Частота сердцебиения - Heart rate

Частота сердечных сокращений - это скорость сердцебиения, измеряемая количеством сокращений (ударов) сердца в минуту (ударов в минуту). Частота сердечных сокращений может варьироваться в зависимости от физических потребностей организма , включая потребность в поглощении кислорода и выделении углекислого газа , но также регулируется множеством факторов, включая, помимо прочего, генетику, физическую форму , стресс или психологический статус, диету, лекарства. , гормональный статус, окружающая среда и болезнь / болезнь, а также взаимодействие между этими факторами. Обычно он равен или близок к пульсу, измеренному в любой периферийной точке.

Американская ассоциация сердца утверждает нормальный отдыха взрослых человек частота сердечных сокращений 60-100 ударов в минуту. Тахикардия - это высокая частота сердечных сокращений, определяемая как более 100 ударов в минуту в состоянии покоя. Брадикардия - это низкая частота сердечных сокращений, определяемая как ниже 60 ударов в минуту в состоянии покоя. Во время сна медленное сердцебиение с частотой около 40–50 ударов в минуту является обычным и считается нормальным явлением. Когда сердце не бьется равномерно, это называется аритмией . Нарушения сердечного ритма иногда указывают на болезнь.

Физиология

В то время как в нормальных условиях сердечный ритм полностью регулируется синоатриальным узлом , частота сердечных сокращений регулируется симпатическим и парасимпатическим входом в синоатриальный узел. Accelerans нерв обеспечивает симпатический вход к сердцу, выпустив норадреналин на клетки синусового узла (SA узел), и блуждающий нерв обеспечивает парасимпатический вход в сердце, выпуская ацетилхолин на клетки синусового узла. Таким образом, стимуляция ускоренного нерва увеличивает частоту сердечных сокращений, а стимуляция блуждающего нерва снижает ее.

Из-за того, что у людей постоянный объем крови, одним из физиологических способов доставки большего количества кислорода к органу является увеличение частоты сердечных сокращений, чтобы кровь могла проходить мимо органа чаще. Нормальная частота пульса в состоянии покоя составляет от 60 до 100 ударов в минуту. Брадикардия определяется как частота сердечных сокращений в состоянии покоя ниже 60 ударов в минуту. Однако частота сердечных сокращений от 50 до 60 ударов в минуту является обычным явлением среди здоровых людей и не обязательно требует особого внимания. Тахикардия определяется как частота сердечных сокращений в состоянии покоя выше 100 ударов в минуту, хотя постоянная частота сердечных сокращений от 80 до 100 ударов в минуту, в основном, если они присутствуют во время сна, может быть признаком гипертиреоза или анемии (см. Ниже).

Существует много способов увеличения или уменьшения частоты сердечных сокращений. Большинство из них связано с выделением в головном мозге подобных стимуляторов эндорфинов и гормонов , некоторые из которых «вытесняются» / «соблазняются» приемом и обработкой таких наркотиков, как кокаин или атропин .

В этом разделе обсуждаются целевые значения частоты пульса для здоровых людей, которые были бы неприемлемо высокими для большинства людей с ишемической болезнью сердца.

Влияние со стороны центральной нервной системы

Сердечно-сосудистые центры

Частота сердечных сокращений ритмично генерируется синоатриальным узлом . На него также влияют центральные факторы через симпатические и парасимпатические нервы. Нервное влияние на частоте сердечных сокращений централизовано в двух спаренных сердечно - сосудистых центрах в продолговатый . Кардиоускорительные области стимулируют активность посредством симпатической стимуляции сердечно-ускорительных нервов, а кардиоингибиторные центры снижают сердечную активность посредством парасимпатической стимуляции как одного из компонентов блуждающего нерва . Во время отдыха оба центра обеспечивают легкую стимуляцию сердца, способствуя вегетативному тонусу. Это похоже на тонус скелетных мышц. Обычно преобладает стимуляция блуждающего нерва, поскольку, если он не регулируется, узел SA инициирует синусовый ритм приблизительно 100 ударов в минуту.

И симпатические, и парасимпатические стимулы проходят через парное сердечное сплетение у основания сердца. Кардиоускорительный центр также отправляет дополнительные волокна, формирующие сердечные нервы через симпатические ганглии (шейные ганглии плюс верхние грудные ганглии T1 – T4) к SA и AV узлам, а также дополнительные волокна к предсердиям и желудочкам. Желудочки в большей степени иннервируются симпатическими волокнами, чем парасимпатическими волокнами. Симпатическая стимуляция вызывает высвобождение нейромедиатора норадреналина (также известного как норадреналин ) в нервно-мышечном соединении сердечных нервов. Это сокращает период реполяризации, тем самым ускоряя скорость деполяризации и сокращения, что приводит к увеличению частоты сердечных сокращений. Он открывает химические или управляемые лигандами каналы для ионов натрия и кальция, обеспечивая приток положительно заряженных ионов.

Норэпинефрин связывается с рецептором бета – 1. Лекарства от высокого кровяного давления используются для блокирования этих рецепторов и, таким образом, снижения частоты сердечных сокращений.

Вегетативная иннервация сердца - кардиоускорительная и кардиоингибиторная области являются компонентами парных сердечных центров, расположенных в продолговатом мозге головного мозга. Они иннервируют сердце через симпатические сердечные нервы, которые увеличивают сердечную деятельность, и блуждающие (парасимпатические) нервы, замедляющие сердечную деятельность.

Парасимпатическая стимуляция исходит из кардиоингибиторной области мозга с импульсами, проходящими через блуждающий нерв (черепной нерв X). Блуждающий нерв посылает ветви как к SA, так и к AV узлам, а также к частям как предсердий, так и желудочков. Парасимпатическая стимуляция высвобождает нейромедиатор ацетилхолин (ACh) в нервно-мышечном соединении. ACh замедляет ЧСС, открывая каналы иона калия, управляемые химическими веществами или лигандами, чтобы замедлить скорость спонтанной деполяризации, которая продлевает реполяризацию и увеличивает время до следующей спонтанной деполяризации. Без какой-либо нервной стимуляции узел SA установил бы синусовый ритм примерно со скоростью 100 ударов в минуту. Поскольку частота отдыха значительно меньше, становится очевидным, что парасимпатическая стимуляция обычно замедляет ЧСС. Это похоже на управление автомобилем с одной ногой на педали тормоза. Чтобы ускориться, нужно просто снять ногу с тормоза и дать двигателю увеличить скорость. В случае сердца уменьшение парасимпатической стимуляции снижает высвобождение ACh, что позволяет увеличить ЧСС примерно до 100 ударов в минуту. Любое увеличение сверх этого уровня потребует симпатической стимуляции.

