Классификация нагрузочных проб

В последние годы существенный прогресс в кардиологии и кардиохирургии достигнут в связи с внедрением прогрессивных, технологически новых методов исследования. В то же время не утратили своего значения функциональные пробы, которые применяются для распознавания, оценки динамики и прогноза сердечно-сосудистых заболеваний.

Функциональные пробы - это методы исследования сердечно-сосудистой системы при воздействии внешних факторов, изменяющих гомеостаз кардио-респираторной системы. При этом провоцируются патофизиологические состояния и начинает проявляться скрытая или трудно доступная для обнаружения в условиях покоя патология. В случаях установленного диагноза, с помощью функциональных проб удается определить степень выраженности патологии или компенсаторные возможности сердечно-сосудистой системы.

 

Функциональные пробы классифицируются по характеру воздействующего фактора (табл. 1).

Таблица 1

Применяемые факторы	Основной механизм действия	Назначение пробы
Физические нагрузки: динамические, статические, смешанные, комбинированные	Повышение потребления кислорода миокардом и организмом в целом	Диагностика ИБС, функциональная характеристика больного, контроль состояния больного в динамике
Электрическая стимуляция предсердий: прямая, чреспищеводная	Повышение потребления кислорода только миокардом	Диагностика ИБС, выявление и уточнение характера и выраженности нарушений ритма и проводимости
Психоэмоциональные пробы:  счет в уме,  запоминание чисел,  компьютерные задания	Гиперсимпатикотония	Диагностика ИБС, выявление эмоциогенных нарушений сердечно-сосудистой системы

 

Окончание табл. 1

 

Применяемые факторы	Основной механизм действия	Назначение пробы
Моделирование уменьшения венозного возврата крови к сердцу:   1. Ортостатическая проба: а) активная б) пассивная   2. Создание отрицательного давления на нижнюю часть тела	Уменьшение преднагрузки	Уточнение состояния гемодинамики вообще и насосной функции сердца в частности
Локальные воздействия на нервные окончания: 1.Холодовая проба   2.Воздействие на барорецепторы аорты	Провоцирование спазма коронарных артерий. Воздействие на уровень АД	Диагностика вазоспастической стенокардии, выявление нарушений регуляции АД
Воздействие на внешнее дыхание: 1.Проба Вальсальвы 2.Гипервентиляционная проба   3. Гипоксическая проба	Провоцирование гипоксии миокарда и развитие ишемии	Дифференциальная диагностика ложноположительных проб, выявление вазоспастического компонента стенокардии. Диагностика ИБС
Фармакологические пробы: 1.Эргометриновая (эргоновиновая)     2.Дипиридамоловая (курантиловая)   3.Изопротереновая (изадриновая) 4. Добутаминовая 5.Эпинефриновая (адреналиновая) 6. Эфедриновая	Провоцирование спазма коронарных артерий   Провоцирование феномена “обкрадывания” с развитием ишемии миокарда   Гиперсимпатикотония и ишемия миокарда	Дифференциальная диагностика ложноположительных проб, выявление вазоспастического компонента стенокардии. Диагностика ИБС

 

 

         

     Физиологическое обоснование нагрузочных проб

Из всех функциональных проб наиболее изученными и практически значимыми являются пробы с физическими нагрузками под контролем ЭКГ.

Физическая нагрузка является идеальным и самым естественным видом провокации, позволяющим оценить полноценность физиологических компенсаторно-приспособительных механизмов организма, а при наличии явной или скрытой патологии – степень функциональной неполноценности кардиореспираторной системы.

Для выполнения физической нагрузки необходимо затратить определенную энергию. Энергия в основном вырабатывается в процессе аэробного окисления, причем 1 л кислорода обеспечивает выработку 5 ккал.

В течение суток сердце перекачивает от 4 до 7 т крови. Для выполнения этой работы необходимо 190 ккал, что составляет 15-20% энергетических затрат всего организма, при этом сердце имеет массу лишь около 0,4% от массы тела. Эта энергия вырабатывается при окислении 38 л кислорода. Специфика сердца заключается в том, что миокард в покое максимально изымает кислород крови, поэтому при физических нагрузках повышенную потребность миокарда в кислороде можно обеспечить только за счет повышения коронарного кровотока.

В покое через коронарные артерии протекает 200-250 мл крови в минуту, при физической нагрузке ее количество может увеличиться до 3-4 л. Такое увеличение кровотока возможно за счет расслабления мышц и эластического каркаса стенок коронарных артерий, которые в покое имеют высокий тонус.

