Вестник Аритмологии
На главную страницу | Отправить E-Mail | Войти | Расширенный поиск
Быстрый поиск: 
Вестник Аритмологии
Журнал
Тематика журнала
Аннотации статей
Рубрикатор журнала
Редакционная коллегия
Издательство
Подписка
Загрузки
Реклама в журнале
Правила
Требования к публикациям
Аритмологический форум
English version
 

СУТОЧНАЯ ДИНАМИКА АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА В УСЛОВИЯХ НЕВЕСОМОСТИ

Ключевые слова
вариабельность сердечного ритма, суточное мониторирование артериального давления, космический полет, невесомость

Key words
heart rate variability, 24-hour blood pressure monitoring, space flight, weightlessness


Аннотация
Представлены результаты мониторирования динамики суточных колебаний артериального давления и частоты пульса, полученные во время длительного пребывания космонавтов в невесомости в 1996-99 гг. в рамках российско-французской научной программы.

Annotation
Presented are the data of 24-hour monitoring of blood pressure and heart rate, obtained during a long-term stay of cosmonauts under weightlessness in 1996-1999 in the limits of joint Russian-French scientific program.


Автор
Баевский, Р. М., Фунтова, И. И., Куш, Ж.

Номера и рубрики
ВА-N26 от 12/04/2002, стр. 61-66 /.. Оригинальные исследования


Версия для печати
PDFs




В последние годы большое внимание уделяется изучению суточной динамики артериального давления человека на основе использования портативных носимых мониторов с применением плечевой манжеты и автомата давления. В космосе первые исследования подобного типа были осуществлены в 1996-99 гг. в рамках российско-французской научной программы. Задачами полетных экспериментов были:

· изучение особенностей суточной динамики артериального давления и частоты пульса на разных этапах космического полета;

· выявление связи между суточными изменениями артериального давления и частотой пульса;

· исследование активности различных звеньев вегетативной регуляции в процессе адаптации к условиям космического полета;

· выяснение индивидуальных особенностей сердечно-сосудистого гомеостаза и процессов адаптации при длительном действии невесомости.

Суточное мониторирование артериального давления и частоты пульса в космическом полете имеет не только важное научное значение, но и представляет практический интерес для контроля за функциональным состоянием членов экипажей в ходе полета. Результаты таких исследований могут использоваться для разработки диагностических и прогностических критериев, чтобы в дальнейшем этот метод в космосе мог бы применяться, как и в клинике, для контрольных измерений и исследований по показаниям.

Материал и методы исследования

В настоящей работе представлены результаты исследований, проведенных во время экспедиций на орбитальную станцию «Мир». Исследования проведены на шести космонавтах, из которых пятеро находились в невесомости не менее шести месяцев. У каждого космонавта измерения проводились на Земле (за 60 и 30 суток до старта), от 3 до 7 раз в ходе космических полетов и в 1–8 сутки после возвращения.

В ходе эксперимента проводилось периодическое (один раз каждые 15 минут) в течение суток измерение артериального давления посредством плечевой манжеты аускультативным методом (по тонам Короткова). Одновременно с измерением артериального давления прибор регистрировал среднее за минуту значение частоты пульса. Полученные в полете данные доставлялись на Землю на магнитных носителях для последующей обработки.

Анализу подвергались динамические ряды значений систолического, диастолического, пульсового, среднего артериального давления и частоты пульса. Анализ данных проводился с помощью стандартного пакета прикладных программ «Statistica». Для каждого измеряемого показателя (по 96 значений за сутки) вычислялись M, SD, m. Кроме того, определялись коэффициенты взаимной корреляции для суточных рядов показателей ЧП (частоты пульса), САД (систолического артериального давления) и ДАД (диастолического артериального давления). По ним вычислялась суммарная корреляционная связь, определяемая по сумме 3-х коэффициентов корреляции. С помощью программ спектрального анализа строились графики спектров суточного ряда показателей ЧП и САД, а также их кросспектральная функция.