Влияние парасимпатической и симпатической стимуляции на нормальный синусовый ритм. Волна деполяризации при нормальном синусовом ритме показывает стабильную ЧСС в состоянии покоя. После парасимпатической стимуляции ЧСС замедляется. После симпатической стимуляции ЧСС увеличивается.

Вход в сердечно-сосудистые центры

Сердечно-сосудистые центры получают входные данные от ряда висцеральных рецепторов с импульсами, проходящими через висцеральные сенсорные волокна внутри блуждающего нерва и симпатические нервы через сердечное сплетение. Среди этих рецепторов - различные проприорецепторы , барорецепторы и хеморецепторы , а также стимулы лимбической системы, которые обычно обеспечивают точную регуляцию сердечной функции посредством сердечных рефлексов. Повышенная физическая активность приводит к увеличению скорости возбуждения различных проприорецепторов, расположенных в мышцах, суставных капсулах и сухожилиях. Сердечно-сосудистые центры контролируют эту повышенную частоту возбуждения, подавляя парасимпатическую стимуляцию или увеличивая симпатическую стимуляцию по мере необходимости, чтобы увеличить кровоток.

Точно так же барорецепторы - это рецепторы растяжения, расположенные в синусе аорты, каротидных телах, полых венах и других местах, включая легочные сосуды и правую часть сердца. Скорость возбуждения барорецепторов отражает артериальное давление, уровень физической активности и относительное распределение крови. Сердечные центры контролируют срабатывание барорецепторов для поддержания сердечного гомеостаза - механизма, называемого барорецепторным рефлексом. При увеличении давления и растяжения увеличивается скорость активации барорецепторов, а сердечные центры уменьшают симпатическую стимуляцию и увеличивают парасимпатическую стимуляцию. По мере уменьшения давления и растяжения скорость активации барорецепторов снижается, а сердечные центры усиливают симпатическую стимуляцию и уменьшают парасимпатическую стимуляцию.

Существует аналогичный рефлекс, называемый предсердным рефлексом или рефлексом Бейнбриджа , связанный с различной скоростью кровотока к предсердиям. Повышенный венозный возврат растягивает стенки предсердий, в которых расположены специализированные барорецепторы. Однако по мере того, как предсердные барорецепторы увеличивают частоту возбуждения и растягиваются из-за повышенного кровяного давления, сердечный центр реагирует усилением симпатической стимуляции и подавлением парасимпатической стимуляции для увеличения ЧСС. Обратное тоже верно.

Повышенное количество побочных продуктов метаболизма, связанных с повышенной активностью, таких как углекислый газ, ионы водорода и молочная кислота, а также падение уровня кислорода, обнаруживаются набором хеморецепторов, иннервируемых языкоглоточным и блуждающим нервами. Эти хеморецепторы обеспечивают обратную связь с сердечно-сосудистыми центрами о необходимости увеличения или уменьшения кровотока в зависимости от относительных уровней этих веществ.

Лимбическая система также может значительно влиять на ЧСС, связанную с эмоциональным состоянием. В периоды стресса нередко можно определить ЧСС выше нормы, что часто сопровождается резким повышением уровня гормона стресса кортизола. У людей, испытывающих крайнюю тревогу, могут проявляться панические атаки с симптомами, напоминающими симптомы сердечного приступа. Эти события обычно временны и поддаются лечению. Методы медитации были разработаны для облегчения беспокойства и, как было показано, эффективно снижают ЧСС. Выполнение простых упражнений на глубокое и медленное дыхание с закрытыми глазами также может значительно снизить беспокойство и частоту сердечных сокращений.

Факторы, влияющие на частоту сердечных сокращений

Таблица 1: Основные факторы, увеличивающие частоту сердечных сокращений и силу сокращения
Фактор Эффект
Кардиоускорительные нервы Высвобождение норадреналина
Проприорецепторы Повышенная скорость стрельбы во время тренировки
Хеморецепторы Пониженный уровень O 2 ; повышенный уровень H + , CO 2 и молочной кислоты
Барорецепторы Сниженная частота стрельбы, что указывает на падение объема / давления крови
Лимбическая система Ожидание физических упражнений или сильных эмоций
Катехоламины Повышенный уровень адреналина и норадреналина
Гормоны щитовидной железы Повышенный T3 и T4
Кальций Повышенный Ca 2+
Калий Снижение K +
Натрий Пониженный Na +
Температура тела Повышенная температура тела
Никотин и кофеин Стимуляторы, повышающие частоту сердечных сокращений
Таблица 2: Факторы, снижающие частоту сердечных сокращений и силу сокращения
Фактор Эффект
Кардиоингибиторные нервы (блуждающий нерв) Высвобождение ацетилхолина
Проприорецепторы Снижение темпов стрельбы после упражнений
Хеморецепторы Повышенный уровень O 2 ; снижение уровня H + и CO 2
Барорецепторы Повышенная частота стрельбы, указывающая на более высокий объем / давление крови
Лимбическая система Ожидание релаксации
Катехоламины Снижение адреналина и норадреналина
Гормоны щитовидной железы Снижение Т3 и Т4
Кальций Пониженный Ca 2+
Калий Увеличение K +
Натрий Повышенный Na +
Температура тела Снижение температуры тела

Используя сочетание ауторитмичности и иннервации, сердечно-сосудистый центр может относительно точно контролировать частоту сердечных сокращений, но на это могут влиять и другие факторы. К ним относятся гормоны, особенно адреналин, норадреналин и гормоны щитовидной железы; уровни различных ионов, включая кальций, калий и натрий; температура тела; гипоксия; и баланс pH.

