Assessment of Heart Rate and Cardiac Repolarization Parameters in the Prone Position in Young Healthy Men

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

Прон-позиция (положение лежа на животе) в последние десятилетия широко используется в разных областях медицины: во время операций (особенно на шее, затылке, позвоночнике и забрюшинном пространстве), а также в качестве дополнительной позиционной терапии к искусственной вентиляции легких у пациентов с острым респираторным дистресс-синдромом (ОРДС). Актуальность применения прон-позиции в клинической практике доказана и пандемией COVID-19 во всем мире, закрепившись в качестве базовой рекомендации у интубированных пациентов с ОРДС. Были показаны положительные эффекты положения на животе у пациентов с пневмонией, вызванной COVID-19, которым не проводилась инвазивная искусственная вентиляция легких в виде повышения оксигенации крови [1]. Преимущества положения на животе связаны с особенностью легочного кровотока, который лучше выражен в дорсальных отделах легких; также вследствие более равномерного распределения воздушного потока в вентилируемых легких риск вторичного повреждения легочной ткани при вентиляции в таком положении уменьшается [1]. Установлено, что прон-позиция способствует улучшению деятельности сердца, снимая нагрузку с правого желудочка и уменьшая его дисфункцию [2]. Гемодинамика в прон-позиции изучалась как у пациентов с COVID-19 [3], так и у здоровых людей [4]. В 1992 г. впервые описано влияние изменения положения тела на показатели электрокардиограммы (ЭКГ) [5]. Показано, что положение на животе приводит к изменению электрической оси сердца, морфологии комплекса QRS в различных отведениях, смещению сегмента ST, и может имитировать ишемические изменения [6]. Новая волна интереса изучения параметров электрокардиограммы в прон-позиции возникла в период пандемии COVID-19. Продемонстрировано, что в прон-позиции при дорсальном расположении грудных электродов снижается амплитуда QRS, появляются зубцы q, регистрируется инверсия зубцов T в прекордиальных отведениях. Данные изменения можно объяснить повышенным импедансом (из-за промежуточной легочной ткани) и увеличенным расстоянием между электродами и центром сердца [7; 8]. В исследовании 2024 г. была обнаружена значимая связь между удлинением интервала QTc в прон-позиции и повышенными баллами по шкале APACHE II с относительным риском 10,75 (95 % ДИ: 1,82–63,64, p = 0,008), что подчеркивает прогностическую значимость ЭКГ при лечении ОРДС [9]. Удлинение интервала QT на фоне применения лекарственных препаратов, использующихся при лечении COVID-19, увеличивает риск возникновения тахикардии «пируэт» и внезапной смерти [10]. В связи с этим изучение показателей реполяризации в прон-позиции вызывает интерес. Закономерным является вопрос ­– изменяются ли параметры реполяризации у здоровых лиц в положении на животе? В связи с этим целью данной работы выступает оценка влияния положения тела (прон-позиции) на показатели реполяризации по данным электрокардиограммы у молодых здоровых мужчин.

 

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Проведено одномоментное исследование на базе научно-исследовательской лаборатории «Проблемы гипоксии» Сыктывкарского государственного университета имени Питирима Сорокина (СГУ им. Питирима Сорокина) в период с 01.10.2023 по 31.10.2023 гг. В исследование включены лица мужского пола, обучающиеся 1–5 курсов СГУ им. Питирима Сорокина без сопутствующих хронических заболеваний и в отсутствие острого заболевания в период проведения исследования, не курящие, в количестве 18 человек. Мужчины – жители Европейского Севера России (г. Сыктывкар, 62° с. ш.). Все обучающиеся подписали добровольное согласие на участие. Индекс массы тела рассчитывался по формуле ИМТ = вес (кг)/рост (м²).

Проводилась регистрация электрокардиограммы во II стандартном отведении с помощью аппаратно-программного комплекса «Поли-Спектр» («Нейрософт», Иваново, РФ) по следующей методике: в положении лежа на спине (положение А) – регистрация ЭКГ проводилась спустя 3 мин после укладывания; в положении лежа на животе – прон-позиция (положение Б) – ЭКГ регистрировалась в течение первых 10 с.