Если сердце при физических нагрузках способно увеличить производительность труда в 6-7 раз, то коронарные артерии – в 20-30 раз., т.е. коронарные сосуды в процессе эволюционного развития достигли такого совершенства, что отпала необходимость в анастомозах и последние перешли в рудиментарное состояние.

Таким образом, только коронары ответственны за адекватное кровоснабжение миокарда. При поражении коронарных артерий возникает недостаток кровоснабжения миокарда в соответствующей зоне, что может проявляться во время физической нагрузки в виде болей стенокардитического характера, изменений ЭКГ.

Фактором, обеспечивающим высокое потребление кислорода, является величина сердечного выброса. Сердечный выброс определяется величиной ударного объема (УО) сердца и числа сердечных сокращений в минуту (ЧСС). ЧСС – наиболее быстро реализуемый механизм увеличения минутного объема кровообращения (МОК). При приближении к выполнению максимальной нагрузки включаются дополнительные механизмы увеличивается утилизация О2 в тканях, что приводит к увеличению артерио – венозной разницы по О2. Существует прямая зависимость между потреблением кислорода и ЧСС.

Таким образом, имеется хорошая возможность стандартизировать нагрузку по весьма показательному и легко определяемому параметру – величине ЧСС.

Чем больше интенсивность нагрузки, тем выше вероятность выявления признаков коронарной недостаточности, поэтому логично было бы использовать максимальную нагрузку – уровень, при котором достигается максимальное потребление кислорода, которому соответствует максимальная ЧСС.

Максимальная нагрузочная проба проводится для выявления ранних признаков ИБС и уточнения состояния физической работоспособности практически здоровых людей. Она применяется при обследовании спортсменов, профессиональном отборе на работу, требующую полного здоровья и высокой физической работоспособности.

Функциональная проба с максимальной физической нагрузкой проводится также практически здоровым людям, имеющим редкие боли, напоминающие стенокардию усилий или вазоспастическую стенокардию, кардиалгии, сопровождающиеся неспецифическими изменениями ЭКГ или гиперлипидемию.

Начинают пробу с 300 кгм/мин (50 Вт) и каждые 3 мин. наращивают нагрузку до 1800 кгм/мин (300 Вт) и более до достижения максимальной ЧСС или появления других критериев прекращения пробы.

Существует ряд факторов, определяющих максимальную ЧСС у человека при нагрузках. Кроме возраста и пола, на нее влияет степень тренированности человека. Благодаря экономизации работы сердца вследствие систематических тренировок или систематической физической активности в быту и на производстве в ответ на одну и ту же нагрузку ЧСС у тренированных лиц меньше, чем у нетренированных.

Разработаны зависящие от возраста, пола и степени тренированности нормативы ЧСС при максимальной и субмаксимальной физических нагрузках.

Максимальную ЧСС приблизительно можно рассчитать по формуле: 220 минус возраст.

Максимальная нагрузочная проба очень информативна в плане выявления ИБС, но проведение ее сопряжено с высоким риском развития осложнений и ограничивает применение в практике. Более широко используются тесты с субмаксимальной нагрузкой. ЧСС при этом достигает 75% от максимальной.

 

Виды нагрузочных проб

Физические нагрузки делятся на статические, динамические и комбинированные.

Статическая работа приводит к изометрическому сокращению (напряжению) мышц (т.е. без укорочения длины мышечного волокна) – сжимание, удержание тяжестей, сохранение любой позы. При этом требуется значительная затрата энергии. Изометрическое напряжение ведет к неадекватному повышению артериального давления (АД), особенно диастолического, некоторому учащению ЧСС.

Проба с ручной статической нагрузкой проводится с помощью ручного кистевого динамометра.

Динамическая работа проводится при изотоническом мышечном сокращении. При этом уменьшается длина мышечных волокон.

Работа, выполняемая в единицу времени, называется мощностью. Используются единицы мощности – 1 Вт и 1 кгм/мин. 1 Вт соответствует     6 кгм/мин, 1 кгм/мин = 0,167 Вт.

Для выполнения динамической нагрузки используют велоэргометры, тредмилы и специальные ступеньки.

Пробы с применением ступенек первоначально были предназначены для профессионального отбора. В начале прошлого века использовали метод с восхождением и спуском на ступеньку высотой 50 см для отбора молодых людей в армию и на работу, требующую высокой физической работоспособности организма (Гарвардский степ-тест).

Классическим примером применения ступенек является проба Мастера, предложенная в 1929 г. Для проведения пробы используется двухступенчатая лестница с высотой каждой ступеньки 22,5 см. Количество подъемов определяется в соответствии с полом, возрастом и массой тела по таблице. Нагрузка выполняется в течение 1,5 мин при простой пробе и 3 мин – при двойной.

