Синусовый ритм что это такое: Консультация специалистов центра | Детский Клинико Диагностический центр в Домодедово

Нормальный синусовый ритм — wikidoc

Главный редактор: C. Майкл Гибсон, M.S., M.D. [1]

Заместитель главного редактора: Кафер Зоркун, доктор медицинских наук, [2]

Обзор

Импульс (потенциал действия), который исходит из узла SA с частотой 60–100 ударов в минуту (уд ​​/ мин), известен как нормальный синусовый ритм.

Синусовый узел (СА) расположен в верхней части стенки правого предсердия. Когда синусовый узел генерирует электрический импульс, сначала деполяризуются клетки правого предсердия, затем клетки левого предсердия, за ним следует АВ-узел (атриовентрикулярный), и, наконец, желудочки стимулируются через пучок Гиса.

Критерии нормального синусового ритма (см. Также Основы)

• Зубец P (сокращение предсердия) предшествует каждому комплексу QRS
• Ритм нормальный, но при дыхании немного меняется
• Диапазон частот от 60 до 100 ударов в минуту
• Максимальная высота зубцов P составляет 2,5 мм для II и / или III
• Зубец P положительный в I и II и двухфазный в V1

Синусовая тахикардия

Если узловой импульс СА возникает с частотой, превышающей 100 ударов в минуту, последующим учащением пульса является синусовая тахикардия.

Синусовая брадикардия

Если узловые импульсы СА возникают с частотой менее 60 ударов в минуту, сердечный ритм известен как синусовая брадикардия. Синусовая брадикардия не всегда может указывать на заболевание. Например, у тренированных спортсменов частота сердечных сокращений не превышает 60 ударов в минуту, когда они не тренируются.

Несинусовые ритмы

Если узел SA не может инициализировать, AV-соединение может взять на себя роль основного водителя ритма сердца. AV-соединение «окружает» AV-узел (AV-узел не может инициализировать свои собственные импульсы) и имеет обычную скорость от 40 до 60 ударов в минуту.Эти «соединительные» ритмы характеризуются отсутствующей или перевернутой зубцом Р. Если и SA-узел, и AV-соединение не могут инициировать электрический импульс, желудочки могут сами генерировать электрические импульсы со скоростью от 20 до 40 ударов в минуту и ​​будут иметь комплекс QRS более 0,12 секунды.

Деполяризация и ЭКГ

См. Также: Электрокардиограмма

Узел SA: зубец P

В нормальных условиях электрическая активность спонтанно генерируется узлом SA, физиологическим кардиостимулятором.Этот электрический импульс распространяется через правое и левое предсердия, стимулируя сокращение миокарда предсердий. Проведение электрического импульса по предсердиям видно на ЭКГ в виде зубца P .

По мере того, как электрическая активность распространяется по предсердиям, она проходит через специализированные пути, известные как межузловые тракты , от узла SA к узлу AV.

AV-узел / Связки: интервал PR

AV-узел функционирует как критическая задержка в проводящей системе.Без этой задержки предсердия и желудочки сокращались бы одновременно, и кровь не могла бы эффективно течь от предсердий к желудочкам. Задержка в АВ-узле формирует большую часть сегмента PR на ЭКГ. А часть реполяризации предсердий может быть представлена ​​сегментом PR.

Дистальная часть АВ-узла известна как пучок Гиса. Связка Гиса разделяется на две ветви в межжелудочковой перегородке, левую ветвь пучка Гиса и правую ветвь пучка.Левая ножка пучка Гиса активирует левый желудочек, а правая ножка пучка Гиса активирует правый желудочек. Левая ножка пучка Гиса короткая, разделяется на левый передний пучок и левый задний пучок. Левый задний пучок относительно короткий и широкий, с двойным кровоснабжением, что делает его особенно устойчивым к ишемическим повреждениям.

Волокна Пуркинье / миокард желудочков: комплекс QRS

Две ветви пучка сужаются, образуя многочисленные волокна Пуркинье, которые стимулируют сокращение отдельных групп клеток миокарда.

Распространение электрической активности по миокарду желудочков приводит к возникновению комплекса QRS на ЭКГ.

Реполяризация желудочков: зубец T

Последнее событие цикла — реполяризация желудочков.

Синусовые аритмии

Существуют несколько вариантов синусритмы:

Если частота сердечных сокращений превышает 100 ударов в минуту, необходимо следовать диаграмме тахикардии.

Дополнительные ресурсы

Список литературы

1. Хэммилл С.C. Электрокардиографические диагнозы: Критерии и определения аномалий, Глава 18, Клиника MAYO, Краткий учебник кардиологии, 3-е издание, 2007 ISBN 0-8493-9057-5

Примеры и диаграммы

• Проводящая система обрабатывает распространение электрического сигнала через сердце. Нормальный синусовый ритм начинается в синусовом узле и идет через АВ-узел к пучку Гиса, где он разделяется через правую и левую ветви пучка Гиса.

• Компоненты нормального синусового ритма.При нормальном синусовом ритме за каждым сокращением предсердий (зубец P) следует сокращение желудочков (комплекс QRS).

• Нормальный синусовый ритм с положительным зубцом P в I, II и AVF и двухфазным зубцом P в V1. В норме ритм сердца , ритм синусовый . Это означает, что ритм берет свое начало в синусовом узле, самом быстром генераторе физиологических импульсов в сердце.

Шаблон: WikiDoc Sources

синусовых ритмов | MedicTests

ОБЗОР: кривые и комплексы ЭКГ («ЭКГ»)

ЭКГ интерпретирует сердечный ритм, проводящую систему и даже может обнаруживать ишемию миокарда.ЭКГ может выявить другие аномалии, такие как порок клапанов сердца, кардиомиопатия, перикардит и гипертоническая болезнь. Это также полезно при последующем наблюдении за медикаментозным лечением, например, при аритмии.

Электрокардиограмма (ЭКГ) представляет собой график зависимости напряжения по вертикальной оси от времени по горизонтальной оси.

P-QRS-T

на ЭКГ обозначены в алфавитном порядке, начиная с зубца P , за которым следует комплекс QRS и затем комплекс ST-T (сегмент ST и зубец T).« J точка » — это соединение между концом QRS и началом сегмента ST.

Интервал PR измеряется от начала зубца P до первой части комплекса QRS.

Интервал QT состоит из комплекса QRS, который представляет только короткую часть интервала, а также сегмента ST и зубца T, которые имеют большую продолжительность.

Нормальный синусовый ритм — «NSR» (60–100 ударов в минуту)

Синусовый ритм — это любой сердечный ритм, при котором деполяризация сердечной мышцы начинается в синусовом узле, характеризуется на ЭКГ наличием правильно ориентированного зубца P и имеет частоту 60–100 ударов в минуту.

Нормальная проводимость указывает на то, что миокард не раздражен и не поврежден. Настоящий тест для определения гемодинамической стабильности пациента — это проверка его артериального давления.

Синусовая брадикардия (

Синусовая брадикардия — это ритм, при котором частота импульсов, возникающих в узле SA, ниже нормальной — частота 60 ударов в минуту или меньше.

Однако очень немногие пациенты действительно будут испытывать симптомы, если их частота сердечных сокращений не упадет до <50 ударов в минуту, возможно, до середины 40-х.Потенциал действия, ответственный за этот ритм, возникает в синусовом узле, вызывая на поверхности ЭКГ зубец P, нормальный по амплитуде и вектору. За зубцами P обычно следует нормальный комплекс QRS и зубец T.

Этот показатель является результатом сложного взаимодействия симпатической и парасимпатической нервных систем. Это также зависит от возраста и физического состояния. Он также может варьироваться в зависимости от синусовой аритмии из-за воздействия дыхания на узел SA.

• Нормальная синусовая брадикардия: Нормальный синусовый ритм имеет нормальный вектор зубца P на ЭКГ и частота в основном регулярная, тогда как синусовая брадикардия такая же, но с более низкой частотой (<60).

Синусовая брадикардия является нормальным явлением у спортсменов на выносливость из-за их увеличенного ударного объема, требующего меньшей частоты сердечных сокращений для адекватного насыщения тканей кислородом.

• Аномальная синусовая брадикардия:
  • Синдром слабости синуса (SSS). SSS — это нарушение функции узла SA из-за возраста, вызывающее вялые или отсутствующие импульсы кардиостимуляции.

    Симптомы: утомляемость, головокружение, учащенное сердцебиение и обморок. Нарушения ЭКГ включают несоответствующую реакцию частоты сердечных сокращений на активность, синусовую паузу и синусовую остановку, часто без побочных сокращений.

ВОЗМОЖНЫЕ ПРИЧИНЫ:

• Лекарства. Побочные эффекты и токсичность, вызванные парасимпатомиметическими средствами (ацетилхолин), симпатическими блокаторами (бета-блокаторами), опиоидами и седативными средствами, циметидином, наперстянкой, блокаторами кальциевых каналов (верапамил), препаратами для лечения гепатита С, литием и химиотерапией.
• Острый ИМ.
• Обструктивное апноэ во сне.
• Стимуляция блуждающего нерва. Повышенная парасимпатическая активность + симпатическая абстиненция в узле SA: стимуляция сонного синуса, рвота, кашель, маневр Вальсальвы.
• Повышенное внутричерепное давление.
• Инфекция.

Симптоматическая брадикардия существует при наличии следующих 3 критериев:

1. Пульс медленный.
2. У пациента симптомы гипоперфузии.
3. Предполагается, что симптомы вызваны низкой частотой сердечных сокращений.

ЭКГ при брадикардии синусового происхождения

При брадикардии синусового происхождения на ЭКГ отображается следующее:

Вертикальный зубец P, отведения I, II и aVL

И

Отрицательный зубец P в отведении aVR

Лечение симптоматической синусовой брадикардии:

Мнемоника для лечения симптоматической брадикардии, PACE em! Стимуляция всегда заканчивается опасностью («стр.A.E.D. «):

• чрескожно P acing,
• A тропин,
• E пинефрин и
• D опамин!

Синусовая тахикардия (> 100 уд / мин)

Синусовая тахикардия — это ритм, при котором частота импульсов, исходящих в узле SA, повышается по сравнению с нормальным значением — более 100 ударов в минуту и ​​более.Импульсы берут начало в узле SA, но он стимулирует сердце с большей скоростью, чем обычно.

ХАРАКТЕРИСТИКИ

• Обычный, нормальной ширины, имеются зубцы P, правильный, прямой,
• 1 QRS на каждый зубец P,
• R-R Rate> 100, сверх того, что можно было бы ожидать при соответствующем напряжении,
• нормальный интервал PR.

ПРИЧИНЫ

• Лихорадка.
• Упражнение.
• Курение.
• Гиповолемия.
• Анемия.
• CHF.
• Проглатывание кофеина или ETOH.
• Блуждающий тонус.

ПРИЗНАКИ И СИМПТОМЫ СИНУСОВОЙ ТАХИКАРДИИ

• Сердцебиение.
• Усталость.
• Легкомысленный.

Основная отличительная характеристика: Частота R-R> 100 ударов в минуту.

Что происходит?

• Беспокойство или волнение?
• Ортостатическая тахикардия?
• Компенсация шока?
• Инфекция?
• Затрудненное дыхание или что-то еще, что заставляет сердце работать тяжелее?

ВЕДЕНИЕ СИНУСОВОЙ ТАХИКАРДЫ

Введение КИСЛОРОДА и НОРМАЛЬНОГО СОЛИНА имеют первостепенное значение и считаются вмешательством класса I в лечении СИНУСОВОЙ ТАХИКАРДИИ и должны рассматриваться до вмешательства ACLS.

Синусовая аритмия

Синусовая аритмия — это нормальное колебание частоты сердечных сокращений, вызванное рефлекторными изменениями тонуса блуждающего нерва на разных этапах дыхательного цикла. Частота СА может варьироваться в зависимости от дыхания, особенно у детей и пожилых людей: вдох увеличивает частоту сердечных сокращений за счет снижения тонуса блуждающего нерва; ставка обычно между 60-100.

ХАРАКТЕРИСТИКИ:

• Скорость: 60 — 100 уд / мин.
• Ритм: Обычный.
• P Волны: прямые и однородные.
• Интервал PR: 0,12 — 0,20 секунды.
• QRS: 0,06 — 0,10

Синусовая остановка (пауза)

Синусовая остановка — это синусовый ритм, который пропускает один удар, но продолжается нормально после него; ставка обычно между 60-100. Это преходящее отсутствие синусовых зубцов P на электрокардиограмме (ЭКГ) продолжительностью от 2 секунд до минут.

ПРИЧИНА

Это вызвано изменением разряда кардиостимулятора SA; могут быть ускользающие биения или ритмы, но более низкие кардиостимуляторы могут быть вялыми или даже отсутствовать при синдроме слабости синусового узла.

Пауза в две секунды и, возможно, несколько дольше может произойти в нормальном сердце. Более продолжительные эпизоды вызывают симптомы головокружения, обморока и (редко) смерти.

ХАРАКТЕРИСТИКИ

• Частота: от нормы до брадикардии, в зависимости от продолжительности и частоты паузы.
• Ритм: нерегулярный при остановке.
• P Волны: прямые и однородные, кроме паузы.
• Интервал PR: 0,12 — 0,20 секунды? QRS: 0.06 — 0,10

Digitalis

Сердечные эффекты токсичности наперстянки могут включать ЛЮБОЙ тип аритмии (кроме быстро проводящих предсердных аритмий).

