Позвоночник вместе с сердечно-сосудистой и нервно-мышечной системами составляет единую биологическую функциональную систему, которая очень быстро реагирует на любое заболевание организма, поскольку регулирует деятельность внутренних органов и периферическую иннервацию. Образование дефектов осанки вызывает в органах или тканях нарушение анатомической целостности, физиологических функций и сопровождается как местной, так и общей реакцией со стороны различных систем организма [1, 2]. По данным медицинских исследований у 70 % больных, приходящих впервые к кардиологу с такими симптомами, как изменения ритма или боли в сердце, выявляются изменения верхнего отдела позвоночника [2, 3].
Под «функциональными нарушениями позвоночника» понимают, прежде всего, обратимые нарушения, то есть временно ограниченные возможности позвоночника, которые являются проявлением функциональных блоков в позвоночно-двигательных сегментах, которые встречаются как при здоровом позвоночнике, так и при наличии морфологических причин (остеохондроз) [1].
Функциональные системы организма имеют компартментно-кластерную организацию, т.е. являются биологическими динамическими системами. Для оценки различных режимов поведения функциональных систем организма проводится анализ параметров движения вектора состояния организма человека (ВСОЧ) в фазовом пространстве состояний [4].
Для комплексной оценки состояния сердечно-сосудистой системы при пространственных функциональных изменениях позвоночника целесообразно использование многофакторного анализа динамики поведения, движения квазиаттракторов (КА) вектора состояния организма человека (ВСОЧ) в многомерном фазовом пространстве состояний.
Цель исследования: определить влияние приобретеныых и обусловленных дисплазией соединительной ткани пространственных функциональных нарушений позвоночника на морфофункциональные показатели сердца, вариабельность сердечного ритма, вектор состояния организма человека в фазовом пространстве состояний.
Материалы и методы исследования
Исследование выполнено в научно-исследовательской лаборатории «Здоровый образ жизни и охрана здоровья» ГОУ ВПО «Сургутский государственный педагогический университет» в 2009-2012 гг.
Критерии включения: мужской пол, возраст от 17 до 25 лет (студенты); критерии исключения: органические заболевания позвоночника (остеохондроз, травмы).
Обследовано 138 мужчин, средний возраст 20,5±1,7 лет. Получено информированное согласие всех обследованных лиц на инструментальное обследование, использование результатов для статистического анализа.
Функциональное состояние позвоночника оценивали с помощью компьютерного комплекса «МБН-БИОМЕХАНИКА», модуль «сканер позвоночника» (Россия) предназначенного для трёхмерной пространственной регистрации конфигурации позвоночника, тазового и плечевого пояса, нижних конечностей и других частей тела в сагиттальной, фронтальной и горизонтальной плоскостях.
Эхокардиографические показатели исследовали с помощью ультразвукового аппарата экспертного класса «Acuson Sequoja 512» (USA) в М, В- и допплеровском режимах с использованием ультразвукового датчика с частотой 3,5 мГц по стандартной методике с учетом рекомендаций Американского эхокардиографического общества.
Электокардиогафию (ЭКГ) и кардиоритмографию (КРГ) – спектральный и временной анализ вариабельности ритма сердца (ВРС) проводили на электрокардиографе «Поли-Спектр» компании «Нейро-Софт» в соответствии со стандартом «Вариабельность ритма сердца. Стандарт измерения, физиологической интерпретации и клинического исследования» [6]. Программа дополнительно рассчитывала показатели вариационной пульсометрии по методу Р.М. Баевского (2002) [6].
На основании результатов сканирования позвоночника и эхокардиографии выделено 2 группы – 74 мужчины с изолированными пространственными функциональными нарушениями позвоночника (ФНП) и 64 мужчины, имеющие ФНП, обусловленными ДСТ в сочетании с дополнительными соединительнотканными в сердце (дополнительные хорды в левом желудочке, пролапс митрального клапана).
Систематизация материала и статистические расчеты проводились с помощью программ «Statistica 8.0». Расчет параметров квазиаттракторов (КА) поведения ВСОЧ проводили с помощью авторской запатентованной программы «Identity», обеспечивающей идентификацию параметров КА поведения вектора состояния биосистем в m-мерном фазовом пространстве, предназначенной для исследования систем с хаотической организацией [4].
Результаты исследования
и их обсуждение
Трехмерное сканирование позвоночного столба выявило пространственные ФНП той или иной степени выраженности у всех 138 обследованных мужчин.
Результаты ЭКГ у мужчин с изолированными ФНП и мужчин, имеющих сочетание ФНП и ДСТ представлены в табл. 1.
