uzspbgmuУчёные записки Первого Санкт-Петербургского государственного медицинского университета имени академика И. П. ПавловаThe Scientific Notes of the Pavlov University1607-41812541-8807Academician I.P. Pavlov First St. Petersburg State Medical University10.24884/1607-4181-2020-27-2-46-56uzspbgmu-776Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ РАБОТЫORIGINAL PAPERSНарушения синхронизации кровообращения и дыхания при гиперкапнической дыхательной пробе и умеренных физических нагрузках у пациентов c пульмонологической патологиейDisorders of cardiorespiratory coupling in hypercapnic respiratory test and moderate physical exercise in patients with pulmonological pathologyhttps://orcid.org/0000-0001-6162-8246НоскинЛ. А.NoskinL. A.

Носкин Леонид Алексеевич - доктор биологических наук, профессор, заведующий лабораторией медицинской биофизики.Гатчина.

Noskin Leonid A. - Dr. of Sci. (Biol.), Professor, Head of the Laboratory of Medical Biophysics, St. Petersburg Institute of nuclear physics named after B.P. Konstantinov of the national research center «Kurchatov Institute».Gatchina.

lanoskin42@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2440-7222МарченкоВ. Н.MarchenkoV. N.

Марченко Валерий Николаевич - доктор медицинских наук, профессор, профессор кафедры госпитальной терапии им. акад. М.В. Черноруцкого.197022, Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, д. 6-8.

Marchenko Valery N. - Dr. of Sci. (Med.), Professor, Professor of the Department of Hospital Therapy named after M.V. Chernorutskiy, Pavlov University.6-8, L'va Tolstogo str., Saint Petersburg, 197022.

marchvn@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1041-8745РубинскийА. В.RubinskiyA. V.

Рубинский Артемий Владимирович - кандидат медицинских наук, доцент, доцент кафедры медицинской реабилитации и адаптивной физической культуры.197022, Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, д. 6-8.

Rubinskiy Artemy V. - Cand. of Sci. (Med.), Associate Professor, Associate Professor of the Department of Medical Rehabilitation and Adaptive Physical Culture, Pavlov University.6-8, L'va Tolstogo str., Saint Petersburg, 197022.

rubinskiyav@1spbgmu.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1720-1875ЗаровкинаЛ. A.ZarovkinaL. A.

Заровкина Любовь Анатольевна - кандидат медицинских наук, доцент, доцент кафедры медицинской реабилитации и адаптивной физической культуры.197022, Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, д. 6-8.

Zarovkina Lubov'A. - Cand. of Sci. (Med.), Associate Professor, Associate Professor of the Department of Medical Rehabilitation and Adaptive Physical Culture Pavlov University.6-8, L'va Tolstogo str., Saint Petersburg, 197022.

zarovkina@bk.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2378-8163ТерновойК. С.TernovoyK. S.

Терновой Константин Сергеевич - кандидат медицинских наук, доцент кафедры травматологии, ортопедии и хирургии катастроф, зав. отделением медицинской реабилитации.Москва.

Ternovoy Konstantin S. - Cand. of Sci. (Med.), Associate Professor of the Department of Traumatology, Orthopedics and Catastrophes Surgery, Head of the Department of Medical Rehabilitation, I.M. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University).Moscow.

ternovoy@hotmail.comПетербургский институт ядерной физики имени Б.П. Константинова Национального исследовательского центра "Курчатовский институт"РоссияKurchatov InstituteRussian FederationПервый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияPavlov UniversityRussian FederationПервый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации (Сеченовский Университет)РоссияI.M. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)Russian Federation2020250920202724656Copyright © Носкин Л.А., Марченко В.Н., Рубинский А.В., Заровкина Л.A., Терновой К.С., 20202020Носкин Л.А., Марченко В.Н., Рубинский А.В., Заровкина Л.A., Терновой К.С.Noskin L.A., Marchenko V.N., Rubinskiy A.V., Zarovkina L.A., Ternovoy K.S.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.sci-notes.ru/jour/article/view/776Введение