Целевые показатели исследования: частота сердечных сокращений (ЧСС), интервал QT, интервал QTс, дисперсия QT, интервал Tp-e, отношение Tp-e/QT, отношение Tp-e/QTc.

Интервалы элементов ЭКГ измеряли по 10 кардиоциклам в каждом положении у всех исследуемых в мм с пересчетом в мс для определения их длительности (50 мм = 1000 мс). ЧСС определяли по формуле 60/РР. Интервал PP измерялся от начала зубца P первого цикла до начала зубца P следующего цикла. Интервал QT измерялся от начала зубца Q (R) до конца зубца T. Окончание зубца Т определялось тангенциальным методом: окончание зубца Т – точка пересечения касательной, проведенной из вершины зубца Т, и изолинии, которая является продолжением интервала PQ. Корригированный QT (QTc) рассчитан по формуле Базетта – QTс = QT / √RR. Интервал Tp-e измерялся от пика зубца Т до конца зубца Т. Коэффициенты Tp-e/QT и Tp-e/QTc рассчитывались на основе полученных значений.

Статистическую обработку результатов проводили с помощью пакета прикладных программ Exсel 2018 (математический анализ полученных данных проводился с помощью пакета прикладных программ Exel и онлайн-калькулятора¹). Оценка данных на нормальность распределения рассчитана с помощью критерия Шапиро – Уилка. Данные имели ассиметричное распределение. В описательной статистике количественные признаки представлены в виде медианы и интерквартильного интервала (Меd [Q1; Q3]). Для сравнения средних значений использован критерий Уилкоксона. Критерием статистической значимости получаемых выводов авторы считали общепринятую в медицине величину р <0,05.

 

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Средний возраст обучающихся мужского пола (n = 18) составил 20 ± 2 лет.  Индекс массы тела исследуемых распределился в диапазоне от 21 до 27 (в среднем составил 24 ± 2).

Индивидуальные показатели ЧСС в различных положениях тела по данным ЭКГ представлены на рисунке. При перемещении в прон-позицию у всех испытуемых ЧСС увеличивалась. Медианные значения ЧСС в прон-позиции увеличились в среднем на 21,5 % (12,8 %; 31,0 %).

 

 

Рисунок. Индивидуальные показатели частоты сердечных сокращений (уд/мин, медиана значений) в положении на спине (А); в прон-позиции (Б); динамика изменений, %

Figure. Individual heart rate (beats per minute, median values) in the supine (A); prone (B) positions; the dynamics of changes, %

Источник: рисунок составлен авторами.

Source: the figure was compiled by the authors.

 

Индивидуальные характеристики ЧСС и показателей реполяризации на фрагментарной ЭКГ в 10 кардиоциклах у молодых мужчин в различных положениях тела представлены в таблицах 1 и 2.

 

Таблица 1.  Показатели ЧСС, интервал QT, интервал QTс в исследуемой группе в положении на спине (А) и в прон-позиции (Б)

Table 1.  Heart rate, QT interval, and QTс interval in the study group in the supine position (A) and in the prone position (B)

 

