Артериальная гипертония (АГ) является одной из актуальных медико-социальных проблем современной кардиологии и социологии. Нарушение механизмов регуляции вегетативной нервной системы (ВНС) и центральной нервной системы (ЦНС) является существенным фактором, определяющим течение и прогноз АГ [1].
На основе последних результатов экспериментальных и клинических исследований и изучения взаимосвязей между показателями спектральной позитронно-эмиссионной томографии и электроэнцефалографии (ЭЭГ) показано, что альфа-ритм является наиболее значимым среди всех ритмов мозговой активности, регистрируемых на ЭЭГ. Ни один из других видов электрической активности мозга не имеет такого значения в процессах эмоций, внимания, памяти и мотивации, как веретенообразные осцилляции в диапазоне 8 – 12 Гц [2]. Альфа-активность способствует переработке полученной информации, восстановлению энергоресурсов организма, активации парасимпатической системы и кровообращения мозга. Альфа-ритм активируют трофотропную функцию гипоталамуса и снижает возбуждение лимбической системы [3].
В начале XX века предполагалось, что единственным первичным генератором всех видов ритмической альфа-активности являются ядра таламуса. В последнее время установлено, что кальциевые каналы Т-типа, которые регулируют концентрацию ионов кальция мембраны нейрона, тормозят передачу сигнала через таламус и тем самым стабилизируют состояние покоя. Организация альфа-ритмической активности мозга обусловлена рефрактерностью кальциевого тока, определяющей частоту ритмического разряда нейронов [4, 5]. Таким образом, в основе внутрииндивидуальной изменчивости частоты альфа-активности лежат механизмы молекулярной, структурной и рецепторной организации генерации и проведения импульса. Измерение отдельной характеристики – частоты или амплитуды не отражает полноту оценки альфа-активности, а анализ амплитудно-частотных параметров альфа-ритма ЭЭГ и их взаимосвязей может привести к выяснению особенностей центральных механизмов регуляции артериального давления (АД) и частоты сердечных сокращений (ЧСС). Статистические и экспериментальные данные свидетельствуют о том, что характер альфа-ритма является врожденным и наследственным, что определяет его гетерогенность [6].
Сердечная деятельность глубоко интегрирована во все органы и системы организма, особенно в ЦНС, которая является одним из основных «органов-мишеней» при развитии АГ. Функциональные расстройства вызывают повреждение подкорковых и корковых структур мозга и способствуют развитию дальнейших нарушений регуляции ВНС и ЦНС, возрастанию уровня АД, периферического сосудистого сопротивления и, как следствие, прогрессированию АГ.
Цель исследования. Изучить взаимосвязи между частотно-амплитудными показателями альфа-ритма электроэнцефалограммы и показателями гемодинамики у больных артериальной гипертонией.
Материалы и методы исследования
В клинических условиях обследовано:
55 больных АГ 2 степени, I – II стадии (25 мужчин и 30 женщин); возраст 53,5±3,6 года; индекс массы тела 25,7±0,9 кг/м2, длительность течения АГ – 10,2±2,4 лет.
35 условно здоровых лиц (15 мужчин и 20 женщин); возраст 46,7±3,3 лет; индекс массы тела 24,2±1,3 кг/м2. Группы сопоставимы по полу, возрасту и индексу массы тела.
Диагноз АГ верифицировали на основании данных анамнестических, клинических и инструментальных методов исследований. Стратификацию факторов риска, общего риска определяли в соответствии с рекомендациями, изложенными в докладе Рабочей группы по лечению артериальной гипертонии Европейского общества гипертонии и Европейского общества кардиологов (ESH/ ESC) 2013 г. [7].
Критерии включения: длительное наличие высоких цифр АД (более 159/99 мм рт. ст.), наличие АГ и факторов риска в анамнезе.
Критерии исключения из исследования: больные АГ 3 степени, III стадии; пациенты с уровнем АД > 180/110 и < 90/60 мм рт. ст.; наличие ассоциированных клинических состояний в анамнезе; лица с признаками острых и/или обострения хронических воспалительных заболеваний; пациенты с выявленной стенокардией и другими формами ишемической болезни сердца или наличия их в анамнезе; пациенты с функциональными или органическими нарушениями ЦНС; с острыми нарушениями мозгового кровообращения и черепно-мозговыми травмами в анамнезе; больные с нарушениями ритма и проводимости, с симптоматической гипертензией; метаболическими и эндокринными нарушениями; лица, принимающие лекарственную терапию, влияющую на показатели ЭЭГ и АД.