Таблица 1
Показатели электрокардиографии у мужчин при изолированных функциональных нарушениях позвоночника и их сочетании с дисплазиями соединительной ткани сердца (М±SD)
|
Показатели |
ФНП n = 64 |
ФНП+ДСТ n = 74 |
|
ЧСС, уд/мин |
67,0±1,60 |
71,4±1,47* |
|
R-R ср, мс |
915,7±22,95 |
851,1±16,96* |
|
P, мс |
120,7±11,78 |
108,6±1,25 |
|
P-R(P-Q), мс |
160,2±10,96 |
146,4±3,25 |
|
QRS, мс |
102,0±2,29 |
101,2±1,94 |
|
QT, мс |
394,6±4,61 |
381,5±3,56* |
|
QTc, мс |
414,4±4,54 |
413,8±2,62 |
|
Ось QRS, мс |
51,3±10,20 |
64,8±8,28 |
Примечание. * p ≤ 0,05 – достоверность различий между мужчинами с ФНП+ДСТС и ФНП.
Достоверные различия между группами установлены по показателям R-R ср (p=0,024), QT (р=0,026).
По показателям ЭКГ были рассчитаны объемы квазиаттрактора (КА) вектора состояния организма человека (ВСОЧ) у мужчин, имеющих изолированные ФНП и ФНП, обусловленными ДСТ (табл. 2, рис. 1).
Установлено, что общий объем параллелепипеда (Vx), ограничивающего КА у мужчин, имеющих сочетание ФНП и ДСТС был на 2 порядка меньше такового у мужчин с изолированными ФНП. Меньший объем КА свидетельствует о снижении хаотичности изучаемых показателей у мужчин с ФНП и ДСТ.
Таблица 2
Объемы квазиаттракторов показателей электрокардиографии в 8-мерном фазовом пространстве у мужчин при изолированных функциональных нарушениях позвоночника и их сочетании с дисплазиями соединительной ткани
|
ФНП |
ФНП+ДСТ |
|
Количество измерений n = 64 Размерность фазового пространства = 8 |
Количество измерений n = 74 Размерность фазового пространства = 8 |
|
General asymmetry value rX = 226,01 General V value vX = 3,49·1015 |
General asymmetry value rX = 33,75 General V value vX = 3,87·1013 |
а б
Рис. 1. 3-мерные квазиаттракторы показателей электрокардиографии у мужчин:
а – при изолированных функциональных нарушениях позвоночника; б – при сочетании функциональных нарушениях позвоночника с дисплазиями соединительной ткани сердца:
ось x – зубец P; ось y – интервал QT; ось z – комплекс QRS
Общий показатель асимметрии rX в группе с изолированными ФНП был в 6,7 раза выше, чем у мужчин с сочетанием ФНП и ДСТ, что указывает на меньший разброс стохастических и хаотических параметров квазиаттракторов при сочетании ФНП и ДСТ.
По данным проведенного эхокардиографического исследования у 64 обследованных мужчин были выявлены соединительнотканные дисплазии сердца в 54 % случаев, среди них: 19 % – дополнительная хорда левого желудочка, 16 % – пролапс митрального клапана, 10 % – сочетание дополнительной хорды левого желудочка и пролапса митрального клапана, 6 % – две дополнительные хорды левого желудочка, 2 % – недостаточность митрального клапана и 1 % – удлиненный евстахиевый клапан.
Эхокардиографические показатели мужчин с изолированными ФНП и мужчин, имеющих ФНП в сочетании с ДСТ сердца представлены в табл. 3.
Систолическое давление в легочной артерии было достоверно выше в группе мужчин с ФНП и ДСТ (р=0,015). В группе мужчин с сочетанием ФНП и ДСТ сердца средние показатели массы миокарда левого желудочка (p=0,004) и индекса массы миокарда левого желудочка (p=0,019), были достоверно больше, чем при изолированных ФНП, однако в обеих группах не превышали физиологических величин.
Показатели систолической функции левого желудочка – УОЛЖ (р=0,046) и ФВЛЖ (р=0,048) были достоверно выше в группе мужчин с сочетанием ФНП при ДСТ, что может свидетельствовать о компенсаторной гиперфункции миокарда в ответ на наличие дополнительных образований в сердце и изменение геометрии левого желудочка.
Результаты расчета ВСОЧ на основании показателей эхокардиографии представлены в табл. 4 и на рис. 2.