Острая интоксикация:

• тошнота и рвота
• Боль в животе
• неврологический — спутанность сознания

границ | Последовательное построение синусового ритма выявляет нелинейный ритм у собаки по сравнению с человеком

Введение

Возникающий из нормального синусового узла отношение каждого удара к следующему зависит от внутренних характеристик стимулирующих клеток (Gao et al., 2010; Николини и др., 2012; Монфреди и др., 2013; Янив и др., 2014а, б; Valente et al., 2018) и внешние силы вегетативной нервной системы (Billman, 2011). Недавние исследования показывают, что стохастический (непредсказуемый) (Yaniv et al., 2014b) и хаотический (детерминированный) (Nicolini et al., 2012; Yaniv et al., 2014b; Zhang et al., 2015) механизмы, регулирующие биение сердца обусловлены сложностью структуры (Fedorov et al., 2009; Ambrosi et al., 2012) и функцией синусового узла как у собаки, так и у человека (Fedorov et al., 2009, 2010, 2012; Глухов и др., 2013; Csepe et al., 2016; Kalyanasundaram et al., 2019). Синусовый узел — это не просто скопление наиболее быстро деполяризующихся клеток сердца. Вместо этого это центральное ядро, окруженное переходной областью специализированных клеток, фиброзной ткани и миоцитов предсердий. После спонтанной деполяризации синусовый импульс пересекает специализированные проводящие пути, чтобы деполяризовать предсердия (Kalyanasundaram et al., 2019). Распознаваемый таким образом у собак ритм синусовой аритмии является результатом динамических воздействий симпатической и парасимпатической систем, запускаемых комбинацией центральных медуллярных влияний, сердечно-сосудистых рефлексов и механики дыхания (Boineau et al., 1980; Goldberger et al., 1994; Roossien et al., 1997; Brodde et al., 1998; Ясума и Хаяно, 2004; Биллман, 2011, 2013; Крохова и др., 2018).

Долгосрочные записи электрокардиографии (Холтера) позволили оценить ритм во время изменения вегетативной активности в течение дня. Время (Malik et al., 1996; Shaffer and Ginsberg, 2017) частота (Csepe et al., 2016) и геометрическое (тахограммы, гистограммы, графики Пуанкаре) (Esperer et al., 2008; Khandoker et al., 2013) ; Borracci et al., 2018) доменные индексы часто используются при оценке вариабельности сердечного ритма (синуса) (Malik et al., 1996; Billman, 2011; Billman et al., 2015b; Shaffer and Ginsberg, 2017). Кроме того, чтобы лучше понять сложность биофизических осцилляторов, таких как синусовый узел, были разработаны передовые методы анализа вариабельности сердечного ритма, такие как измерения фрактального поведения (долгосрочный анализ), колебания без тренда (Stein et al., 2005) (краткосрочный анализ), беспорядок (приблизительная и выборочная энтропия), нелинейные динамические системы (многомасштабные графики Пуанкаре) (Henriques et al., 2015; Shaffer, Ginsberg, 2017) и хаотическое поведение (Nicolini et al., 2012; Sassi et al., 2015; Zhang et al., 2015; Behar et al., 2018b; Valente et al., 2018).

У собаки и человека наблюдается синусовая аритмия; однако разница между интервалами биений у собак больше (Behar et al., 2018a, b; Kalyanasundaram et al., 2019). Сложность и механизм резкого изменения интервалов биений, столь уникальных для собаки, объясняются неадекватно. Объяснение высокого парасимпатического тонуса не проясняет основной механизм вариации и не объясняет различные паттерны синусовой аритмии, обычно идентифицируемые на электрокардиограмме собак.Интеграция рецепторов, связанных с G-белком, которые при активации снижают частоту сердечных сокращений, и регуляторы передачи сигналов G-белка, которые ослабляют парасимпатическую передачу сигналов, действующую через мускариновые и аденозиновые рецепторы M2, которые контролируют ионные каналы, ответственные за аоритмическую деполяризацию клеток синусового узла (Mighiu и Heximer, 2012) является ключевым фактором у собак с нормальной или ненормальной функцией синусового узла.

Мы и другие исследователи наблюдали уникальный паттерн биений при изменении частоты сердечных сокращений у собак, используя геометрическую вариабельность сердечного ритма (Moïse et al., 2010; Гладули и др., 2011; Blake et al., 2018). Однако, поскольку сердечный ритм нестационарен, а двумерные методы не позволяют провести тщательное исследование, необходимы расширенные методы, чтобы понять динамику вариабельности сердечного ритма. В наблюдаемой части исследования мы использовали новые методологии (трехмерные тахограммы, динамические графики Пуанкаре, трехмерные гистографические графики Пуанкаре), чтобы по-новому взглянуть на наше понимание синусовой аритмии у собак по сравнению с человеком.Наши наблюдения привели к следующим гипотезам. Мы предположили, что наши новые методы исследования динамики между ударами во время синусовой аритмии позволят выявить уникальный нелинейный паттерн биений у собаки, который отличается от человека. Мы предположили, что определенный паттерн сокращений синусовой аритмии связан с различными уровнями парасимпатической активности, что косвенно отражается в показателях вариабельности сердечного ритма и в исследованиях на собаках, в результате которых парасимпатолитические и парасимпатомиметические препараты изменяли паттерны между сокращениями.Мы также предположили, что скорость, с которой интервал между ударами собаки отклоняется от линейного замедления (интервал бифуркации), приблизительно соответствует внутренней скорости колебаний синусового узла собаки. Наконец, основываясь на наших данных о 130 собаках и 40 людях с клинически нормальной функцией синусового узла, мы предлагаем гипотезы для будущих исследований, касающиеся механистических различий в формировании паттерна синусовой аритмии между этими двумя видами.

Материалы и методы

База данных записей холтера человека

Суточные амбулаторные записи ЭКГ (записи Холтера) 200 здоровых взрослых людей были получены из хранилища телеметрических и холтеровских ЭКГ (THEW) Медицинского центра Университета Рочестера, Рочестер, штат Нью-Йорк, США.Разрешение на использование этих данных было одобрено наблюдательным советом после подачи предложения для использования через http://www.thew-project.org/. Причины проведения холтеровских записей для этой базы данных не приводятся. Критерии отбора для отбора из этого набора данных включали следующее: отсутствие явных сердечно-сосудистых заболеваний, отсутствие сердечно-сосудистых заболеваний в анамнезе, отсутствие системной гипертензии или хронических заболеваний, взрослые> 18 лет, нормальный физический осмотр, отсутствие лекарств, которые могут повредить носовые пазухи. частота, нормальное эхокардиографическое исследование, отсутствие беременности, отсутствие диагноза дисфункции синусового узла, отсутствие синусовых пауз> 2500 мс, <3.0% или <4000 желудочковых эктопических комплексов, <0,25% предсердных эктопических комплексов и отсутствие аномальных симптомов во время записи по Холтеру. Отмечено, что единственное различие критериев между человеком и собакой касается продолжительности синусовых пауз. Ни у одного из людей продолжительность паузы не превышала 2500 мс. Однако это обычная находка у собак. Целью этих критериев был не выбор записей, лишенных каких-либо отклонений, а выбор тех, для которых функция синусового узла считалась нормальной, а наличие аритмий не имело клинического значения.

База данных записей холтера собак

записей Холтера собак было извлечено из базы данных отделения кардиологической лаборатории Холтера Колледжа ветеринарной медицины Корнельского университета, Итака, штат Нью-Йорк, США (анализ записей собак с 1988 года). База данных, содержащая более 5000 записей Холтера в период с 2009 по 2014 год, была изучена для выявления только тех, которые были выполнены с использованием регистраторов Forest Medical Holter (Trillium 5000/5900) (Сиракузы, штат Нью-Йорк, США). Каждая запись должна была иметь минимум 22 часа с 99% данными без артефактов.Все записи были сделаны клиническими пациентами. Записи у этих собак были выполнены для скрининга аритмий, чтобы определить, имеют ли предполагаемые аритмии, выявленные при аускультации или во время электрокардиографического мониторинга, клиническое значение, или для исследования причины обморока или припадка. Записи выбирались только в том случае, если функция синусового узла была определена как нормальная. Критерии включения в этот набор данных включали следующее: отсутствие явных сердечно-сосудистых заболеваний (включая сердечную недостаточность или застойную сердечную недостаточность), отсутствие системных заболеваний, взрослая собака старше 1 года, отсутствие физических отклонений, которые могут повлиять на частоту синусита, отсутствие лекарств, которые влияет на частоту синусового узла, отсутствие беременности, отсутствие диагностики дисфункции синусового узла, отсутствие синусовых пауз> 5500 мс, не более 3 пауз> 4000 мс, <3.0% или <4000 желудочковых эктопических комплексов, <0,25% предсердных эктопических комплексов и отсутствие аномальных клинических признаков во время записи по Холтеру. Кроме того, были исключены любые холтеры с признаками вазовагального рефлекса или рефлекса Бецольда-Яриша в сочетании с обмороком в анамнезе. Следовательно, целью этих критериев был не выбор записей, лишенных каких-либо отклонений (чтобы можно было включить пожилых собак), а выбор тех, для которых функция синусового узла считалась нормальной, а наличие аритмий не имело клинического значения.Клиническая дисфункция синусового узла у собак характеризуется средней частотой сердечных сокращений <60 ударов в минуту, минимальной частотой сердечных сокращений <30 ударов в минуту, временем с частотой сердечных сокращений <50 ударов в минуту> 350 минут, количеством пауз> 2 с> 1500, самой длинной синусовой паузой> 5500 мс и> 3 паузы> 4 с. Все 24-часовые записи электрокардиографии были выполнены с собаками в домашних условиях.

Владельцам была дана подробная форма дневника для заполнения, чтобы можно было задокументировать циклы сна и бодрствования. Регистраторы Forest Medical Holter (Trillium ^® 5000/5900) выдают сигналы с частотой дискретизации 256 Гц (временное разрешение 4 мс) с 8-битным разрешением по амплитуде (разрешение по амплитуде 5 мкВ).Отведения были расположены для модифицированной ортогональной конфигурации X, Y, Z с 3 отведениями. После загрузки необработанных данных технический специалист, обученный сердечному ритму и холтеровскому анализу, отредактировал записи. Затем ветеринарный кардиолог (NSM) внимательно прочитал все записи, чтобы гарантировать> 99% точность идентификации и классификации зубцов P и QRS с учетом важности анализа вариабельности сердечного ритма (Peltola, 2012). Подчеркивается, что ветеринарный кардиолог с большим опытом анализа записей электрокардиографии собак изучил все электрокардиограммы, чтобы убедиться, что идентифицированные комплексы имеют синусовое происхождение, а не преждевременные комплексы предсердий.Другие, незнакомые с ритмами собаки, ошибочно определяют нормальные синусовые сокращения как предсердные преждевременные комплексы из-за выраженной синусовой аритмии. Для выполнения этих анализов использовалось программное обеспечение от Forest Medical (Trillium ^® ) для обнаружения QRS, аннотаций сердечных сокращений, вариабельности сердечного ритма во временной и частотной областях. Кроме того, Forest Medical разрешила доступ к необработанным данным (интервалы R – R и аннотации) для разработки дополнительного программного обеспечения (WHF).

Определение синусового ритма

Для записей как людей, так и собак, файлы были исследованы, чтобы гарантировать, что интервалы R – R представляют интервалы P – P.В этой рукописи термин интервал R – R будет использоваться как суррогат для интервала P – P. Когда речь идет о взаимосвязи между интервалом R – R и следующим, будет использоваться термин интервал между ударами. Любые записи с блокадой атриовентрикулярной проводимости, комплексами QRS, которым не предшествует зубец P (например, узлового происхождения) или любые другие аритмии, которые можно было бы обозначить как нормальный комплекс, не были включены в анализ для оценки частоты и ритма синусового узла. Описательные данные для синусового ритма были определены, включая среднюю, минимальную и максимальную частоту, время с частотой <50 ударов в минуту, время с частотой> 120 ударов в минуту, количество пауз> 2 с и самую длинную паузу.Плотность определенных интервалов R – R была показана в виде гистограмм для каждого часа и суммирована за полные 24 часа. Кроме того, частота сердечных сокращений с течением времени была графически отображена во времени с тахограммами сердечного ритма и двух- и трехмерными тахограммами интервала R – R. На тахограмме сердечного ритма скользящая средняя частота сердечных сокращений была показана между минимальной и максимальной частотой для каждого сегмента. На двумерной тахограмме был нанесен интервал R – R для каждого часа и более 24 часов. Важно отметить, что, поскольку каждая запись содержала приблизительно 100 000 точек данных, наложение точек не позволяло оценить плотность интервалов (количество интервалов с одинаковыми или подобными значениями, неадекватно идентифицированными), и это побудило к разработке специализированного программного обеспечения (WHF).

Анализ вариабельности сердечного ритма

На основании рекомендаций по времени анализа вариабельности сердечного ритма (Malik et al., 1996; Shaffer and Ginsberg, 2017) был проведен анализ частоты и геометрической области (Trillium ^® ). Методы временной области включали (1) оценку общей вариабельности сердечного ритма с использованием стандартного отклонения всех ударов (SDNN), (2) оценку долгосрочных компонентов вариабельности сердечного ритма с использованием стандартного отклонения всех средних значений 5-минутного интервала сердечных сокращений (SDANN). и (3) циклы короче 5 минут оценивались как среднее значение всех стандартных отклонений 5-минутного интервала сердечных сокращений (SDNNIn), (4) оценка краткосрочных компонентов вариабельности сердечного ритма с использованием квадратного корня из среднего квадрата последовательных интервалов. различия (RMSSD).Анализируемыми параметрами частотной области были полная мощность и высокая частота. Для анализа частотной области использовалось окно из 512 ударов с примененным фильтром Хэмминга. Полная плотность мощности была определена для частот <0,4 Гц, а высокая частота находилась в диапазоне 0,15–0,4 Гц. Во время часовых окон частотного анализа окно 512 ударов было первоначально выбрано в середине часа, если средняя частота сердечных сокращений приближалась к средней за этот час ± 5 ударов в минуту.Окно перемещалось от средней точки до или после, пока не была обнаружена эта частота пульса. В часы сна со стабильной частотой и ритмом параметры временной и частотной области корректировались с учетом частоты сердечных сокращений. Чтобы скорректировать математическое влияние скорости на изменчивость, индексы временной области были разделены на средний интервал исследуемого периода, а индексы частотной области были разделены на квадрат среднего интервала в секундах (Sacha and Pluta, 2008; Billman, 2013; Sacha et al., 2013; Billman et al., 2015b).

