Вариа́бельность серде́чного ри́тма (ВСР), также Вариабельность ритма сердца (, HRV), — физиологическое явление, проявляющееся в изменении интервала между началами двух соседних сердечных циклов. Оценивается по изменениям интервала времени между соседними сердечными сокращениями (сердцебиениями).
Реже используются следующие синонимичные термины: «вариабельность длины цикла», «вариабельность RR» (где R — точка, соответствующая пику комплекса QRS волны электрокардиограммы (ЭКГ) и RR — интервал между последовательными R) и «вариабельность периода сердца».
ВСР является величиной, обратной к вариабельности мгновенной частоты сердечных сокращений (ЧСС).
В соответствии с ГОСТом, «регистрирующий прибор для измерения зависимости периода сердечных сокращений от времени» следует называть хронокардиографом и такие записи следует называть хронокардиограммами.
В научной литературе можно встретить термины, употребляемые в качестве синонимов для хронокардиограмм. Так, последовательность значений «мгновенной» ЧСС иногда называют кардиотахограммой, а последовательность значений интервалов между началами соседними сердцебиениями называют ритмограммой. Баевский с той же целью употреблял термин «динамический ряд кардиоинтервалов» и «кардиоинтервалограмма»; а термин «ритмограмма» использовал для обозначения одного из графических способов представления динамических рядов кардиоинтервалов, то есть хронокардиограмм.
Исследование и анализ ВСР включают три этапа: измерение и представление динамических рядов кардиоинтервалов==>; анализ динамических рядов кардиоинтервалов==>; оценку результатов анализа ВСР==> .
История изучения Считается, что первым это явление было обнаружено Альбрехтом фон Галлером в 1760 г.
Анализ ВСР начал активно развиваться в СССР в начале 1960-х годов, поскольку одним из важных стимулов его развития послужили успехи космической медицины. В 1966 г. в Москве состоялся первый в мире симпозиум по вариабельности сердечного ритма]. Первые монографии по ВСР также были изданы в СССР.
В 1980-х годах Р. М. Баевский предложил для комплексной оценки ритма сердца показатель активности регуляторных систем (ПАРС), который вычисляется в баллах на основании перечисленных методик. То есть качественный анализ ВСР должен быть проведен по всем трем методикам, а полученные данные используются для расчета показателя ПАРС.
В 1996 г. были опубликованы международные рекомендации (Рекомендации—1996), разработанные рабочей группой Европейского кардиологического общества и Североамериканского общества кардиостимуляции и электрофизиологии (Task Force of The European Society of Cardiology and The North American Society of Pacingand Electrophysiology). Несколько позже был опубликован их русскоязычный перевод.
В 2001 г., в соответствии с решением Комиссии по диагностическим приборам и аппаратам Комитета по новой медицинской технике Минздрава России (протокол № 4 от 11 апреля 2000 г.) была создана группа экспертов для разработки отечественных методических рекомендаций по анализу ВСР, в результате работы которой был предложен российский вариант рекомендаций по использованию методов анализа ВСР, которые в некоторых процедурах значительно отличаются от Рекомендаций—1996. В них предложен также ряд характеристик, предназначенных на оценке функциональных резервов организма, применяемых традиционно в космической медицине СССР.
На ограниченную применимость набора методов международного стандарта 1996 г. указывается во многих исследованиях (например,). В связи с этим продолжается поиск и разработка новых методов анализа ВСР (например,)
Методы регистрации Динамические ряды кардиоинтервалов могут быть получены при анализе любых кардиографических записей (электрических, механических, ультразвуковых и т. д.). Методы, используемые для обнаружения сердцебиений, включают в себя: электрокардиография, артериальное давление, баллистокардиограммы, и сигнал пульсовой волны, полученный из фотоплетизмографа. Обычно вариабельность ритма сердца оценивают на основании измерений длительности интервалов R-R на ЭКГ, в которой математически (например, при помощи алгоритма Пана-Томпкинса) производят автоматическое распознание R-зубца и формируют запись последовательности интервалов R-R. Более верным было бы исследование длительности интервалов P-P, так как именно начало зубца P и является началом нового сердечного цикла, связанного с возбуждением синусового узла (СУ); традиция использования интервалов R-R связана с тем, что зубец R, особенно во втором стандартном отведении, наиболее легко выделить из ЭКГ-сигнала при компьютерной обработке в силу того, что он является наибольшим по амплитуде. Электрокардиография считается предпочтительным методом, поскольку она облегчает исключение тех сердцебиений, которые происходят не из синоатриального узла.
Ошибки в локализации маркеров мгновенного ритма сердца ведут к ошибкам в расчете ВСР, поскольку методы оценки разных показателей ВСР очень чувствительны к артефактам и ошибкам, и даже 2 % ошибочных данных приведут к нежелательным искажениям в вычислениях ВСР. Поэтому для обеспечения точных результатов считается крайне важным отслеживать артефакты перед применением методов математического анализа ВСР.
Термин «NN» используется вместо RR, чтобы подчеркнуть тот факт, что обработанные доли являются «нормальными» частями, то есть прошедшими «очистку» от артефактов и процедуру «нормализации».
Считается целесообразным различение следующих видов регистрации ВСР: а) в условиях относительного покоя; б) при проведении функциональных тестов; в) в условиях обычной деятельности или при выполнении профессиональных нагрузок; г) в клинических условиях, — поскольку каждый из этих видов исследований характеризуется определёнными особенностями методики.