Результаты исследований и их обсуждение

Уже в первом полете продолжительностью в 16 суток, где впервые использовался метод суточного мониторирования артериального давления и частоты пульса, были получены новые интересные факты (Funtova I.I., Baevsky R.M., Cuche J.L.,1997). Наряду с известными ранее урежением частоты пульса и некоторым снижением артериального давления в первые дни пребывания в невесомости было установлено ослабление корреляционной связи между частотой пульса, систолическим и диастолическим давлением в суточном цикле. При этом хронобиологическая структура суточного цикла не нарушалась. Наиболее существенным было ослабление связи диастолического давления с остальными показателями. Так, коэффициент корреляции между ДАД и ЧП за два месяца до полета был -0,68, на 6-й день полета он уменьшился до -0,44, а на 12 сутки полета снизился вдвое (до -0,34). Соответственно для пары показателей ДАД-САД коэффициенты корреляции были равны -0,60; -0,32 и -0,42.

Анализ спектров ЧП и САД в 16-суточном полете показал, что их доминирующие периоды уменьшаются. Для ЧП минимум наблюдался на 6-е сутки полета (с 750 минут в предполетном периоде до 150 минут) и для САД - на 12 и 15 сутки полета (с 270 минут до 120 и 45 минут). Таким образом, наряду с изменениями синхронизации показателей в циркадианном (суточном) ритме, характеризующем влияние факторов окружающей среды на целостный организм, наблюдались и смещения периодов ультрадианных ритмов, отражающих состояние уровней межсистемной регуляции (Сорокин А.А.,1981; Баевский Р.М.,1976).

Эти новые факты свидетельствовали о том, что под влиянием невесомости происходят изменения не только величины основных показателей сердечно-сосудистого гомеостаза - частоты пульса и артериального давления, но и изменения регуляторных механизмов. При этом, как правило, не нарушается структура суточного ритма. Уменьшение синхронизации показателей в суточном цикле и уменьшение доминирующих периодов спектров можно рассматривать как признаки перенастройки высших уровней управления физиологическими функциями. Таким образом, последующие исследования в более длительных космических полетах опирались на рабочую гипотезу о важной роли механизмов регуляции, включая высшие уровни управления, в поддержании сердечно-сосудистого гомеостаза в условиях длительной невесомости.

На рис. 1 представлены среднесуточные значения ЧП, САД, ДАД и ПАД у пяти космонавтов, совершивших полеты длительностью более 6 месяцев. Здесь предполетные данные сравниваются со значениями показателей в первый и последний месяцы полета, а также в 1-й день после приземления. Весьма наглядными являются индивидуальные особенности сердечно-сосудистого гомеостаза. В предполетном периоде умеренная брадикардия наблюдалась у космонавта 1, умеренная тахикардия у космонавтов 3 и 4. Значения САД колебались в пределах от 112 до128 мм рт.ст., значения ДАД - от 66 до 87 мм рт.ст.

Рис. 1. Среднесуточные значения основных показателей сердечно-сосудистого гомеостаза на разных этапах полета, где Ј - предполетный период, ў - 1-й месяц космического полета, ў - 5-6-й месяц полета, ў - 1-й день после приземления .

Среднесуточная частота пульса в начальном периоде полета у всех космонавтов снижалась, к концу полета у одного из них она возрастала выше исходного уровня. После полета этот показатель у всех был выше предполетных значений.

Систолическое артериальное давление по сравнению с предполетным уровнем в начальном периоде полета в большинстве случаев снижалось, а к концу полета увеличивалось. После полета этот показатель у всех космонавтов также был выше предполетных значений. Диастолическое артериальное давление в начале полета изменялось так же, как и систолическое, однако в конце полета не увеличивалось. После полета оно только в отдельных случаях немного превышало предполетные значения.

Пульсовое артериальное давление у большинства космонавтов к концу полета было выше предполетного уровня. Также в большинстве случаев этот показатель был выше исходных значений в послеполетном периоде.