Анализ результатов и трехмерный анализ

Все записи по Холтеру были исследованы с использованием вариабельности сердечного ритма в геометрической области для определения закономерностей между ударами. Двумерные графики Пуанкаре были построены для каждого часа и 24 часов путем нанесения интервала R – R на оси x и следующего интервала (интервал R – R + 1) на оси y. Чтобы исследовать формирование паттерна от импульсов к ударам, необходимо было создать возможность выбора периодов для анализа, таких как часы активности или час стабильного сна, а также иметь возможность визуализировать формирование графиков Пуанкаре в двух и трех точках. -Габаритные размеры.Поэтому расширенный анализ геометрической области, включая динамические графики Пуанкаре, трехмерные гистографические диаграммы Пуанкаре и трехмерные тахограммы интервалов R – R, был разработан одним из нас (WHF) с использованием JavaScript HTML и GLSL ^, после интеграции с временным рядом R –R интервалы. Трехмерные гистографические графики Пуанкаре были созданы путем сортировки интервальных данных и логарифмического добавления в графический процессор на основе различных регионов. Пользовательский интерфейс был разработан для веб-объединения, чтобы разрешить выбор интервала и времени.Динамические графики Пуанкаре использовались для точного отслеживания закономерностей во время ускорения и замедления сердечного ритма. Изучение этих графиков, в дополнение к тахограммам интервалов R – R, побудило к разработке классификации паттернов, которая затем привела к дальнейшему анализу и сравнению.

(1) Области с малым количеством (также называемые «зоной избегания») (Moïse et al., 2010) интервалов R – R на тахограммах и интервалов между ударами на графиках Пуанкаре.

(2) Области с сгруппированными интервалами между ударами (определяемыми как прерывистые и изолированные интервалы на графиках Пуанкаре в сочетании с плотной полосой, разделенные небольшим количеством интервалов R – R на тахограмме и бимодальным распределением на гистограммах) (13 боксеров / 12 небоксеров).

(3) Области с разветвленными интервалами между ударами (определяемыми как непрерывные интервалы на графиках Пуанкаре в сочетании с широким разбросом интервалов R – R на тахограмме и смещенным вправо распределением на гистограммах) (13 боксеров / 12 не боксеров ).

(4) Бифуркация интервала R – R (этот интервал определяется как среднее из трех самых коротких интервалов в течение часа стабильного сна у 25 боксеров и 25 не боксеров).

Парасимпатолитические и парасимпатомиметические лекарственные эффекты

Обнаружение паттернов ударов во время спонтанного синусового ритма у собак убедительно свидетельствует о влиянии парасимпатической нервной системы.После одобрения Институционального комитета по уходу и использованию животных у 8 гончих были 24-часовые записи электрокардиографии для оценки геометрического рисунка между ударами под влиянием парасимпатолитических и парасимпатомиметических агентов. Атропин (0,04 мг / кг внутривенно) и гидроморфон (0,2 мг / кг внутривенно) вводили в отдельные дни после получения исходной записи. Области записей, связанных с этим лечением, были проанализированы на предмет последовательностей. Соответствующее время базовой записи служило контрольным периодом.

Статистический анализ

Были сделаны следующие сравнения (1) 24-часовые данные для собак породы боксер, не боксерских пород и человека (2) час для всех собак с бимодальной плотностью интервалов в сравнении с плотностью единичных интервалов и (3) стабильный час сна с кластеризованным интервалом по сравнению с разветвленным интервалом. распространение у собак. Кроме того, бифуркационный интервал у собаки исследовали относительно возраста, средней частоты сердечных сокращений и показателей вариабельности сердечного ритма SDNN во временной области (последнее значение после поправки на частоту сердечных сокращений).Распределение всех непрерывных переменных оценивалось на нормальность. Различия между группами для переменных с нормальным распределением были проанализированы с использованием теста t , и данные представлены в виде среднего значения и стандартного отклонения. Различия между этими переменными, показывающими ненормальное распределение, были проанализированы с помощью непараметрических методов (критерий суммы рангов Вилкоксона, также называемый критерием Манна – Уитни), и данные представлены в виде медианы и диапазона. Корректировка значений p , учитывающих множественные сравнения, была сделана с использованием поправки Бонферрони.Взаимосвязь между переменными частоты сердечных сокращений и вариабельности сердечного ритма с возрастом для каждой группы (боксеры, не боксеры и люди) была исследована с помощью регрессионного анализа с указанием наклонов и стандартной ошибки. Различия в параметрах временной области между этими группами проверяли с помощью однофакторного дисперсионного анализа, за которым следовали апостериорных множественных сравнений с поправкой Тьюки. Различия между группами по категориальным переменным проверяли с помощью точного критерия Фишера. Различия для парных данных (единичное / бимодальное распределение) внутри категории (боксер, не боксер) были достигнуты с помощью непараметрического рангового критерия Вилкоксона для парных данных.Корреляция между непрерывными переменными была исследована с помощью корреляции Пирсона для параметрических данных и Спирмена для непараметрических. Для определения взаимосвязи для конкретных переменных был проведен двумерный анализ. Все анализы были выполнены в JMP (v.12.0.1 и v. 14.0.0, SAS Institute, Кэри, Северная Каролина, США).

Результаты

Холтеровские записи человека и собак

После просмотра записей в THEW, были изучены записи Холтера от 40 человек, которые соответствовали критериям.Следует отметить, что ни одна из рассмотренных записей в банке не имела пауз> 2,5 с. Было включено равное количество мужчин и женщин со средним возрастом 41,7 года (диапазон 18–80 лет). Были изучены записи Холтера от 130 собак. Записи с собаками включали 69 боксеров (41 женщина / 28 мужчин) и 61 (32 женщины / 29 мужчин) небоксеры (без разницы в распределении полов; p -значение = 0,32). Из 61 не боксера была представлена ​​31 порода. Те, у которых было более одной собаки на породу, включали восемь смешанных пород, шесть ши-тцу, четыре лабрадора ретривера, четыре миниатюрных шнауцера, три немецких дога, три добермана и две таксы.Боксеры были перепредставлены из-за большого количества проверок племенных животных; поэтому сравнивали боксеров и небоксеров. Данные о возрасте и весе показаны в Таблице 1А. Боксеры были значительно моложе и крупнее, чем не боксеры.

Таблица 1. Сравнение частоты сердечных сокращений и вариабельности сердечного ритма.

Час синусового ритма

Частота пульса человека и собаки

Как показано в Таблице 1A, единственными значительными различиями между боксерами и не боксерами в отношении частоты сердечных сокращений были количество синусовых пауз> 2 с и продолжительность самой длинной паузы у боксеров, у которых было больше синусовых пауз и самая длинная пауза большей продолжительности.Среднюю, минимальную и максимальную частоту сердечных сокращений собак сравнивали с человеческими (Таблица 1B). Все переменные, характеризующие частоту сердечных сокращений в носовых пазухах, значительно различались у собак и людей. Хотя средняя частота сердечных сокращений у людей была медленнее, разброс частоты сердечных сокращений был больше у собак с более низкой минимальной и более высокой максимальной частотой сердечных сокращений. Рисунок 1 иллюстрирует эти характеристики частоты сердечных сокращений синуса у человека и собаки.

Рис. 1. Тахограмма пульса человека (красный / пурпурный) и собаки (серый / синий).Репрезентативные образцы, показанные у этих двух субъектов, были одинаковы для всех. Тахограмма показывает частоту сердечных сокращений в течение 24 часов. Внутренний пурпурный (человек) и синий (собака) цвета указывают на среднюю частоту сердечных сокращений, определяемую скользящим средним из 8 ударов. Красный (человек) и серый (собака) цвета указывают максимальную и минимальную частоту пульса в это время. Между 01:00 и 07:30 как у человека, так и у собаки наблюдается ночной спад (замедление сердечного ритма). У собаки другие периоды имеют такое же замедление сердечного ритма, связанное со сном, о чем свидетельствует дневник владельцев.У собаки более широкий диапазон ЧСС. По двумерной тахограмме пульса распределение между ударами не может быть определено.

Час вариабельности сердечного ритма

Боксеры, не боксеры и люди с вариабельностью сердечного ритма

Таблица 1C показывает разницу между группами индексов, скорректированных по частоте сердечных сокращений в 24-часовой временной области. Все группы отличались друг от друга; однако значения у людей были заметно ниже, чем у всех собак.

Вариабельность сердечного ритма и возраст

Дополнительная таблица 1 показывает взаимосвязь возраста с частотой сердечных сокращений и каждого из 24-часового временного интервала (с поправкой на частоту сердечных сокращений) индексов вариабельности сердечного ритма.Более высокая частота сердечных сокращений была связана с возрастом у спортсменов, не занимающихся боксом. Однако у этой группы собак был более широкий возрастной диапазон с многочисленными гериатрическими животными по сравнению с боксерами. В этой популяции людей отношения к возрасту не выявлено. Однако параметры временной области были в значительной степени связаны с возрастом у людей. У собак не было обнаружено зависимости возраста от параметров временной области.

Гистограмма Распределение интервалов биений

Интервальные гистограммы R – R Человек и собака

Дальнейшее изучение распределения частоты сердечных сокращений / R – R интервалов с использованием графиков гистограмм R – R интервалов показало различия между людьми и собаками.На рисунке 2 показано репрезентативное распределение двух людей, которое было похоже на все записи. 24-часовое суммирование представляет собой смесь интервалов R – R, показанных для каждого часа. Сдвиг влево или вправо плотностей интервалов приближается к гауссовскому распределению. Напротив, на рисунке 3 показаны примеры двух собак с типичными гистограммами распределения интервалов R – R. Суммированные за 24 часа распределения получены не из сдвигов сингулярных сдвиговых гауссовских паттернов, а из бимодальных или тримодальных распределений и смещенных интервалов R – R вправо / в более длинные интервалы.Эти закономерности наблюдались у всех пород собак. Особые гауссовские паттерны наблюдались у собак в течение нескольких часов с задокументированной активностью или в течение часа во время применения или снятия регистратора Холтера. Более общие бимодальные распределения соответствовали периодам времени с наиболее отчетливой зоной избегания и в часы сна.

Рис. 2. Гистограммы интервалов R – R из 24-часовых записей ЭКГ от двух разных людей. Все гистограммы интервалов R – R человека были либо аналогичны этим двум людям, либо были смесью этих двух типов распределений.Верхний расширенный кадр — это сумма всех интервалов R – R за 24 часа. Обратите внимание на различное распределение плотности интервалов R – R (таким образом, частоты сердечных сокращений) у этих двух людей. Человек в кадре (A) имеет больше времени на более длинных интервалах R – R по сравнению с человеком в кадре (B) . Под 24-часовыми сводными кадрами показаны соответствующие 1-часовые гистограммы для каждого человека. Суммирование этих 24 отдельных 1-часовых гистограмм формирует композицию, показанную вверху для каждого человека.В общем, в зависимости от физиологических потребностей частота сердечных сокращений за 1-часовой период в основном имеет гауссову форму. Некоторые часы имеют более одного распределения в форме Гаусса. Этот тип распределения существует, вероятно, потому, что частота сердечных сокращений линейно уменьшается и увеличивается.

Рис. 3. Гистограммы интервалов R – R из 24-часовых записей электрокардиографии от двух разных собак. Эти две собаки представляют собой основные паттерны, наблюдаемые у всех собак. Верхний расширенный кадр — это сумма всех интервалов R – R за 24 часа.Обратите внимание на различное распределение плотности интервалов R – R (таким образом, частоты пульса) в этих двух примерах. Под 24-часовыми сводными кадрами показаны соответствующие одиночные 1-часовые гистограммы для каждой собаки. Суммирование этих 24 отдельных 1-часовых гистограмм формирует композицию, показанную вверху для каждой собаки. Обратите внимание на более сложное распределение ударов собаки по сравнению с человеком. Dog (A) имеет тенденцию иметь различное распределение в течение данного часа. Более короткие интервалы R – R (более левое распределение) имеют тенденцию сливаться с доминирующим распределением с центром примерно на 550 мс (109 ударов в минуту) с небольшим количеством ударов с центром примерно на 800 мс (75 ударов в минуту).Видно небольшое количество ударов (но не время, проведенное в этих интервалах) с распределением с центром примерно на 1050 мс (57 ударов в минуту). Dog (B) имеет доминирующее распределение интервалов R – R с центром на 600 мс (100 ударов в минуту) с хвостом из более диффузно распределенных длинных интервалов R – R. Собака (A) была боксером, а собака (B) — доберман-пинчером.

Сингулярное и бимодальное гистографическое распределение у собак

Вариабельность сердечного ритма во временной и частотной областях использовалась, чтобы определить, было ли бимодальное по сравнению с единичным интервальным распределением связано с большей парасимпатической модуляцией, что качественно оценивалось по вариабельности сердечного ритма для каждой из 128 собак.Для этого были выбраны часы с наибольшим (бимодальным) и наименьшим (единичным) дефицитом интервалов R – R. Особые распределения были во время применения Холтера. Часы с бимодальным распределением имели большую вариабельность сердечного ритма, судя по параметрам временной области, и большую удельную мощность в целом. Последнее было результатом заметно более высокой высокочастотной мощности (Таблица 2A). В течение данного часа или 24 часов может быть выявлено дополнительное распределение биений с короткими интервалами R – R, связанное с активностью, составляющее тримодальное распределение.Гистографическое представление этих более коротких интервалов R – R часто перекрывается с наибольшей плотностью, которая характеризовалась распределением с центром около 600 мс (рис. 3). Распределение более длинных интервалов R – R было либо распределением гауссовой формы, либо плоским с большим диапазоном интервалов. Эти два типа распределений были дополнительно оценены (см. Ниже).

Таблица 2. Сравнение бимодальных и единичных распределений гистограмм у собак и кластеризованных и разветвленных моделей интервалов между ударами между собаками.

