Характеристики електроенцефалографії та реактивності серцево-судинної системи як показники адаптаційних можливостей організму у дітей

В той же час необхідно відмітити, що всі діти (як здорові, так і хворі на БА) з проявами адаптаційних порушень демонстрували найбільш виражені модифікації ЕЕГ при функціональних навантаженнях. Підвищена лабільність ЕЕГ проявлялася як швидкий розвиток гіперсинхронізації і надто тривале збереження зміненого ЕЕГ-патерну після гіпервентиляційного тесту. Якщо взяти за 100 % кількість обстежених з відповідними варіантами адаптаційних порушень, підвищена чутливість ЕЕГ до гіпервентиляційного (гіпоксичного) навантаження спостерігалася у переважної більшості таких підгруп (77.7 % - сім з дев'яти дітей в групі К, 78.1 % - 25 із 32 в підгрупі БАР і 80.0 % - 36 із 45 в підгрупі БАЗ). У дітей з БА незалежно від фази захворювання зрив адаптаційних можливостей у 100 % сполучався з істотним підвищенням чутливості ЕЕГ до гіпоксичного навантаження і анормально зміненими реакціями ЕЕГ-активації та засвоєння ритму. Зв'язок проявів ПА у складі ЕЕГ і анормального стану адаптаційних процесів була також досить показовою. Стан обох клінічно здорових дітей з наявністю ПА в ЕЕГ був віднесений до градації „декомпенсовані адаптаційні порушення, астенізація регуляторних механізмів”. Три дитини, хворих на БА, з проявами ПА лише у фазі ремісії характеризувалися в цей період наявністю істотних адаптаційних розладів (астенізація та зрив адаптації). З 10 пацієнтів, у котрих ПА реєструвалася в обох фазах захворювання, у всіх (!) була відсутня позитивна динаміка стану адаптаційних процесів. Отже, відмічений в усіх досліджених групах зв'язок наявності ПА у складі ЕЕГ та інтенсивності адаптаційних порушень наочно демонструє істотну роль регуляторних структур головного мозку в організації оптимальної адаптивної поведінки системи регуляції дихання та серцево-судинної системи.

Комплексний аналіз особливостей стану ЦНС і реактивності серцево-судинної системи свідчить про те, що в нормі у дітей, незважаючи на індивідуальну варіабельність, висхідні (які виявляються у модифікаціях ЕЕГ) та низхідні (що обумовлюють характеристики вегетативних реакцій) впливи лімбіко-ретикулярної системи демонструють достатню відповідність. У більшості ж дітей з БА спостерігаються зміни патерну ЕЕГ і порушення вегетативної регуляції, що виявляється у недостатніх або надлишкових реакціях на функціональне навантаження і відбиває зниження гомеостатичних та адаптаційних можливостей організму. Зокрема, в період загострення частка дітей, у котрих домінування ерготропної активності надсегментарних систем мозку (згідно з характеристиками ЕЕГ) сполучалося з недостатнім вегетативним забезпеченням (за даними КІГ і РЕГ), була досить значною, більше 20 %. Логічно вважати, що в умовах стресу (зокрема, пов'язаного з загостренням БА), порушення центральної і вегетативної регуляції сприяють розвитку інтенсивної гіпоксії; остання, у свою чергу, набуває ролі самостійного стрес-фактору. При цьому важливо брати до уваги, що у дітей розвиток зумовленої БА гіпоксії відбувається разом з формуванням компенсаторно-пристосувальних реакцій до цього стану; конкретні особливості стану пацієнтів відбивають співвідношення обох цих процесів. Відомо, що пристосування до хронічної гіпоксії пов'язане з активацією холінергічних реакцій; стимуляція ж цАМФ-залежних адренергічних реакцій, котра є корисною в умовах гострої гіпоксії, перешкоджає даному процесу (Кожемякін та співавт.,1977; Чучалин, 1998). У дітей, хворих на БА, застосування гормонотерапії (нерідко масованої) звичайно відбувається паралельно з формуванням природних вікових механізмів адаптації до гіпоксії. Тривале застосування в-адреноагоністів для профілактики загострень і припинення приступів БА, перешкоджає нормальному розвитку та удосконаленню механізмів адаптації до гіпоксії у дітей. З урахуванням тих же міркувань можна пояснити той факт, що у молодих пацієнтів деякі види немедикаментозної терапії (зокрема гіпоксична баротерапія і оротерапія, котрі покращують витривалість до гіпоксії і скеровані на збільшення адаптаційних можливостей організму) у багатьох випадках є не менш ефективними, ніж фармакотерапія (Березовський, 1990; Серебровська, 1993, Данилюк,2000).