Адреналин и норадреналин

Катехоламины , эпинефрин и норэпинефрин, секретируемый мозгового вещества надпочечников формы одного компонента расширенного механизма борьбы или полета. Другой компонент - симпатическая стимуляция. Адреналин и норэпинефрин имеют сходные эффекты: связывание с бета-1- адренорецепторами и открытие каналов, управляемых химическими или лигандными ионами натрия и кальция. Скорость деполяризации увеличивается за счет этого дополнительного притока положительно заряженных ионов, поэтому порог достигается быстрее и период реполяризации сокращается. Однако массовое высвобождение этих гормонов в сочетании с симпатической стимуляцией может на самом деле привести к аритмиям. Парасимпатическая стимуляция мозгового вещества надпочечников отсутствует.

Гормоны щитовидной железы

Как правило, повышенный уровень гормонов щитовидной железы ( тироксина (Т4) и трийодтиронина (Т3)) увеличивает частоту сердечных сокращений; чрезмерный уровень может вызвать тахикардию . Воздействие гормонов щитовидной железы обычно длится намного дольше, чем действие катехоламинов. Было показано, что физиологически активная форма трийодтиронина напрямую проникает в кардиомиоциты и изменяет активность на уровне генома. Он также влияет на бета-адренергический ответ, аналогичный адреналину и норадреналину.

Кальций

Уровни ионов кальция имеют большое влияние на частоту сердечных сокращений и сократительную способность: повышенный уровень кальция вызывает увеличение и того, и другого. Высокий уровень ионов кальция приводит к гиперкальциемии, а чрезмерный уровень может вызвать остановку сердца. Препараты, известные как блокаторы кальциевых каналов, замедляют ЧСС, связываясь с этими каналами и блокируя или замедляя поступательное движение ионов кальция.

Кофеин и никотин

Кофеин и никотин являются стимуляторами нервной системы и сердечных центров, вызывая учащенное сердцебиение. Кофеин работает за счет увеличения скорости деполяризации в узле SA, тогда как никотин стимулирует активность симпатических нейронов, которые доставляют импульсы к сердцу. Оба стимулятора разрешены и не регулируются, а никотин вызывает сильную зависимость.

Последствия стресса

И удивление, и стресс вызывают физиологическую реакцию: значительно повышают частоту сердечных сокращений . В исследовании, проведенном с участием 8 актеров женского и мужского пола в возрасте от 18 до 25 лет, их реакция на непредвиденное происшествие (причину стресса) во время выступления наблюдалась с точки зрения частоты сердечных сокращений. В собранных данных прослеживалась заметная тенденция между местоположением актеров (на сцене и за кулисами) и их повышением частоты сердечных сокращений в ответ на стресс; актеры, присутствующие за кулисами, немедленно отреагировали на фактор стресса, что продемонстрировало их немедленное повышение частоты сердечных сокращений в ту минуту, когда произошло непредвиденное событие, но актеры, присутствовавшие на сцене во время действия фактора стресса, отреагировали в последующий 5-минутный период (продемонстрированный их все более учащенным сердцебиением. темп). Эта тенденция в отношении стресса и частоты сердечных сокращений подтверждается предыдущими исследованиями; отрицательная эмоция / стимул оказывает продолжительное влияние на частоту сердечных сокращений у людей, на которых непосредственно воздействуют. Что касается персонажей, присутствующих на сцене, пониженная реакция испуга была связана с пассивной защитой, а пониженная первоначальная реакция сердечного ритма, как было предсказано, будет иметь большую тенденцию к диссоциации. Текущие данные свидетельствуют о том, что вариабельность сердечного ритма может использоваться как точная мера психологического стресса и может использоваться для объективного измерения психологического стресса.

Факторы, снижающие частоту сердечных сокращений

Частота сердечных сокращений может быть снижена из-за изменения уровня натрия и калия, гипоксии , ацидоза , алкалоза и переохлаждения . Взаимосвязь между электролитами и ЧСС сложна, но поддержание баланса электролитов имеет решающее значение для нормальной волны деполяризации. Из двух ионов калий имеет большее клиническое значение. Первоначально как гипонатриемия (низкий уровень натрия), так и гипернатриемия (высокий уровень натрия) могут привести к тахикардии. Сильно высокая гипернатриемия может привести к фибрилляции, которая может вызвать прекращение CO. Тяжелая гипонатриемия приводит как к брадикардии, так и к другим аритмиям. Гипокалиемия (низкий уровень калия) также приводит к аритмиям, тогда как гиперкалиемия (высокий уровень калия) вызывает ослабление и вялость сердца и, в конечном итоге, его отказ.

Сердечная мышца полагается исключительно на аэробный метаболизм для получения энергии. Тяжелый инфаркт миокарда (обычно называемый сердечным приступом) может привести к снижению частоты сердечных сокращений , поскольку метаболические реакции, вызывающие сокращение сердца, ограничены.

Ацидоз - это состояние, при котором присутствуют избыточные ионы водорода, а кровь пациента имеет низкое значение pH. Алкалоз - это состояние, при котором ионов водорода слишком мало, а в крови пациента повышен pH. Нормальный pH крови находится в диапазоне 7,35–7,45, поэтому число ниже этого диапазона представляет ацидоз, а большее число - алкалоз. Ферменты, являющиеся регуляторами или катализаторами практически всех биохимических реакций, чувствительны к pH и могут слегка изменять форму, если значения выходят за пределы их нормального диапазона. Эти вариации pH и сопровождающие их небольшие физические изменения в активном центре фермента снижают скорость образования комплекса фермент-субстрат, впоследствии снижая скорость многих ферментативных реакций, которые могут иметь комплексное влияние на HR. Сильные изменения pH приведут к денатурации фермента.

Последняя переменная - температура тела. Повышенная температура тела называется гипертермией , а пониженная температура тела - гипотермией . Небольшая гипертермия приводит к увеличению ЧСС и силы сокращения. Гипотермия замедляет частоту и силу сердечных сокращений. Это отчетливое замедление работы сердца является одним из компонентов более крупного рефлекса ныряния, который направляет кровь к важным органам, находясь под водой. При достаточном охлаждении сердце перестанет биться - метод, который можно использовать во время операции на открытом сердце. В этом случае кровь пациента обычно направляется в аппарат искусственного сердца и легких, чтобы поддерживать кровоснабжение организма и газообмен до завершения операции, и можно восстановить синусовый ритм. Чрезмерная гипертермия и переохлаждение приводят к смерти, поскольку ферменты заставляют системы организма прекращать нормальное функционирование, начиная с центральной нервной системы.