ЧСС, уд/мин / Heart rate, bpm			QT, мс / QT, ms		QTс, мс / QTс, ms
А / A		Б / B	А / A	Б / B	А / A	Б / B
1	72 ［69; 73］	81 ［69; 98］	340 ［325; 340］	320 ［320; 340］	371 ［358; 375］	382 ［343; 425］
2	66 ［64; 68］	90 ［75; 94］	380 ［380; 400］	360 ［360; 360］	407 ［394; 415］	438 ［411; 448］
3	55 ［51; 57］	63 ［61; 70］	380 ［365; 380］	360 ［360; 375］	361 ［345; 368］	375 ［364; 383］
4	59 ［56; 62］	82 ［75; 88］	380 ［380; 380］	360 ［360; 360］	380 ［365; 388］	420 ［398; 441］
5	55 ［53; 59］	78 ［63; 82］	380 ［380; 395］	360 ［360; 360］	369 ［358; 376］	410 ［370; 421］
6	59 ［53; 61］	74 ［67; 88］	400 ［400; 420］	380 ［380; 395］	402 ［386; 421］	429 ［409; 459］
7	88 ［86; 91］	102 ［92; 106］	330 ［320; 340］	320 ［300; 320］	397 ［388; 415］	397 ［385; 415］
8	92 ［88; 96］	100 ［100; 100］	320 ［320; 320］	320 ［320; 320］	397 ［388; 406］	413 ［413; 413］
9	75 ［72; 79］	94 ［92; 100］	340 ［325; 340］	300 ［300; 320］	381 ［368; 390］	391 ［378; 400］
10	54 ［52; 57］	65 ［63; 68］	380 ［380; 400］	390 ［380; 400］	367 ［358; 379］	404 ［387; 412］
11	68 ［66; 69］	73 ［67; 83］	360 ［345; 360］	360 ［345; 360］	384 ［372; 393］	399 ［379; 414］
12	91 ［86; 94］	107 ［104; 107］	290 ［280; 300］	280 ［280; 300］	352 ［337; 371］	374 ［360; 397］
13	97 ［92; 97］	111 ［111; 114］	340 ［340; 340］	360 ［340; 360］	432 ［422; 437］	490 ［469; 491］
14	61 ［60; 63］	82 ［76; 85］	400 ［400; 400］	370 ［360; 380］	402 ［378; 407］	439 ［407; 447］
15	75 ［72; 78］	98 ［92; 103］	380 ［345; 380］	320 ［320; 340］	422 ［392; 425］	413 ［403; 420］
16	79 ［75; 83］	83 ［77; 92］	360 ［360; 375］	350 ［340; 360］	412 ［402; 429］	416 ［407; 424］
17	65 ［62; 66］	85 ［78; 88］	360 ［360; 360］	340 ［340; 360］	375 ［365; 379］	410 ［407; 417］
18	75 ［72; 77］	81 ［81; 81］	340 ［340; 355］	350 ［340; 350］	383 ［373; 392］	396 ［395; 414］

 

Примечание: данные представлены в виде медианы и интерквартильного интервала (Меd [Q1; Q3]).

Note: data are presented as median and interquartile range (Med [Q1; Q3]).

Источник: здесь и далее таблицы составлены авторами.

Source: here and below the tables are compiled by the authors.

 

Таблица 2.  Интервалы Tp-e, отношение Tp-e/QT, отношение Tp-e/QTс в положении на спине (А) и в прон-позиции (Б)

Table 2.  Tp-e intervals, Tp-e/QT Coefficient, Tp-e/QTc Coefficient in the supine position (A) and in the prone position (B)

 

