Вариабельность это

Введение В данной статье мы расскажем, что такое вариабельность сердечного ритма, что на нее влияет, как ее измерить и что делать с полученными данными. Статья включает небольшую практическую часть по анализу данных, которая в большей степени направлена для спортсменов, тренирующих выносливость. В первой части будет немного физиологии, во второй вы узнаете как измерять вариабельность сердечного ритма и какие использовать параметры. В следующей мы расскажем о выборе программного обеспечения и как все это использовать в тренировочном процессе. Мы постарались максимально упростить некоторые моменты, сохранив при этом основную суть. Надеюсь нам это удалось.Физиология Наш организм это отлаженная и сложная система, которая способна адаптироваться к изменениям окружающей и внутренней среды. Одной из важнейших функций организма является поддержание в очень узких специфических диапазонах основных параметров: например температуру тела, pH крови и многое другое. Вся эта структура работает автономно, она не зависит от нашего мышления, в том числе и работа сердца. Все эти процессы регуляции называются гомеостаз и являются основой функционирования живого организма.

Рисунок 1. Сердце. **

Наше сердце — это не просто насос. Это очень сложный, центр обработки информации, который общается с головным мозгом с помощью нервной и гормональной системы, а также другими путям . В статьях доступно обширное описание и схемы взаимодействия сердца с головным мозгом.

И мы так же не управляем нашим сердцем, его автономность обусловлена работой синусового узла — который запускает сокращение сердечной мышцы. Он обладает автоматизмом, то есть самопроизвольно возбуждается и запускает распространение потенциала действия по миокарду, что вызывает сокращение сердца.

Сердце работает автономно благодаря синусовому узлу.

Рисунок 2. Автономная работа сердца

Синусовый узел тоже работает сам по себе, несмотря на то, что на нем сказывается работа всего организма — центральной нервной система, вегетативной (автономной) нервной система (ВНС), а также различных гуморальных и рефлекторных воздействий.

Синусовый узел отражает работу всех регуляторных систем организма.

Работу всех регуляторных систем нашего организма можно представить в виде двухконтурной модели, предложенной Баевским Р.М. . Он предложил разделить все регуляторные системы (контуры управления) организма на два типа: высший — центральный контур и низший — автономный контур регуляции (рис. 3).

*Рисунок 3. Двухконтурная модель регуляции сердечного ритма (по Баевскому Р.М., 1979 г.) CCC — сердечно-сосудистая система.

Автономный контур регуляции состоит из синусового узла, который непосредственно связан с сердечно-сосудистой системой (ССС) и через нее с системой дыхания (С.д.) и нервными центрами, обеспечивающими рефлекторную регуляцию дыхания и кровообращения. Непосредственное воздействие на клетки синусового узла оказывают блуждающие нервы (V).

Центральный контур регуляции воздействует на синусовый узел через симпатические нервы (S) и гуморальный канал регуляции (г.к.), либо изменяет центральный тонус ядер блуждающих нервов имеет более сложную структуру, он состоит из 3 уровней, в зависимости от выполняемых функций. Уровень В: центральный контур управления сердечным ритмом, обеспечивает «внутрисистемный” гомеостаз через симпатическую систему.

Уровень Б: обеспечивает межсистемный гомеостаз, между различными системами организма с помощью нервных клеток и гуморально ( с помощью гормонов).

Уровень А: обеспечивает адаптацию с внешней средой с помощью центральной нервной системы.

Эффективная адаптация происходит с минимальным участием высших уровней управления, то есть за счет автономного контура. Чем больше вклад центральных контуров тем сложней и «дороже” организму адаптироваться.

На наше сердце основное влияние оказывает симпатическая и парасимпатическая системы (см. рисунок 4). Они являются антагонистами друг друга. Симпатическая возбуждает нас, готовит выполнять действия типа «бей-беги”: повышает частоту сердечных сокращений (ЧСС), увеличивает липолиз . Парасимпатическая же успокаивает, чсс уменьшается, усиливается моторика кишечника. На сердечную мышцу они действуют «синергично”: при увеличение активности парасимпатических волокон также наблюдается снижение активности симпатических волокон.

Рисунок 4. Блок-схема иннервации синусового узла сердца симпатической и парасимпатической системами.

Благодаря их воздействию сердечный ритм никогда не бывает постоянным. Эта изменчивость времени между каждым ударом и называется вариабельностью сердечного ритма . На записи ЭКГ это выглядит примерно так:

*Рисунок 5. Вариабельность сердечного ритма

  • Вариабельность сердечного ритма (ВСР) отражает работу всех регуляторных систем организма.

На этом наша вводная часть закончена, далее мы расскажем как получить данные, что с ними делать, как интерпретировать, какие возникают трудности и как все это применять в тренировочном процессе.

