР и ТР г8 = 0,96, РТ и PQ гв = 0,77, РТ и' QT г8 = 0,91. Между РР и РТ, РТ и Р^, РТ и QT при ПМ уровень связи вырос незначительно (гз = 0,71, гв = 0,79 и гв = 0,93 соответственно), а между РР и ТР снизился до г = 0,68. Уровень значимости во всех случаях р = 0,048. Обсуждение результатов Значительных связей между ростовесовыми показателями детей и их показателями ЧСС и ЭКГ не обнаружено. АОП и проба Мартине - одни из наиболее простых и безопасных способов тестирования, которые применяются для изучения состояния ССС как у взрослых, так и у детей. Критериями показателей после выполнения нагрузок являются изменения ЧСС и длительности интервалов ЭКГ, которые содержат информацию об адаптационных возможностях и функциональных резервах организма. Представленные функциональные пробы (ФП) позволяют не только оценивать резервные возможности ССС и системы кровообращения, но и выявлять динамику развития ССС, характерную для данного возраста, а также позволяют получать сведения о функциональных резервах организма [1, 8]. Изменения показателей ВСР, вегетативного и сосудистого компонентов реакции на нагрузки в несколько раз превышают те же показатели в покое. В возрасте 6-7 лет у ребенка наблюдается значительная индивидуальная изменчивость показателей работы сердца [12, 20, 23]. В результате проведенных исследований прослежены в условиях Европейского Севера реакции детей, не имеющих специальной физической подготовки и занимающихся физической культурой в объеме учебной программы дошкольного учреждения, на два щадящих вида физических воздействий. В соответствии с методикой контроль для АОП проведен в положении детей лежа, а контроль для ПМ - в положении детей сидя. Разница между исходными позициями статистически незначима. При положении лежа (А) приток крови к сердцу значительно больше, ребенок получает так называемый эффект волны прилива, что выражено на рисунке большей вариабельностью. При положении стоя (Б) приток циркулирующей крови к сердцу уменьшается, замедляется скорость кровотока, учащается ЧСС. Отмечено, что скорость кровотока падает непосредственно после перехода ребенком из положения лежа в положение стоя. При положении сидя (В) объем циркулирующей крови незначительно меньше, чем в положении лежа. При обоих видах воздействий наименьшую вариабельность проявляют интервалы РТ, PQ, QT, наибольшую - сегмент ТР, за счет которого практически повторяется вариабельность РР. Эти особенности четко демонстрируются на объединенных КИГ (см. рисунок), позволяющих видеть, как варьирует длительность каждого интервала. О достоверности большей вариабельности сегмента ТР и меньшей вариабельности РТ свидетельствуют также данные SD, которые у РТ, PQ, QT различаются от ТР на порядок (см. табл. 2). Отмечено, чем выше ЧСС в ответ на функциональную нагрузку, тем выше доля предсердно-желудочкового комплекса РТ и меньше доля электрической диастолы (ТР), которая соответствует изопотенци-альному состоянию миокарда. Из этого следует, что у детей 6-7 лет проявляются сходные со взрослым человеком черты хронотропности миокарда [9] под влиянием воздействий физического характера. Учитывая большой размах значений ЧСС, мы воспользовались данными о том, что результаты реакции ЧСС и элементов ЭКГ на физическую нагрузку зависят от уровня исходной величины показателя [9, 10, 15]. Исходные показатели элементов ЭКГ у детей с более низкими ЧСС и более высокими ЧСС различны, и степень их изменений под действием опытов неодинакова. Если рассмотреть полученные нами данные (см. табл. 2), то можно выделить две группы: с низкими ЧСС (от 77 до 67 уд./мин в контроле АОП и от 69 до 79 уд./мин в контроле ПМ) и высокими ЧСС (от 92 до 103 уд./мин в контроле АОП и от 100 до 122 уд./мин в контроле ПМ). 