Интервальные тахограммы R – R Человек против собаки

тахограмм интервалов R – R показали устойчивые различия между людьми и собаками (рисунки 4, 5). Рисунки, показанные на этих рисунках, представляют те, которые наблюдались у всех испытуемых. Каждая точка представляет интервал R – R. У людей тахограммы имели вид узкой полосы, которая двигалась вверх и вниз по мере увеличения и уменьшения интервалов (рис. 4). Напротив, паттерны у собак были более сложными. Тахограммы собак (Рисунок 5) характеризуют три основные характеристики:

Рисунок 4. Этот рисунок иллюстрирует у четырех человек соотношение между ударами, показанное двумерными графиками Пуанкаре, и распределение ударов, идентифицированное тахограммами интервала R – R, тахограммами сердечного ритма и гистограммами интервалов R – R. Запись в кадре (A) показывает человека с самой высокой средней частотой сердечных сокращений (85 ударов в минуту) (красные точки указывают на низкое количество желудочковых преждевременных комплексов), а запись в кадре (C) показывает человека с самой медленной средней частотой сердечных сокращений. частота сердечных сокращений (67 ударов в минуту).Эти три записи (A – C) показывают, что, хотя плотность интервалов R – R (распределение сердечных сокращений) изменяется от быстрого до медленного в зависимости от физиологических потребностей, частота сердечных сокращений у людей имеет тенденцию изменяться линейно по линии идентичности. В некоторых случаях разброс интервалов увеличивается с увеличением интервалов. Двумерные графики Пуанкаре и тахограммы интервалов R – R не позволяют оценить количество ударов в заданном интервале. В кадре (D) трехмерные графики интервалов R – R из 24-часовой записи от нормального человека показаны в виде гистографического графика Пуанкаре (слева) и тахограммы (справа).Эти типы графиков позволяют оценить плотность биений для заданного интервала R – R на основе каждого удара (гистографический график Пуанкаре) или с течением времени (трехмерная интервальная тахограмма). Можно выбрать количество проверяемого времени (http://wyattflanders.com/poincare/ и http://wyattflanders.com/poincareplot/).

Рисунок 5. Этот рисунок иллюстрирует у шести собак соотношение между ударами, показанное двумерными графиками Пуанкаре, и распределение ударов, идентифицированное тахограммами интервала R – R, тахограммами сердечного ритма и гистограммами интервалов R – R.Все собаки имели эти типы распределения. Важно понимать, что на двумерном графике каждый из интервалов R – R, когда они одинаковы, накладываются друг на друга, так что плотность биений (фактическое количество ударов в конкретном интервале) оценивается только частично. Геометрические изображения вариабельности сердечного ритма иллюстрируют разницу в распределении сердечных сокращений не только между собаками и людьми (сравните с рисунком 4), но и между собаками. Когда собаку сравнивают с человеком, характеристики распределения ударов включают в себя: (1) Замедление частоты сердечных сокращений, которое является нелинейным после бифуркации, так что изменения частоты сердечных сокращений не ограничиваются линией идентичности (диагональная линия, идущая снизу вверх). левый угол в верхний правый угол).(2) Более широкое распределение интервалов R – R с различной степенью редкости биений («зона избегания»), выявленных на графиках Пуанкаре, тахограммах интервалов R – R и гистограммах интервалов R – R. «Зона избегания» не может быть определена по тахограмме пульса. Сходства между собаками на графиках Пуанкаре включают «стебель», показывающий более быстрые интервалы между ударами, вероятно, из-за более высокой симпатической модуляции и более низкой парасимпатической модуляции. Распределение между ударами расширяется / раздваивается, когда интервал R – R выходит за пределы примерно 600 мс.Как показано на кадрах ( A – F) , собаки различались на графиках Пуанкаре степенью «ветвления» от удара к удару по сравнению с количеством «кластеризации» от удара к удару, малым количеством ударов к ударам. интервалы биений и появление длинных-длинных интервалов, приводящих к «облаку». Когда ветви параллельны осям, это указывает на то, что по мере увеличения длинного интервала короткий интервал остается более постоянным (кадр A ). Когда рычаг отклоняется вверх по оси x или вправо по оси Y, это указывает на то, что короткие интервалы увеличиваются по мере увеличения длинных интервалов (кадр C ).Кадры ( A – C) показывают более быстрые отношения между ударами, которые при замедлении приводят к разветвлению, которое распространяется в виде широких полос с соотношением длинных – коротких / коротких – длинных синусовых аритмий. Кроме того, область длинных-длинных интервалов R – R, показанная как «облако», простирается с верхней границей вдоль линии идентичности. Из этих трех собак ( A – C ) одна в кадре (A) имеет наиболее очевидную область с небольшим количеством интервалов R – R. Рамки ( D – F) показывают более отчетливую зону избегания.Кроме того, (D, E) имеют кластеризацию биений, очевидную не только на графиках Пуанкаре, но и на тахограммах интервалов R – R. На тахограмме интервалов R – R также заметно появление толстой линии (широкие черные стрелки на кадрах A, E, F ). Кажется, что интервалы R – R выступают вниз с острыми пиками от этой относительно постоянной «линии», которая составляет приблизительно 600 мс. Интервал R – R этой линии аппроксимирует интервал бифуркации (см. Таблицу 3), наблюдаемый на графиках Пуанкаре.Обратите внимание на кадр (C) , что у собаки внезапно наблюдается учащение сердечных сокращений (уменьшение интервала R – R), обозначенное широкой черной стрелкой. Это произошло из-за внезапного возбуждения, отмеченного в дневнике. Для остальных частей Холтера малочисленность ударов (зона избегания) менее заметна в период изменения частоты сердечных сокращений. См. Пояснения в тексте и дополнительных рисунках.

(1) Более широкий разброс длинных интервалов. Распространение этой области более длинных интервалов между собаками или внутри собаки варьировалось в зависимости от цикла бодрствования-сна.Наибольшее распространение произошло во время документированного сна.

(2) Области с более низкой плотностью биений (нечастые интервалы R – R), которые выглядели как «белая полоса», разделяющая более короткие и более длинные интервалы R – R. Часто эта полоса с низкой плотностью биений сохранялась в течение дня (эта область определялась как зона избегания). Были отмечены две общие характеристики: (1) низкая плотность биений, разделенных двумя отчетливыми широкими полосами интервалов R – R, и (2) область более низкой плотности биений с более диффузной полосой на более длинных интервалах R – R.Во время изменения частоты сердечных сокращений эти характеристики полос были менее отчетливыми.

(3) Более плотная область более коротких интервалов R – R, которая выглядела как «темная полоса», которая также была постоянной в течение дня. Эта полоса имела тенденцию иметь вид «линии», разграничивающей самые короткие интервалы. Более короткие интервалы действительно прерывали эту «линию» и коррелировали с резким увеличением частоты сердечных сокращений (более короткие интервалы) и часто ассоциировались с артефактом, указывающим на движение тела (упражнение / возбуждение).

Анализ результатов анализа: графики Пуанкаре

Двумерные графики Пуанкаре

Для лучшего понимания уникальных паттернов, выявленных у собаки, по сравнению с человеком, был проведен поэтапный анализ. Как показано на рисунках 4, 5, двумерные графики Пуанкаре человека и собаки заметно отличаются. У человека, когда частота сердечных сокращений изменяется с более короткими или более длинными интервалами, изменения между ударами происходят по линии идентичности графика Пуанкаре.На рисунке 4D трехмерный гистографический график Пуанкаре более четко иллюстрирует распределение между ударами вдоль линии идентичности, а трехмерная тахограмма показывает изменение интервалов между ударами в течение дня. Важно отметить, что эти графики показывают интервалы чисел; однако это не дает представления о количестве времени и о более коротких и более длительных интервалах. То есть меньшую плотность более длинных интервалов не следует интерпретировать как минимальную или редкую, потому что «затраченное время» может быть больше.Напротив, двумерные графики Пуанкаре у собаки (рис. 5) иллюстрируют, что интервалы биений происходят вдоль линии идентичности до точки, в которой происходит бифуркация, приводящая к широкому разбросу, соответствующему длинным – коротким и коротким – длинным интервалам. У собаки двумерные графики Пуанкаре могут быть описаны как разветвленные или сгруппированные (см. Раздел «Материалы и методы») с небольшим количеством интервальных ударов различной степени. Поскольку эти графики были суммированием всех 24 часов, необходимо было изучить более короткие промежутки времени, чтобы понять формирование этих закономерностей.

Динамические графики Пуанкаре

динамических (анимированных) графиков Пуанкаре были разработаны для изучения наборов данных о людях и собаках (рис. 6 и дополнительные видеоролики 1, 2). Эта новая методика проиллюстрировала разницу в увеличении и уменьшении частоты сердечных сокращений от удара к удару между человеком и собакой. Люди постоянно меняли скорость линейным образом, но у собак была визуальная бифуркация в относительно стабильной точке на графике. Однако разброс интервалов биений после точки бифуркации у собак различался (рисунки 7, 8).Изучение отдельных часов с линиями, соединяющими каждый последовательный интервал сердцебиения, дало возможность увидеть последовательность интервалов сердцебиения (Рисунок 9). Из этих данных было очевидно, что собаки имели разные паттерны после бифуркации из последовательных более коротких интервалов (рисунки 7A, B и дополнительные видео 3, 4). Более того, у отдельной собаки могут быть разные модели поведения в течение дня (Рисунок 7C и дополнительные видео 5, 6). Динамические графики Пуанкаре с линиями, иллюстрирующими последовательность, ясно показали нехватку ударов / зоны избегания как для кластерных, так и для разветвленных распределений интервалов R – R.

Рисунок 6. (Дополнительные видеоролики 1, 2) Исследование, ограниченное неподвижными кадрами двумерной геометрической вариабельности сердечного ритма, ограничивает понимание динамики между ударами. Здесь кадры, полученные из динамических / анимированных двумерных графиков Пуанкаре пяти людей (A) и пяти собак (B) , дают возможность исследовать динамику сердечного ритма у человека и собаки. Http://wyattflanders.com / poincare / Каждая собака или человек представлены разными цветами.Интервал R – R (ось X) и интервал R – R + 1 (ось Y) (интервалы указаны в миллисекундах) нанесены на график с возможностью изменения количества представленных интервалов (для ясности, маркировка для этих осей опущено). Связанные видео (дополнительные видео 1, 2) для этих кадров иллюстрируют разницу между собакой и человеком в отношении увеличения и уменьшения частоты сердечных сокращений и связанных с этим изменений между ударами. У человека эти изменения происходят в основном вдоль линии идентичности (диагональная линия от нижнего левого угла до верхнего правого угла).У собаки по мере увеличения интервалов между ударами они увеличиваются вдоль линии идентичности примерно до 600 мс, когда развивается бифуркация, приводящая к двум «ветвям» или «кластерам» по осям X и Y. У собаки отмечается малочисленность ударов в определенные интервалы между ударами (зона избегания). Последнее не будет очевидным, если будет показано чрезмерное количество ударов. Кроме того, у некоторых собак образуется «облако» длинных-длинных интервалов R – R с верхней границей вдоль линии идентичности. В эти видеоролики также можно добавлять линии и регулировать скорость, чтобы можно было видеть точные соотношения между ударами (см. Рисунок 8 и дополнительные видеоролики 3–6).Дополнительные видео 1, 2 соответствуют этому рисунку.

Рис. 7. (Дополнительные видео 3–6) Кадры из динамических графиков Пуанкаре (http://wyattflanders.com/poincareplot/) шести разных собак демонстрируют различные модели интервалов R – R между собаками (кадры A, B ) и внутри собак (рамки C, D ). На кадрах (A, B) большие графики Пуанкаре без соединительных линий содержат 10 000 интервалов биений, а над этим графиком показаны соответствующие трехмерные гистографические графики Пуанкаре для всех 24 часов.Под трехмерными гистографическими графиками указан цветовой код для этой собаки, который соответствует анимированному графику Пуанкаре на этом рисунке и в сопутствующих дополнительных видео. Справа от этой панели из динамических двумерных графиков Пуанкаре неподвижные кадры из 1000 интервалов с линиями представлены отношения между ударами. Неподвижные кадры были захвачены в разные моменты времени во время 24-часовой записи электрокардиографии (кадры 1–8 ). В кадре (A) собака в аквамарине (боксер) имеет кластерный рисунок без длинных-длинных интервалов, в то время как собака в желтом (мелкая смешанная порода) имеет длинный разветвленный рисунок с длинным-длинным R – R. интервальное облако.Сравните плотность ударов собаки желтого цвета (рамка A ) и собаки синего цвета (рамка B ). В кадре (B) боксер с кластерным рисунком (фиолетовый цвет) также имеет центральное облако из длинных-длинных интервалов. У добермана синего цвета наблюдается большой разброс между долгими интервалами. Рамки (C, D) иллюстрируют различные узоры внутри собаки. Час дня и цвет, представляющий этот час для динамических графиков Пуанкаре, указаны справа от трехмерного гистографического графика Пуанкаре для каждой собаки.Характер синусовой аритмии может меняться со временем в зависимости от вегетативной активности. Это также показывает, что если все 24 часа рассматривать одновременно, то истинная динамика интервальных отношений может быть замаскирована. Собака в кадре (C) (боксер) во время 0100 часа сна (золотой) имеет «разветвленный» рисунок с более медленными темпами; однако в течение часа бодрствования (коралловый) идентифицируется более кластерный образец с более высокой скоростью. У собаки в кадре (C) (Уитон терьер) в течение 09:00 (серый цвет) были отмечены широкие колебания частоты сердечных сокращений, связанные с различными видами деятельности, как зарегистрировано в дневнике.Это привело ко многим переходам скорости с более плотным узором; однако в течение часа сна (зеленый) была выявлена ​​другая картина с очевидной зоной избегания. Дополнительные видео 3–6 прилагаются к этому рисунку.

Рис. 8. Чтобы помочь в понимании некоторых геометрических паттернов, выявленных в собачьих исследованиях, после визуального осмотра был проведен анализ для классификации основных паттернов от ударов к ударам. Первоначально почасовые гистограммы интервалов R – R были проверены, чтобы идентифицировать гистограммы с одним распределением гауссовой формы и гистограммы с двумя или более очевидными распределениями, которые также имели область с небольшим количеством ударов (кадры A, C, E ).Статистика, относящаяся к характеристикам временной и частотной областей, представлена ​​в таблице 2. На этом рисунке показаны примеры двумерной гистограммы и соответствующий профиль спектра мощности / частотной области вариабельности сердечного ритма (кадры B, D, F ). Трехмерные тахограммы интервалов R – R и гистографические графики Пуанкаре для двух разных собак, показанных на кадрах (C, D) и кадрах (E, F) , заключены в скобки ниже. Каждая из этих собак была боксером.