Начало Так как нам интересна работа всех регуляторных систем организма, а она отображается на работе синусового узла, крайне важно исключить из рассмотрения результаты действия других центров возбуждения, действие которых для наших целей будет являться помехой.

Поэтому крайне важно чтобы сокращение сердца запускал именно синусовый узел. На ЭКГ это будет проявляться в виде зубца P (отмечен красным цветом) ( см. рисунок 6)

Рисунок 6. Сердечный цикл с синусовым ритмом.

Запись Для записи вариабельности сердечного ритма необходим пульсометр, который выдает данные о вариабельности сердечного ритма, например Polar H7. Этого вполне достаточно чтобы получить точные цифры и свежая статья где сравнивает запись с камеры телефона

Возможны различные дефекты записи из-за:

  • плохого контакта с датчиком ( не забываем его смочить перед записью).
  • движения во время записи
  • различных мыслей

Выбираем любое программное обеспечение для записи и анализа вариабельности сердечного ритма, которое вам нравится. Об этом, позже, будет отдельная статья. Стараемся исключить все отвлекающие факторы, наша задача в идеале делать все замеры в одно и тоже время и в одном и том же комфортном для нас месте. Также рекомендую встать с кровати, сделать необходимые (утренние) процедуры и вернуться назад — это уменьшить шанс уснуть во время записи, что периодически случается. Полежать еще пару минут и включить запись. Чем продолжительней запись тем более она информативна. Для коротких записей обычно достаточно 5 минут. Есть еще варианты записи 256 RR интервалов . Хотя можно встретить и попытки оценить ваше состояние и по более коротким записям. Мы используем 10 минутную запись, хотя хотелось бы и побольше…Более длинная запись будет содержать больше информации о состоянии организма.

Анализ данных.

И так, мы получили массив RR интервалов, который выглядит примерно так: рисунок 7:

*Рисунок 7. 10 минутная утренняя запись вариабельности сердечного ритма.

Перед началом анализа нужно исключить из исходных данных артефакты и шумы (экстрасистолы, аритмии, дефекты записи и т.д.). Если это нельзя сделать, то такие данные не годятся, вероятней всего показатели будут либо завышены, либо занижены.

Далее разберем основные показатели для оценки состояния организма. **Методы временной области

** Вариабельность сердечного ритма может быть оценена различными способами. Один из самых простых способов — это оценить статистическую изменчивость последовательности RR интервалов, для этого используют статистический метод. Это позволяет количественно оценить вариабельность в определенном промежутке времени.

SDNN — стандартное отклонение всех нормальных (синусовых, NN) интервалов от среднего значения. Отражает общую вариабельность всего спектра, коррелирует с общей мощностью (TP), в большей степени зависит от низкочастотной составляющей. Также любое ваше движение во времени записи обязательно отразится на этом показателе. Один из основных показателей, оценивающий механизмы регуляции.

В статье пытаются найти корреляцию этого показателя с VO2Max.

NN50 — количество пар последовательных интервалов, которые отличаются друг от друга более чем на 50 мс.

pNN50 — % NN50 интервалов от общего количества всех NN интервалов. Говорит о активности парасимпатической системы.

RMSSD — так же как и pNN50 свидетельствует в основном о активности парасимпатической системы . Измеряется как квадратный корень из средних квадратов разностей смежных NN интервалов.

Авторы считают RMSSD и его производные одни из самых удобных параметров для оценки состояния спортсменов.

А работе оценивают динамику подготовки триатлетов на основе RMSSD и ln RMSSD за 32 недели.

Также этот показатель коррелирует с состоянием иммунной системы .

CV(SDNN/R-Rср) — коэффициент вариации, позволяет оценивать влияния ЧСС на вариабельность.

Для наглядности прикрепил файл с динамикой некоторых показателей, указанных выше, в период до и после полумарафона который был 5.11.2017.

Спектральный анализ

Если внимательно посмотреть на запись вариабельности, то можно увидеть что она меняется волнообразно (см. Рис. 8)

*Рис. 8 . Волнообразная структура сердечного ритма собаки =) Исключительно для большей наглядности

  • Чтобы оценить эти волны надо преобразовать это все в другой вид с помощью преобразования Фурье (на рис. 9 продемонстрировано применение преобразования Фурье).

*Рисунок 9. Преобразование Фурье.

* Теперь мы можем, оценить мощность этих волн и сравнить их между собой см.

*Рисунок 10. Спектральный анализ ВСР

Далее мы будем использовать следующий показатели :

HF (High Frequency) — мощность высокочастотной области спектра, диапазон от 0.15 Гц до 0.4 Гц, что соответствует периоду между 2.5 сек и 7 сек. Этот показатель отражает работу парасимпатической системы. Основной медиатор — ацетилхолин, который достаточно быстро разрушается. HF отражает наше дыхание. Точнее дыхательную волну — во время вдоха интервал между сокращениями сердца уменьшается, а во время выдоха увеличивается .