Физиологический контроль частоты сердечных сокращений

Дельфин
Обусловленное изменение частоты пульса при статической задержке дыхания у афалины (Tursiops truncatus) - примеры мгновенных реакций частоты пульса (ifH)

Исследование показывает, что афалины могут научиться - по-видимому, с помощью инструментальной подготовки - быстро и выборочно замедлять частоту сердечных сокращений во время ныряния для сохранения кислорода в зависимости от внешних сигналов. У людей регулирование частоты сердечных сокращений с помощью таких методов, как прослушивание музыки, медитация или вагусный маневр, занимает больше времени и снижает частоту только в гораздо меньшей степени.

В разных обстоятельствах

Частота сердечных сокращений (ЧСС) (верхняя кривая) и дыхательный объем (Vt) (объем легких, вторая кривая) нанесены на тот же график, показывающий, как частота сердечных сокращений увеличивается при вдохе и уменьшается при выдохе.

Частота сердечных сокращений не является стабильной величиной, и она увеличивается или уменьшается в ответ на потребность организма в поддержании равновесия ( основной скорости метаболизма ) между потребностью и доставкой кислорода и питательных веществ. Нормальная частота возбуждения СА-узла зависит от активности вегетативной нервной системы : симпатическая стимуляция усиливается, а парасимпатическая стимуляция снижает частоту возбуждения. Для описания частоты пульса используется ряд различных показателей.

Частота сердечных сокращений в состоянии покоя

Нормальная частота пульса в покое, ударов в минуту (уд ​​/ мин):

новорожденный
(0–1 месяц)
младенцы
(1-11 месяцев)
дети
(1-2 года)
дети
(3-4 года)
дети
(5-6 лет)
дети
(7-9 лет)
дети старше 10 лет
и взрослые, в том числе пожилые
хорошо подготовленные
взрослые спортсмены
70-190 80–160 80–130 80–120 75–115 70–110 60–100 40–60

Базальная частота пульса или частота пульса в состоянии покоя (ЧСС в покое ) определяется как частота пульса, когда человек бодрствует в нейтрально умеренной среде и не подвергался в последнее время никаким физическим нагрузкам или стимуляции, таким как стресс или удивление. Имеющиеся данные показывают, что нормальный диапазон частоты пульса в состоянии покоя составляет 50-90 ударов в минуту. Эта частота пульса в состоянии покоя часто коррелирует со смертностью. Например, смертность от всех причин увеличивается на 1,22 (коэффициент риска), когда частота сердечных сокращений превышает 90 ударов в минуту. Смертность пациентов с инфарктом миокарда увеличивалась с 15% до 41%, если их частота сердечных сокращений превышала 90 ударов в минуту. ЭКГ 46129 человек с низким риском сердечно-сосудистых заболеваний показала, что 96% имели частоту сердечных сокращений в состоянии покоя от 48 до 98 ударов в минуту. Наконец, в одном исследовании 98% кардиологов предположили, что желаемый целевой диапазон от 50 до 90 ударов в минуту является более подходящим, чем от 60 до 100. Нормальная частота пульса в состоянии покоя основана на частоте сердечных сокращений синоатриального узла в состоянии покоя. , где расположены более быстрые кардиостимуляторы, управляющие самогенерируемыми ритмическими импульсами и отвечающие за авторитмичность сердца . Для спортсменов на выносливость элитного уровня нередко частота пульса в состоянии покоя от 33 до 50 ударов в минуту.

Максимальная частота пульса

Максимальная частота сердечных сокращений (HR макс ) являются самым высокой частотой сердечных сокращений человек может достичь без серьезных проблем , с помощью физической нагрузки, и как правило , уменьшается с возрастом. Поскольку максимальная ЧСС варьируется в зависимости от человека, наиболее точным способом измерения максимальной ЧСС любого человека является сердечный стресс-тест . В этом тесте человек подвергается контролируемому физиологическому стрессу (обычно с помощью беговой дорожки ) под контролем ЭКГ. Интенсивность упражнений периодически увеличивается до тех пор, пока на мониторе ЭКГ не будут обнаружены определенные изменения функции сердца, после чего испытуемому предлагается остановиться. Типичная продолжительность теста составляет от десяти до двадцати минут.

Теоретическая максимальная частота сердечных сокращений человека составляет 300 ударов в минуту, однако было несколько случаев, когда этот теоретический верхний предел превышался. Самая быстрая желудочковая проводимость человека, зарегистрированная до сих пор, - это проводимая тахиаритмия с желудочковой частотой 480 ударов в минуту, что сопоставимо с частотой сердечных сокращений мыши.

Взрослым, которые начинают новый режим упражнений, часто советуют выполнять этот тест только в присутствии медицинского персонала из-за рисков, связанных с высокой частотой сердечных сокращений. Для общих целей часто используется формула для оценки максимальной частоты сердечных сокращений человека. Однако эти прогностические формулы были раскритикованы как неточные, поскольку они обобщали средние показатели населения и обычно ориентированы на возраст человека и даже не принимают во внимание нормальную частоту пульса в состоянии покоя. Хорошо известно, что существует «плохая связь между максимальной частотой сердечных сокращений и возрастом» и большие стандартные отклонения относительно прогнозируемой частоты сердечных сокращений. ( см. Ограничения формул оценки ).

Различные формулы дают несколько разные значения максимальной частоты пульса в зависимости от возраста.

Для оценки максимальной ЧСС используется ряд формул.

Nes, et al.

На основании измерений 3320 здоровых мужчин и женщин в возрасте от 19 до 89 лет , в том числе и потенциального модифицирующего эффекта пол, состав тела, и физической активности, NES и др найдены

  • HR макс = 211 - (0,64 × возраст)

Было обнаружено, что эта взаимосвязь сохраняется практически независимо от пола, статуса физической активности, максимального потребления кислорода, курения или индекса массы тела. Однако стандартная ошибка оценки 10,8 уд / мин должна быть учтена при применении формулы в клинических условиях, и исследователи пришли к выводу, что фактическое измерение с помощью максимального теста может быть предпочтительнее, когда это возможно.