Все пациенты были предварительно ознакомлены с содержанием исследования. Получено информированное согласие на его проведение. Для исключения синдрома «белого халата» все исследования проводились в обычной одежде.
Всем пациентам проведено клиническое, инструментальное и лабораторное обследование.
Электроэнцефалографию проводили на аппаратно-программном комплексе «ЭЭГ – 2000» Мицар – 201, (Россия) в состоянии спокойного бодрствования (в положении сидя с закрытыми глазами) в 21 монополярном и 18 биполярных отведениях с ушными референтными электродами в полосе частот 1 – 35 Гц синхронно с ЭКГ каналом ЭЭГ. Для количественной оценки ЭЭГ рассчитывали индекс альфа-ритма ( %). В отфильтрованном спектре рассчитывали: усредненную для каждого пациента амплитуду (мкВ), частоту (Гц) и мощность альфа-ритма (мкВ2) и частотно-амплитудное отношение (ЧАО, ед.). Значения индекса и спектра альфа-ритма рассчитывали по 30 секундным интервалам ЭЭГ. Межзональные и межполушарные различия оценивали по асимметрии альфа-индекса, амплитуды, спектральной мощности альфа-ритма и амплитудному картированию.
Измерения АД во время проведения ЭЭГ регистрировались, 5-кратно, автоматическими тонометрами «Omron М3», (Япония). Анализировали систолическое (САД, мм рт. ст), диастолическое (ДАД, мм рт.ст), средне-динамическое (СрАД, мм рт.ст), пульсовое давление (ПАД, мм рт. ст) и двойное произведение – ДП=(АДС·ЧСС)/100, ед. Параллельно с записью ЭЭГ проводили регистрацию ЭКГ и АД суточными многофункциональными портативными носимыми мониторами – «СОЮЗ» – «ДМС», «ДМС – передовые технологии», (Россия). Параметры АД, ЧСС, линейную скорость кровотока (LV, см/с), ударный объем (УО, мл) и скорость распространения пульсовой волны (PWV, м/с) рассчитывали в программе «Союз 2010», «ДМС – передовые технологии» (Россия). Обработку ЭЭГ проводили с применением методов компьютерного анализа альфа-ритма в программе «ЭЭГ 2010» Мицар.
Статистический анализ. полученные результаты обрабатывались параметрическими и непараметрическими методами статистики с использованием пакета программы «Statistica v.10.1. StatSoft». данные представлены в виде средних арифметических значений (M) ± стандартные средние ошибки (m). Статистическая значимость различий средних значений определяли по t-критерию Стьюдента и критерию Вилкоксона. Связь признаков изучалась при помощи линейной регрессии и корреляции Пирсона. Для оценки взаимосвязей между показателями альфа-ритма, альфа-ритма и гемодинамики применен метод множественного регрессионного и факторного анализа. Значимость факторов в уравнении регрессии оценивали по коэффициентам эластичности (Еi) и детерминации (d2) – отдельного распределения. Корреляции Пирсона исследовались между всеми показателями для исключения автокорреляций (rxy > 0,65) и мультиколлинеарности (высокой взаимной корреляцией объясняющих переменных). Все полученные результаты обработаны на ПК. Различия считались достоверными при уровне значимости р<0,05.
Результаты исследования и их обсуждение
Основные показатели гемодинамики у больных АГ 2 степени и здоровых лиц представлены в табл. 1.