С этим показателем все «хорошо”, есть много научных статей доказывающие его взаимосвязь с парасимпатической системой.

LF (Low Frequency) — мощность низкочастотной части спектра, медленные волны, диапазон от 0.04 Гц до 0.15 Гц, что соответствует периоду между 7 сек и 25 сек. Основной медиатор — норадреналин. LF отражает работу симпатической системы.

В отличие от HF тут все сложней, не совсем ясно, действительно ли он отражает симпатическую систему. Хотя в случаи 24 часового мониторинга это подтверждается следующим исследованием . Однако в большой статье говорится о сложности интерпретации и даже опровергается связь этого показателя с симпатической системой.

LF/HF — отражает баланс симпатического и парасимпатического отделов ВНС.

VLF (Very Low Frequency) — очень медленные волны, с частотой до 0.04 Гц. Период между 25 до 300 сек. До сих пор не ясно, что он отображает, особенно на 5 мин записях. Есть статьи, в которых видна корреляция с циркадными ритмами и температурой тела. У здоровых людей наблюдается увеличение мощности VLF, которое происходит ночью и пики перед пробуждением . Это увеличение автономной активности, по-видимому, коррелирует с пиком утреннего кортизола.

В статье пытаются найти корреляцию этого показателя с депрессивным состоянием. Кроме того, малая мощность в этой полосе была связана с сильным воспалением .

Анализировать VLF можно лишь при длительных записях.

TP (Total Power) — общая мощность всех волн с частотой в диапазоне от 0,0033 Гц до 0.40 Гц.

HFL — новый показатель, базирующийся на динамическом сравнении HF и LF составляющих вариабельности сердечного ритма. Показатель HLF позволяет характеризовать в динамике вегетативный баланс симпатической и парасимпатической систем. Увеличение этого показателя свидетельствовало о преобладании парасимпатической регуляции в механизмах адаптации, снижение показателя говорило о включение симпатической регуляции.

А вот так выглядит динамика, в период выступления на полумарафоне, показателей, обозначенных выше:

И собственно динамика всех показателей разом:

В следующей части статьи мы сделаем обзор различных приложений для оценки вариабельности сердечного ритма и потом перейдем непосредственно к практике.

**Используемая литература

3. Баевский Прогнозирование состояний на грани нормы и патологии. «Медицина”, 1979. 4.Fred Shaffer, Rollin McCraty and Christopher L. Zerr. A healthy heart is not a metronome: an integrative review of the heart’s anatomy and heart rate variability, 2014.

12. Buchheit M., Monitoring training status with HR measures: do all roads lead to Rome?, 2014.

16. Eckberg, D.L., Human sinus arrhythmia as an index of vagal outflow. Journal of Applied Physiology, 1983. 54: p. 961-966.

Приложение

В таблице ниже — все снимаемые Welltory параметры ВСР на случай, если пользователю захочется самостоятельно проанализировать показатели или предоставить своему специалисту (врачу) данные замера.

Название Значение в текущем замере

Базовые витальные показатели

Пульс, уд/мин heart rate
Систолическое давление, мм.рт.с. systolic
Диастолическое давление, мм.рт.с. diastolic

Показатели временных методов анализа ВСР

Mean RR, мс meanrr
MxDMn, с MxDMn
SDNN, мс STDRR
rMSSD, мc rMSSD
pNN50, % pnn50
Moda, мс Mode
AMo, % AMo

Показатели спектральных методов анализа ВСР

HF, мс^2 hf
HF, % Расчет: доля hf от общей суммы переменных hf+lf+vlf из БД в %
LF, мс^2 lf
LF, % Расчет: доля lf от общей суммы переменных hf+lf+vlf из БД в %
VLF, мс^2 vlf
VLF, % Расчет: доля vlf от общей суммы переменных hf+lf+vlf из БД в %
Total Power, мс^2 Расчет: hf+lf+vlf
LF/HF Расчет: lf поделить на hf

Таблица нормы

Вариабельность пульса, норма которого зависит от возраста и состояния здоровья человека, также может изменяться исходя из физической активности и физиологического состояния.

Вариабельность пульса в зависимости от нагрузок

Так, например, у беременных на последнем сроке сердцебиение немного учащается. У спортсменов ВСР значительно ниже, чем у тех, кто ведет малоподвижный образ жизни. Но чаще всего норму пульса определяют именно по возрасту.

Когда пульс при норме от 60 ударов превышает 100, это говорит о тахикардии.

Причины повышения и понижения

Вариабельность пульса (норма – это, как правило, высокий показатель) изменяется в результате разных причин. Понижение или повышение пульса могут возникнуть из-за совершенно безобидных факторов. Например, после физической активности (кардио и силовые тренировки, пробежка) или по окончанию приема пищи показатели ВСР понижаются (увеличение пульса).