В цілому результати нашої роботи свідчать про те, що у дітей комплексний підхід до оцінки адаптаційних можливостей організму на базі показників ЕЕГ, КІГ і РЕГ є досить ефективним і доцільним. Широке впровадження у наукові дослідження та клінічну практику достатньо простих, неінвазивних і високоінформативних методів об'єктивної оцінки стану адаптаційних процесів у дітей в умовах норми і патології дає можливість не тільки підвищити якість первинної профілактики, але й індивідуалізувати терапевтичні заходи (як медикаментозні, так і нефармакологічні), підвищуючи тим самим їх ефективність і безпечність.

Висновки

Детальне дослідження інформативності якісних і кількісних показників, одержаних з використанням кардіоінтервалографії (КІГ), реоенцефалографії (РЕГ) та електроенцефалографії (ЕЕГ), свідчить, що комплексна оцінка реактивності серцево-судинної системи, церебральної динаміки та електричної активності головного мозку є важливим компонентом системного підходу у вивченні закономірностей організації адаптаційних процесів в онтогенезі. Результати роботи обґрунтовують можливість і доцільність застосування для об'єктивної оцінки адаптаційних можливостей організму простих в реалізації, безпечних для дитини і інформативних апаратурних методів дослідження функцій серцево-судинної і центральної нервової системи.

Показники КІГ, що характеризували вегетативну реактивність при виконанні ортостатичного тесту, у більшості (76 %) здорових дітей відповідали нормі. У дітей з БА у період загострення переважно виявлявся варіант зниженої, а в фазі ремісії - підвищеної вегетативної реактивності (більше 40 % в обох підгрупах).

За даними РЕГ, рівень кровонаповнення церебральних судин у стані спокою у дітей з БА істотно не відрізнявся від такого в контрольній групі. В той же час показники, що характеризують реактивність тонусу цих судин, в різних фазах захворювання виявляли протилежні зрушення. В період ремісії БА для 38 % дітей характерним було зниження, а у фазі загострення у 60 % - підвищення реактивності мозкових судин.

Аналіз комплексу показників реактивності серцево-судинної системи на основі даних КІГ і РЕГ, зокрема показника вегетативної реактивності та індексу реактивності судин, дозволяє оцінити ступінь напруження регуляторних механізмів і стан адаптаційних систем у дітей з виділенням наступних варіантів: 1) оптимальний рівень; 2) компенсовані адаптаційні порушення (напруження або перенапруження регуляторних механізмів); 3) декомпенсовані порушення адаптації (виснаження регуляторних механізмів та зрив адаптації).

Задовільний рівень адаптаційних можливостей був виявлений у більшості здорових дітей. Проте, у 24 % обстежених цієї групи виявлялося напруження, а у 6 % астенізація регуляторних механізмів; цих дітей слід розглядати як групу ризику.

У дітей з БА характер адаптаційних порушень був значною мірою пов'язаний з фазою захворювання. У фазі загострення БА напруження та перенапруження регуляторних механізмів спостерігалися у 47 і 21 % дітей, а у 17 % пацієнтів був виявлений зрив адаптації. В період ремісії відсутність істотних адаптаційних порушень спостерігалася у 22 % дітей, але у 32 % виявлялося напруження механізмів регуляції, а у 8 % зрив адаптації.

Періодометричний аналіз ЕЕГ у здорових дітей шкільного віку (нормологічне дослідження) дозволив виділити п'ять основних патернів поточної ЕЕГ: 1) повільнохвильовий; 2) гіперсінхронний; 3) близький до зрілого („оптимальна” норма); 4) поліритмічний; 5) високочастотний. З віком кількісні співвідношення дітей з різними типами ЕЕГ змінюються, що відбиває динаміку формування корово-підкорових взаємовідносин у перебігу онтогенетичного розвитку.