Танака, Монахан и Тюлени

Из Танаки, Монахана и тюленей (2001):

  • HR - макс = 208 - (0,7 × возраст)  

Их метаанализ (351 предыдущего исследования с участием 492 групп и 18 712 субъектов) и лабораторное исследование (514 здоровых субъектов) пришли к выводу, что с использованием этого уравнения HRmax очень сильно коррелировал с возрастом (r = -0,90). Уравнение регрессии, которое было получено в лабораторном исследовании (209–0,7 х возраст), было практически идентично уравнению мета-исследования. Результаты показали, что HRmax не зависит от пола и от широких вариаций привычных уровней физической активности. Это исследование обнаружило стандартное отклонение ~ 10 ударов в минуту для людей любого возраста, что означает, что приведенная формула максимального сердечного ритма имеет точность ± 20 ударов в минуту.

Оклендский университет

В 2007 году исследователи из Оклендского университета проанализировали максимальную частоту сердечных сокращений 132 человек, регистрируемую ежегодно в течение 25 лет, и получили линейное уравнение, очень похожее на формулу Танаки, ЧСС макс = 207 - (0,7 × возраст), и нелинейное уравнение ЧСС. max = 192 - (0,007 × возраст 2 ). Линейное уравнение имело доверительный интервал ± 5–8 ударов в минуту, а нелинейное уравнение - более узкий диапазон ± 2–5 ударов в минуту.

Haskell и Fox

Формула Фокса и Хаскелла; широко используемый.

Несмотря на исследования Танаки, Монахана и Силса, наиболее широко цитируемая формула для HR max (которая не содержит ссылок на какое-либо стандартное отклонение) по-прежнему:

ЧСС макс = 220 - возраст

Хотя его приписывают различным источникам, многие считают, что он был изобретен в 1970 году доктором Уильямом Хаскеллом и доктором Сэмюэлем Фоксом. Изучение истории этой формулы показывает, что она не была разработана на основе оригинального исследования, а является результатом наблюдения, основанного на данных примерно из 11 источников, состоящих из опубликованных исследований или неопубликованных научных сборников. Он получил широкое распространение благодаря использованию Polar Electro в его мониторах сердечного ритма, над которыми доктор Хаскелл «смеялся», поскольку формула «никогда не должна была быть абсолютным руководством для управления тренировками людей».

Хотя это наиболее распространенная (и ее легко запомнить и вычислить), эта конкретная формула не рассматривается авторитетными профессионалами в области здравоохранения и фитнеса в качестве надежного средства для прогнозирования макс . ЧСС . Несмотря на широкую публикацию этой формулы, исследования, проведенные за два десятилетия, выявили большую внутреннюю ошибку, S xy = 7–11 ударов в минуту. Следовательно, оценка, рассчитанная с помощью HR max = 220 - age, не имеет ни точности, ни научной ценности для использования в физиологии упражнений и смежных областях.

Робергс и Ландвер

Исследование 43 различных формул HR max (включая формулу Haskell и Fox - см. Выше) в 2002 году, опубликованное в Journal of Exercise Psychology, пришло к выводу, что:

  1. в настоящее время не существует "приемлемой" формулы (они использовали термин "приемлемый" для обозначения приемлемого как для прогноза VO 2 , так и для предписания диапазонов ЧСС для тренировок)
  2. наименее нежелательная формула (Inbar, et al., 1994) была следующей:
HR макс = 205,8 - (0,685 × возраст)
У него было стандартное отклонение, которое, хотя и было большим (6,4 ударов в минуту), считалось приемлемым для определения диапазонов ЧСС для тренировок.

Гулати (для женщин)

Исследование, проведенное в Северо-Западном университете Мартой Гулати и др. В 2010 году, предложило формулу максимальной частоты сердечных сокращений для женщин:

HR макс = 206 - (0,88 × возраст)

Вольфарт Б. и Фараждаги Г. Р.

В исследовании 2003 года, проведенном в Лунде, Швеция, приведены контрольные значения (полученные во время велоэргометрии) для мужчин:

ЧСС макс = 203,7 / (1 + exp (0,033 × (возраст - 104,3)))  

и для женщин:

ЧСС макс = 190,2 / (1 + exp (0,0453 × (возраст - 107,5)))  

Другие формулы

  • HR макс = 206,3 - (0,711 × возраст)
(Часто приписывается «Лондери и Мешбергер из Университета Миссури »)
  • HR макс = 217 - (0,85 × возраст)
(Часто приписывается "Миллеру и др. Из Университета Индианы ")

Ограничения

Максимальная частота пульса значительно различается у разных людей. Даже в пределах одной элитной спортивной команды, такой как олимпийские гребцы в возрасте от 20 до 20 лет, максимальная частота пульса колеблется от 160 до 220. Такое изменение приравнивается к разнице в возрасте 60 или 90 лет в приведенных выше линейных уравнениях и будет похоже, указывают на крайнюю изменчивость этих средних значений.

Цифры обычно считаются средними и сильно зависят от индивидуальной физиологии и физической подготовки. Например, показатели бегуна на выносливость обычно будут ниже из-за увеличенного размера сердца, необходимого для поддержки упражнения, в то время как показатели спринтера будут выше из-за улучшенного времени отклика и короткой продолжительности. Хотя каждый из них мог спрогнозировать частоту сердечных сокращений 180 (= 220 - возраст), у этих двух людей фактическая ЧСС могла быть разницей в 20 ударов (например, 170–190).

Кроме того, обратите внимание, что люди одного возраста, одинаковые тренировки, в одном и том же виде спорта в одной команде могут иметь фактическую максимальную ЧСС с разницей в 60 ударов в минуту (160–220): диапазон чрезвычайно широк, и некоторые говорят: «Сердце скорость, вероятно, наименее важная переменная при сравнении спортсменов ».