Мощность нагрузки рассчитывается как произведение массы тела (МТ)   на высоту ступени и на количество подъемов в 1 мин, а также на коэффициент, позволяющий учитывать работу, производимую при спуске со ступеньки (1,33). Для мужчины с МТ 75 кг мощность нагрузки при проведении данной пробы приблизительно равняется 346 кг. Такой уровень нагрузки провоцирует развитие ишемии миокарда далеко не у всех больных ИБС со стенокардией и еще реже – при скрытой форме ИБС. Кроме того, во время проведения пробы трудно следить за ЭКГ и держать темп.

В модификации, предложенной сотрудниками центра профилактической медицины, возможно назначение возрастающих нагрузок, что достигается постепенным увеличением высоты ступеньки и количества подъемов за 1 мин.

Велоэргометр представляет собой стационарный велосипед, имеющий приспособление для дозирования нагрузки в единицах мощности, причем, задаваемая мощность точно обеспечивается при режиме педалирования 60 оборотов в 1 мин.

Тредмил представляет собой дорожку, приводимую в движение электрическим мотором. Движение дорожки осуществляется с различной скоростью (от 1 до 10 миль/ч – т.е. от 1,6 до 16 км/ч). Интенсивность нагрузки можно увеличить, создавая постепенно повышающийся угол наклона дорожки. Подъем конца дорожки на 5 см равняется 5 % угла наклона.

Таким образом, исследуемый идет, бежит или поднимается в гору. Наращивание нагрузки происходит быстро (темп ходьбы 5 миль/ч достигается через 12 мин) или более осторожно и медленно (эта скорость достигается через 18 мин).

Нагрузка на тредмиле более физиологична, привычна, люди способны работать на нем больше, чем на велоэргометре, поэтому показатели физиологической работоспособности и реакция ЧСС на нагрузку на тредмиле примерно на 10 % выше, чем на велоэргометре.

Исторически сложилось так, что в Европе, особенно, в России, чаще используются велоэргометры. Тредмилы стоят дороже, чем велоэргометры в 2-4 раза. Они тяжеловеснее, занимают больше площади. Кроме того, в России они не производятся. Показатели физической работоспособности измеряются в милях/ч, что трудно сопоставить с принятыми у нас кгм/мин и Вт.

Неудобством велоэргометрии (ВЭМ) является то, что не все испытуемые имеют навыки езды на велосипеде, чтобы спокойно проводить тестирование. При ВЭМ чаще появляются боли в ногах, чем при ходьбе на тредмиле.

Следует иметь в виду, что при ходьбе на тредмиле определенное значение имеет МТ, т.е. человек несет дополнительную нагрузку и, следовательно, потребление кислорода несколько больше, чем у человека такой же МТ, выполняющего такую же нагрузку сидя в седле велоэргометра.

Конечный результат исследования, если проводить его по единому принципу, вполне сопоставим. Проба с применением ступенек также дает вполне достоверный результат.

В зависимости от цели исследования применяют следующие виды динамических нагрузок:

1. Постоянную.

2. Быстро возрастающую.

3. Ступенчато возрастающую:

- прерывистую (с отдыхом между ступенями)

- непрерывную.

При проведении постоянной нагрузки исследуемый в течение определенного времени выполняет нагрузку одной мощности. При этом быстро развивается и длительно сохраняется состояние устойчивого равновесия. Если уровень нагрузки низкий или средний, существенной реакции сердечно-сосудистой системы не наблюдается и трудно определить толерантность к физической нагрузке. При высоком уровне нагрузки быстро развивается утомление, что также не позволяет адекватно оценивать реакцию сердечно-сосудистой системы. К этим видам нагрузки относится классический тест Мастера и ВЭМ с одним уровнем нагрузки. Данные пробы часто используются в физиологии труда, спортивной медицине.

Быстро возрастающая нагрузка заключается в том, что в течение 5-10 мин нагрузку увеличивают до высокого уровня. Например, начав с нагрузки 150 кгм/мин каждые 30-60 секунд ее увеличивают на 150 кгм/мин. Понятно, что у нетренированных людей утомление разовьется быстрее, чем будет достигнута максимальная или субмаксимальная ЧСС. Поэтому этот вид нагрузки применяется при обследовании летчиков, спортсменов и т.д.

В кардиологической практике чаще используют ступенчато возрастающие нагрузки 150 кгм/мин (25. Длительность каждой ступени составляет 3 мин, начальный уровень нагрузки –Вт) или 50 Вт. Последующие уровни нагрузки кратны первоначальному.

В учреждениях практического здравоохранения рекомендуется непрерывно возрастающая нагрузка с начальной ступенью 25 Вт и продолжительностью каждой ступени 3 мин.