Рис. 9. В часы стабильного сна на электрокардиограмме определялись целевые интервалы, которые сравнивались с графиками Пуанкаре. На этом рисунке показаны четыре общих шаблона. Каждая строка 30 с. На вставке — график Пуанкаре показанного кадра ЭКГ (для ясности конкретный интервал R – R в миллисекундах опущен). Кадр (A) показывает график Пуанкаре, когда синусовая аритмия в основном имеет отношение один короткий интервал R – R к одному длинному интервалу R – R.Поскольку нет последовательных коротких-коротких интервалов R – R, в нижнем левом углу графика Пуанкаре не видно кластеров интервалов. Кадр (B) показывает график Пуанкаре, когда первичное отношение составляет один длинный интервал R – R к двум или четырем коротким интервалам R – R. Короткие-короткие интервалы находятся в нижнем левом углу, а единственный длинный интервал между группами коротких интервалов дает треугольную форму (длинный – короткий интервал, за которым следуют короткие интервалы, за которыми следует короткий – длинный интервал).Кадр (C) показывает картину, когда синусовая аритмия состоит в основном из двух длинных интервалов R – R с группами коротких интервалов. Длинные-длинные интервалы приводят к появлению облака в верхнем правом углу, начиная с линии идентичности. В результате получается форма многоугольника. Кадр (D) иллюстрирует форму графика Пуанкаре с большей изменчивостью в интервалах R – R, создавая длинное-длинное облако интервалов. Начиная с кадра (D) интервалы R – R перед увеличением скорости более изменчивы, чем длинный интервал R – R, следующий за короткой последовательностью.То есть при синусовой аритмии длинный интервал после более высокой частоты более согласован, чем длинный интервал до более высокой частоты. Важно отметить, что эти примеры были взяты в то время, когда каждая из собак демонстрировала синусовую аритмию с предполагаемым высоким парасимпатическим тонусом и не прерывалась заметным повышением симпатического тонуса. Без сочувственного всплеска отметьте, что ни один из коротких-коротких интервалов не опускается ниже определенной точки. Хотя для наглядности шкала опущена, это было примерно 600 мс.Это соответствует пределу интервала R – R, наблюдаемому на тахограмме интервала R – R (см. Рисунок 7 и Таблицу 3). Для каждого кадра цифры красного цвета представляют собой длинные интервалы R – R, а числа черного цвета — короткие интервалы R – R. Если после числа стоит знак «?», Это означает, что существует некоторая неопределенность в отношении точного количества интервалов, определенных как длинные или короткие (например, продолжительность интервала R – R средняя).

Трехмерные тахограммы и гистографические графики Пуанкаре

Трехмерные графики показали более точное представление распределений биений (рис. 4, 8), что позволило выбрать 25 сгруппированных и 25 разветвленных паттернов интервалов R – R (рис. 8).Анализ вариабельности сердечного ритма во временной и частотной областях выявил более низкую частоту сердечных сокращений и неоднозначные доказательства большей парасимпатической модуляции с распределением сердечных сокращений, характеризуемым как разветвленное по сравнению с кластеризованным (Рисунок 8 и Таблица 2B). Удары сгруппированы больше с последовательностью коротких и длинных интервалов. То есть последняя последовательность ударов коротких – длинных интервалов была более последовательной, чем последовательность длинных – коротких интервалов. При изучении этих графиков важно иметь в виду, что плотность интервалов математически будет показывать большую плотность для коротких интервалов, а не для более длинных интервалов, но это не отражает «время», которое сердце потратило на более короткие или более длинные интервалы.

Электрокардиографическая связь с моделями импульсов

График изменения частоты пульса с замедлением пульса

Чтобы понять характер сердечных сокращений, выявленных у собаки, исследовали динамические графики Пуанкаре в сочетании с визуализацией электрокардиограммы. Рисунок 9 иллюстрирует это обследование четырех собак в течение часа стабильного сна, выявляя различные паттерны синусовой аритмии и соответствующие графики Пуанкаре. Обратите внимание, что во время этих стабильных периодов сна с вероятным низким уровнем симпатической активности короткие-короткие интервалы R – R вдоль линии идентичности отсутствуют (сравните с рисунками 7, 8).Однако точка бифуркации постоянна и определяется у собаки, когда частота сердечных сокращений замедляется после симпатической стимуляции, связанной с возбуждением (рис. 10 и дополнительное видео 7). Частота сердечных сокращений человека линейно замедляется во всем диапазоне интервалов сердечных сокращений; однако, хотя сердце собаки сначала замедляется по линии идентичности, когда частота сердечных сокращений замедляется до определенного интервала, развивается бифуркация. Этот интервал был назван «интервалом бифуркации». Дополнительным результатом сравнения графиков Пуанкаре с электрокардиограммой является «облако» более длинных интервалов.Облако, связанное с длинными-длинными (рис. 5D) интервалами у многих собак, сформировало массовый эффект интервалов, широко распространенных вокруг линии идентичности.

Рисунок 10. (Дополнительное видео 7) На этом рисунке показано замедление синусового ритма у человека и собаки. По мере того как синусовый узел человека замедляется, колебания между ударами ограничиваются по линии идентичности (рамка A ). По мере того как синусовый узел собаки замедляется (кадр B ), скорость замедляется по линии идентичности, как и у человека, примерно до 600 мс, когда происходит бифуркация с длинными – короткими интервалами R – R.Это показано на графиках Пуанкаре, а также на тахограмме на данном рисунке. Для наглядности масштаб графиков Пуанкаре по оси абсцисс не показан. Дополнительное видео 7 дополняет эту цифру.

Интервал бифуркации / зона

Было отмечено, что у собак интервал бифуркации визуально находился в узком диапазоне интервалов между ударами. Более того, этот интервал или зона бифуркации соответствовали той же визуальной точке, обозначенной на тахограмме как «линия» «обычно» самых коротких интервалов во время стабильного сна (см. Рисунок 5).Таким образом, для определения диапазона бифуркационного интервала, его отношения к общей частоте сердечных сокращений и его отношения к показателю парасимпатической модуляции с использованием общей переменная во временной области, SDNN с поправкой на частоту сердечных сокращений. Данные были нормально распределены с результатами в таблице 3. Средняя частота сердечных сокращений в течение часа сна умеренно коррелировала с интервалом бифуркации и SDNN с поправкой на частоту; то есть, чем длиннее интервал бифуркации, тем медленнее частота сердечных сокращений и выше SDNN.Интервал бифуркации имел 95% доверительный интервал (Таблица 3), что соответствовало диапазону ЧСС 97,8–102,8 ударов в минуту. Бифуркационный интервал не коррелировал с SDNN.

Таблица 3. Попарная корреляция бифуркационного интервала, измеренного в течение часа стабильного сна у 50 собак ^* , с частотой сердечных сокращений, R – R-интервалом, скорректированным SDNN и возрастом.

Парасимпатолитические и парасимпатомиметические лекарственные эффекты

Образцы частоты сердечных сокращений после приема атропина и гидроморфона сравнивались с исходным уровнем во время и после пика воздействия препарата (рисунки 11–14 и дополнительные видео 8, 9).После лечения парасимпатолитическим препаратом атропином частота сердечных сокращений увеличилась (уменьшение интервала между ударами), как и ожидалось. Кроме того, интервал между сокращениями действительно изменялся ниже идентифицированного интервала бифуркации линейным образом. Со временем динамические графики Пуанкаре и тахограммы показали, что по мере ослабления парасимпатолитических эффектов развивались бифуркации и нелинейное замедление сердечного ритма (увеличение интервала между ударами) (рисунки 11, 12, 14 и дополнительное видео 8). Лечение гидроморфоном с его парасимпатомиметическими эффектами (Deo et al., 2008) показали не только замедление частоты сердечных сокращений с увеличением интервала между ударами, но и потерю линейных изменений частоты сердечных сокращений. Зона избегания или недостатка биений, как видно на графиках Пуанкаре, была расширена (рисунки 11, 13, 14 и дополнительное видео 9). Каждая из описанных выше черт была отмечена у всех восьми собак.

Рисунок 11. Пиковые эффекты атропина (0,04 мг / кг при внутривенном введении) (рамка A ) и гидроморфона (0,2 мг / кг при внутривенном введении) (рамка B ) по сравнению с исходным уровнем (рамка C ) показаны на электрокардиограммах, трехмерных тахограммах и графиках Пуанкаре бигля 5.Во время записи исходного уровня синусовая аритмия имеет характер с небольшим количеством интервалов биений, которые можно идентифицировать как на тахограмме, так и на графиках Пуанкаре. Через самые длинные промежутки времени возле линии идентичности появляется облако. После введения атропина (Frame B ), которое приводит к снижению парасимпатической модуляции, частота сердечных сокращений не только увеличивается с потерей синусовой аритмии, но и структура интервалов между ударами становится линейной. После приема гидроморфона (Frame C ), который приводит к усилению парасимпатической модуляции, частота сердечных сокращений замедляется, а интервал бифуркации увеличивается с уменьшением интервалов ударов (зона избегания).Масштабирование всех изображений одинаково, чтобы показать пропорциональность.

Рисунок 12. (Дополнительное видео 8) Неподвижные кадры из динамических графиков Пуанкаре (Кадр A1–9 ) из электрокардиографических записей в два разных дня в течение периода стабильного отдыха (синий) и непосредственно перед, во время и после введения атропин (черный) (0,04 мг / кг, вводимый внутривенно) у бигля 8. Точки представляют интервал между ударами (суррогат R – R для интервала P – P, при этом все они подтверждены как синусовое происхождение) с линиями, соединяющими следующий интервал между ударами.Каждый кадр показывает 500 интервалов между ударами. После атропина парасимпатолитические эффекты приводят к тому, что интервалы между ударами становятся короче (кадры 1–4 ), а по мере восстановления парасимпатической модуляции интервалы между ударами становятся длиннее (кадры 5–9 ). Обратите внимание, что после лечения атропином формирование паттерна от удара к сокращению, характеризующееся бифуркацией, сводится к коротким интервалам, которые образуют линию идентичности. Когда частота сердечных сокращений замедляется (более длинные интервалы между ударами) с уменьшением эффекта лекарственного средства, бифуркация обнаруживается снова.В кадре (B) показано количество сокращений в конкретном интервале сокращений для стабильного времени отдыха (синий) и во время лечения атропином (черный). Двойной пик во время лечения атропином представляет собой более высокую скорость во время внутривенной инъекции, за которой следует истинный эффект лекарства и короткие интервалы между ударами. В кадре (C) график Пуанкаре иллюстрирует сравнение без соединительных линий всего базового периода и времени максимального эффекта атропина.Дополнительное видео 8 дополняет эту цифру.

Рисунок 13. (Дополнительное видео 9) Неподвижные кадры из динамических графиков Пуанкаре (Кадр A1–9 ), полученные из интервалов 24-часовых записей электрокардиографии в два разных дня в течение периода стабильного отдыха (синий) и непосредственно перед и после введения гидроморфона (красный) (0,2 мг / кг, вводимого внутривенно), введенного биглю 1. Точки представляют интервал между ударами (заменитель интервала R – R для интервала P – P, причем все они подтверждены как синусовое происхождение) с линиями, соединяющими следующий интервал между ударами.Каждый кадр показывает 1500 интервалов между ударами. После гидроморфона интервалы между ударами становятся длиннее. В кадрах ( 1–5) частота сердечных сокращений увеличивается, потому что собака возбуждается во время внутривенного введения, а затем успокаивается, когда лекарство начинает действовать. Частота сердечных сокращений и интервал между ударами изменяются с усилением действия препарата. Характерный паттерн с малым количеством интервалов биений (зона избегания) и интервалы биений, которые не колеблются вокруг линии идентичности, наблюдаются у собаки с высокой парасимпатической модуляцией, вызванной гидроморфоном.В кадре (B) показано количество ударов в конкретном интервале ударов для периода стабильного покоя (синий) и во время лечения гидроморфоном (красный). В кадре (C) график Пуанкаре иллюстрирует сравнение без соединительных линий всего базового периода и времени максимального эффекта гидроморфона. Дополнительное видео 9 дополняет эту цифру.

Рисунок 14. На этом рисунке используются двухмерные тахограммы (A, B) и трехмерные (C, D) , чтобы показать структуру и плотность синусовых интервалов до, во время и после лечения для уменьшения и увеличить парасимпатическую модуляцию.Записи были сделаны в два разных дня для каждой обработки. Рамка (A) (бигль 1) иллюстрирует изменения интервалов (бирюзовые точки представляют продолжительность интервала, а желтые линии соединяют последовательные интервалы) по мере ослабления лекарственного воздействия атропина (0,04 мг / кг, вводимого внутривенно). Уменьшение и увеличение продолжительности интервала, связанное с увеличением и уменьшением лекарственных эффектов атропина, видно на кадре (C) (бигль 1). По мере ослабления действия атропина интервал бифуркации увеличивается с увеличением количества сокращений по мере возвращения синусовой аритмии.Кадр (B, D) (бигль 8) показывает увеличивающуюся продолжительность интервала, связанную с усилением лекарственного воздействия гидроморфона (0,2 мг / кг, вводимого внутривенно). Воздействие гидроморфона приводит к увеличению количества сокращений, увеличению интервала бифуркации и большему разбросу длинных интервалов. Масштабирование для кадров (C, D) равно, чтобы показать пропорциональность плотности интервалов.

Обсуждение

В настоящем исследовании изучалась уникальная структура синусовых ритмов между ударами у собаки по сравнению с человеком.Для достижения целей исследования были разработаны дополнительные инструменты геометрического анализа биений. Основные результаты этого исследования включают в себя: (1) Во время синусовой аритмии собака имеет уникальный негауссовский и нелинейный паттерн по сравнению с людьми, что выявлено с помощью интервальных распределений (гистограмм и тахограмм) и карт от импульсов к ударам (две — трехмерный и динамический графики Пуанкаре). (2) Собаки имеют отчетливое распределение между ударами с областями с низкой плотностью ударов (зона избегания) и паттернами (сгруппированными и разветвленными), связанными с потенциально различным парасимпатическим и симпатическим влиянием, что отражено качественной оценкой показателей временной и частотной области изменчивость частоты сердечных сокращений.Кроме того, введение парасимпатолитических и парасимпатомиметических препаратов подтвердило роль парасимпатической системы в определении выявленных паттернов. (3) Паттерны изменчивости от удара к удару у собаки, подтвержденные динамическими графиками Пуанкаре, выявили согласованную область или зону (интервал бифуркации), в которой длинные и короткие интервалы синусовой аритмии стали нелинейными. Более того, результаты этого исследования на клинической популяции собак под влиянием спонтанных изменений вегетативной активности согласуются с гипотезами экспериментальных исследований на собаках (Fedorov et al., 2009, 2010; Глухов и др., 2013; Лу и др., 2013, 2014; Kalyanasundaram et al., 2019) синусового узла, которые демонстрируют вероятность парасимпатического влияния на синоатриальные проводящие пути (SACP). Наконец, эти исследования служат предпосылкой для потенциального понимания не только нормальной функции синусового узла у собак, но и потенциальных механизмов дисфункции синусового узла.