Таблица 3
Эхокардиографические морфофункциональные показатели у мужчин при изолированных функциональных нарушениях позвоночника и их сочетании с соединительнотканными дисплазиями сердца (М±SD)
|
Показатели |
ФНП |
ФНП+ДСТ |
|
n = 64 |
n = 74 |
|
|
Фиброзное кольцо аорты, см |
2,2±0,04 |
2,1±0,04 |
|
Синус Вальсальвы, см |
2,7±0,04 |
2,6±0,06 |
|
Восходящая аорты, см |
2,4±0,03 |
2,2±0,04* |
|
Дуга аорты, см |
2,2±0,03 |
2,2±0,03 |
|
Нисходящая аорта, см |
2,1±0,03 |
2,1±0,03 |
|
VAo, м/с |
1,4±0,03 |
1,4±0,04 |
|
Левое предсердие, см |
2,9±0,18 |
2,8±0,06 |
|
Конечнодиастолический размер ЛЖ, см |
4,5±0,14 |
4,7±0,07 |
|
Конечносистолический размер ЛЖ, см |
2,9±0,06 |
2,9±0,06 |
|
Конечнодиастолический объем ЛЖ, мл |
100,3±4,74 |
105,0±3,19 |
|
Конечносистолический объем ЛЖ, мл |
34,3±1,99 |
33,4±1,35 |
|
Ударный объем ЛЖ, мл |
65,7±2,62 |
72,6±2,26* |
|
Фракция выброса ЛЖ, % |
66,0±0,96 |
68,3±0,72* |
|
Фракция укорочения ЛЖ, % |
40,3±2,43 |
38,4±0,62 |
|
Межжелудочковая перегородка, см |
0,9±0,01 |
0,9±0,01 |
|
Задняя стенка ЛЖ, см |
0,8±0,02 |
0,8±0,02 |
|
Масса миокарда ЛЖ, г |
111,5±4,22 |
129,3±4,20 |
|
Индекс массы миокарда ЛЖ, г/м2 |
66,1±2,42 |
72,9±1,98* |
|
Е /А МК |
1,6±0,05 |
1,5±0,07 |
|
Правое предсердие, см |
2,7±0,06 |
2,8±0,04 |
|
Правый желудочек, см |
2,3±0,05 |
2,3±0,04 |
|
Е/АТК |
1,4±0,05 |
1,4±0,07 |
|
Легочная артерия, ФК, см |
2,1±0,04 |
2,1±0,04 |
|
Систолическое давление в легочной артерии, мм рт. ст. |
11,3±0,72 |
13,7±0,61* |
|
VЛА, м/с |
1,2±0,30 |
0,9±0,02 |
Примечание. ДСТС – соединительнотканные дисплазии сердца; ФНП – функциональные нарушения позвоночника; ЛЖ–левый желудочек; * p ≤ 0,05 – достоверность различий между мужчинами с ФНП+ДСТС и ФНП.
Таблица 4
Объемы квазиаттракторов показателей эхокардиографии в 25-мерном фазовом пространстве состояний при изолированных функциональных нарушениях позвоночника и их сочетании с дисплазиями соединительной ткани сердца
|
ФНП |
ФНП+ДСТ |
|
Количество измерений N = 64 Размерность фазового пространства = 25 |
Количество измерений N = 74 Размерность фазового пространства = 25 |
|
General asymmetry value rX = 75,51 General V value vX = 6,76·1024 |
General asymmetry value rX = 9,96 General V value vX = 8,38·1013 |
а б
Рис. 2. 3-х мерные квазиаттракторы показателей эхокардиографии у мужчин:
а – при изолированных функциональных нарушениях позвоночника; б – при сочетании функциональных нарушениях позвоночника с дисплазиями соединительной ткани сердца
ось x – КСР ЛЖ; ось y – отношение E/A; ось z – ИММ ЛЖ
При сравнении объемов КА было установлено, что общий объем параллелепипеда (Vx), ограничивающего КА у мужчин с сочетанием ФНП и ДСТ по показателям эхокардиографии был на 11 порядков меньше аналогичного у мужчин с изолированными ФНП. Меньший объем КА свидетельствует о снижении хаотичности изучаемых показателей у мужчин с ФНП и ДСТ.
Общий показатель асимметрии rX для мужчин с изолированными ФНП был в 7,6 раза выше, чем таковой у мужчин с ФНП и ДСТ, что указывает на меньший разброс стохастических и хаотических параметров квазиаттракторов у мужчин с сочетанием ФНП и ДСТ. Из этого следует, что адаптивные возможности сердечно-сосудистой системы в группе мужчин с сочетанием ФНП и ДСТ изменяются с уменьшением уровня флуктуации параметров ВСОЧ в фазовом пространстве состтояний.