Резерв ЧСС

Резерв сердечного ритма (HR запас ) представляет собой разность между измеренной или предсказанной человека максимальной частоты сердечных сокращений и ЧСС. Некоторые методы измерения интенсивности упражнений измеряют процент резерва частоты пульса. Кроме того, по мере того, как человек улучшает состояние сердечно-сосудистой системы, его ЧСС в покое будет снижаться, а резерв ЧСС увеличиваться. Процент резерва HR эквивалентен проценту резерва VO 2 .

Резерв ЧСС = ЧСС макс - ЧСС отдых

Это часто используется для измерения интенсивности упражнений (впервые было использовано Карвоненом в 1957 году).

Результаты исследования Карвонена были подвергнуты сомнению по следующим причинам:

  • В исследовании не использовались данные VO 2 для построения уравнения.
  • Использовались только шесть субъектов, и корреляция между процентами резерва ЧСС и VO 2 max не была статистически значимой.

Целевая частота пульса

Для здоровых людей Target Heart Rate (THR) или обучение сердечного ритма Диапазон (THRR) является требуемым диапазоном частоты сердечных сокращений , достигнутых в ходе аэробных упражнений , которая позволяет свое сердце и легкие , чтобы получить максимальную пользу от тренировки. Этот теоретический диапазон варьируется в основном в зависимости от возраста; однако в расчетах также используются физическое состояние, пол и предыдущая подготовка человека. Ниже приведены два способа расчета THR. В каждом из этих методов есть элемент, называемый «интенсивность», который выражается в процентах. THR можно рассчитать как диапазон интенсивности 65–85%. Однако очень важно получить точную максимальную ЧСС, чтобы эти расчеты были значимыми.

Пример для человека с максимальной ЧСС 180 (возраст 40, оценка максимальной ЧСС как 220 - возраст):

65% Интенсивность: (220 - (возраст = 40)) × 0,65 → 117 ударов в минуту
85% Интенсивность: (220 - (возраст = 40)) × 0,85 → 154 ударов в минуту

Карвонен метод

Метод Карвонена учитывает частоту пульса в состоянии покоя (ЧСС в покое ) для расчета целевой частоты сердечных сокращений (THR), используя диапазон интенсивности 50–85%:

THR = ((ЧСС макс - ЧСС покоя ) ×% интенсивности) + ЧСС покоя

Эквивалентно,

THR = ( резерв ЧСС ×% интенсивности) + ЧСС отдых

Пример для человека с максимальной ЧСС 180 и остальной ЧСС 70 (и, следовательно, запасом ЧСС 110):

50% интенсивность: ((180-70) × 0,50) + 70 = 125 ударов в минуту
85% Интенсивность: ((180-70) × 0,85) + 70 = 163 уд / мин

Золадз метод

Альтернативой методу Карвонена является метод Золадза , который используется для проверки возможностей спортсмена при определенной частоте сердечных сокращений. Они не предназначены для использования в качестве зон для упражнений, хотя часто используются как таковые. Тестовые зоны Zoladz получаются путем вычитания значений из HR max :

THR = HR max - регулятор ± 5 ударов в минуту
Регулятор зоны 1 = 50 ударов в минуту
Регулятор зоны 2 = 40 ударов в минуту
Регулятор зоны 3 = 30 ударов в минуту
Регулятор зоны 4 = 20 ударов в минуту
Регулятор зоны 5 = 10 ударов в минуту

Пример для человека с максимальной ЧСС 180:

Зона 1 (легкое упражнение): 180-50 ± 5 → 125-135 ударов в минуту
Зона 4 (тяжелое упражнение): 180-20 ± 5 → 155-165 ударов в минуту

Восстановление сердечного ритма

Восстановление частоты пульса (HRR) - это снижение частоты пульса при максимальной нагрузке и частота, измеренная после периода заминки фиксированной продолжительности. Более сильное снижение частоты сердечных сокращений после тренировки в течение контрольного периода связано с более высоким уровнем сердечной пригодности.

Частота сердечных сокращений, которая не падает более чем на 12 ударов в минуту через минуту после прекращения упражнений, связана с повышенным риском смерти. У людей с аномальной ЧСС, определяемой как снижение на 42 удара в минуту или меньше через две минуты после тренировки, смертность в 2,5 раза выше, чем у пациентов с нормальным восстановлением. В другом исследовании сообщалось о четырехкратном увеличении смертности у субъектов с аномальным HRR, определяемым как снижение ≤12 ударов в минуту через одну минуту после прекращения упражнений. Исследование показало, что частота сердечных сокращений ≤22 ударов в минуту через две минуты «лучше всего идентифицировала пациентов из группы высокого риска». Они также обнаружили, что, хотя HRR имел значительную прогностическую ценность, он не имел диагностической ценности.

Разработка

Через 21 день после зачатия сердце человека начинает биться со скоростью от 70 до 80 ударов в минуту и ​​линейно ускоряется в течение первого месяца биений.

Человеческое сердце в среднем за жизнь бьется более 2,8 миллиарда раз.

Биение человеческого эмбриона начинается приблизительно 21 дней после зачатия, или пять недель после последнего нормального менструального периода (LMP), которая является дата , обычно используется на сегодняшний день беременности в медицинском сообществе. Электрическая деполяризации, которая вызывает сокращение сердечных миоцитов, возникает самопроизвольно внутри самого миоцита . Сердцебиение инициируется в областях кардиостимулятора и распространяется на остальную часть сердца по проводящим путям. Клетки кардиостимулятора развиваются в примитивном предсердии и венозном синусе, образуя синоатриальный узел и атриовентрикулярный узел соответственно. Проводящие клетки развивают пучок Гиса и переносят деполяризацию в нижнюю часть сердца.

Человеческое сердце начинает биться со скоростью, близкой к материнской, примерно 75–80 ударов в минуту. Затем частота сердечных сокращений эмбриона линейно увеличивается в течение первого месяца биений, достигая максимума в 165–185 ударов в минуту в начале 7-й недели (в начале 9-й недели после LMP). Это ускорение составляет примерно 3,3 уд. / Мин. В день или около 10 уд. / Мин. Каждые три дня, увеличиваясь на 100 уд. / Мин в первый месяц.

