Научный подход

к оцифровке здоровья

«Можно управлять только тем, что можно измерить»

—  гуру менеджмента Питер Друкер.

1. Что именно мы измеряем?

Вариабельность сердечного ритма показывает, как меняется время между каждым ударом сердца или RR-интервалы.

Мозг постоянно сканирует окружающую среду для оценки возможной угрозы, чтобы вовремя переключить функции тела в нужный режим. Когда все процессы работают сбалансированно — организм быстро приспосабливается к изменениям и это позволяет ему выживать.  Это очень сложный и комплексный процесс, но мы все равно можем его отследить по разным физиологическим параметрам: пульсу, давлению, температуре тела и в том числе вариабельности сердечного ритма.

Работа сердца управляется двум отделами вегетативной нервной системы: симпатическим и парасимпатическим.  Во время стресса активнее работает симпатическая система — она запускает выработку норадреналина. Из-за этого сердце бьется быстрее, а время между его ударами уменьшается. Активность парасимпатики и ее основного медиатора ацетилхолина, наоборот, замедляет сердечный ритм и увеличивает время между каждым сокращением.

У здорового человека эти части находятся в динамическом балансе, поэтому ритм сердца вариабельный, то есть становится то немного короче, то длинее. Снижение вариабельности в покое — сигнал о том, что организм не справляется с нагрузкой и уже не может адекватно реагировать на требования извне.

Для оценки влияния ВНС и других систем используются раличные статистические, геометрические и спектральные методы: оценка стандартного отклонения всего ряда кардиоинтервалов, RMSSD и прочее. 

В приложении мы используем два комплексных показателя — стресс и энергия.

Показатель стресса оценивает работу симпатического отдела. Он основан на оценке диапазона средней длительности кардиоинтервала, количества интервалов, которое туда вошло из всего замера, насколько интервалы в среднем отличаются друг от друга и т.д. 

Показатель энергии — оценивает работу парасимпатического отдела. Основан на оценке количества кардиоинтервалов, которые отличаются друг от друга больше, чем на 50 миллисекунд.

 

Источники:

  • Стандарты измерения ВСР, Task Force of the European Society of Cardiology (heart medicine) and the North American Society of Pacing and Electrophysiology. Heart rate variability. Standards of measurement, physiologic interpretation, and clinical use. Circulation 1996; 93:1043-1065
  • Взаимосвязь между работой автономной нервной системы, ВСР и состоянием сердца, Thayer, J. F., Yamamoto, S. S., & Brosschot, J. F. 2010. The relationship of autonomic imbalance, heart rate variability and cardiovascular disease (heart disease) risk factors. Int J Cardiol, 141(2), 122-131.
  • Heart rate variability anatomy and physiologyShaffer, F., &Venner, J. (2013). Heart rate variability anatomy and physiology. Biofeedback, 41(1), 13-25.
  • Историческое описание ВСР, Университет Огайо, США; Университет Оулу, Финляндия: George E. Billman, Heart Rate Variability – A Historical Perspective, Front Physiol. 2011; 2: 86.doi: 10.3389/fphys.2011.00086.
  • Основы, методы измерения и интерпретация, Колумбийский Университет, США; Университет Амстердама, Нидерланды: Berntson, G. G., Bigger, J. T., Eckberg, D. L., Grossman, P., Kaufmann, P. G., Malik, M., et al. (1997). Heart rate variability: Origins, methods, and interpretive caveats. Psychophysiology, 34(6), 623-648.
  • Мета-анализ исследований использования ВСР в качестве показателя стресса и здоровья, Thayer, J. F., Ahs, F., Fredrikson, M., Sollers, J. J., & Wager, T. D. (2012). A meta-analysis of heart rate variability and neuroimaging studies: Implications for heart rate variability as a marker of stress and health. Neuroscience and Biobehavioral Reviews, 36, 747-756. doi:10.1016/j.neubiorev.2011.11.009
  • Описание взаимосвязи стресса и здоровья. Университет Майами, США: Schneiderman, N.; Ironson, G.; Siegel, S. D. (2005). Stress and health: psychological, behavioral, and biological determinants. Annual Review of Clinical Psychology. 1: 607–628. doi: 10.1146/annurev.clinpsy.1.102803.144 141.
  • Доказательство высокой корреляции между стрессом и показателями ВСР, Университет информации и коммуникаций, Медицинский университет Инже, Корея: Lizawati Salahuddin, Myeong Gi Jeong, Desok Kim, Seong-Kyeon Lim , Kim Won , Jong-Min Woo. Dependence of Heart Rate Variability on Stress Factors of Stress Response Inventory, Conference: e-Health Networking, Application and Services, 2007 9th International Conference on, doi: 10.1109/HEALTH.2007.381638.

2. Почему замеру с камеры можно доверять?

