способ оценки физической работоспособности

Формула изобретения

Способ оценки физической работоспособности путем проведения нагрузочной пробы и определения максимальной частоты сердечных сокращений (ЧСС), достигнутой при проведении пробы, отличающийся тем, что дополнительно определяет минимальную ЧСС в период полного покоя, а оценку физической работоспособности осуществляют по степени снижения физической работоспособности, определяемой по формуле



где HR_th - максимальная ЧСС, достигнутая при проведении пробы;

HR_max - нормативная максимальная ЧСС;

HR_min - минимальная ЧСС в период полного покоя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине и может быть использовано при оценке физической работоспособности как здоровых, так и больных людей.

Физическая работоспособность является одной из характеристик здоровья человека. Физическая работоспособность - это способность организма совершать физическую работу, численно равную мощности нагрузки, при которой достигается максимальное потребление кислорода. Традиционно определение физической работоспособности осуществляется непрямыми методами с использованием стандартного нагрузочного тестирования или спировелоэргометрии с регистрацией ЭКГ, частоты сердечных сокращений (ЧСС), артериального давления (АД) или потребления кислорода. Способы ее оценки основаны на линейных регрессионных зависимостях между уровнем потребления кислорода и ЧСС или между мощностью физической нагрузки и ЧСС (Astrand I. Exercise ECG, its prognostic significance // Adv. Cardiol. - 1973. - V. 8. - P. 142-147). Работоспособность определяют на основе максимально достигнутых при пробе величин потребления кислорода, или ЧСС, или двойного произведения (ЧССАД систолическое), или мощности нагрузки.

Известен способ определения физической работоспособности, заключающийся в том, что нагрузочную пробу проводят дважды: до получения ЧСС не менее 120 ударов в минуту с определением достигнутой мощности нагрузки и до достижения субмаксимальной ЧСС (не менее 75% от нормативной) также с определением соответствующей ей мощности. Затем полученные значения используют для определения работоспособности либо по номограмме (Двигательные тесты для определения функционального состояния сердечно-сосудистой системы. Серия техн. докладов ВОЗ // Женева, 1970, N 388, 38 с.), либо по формулам (Амосов Н.М., Бендет Я. А. Физическая активность и сердце // Киев. "Здоровья". 1989. с. 62-66).

Оценка работоспособности указанными выше способами имеет существенное ограничение, так как они эффективны только при достижении субмаксимальных нагрузочных воздействий. Выполнение таких нагрузок возможно только у отдельных молодых и здоровых лиц, поскольку у большинства больных оно лимитируется проявлениями заболевания.

Известен способ оценки физической работоспособности больных с сердечно-сосудистыми заболеваниями (Амосов Н.М., Бендет Я.А. О количественной оценке и градациях физического состояния больных с сердечно-сосудистыми заболеваниями // Кардиология. - 1975. - Т. 15, N 9. - С. 19-26), заключающийся в том, что проводят нагрузочную пробу по любой известной методике. Нагрузку заканчивают по стандартным критериям прекращения пробы (Реабилитация больных с сердечно-сосудистыми нарушениями (специальные рекомендации для развивающихся стран). Доклад комитета экспертов ВОЗ. Серия техн. докладов ВОЗ N 831 // Женева, 1995, 167 с.). Регистрируют ЭКГ, ЧСС и величину смещения сегмента ST. Определяют мощность нагрузки, при которой проба была прекращена. Достигнутая мощность нагрузки принимается за оценку работоспособности.

Известен способ оценки физической работоспособности больных ИБС (Аронов Д. М. , Сидоренко Б.А., Лупанов В.П., Матвеева Л.С., Шарфнадель М.Г. Актуальные вопросы классификации функционального состояния больных ИБС // Кардиология. 1982. - Т. 22, N 1. С. 5-10), заключающийся в том, что проводят нагрузочную пробу по любой известной методике. Нагрузку заканчивают по стандартным критериям прекращения пробы. Регистрируют ЭКГ, ЧСС, АД и величину смещения сегмента ST. Определяют ЧСС, АД и величину двойного произведения, при котором проба была прекращена. Достигнутая величина двойного произведения как показатель, тесно коррелирующий с потреблением кислорода, принимается за оценку работоспособности.