Для выявления нарушения автономной нервной регуляции применяются различные функциональные тесты: рефлекторные, нагрузочные и фармакологические. Среди них наиболее часто используются такие простые, доступные и объективные тесты как проба Вальсальва, ортостатическая проба, дыхательная проба и др. При функциональных пробах длительность регистрации может колебаться от 10—15 мин до 1,5—2 ч. Считается, что использование функциональных проб имеет серьёзные преимущества, поскольку позволяет минимизировать индивидуальные различия и оценить направленность изменений, а не оперировать абсолютными значениями параметров.
Методы математического анализа Анализ вариабельности сердечного ритма — это новая методология исследования процессов регуляции физиологических функций, где система кровообращения рассматривается как индикатор адаптационных реакций всего организма.
В международных стандартах 1996 г. выделены две группы методов математического анализа ВСР: во временно́м и в частотном доменах.
Особо подчёркивается, что переходный процесс при функциональных пробах должен анализироваться специальными методами; анализ переходных процессов может иметь самостоятельное диагностическое и прогностическое значение.
Методы временно́го домена
Статистические методы Основаны на статистическом анализе хронокардиограмм, чтобы получить такие параметры, как: SDNN — стандартное отклонение интервалов NN. Часто рассчитывается в течение 24 часов. SDANN — стандартное отклонение средних интервалов NN, рассчитанных за короткие периоды, обычно 5 минут. Таким образом, SDNN является мерой изменений частоты сердечных сокращений, вызванных циклами продолжительностью более 5 минут. SDNN отражает все циклические компоненты, ответственные за изменчивость в период записи, поэтому он представляет общую изменчивость. RMSSD — «среднеквадратичное значение последовательных различий», квадратный корень из среднего значения квадратов последовательных различий между соседними NN. SDSD — «стандартное отклонение последовательных различий», стандартное отклонение последовательных различий между соседними NN. NN50 — количество пар последовательных NN, которые отличаются более чем на 50 мс. pNN50 — доля NN50, деленная на общее количество NN. NN20 — количество пар последовательных NN, которые отличаются более чем на 20 мс. pNN20 — доля NN20, деленная на общее количество NN. EBC — «расчетный цикл дыхания», диапазон (max-min) в пределах движущегося окна заданной продолжительности периода исследования. Окна могут перемещаться в режиме наложения друг на друга или быть строго различными (последовательными) окнами. EBC часто предоставляется в сценариях сбора данных, где обратная связь HRV в режиме реального времени является основной целью. EBC, полученный из PPG в течение 10 и 16 секунд последовательных и перекрывающихся окон, как было показано, сильно коррелирует с SDNN.
Геометрические методы В соответствии с международными стандартами, нормализованная хронокардиограмма (последовательность NN интервалов) может быть отображена в виде некоторой геометрической структуры, параметры которой затем измеряют и используют в качестве интегральных характеристик исходной хронокардиограммы.
При работе с геометрическими методами используются три основных подхода: основные измерения геометрической модели (например, ширина гистограммы распределения на определённом уровне) преобразуются по определённым правилам в характеристики ВСР, определённым математическим образом (аппроксимация гистограммы распределения треугольником или дифференциальной гистограммы экспоненциальной кривой) интерполируется геометрическая модель и далее анализируются коэффициенты, описывающие эту математическую форму, геометрическая форма классифицируется, различается несколько категорий образцов геометрической формы, представляющих различные классы ВСР (эллиптическая, линейная, треугольная форма кривой Лоренца).
Триангулярный индекс (TINN) рассчитывается как интеграл плотности распределения (то есть фактически сумма всех NN интервалов), отнесенный к максимуму плотности распределения. Впервые был предложен в 1989 году.
Предложенные стандартами 1996 года геометрические методы не подходят для оценки быстрых изменений вариабельности (не короче 20 минут, но предпочтительнее 24 часа); их преимуществом является нечувствительность к нестационаронсти хронокардиограммы. Иные геометрические методы, — например, гистограмма и скатерограмма, — находятся ещё в стадии развития и исследования.
Для описания гистограммы обычно используются следующие параметры: AMO — амплитуда моды гистограммы, MO — мода гистограммы, SD — среднеквадратичное отклонение; реже — асимметрия (Ass), эксцесс (Ех), вариационный размах (dX), коэффициент вариации (V) и др. Для оценки адекватности процессов регуляции сердечного ритма используют параметры оценки ВСР, предложенные P.M. Баевским: индекс вегетативного равновесия: ИВР = AMO/SD, — для определения соотношения симпатической и парасимпатической регуляции работы сердца; вегетативный показатель ритма ВПР = 1/(MO*SD), — для оценки вегетативного баланса (чем меньше ВПР, тем больше вегетативный баланс смещен в сторону преобладания парасимпатической регуляции); показатель адекватности процессов регуляции ПАПР = AMO/M0, — для выявления соответствия между уровнем функционирования СУ и симпатической активностью; индекс напряжения регуляторных систем ИН = AMO/(2SD*MO), — отражает степень централизации управления сердечным ритмом. ИН характеризует активность механизмов симпатической регуляции, состояние центрального контура регуляции; в норме ИН колеблется в пределах 80-150 у. е. Этот показатель чрезвычайно чувствителен к усилению тонуса симпатической нервной системы: небольшая нагрузка (физическая или эмоциональная) увеличивает ИН в 1,5-2 раза; при значительных нагрузках он растет в 5-10 раз; у больных с постоянным напряжением регуляторных систем (психический стресс, стенокардия, недостаточность кровообращения) ИН в покое равен 400—600 у. е.; у больных острым инфарктом миокарда ИН в покое достигает 1000—1200 у. е.