На основі періодометричних показників виділені три основні варіанти ЕЕГ-реакцій на гіпервентиляційний тест, характерні для дитячого віку: 1) десинхронізація; 2) дезорганізація б-активності; 3) гіперсинхронізація в и-діапазоні. Останній варіант зустрічається найчастіше, але його представленість зменшується з віком (79, 61 і 47 % у групах дітей молодшого, середнього і старшого віку).

Для дітей, хворих на БА, незалежно від фази захворювання характерні: 1) більша частота „неоптимальних” патернів ЕЕГ; 2) більша нестабільність поточної ЕЕГ (вища варіабельність основних періодометричних показників, знижена регулярність домінуючого ритму і виникнення пароксизмальних спалахів активності); 3) нівелювання топічних особливостей; 4) порушення реактивності ЕЕГ. У період загострення БА у більшості дітей (82 %) виявляються ознаки порушення корово-підкорових взаємовідносин (здебільшого надлишковість неспецифічних висхідних активуючих впливів на кору). У фазі ремісії БА частка дітей з відсутністю істотних порушень електрогенезу була більшою (32 %), проте високою була частка дітей з наявністю ознак підвищення активності неспецифічних синхронізуючих ретикуло-стовбурових систем (44 %).

У дітей з БА „неоптимальні” патерни поточної ЕЕГ і змінена реактивність у відповідь на функціональні тести (зокрема, підвищена чутливість до гіпоксичного навантаження) частіше сполучалися з очевидними проявами адаптаційних порушень і негативною динамікою адаптаційних можливостей у період ремісії хвороби.

Періодометричний аналіз ЕЕГ дозволяє одержати докладні кількісні оцінки представленості та ступеню регулярності основних частотних компонентів ЕЕГ. Завдяки концептуальній близькості до візуального аналізу і відносній простоті комп'ютерної реалізації, періодометричний аналіз ЕЕГ може знайти широке застосування в клінічних і наукових дослідженнях. Співставлення характеристик ЕЕГ у стані спокою і їх динаміки при тестових навантаженнях з показниками реактивності серцево-судинної системи за даними КІГ і РЕГ дає можливість більш адекватно охарактеризувати адаптаційні можливості дитячого організму в станах норми та патології, підвищити обґрунтованість діагностики і ступінь індивідуалізації профілактичних, терапевтичних і реабілітаційних заходів.

Список робіт, опублікованих за темою дисертації

О.Л.Наконечна, В.М.Сарана, О.П.Піддубна, К.О.Чебанов, “Дослідження функціонального стану центральної нервової системи у дітей з бронхіальною астмою”, ІІІ Міжнародна Конференція “Франція та Україна, науково-практичний досвід у контексті діалогу національних культур”(Дніпропетровськ, Україна, 14-16 травня 1996р).Тези доповідей, т.2, ч.ІІ, с.49.

Е.П.Поддубная, К.О.Чебанов, “Особенности нарушений центральной и вегетативной регуляции в патогенезе бронхиальной астмы у детей”, Научные труды І Европейского конгресса по астме (Москва, Россия; 9-12 сентября 2001г), ж. Астма, т.2, №1 Сентябрь, 2001, с.190.

Е.П.Поддубная, К.О.Чебанов, “Нарушения вегетативного гомеостаза и реактивности у детей с бронхиальной астмой”, Сб. науч. трудов VIII Международного конгресса “Реаби-литация в медицине и иммунореабилитация”, Канны, Франция, 15-19 апреля 2002г, с.124.

Е.П.Поддубная, “ЭЭГ у детей: периодометрический анализ, типология и возрастные особенности”, Нейрофизиология/Neurophysiology,34, №5.-с. 397-410 (2002).

Е.П.Поддубная, К.О.Чебанов, “Электрическая активность головного мозга и адаптационные возможности организма детей с бронхиальной астмой”, Материалы XVII Всемирного конгресса по астме, V съезда иммунологов и аллергологов СНГ, Санкт-Петербург, с.231 (2003).

Е.П.Поддубная, “Клиническое значение исследований состояния вегетативной нервной системы у детей с бронхиальной астмой”, Сб. науч. трудов VIII международной конференции “Центральные и периферические механизмы вегетативной нервной системы”, Донецк, с.161 (2003).