Недостатками способа оценки работоспособности является то, что учитывается только работа, затрачиваемая на выполнение дозированной физической нагрузки. Нулевое значение мощности в этом случае соответствует исходному уровню ЧСС. Энергетические затраты для обеспечения этого уровня превосходят затраты на жизнеобеспечение в условиях основного обмена, которым соответствует минимальная ЧСС - ЧСС в период полного покоя. Существующие способы оценки физической работоспособности основаны на определении различных параметров: мощности нагрузки, двойного произведения, ЧСС, потребления кислорода, что затрудняет их сопоставление.

Задачей изобретения является создание способа оценки работоспособности, который позволит унифицировать оценку результатов и учесть энергетические затраты в условиях основного обмена.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе оценки физической работоспособности путем проведения физической нагрузки и определения максимальной и/или пороговой ЧСС согласно изобретению дополнительно определяют минимальную ЧСС, а оценку физической работоспособности осуществляют по степени снижения физической работоспособности, определяемой по формуле:



где HR_th - пороговая ЧСС,

HR_max - максимальная ЧСС,

HR_min - минимальная ЧСС.

Авторами предлагается оценивать не саму физическую работоспособность, а степень ее снижения, при этом за нулевое значение мощности предлагается принимать энергетические затраты на жизнеобеспечение в условиях основного обмена, которым соответствует минимальная ЧСС - ЧСС в период полного покоя. Под степенью снижения физической работоспособности понимается отношение разности между должной и реальной работоспособностью к должной, выраженной в процентах.

(1)

где SR - степень снижения физической работоспособности;

A_д - должная работоспособность;

A_р - реальная работоспособность.

Согласно определению работоспособности формула (1) должна быть записана в виде:

(2)

где w - исходная мощность перед нагрузкой;

W_max - максимальная мощность физической нагрузки;

W_th - пороговая мощность физической нагрузки.

На фиг. 1 представлена линейная регрессионная зависимость между ЧСС и мощностью.

На фиг. 1 по оси ординат значения ЧСС (уд/мин): HR_min - минимальная ЧСС - ЧСС в состоянии полного покоя; HR₀ - исходная ЧСС перед нагрузкой; HR_th - пороговая ЧСС; HR_max - максимальная ЧСС.

По оси абсцисс значения мощности W (Вт); 0 - мощность в состоянии полного покоя; w - исходная мощность перед нагрузкой; W_th + w - пороговая мощность; W_max + w - максимальная мощность.

Как следует из фиг. 1, здоровый человек достигает максимума потребления кислорода при максимальной мощности и максимальной ЧСС, больной - при пороговой мощности и пороговой ЧСС. Тогда формула для определения степени снижения физической работоспособности примет окончательный вид:

(3)

где HR_max - максимальная ЧСС;

HR_th - пороговая ЧСС;

HR_min - минимальная ЧСС.

В том случае, когда обследуемый достигает максимальной ЧСС, то есть HR_th = HR_max, показатель степени снижения работоспособности SR равен нулю. В пределах субмаксимальных значений ЧСС различия между HR_th и HR_max будут несущественны, что говорит о нормальной для данного возраста работоспособности. Максимальную ЧСС по результатам стандартной нагрузочной пробы у больных определить не представляется возможным. Однако, она может быть определена любым доступным способом, например, из нормативов, рекомендованных к применению Комитетом экспертов ВОЗ (Двигательные тесты для определения функционального состояния сердечно-сосудистой системы. Серия техн. докладов ВОЗ N 388 // Женева, 1970, 38 с.). И, наоборот, если HR_th = HR_min, то SR = 100%, что соответствует полной потере физической работоспособности. Минимальное значение ЧСС может быть определено любым доступным способом, например, по результатам длительного ЭКГ-мониторирования. Критерии для определения пороговой ЧСС могут быть различными в зависимости от вида патологии. Точность способа в основном определяется точностью измерения пороговой ЧСС.

Способ осуществляют следующим образом. Проводят нагрузочную пробу на велоэргометре или тредмиле. Проба выполняется по любой методике проведения нагрузочных проб. В процессе проведения нагрузки наряду с ЭКГ непрерывно регистрируют ЧСС. Пробу заканчивают по стандартным критериям прекращения пробы. После окончания нагрузочной пробы обследуемому устанавливают суточный монитор электрокардиосигнала (ЭКС). С целью сокращения количества процедур удобно проводить нагрузочную пробу непосредственно с использованием монитора ЭКС. После окончания нагрузочной пробы представляется информация в виде непрерывных графиков, отражающих изменения значений ЧСС, мощности ступеней нагрузки, а также отметок времени начала и прекращения нагрузки. По графику ЧСС берут максимально достигнутое в процессе пробы значение ЧСС, которое является максимальным HR_max или пороговым HR_th. По результатам ЭКГ-мониторирования определяют минимальную ЧСС - HR_min. Значение степени снижения физической работоспособности определяют по формуле:



Способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Использование способа у больных стенокардией.