Следует подчеркнуть, что изменения среднесуточных значений основных показателей сердечно-сосудистого гомеостаза на разных этапах полета не выходили за пределы физиологической нормы и их колебания были связаны с индивидуальными типологическими особенностями механизмов регуляции кровообращения. Так, наибольшие значения пульсового давления наблюдались в конце полета у космонавтов 1, 2 и 5. У 1-го эти изменения отмечались на фоне умеренной брадикардии и сопровождались снижением диастолического давления.

При изучении суточных изменений физиологических функций большой интерес представляет сравнение утренних, вечерних и ночных значений показателей. На рис. 2 представлены данные о частоте пульса и систолическом артериальном давлении в разные часы суток у двух космонавтов на 2-м и 5-м месяцах космического полета. Как видно из этих данных, у космонавта 1 на 42-е и 139-е сутки полета ночные значения ЧП и САД превышали их утренние значения, а на 139 сутки полета также отмечался существенный рост вечерних значений этих показателей. У космонавта 2, как и у остальных космонавтов, соотношения утренних и ночных значений показателей в полете было таким же, как и перед полетом. Изменения биоритмологической структуры суточного цикла у космонавта 1 можно расценить как признак снижения адаптационных возможностей организма. Рост частоты пульса и артериального давления в ночной период суток указывает на уменьшение функциональных резервов и является прогностически неблагоприятным.

Рис. 2. Внутрисуточные соотношения значений частоты пульса (вверху) и систолического артериального давления (внизу) у космонавтов 1 и 2 на разных этапах космического полета, где Ј - утренний, ў - вечерний и ў - ночной периоды наблюдения.

Установившиеся новые взаимосвязи между основными параметрами сердечно-сосудистого гомеостаза явились результатом перенастройки приспособительных механизмов. При этом поддержание этого нового уровня гомеостаза, по-видимому, требует постоянного напряжения регуляторных систем. Косвенным подтверждением признаков перенапряжения может служить усиление внутрисуточных корреляционных связей в конце полета (по сравнению с предполетными значениями) у космонавтов 2 и 5 (рис.3). Вместе с тем у космонавта 2 абсолютная величина корреляционных связей была намного ниже, чем у остальных космонавтов.

Рис. 3. Суммарная корреляционная связь между суточными изменениями показателей ЧП, САД и ДАД на разных этапах полета, где Ј - предполетный период, ў - 1-й месяц космического полета, ў - 5-6-й месяц полета, ў - 1-й день после приземления.

Перенастройка регуляторных систем в новых для организма условиях длительного космического полета ведет к изменению не только сердечно-сосудистого гомеостаза, но и вегетативного баланса (Baevsky R.M., Moser M., Funtova I.I. et al., 1998), который тесно связан с состоянием высших вегетативных центров и межсистемными уровнями гуморально-гормонального управления. Эти уровни, как уже указывалось выше, могут быть исследованы путем анализа ультрадианных ритмов с периодами от десятков минут до нескольких часов.

Роль высших уровней управления физиологическими функциями организма при адаптации к условиям невесомости хорошо иллюстрируется данными спектрального анализа суточной динамики ЧП и САД. На примере космонавта 1 может быть показано, как постепенно в ходе космического полета изменяется функциональная организация процессов управления частотой пульса и артериального давления. В табл. 1 представлены данные о доминирующих периодах спектров ЧП и САД и о суммарной мощности колебаний в трех диапазонах частот. Увеличение доминирующего периода означает, что в процесс управления включаются все новые регуляторные звенья, поскольку при этом увеличиваются затраты времени на сбор информации с периферических элементов и на обработку информации в нервных центрах. Соответственно перераспределяются соотношения между диапазонами частот и мощностью колебаний.

Таблица 1. Доминирующие периоды (в часах) спектров ЧП и САД и их относительные мощности в различных диапазонах у космонавта 1 до, во время и после космического полета.