Е.П. Поддубная, “Связь вегетативной реактивности и электрической активности головного мозга у детей в норме и при бронхиальной астме” , Сб. науч. трудов VIII международной конференции “Центральные и периферические механизмы вегетативной нервной системы”, Донецк, с.163, 2003.

Е.П. Поддубная “Динамика ЭЭГ-активности в онтогенезе: возрастные особенности, выявляемые с помощью периодометрического анализа”, Сб. “V Мiжнародний конгрес з iнтегративноi антропологii”, Винница, 2004.

Е.П. Поддубная, “Влияние гипервентиляции на ЭЭГ-активность у детей: особенности, выявляемые с помощью периодометрического анализа”, Нейрофизиология/ Neurophysiology,36, №2.-с. 150-160 (2004).

Е.П. Поддубная, “Комплексная оценка адаптационных возможностей организма у детей на основе показателей реактивности сердечно-сосудистой системы и характеристик ЭЭГ”, Нейрофизиология/ Neurophysiology,38, №1.- с.72-81 (2006).

Анотація

Піддубна О. П. Характеристики ЕЕГ і реактивності серцево-судинної системи як показники адаптаційних можливостей організму у дітей. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук із спеціальності 03.00.13 - Фізіологія людини і тварин. - Інститут фізіології ім. О.О.Богомольця НАН України, Київ, 2006 р..

Дисертація присвячена дослідженню фізіологічних закономірностей, що визначають рівень адаптаційних можливостей організму дітей у нормі і при відхиленні від її. На основі комплексного аналізу даних кардіоінтервалографії (КІГ-) і реоенцефалографії (РЕГ-) досліджень 37 здорових дітей і 63 дітей, що страждають на бронхіальну астму (БА), виділені найбільш інформативні показники, що характеризують особливості реакцій серцево-судинної системи при проведенні активної ортостатичної проби: показник вегетативної реактивності та індекс реактивності судин. Зроблено висновок, що співвідношення значень цих показників дозволяє охарактеризувати ступінь напруги регуляторних механізмів і стан адаптаційних систем організму з виділенням наступних градацій: оптимальний рівень, компенсовані адаптаційні порушення (напруга і перенапруга регуляторних механізмів) та декомпенсовані порушення адаптації (виснаження регуляторних механізмів і зрив адаптації). Частота порушень адаптації в групі дітей з БА була істотно вище, ніж у групі контролю, але і серед клінічно здорових дітей була виявлена група ризику (близько 30 %) з ознаками зниження адаптаційних можливостей організму.

На основі результатів нормологічного дослідження ЕЕГ 169 клінічно здорових дітей шкільного віку (від шести до 17 років) з використанням комп'ютерного періодометричного аналізу (програмні засоби розроблені автором), отримані кількісні параметри, що характеризують часову структуру ЕЕГ-активності дітей шкільного віку, і запропонована об'єктивна класифікація ЕЕГ-патернів; з віком кількісні співвідношення дітей з різними типами ЕЕГ змінюються, що відбиває динаміку формування корово-підкорових взаємовідносин у перебігу онтогенетичного розвитку. На основі даних періодометричного аналізу виділені п'ять основних типів патернів ЕЕГ у дітей шкільного віку і три варіанти ЕЕГ-реакції на гіпервентиляційну пробу.

Показано, що у дітей з БА в різні фази захворювання спостерігалися ті ж типи ЕЕГ, що і у здорових дітей, але представленість різних типів ЕЕГ спокою і варіантів ЕЕГ-реакції на гіпервентиляційну пробу в кількісному відношені істотно відрізнялася. Якісні і кількісні характеристики ЕЕГ-активності у дітей, незважаючи на індивідуальну варіабельність, чітко корелюють зі станом адаптаційних процесів. Комплексний аналіз характеристик ЕЕГ у спокої, динаміки патерну при тестових навантаженнях і показників реактивності серцево-судинної системи дозволяють об'єктивно оцінити адаптаційні можливості дитячого організму в станах норми і патології, підвищити обґрунтованість діагностики і ступінь індивідуалізації профілактичних, терапевтичних і реабілітаційних заходів.

КЛЮЧОВІ СЛОВА: діти шкільного віку, адаптація, бронхіальна астма, вегетативна регуляція, кардіоінтервалографія, реоенцефалографія, електроенцефалографія, періодометричний аналіз, функціональні проби.