Показатели временного анализа кардиоинтервалографии мужчин, имеющих ФНП и ДСТ по сравнению с изолированными ФНП были достоверно ниже по величине SDNN (р=0,031) и параметрам, оценивающим высокочастотные составляющие спектра – RMSSD (р=0,009) и PNN50 (р=0,031), которые косвенно отражают активность парасимпатического отдела вегетативной нервной системы (табл. 5).
Таблица 5
Показатели временного анализа кардиоинтервалограммы у мужчин при изолированных функциональных нарушениях позвоночника и их сочетании с соединительнотканными дисплазиями сердца (М±SD)
|
Показатели |
ФНП |
ФНП+ДСТ |
|
n = 64 |
n = 74 |
|
|
R-R min, мс |
677,9± 21,73 |
646,3± 20,01 |
|
R-R max, мс |
1108,3± 27,01 |
1035,5± 18,65* |
|
RRNN, мс |
907,0±21,55 |
850,7±16,15* |
|
SDNN, мс |
66,5±3,26 |
57,3±2,68* |
|
RMSSD, мс |
63,2±5,02 |
47,9±3,05** |
|
Pnn50, % |
30,1±2,49 |
22,7±2,27* |
|
CV, % |
7,3±0,33 |
6,7±0,26 |
Примечание. * p ≤ 0,05 , ** p < 0,01 – достоверность различий между группами с ФНП+ДСТ и ФНП.
Для расчета параметров КА движения вектора функционального состояния сердечно-сосудистой системы у мужчин с изолированными ФНП мужчин с сочетанием ФНП и ДСТ нами были использованы показатели временного анализа (табл. 6, рис. 3).
При сопоставлении объемов КА было установлено, что общий объем параллелепипеда (Vx), ограничивающего КА у мужчин с сочетанием ФНП и ДСТ был на порядок меньше такового у мужчин с изолированными ФНП, что свидетельствует о снижении хаотичности показателей временного анализа при ФНП и ДСТ. Общий обьем Vx и показатель асимметрии rX при изолированных ФНП были выше, чем при сочетании ФНП и ДСТС, что указывает на меньший разброс стохастических и хаотических параметров аттракторов у мужчин с сочетанием ФНП и ДСТС.
Таблица 6
Объемы квазиаттракторов показателей кардиоинтервалограммы в 7-мерном фазовом пространстве состояний у мужчин при изолированных функциональных нарушениях позвоночника и их сочетании с дисплазиями соединительной ткани сердца
|
ФНП |
ФНП+ДСТ |
|
Количество измерений N = 64 Размерность фазового пространства = 7 |
Количество измерений N = 74 Размерность фазового пространства = 7 |
|
General asymmetry value rX = 128,67 General V value vX = 1,35·1015 |
General asymmetry value rX = 112,40 General V value vX = 3,33·1014 |
а б
Рис. 3. 3-мерные квазиаттракторы показателей временного
анализа кардиоинтервалограммы у мужчин:
а – при изолированных функциональных нарушениях позвоночника; б – при сочетании функциональных нарушениях позвоночника с дисплазиями соединительной ткани сердца
ось x – R-Rmax, мс; ось y – SDNN, мс; ось z – RRNN, мс
Однонаправленное уменьшение Vx и сужение rX КА вектора состояния параметров свидетельствует об изменении адаптивных возможностей и уменьшении уровня флуктуации ВСОЧ в ФПС при сочетании ФНП и ДСТ по сравнению с изолированными ФНП. Увеличение Vx и rX КА вектора состояния вегетативной нервной системы при сочетании ФНП и ДСТ по сравнению с изолированными ФНП, количественно отражает степень напряжения процессов адаптации вегетативной нервной системы и увеличение меры хаотичности системы в ФПС в ответ на дополнительные соединительнотканные образования в сердце.
Заключение
Многофакторный биоинформационный анализ показал, что у мужчин с сочетанием функциональных нарушений позвоночника и дисплазий соединительной ткани сердца наблюдается повышение симпатической активности вегетативной нервной системы, гиперфункция миокарда с увеличением его массы, увеличение давления в легочной артерии, при этом наблюдается более стабильное поведение вектора состояния сердечно-сосудистой системы организма по сравнению с группой мужчин, имеющих изолированные функциональные нарушения позвоночника. Это позволяет рассматривать симпатическую активацию и увеличение показателей систолической функции левого желудочка, как механизмы повышения адаптационных резервных возможностей сердечно-сосудистой системы при функциональных нарушениях позвоночника, обусловленных дисплазией соединительной ткани.