Таблица 1
Показатели гемодинамики у больных с артериальной гипертонией и здоровых лиц (M±m)
Группы Показатели |
Больные АГ (n= 65) |
Здоровые (n= 35) |
p< |
САД, мм рт. ст. |
167,6±2,9 |
119,8±1,5 |
0,001 |
СрАД, мм рт. ст. |
124,2±2,1 |
86,8±1,6 |
0,001 |
ДАД, мм рт. ст |
102,5±1,5 |
70,3±1,8 |
0,001 |
ПАД, мм рт. ст. |
65,1±2,2 |
49,5±1,7 |
0,001 |
ЧСС, уд./мин |
73,3±1,1 |
68,7±0,9 |
0,05 |
ДП, ед. |
122,8±1,7 |
82,3±0,8 |
0,001 |
УО, мл |
76,5±1,6 |
77,8±1,2 |
0,1 |
LV, см/с |
97,6±0,9 |
73,7±0,8 |
0,01 |
PWV, м/с |
8,97±0,07 |
7,18±0,03 |
0,05 |
Примечания: САД – систолическое артериальное давление; СрАД – средне-динамическое артериальное давление; ДАД – диастолическое артериальное давление; ПАД – пульсовое артериальное давление; ЧСС – частота сердечных сокращений; ДП – двойное произведение (ДП = АДС*ЧСС/100) ед.; УО – ударный объем левого желудочка; LV – линейная скорость кровотока в плечевой артерии; PWV – скорость распространения пульсовой волны; p – достоверность различий между группами.
Как видно из табл. 1, все средние значения у больных АГ достоверно отличаются от таковых в группе здоровых лиц. У больных АГ выявлено не только значительное увеличение всех показателей АД, но и увеличение ЧСС, ДП, LV, PWV. Эти данные свидетельствует о преобладании симпатической активации и влиянии ее на ЧСС у больных АГ.
Параметры фоновой записи ЭЭГ у больных АГ отличались от показателей в группе здоровых лиц величиной амплитуды, частотой, индексом и мощностью альфа-ритма. У больных АГ выявлено различие зональных и межполушарных значений амплитуды альфа-ритма со слабовыраженным фронто-окципитальным градиентом. На ЭЭГ у больных АГ на фоне снижения медленной полиморфной низкоамплитудной активности (10 – 16 мкВ) доминировал альфа-ритм с амплитудой (30,1 – 45,8 мкВ), мощностью (23,3 – 29,7 мкВ2). Образ ритма: с маловыраженной амплитудной модуляцией с нарушением синусоидальности волн, структурированный в веретена, не устойчивый, со сглаженными зональными различиями.
Расчеты анализа амплитуды, частоты и индекса альфа-ритма, представлены в табл. 2.
Как видно из таблицы, все средние значения амплитуды альфа-ритма достоверно снижены у больных АГ по сравнению с группой здоровых лиц. Наиболее низкие значения амплитуды и мощности альфа-ритма фиксируются в лобно-полюсных лобных, височных отведениях.
При спектральном анализе у больных АГ на ЭЭГ выявлено нарушение зонального и межполушарного распределения альфа-ритма, снижение амплитуды альфа-ритма со смещением альфа-активности в центральные и теменные отведения от корковых зон, амплитудная асимметрия в центральных и височно-теменных отделах слева. Амплитудная межполушарная асимметрия (26 %). Выявлено процентное снижение индекса альфа-ритма у больных АГ (до 49 До ) по сравнению с группой здоровых лиц (82 До, p<0,01).
Частота альфа-ритма у больных АГ также достоверно снижена по сравнению с данными, полученными в группе здоровых лиц (табл. 2).
Во всех отведениях фиксировался альфа-ритм со средней частотой 9,89 колеб./с без выраженных зональных различий. Частотная межполушарная асимметрия у больных АГ была слабовыраженной, кроме височных отведений, с асимметрией 9 До.