Этапы Доминирующие периоды спектров ЧП и САД (часы) Относительные значения мощности спектра ЧП и САД в различных диапазонах (усл. ед.)
0-150 мин. 150-300 мин. > 300 мин.
ЧП САД ЧП САД ЧП САД ЧП САД
До полета 0,5 8,5 700 900 250     2900
5 дней 5,5 8,5 180 700   600 270 1000
10 дней 1,5 3,7 220 500   1200 -  
18 дней 10,5 10,5 200 1600 300 1300 900 2200
42 дня 5,0 4,0 320 1400 740 300 -  
139 дней 3,0 - 430 1000 400 1000 -  
200 дней 3,7 2,5 150 2000 440     4400
После  полета 1,5 7,0 700 1000   1000   9800

Из представленных данных видно, что доминирующие периоды ЧП в ходе полета растут, а САД – уменьшаются. Следовательно, управление частотой пульса в полете становится все более сложным, так как оно требует включения все новых звеньев регуляции. Управление уровнем артериального давления наоборот концентрируется на все более низких уровнях. Логика этих изменений, возможно, заключается в том, что ЧП как более интегративный показатель, связанный с психоэмоциональными факторами, энергообменом, метаболизмом и терморегуляцией, в сложных ситуациях должен управляться из все более «высоких этажей» управляющего механизма. Управление систолическим артериальным давлением, которое связано с быстродействующими парасимпатическими звеньями регуляции и контролируемым подкорковым вазомоторным центром, становится все более автономным.

Однако, при более детальном рассмотрении полученных данных видно, что «автономизация» управления артериальным давлением основана на активной помощи высших уровней управления, так как мощность ультрадианных ритмов САД в диапазоне более 300 минут в конце полета возрастает в 1,5 раза.

В условиях длительного космического полета можно наблюдать самые разнообразные индивидуальные варианты изменений периодов и мощностей спектров ультрадианных ритмов ЧП и САД. Эти варианты можно представить в виде табл. 2, где знаками «+» и «-» обозначена тенденция изменений в ходе полета периодов или мощностей ультрадианных ритмов.

Таблица 2. Тенденции изменений периодов и мощностей спектров ультрадианных ритмов ЧП и САД в конце длительного космического полета по сравнению с предполетными значениями.

Параметры

Космонавты

1

2

3

4

5

Периоды

ЧП

+

+

0

+

0

 

САД

-

+

+

-

+

Мощности

ЧП

-

-

0

+

-

 

САД

+

-

+

-

0

где, «+» - тенденция к росту величины показателя, «-» - тенденция к снижению величины показателя, «0» - отсутствие заметных изменений

Рассмотрим представленные в табл. 2 данные с точки зрения оценки функционального состояния регуляторных механизмов. Передача управления на «верхние» уровни управления указывает на снижение резервных или приспособительных (адаптационных) возможностей нижележащих уровней. Рост мощности спектра отражает активацию соответствующих уровней управления. Таким образом, отмечаемое снижение функциональных резервов регуляции сердечного ритма у космонавтов 1, 2 и 4, только у космонавта 4 сопровождается ростом мощности доминируюших гармоник спектра ЧП.

У космонавта 2 высшие уровни управления одновременно включаются и в процесс регуляции артериального давления. Наименее благоприятной следует считать реакцию космонавта 1, где «автономизация» регуляции САД обеспечивается ростом мощности спектра, по-видимому, за счет активной мобилизации гуморально-гормональных уровней управления (см. выше). Также неблагоприятными можно назвать изменения, наблюдавшиеся у космонавта 5. У него при снижении мощности спектра ЧП не наблюдалось передачи управления на более высокие уровни управления, а активация более высоких гуморально-гормональных звеньев регуляции САД не сопровождалось усилением мощности спектра доминирующих гармоник САД. Наиболее благоприятной можно назвать реакцию космонавта 3, у которого сохраняется предполетный резерв регуляции ЧП и включаются дополнительные резервы регуляции САД.