Аннотация

Поддубная Е. П. Характеристики ЭЭГ и реактивности сердечно-сосудистой системы как показатели адаптационных возможностей организма у детей. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.13 - физиология человека и животных. - Институт физиологии им.А.А.Богомольца НАН Украины, Киев, 2005г.

Диссертация посвящена исследованию физиологических закономерностей, определяющих уровень адаптационных возможностей организма у детей в норме и при отклонении от нее (в частности, в разные фазы заболевания бронхиальной астмой - БА). Показана адекватность выбора БА в качестве модели для исследования физиологических механизмов нарушения адаптационных процессов у детей. В работе обоснована необходимость системного подхода к диагностике адаптационных нарушений у детей с использованием количественных методов анализа электрической активности головного мозга и реакций сердечно-сосудистой системы.

На основе комплексного анализа данных кардиоинтервалографических (КИГ-) и реоэнцефалографических (РЭГ-) исследований 37 здоровых детей и 63 детей, страдающих бронхиальной астмой (БА), выделены наиболее информативные показатели, которые характеризуют особенности реакций сердечно-сосудистой системы при проведении активной ортостатической пробы: показатель вегетативной реактивности (ПВР) и индекс реактивности сосудов (ИРС). Кардиоинтервалографические показатели, характеризующие вегетативную реактивность при выполнении ортостатической пробы, у большинства (76%) здоровых детей соответствовали норме. У детей с БА в период обострения чаще проявлялся вариант сниженной, а в фазе ремиссии - повышенной вегетативной реактивности (более 40% в обоих подгруппах). Уровень кровенаполнения церебральных сосудов в состоянии покоя, по данным РЭГ, у детей с БА (независимо от фазы заболевания) существенно не отличался от такового в контрольной группе. Показатели, характеризующие реактивность тонуса церебральных сосудов, в разных фазах заболевания проявляли разнонаправленные изменения (в период ремиссии БА для 38% детей было характерно снижение, а в фазе обострения для 60% - повышение реактивности мозговых сосудов). Таким образом, установлено, что у детей, страдающих БА, проявляет фазовый характер нарушений вегетативной регуляции. Сделан вывод, что соотношение значений показателей ПВР и ИРС (характеризующих неспецифический и специфический компоненты адаптационной реакции) позволяет качественно и количественно оценить степень напряжения регуляторных механизмов и состояние адаптационных систем организма с выделением следующих градаций: оптимальный уровень, компенсированные адаптационные нарушения (напряжение и перенапряжение регуляторных механизмов) и декомпенсированные нарушения адаптации (истощение регуляторных механизмов и срыв адаптации). Среди клинически здоровых детей была выявлена группа риска (около 30 %) с признаками снижения адаптационных возможностей организма.

На основе результатов нормологического исследования ЭЭГ 169 клинически здоровых детей школьного возраста (от шести до 17 лет) с использованием компьютерного периодометрического анализа (программные средства разработаны автором), получены количественные параметры, характеризующие временнэю структуру ЭЭГ-активности детей школьного возраста, и предложена объективная классификация ЭЭГ-паттернов, которая отражает возрастные закономерности формирования корково-подкорковых взаимоотношений в онтогенезе. С учетом периодометрических характеристик у здоровых детей школьного возраста выделены пять основных типов паттерна текущей ЭЭГ: 1) медленноволновой, 2) гиперсинхронный, 3) приближающийся к “зрелому” (“оптимальная” норма), 4) полиритмический и 5) высокочастотный. С возрастом количественные соотношения детей с различными типами ЭЭГ изменяются, что отражает динамику формирования корково-подкорковых взаимоотношений в ходе онтогенетического развития. Показано, что периодометрические показатели позволяют адекватно характеризовать изменения ЭЭГ в условиях функциональных нагрузок. Выделены три основные варианта ЭЭГ-реакций на гипервентиляционную пробу, характерные для детского возраста: 1) десинхронизация, 2) дезорганизация и 3) гиперсинхронизация. Последний вариант наиболее специфичен для детей, но его представленность уменьшается с возрастом (79%, 61% и 47% в группах Км, Кс и Кп).