Tp-e, мс / Tp-e, ms			Tp-e/QT		Tp-e/QTc
А / A		Б / B	А / A	Б / B	А / A	Б / B
1	80 ［80; 80］	80 ［80; 95］	0,24 ［0,24; 0,24］	0,25 ［0,25; 0,28］	0,21 ［0,21; 0,22］	0,24 ［0,2; 0,24］
2	80 ［80; 80］	80 ［65; 80］	0,21 ［0,2; 0.21］	0,22 ［0,18; 0,22］	0,2 ［0,2; 0,21］	0,18 ［0,16; 0,19］
3	80 ［80; 95］	80 ［80; 80］	0,22 ［0,21; 0,25］	0,22 ［0,21; 0,22］	0,23 ［0,22; 0,27］	0,21 ［0,21; 0,22］
4	80 ［100; 80］	80 ［80; 80］	0,22 ［0,21; 0,25］	0,22 ［0,22; 0,22］	0,22 ［0,21; 0,25］	0,19 ［0,18; 0,2］
5	80 ［80; 80］	80 ［65; 80］	0,21 ［0,21; 0,22］	0,22 ［0,18; 0,22］	0,22 ［0,21; 0,23］	0,19 ［0,15; 0,22］
6	80 ［80; 80］	80 ［80; 80］	0,2 ［0,19; 0,2］	0,21 ［0,21; 0,21］	0,2 ［0,19; 0,21］	0,19 ［0,18; 0,2］
7	80 ［80; 80］	80 ［80; 80］	0,24 ［0,24; 0,25］	0,25 ［0,25; 0,27］	0,2 ［0,19; 0,21］	0,2 ［0,19; 0,2］
8	70 ［60; 80］	80 ［60; 80］	0,22 ［0,19; 0,25］	0,25 ［0,19; 0,25］	0,18 ［0,16; 0,19］	0,19 ［0,15; 0,19］
9	80 ［80; 80］	80 ［80; 80］	0,24 ［0,24; 0,25］	0,27 ［0,25; 0,27］	0,21 ［0,21; 0,23］	0,2 ［0,2; 0,21］
10	80 ［65; 80］	80 ［80; 80］	0,2 ［0,17; 0,21］	0,21 ［0,2; 0,22］	0,21 ［0,18; 0,22］	0,2 ［0,19; 0,21］
11	80 ［80; 80］	80 ［80; 80］	0,23 ［0,22; 0,24］	0,22 ［0,22; 0,24］	0,21 ［0,21; 0,23］	0,21 ［0,2; 0,21］
12	70 ［60; 80］	80 ［80; 80］	0,24 ［0,22; 0,26］	0,29 ［0,27; 0,30］	0,19 ［0,18; 0,21］	0,21 ［0,2; 0,23］
13	80 ［80; 80］	80 ［80; 80］	0,24 ［0,24; 0,25］	0,23 ［0,22; 0,24］	0,19 ［0,18; 0,2］	0,16 ［0,16; 0,17］
14	100 ［100; 100］	90 ［80; 100］	0,25 ［0,25; 0,25］	0,24 ［0,22; 0,26］	0,25 ［0,24; 0,26］	0,21 ［0,2; 0,22］
15	80 ［80; 80］	80 ［80; 80］	0,22 ［0,21; 0,24］	0,25 ［0,24; 0,25］	0,2 ［0,19; 0,21］	0,19 ［0,18; 0,2］
16	80 ［80; 80］	80 ［60; 80］	0,22 ［0,21; 0,22］	0,2 ［0,18; 0,22］	0,19 ［0,18; 0,2］	0,2 ［0,15; 0,19］
17	100 ［100; 100］	100 ［85; 100］	0,28 ［0,28; 0,28］	0,28 ［0,25; 0,29］	0,27 ［0,26; 0,27］	0,24 ［0,22; 0,24］
18	80 ［80; 80］	100 ［80; 100］	0,24 ［0,21; 0,24］	0,28 ［0,24; 0,28］	0,21 ［0,18; 0,22］	0,24 ［0,2; 0,25］

 

 

При перемещении в прон-позицию показатель QTc продемонстрировал  тенденцию к увеличению у 88,8 % участников. Изменение положения тела у 22,2 % испытуемых привело к изменению продолжительности интервала Tp-e (увеличился у 16,6 %, уменьшился у 5,6 %), у 83,3 % – к изменению соотношения Tp-e/QT (увеличился у 61,1 %, уменьшился у 22,2 %), у 88,8 % – к изменению соотношения Tp-e/QTc (увеличился у 27,7 %, уменьшился у 61,1 %).

Общегрупповые значения исследуемых показателей электрокардиограммы по 180 кардиоциклам в исследуемой группе представлены в таблице 3.

 

Таблица 3.  Средние значения частоты сердечных сокращений и показателей реполяризации электрокардиограммы исследуемой группы в положении на спине (А) и в прон-позиции (Б)

Table 3.  Average values of the heart rate and repolarization parameters of the electrocardiogram of the studied group in the supine position (A) and in the prone position (B)

 