После достижения пика примерно через 9,2 недели после LMP, он замедляется примерно до 150 ударов в минуту (+/- 25 ударов в минуту) в течение 15-й недели после LMP. После 15-й недели замедление замедляется, достигая средней скорости около 145 (+/- 25 ударов в минуту) в срок. Формула регрессии, которая описывает это ускорение до того, как эмбрион достигнет 25 мм длины макушки или 9,2 недели LMP:

Клиническое значение

Ручное измерение

Монитор сердечного ритма на запястье
Пульсометр с наручным приемником

Частота сердечных сокращений измеряется путем определения пульса сердца. Эту частоту пульса можно найти в любой точке тела, где пульсация артерии передается на поверхность, нажав на нее указательным и средним пальцами; часто он прижимается к основной структуре, такой как кость. Большой палец не следует использовать для измерения частоты пульса другого человека, так как его сильный пульс может мешать правильному восприятию целевого пульса.

Лучевая артерия является самым простой в использовании , чтобы проверить частоту сердечных сокращений. Однако в экстренных ситуациях наиболее надежными артериями для измерения частоты сердечных сокращений являются сонные артерии . Это важно в основном для пациентов с фибрилляцией предсердий , у которых сердечные сокращения нерегулярны, а ударный объем сильно отличается от одного удара к другому. При сокращениях, следующих за более коротким диастолическим интервалом, левый желудочек не заполняется должным образом, ударный объем ниже, а пульсовая волна недостаточно сильна, чтобы ее можно было обнаружить при пальпации на дистальной артерии, такой как лучевая артерия. Однако его можно обнаружить с помощью допплера.

Возможные точки измерения частоты пульса:

  1. Вентральная сторона запястья со стороны большого пальца ( лучевая артерия ).
  2. Локтевая артерия .
  3. Внутренняя часть локтя или под двуглавой мышцей ( плечевой артерией ).
  4. Паху ( бедренная артерия ).
  5. За медиальной лодыжкой на стопах ( задняя большеберцовая артерия ).
  6. Середина тыльной стороны стопы ( dorsalis pedis ).
  7. За коленом ( подколенная артерия ).
  8. Над животом ( брюшная аорта ).
  9. Грудь ( верхушка сердца ), которую можно прощупать рукой или пальцами. Также возможно выслушать сердце с помощью стетоскопа .
  10. В шее, латеральном отделе гортани ( сонная артерия )
  11. Храм ( поверхностная височная артерия ).
  12. Боковой край нижней челюсти ( лицевая артерия ).
  13. Сторона головы возле уха ( задняя ушная артерия ).
ЭКГ-РРинтервал

Электронное измерение

В акушерстве частоту сердечных сокращений можно измерить с помощью ультразвукового исследования , например, у этого 6-недельного эмбриона (внизу слева в мешочке ) с частотой сердечных сокращений примерно 90 в минуту.

Более точный метод определения частоты сердечных сокращений включает использование электрокардиографа или ЭКГ (также сокращенно ЭКГ ). ЭКГ генерирует образец, основанный на электрической активности сердца, которая внимательно отслеживает работу сердца. Непрерывный мониторинг ЭКГ обычно проводится во многих клинических учреждениях, особенно в отделениях интенсивной терапии . На ЭКГ мгновенная частота сердечных сокращений рассчитывается с использованием интервала между зубцами R (RR) и умножением / делением, чтобы получить частоту сердечных сокращений в ударах сердца в минуту. Существует несколько методов:

  • ЧСС = 1000 * 60 / (интервал ЧД в миллисекундах)
  • ЧСС = 60 / (интервал ЧД в секундах)
  • ЧСС = 300 / количество «больших» квадратов между последовательными зубцами R.
  • HR = 1500 количество больших блоков

Мониторы сердечного ритма позволяют проводить измерения непрерывно и могут использоваться во время упражнений, когда ручное измерение затруднено или невозможно (например, когда используются руки). Также доступны различные коммерческие пульсометры . Некоторые мониторы, используемые во время занятий спортом, состоят из нагрудного ремня с электродами . Сигнал передается на наручный приемник для отображения.

Альтернативные методы измерения включают сейсмокардиографию .

Оптические измерения

Пульсирующий кровоток сетчатки в области головки зрительного нерва, выявленный с помощью лазерной доплеровской визуализации

В клиниках часто используются пульсоксиметрия пальца и лазерная допплеровская визуализация глазного дна. Эти методы позволяют оценить частоту сердечных сокращений, измеряя задержку между импульсами .

Тахикардия

Тахикардия - это частота сердечных сокращений в состоянии покоя более 100 ударов в минуту. Это число может варьироваться, поскольку у маленьких людей и детей частота сердечных сокращений выше, чем у средних взрослых.

Физиологические состояния, при которых возникает тахикардия:

  1. Беременность
  2. Эмоциональные состояния, такие как беспокойство или стресс.
  3. Упражнение

Патологические состояния, при которых возникает тахикардия:

  1. Сепсис
  2. Высокая температура
  3. Анемия
  4. Гипоксия
  5. Гипертиреоз
  6. Гиперсекреция катехоламинов
  7. Кардиомиопатия
  8. Клапанные пороки сердца
  9. Острый лучевой синдром

Брадикардия

Брадикардия определялась как частота сердечных сокращений менее 60 ударов в минуту, когда в учебниках утверждалось, что нормальный диапазон частоты сердечных сокращений составляет 60–100 ударов в минуту. С тех пор нормальный диапазон был пересмотрен в учебниках и составлял 50–90 ударов в минуту для человека в состоянии полного покоя. Установка более низкого порога брадикардии предотвращает ошибочную классификацию подходящих людей как имеющих патологическую частоту сердечных сокращений. Нормальное число сердечных сокращений может варьироваться, поскольку у детей и подростков частота сердечных сокращений обычно выше, чем у среднестатистических взрослых. Брадикардия может быть связана с такими заболеваниями, как гипотиреоз .

Тренированные спортсмены, как правило, имеют медленную частоту сердечных сокращений в состоянии покоя, и брадикардию в состоянии покоя у спортсменов не следует рассматривать как отклонение от нормы, если у человека нет связанных с ней симптомов. Например, у Мигеля Индурайна , испанского велосипедиста и пятикратного победителя Тур де Франс , частота сердечных сокращений в состоянии покоя составляла 28 ударов в минуту, что является одним из самых низких показателей, когда-либо зарегистрированных у здорового человека. Дэниел Грин установил мировой рекорд по самому медленному сердцебиению у здорового человека с частотой сердечных сокращений всего 26 ударов в минуту в 2014 году.