Введение. Предложена комплексная оценка сердечно-сосудисто-дыхательной синхронизации (ССДС) у больных с пульмонологической патологией.Цель исследования — апробация комплексных критериев ССДС для объективной дифференциальной диагностики индивидуальных функциональных реакций пациентов с пульмонологической патологией.Методы и материалы. Обследовали 30 добровольцев без верифицированной патологии и 31 пациента с обструктивными и необструктивными нарушениями. Проводили физикальное обследование по традиционной рутинной методике с использованием спироартериокардиоритмографии (САКР) в покое и при выполнении функциональных проб с гиперкапнией и умеренной физической нагрузкой.Результаты. Предложена методология комплексной оценки многокомпонентной системы ССДС, которая повышает диагностическую эффективность САКР в задачах прогнозирования функциональной состоятельности организма при различных синдромальных вариантах пульмонологической патологии.Выводы. Дыхание с фиксированной частотой нормализует регуляцию ССДС, как у здоровых, так и у больных с пульмонологической патологией. При умеренной физической нагрузке (менее 80 Вт) показатели ССДС у пульмонологических больных статистически достоверно изменяются по сравнению с контрольной группой, преимущественно за счет нарушения регуляции сердечного ритма и кровообращения. При выполнении пробы с умеренной физической нагрузкой снижение показателей ССДС у больных статистически достоверно различается по ударному объему (УО): в группе с обструктивными нарушениями значения УО были существенно ниже, чем в группе без обструктивных нарушений.

 

 

Relevance

Relevance.The comprehensive assessment of cardiorespiratory coupling (CRC) for the diagnosis of functional adaptation in pulmonological patients is presented.The objective of the study was to test the complex criteria of CRC for objective differential diagnosis of individual adaptive reactions of pulmonological patients.Methods and materials. 30 volunteers without verified pathology and 31 patients with restrictive and obstructive disorders were examined. All subjects underwent physical examination with traditional routine method using spiroarteriocardiorhythmography (SACR) at rest and during performing functional tests with hypercapnia and moderate physical exercise.Results. We proposed the methodology of integrated assessment of multicomponent system of CRC, which increases the diagnostic precision of SACR in the tasks of predicting the adaptive defects of the organism at different pulmonary syndromes.Conclusion. Breathing with a fixed frequency normalizes the regulation of CRC, both in healthy and pulmonological patients. Moderate physical activity (80 W) modifies the indicators of CRC in pulmonological patients in comparison with the control group statistically due to disorders of the heart rate and circulation. During moderate physical activity, stroke volume (SV) statistically decreases in patients differently: SV were significantly lower in the group with obstructive disorders than in the group with non-obstructive disorders.

 

 