Показатели / Parameters	А / A	Б / B	p
ЧСС, уд/мин / Heart rate, bpm	70 ［60; 78］	83 ［79; 97］	0,00021
QT, мс / QT, ms	360 ［340; 380］	355 ［320; 360］	0,0062
QTс, мс / QTс, ms	384 ［372; 402］	410 ［396; 419］	0,00046
Дисперсия QT / The QT Variance	40 ［25; 40］	40 ［20; 40］	0,2599
Tp-e, мс / Tp-e, ms	80 ［80; 80］	80 ［80; 80］	> 0,05
Tp-e/QT / Tp-e/QT	0,23 ［0,22; 0,24］	0,24 ［0,22; 0,25］	0,061
Tp-e/QTc / Tp-e/QTс	0,21 ［0,2; 0,22］	0,2 ［0,19; 0,21］	0,466

 

Перемещение положения тела в прон-позицию у молодых здоровых мужчин приводит к статистически значимому увеличению ЧСС, уменьшению длительности интервала QT, и увеличению QTс.

 

ОБСУЖДЕНИЕ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Среднегрупповой индекс массы тела (ИМТ) обследуемых соответствовал нормативным значениям [11]. Отклонение от нормативных показателей зафиксировано только в сторону увеличения (ИМТ от 25 до 29 кг/м², избыточная масса тела) имели 4 (22 %) молодых мужчин исследуемой группы.

У здоровых людей в прон-позиции ЧСС увеличивается. Это соответствует данным, полученным при изучении ЭКГ у здоровых людей в возрасте от 18 до 40 лет, где было зафиксировано статистически значимое увеличение ЧСС: 73,2 ± 12,4 уд/мин в положении на животе по сравнению с 69,5 ± 11,5 уд/мин в положении на спине [12]. В данном исследовании 40 % исследуемой группы составляли женщины, а средний ИМТ был несколько выше (25,9 ± 6,3). В отечественном исследовании также зафиксировано увеличение ЧСС при переводе в прон-позицию с 69,57 ± 9,35 до 74,71 ± 10,41 уд/мин (измерение проводилось при проведении эхокардиографии) у молодых здоровых мужчин (средний возраст 38 ± 3,6 лет) [4]. У пациентов с COVID-19 и легочными осложнениями положение лежа на животе также вызывало увеличение ЧСС, продемонстрировавшее сильную положительную корреляцию между положениями тела по данным ЭКГ [9].

Более высокая ЧСС в положении лежа объясняется снижением венозного возврата из-за компрессии нижней полой вены и увеличением сопротивления наполнению левого желудочка из-за повышенного внутригрудного давления, что приводит к снижению ударного объема [13]. Это, вероятно, снижает артериальное давление, подавляя барорецепторы и, следовательно, усиливает симпатическую активацию, увеличивая ЧСС [14]. Факт повышения ЧСС в положении на животе необходимо учитывать в клинической практике при проведении ЭКГ в прон-позиции, особенно у пациентов с сепсисом и гиповолемией, поскольку ЧСС при данных патологических состояниях – важный маркер реакции на различные виды лечения [12].

Интервал QT на ЭКГ характеризует общую продолжительность желудочкового возбуждения и восстановления, а его удлинение является фактором неблагоприятного прогноза и смертности не только от сердечно-сосудистых заболеваний, но и от других причин [15; 16]. Известно, что продолжительность интервала QT в норме имеет обратную зависимость от ЧСС;  для адекватного сопоставления показателей необходима коррекция измерений QT c учетом ЧСС (в клинической практике используется формула Базетта) [17]. В данном исследовании установлено укорочение длительности интервала QT в прон-позиции (355 мс [320; 360]) по сравнению с положением на спине (360 мс [340; 380]), что сопоставимо с увеличением ЧСС в прон-позиции. Было показано, что у здоровых людей прон-позиция уменьшает продолжительность QRS, что также способствует укорочению интервала QT [12]. В исследовании на 20 здоровых добровольцах (60 % мужчин, средний возраст 39,8 ± 10,9 лет, средний ИМТ – 28,6 ± 5,9 кг/м²) не было выявлено существенной разницы в продолжительности интервала QT между ЭКГ в прон-позиции и положении на спине (378 ± 6,23 мс и 379 ± 6,26 мс соответственно) [18]. Авторами установлено, что у молодых здоровых мужчин в положении на животе продолжительность интервала QTc значимо выше, чем в положении на спине (410 мс [396; 419] и 384 мс [372; 402] соответственно). В исследовании других авторов продемонстрирована обратная тенденция: среднее значение QTc в прон-позиции – 385 ± 64,8 мс, в положение на спине – 406 ± 18,8 мс (p = 0,055) [12]. Различия в интервале QTc при изменении положения тела (переход в ортостаз) были показаны в более ранних исследованиях: в работе [19] показано, что в ортостазе QTc, рассчитанный по формуле Базетта, удлинялся, а рассчитанный по формулам Фридериции и Фрамингем – укорачивался. В исследовании [20] зафиксировано укорочение интервала QT в ортостазе по сравнению с положением на спине (клиностаз), но продолжительность QTc не изменилась при смене положения тела. Также показано, что уменьшение длительности интервала QT в ортостазе сопровождается увеличением процентной доли фазы реполяризации – начало зубца Т смещается ближе к комплексу QRS в положении стоя по сравнению с положением лежа, зубец Т становится шире, а сегмент ST короче [20].