Таблица 2
Амплитуда, частота и индекс альфа-ритма у больных АГ и здоровых лиц (M±m)
Группы Отведения |
Амплитуда, мкВ |
Частота (колеб./с) |
альфа – индекс, До |
|||
Больные АГ (n=55) |
Здоровые (n=35) |
Больные АГ(n=55) |
Здоровые (n=35) |
Больные АГ (n=55) |
Здоровые (n=35) |
|
Fp1 |
30,9±0,2 |
35,2±0,2* |
9,91±0,05 |
11,8±0,03* |
70,5±1,1 |
82,4±0,9* |
Fp2 |
31,1±0,3 |
35,8±0,2* |
9,82±0,1 |
11,9±0,02* |
73,5±1,2 |
82,5±1,1* |
Fpz |
30,3±0,3 |
35,1±0,2* |
9,89±0,04 |
10,8±0,05* |
70,2±0,9 |
82,3±0,9* |
F7 |
33,6±0,4 |
37,2±0,3* |
9,93±0,03 |
10,9±0,02* |
74,6±1,3 |
82,7±1,2* |
F3 |
32,2±0,5 |
38,9±0,4* |
9,83±0,04 |
11,5±0,02* |
75,5±1,1 |
83,8±0,9* |
Fz |
33,4±0,5 |
39,7±0,3* |
9,95±0,06 |
11,9±0,1* |
77,6±1,3 |
83,4±0,8* |
F4 |
34,6±0,5 |
39,8±0,1* |
10,1±0,05 |
11,9±0,03* |
77,5±1,3 |
85,6±1,2* |
F8 |
35,8±0,4 |
39,9±0,2* |
9,83±0,03 |
11,7±0,03* |
76,7±1,2 |
84,7±0,8* |
C3 |
35,3±0,6 |
41,9±0,3* |
9,96±0,04 |
11,8±0,05* |
76,4±1,3 |
88,3±1,1* |
C4 |
34,1±0,5 |
40,1±0,5* |
9,92±0,02 |
10,9±0,05* |
78,8±1,2 |
87,5±0,9* |
Cz |
34,3±0,4 |
41,5±0,3* |
9,85±0,1 |
11,8±0,06* |
72,3±1,3 |
87,7±1,1* |
T3 |
36,1±0,2 |
41,8±0,3* |
9,91±0,05 |
11,7±0,06* |
74,1±1,3 |
88,2±1,2* |
T4 |
37,2±0,2 |
42,3±0,3* |
9,52±0,1 |
11,8±0,07* |
78,5±1,4 |
88,4±1,1* |
T5 |
36,4±0,3 |
42,1±0,4* |
9,46±0,03 |
10,9±0,06* |
78, 5±1,3 |
87,8±1,2* |
T6 |
36,5±0,7 |
40,9±0,9* |
9,42±0,06 |
11,9±0,02* |
77,8±1,3 |
88,2±1,1* |
P3 |
41,6±0,4 |
47,9±0,3* |
9,96±0,05 |
11,9±0,03* |
79,6±1,1 |
92,9±1,2* |
P4 |
40,8±0,5 |
47,7±1,2* |
9,97±0,02 |
11,9±0,04* |
79,6±1,1 |
92,8±1,2* |
Pz |
41,2±0,6 |
47,8±0,2* |
9,95±0,1 |
11,8±0,05* |
78,2±1,2 |
92,6±1,2* |
O1 |
45,8±1,2 |
65,2±1,2* |
9,92±0,05 |
11,9±0,04* |
78,1±1,3 |
94,9±1,1* |
O2 |
47,6±1,2 |
64,8±1,3* |
9,91±0,05 |
10,8±0,03* |
79,2±1,2 |
94,8±0,9* |
Oz |
46,2±1,2 |
64,3±1,4* |
9,93±0,05 |
11,9±0,04* |
79,1±1,2 |
94,8±0,9* |
Примечания: Fp1 – Oz – отведения ЭЭГ; * достоверность различий между группой больных АГ и здоровых лиц – p <0,05 – 0,01.
Частотно-амплитудное отношение (ЧАО, ед.) в группе больных АГ достоверно увеличено в лобных, теменных и затылочных отведениях (0,31±0,003; 0,29±0,002; 0,22±0,002 ед.) по сравнению с группой здоровых лиц (0,27±0,002; 0,27±0,002; 0,17±0,002 ед.) и не различается в височных отведениях от корковых зон.
Мощность альфа-ритма у больных АГ снижена во всех отведениях и достоверно ниже в теменных и затылочных отведениях от корковых зон (23,3 – 29,7 мкВ2) по сравнению с группой здоровых лиц (36,9 – 47,2 мкВ2, p<0,01).
Выявленные функциональные нарушения альфа-ритма в группе больных АГ свидетельствуют о нарушении регуляции в надсегментарных интегративных отделах ЦНС (ядерные структуры продолговатого мозга, гипоталамус, лимбическая система) [8].