Так как обмен веществ в миокарде целиком аэробен, а артериовенозная разница по кислороду постоянна, увеличение доставки кислорода может обеспечиваться только за счет увеличения коронарного кровотока (Фолков Е., Нил Э. Кровообращение // М. "Медицина" 1976, с. 338). Энергетические потребности в условиях основного обмена характеризует минимальная ЧСС. При нагрузке повышение энергетических потребностей приводит к увеличению потребления кислорода за счет адекватного увеличения коронарного кровотока вплоть до максимального уровня, что приведет к тому, что величины доставки и потребления сравняются. У здоровых лиц максимум потребления и доставки кислорода соответствует максимальной ЧСС, в то время как у больных стенокардией - пороговой ЧСС. Момент достижения пороговой ЧСС совпадает с моментом возникновения ишемии кардиомиоцитов, первые проявления которой можно наблюдать в момент начала смещения ST.

Больному В., 45 лет, с диагнозом: стенокардия III функционального класса и длительностью заболевания три года, была выполнена ступенчато-возрастающая нагрузка в положении сидя на велоэргометре 380 В фирмы "Сименс-Элема" со скоростью педалирования 60 оборотов в минуту. Мощность начальной ступени 50 Вт с увеличением на 25 Вт для каждой последующей ступени. Длительность каждой ступени - 3 минуты. В процессе проведения пробы наряду с ЭКГ непрерывно регистрировались ЧСС, смещение сегмента ST в отведениях II, avF и V5 при помощи автоматического анализатора, а также установки, состоящей из блока усилителя электрокардиосигнала, устройства ввода, ПЭВМ. В конце третьей ступени (100 Вт 2 мин 30 с) нагрузка была прекращена в связи с достижением значимого смещения ST в виде горизонтальной депрессии в отведениях II, avF и V5 > 1 мм. После нагрузки проводилось суточное мониторирование ЭКС с использованием кардиомонитора-анализатора "ИН-2" по стандартному протоколу.

По графикам ST было выбрано отведение с максимальной депрессией - отведение V5. График смещения ST в этом отведении в течение периода нагрузки представлен на фиг. 2 (нижняя кривая). Там же показан график изменения ЧСС (верхняя кривая).

По оси ординат: сверху - ЧСС (уд/мин), снизу - ST V₅ (мкВ);

По оси абсцисс: время (5xc), t_n - время начала депрессии ST.

Вертикальной линией, обозначенной t_n, показан момент времени, соответствующий началу депрессии ST. На графике ЧСС положение этой линии определяет величину пороговой ЧСС = 81 уд/мин. Из результатов кардиомониторирования следует, что минимальное в течение суток значение ЧСС = 47 уд/мин.

Для больного В. , относящегося к возрастной группе от 40 до 49 лет, из таблицы нормативов, рекомендованных к применению Комитетом экспертов ВОЗ, взято максимальное значение ЧСС = 178 уд/мин. Степень снижения физической работоспособности рассчитывалась по формуле:



Степень снижения физической работоспособности была определена у 54 больных стенокардией II и III функциональных классов, представляющих наибольшие сложности для разделения. Результаты представлены в таблице.

Как следует из таблицы, показатели степени снижения работоспособности у больных II и III ф.к. стенокардии различаются, причем при II ф.к. он значимо ниже по сравнению с III ф.к. Это позволяет рекомендовать предлагаемый показатель для объективизации функционального статуса больных стенокардией, что в свою очередь позволит улучшить качество диагностики.

Пример 2. Использование способа у здоровых лиц.

Пациенту Т. , 57 лет, с диагнозом: практически здоров, была выполнена ступенчато-возрастающая нагрузка в положении сидя на велоэргометре 380 В фирмы "Сименс-Элема" со скоростью педалирования 60 оборотов в минуту. Мощность начальной ступени 50 Вт с увеличением на 25 Вт для каждой последующей ступени. Длительность каждой ступени - 3 минуты. В процессе проведения пробы наряду с ЭКГ непрерывно регистрировались ЧСС, смещение ST в отведениях Y (аналогичное avF) и V5 при помощи монитора-анализатора ЭКС "ИН-2". В конце пятой ступени (150 Вт 3 мин) нагрузка была прекращена в связи с достижением максимальной ЧСС = 171 уд/мин (порядка 100% максимальной). Эта же ЧСС была максимальной за сутки. Минимальная за сутки ЧСС = 50 уд/мин.