адаптацияфизическая нагрузкасердечно-сосудистая системарежим дыханиясердечно-сосудистый и дыхательный синхронизмadaptive systemsphysical activitycardio-vascular systemrespirationcardiorespiratory couplingReferencesКаменева М. Ю. Методологические аспекты применения легочных функциональных тестов // Мед. алфавит. - 2017. - Т. 2, № 22 (319). - С. 26-31.Kameneva M. Yu. Methodological aspects of lung function tests. Medical alphabet. 2017;2(22(319)):26-31. (In Russ.).Guder G., Brenner S., Angermann C. E. et al. GOLD or lower limit of normal definition? A comparison with expert-based diagnosis of chronic obstructive pulmonary disease in a prospective cohort-study // Respir. Res. - 2012. - Vol. 13, № 1. - Р. 13-22.Guder G., Brenner S., Angermann C. E., Ertl G., Held M., Sachs A. P., Lammers J.-W., Zanen P., Hoes A. W., Stork S., Rutten F. H. GOLD or lower limit of normal definition? A comparison with expert-based diagnosis of chronic obstructive pulmonary disease in a prospective cohort-study. Respir. Res. 2012;13(1):13-22.Хильдебрандт Г., Мозер М., Лехофер М. Хронобиология и хрономедицина. - М., 2006. -144 c.Hildebrandt G., Moser M., Lehofer M. Chronobiology and chronomedicine. Moscow, 2006:144. (In Russ.).Бреслав И. С., Волков Н. И., Тамбовцева Р. В. Дыхание и мышечная активность человека в спорте. - М., 2013. - 336 с.Breslav I. S., Volkov N. I., Tambovceva R. V. Breathing and muscle activity of man and sport. Moscow, Sovetskij sport, 2013:336. (In Russ.).Сахин В. Т., Гордиенко А. В., Сотников А. В. Использование спектральных показателей вариабельности сердечного ритма в качестве предикторов неблагоприятного клинического исхода у пострадавших с тяжелой сочетанной травмой груди // Воен.-мед. журн. - 2016. -Т. 337, № 11. - С. 37-42.Sakhin V. T., Gordienko A. V., Sotnikov A. V. Use of spectral index of heart rate variability as a predictor of poor clinical outcome in patients with severe combined chest trauma. Military medical journal. 2016;11(337):37-42. (In Russ.).Травникова Е. О., Лакман И. А., Зубаирова И. Р. и др. Частота сердечных сокращений как фактор сердечно-сосудистого риска у больных с острым коронарным синдромом // Вестн. Рос. воен.-мед. акад. - 2012. - Т. 40, № 4. - С. 45-48.Travnikova E. O., Lakman I. A., Zubairova I. R., Suyargulova D. R., Zagidullin B. I., Nagaev I. A., Zu-lkarneev R. H., Zagidullin Sh. Z., Zagidullin N. Sh. Heart rate as a cardiovascular risk factor in patients with acute coronary syndrome. Bulletin of the Russian Military Medical Academy. 2012;40(4):45-48. (In Russ.).Фудин Н. А., Судаков К. В., Хадарцев А. А. и др. Индекс Хильдебрандта как интегральный показатель физиологических затрат у спортсменов в процессе возрастающей этапно-дозированной физической нагрузки // Вестн. новых мед. технологий. - 2011 - Т. 18, № 3. -С. 244-248.Fudin N. A., Sudakov K. V., Khadartsev A. A., Klassi-na S. Ya., Chernyschov S. V Hildebrandt's index as an integral indicator of physiological consumption at sportsmen in the course of incrising exercise stress. Journal of new medical technologies. 2011;3(18):244-248. (In Russ.).Киселев А. Р., Караваев А. С., Гриднев В. И. и др. Метод оценки степени синхронизации низкочастотных колебаний в вариабельности ритма сердца и фотоплетизмограмме // Кардио-ИТ. - 2016. - Т. 3, № 1. - С. e0101. Doi: 10.15275/cardioit.2016.0101.Kiselev A. R., Karavaev A. S., Gridnev V. I., Prokhorov M. D., Ponomarenko V. I., Borovkova E. I., Shvartz V. A., Posnenkova O. M., Bezruchko B. P. Method of assessment of synchronization between low-frequency oscillations in heart rate variability and photoplethysmogram. Cardio-IT. 2016;3(1):e0101. Doi: 10.15275/cardioit.2016.0101. (In Russ.).Герасимова Л. С., Шандыбина Н. Д., Носкин Л. А. и др. Спиро-артерио-кардиоритмография как дифференциатор индивидуального адаптогенеза при медитации // Системный анализ и управление в биомед. системах. - 2016. - Т. 1, № 15. - С. 2-27.Gerasimova L. S., Shandybina N. D., Noskin L. A., Rubinskiy A. V., Pavlidis K. Spiro-artery-how cardiorhyth-mography a meditation as a moderator of individual adap-togenesis. System analysis and management in biomedical systems. 2016;1(15):22-27. (In Russ.).Марченко В. Н., Трофимов В. И., Александрин В. А. и др. Влияние функциональных проб на вариабельность сердечного ритма у больных бронхиальной астмой // Пульмонология. - 2003. - Т. 6, № 13. - С. 83-87.Marchenko V. N., Trofimov V. I., Alexandrin V. A., Noskin L. A., Pivovarov V. V. Influence of functional tests on heart rate variability in patients with bronchial asthma. Pulmonology. 