Полученные по данным анализа полетных материалов оценки приспособительных возможностей регуляторного аппарата у отдельных космонавтов коррелируют с результатами послеполетной оценки сердечно-сосудистого гомеостаза. Так, у космонавта 1 в послеполетном периоде отмечалось резкое учащение сердечного ритма (в 1,5 раза по сравнению с предполетными значениями) и выраженное снижение корреляционных связей между параметрами в суточном цикле (в 1,4 раза). У космонавта 5, который также отличался низкими приспособительными возможностями в полете, в конце полета был отмечен резкий рост пульсового давления (почти в 2 раза по сравнению с предполетным уровнем). При этом наблюдалось значительное увеличением внутрисуточных корреляционных связей, указывающих на перенапряжение регуляторных механизмов. После полета у этого космонавта среднесуточное значение САД было выше 140 мм рт.ст. при предполетном значении 112 мм рт.ст.

Заключение

Анализ результатов суточного мониторирования артериального давления и частоты пульса в условиях длительного космического полета позволил подтвердить достоверность одного из важных положений космической кардиологии о том, что при длительном действии невесомости не наблюдается нарушений сердечно-сосудистого гомеостаза (Grigoriev A.I., Egorov A.D.,1991). Но для его сохранения и поддержания необходима постоянная работа регуляторных механизмов различного уровня, как автономных, так и центральных. В соответствии с известными закономерностями взаимодействия управляющих систем в живом организме центральные механизмы «вмешиваются» в деятельность автономных только в том случае, если последние не обеспечивают получение необходимого результата (В.В.Парин, Р.М.Баевский, 1966). Поэтому необходимым условием адаптации организма к новым для него условиям невесомости является активация все более высоких уровней системы управления.

Перенастройка сердечно-сосудистого гомеостаза на новый, адекватный условиям невесомости, уровень происходит вначале путем ослабления сложившихся на земле функциональных связей между отдельными параметрами гомеостаза. Об этом свидетельствует уменьшение корреляции (синхронизации) между частотой пульса и показателями артериального давления в суточном цикле. Одновременно происходит активация различных звеньев вегетативной регуляции, в том числе активация высших вегетативных центров и корково-подкорковых структур, что отражается изменением доминирующих периодов и мощности различных компонентов спектра ультрадианных ритмов. Затем в зависимости от индивидуальных особенностей и функциональных резервов регуляторного механизма в полете наблюдаются различные варианты изменений спектральных и корреляционных показателей. Эти данные могут быть использованы для оценки и прогнозирования функционального состояния организма космонавтов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Баевский Р.М. Временная организация функций и адаптационные возможности организма. Теоретические и прикладные аспекты временной организации биосистем. М., Наука, 1976. С. 88-95.

2. Парин В.В., Баевский Р.М. Введение в медицинскую кибернетику. М., Медицина, 1966, 245с.

3. Сорокин А.А. Ультрадианные составляющие суточного ритма. Фрунзе, Илим, 84 с., 1981.

4. Baevsky R.M., Moser M., Funtova I.I, Nikulina G.A. et al. Autonomic regulation of circulation and cardiac contractility during a 14-month space flight, Acta astronautica, 1998, vol. 42, p. 159-173.

5. Grigoriev A.I., Egorov A.D. The effects of prolonged Speceflight on human body. Advanced in space biology and medicine.1991, 1, p. 1-35.

6. Funtova I.I., Baevsky R.M., Cuche J.L. 24-hour monitoring of the blood pressure and heart rate at a initial stage of space flight (preliminary report). Japanese J. Aerospace and Environment. Med., 1997, v. 34, No. 4, pp.1 54-155.

Наверх





Российский Научно-Практический
рецензируемый журнал
ISSN 1561-8641

Время генерации: 0 мс
© Copyright "Вестник аритмологии", 1993-2020