Аритмия

Аритмия - это нарушение частоты сердечных сокращений и ритма (иногда ощущаемое как сердцебиение ). Их можно разделить на две большие категории: быстрый и медленный пульс. Некоторые вызывают несколько или минимальные симптомы. Другие вызывают более серьезные симптомы головокружения, головокружения и обморока.

Корреляция с риском сердечно-сосудистой смертности

Ряд исследований показывает, что более высокая частота сердечных сокращений в состоянии покоя стала новым фактором риска смертности у гомеотермных млекопитающих, особенно смертности от сердечно-сосудистых заболеваний у людей. Более быстрое сердцебиение может сопровождать повышенное производство воспалительных молекул и повышенное производство активных форм кислорода в сердечно-сосудистой системе в дополнение к увеличению механической нагрузки на сердце. Существует корреляция между повышенной частотой отдыха и риском сердечно-сосудистых заболеваний. Это не рассматривается как «использование распределения сердечных сокращений», а скорее как повышенный риск для системы из-за повышенной частоты сердечных сокращений.

Международное исследование пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями под руководством Австралии показало, что частота сердечных сокращений является ключевым показателем риска сердечного приступа. В исследовании, опубликованном в The Lancet (сентябрь 2008 г.), изучались 11 000 человек в 33 странах, лечившихся от сердечных заболеваний. Те пациенты, у которых частота сердечных сокращений превышала 70 ударов в минуту, имели значительно более высокую частоту сердечных приступов, госпитализацию и необходимость хирургического вмешательства. Считается, что более высокая частота сердечных сокращений коррелирует с учащением сердечных приступов и примерно на 46 процентов увеличением числа госпитализаций по поводу несмертельных или смертельных сердечных приступов.

Другие исследования показали, что высокая частота сердечных сокращений в состоянии покоя связана с увеличением сердечно-сосудистой смертности и смертности от всех причин среди населения в целом и среди пациентов с хроническими заболеваниями. Более высокая частота пульса в состоянии покоя связана с более короткой продолжительностью жизни и считается сильным фактором риска сердечных заболеваний и сердечной недостаточности, независимо от уровня физической подготовки. В частности, было показано, что частота сердечных сокращений в состоянии покоя выше 65 ударов в минуту оказывает сильное независимое влияние на преждевременную смертность; Было показано, что каждые 10 ударов в минуту увеличение частоты сердечных сокращений в состоянии покоя связано с увеличением риска смерти на 10–20%. В одном исследовании у мужчин без признаков сердечных заболеваний и с частотой пульса в состоянии покоя более 90 ударов в минуту риск внезапной сердечной смерти был в пять раз выше. Аналогичным образом, другое исследование показало, что у мужчин с частотой пульса в состоянии покоя более 90 ударов в минуту риск смертности от сердечно-сосудистых заболеваний увеличивался почти в два раза; у женщин это было связано с трехкратным увеличением.

Учитывая эти данные, при оценке риска сердечно-сосудистых заболеваний следует учитывать частоту сердечных сокращений даже у практически здоровых людей. Частота сердечных сокращений как клинический параметр имеет много преимуществ: она недорогая, ее можно быстро измерить и легко понять. Хотя принятые пределы частоты сердечных сокращений составляют от 60 до 100 ударов в минуту, для удобства это было основано на шкале квадратов на бумаге электрокардиограммы; Лучшее определение нормальной частоты сердечных сокращений синуса может составлять от 50 до 90 ударов в минуту.

Стандартные учебники физиологии и медицины упоминают, что частоту сердечных сокращений (ЧСС) легко вычислить по ЭКГ следующим образом: ЧСС = 1000 * 60 / интервал ЧД в миллисекундах, ЧСС = 60 / интервал ЧД в секундах или ЧСС = 300 / число больших квадраты между последовательными зубцами R. В каждом случае авторы фактически ссылаются на мгновенную ЧСС, которая представляет собой количество ударов сердца, если бы последовательные интервалы RR были постоянными.

Образ жизни и фармакологические режимы могут быть полезны людям с высокой частотой пульса в состоянии покоя. Физические упражнения - одна из возможных мер, которую следует предпринять, когда частота сердечных сокращений человека превышает 80 ударов в минуту. Также было обнаружено, что диета полезна для снижения частоты сердечных сокращений в состоянии покоя: в исследованиях частоты сердечных сокращений в состоянии покоя и риска смерти и сердечных осложнений у пациентов с диабетом 2 типа было обнаружено, что бобовые снижают частоту сердечных сокращений в состоянии покоя. Считается, что это происходит потому, что в дополнение к прямому положительному воздействию бобовых, они также вытесняют из рациона животные белки, которые содержат больше насыщенных жиров и холестерина. Еще одно питательное вещество - длинноцепочечные полиненасыщенные жирные кислоты омега-3 (жирные кислоты омега-3 или LC- PUFA ). В метаанализе, проведенном в 51 рандомизированном контролируемом исследовании ( РКИ ) с участием 3000 участников, добавка слегка, но значительно снизила частоту сердечных сокращений (-2,23 уд / мин; 95% ДИ: -3,07, -1,40 уд / мин). При сравнении докозагексаеновой кислоты (DHA) и эйкозапентаеновой кислоты (EPA) в исследованиях с добавлением DHA наблюдалось умеренное снижение частоты сердечных сокращений (-2,47 уд / мин; 95% ДИ: -3,47, -1,46 уд / мин), но не в тех, кто получал EPA. .

Очень низкая частота сердечных сокращений ( брадикардия ) может быть связана с блокадой сердца . Это также может быть результатом нарушения автономной нервной системы.

Смотрите также

Примечания

использованная литература

Библиография

  • Фустер, Валентин; Уэйн, Александр Р .; О'Роук, Роберт А. (2001). Сердце Херста (10-е международное изд.). Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. ISBN 978-0071162968. OCLC  49034333 .
  • Джарвис, К. (2011). Физикальное обследование и оценка здоровья (6-е изд.). Saunders Elsevier. ISBN 978-1437701517.

внешние ссылки