Различные способы ускорения и замедления

Каждый из геометрических индексов частоты сердечных сокращений, используемых при оценке изменений частоты сердечных сокращений, показал четкие различия между человеком и собакой.Уникальный паттерн, идентифицированный у собаки, может быть связан с ключевыми структурными компонентами комплекса синусового узла и электрофизиологическими последствиями парасимпатической модуляции, а также с тем, как они воздействуют на ключевые рецепторы спонтанной деполяризации стимулирующих клеток и выхода в окружающую ткань предсердия. Многочисленные исследования структуры и функции синусового узла делают вывод о сходстве между человеком и собакой (Федоров и др., 2009, 2010, 2012; Nikolaidou et al., 2012; Csepe et al., 2015, 2016; Kalyanasundaram et al., 2019), однако влияние модуляции блуждающего нерва может быть более сильным у собаки. В отличие от более мелких видов (например, мыши, кролика) с более тонким предсердием и синусовым узлом, который функционирует более похоже на двумерную структуру, у собаки и человека есть трехмерная структура (Федоров и др., 2009, 2010 , 2012; Nikolaidou et al., 2012; Li et al., 2017). В более крупных сердцах специфический SACP соединяет синусовый узел с предсердием (Fedorov et al., 2009, 2010, 2012; Nikolaidou et al., 2012; Глухов и др., 2013; Лу и др., 2014; Csepe et al., 2015; Ли и др., 2017; Kalyanasundaram et al., 2019). Эти дискретные пути выхода (2–5 у собак) были идентифицированы путем тщательных исследований структуры и функций с использованием оптического картирования с высоким разрешением, морфологии потенциала действия, иммуноокрашивания и гистологического подтверждения (Opthof, 2000). Поскольку эти узкие SACP замедляют скорость импульса от стимулирующих клеток, заряд накапливается, чтобы преодолеть несоответствие источник-приемник между синусовым узлом и предсердиями.Эти и другие исследования продемонстрировали, что стимуляция сердечных сокращений является результатом не только стимуляции клеток внутри сложного секционированного синусового узла, но также зависит от проведения этих импульсов, достигающих миокарда предсердий через SACP. Так же, как скорость спонтанной деполяризации смещается в расположении ведущих синусовых стимулирующих клеток, на SACP существенно влияют медиаторы вегетативного тонуса. Например, в зависимости от дозы аденозина или ацетилхолина не только мембранные (I _f ток) и напряжения (Ca ²⁺ ) часы подавляются для медленной деполяризации (Gao et al., 2010; Лу и др., 2013; Li et al., 2017), но прохождение через SACP замедлено (Opthof, 2000; Fedorov et al., 2009, 2010, 2012; Nikolaidou et al., 2012; Glukhov et al., 2013; Lou et al., 2013, 2014; Kalyanasundaram et al., 2019). Блокировка выхода через SACP может развиваться у собак с высоким уровнем ацетилхолина, соответствующим высокому тонусу блуждающего нерва, потенциально достигаемому во время сна (Глухов и др., 2013; Калянасундарам и др., 2019). Хотя внутренняя частота носовых пазух собаки (Evans et al., 1990; Du et al., 2017) и человека (Opthof, 2000; Li et al., 2017) похожи, более высокий парасимпатический тонус у собаки связан с более выраженной синусовой аритмией, о чем мы предполагаем, основываясь на идентифицированном паттерне интервалов в это исследование отчасти является следствием более глубокого воздействия на SACP, приводящего к блокировке выхода. Более того, хотя вариации в нелинейных паттернах синусового ритма наблюдались у собак, у собак с большей кластеризацией ударов с «более короткими» короткими и длинными интервалами была меньшая вариабельность, чем у тех, у которых было большее ветвление, что указывает на возможную разницу в балансе между ритмичность парасимпатического и симпатического тонуса.Конечно, для подтверждения этих гипотез необходимы дальнейшие исследования.

SACP и интервал бифуркации

Подробные и обширные исследования синусового узла собаки подтверждают существование SACP, которые подвержены блокировке выхода во время определенных нарушений, имитирующих парасимпатическую модуляцию. Более того, возможность декрементной проводимости будет поддерживать модуляцию выходного блока, и тогда это объяснит неточные кратные и кластеризацию интервалов. Экспериментальные исследования показывают, что ацетилхолин или аденозин могут влиять на деполяризацию стимулирующих клеток и проведение через SACP (Fedorov et al., 2009, 2010, 2012; Глухов и др., 2013; Lou et al., 2013, 2014). Следовательно, разумно предположить, что наши результаты, которые демонстрируют сгруппированные и разветвленные паттерны, связанные с соотношением коротких и длинных интервалов у собаки, могут следовать одной и той же модуляции скорости и ритма через выходную блокировку через SACP и замедленную фазу. четырехдеполяризация стимулирующих клеток. У собак с более длинными интервалами между ударами «облако», широко окружающее линию идентичности, может указывать на более глубокий эффект инициирования импульса, а не проведения SACP.Этот тип паттерна был выявлен у всех собак, которым вводили гидроморфон, который, как известно, оказывает парасимпатомиметическое действие на синусовый узел. Это наблюдение может быть согласовано с насыщением парасимпатического эффекта на синусовый узел, снижающим респираторную модуляцию вариабельности сердечного ритма. Последний выявляется у тренированных спортсменов (Goldberger et al., 1994). Мы скорректировали математическую предвзятость, присущую временному и частотному анализу, разделив на стандартное отклонение или квадрат стандартного отклонения, соответственно (Sacha and Pluta, 2008; Billman, 2011, 2013; Billman et al., 2015b; Sacha et al., 2013). Наконец, интригует то, что интервал бифуркации, при котором замедление сердечного ритма у собаки становится нелинейным, очень узкий 95% доверительный диапазон 97,8–102,8 ударов в минуту (583,5–613,5 мс) приблизительно соответствует внутреннему синусному узлу. скорость взрослой и пожилой собаки. Собственная скорость синусового узла — это скорость, которая присуща спонтанной деполяризации клеток синусового узла без вегетативной активности (Billman et al., 2015a). Как вычитается автономный ввод (например,g., фармакологическая блокада, хирургическая денервация, эксплантированное сердце) влияет на это значение (Evans et al., 1990). Кроме того, возраст является важным фактором, определяющим внутреннюю скорость у молодых собак (168 ± 11 ударов в минуту), имеющих более высокую скорость по сравнению со взрослыми (120 ± 9 ударов в минуту) и пожилыми (88 ± 9 ударов в минуту) собаками (Du et al., 2017 ).

Вариабельность сердечного ритма

На вариабельность сердечного ритма влияют множественные входные сигналы центральной и периферической парасимпатической и симпатической модуляции (Evans et al., 1990; Goldberger et al., 1994; Cerutti et al., 1995; Roossien et al., 1997; Stein et al., 2005; Биллман, 2011, 2013; Billman et al., 2015b; Шаффер и Гинзберг, 2017; Бехар и др., 2018а, б). Вариабельность является результатом сложных взаимодействий, и ее нельзя упростить, чтобы сказать, что высокая изменчивость повсеместно указывает на высокую парасимпатическую модуляцию (Goldberger et al., 1994; Costa et al., 2017; Shaffer and Ginsberg, 2017; Hayano and Yuda, 2019). Обе группы собак в этом исследовании имели большую вариабельность с использованием традиционных индексов временной области, чем у людей.Традиционные методы оценки вариабельности частоты, вызываемой синусовым узлом у людей, имеют существенные ограничения, особенно при оценке болезненных состояний, и это побудило использовать передовые методы (Hayano and Yuda, 2019). Некоторые показатели, используемые для оценки ритма у человека, не применимы к собаке. Например, процент последовательных интервалов R – R, которые отличаются более чем на 50 мс (pNN50), потому что эта разница слишком мала для собаки. Треугольный индекс неприменим, потому что собака не имеет сингулярного гауссовского распределения (Shaffer and Ginsberg, 2017).Кроме того, некоторые линейные измерения, используемые при оценке графиков Пуанкаре у людей, также недействительны для собак, поскольку они получены из исследований линейных изменений вдоль линии идентичности (Shaffer and Ginsberg, 2017). К ним относятся площадь эллипса (ширина / длина), которая представляет общую вариабельность сердечного ритма, стандартное отклонение, перпендикулярное линии идентичности, и стандартное отклонение вдоль линии идентичности. Недавно разработанные методы, позволяющие лучше понять вариабельность синусового ритма, были разработаны и заслуживают дальнейшей оценки у разных видов (Costa et al., 2017).

Помимо визуального геометрического анализа

Хотя в этом исследовании использовались динамические графики Пуанкаре и трехмерная визуализация, чтобы продемонстрировать разницу в интервалах между ударами между собакой и человеком, эти визуальные показатели неадекватны (Esperer et al., 2008). Более того, линейная количественная оценка неуместна, поэтому нелинейный анализ требует разведки. Они могут включать приблизительную или выборочную энтропию, анализ флуктуаций с исключенным трендом и фрактальные меры, а также разработку новых методологий посредством компьютерного моделирования вариации между ударами (Esperer et al., 2008; Николини и др., 2012; Khandoker et al., 2013; Бурыкин и др., 2014; Янив и др., 2014б; Энрикес и др., 2015; Шаффер и Гинзберг, 2017; Borracci et al., 2018; Валенте и др., 2018). У людей замедление сердечного ритма является континуумом, причем у некоторых наблюдается более медленный ритм (например, у спортсменов), но у нормальной собаки замедление сердечного ритма не является непрерывным процессом. Мы предполагаем, что собака имеет больший потенциал для изменений проводимости в SACP, что связано с парасимпатической модуляцией.Эта гипотеза подтверждается (1) резким изменением интервалов между ударами, (2) малочисленностью и группировкой ударов, а не континуумом интервалов биений, и (3) относительно постоянным интервалом бифуркации во время базовых условий.

Клиническая значимость

И люди, и собаки могут страдать дисфункцией синусового узла. Такая дисфункция может быть внутренней, внешней или обоими. Изменения в парасимпатической нервной системе или молекулярных мишенях, вероятно, играют важную роль, поэтому понимание взаимосвязи комплекса синусового узла с включением SACP, вероятно, жизненно важно для дифференциации заболевания, которое приводит к блокаде выхода, по сравнению с заболеванием, вызванным формированием импульса.Использование проиллюстрированных здесь методов может оказаться полезным в этом различении.

Ограничения

Наше исследование ограничено поверхностной электрокардиограммой без прямой оценки множества входов, контролирующих синусовый ритм. Однако наблюдаемый паттерн подтверждает экспериментальные исследования синусового узла у собак. Исследуемая популяция собак и людей включала широкий диапазон возрастов; однако диапазон возраста между боксерами и не боксерами был разным и, вероятно, отвечал за разницу во взаимосвязи возраста с индексами вариабельности сердечного ритма во временной области.Известно, что приравнять возраст собаки к человеческому возрасту сложно, нелинейно и сильно варьируется в зависимости от породы собаки (Cotman and Head, 2008). Следовательно, попытки сравнить влияние возраста между собакой и человеком из нашего исследования невозможны. Известно, что функция синусового узла меняется с возрастом, и это необходимо учитывать. Кроме того, поскольку были изучены 32 разные породы разных размеров с кастрированными 108 собаками, сравнение с людьми по весу или полу не проводилось.Хотя единственными критериями входа, которые различались между собаками и людьми, была продолжительность синусовой паузы, это не повлияло на разницу в формировании паттерна между ударами, поскольку нелинейное изменение происходило с интервалами, которые были более чем на 1000 мс короче. чем определенная пауза. Подчеркивается, что вегетативная активность напрямую не измерялась, а вариабельность сердечного ритма дает лишь косвенную качественную оценку парасимпатической активности сердца. Необходим более продвинутый анализ для дальнейшего изучения потенциальных механизмов уникального паттерна синусовой аритмии у собак.

Заключение

Наше исследование продемонстрировало отчетливые различия в синусовых ритмах между ударами у собак и людей. Определенные закономерности внутри и между собаками были связаны с различиями в частоте сердечных сокращений, вариабельности во временной и частотной области. Лечение атропином в качестве парасимпатолитического агента приводило к небольшому изменению интервалов биений, которые соответствовали линии идентичности, в то время как лечение гидроморфоном в качестве парасимпатомиметического агента приводило к расширению и преувеличению паттернов, идентифицированных без линейного изменения интервалов между сердечными сокращениями. .Нелинейные ритмы синусовой аритмии у собак требуют оценки с использованием анализов, соответствующих динамике. Множественность входных сигналов, которая приводит к динамике между ударами, идентифицированная у нормальных собак, согласуется с возможностью не только изменений в инициировании синусовых импульсов, но также и с переменной блокировкой выхода в пределах SACP. Кроме того, эти результаты могут дать представление о возможных механизмах дисфункции синусового узла, наблюдаемых у собак, которые имеют след болезни, аналогичный человеческому.

Наборы данных, созданные для этого исследования, доступны по запросу соответствующему автору.

Заявление об этике

Исследование на животных было рассмотрено и одобрено IACUC Корнельского университета для изучения лекарственных препаратов. Письменное информированное согласие было получено от владельцев на участие их животных в этом исследовании.

Авторские взносы

NM разработал исследование, проанализировал данные, создал все изображения, интерпретировал данные и написал рукопись.WF создала программное обеспечение для анализа и внесла свой вклад в интерпретацию данных. RP внесла свой вклад в интерпретацию данных и просмотрела рукопись.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Мы хотим искренне поблагодарить докторов наук. Сабине Манн и Франсуазе Вермейлен за помощь в проведении статистического анализа; Шари Хемсли за помощь в редактировании 24-часовых холтеровских записей; и Келси Кернс, Андреа Гладули, Эллен Ганзель, Эмили Херрольд и Кейтлин Хокансон за помощь в управлении данными.Мы также благодарны Дону Гринфилду и Forest Medical, Сиракузы, штат Нью-Йорк, США, за предоставление нам доступа к необработанным данным Холтера для нашего исследования. Мы признательны исследователям, которые создали и поддерживают хранилище телеметрических и холтеровских ЭКГ (THEW) в Медицинском центре Университета Рочестера, Рочестер, штат Нью-Йорк, США. Особая благодарность д-ру Джорджу Биллману за критический вклад.