Показано, что группы здоровых детей и детей, страдающих БА, различаются по количественной представленности различных типов ЭЭГ покоя и вариантов ЭЭГ-реакций на гипервентиляционную пробу. Для детей, больных БА, независимо от фазы заболевания характерны 1) бульшая неустойчивость паттерна ЭЭГ (высокая вариабельность основных периодометрических показателей, сниженная регулярность доминирующего ритма и возникновение пароксизмальных вспышек активности); 2)нивелирование топических особенностей; 3) нарушение реактивности ЭЭГ (ослабленная реакция активации и повышенная чувствительность в пробе с гипервентиляцией). В период обострения БА у большинства детей (82%) проявляются признаки нарушения корково-подкорковых взаимоотношений на фоне дисфункции систем лимбико-ретикулярного комплекса с преимущественными проявлениями усиления неспецифических активирующих влияний на кору. В фазе ремиссии БА доля детей с отсутствием нарушений электрогенеза возрастает (32%), однако высока представленность паттернов с признаками повышения активности неспецифических синхронизирующих ретикулярно-стволовых систем (44%).

Качественные и количественные характеристики ЭЭГ-активности у детей, несмотря на индивидуальную вариабельность, отчетливо коррелируют с состоянием адаптационных процессов. Сопоставление характеристик ЭЭГ в покое и их динамики при тестовых нагрузках с показателями реактивности сердечно-сосудистой системы позволяет более адекватно охарактеризовать адаптационные возможности детского организма в состояниях нормы и патологии, повысить обоснованность диагностики и степень индивидуализации профилактических, терапевтических и реабилитационных мероприятий.

Ключевые слова: дети школьного возраста, адаптация, вегетативная регуляция, кардиоинтервалография, реоэнцефалография, электроэнцефалография, периодометрический анализ, функциональные пробы, бронхиальная астма.

Annotation

Piddubna O.P. (Poddubnaya E.P.) Characteristics of EEG and responsiveness of the cardiovascular system as indices of the adaptive abilities of the organism in children.

Thesis for the Candidate of Biology degree (03.00.13 - physiology of animals and humans), Bogomolets Institute of physiology, National Academy of sciences of Ukraine, Kyiv, 2006

Systemic approach was applied in the diagnostics of disorders of adaptation in children using quantitative analysis of electrical activity of the brain and reactions of the cardiovascular system. Data of cardiointervalography (CIG) and rheoencephalography (REG) obtained for 37 healthy children and 63 children suffering from bronchial asthma (BA) allowed us to identify most informative indices characterizing reactions of the cardiovascular system under conditions of an active orthostatic test (index of autonomic reactivity and index of vascular reactivity). Considering relations between these indices, it was possible to classify the following gradations of the state of adaptation systems of the organism responsible for the quality of the control of the autonomic sphere: an optimum level, compensated disorders of adaptation (strain and overstrain of the regulatory mechanisms), and decompensated disorders (exhaustion of the regulatory mechanisms and disruption of adaptation). In about 30 % of healthy children, a deficiency of the adaptation abilities was found (a group of risk), while the frequency of adaptation disorders was significantly higher in the group of patients with BA.

Results of normological examination of 169 healthy schoolchildren (6 to 17 years) using computer periodometric analyses (software developed by the author) allowed us to obtain quantitative parameters characterizing the temporal structure of EEG in these children and to propose a classification of the EEG-patterns; age-related changes in the proportions of these patterns reflect the formation of cortico-subcortical interrelations in ontogenesis. Five main types of EEG-patterns and three variants of reactions to the hyperventilation test were classified according to the periodometric indices.

It is shown that groups of healthy children and patients with BA differ from each other in proportions of different patterns of current EEG and variants of hyperventilation-induced EEG reactions. Qualitative and quantitative characteristics of EEG in children, despite high individual variability, clearly correlated with the state of adaptation processes. Complex analysis of the EEG characteristics, their dynamics at test loadings, and indices of the responsiveness of the cardiovascular system allows one to adequately estimate the adaptation abilities of the child's organism in the norm and in a state of pathology and to improve the diagnostics and the level of individualization of prophylactic, therapeutic, and rehabilitation measures.

Keywords: schoolchildren, adaptation, bronchial asthma, autonomic regulation, cardiointervalography, rheoencephalography, electroencephalography, periodometric analysis, functional tests.

Размещено на Allbest.ru