35 Экологическая физиология Экология человека 2018.10 Объединенные кардиоинтервалограммы детей (АОП п = 20, ПМ п = 15) в контроле и под влиянием нагрузочных тестов; по горизонтали - номера интервалов, по вертикали - секунды; А - контроль АОП, Б - АОП, В - контроль ПМ, Г - ПМ Примечание. * - значимость разницы (р = 0,047 при АОП, р = 0,048 при ПМ) между показателями до и после функциональной пробы. В покое у детей с низкими ЧСС интервал РР и сегмент ТР имеют большую длительность (в среднем 0,81 и 0,32 с в контроле АОП и 0,81 и 0,35 с в контроле ПМ), чем у детей с более высокими ЧСС (в среднем 0,63 и 0,17 с в контроле АОП и 0,56 и 0,14 с в контроле ПМ). Интервал РТ практически одинаковый в обеих группах детей: в контроле АОП - 0,49 и 0,45 с, в контроле ПМ - 0,46 и 0,41 с. При опыте наиболее значительные изменения отмечены у детей с меньшей изначальной величиной ЧСС. При АОП длительность интервала РР уменьшается на 20 %, сегмента ТР - на 44 %, при ПМ - на 36 и 69 % соответственно, в то время как у детей с более высокими величинами ЧСС в контроле длительность интервала РР в той и другой пробах уменьшилась на 11 %, а длительность сегмента ТР при АОП изменилась на 29 %, при ПМ - на 36 %. Интервал РТ после опыта практически не изменяется. Результаты доказывают, что степень сдвига ЧСС и элементов ЭКГ в ответ на ФП зависит от значений ЧСС в контроле. И еще раз мы видим то же, что и в общей группе детей: вне зависимости от опыта РТ практически остается на том же уровне, что и в контроле, а длительность ТР изменяется значительно. Несмотря на то, что функциональные резервы миокарда у 6-7-летних детей в ответ на действие ПМ активизируются, очевидно, в такой же степени, как в экспериментах с применением АОП, но вызывает более сильную реакцию со стороны работы сердечной мышцы детей, нежели проба на ортостатику. Следует отметить, что ни результаты нашей работы, ни исследования других авторов [10] не дают оснований считать, что у детей, проживающих в условиях Европейского Севера, реакция ССС на ФП имеет какие-либо особенности. 36 Экология человека 2018.10 Экологическая физиология Из сказанного следуют выводы: 1) обе функциональные пробы уменьшают интервалы РР, что происходит при заметно более выраженном снижении длительности сегмента ТР с наибольшей вариабельностью в ответ на обе пробы (±0,1 с в контроле и ±0,1 с в опыте); 2) ПМ вызывает большую вариабельность показателей ЭКГ, чем АОП; 3) на графиках КИГ отмечена практически идентичная вариабельность интервала РР и сегмента ТР в ответ на обе нагрузки (±0,1 с в контроле и ±0,1 с в опыте); 4) интервалы РТ, а также PQ и QT, которые является частью РТ, в ответ на функциональные пробы практически не изменяются. Авторство Русских Н. Г. внесла существенный вклад в концепцию и дизайн исследования, получение, анализ и интерпретацию данных; подготовила первый вариант статьи; окончательно утвердила присланную в редакцию рукопись. Иржак Л. И. внес существенный вклад в концепцию и дизайн исследования, анализ и интерпретацию данных; окончательно утвердил присланную в редакцию рукопись. Русских Надежда Геннадьевна - SPIN 1240-4336; ORCID 0000-0003-4413-8258. Иржак Лев Исакович - SPIN 1 156-8956; ORCID 0000 0003-3459-7848. Авторы подтверждают отсутствие конфликта интересов.

About the authors

N G Russkikh

Pitirim Sorokin Syktyvkar State University

Email: rung76@mail.ru; labgip@syktsu.ru
Syktyvkar, Russia

L I Irzhak

Pitirim Sorokin Syktyvkar State University

Syktyvkar, Russia

References

Supplementary files