Для изучения взаимосвязей между показателями альфа-ритма ЭЭГ и между альфа-ритмом и параметрами гемодинамики был проведен множественный регрессионный анализ. Построены математические модели, отражающие закономерности взаимосвязи исследуемых параметров с определением валидности переменных. Из показателей гемодинамики исключались наиболее вариабельные переменные, связанные с возрастом и гендерными различиями. Из показателей ЭЭГ не анализировались показатели, выраженные в процентах.
При проведении статистических расчетов были выявлены корреляционные связи между показателями амплитуды, частоты и мощности альфа-ритма ЭЭГ, между показателями альфа-ритма и показателями гемодинамики в группе больных АГ и здоровых лиц.
Между амплитудой и частотой альфа-ритма в группе больных АГ выявлены слабые прямые зональные корреляционные связи в височных, центральных и затылочных отведениях от корковых зон от (r=0,363; p<0,05, до r=0,393; p<0,01). Между амплитудой и частотой альфа-ритма в теменных отведениях от корковых зон (P3, P4) установлены прямые взаимосвязи (r=0,377; p<0,05, r=0,397; p<0,05), выраженные в группе здоровых лиц (r=0,483; p<0,01, r=0,512; p<0,001).
В группе больных АГ выявлены прямые взаимосвязи амплитуды и мощности альфа-ритма от левых теменных (P3) и затылочных отведений (O1) с отведениями от центральных отведений (С3, С4) и височных отведений (T5, T6) с коэффициентами корреляции (r=0,523; p<0,01 – r=0,648; p<0,001), более сильные в группе здоровых лиц.
В группе больных АГ установлены прямые взаимосвязи амплитуды альфа-ритма между лобными отведениями (F3, F4, F7, F8) и отведениями от центральных отделов (С3, С4) (r=0,453; p<0,01 – r=0,677; p<0,001), слабые или отсутствующие в группе здоровых лиц.
У больных АГ между частотой альфа-ритма во всех отведениях от корковых зон выявлены сильные прямые корреляционные связи (r=0,763; p<0,001, – r=0,926; p<0,0001), слабые или отсутствующие в группе здоровых лиц [9]. В уравнениях множественной регрессии у больных АГ значимые коэффициенты регрессии (b) между частотой альфа-ритма выявлены только между правыми затылочными и теменными отведениями (O2, P4) r=0,776; p<0,001.
У больных АГ выявлены прямые взаимосвязи между амплитудой альфа-ритма в правых теменных и затылочных отведениях (P4, O2) с левыми отведениями от центральных (C3) и теменных (T3, T5) отведений от корковых зон (r=0,393; p<0,03, – r=0,458; p<0,01).
В группе здоровых лиц сильные взаимосвязи присутствуют на коротких участках в отведениях от лобно-полюсных (Fp1, F3), лобных (F3, F7), височных (T4, T5), центральных (C3, C4), теменных (P3, P4), затылочных отведениях (O1, O2) с увеличением коэффициентов корреляции от лобно-полюсных к затылочным отведениям. В группе больных АГ коэффициенты корреляции от лобно-полюсных к затылочным отведениям снижались, что свидетельствует о низкой когерентности между ними.
Коэффициенты корреляции между показателями индекса альфа-ритма в отведениях от корковых зон в группе больных АГ были аналогичны коэффициентам корреляции амплитуды альфа-ритма, но были менее выраженные (r=0,382 – r=0,437; p<0,01), чем в группе здоровых лиц (r=0,412 – r=0,735; p<0,001).
Между ЧАО в группе больных АГ выявлены сильные прямые взаимосвязи во всех отведениях (r=0,762 – r=0,897; p<0,0001), слабые или отсутствующие в группе здоровых лиц.
Коэффициенты корреляции между показателями мощности альфа-ритма в группе больных АГ были прямыми и значимыми в центральных, теменных и затылочных отведениях от корковых зон (r=0,409 – r=0,512; p<0,01). В группе здоровых лиц аналогичные корреляции были сильными в височных, теменных и затылочных отведениях от корковых зон (r=0,638 – r=0,757; p<0,001).