К другим причинам повышения относят:

  • стрессы, эмоциональное перенапряжение;
  • высокая температура воздуха;
  • при употреблении кофеиносодержащих напитков;
  • гормональные изменения у подростка.

Другое дело, когда частый пульс вызван заболеванием. В таких случаях, из-за патологий кровеносной системы сердце начинает сокращаться быстрее. Не только сердечно-сосудистые заболевания могут вызвать увеличение показателя. Болезни щитовидной железы способны учащать частоту сокращений. Такая патология легких, как эмфизема также способна привести к понижению ВСР.

Прием некоторых лекарственных средств, например, антидепрессанов или сосудосуживающих капель, также может стать причиной повышения. Факторы, приводящие к понижению пульса и повышению вариабельности тоже разнообразны. Они могут быть связаны с патологическими процессами, а могут являться естественной реакцией организма.

Среди причин выделяют:

  • гипертония;
  • брадикардия;
  • кислородное голодание;
  • недоедание, истощение;
  • долгое пребывание на холоде или в холодной воде.

Если причиной понижения стало низкое артериальное давление, следует начать прием препаратов, способствующих его повышению. Для этого следует проконсультироваться с врачом.

Показания к исследованию

Регулярное измерение вариабельности при помощи часов или приложения для смартфона дает понять, что происходит с сердечным ритмом и стоит ли об этом беспокоиться. Однако стоит учесть некоторые моменты, при которых нужно более тщательное обследование.

Так, например, регулярные осмотры (не только замер ВСР) необходимы при сахарном диабете в период декомпенсации. В этот момент трудно понять, как будет «вести себя» сердечный ритм – он может быть ускорен, или наоборот замедлен.

При диагнозе гипотиреоз лабораторные исследования и замеры других показателей также нужны. У человека чаще всего возникает тахикардия до 115 ударов в мин. В таких случаях, если препараты по снижению пульса не дают должного эффекта, необходимо вызвать скорую помощь.

Обратить внимание на состояние здоровья стоит, когда ВСР резко понижаются или повышаются. При этом прием лекарств не помогает, возникают болевые ощущения, обмороки. Это также является показанием к проведению обследования: снятия электрокардиограммы, УЗИ сердца и других.

Своевременная диагностика позволит избежать осложнений и начать необходимое лечение. Для начала стоит обратиться за общим осмотром к терапевту, а затем получить направление на обследование кардиологами.

Как определяют

Вариабельность пульса определяют чаще всего в стационарах. Это связано с тем, что за нагрузкой на организм пациента нужен постоянный контроль, чтобы затем точно определить состояние его сердца, реакцию на любые стрессы и способность восстановления. Методы диагностики ВСР разделяются на несколько групп.

Существует группа, которая определяется временем проведения замеров:

  • кратковременные (до 5 мин.);
  • средней длительности (до 2 ч.);
  • длительные (большой промежуток времени, 1 сутки).

Последнее производится во время операций или нахождения пациента в реанимационном отделении. Самый распространенный способ – кратковременный.

Также диагностика ВСР определяется способами анализа, их довольно много:

  • статистический метод – определения стандарта отклонения интервала и коэффициент вариабельности (замер промежутков RR и NN);
  • геометрический – вычисление характеристик из полученной информации с дальнейшим построением гистограмм;
  • корреляционная ритмография – способ, при котором хорошо видно сокращение сердца (замедление или дополнительные удары);
  • спектральный метод – определение разночастотные показатели и влияние на ритм других органов (при аритмиях конечный результат видоизменяется).

При анализе учитывают имеющиеся у пациента болезни и возможные искажения полученных результатов из-за них.

Подготовка и проведение анализа

Перед тем, как проводить исследования, пациент проходит консультацию врача. Затем ему нужно подготовиться к сдаче анализов. Подготовка необходима, так как она позволяет получить точные результаты для дальнейшего определения болезни.

  1. Для начала стоит учитывать, что на показатели будут влиять такие факторы как пол, возраст, вес, физическая активность, имеющиеся заболевания, прием препаратов. При проведении самих замеров обращают внимание на эмоциональное состояние человека – сильное волнение может испортить результат.
  2. За 4-6 ч до начала обследования пациент не должен употреблять кофе и чай, энергетики. Строго противопоказан алкоголь. За 1-2 ч лучше не есть вообще, либо перекусить небольшим количеством пищи без соли, острых специй, сахара и добавления жира.
  3. Перед началом процедур не принимаются сосудосуживающие, успокоительные и стимулирующие препараты.

Пациенту нужно быть спокойным и расслабленным во время сеансов измерения показателей. Имеет смысл немного посидеть у кабинета и восстановить дыхание – это будет полезно в случае, когда человек спешил на сеанс или только что прибыл.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *