способ оценки функционального состояния при нагрузочном тестировании

Формула изобретения

Способ оценки функционального состояния при нагрузочном тестировании, включающий запись электрокардиограммы пациента с последующим построением ритмограммы и созданием ее математической модели, отличающийся тем, что электрокардиограмму пациента, полученную при велоэргометрическом обследовании анализируют путем создания математической модели изменчивости кардиоинтервалов с построением наилучших трендов: прямой - в период нарастания ЧСС, гиперболы - в период достижения максимальной ЧСС, при этом оптимизация параметров гиперболы достигается методом наименьших квадратов на интервале стационарности ЧСС, а параметры прямой определяются методом наименьших квадратов на интервале нарастания ЧСС от начала нагрузки до точек, обеспечивающих касание гиперболы, при этом моментальная ЧСС в точке касания моделирующих трендов: прямой и гиперболы характеризует функциональное состояние организма, при этом значение моментальной ЧСС в диапазоне 147-160 ударов в минуту определяет удовлетворительное, менее 147 - плохое, более 160 - хорошее функциональное состояние.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области медицины, точнее к кардиологии и неврологии, касается способов оценки функционального состояния организма по вегетативной регуляции сердечного ритма и может быть применено для определения объективных критериев здоровья, индивидуального динамического мониторинга в фитнессе и спорте. Известен ряд способов математического анализа сердечного ритма, из которых в нашей стране наиболее распространен способ Р.М.Баевского, который включает несколько методов изучения вариабельности ритма сердца (ВРС), в результате применения которых на основании установленных конкретных критериев предлагается заключение о состоянии вегетативного контроля над сердечным ритмом [1].

Кроме того, существует способ анализа вариабельности ритма сердца на коротком участке записи ЭКГ, изложенный в обзорной статье [2], при котором в результате спектрального анализа ритмограммы весь полученный спектр колебаний разделяют на 3 диапазона: колебания очень низкой частоты, или VLF (от 0 до 0,04 Гц), колебания низкой частоты, или LF (от 0,04 до 0,15 Гц), и колебания высокой частоты, или HF (от 0,15 до 0,4 Гц), и определяют среднюю мощность колебаний в каждом из диапазонов. Недостатком указанных способов анализа ВРС является возможность их применения только в статическом состоянии пациента (лежа, сидя, стоя) в условиях стационарности ритмограммы, что ограничивает информативность применяемых спектральных показателей.

Предлагаемым изобретением решается задача объективного определения функционального состояния обследуемого и ведения его динамического мониторинга. Поставленная цель достигается тем, что кривую ритмограммы, построенную по последовательному ряду длительностей кардиоинтервалов ЭКГ велоэргометрического обследования, анализируют путем создания математической модели изменчивости кардиоинтервалов с построением наилучших трендов (функций, моделирующих основную тенденцию изменчивости): прямой - в период нарастания ЧСС, гиперболы - в период достижения максимальной ЧСС. Оптимизация параметров гиперболы достигается методом наименьших квадратов на интервале стационарности ЧСС. Параметры прямой определяются методом наименьших квадратов на интервале нарастания ЧСС от начала нагрузки до точек, обеспечивающих касание гиперболы. Начало нагрузки определяется точкой, в которой модуль отклонения становится меньше трех стандартных отклонений, определенных на множестве всех точек ритмограммы. Моментальная ЧСС в точке касания моделирующих трендов: (прямой и гиперболы) характеризует функциональное состояние организма.

Способ осуществляется следующим образом. Обследуемому проводят велоэргометрическое обследование по Ramp-протоколу в условиях записи ЭКГ. Ramp-протокол включает в себя максимальное или субмаксимальное многоступенчатое нагрузочное тестирование с длительностью каждой ступени (кроме первой) - 1 минута и последовательным возрастанием нагрузки последующей ступени по отношению к предыдущей на 30 ватт (Вт), нагрузка (Н) первой ступени рассчитывается от величины долженствующего основного обмена (ДОО) в килокалориях и вычисляется по формуле Н(Вт)=ДОО><0,1, длительность первой ступени 3 минуты. Общая длительность нагрузочного тестирования 7-12 минут лимитируется достижением индивидуального стабильного максимума ЧСС в течение 2-3 последовательных ступеней. Далее ритмограмму, построенную по последовательному ряду длительностей кардиоинтервалов ЭКГ, анализируют путем создания математической модели изменчивости кардиоинтервалов с построением наилучших трендов (функций, моделирующих основную тенденцию изменчивости): прямой - в период нарастания ЧСС, гиперболы - в период достижения максимальной ЧСС. Оптимизация параметров гиперболы достигается методом наименьших квадратов на интервале стационарности ЧСС. Параметры прямой определяются методом наименьших квадратов на интервале нарастания ЧСС от начала нагрузки до точек, обеспечивающих касание гиперболы. Начало нагрузки определяется точкой, в которой модуль отклонения становится меньше трех стандартных отклонений, определенных на множестве всех точек ритмограммы. Моментальная ЧСС в точке пересечения касательных: (прямой и гиперболы) характеризует функциональное состояние организма. Значение моментальной ЧСС в диапазоне 147-160 ударов в минуту определяет удовлетворительное, менее 147 - плохое, более 160 - хорошее функциональное состояние. Предлагаемый способ дает возможность не только объективно определять функциональное состояние обследуемого, но и вести его динамический мониторинг, т.к. сдвиг точки ускользания вправо (в сторону увеличения ЧСС) будет свидетельствовать об улучшении функционального состояния, влево - об ухудшении. Это позволяет применять данный способ при мониторинге здоровья здоровых, в спортивной медицине и нагрузочном тестировании кардиологических больных.

Пример 1. Студент, 18 лет, спортсмен-лыжник, кандидат в мастера спорта.

Пациенту проведено велоэргометрическое исследование, ритмограмма которого обработана описанным способом.

Результат: моментальная ЧСС в точке касания моделирующих трендов - 170 ударов в минуту

Пример 2. Студент, 18 лет, занимающийся физической культурой по учебному плану вуза (2 полуторачасовых занятия в неделю) и не имеющий отношения к систематическим физическим нагрузкам.

Пациенту проведено велоэргометрическое исследование, ритмограмма которого обработана описанным способом.

Результат: моментальная ЧСС в точке касания моделирующих трендов - 150 ударов в минуту.

Нами обследовано 2 группы практически здоровых курсантов Вологодского института права и экономики возраста 17±1.

1-я группа - курсанты, занимающиеся физической культурой по учебному плану вуза (2 полуторачасовых занятия в неделю) и не имеющие отношения к систематическим физическим нагрузкам. В этой группе обследовано 23 человека.

2-я группа - курсанты-спортсмены циклических видов спорта (31 человек), тренирующие преимущественно выносливость (лыжные гонки, легкая атлетика, плаванье), различной квалификации (1-й спортивный разряд - 23 человека, кандидаты в мастера спорта - 8 человек).

Результаты обследования

Моментальная ЧСС в точке касания моделирующих трендов представлена в таблице.

Перцентиль (Пц)	1 группа ЧСС	2 группа ЧСС
Медиана	153,5	164,7
25 Пц	147,4	158,5
75 Пц	160,1	170,3
Примечание. Достоверность межгрупповых различий: р<0,001

Таким образом, моментальная ЧСС, определенная в точке пересечения моделирующих трендов, является одним из объективных критериев функционального состояния во время велоэргометрического тестирования.

Значение ЧСС в диапазоне 147-160 ударов в минуту определяет удовлетворительное, менее 147 - плохое, более 160 - хорошее функциональное состояние.

Тренировка на выносливость приводит к миграции данной точки вправо (в сторону увеличения ЧСС).

Предлагаемый способ дает возможность не только объективно определять функциональное состояние обследуемого, но и вести его динамический мониторинг, т.к. сдвиг точки касания моделирующих трендов вправо (в сторону увеличения ЧСС) будет свидетельствовать об улучшении функционального состояния, влево - об ухудшении. Это позволяет применять данный способ при мониторинге здоровья здоровых, в спортивной медицине и нагрузочном тестировании кардиологических больных.

Литература

1. Баевский Р.М., Кириллов О.И., Клецкин С.З. Математический анализ изменений сердечного ритма при стрессе. М., 1984.

2. Heart rate variability. European Heart Journal 1996, 17, 354-381.