2003;6(13):83-87. (In Russ.).Lin Y. C., Shida K. K., Hong S. K. Effects of hypercapnia, hypoxia, and rebreathing on circulatory response to apnea // J. Appl. Physiol. - 1983. - Vol. 54. - P. 172-177.Lin Y. C., Shida K. K., Hong S. K. Effects of hypercapnia, hypoxia, and rebreathing on circulatory response to apnea. J. Appl. Physiol. 1983;54:172-177.Воронин И. М., Белов А. М. Патофизиология кардиоваскулярных расстройств при обструктивных нарушениях дыхания во время сна // Клин. медицина. - 2000. -№ 2. - С. 9-14.Voronin I. M., Belov A. M. Pathophysiology of cardiovascular disorders in obstructive breathing disorder during sleep. Clinical medicine. 2000;2:9-14. (In Russ.).Михайлов В. М. Нагрузочное тестирование под контролем ЭКГ: велоэргометрия, тредмилл-тест, степ-тест, ходьба. - Иваново: Талка, 2008. - 548 с.Mikhailov V. M. Load testing under ECG control: Bicycle ergometry, treadmill test, step test, walking. Ivanovo, Talka, 2008:548. (In Russ.).Garber C. E., Blissmer B., Deschenes M. R. et al. Quantity and quality of exercise for developing and maintaining cardiorespiratory, musculoskeletal, and neuromotor fitness in apparently healthy adults: guidance for prescribing exercise // Med. Sci. Sports Exerc. - 2011. - Vol. 43, № 7. -P. 1334-1359. Doi: 10.1249/MSS.0b013e318213fefb.Garber C. E., Blissmer B., Deschenes M. R., Franklin B. A., Lamonte M. J, Lee I. M., Nieman D. C., Swain D. P. Quantity and quality of exercise for developing and maintaining cardiorespiratory, musculoskeletal, and neuromotor fitness in apparently healthy adults: guidance for prescribing exercise. Med Sci Sports Exerc. 2011;43(7):1334-1359. Doi: 10.1249/MSS.0b013e318213fefb.Носкин Л. А., Рубинский А. В., Романчук А. П. и др. Изучение сердечно-сосудистого и дыхательного синхронизма при различных режимах дыхания // Патогенез. - 2018. - Т. 16, № 4. - С. 90-96. Doi: 10.25557/23100435.2018.04.90-96.Noskin L. A., Rubinskiy A. V., Romanchuk A. P., Marchenko V. N., Pivovarov V. V., Cherepov A. B., Zarovki-na L. A. Study of cardiovascular and respiratory synchronization in different types of breathing. Patogenez [Pathogenesis]. 2018;16(4):90-96. (In Russ.).Starr I. Clinical tests of the simple method of estimating cardiac stroke volume from blood pressure and age // Circulation. -1954. - Vol. 9. - P. 664-668.Starr I. Clinical tests of the simple method of estimating cardiac stroke volume from blood pressure and age. Circulation. 1954;9:664-668.Абросимов В. Н., Гармаш В. Я. Гипервентиляционный синдром // Терапевт. архив. -1988. - № 10. - С. 136.Abrosimov V. N., Garmash V. Ya. Hyperventilation syndrome. Therapeutic archive. 1988;10:136. (In Russ.).Izdebska E., Izdebski J., Cybulska I. et al. Moderate exercise training reduces arterial chemo-receptor reflex drive in mild hypertension // J. Physiol. Pharmacol. - 2006. - Vol. 57 (Suppl. 11). - P. 93-102.Izdebska E., Izdebski J., Cybulska I., Makowiecka-Ciesla M., Tizebski A. Moderate exercise training reduces arterial chemo-receptor reflex drive in mild hypertension. J Physiol Pharmacol. 2006;57(Suppl. 11):93-102.Niewinski P. Carotid body modulation in systolic heart failure from the clinical perspective // J. Physiol. - 2017. -Vol. 595, № 1. - Р. 53-61. Doi:10.1113/JP271692.Niewinski P. Carotid body modulation in systolic heart failure from the clinical perspective. J Physiol. 2017;595(1):53-61. Doi: 10.1113/JP271692.Hamazaki N., Masuda T., Kamiya K. et al. Respiratory muscle weakness increases dead-space ventilation ratio aggravating ventilation-perfusion mismatch during exercise in patients with chronic heart failure // Respirology. - 2019. -Vol. 24, № 2. - Р. 154-161. Doi: 10.1111/resp.13432.Hamazaki N., Masuda T., Kamiya K., Matsuzawa R., Nozaki K., Maekawa E., Noda C., Yamaoka-Tojo M., Ako J. Respiratory muscle weakness increases dead-space ventilation ratio aggravating ventilation-perfusion mismatch during exercise in patients with chronic heart failure. Respirology. 2019 Feb;24(2):154-161. Doi: 10.1111/resp.13432.Ventilatory response to exercise in cardiopulmonary disease: the role of chemosensitivity and dead space / J. Weatherald, C. Sattler, G. Garcia, P. Laveneziana // Eur. Respir. J. - 2018. - Vol. 51, № 2. - P. 1700860. Doi: 10.1183/13993003.00860-2017.Weatherald J., Sattler C., Garcia G., Laveneziana P. Ventilatory response to exercise in cardiopulmonary disease: the role of chemosensitivity and dead space. Eur Respir J. 2018 Feb 7;51(2):700860. Doi: 10.1183/13993003.00860-2017.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.