Между индексом альфа-ритма и САД, ДАД, СрАД в группе больных АГ выявлены прямые корреляционные связи: (r=0,636; p<0,001, r=0,518; p<0,001, r=0,619; r=0,412; p<0,001), слабовыраженные в группе здоровых лиц. Между амплитудой альфа-ритма и САД, ДАД, СрАД в группе больных АГ выявлены прямые аналогичные взаимосвязи.
Между частотой альфа-ритма, ЧАО и САД, ДАД, СрАД в группе больных АГ выявлены слабые обратные взаимосвязи и прямые взаимосвязи между частотой альфа-ритма LV, PWV (r=–0,398; – –r=0,454; p<0,01); (r=0,407; r=0,448; p<0,01), слабые или отсутствующие в группе здоровых лиц.
В группе больных АГ и в группе здоровых лиц не выявлены значимые взаимосвязи между частотой, амплитудой, мощностью альфа-ритма и УО.
Между амплитудой, индексом альфа-ритма и LV, ЧСС в группе здоровых лиц установлены слабые обратные взаимосвязи, более выраженные в группе больных АГ.
Большое количество разнонаправленных корреляций в группе больных АГ свидетельствует о снижении степеней свободы внутри системы. При этом снижается адаптационный и энергетический резерв организма и возрастает количество регуляций гемодинамическими параметрами, как на уровне ВНС, так и на уровне регуляции подкорковых и корковых интегративных структур ЦНС.
Полученные уравнения регрессии позволяют вычислить значение функции по входящим параметрам и определить коэффициенты корреляции. Результаты использованы для анализа между параметрами гемодинамики и показателями альфа-ритма ЭЭГ.
Передние отделы правого полушария доминируют в сердечно-сосудистой афферентации, в том числе при произвольной регуляции ритма сердца. Усиление альфа- активности в правой передней области головного мозга свидетельствует о сохранности оптимальных таламо-кортикальных и нейровисцеральных связей у людей с нормальным уровнем артериального давления [10].
Изменения биоэлектрической активности головного мозга в значительной степени зависят от уровня АД и степени АГ. При высоком уровне АД у больных АГ возрастает вклад регуляторных влияний субкортикальных и гипоталамических структур головного мозга. При длительном повышении АД возрастает роль каудальных отделов ствола мозга с последующим истощением синхронизирующих влияний таламических и гипоталамических структур [11].
Выраженные изменения показателей ЭЭГ свидетельствуют о стойком вегетативном дисбалансе, прогрессирующем при высоких цифрах АД и длительном течении АГ. Значительное преобладание симпатических влияний у больных АГ может быть ассоциировано с развитием угрожающих для жизни осложнений и высоким риском поражений органов-мишеней, что значительно снижает их адаптационные возможности и качество жизни [12].
Учитывая вышеприведенные данные, можно сделать вывод о существенном вкладе ВНС и ЦНС в параметры гемодинамики у больных АГ.
В заключение следует отметить, что ЭЭГ имеет важное клиническое значение при АГ. С помощью комплексного исследования можно оценить влияние неврологического статуса и его центральных компонентов в процессы регуляции гемодинамики и применять полученные данные для достижения адекватного симпатического баланса у больных АГ.
Полученные данные позволяют предположить значимую роль альфа-ритма ЦНС в формировании гемодинамических сдвигов при АГ. Это предположение обосновывается достоверными различиями между группами здоровых лиц и больных АГ почти по всем изученным параметрам альфа-ритма и его высокой корреляцией с показателями гемодинамики.
Выводы
1. У больных АГ выявлено снижение амплитуды, частоты, мощности и индекса альфа-ритма с нарушением зональных различий на ЭЭГ.
2. У больных АГ выявлены отрицательные взаимосвязи между частотой альфа-ритма в отведениях ЭЭГ и параметрами гемодинамики.
3. Между амплитудой, индексом, мощностью альфа-ритма и параметрами центральной гемодинамики преобладают прямые корреляционные связи, более выраженные у больных АГ.
4. Изменение альфа-ритма у больных АГ может свидетельствовать о повышении активности ретикулярной формации и гипоталамических структур.