Дополнительные материалы

Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https: // www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphys.2019.01548/full#supplementary-material

Сокращения

RMSSD, квадратный корень из среднего квадрата последовательных разностей интервалов; Интервалы R – R или интервалы между ударами, продолжительность между двумя комплексами QRS (интервалы R – R или интервалы между ударами) и проверенный суррогат для интервалов P – P для этого исследования; SACP, синоатриальные проводящие пути; SDANN, среднеквадратическое отклонение всех 5-минутных интервалов биений; SDNN, стандартное отклонение всех интервалов биений; SDNNIn, среднее значение стандартных отклонений всех 5-минутных интервалов биений (индекс)

Сноски

Список литературы

Амбрози, К.М., Федоров В. В., Шуесслер Р. Б., Роллинз А. М., Ефимов И. Р. (2012). Количественная оценка ориентации волокон в комплексе предсердного кардиостимулятора собаки с помощью оптической когерентной томографии. J. Biomed. Опт. 17: 071309. DOI: 10.1117 / 1.JBO.17.7.071309

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бехар, Дж. А., Розенберг, А. А., Шемла, О., Мерфи, К. Р., Корен, Г., Биллман, Г. Е. и др. (2018a). Универсальное масштабное соотношение для определения спектральных диапазонов мощности при анализе вариабельности сердечного ритма у млекопитающих. Фронт. Physiol. 9: 1001. DOI: 10.3389 / fphys.2018.01001

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бехар, Дж. А., Розенберг, А. А., Вайзер-Битун, И., Шемла, О., Александрович, А., Конюхов, Э. и др. (2018b). PhysioZoo: новая платформа с открытым доступом для анализа вариабельности сердечного ритма по электрокардиографическим данным млекопитающих. Фронт. Physiol. 9: 1390. DOI: 10.3389 / fphys.2018.01390

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Биллман, Г.Э., Каньоли, К. Л., Чепе, Т., Ли, Н., Райт, П., Молер, П. Дж. И др. (2015a). Брадикардия, вызванная тренировками: данные об усилении парасимпатической регуляции без изменений внутренней функции синоатриального узла. J. Appl. Physiol. 118, 1344–1355. DOI: 10.1152 / japplphysiol.01111.2014

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Биллман, Г. Э., Хуикури, Х. В., Саша, Дж., И Триммел, К. (2015b). Введение в вариабельность сердечного ритма: методологические соображения и клиническое применение. Фронт. Physiol. 6:55. DOI: 10.3389 / fphys.2015.00055

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Блейк, Р. Р., Шоу, Д. Дж., Калшоу, Г. Дж., И Мартинес-Перейра, Ю. (2018). Графики Пуанкаре как показатель вариабельности сердечного ритма у здоровых собак. J. Vet. Кардиол. 20, 20–32. DOI: 10.1016 / j.jvc.2017.10.006

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Boineau, J. P., Schuessler, R. B., Hackel, D. B., Miller, C. B., Brockus, C.W., и Wylds, A.C. (1980). Широкое распространение и дифференциация скорости кардиостимулятора предсердий. Am. J. Physiol. Circ. Physiol. 239, h506 – h515. DOI: 10.1152 / ajpheart.1980.239.3.h506

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Борраччи, Р. А., Монтойя Пульвет, Дж. Д., Ингино, К. А., Фитц Морис, М., Хиршон Прадо, А., и Домине, Э. (2018). Геометрические паттерны графиков временной задержки от различных сердечных ритмов и аритмий с использованием краткосрочных сигналов ЭКГ. Clin. Physiol. Функц. Imaging 38, 856–863. DOI: 10.1111 / cpf.12494

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Brodde, O.E., Konschak, U., Becker, K., Rüter, F., Poller, U., Jakubetz, J., et al. (1998). Сердечные мускариновые рецепторы с возрастом уменьшаются. Исследования in vitro и in vivo. J. Clin. Инвестировать. 101, 471–478. DOI: 10.1172 / JCI1113

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бурыкин, А., Коста, М.Д., Citi, L., и Goldberger, A. L. (2014). Карты задержки динамической плотности: новый простой метод визуализации поведения сложных систем. BMC Med. Сообщить. Decis. Мак. 14: 6. DOI: 10.1186 / 1472-6947-14-6

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Черутти, С., Бьянки, А. М., и Майнарди, Л. Т. (1995). «Спектральный анализ сигнала вариабельности сердечного ритма» в «Вариабельность сердечного ритма », ред. М. Малик и А. Дж. Камм (Wiley, NJ: Wiley).

Google Scholar

Коста, М. Д., Дэвис, Р., и Голдбергер, А. Л. (2017). Фрагментация сердечного ритма: новый подход к анализу динамики сердечного интервала между ударами. Фронт. Physiol. 8: 255. DOI: 10.3389 / fphys.2017.00255

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Котман, К. У., и Хед, Э. (2008). Собачья (собачья) модель старения и болезней человека: диетические, экологические и иммунотерапевтические подходы. J. Alzheimers Dis. 15, 685–707. DOI: 10.3233 / JAD-2008-15413

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чепе, Т. А., Калянасундарам, А., Хансен, Б. Дж., Чжао, Дж., И Федоров, В. В. (2015). Фиброз: структурный модулятор физиологии и дисфункции синоатриального узла. Фронт. Physiol. 6:37. DOI: 10.3389 / fphys.2015.00037

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чепе, Т. А., Чжао, Дж., Хансен, Б. Дж., Ли, Н., Сул, Л.В., Лим П. и др. (2016). Структура синоатриального узла человека: трехмерная микроанатомия синоатриальных проводящих путей. Прог. Биофиз. Мол. Биол. 120, 164–178. DOI: 10.1016 / j.pbiomolbio.2015.12.011

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Део С., Барлоу М., Гонсалес Л., Йошишиге Д. и Кэффри Дж. (2008). Холинергическая локализация δ-опиоидных рецепторов в предсердиях и узле SA собаки. Am. J. Physiol. Слышать. Circ. Physiol. 294, H829 – H838.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Ду, Дж., Дэн, С., Пу, Д., Лю, Ю., Сяо, Дж., И Ше, К. (2017). Возрастное подавление активируемого гиперполяризацией циклического нуклеотид-зависимого канала 4 вызывает ухудшение функции синоатриального узла собак. Acta Biochim. Биофиз. Грех. 49, 400–408. DOI: 10.1093 / abbs / gmx026

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эсперер, Х. Д., Эсперер, К., и Коэн, Р. Дж. (2008). Сердечные аритмии накладывают определенные отпечатки на графики Лоренца. Ann. Неинвазивная электрокардиол. 13, 44–60. DOI: 10.1111 / j.1542-474X.2007.00200.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эванс, Дж. М., Рэндалл, Д. К., Функ, Дж. Н. и Кнапп, К. Ф. (1990). Влияние сердечной иннервации на собственную частоту сердечных сокращений у собак. Am. J. Physiol. Circ. Physiol. 258, h2132 – h2137. DOI: 10.1152 / ajpheart.1990.258.4.h2132

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Федоров, В.В., Чанг, Р., Глухов, А. В., Костецки, Г., Янкс, Д., Шуесслер, Р. Б. и др. (2010). Сложные взаимодействия между синоатриальным узлом и предсердием во время возвратных аритмий в сердце собаки. Тираж 122, 782–789. DOI: 10.1161 / CIRCULATIONAHA.109.935288

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Федоров В. В., Глухов А. В., Чанг Р. (2012). Барьеры проводимости и проводящие пути комплекса синоатриального водителя ритма: их роль в нормальном ритме и предсердных аритмиях. Am. J. Physiol. Circ. Physiol. 302, h2773 – h2783. DOI: 10.1152 / ajpheart.00892.2011

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Федоров В. В., Шюсслер Р. Б., Хемфилл М., Амбрози К. М., Чанг Р., Волошина А. С. и др. (2009). Структурные и функциональные доказательства дискретных путей выхода, которые соединяют синусно-предсердный узел собаки и предсердия. Circ. Res. 104, 915–923. DOI: 10.1161 / CIRCRESAHA.108.193193

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гао, З., Чен, Б., Джойнер, М.А., Ву, Ю., Гуань, X., Коваль, О.М., и др. (2010). Высвобождение I (f) и SR Ca (2+) способствует активности водителя ритма в клетках синоатриального узла собак. J. Mol. Клетка. Кардиол. 49, 33–40. DOI: 10.1016 / j.yjmcc.2010.03.019

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гладули А., Мойз Н. С., Хемсли С. А. и Отани Н. Ф. (2011). Графики Пуанкаре и тахограммы выявляют паттерн биений при синдроме слабости синусового узла с наджелудочковой тахикардией и вариабельной блокадой АВ-узлов. J. Vet. Кардиол. 13, 63–70. DOI: 10.1016 / j.jvc.2010.12.001

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Глухов А. В., Хаге Л. Т., Хансен Б. Дж., Педраса-Тоскано А., Варгас-Пинто П., Хэмлин Р. Л. и др. (2013). Повторный вход синоатриального узла в модель хронического инфаркта левого желудочка у собак. Circ. Аритмия Электрофизиол. 6, 984–994. DOI: 10.1161 / CIRCEP.113.000404

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гольдбергер, Дж.Дж., Ахмед, М. В., Паркер, М. А., и Кадиш, А. Х. (1994). Диссоциация вариабельности сердечного ритма от парасимпатического тонуса. Am. J. Physiol. Circ. Physiol. 266, h3152 – h3157. DOI: 10.1152 / ajpheart.1994.266.5.h3152

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Энрикес, Т. С., Мариани, С., Бурыкин, А., Родригес, Ф., Сильва, Т. Ф., и Голдбергер, А. Л. (2015). Мультимасштабные графики Пуанкаре для визуализации структуры временных рядов сердцебиения. BMC Med.Сообщить. Decis. Мак. 16:17. DOI: 10.1186 / s12911-016-0252-0

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кальянасундарам, А., Ли, Н., Хансен, Б. Дж., Чжао, Дж., И Федоров, В. В. (2019). Синоатриальный узел собаки и человека: различия и сходства в структуре, функциях, молекулярных профилях и аритмии. J. Vet. Кардиол. 22, 2–19. DOI: 10.1016 / j.jvc.2018.10.004

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хандокер, А.Х., Кармакар К., Бреннан М., Восс А. и Паланисвами М. (2013). Методы построения графиков Пуанкаре для анализа вариабельности сердечного ритма. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Springer Science + Business Media.

Google Scholar

Крохова Ю., Чиппелова Б., Турианикова З., Лазарова З., Вист Р., Яворка М. и др. (2018). Анализ информационной области механизмов дыхательной синусовой аритмии. Physiol. Res. 67, S611 – S618.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Ли, Н., Хансен, Б. Дж., Чепе, Т. А., Чжао, Дж., Игноцци, А. Дж., Сул, Л. В. и др. (2017). Избыточные и разнообразные интранодальные кардиостимуляторы и проводящие пути защищают синоатриальный узел человека от сбоя. Sci. Пер. Med. 9: eaam5607. DOI: 10.1126 / scitranslmed.aam5607

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лу К., Глухов А. В., Хансен Б., Хаге Л., Варгас-Пинто П., Биллман Г. Э. и др. (2013). Тахибрадические аритмии: критическая роль индуцированной аденозином синоатриальной блокады проводимости в паузах после тахикардии. Слушайте. Ритм 10, 110–118. DOI: 10.1016 / j.hrthm.2012.09.012

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лу, К., Хансен, Б. Дж., Федоренко, О., Чепе, Т. А., Кальянасундарам, А., Ли, Н. и др. (2014). Повышающая регуляция аденозиновых рецепторов A1 способствует дисфункции синоатриального узла при хронической сердечной недостаточности у собак за счет обострения нарушений узловой проводимости, выявленных с помощью нового двустороннего интрамурального оптического картирования. Тираж 130, 315–324.DOI: 10.1161 / CIRCULATIONAHA.113.007086

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Малик, М., Биггер, Дж. Т., Камм, А. Дж., Клейгер, Р. Э., Маллиани, А., Мосс, А. Дж. И др. (1996). Вариабельность сердечного ритма: стандарты измерения, физиологическая интерпретация и клиническое использование. евро. Сердце J. 17, 354–381.

Google Scholar

Мигиу А., Хексимер С. (2012). Контроль парасимпатической регуляции частоты сердечных сокращений: роль привратника для белков RGS в синоатриальном узле. Фронт. Physiol. 3: 204. DOI: 10.3389 / fphys.2012.00204

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Моиз, Н. С., Гладули, А., Хемсли, С. А., и Отани, Н. Ф. (2010). «Зона избегания»: распределение интервалов RR в тахограммах, гистограммах и графиках Пуанкаре собаки-боксера. J. Vet. Кардиол. 12, 191–196. DOI: 10.1016 / j.jvc.2010.07.001

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Монфреди О., Мальцева Л.А., Сперджен, Х.А., Бойетт, М.Р., Лакатта, Э.Г., Мальцев, В.А. (2013). Изменение периодичности локального высвобождения кальция от удара к удару вносит вклад во внутренние вариации длины спонтанного цикла в изолированных одиночных клетках синоатриального узла. PLoS One 8: e67247. DOI: 10.1371 / journal.pone.0067247

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Николини П., Чиулла М. М., де Асмундис К., Магрини Ф. и Бругада П. (2012). Прогностическое значение вариабельности сердечного ритма у пожилых людей, меняющее перспективу: от симпатовагального баланса к теории хаоса. Pacing Clin. Электрофизиол. 35, 621–637. DOI: 10.1111 / j.1540-8159.2012.03335.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Николаиду, Т., Асланиди, О. В., Чжан, Х., Ефимов, И. Р. (2012). Взаимосвязь структура-функция в синусовых и атриовентрикулярных узлах. Pediatr. Кардиол. 33, 890–899. DOI: 10.1007 / s00246-012-0249-0

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Оптхоф Т. (2000). Нормальный диапазон и детерминанты собственной частоты сердечных сокращений у человека. Cardiovasc. Res. 45, 177–184.