Для пациента Т. , относящегося к возрастной группе от 50 до 59 лет, из таблицы нормативов взято максимальное значение ЧСС = 170 уд/мин. Степень снижения физической работоспособности рассчитывалась по формуле:



Т.е., у пациента Т. работоспособность равна 100%.

Пример 3. Использование способа у больных артериальной гипертензией.

Пациенту Б. , 48 лет, с диагнозом: гипертоническая болезнь II, была выполнена ступенчато-возрастающая нагрузка в положении сидя на велоэргометре 380 В фирмы "Сименс-Элема" со скоростью педалирования 60 оборотов в минуту. Мощность начальной ступени 50 Вт с увеличением на 25 Вт для каждой последующей ступени. Длительность каждой ступени - 3 минуты. В процессе проведения пробы наряду с ЭКГ непрерывно регистрировались ЧСС, смещение ST в отведениях Y (аналогичное avF) и V5 при помощи монитора-анализатора ЭКС "ИН-2". В конце третьей ступени (100 Вт 3 мин) нагрузка была прекращена в связи с повышением АД = 230/110 мм рт.ст. Пороговая ЧСС = 141 уд/мин. Эта же ЧСС была максимальной за сутки. Минимальная за сутки ЧСС = 68 уд/мин.

Для больного Б. , относящегося к возрастной группе от 40 до 49 лет, из таблицы нормативов взято максимальное значение ЧСС = 178 уд/мин. Степень снижения физической работоспособности рассчитывалась по формуле:



Пример 4. Использование способа у больных хроническим гломерулонефритом.

Пациентке Г. , 44 лет, с диагнозом: хронический гломерулонефрит. ХПН₁, была выполнена ступенчато-возрастающая нагрузка в положении сидя на велоэргометре 380 В фирмы "Сименс-Элема" со скоростью педалирования 60 оборотов в минуту. Мощность начальной ступени 50 Вт с увеличением на 25 Вт для каждой последующей ступени. Длительность каждой ступени - 3 минуты. В процессе проведения пробы наряду с ЭКГ непрерывно регистрировались ЧСС, смещение ST в отведениях Y (аналогичное avF) и V5 при помощи монитора-анализатора ЭКС "ИН-2". В конце четвертой ступени (125 Вт 3 мин) нагрузка была прекращена в связи с общей усталостью. Пороговая ЧСС = 148 уд/мин. Минимальная за сутки ЧСС = 64 уд/мин.

Для больной Г., относящейся к возрастной группе от 40 до 49 лет, из таблицы нормативов взято максимальное значение ЧСС = 179 уд/мин. Степень снижения физической работоспособности рассчитывалась по формуле:



Пример 5. Использование способа у больных хроническими неспецифическими заболеваниями легких.

Пациентке А. , 58 лет, с диагнозом: хронический обструктивный бронхит, была выполнена ступенчато-возрастающая нагрузка в положении сидя на велоэргометре 380 В фирмы "Сименс-Элема" со скоростью педалирования 60 оборотов в минуту. Мощность начальной ступени 50 Вт с увеличением на 25 Вт для каждой последующей ступени. Длительность каждой ступени - 3 минуты. В процессе проведения пробы наряду с ЭКГ непрерывно регистрировались ЧСС, смещение ST в отведениях Y (аналогичное avF) и V5 при помощи монитора-анализатора ЭКС "ИН-2". В конце второй ступени (75 Вт 3 мин) нагрузка была прекращена в связи с ощущением нехватки воздуха. Пороговая ЧСС = 126 уд/мин. Минимальная за сутки ЧСС = 53 уд/мин.

Для больной А., относящейся к возрастной группе от 50 до 59 лет, из таблицы нормативов взято максимальное значение ЧСС = 172 уд/мин. Степень снижения физической работоспособности рассчитывалась по формуле:



Использование предлагаемого способа позволяет оценить физическую работоспособность как у здоровых, так и у больных людей, осуществлять сопоставление этого показателя у разных групп лиц с высокой степенью точности.