Интервал Tp-e на ЭКГ представляет разницу между временем эпикардиальной и миокардиальной реполяризации, отражает трансмуральную дисперсию реполяризации и служит индикатором электрической нестабильности миокарда [21]. Частота сердечных сокращений и масса тела могут влиять на показатели Тр-е, поэтому было предложено использовать соотношение Tp-e/QT и Tp-e/QTc, на которое не влияют колебания частоты сердечных сокращений [22]. В нашем исследовании показатели Тр-е, Tp-e/QT, Tp-e/QTc не изменялись, следовательно, переход в прон-позицию не приводит к увеличению дисперсии реполяризации. Данное наблюдение важно учитывать в клинической практике при проведении ЭКГ в прон-позиции для оценки дисперсии реполяризации у различных категорий пациентов, а также, возможно, для оценки проаритмогенных эффектов некоторых лекарственных препаратов.

Потенциальным ограничением данного исследования является то, что показатели ЭКГ измерялись только в одном отведении (II стандартном), также объем выборки был небольшой. Исследование проводилось в первые 10 с после перемещения в прон-позицию и не учитывало влияния длительного пребывания в этой позиции.

Изменение положения тела при перемещении из положения на спине в прон-позицию у молодых здоровых мужчин сопровождается увеличением ЧСС, удлинением интервала QTc, не изменяя показатели дисперсии реполяризации. Данные изменения, вероятно, имеют адаптивный характер и не связаны с риском аритмогенных событий.

 

¹ https://www.statskingdom.com/index.html (дата обращения: 20.01.2026).

 

About the authors

Elizaveta A. Parshukova

Pitirim Sorokin Syktyvkar State University; Syktyvkar Children’s Polyclinic No. 3

Author for correspondence.
Email: liza23psh@gmail.com
ORCID iD: 0009-0005-5855-6487

Resident, Institute of Medicine; Pediatrician

55 Oktyabrsky Ave., Syktyvkar 167001, Russian Federation; 35 Vostochnaya St., Syktyvkar 167001, Russian Federation

Anastasia M. Oskalenko

Syktyvkar Children’s Polyclinic No. 3

Email: nastya.oskalenko@bk.ru
ORCID iD: 0009-0001-2235-2491

Pediatrician

35 Vostochnaya St., Syktyvkar 167001, Russian Federation

Alexandra N. Ignatova

Pitirim Sorokin Syktyvkar State University

Email: sandraign@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7297-3395

Undergraduate Student, Institute of Medicine

55 Oktyabrsky Ave., Syktyvkar 167001, Russian Federation

Natalya N. Korableva

Pitirim Sorokin Syktyvkar State University

Email: kemcard@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-8195-8111
SPIN-code: 1597-8390
Scopus Author ID: 341116

Dr.Sci. (Med.), Associate Professor, Head of the Department of Pediatrics, Institute of Medicine

55 Oktyabrsky Ave., Syktyvkar 167001, Russian Federation

References

Supplementary files