Google Scholar

Руссиен, А., Брюнстинг, Дж. Р., Неймейер, А., Заагсма, Дж., И Зийлстра, В. Г. (1997). Влияние вазоактивного кишечного полипептида на частоту сердечных сокращений в связи с блуждающим кардиоускорением у собак в сознании. Cardiovasc. Res. 33, 392–399.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Sacha, J., Barabach, S., Statkiewicz-Barabach, G., Sacha, K., Müller, A., Piskorski, J., et al. (2013).Как усилить или ослабить зависимость ВСР от ЧСС — Описание метода и его перспективы. Внутр. J. Cardiol. 168, 1660–1663. DOI: 10.1016 / j.ijcard.2013.03.038

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Саша, Дж., И Плута, В. (2008). Изменения средней частоты пульса приводят к изменению вариабельности частоты пульса по математическим причинам. Внутр. J. Cardiol. 128, 444–447. DOI: 10.1016 / j.ijcard.2007.06.047

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сасси, Р., Cerutti, S., Lombardi, F., Malik, M., Huikuri, H.V, Peng, C.-K., et al. (2015). Достижения в области анализа сигналов вариабельности сердечного ритма: совместное заявление рабочей группы E-Cardiology ESC и европейской ассоциации сердечного ритма, одобренное Азиатско-Тихоокеанским обществом сердечного ритма. Europace 17, 1341–1353. DOI: 10.1093 / europace / euv015

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Штейн, П. К., Домитрович, П. П., Хуэй, Н., Раутахарью, П.и Готтдинер Дж. (2005). Иногда более высокая вариабельность сердечного ритма не лучше вариабельности сердечного ритма: результаты графического и нелинейного анализа. J. Cardiovasc. Электрофизиол. 16, 954–959. DOI: 10.1111 / j.1540-8167.2005.40788.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Валенте, М., Яворка, М., Порта, А., Бари, В., Крохова, Дж., Чиппелова, Б. и др. (2018). Одномерные и многомерные меры условной энтропии для характеристики краткосрочной сердечно-сосудистой сложности при физиологическом стрессе. Physiol. Измер. 39: 014002. DOI: 10.1088 / 1361-6579 / aa9a91

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Янив Ю., Ахмет И., Лю Дж., Ляшков А. Э., Гуйриба Т.-Р., Окамото Ю. и др. (2014a). Синхронизация часов пейсмекерных клеток синоатриального узла и его вегетативная модуляция усложняют интервалы биений сердца. Слушайте. Ритм 11, 1210–1219. DOI: 10.1016 / j.hrthm.2014.03.049

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Янив, Ю., Ляшков, А.Е., Сиренко, С., Окамото, Ю., Гириба, Т.-Р., Зиман, Б.Д. и др. (2014b). Стохастичность, присущая механизмам связанных часов, лежит в основе изменчивости от удара к удару спонтанного возбуждения потенциала действия в пейсмекерных клетках синоатриального узла. J. Mol. Клетка. Кардиол. 77, 1–10. DOI: 10.1016 / j.yjmcc.2014.09.008

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Zhang, L., Guo, T., Xi, B., Fan, Y., Wang, K., Bi, J., et al. (2015). Автоматическое распознавание сердечных аритмий по геометрическим рисункам графиков Пуанкаре. Physiol. Измер. 36, 283–301. DOI: 10.1088 / 0967-3334 / 36/2/283

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

физиология, критерии ЭКГ и клинические значения — ЭКГ и ЭХО

Ритм определяется как три последовательных удара сердца с идентичной формой волны на ЭКГ. Сходство форм сигналов указывает на то, что источник импульса одинаков. Синусно-предсердный (SA) узел (SA) в нормальных условиях является кардиостимулятором, и его ритм обозначается как синусовый ритм .Следовательно, синусовый ритм — это нормальный ритм сердца. Физиология SA-узла и пейсмекерных клеток в сердце обсуждалась ранее. В данной статье рассматриваются в основном особенности ЭКГ синусового ритма.

Определение (критерии) синусового ритма

• Регулярный ритм с частотой желудочков от 50 до 100 ударов в минуту.
• Зубец P с постоянной морфологией перед каждым комплексом QRS.
• Зубец P положительный в отведении II.

На рисунке 1 (ниже) показан нормальный синусовый ритм при скорости бумаги 25 мм / с.

На рисунке 2 (ниже) показана точно такая же ЭКГ при 50 мм / с.

Ручной расчет пульса

При скорости бумаги 25 мм / с частота сердечных сокращений равна 300, деленному на количество больших прямоугольников между двумя ударами (для простоты используйте расстояние между двумя зубцами R). Как видно на рис. 2 , между двумя зубцами R есть 5 больших прямоугольников, следовательно, частота сердечных сокращений составляет:

300/5 = 60 уд / мин

При скорости бумаги 50 мм / с частота сердечных сокращений равна 600, деленному на количество больших прямоугольников между двумя ударами.Как видно на рис. 2 , между двумя зубцами R есть 10 больших прямоугольников:

600/10 = 60 уд / мин.

См. Рисунок 3 для пояснения.

Рисунок 3. Ручной расчет пульса.

Лечение

Синусовый ритм — это нормальный ритм сердца, лечение не требуется.

Следующая глава

Синусовая аритмия (дыхательная синусовая аритмия)

Главы по теме

Синусовая тахикардия

Синусовая брадикардия

Желудочковая тахикардия

Диагностика и лечение тахиаритмий (тахикардий)

Просмотреть все разделы Сердечные аритмии .

Кардиоверсия для нормализации синусового ритма Вашингтон, округ Колумбия и Мэриленд

Зачем нужна кардиоверсия?

A кардиоверсия Процедура может быть выполнена вашим врачом для восстановления нормального синусового ритма , если вы страдаете сердечной аритмией. Обычно это делается в ситуациях, когда у пациента нарушение сердечного ритма , которое не прошло медикаментозной терапии, например, антиаритмическими препаратами.И суправентрикулярных (ритмы, которые происходят из двух верхних камер сердца — предсердий ) и желудочковых (ритмы, исходящие из одного из двух нижних желудочков ) аритмии могут быть поддаются кардиоверсии . Наиболее частыми амбулаторными аритмиями, которые подвергаются плановой амбулаторной кардиоверсии, являются фибрилляция предсердий и трепетание предсердий. Более неотложная кардиоверсия проводится тем пациентам в больнице или пациентам, с которыми сталкивается бригада скорой медицинской помощи, которые страдают нестабильной желудочковой аритмией или фибрилляцией предсердий с очень быстрой и неконтролируемой частотой сердечных сокращений.

Рис. 1. Изображение внешнего дефибриллятора, используемого для выполнения кардиоверсии.

Нормальное сердце

Вкратце, как описано в разделе «Нормальное сердце», синусовый узел , структура в верхнем правом предсердии , деполяризуется обычно от 60 до 100 раз в минуту, посылая электрический импульс через оба предсердия к АВ-узлу . . Вкратце, это приводит к синхронизированному сокращению биатральных предсердий до того, как сокращение желудочков (нижней камеры) вытесняет кровь из сердца в кровоток. AV-узел , структура, которая находится в середине сердца, обычно является единственным электрическим соединением между предсердиями и желудочками . Узел AV служит сигналом светофора, контролируя частоту электрических импульсов от предсердий , позволяя достичь желудочков , ограничивая опасность проведения 1: 1 быстрых ритмов от предсердия к желудочкам .

Рисунок 2. Иллюстрация нормальной проводящей системы. Синусовый узел, расположенный в верхнем правом предсердии, деполяризует и посылает электрический импульс через оба предсердия, как правило, с частотой 60-90 ударов в минуту. Чтобы этот импульс достиг желудочков в нормальном сердце, он должен пройти через АВ-узел, где он встречает нормальную минимальную задержку, прежде чем он продолжит свой путь к желудочкам через ветви пучка.

Мерцание предсердий

Во время фибрилляции предсердий предсердий могут сокращаться от 400 до 600 ударов в минуту нерегулярно и хаотично.К счастью, атриовентрикулярный узел , центр «управления движением» предотвращает 1: 1 проводимость к желудочкам. Это может позволить каждые 2-3 сокращения предсердий проходить в желудочков нерегулярным образом. Результат хаотической активности предсердий и быстрой нерегулярной реакции желудочков обычно приводит к симптомам сердцебиения, трепетания грудной клетки, головокружения, одышки и, возможно, утомляемости. Поэтому в зависимости от вашей истории болезни врач может порекомендовать вам плановую кардиоверсию.

Рис. 3. Изображение фибрилляции предсердий с хаотической электрической деполяризацией верхних камер предсердий.

Чего ожидать

Обычно ваш врач попросит вас воздержаться от еды (ничего не есть), начиная с полуночи перед процедурным днем. Утром вы можете запивать лекарства глотком воды, но проконсультируйтесь с врачом для получения конкретных инструкций. Вы попадете в специальную процедурную комнату, где подключитесь к аппаратам для мониторинга сердца и АД.Там будут медсестры и, возможно, даже анестезиологов и (врачей, специализирующихся на седации), которые будут следить за вами и вашим дыханием во время процедуры. Две липкие прокладки будут помещены на вашу грудь, как правило, одна спереди и одна на спине для выполнения процедуры. После того, как вы уснете, небольшой электрический разряд, синхронизированный с сокращениями вашего сердца, будет доставлен к двум подушечкам на груди, улавливая электрический сигнал сердца и возвращая вас к нормальному синусовому ритму .Этот шок пытается электрически захватить все сердечные клетки, тем самым прерывая и прекращая ненормальное нарушение ритма.

Рис. 4. Иллюстрация процедуры электрической кардиоверсии.

Эта процедура имеет высокий процент успеха по преобразованию вас обратно к нормальному синусовому ритму , но в зависимости от вашего нарушения ритма и его продолжительности, иногда невозможно поддерживать вас в нормальном ритме; то есть вы конвертируете в нормальный синусовый ритм , но вскоре после этого (даже через несколько секунд) возвращаетесь к своей аритмии .Это состояние чаще встречается у пациентов с длительной фибрилляцией предсердий, не принимающих лекарства. Кардиоверсия Процедура не подходит для всех пациентов с фибрилляцией предсердий , и ваш врач внимательно изучит вашу историю болезни вместе с вами. В редких случаях у вас может появиться покраснение в месте установки нагрудных подушечек и поражения электрическим током.

Рис. 5. Проведение электрического кардиоверсионного шока с преобразованием фибрилляции предсердий на левой стороне графика в нормальный синусовый ритм справа.

Обычно вы можете пойти домой в тот же день после процедуры после короткой фазы восстановления, чтобы дать успокоительным лекарствам вымыться. Поскольку вам сделали успокоительное, вам понадобится кто-нибудь, чтобы отвезти вас в больницу и отвезти домой.

Разжижители крови и антикоагулянты

Если у вас в анамнезе была фибрилляция предсердий и кардиоверсия запланирована для восстановления нормального синусового ритма , вам, как правило, необходимо раз в неделю проходить лабораторные анализы в течение 4 недель, показывающие терапевтическое разжижение крови. Уровни до кардиоверсии могут быть выполнены.Лабораторный тест, INR (международное нормализованное соотношение), является мерой системного терапевтического уровня вашего препарата варфарин (разжижитель крови, также известный как кумадин). Как правило, нам нравится иметь МНО в диапазоне 2-3. Это сделано для снижения риска инсульта, если у вас есть тромб в левом предсердии . Антикоагулянты (разжижители крови) помогают предотвратить образование тромбов в верхних предсердиях , которые возникают во время фибрилляции предсердий из-за застоя крови, который возникает, когда предсердия хаотично бьются со скоростью 400-600 ударов в минуту.С процедурой кардиоверсия существует риск смещения любых сгустков в сердце после восстановления нормального синусового ритма и синхронизированного сокращения предсердий. Некоторые пациенты могут отказаться от антикоагулянтной терапии до кардиоверсии , согласившись на процедуру, называемую чреспищеводной эхокардиограммой (TEE). TEE — это ультразвуковое исследование, которое позволяет визуализировать левого предсердия , чтобы исключить «тихий» сгусток в сердце.Это выполняется путем помещения небольшого ультразвукового зонда под седативный эффект в пищевод, чтобы лучше визуализировать камеры сердца. Эта процедура относительно короткая, обычно длится менее 15 минут. Если сгустка нет, ваш врач продолжит кардиоверсию . После кардиоверсии вам необходимо будет принимать антикоагулянты не менее 4 недель, если не дольше, в зависимости от вашей истории болезни. Это сделано для предотвращения образования сгустка, который может произойти при «оглушении» предсердий сразу после кардиоверсии .Если у вас была фибрилляция предсердий , продолжительность которой менее 48 часов, ваш врач может немедленно выбрать кардиоверт, вам, так как риск образования сгустка в сердце значительно низок в этот период времени, который вам не нужен. предоперационная антикоагулянтная терапия.

Вместо электрической кардиоверсии ваш врач может выбрать проведение химической кардиоверсии . Химическая кардиоверсия вводится с антиаритмическими препаратами , как правило, внутривенно (также может проводиться амбулаторно с пероральными лекарствами).Процедурная подготовка будет такой же, с постоянным электрическим и респираторным мониторингом после инъекции агента. Эти лекарства обычно занимают больше времени, чтобы перевести пациента в нормальный синусовый ритм, и в случае неудачи ваш врач может выбрать электрическую кардиовертацию вам в тот же день. Ваш врач обсудит риски и преимущества обоих сценариев, включая небольшую частоту проаритмий с использованием внутривенных антиаритмических препаратов .

Как приготовить

• Не забывайте поститься с полуночи перед процедурой
• Примите утром лекарства, запив глотком воды
• Попросите специального водителя сопроводить вас в больницу и вернуться домой после процедуры из-за проблем с седацией и вождением
• Проконсультируйтесь со своим врачом, чтобы убедиться, что у вас есть адекватная лабораторная документация с недельными значениями МНО за 4 недели до процедуры
• Может возникнуть местное раздражение кожи и временное покраснение от удара электрическим током.