Все устройства для измерения ВСР работают по одному из двух принципов:

  • passive electric — получают электрический сигнал от сердца. К ним относятся все нагрудные стрепы: Polar, Garmin
  • PPG / photoplethysmography / фотоплетизмография — оценивают степень прозрачности сосудов, которая меняется из-за сокращений сердца, с помощью яркого света или инфракрасного излучения. Так работает клипса Welltory и замер камерой.

Сравнительные исследования данных, полученными через ЭКГ и фотоплетизмографию доказывают, что оба метода подходят для измерения ВСР. Сейчас мы готовим несколько собственных исследований на эту тему. 

 

Источники:

3. Почему анализ работы сердца подходит для оценки физиологического состояния?

Ритм сердца — результат влияния работы разных систем организма: вегетативной нервной системы, почек, гормонов, терморегуляции и т.д. Выделить конкретные показатели ВСР, которые отвечают за тот иной орган сложно, поэтому лучше оценивать их комплексно.

Анализ ВСР применяется в клинической практивке для анализа состояния плода в утробе матери, оценки риска внезапной смерти у пациентов, угрозы развития заболеваний и скорости процессов старения организма.

 

Источники:

  • Подтверждение использования кардиоинтервалографии как действенного прогностического метода диабетической вегетативной нейропатии у детей, Университет Милана, Италия: Chessa M, Butera G, Lanza GA, Bossone E, Delogu A, De Rosa G, Marietti G, Rosti L, Carminati M. Role of heart rate variability in the early diagnosis of diabetic autonomic neuropathy (nerve damage) in children. Herz. 2002 Dec;27(8):785-90. doi: 10.1007/s00059 -002-2340-4.
  • Подтверждение взаимосвязи между снижением ВСР и ростом смертности после инфаркта миокарда на примере 3489 человек, мета-анализ, Университет Святого Сердца, Италия: Buccelletti E, Gilardi E, Scaini E, Galiuto L, Persiani R, Biondi A, Basile F, Silveri NG. Heart rate variability and myocardial infarction (heart attack): systematic literature review and metanalysis. Eur Rev Med Pharmacol Sci. 2009 Jul-Aug;13(4):299-307. PubMed
  • Подтверждение использования некоторых показателей ВСР для прогнозирования длительности жизни у неизлечимых раковых больных, Медицинский университет Сеула, Южная Корея: Do Hoon Kim,Jeong A Kim,Youn Seon Choi,Su Hyun Kim,June Young Lee, Young Eun Kim. Heart Rate Variability and Length of Survival in Hospice Cancer Patients. J Korean Med Sci. 2010 Aug;25(8):1140-1145. English. doi: 10.3346/jkms.2010.25.8.1140.
  • Влияние снижения ВСР на риск возникновения сердечно-сосудистых заболеваний, Tsuji, H., Larson, M.G., Venditti, F.J.Jr., Manders,E.S., Evans, J.C.,Feldman, C. L., etal. (1996). Impact of reduced heart rate variability on risk for cardiac (heart) events. The Framingham Heart Study.Circulation 94, 2850–2855.doi: 10.1161/01.CIR.94.11.2850
  • ВСР как предиктор смертности, Dekker, J.M., Schouten, E.G., Klootwijk, P., Pool, J., Swenne, C.A., and Kromhout, D.(1997). Heart rate variability from short electrocardiographic recordings predicts mortality from all causes in middle-aged and elderly men. The Zutphen Study. Am.J.Epidemiol. 145,899–908. doi:10.1093/oxfordjournals.aje.a009049
  • Влияние возраста и физической активности на ВСР,  Melo, R., Santos, M., Silva, E., Quitério, R., Moreno, M., Reis, M., Catai, A. (2005). Effects of age and physical activity on the autonomic control of heart rate in healthy men. Braz J Med Biol Res Brazilian Journal of Medical and Biological Research, 38(9). doi:10.1590/s0100-879×2005000900007

4. Почему анализ работы сердца подходит для оценки психологического состояния?

Хронический эмоциональный стресс может влиять на организм так же, как и физическое напряжение. Поэтому негативные эмоции и особенные психологические состояния: депрессия, ПТСР, панические атаки также влияют на вариабельность сердечного ритма. 

Источники:

  • Подтверждение связи между эмоциональным выгоранием и ВСР  Lennartsson AK, Jonsdottir I, Sjörs A. Low heart rate variability in patients with clinical burnout.Int J Psychophysiol. 2016 Dec;110:171-178. doi: 10.1016/j.ijpsycho.2016.08.005.
  • Установление взаимосвязи между социальной изоляцией, гневом, депрессивными симптомами и вариабельностью сердечного ритма на примере 300 женщин, Каролинский институт, Швеция: Myriam Horsten, Mats Ericson, Aleksander Perski, Sarah Wamala.Psychosocial Factors and Heart Rate Variability in Healthy Women. Psychosomatic Medicine 61:49–57 (1999) PDFPubMed.
  • Подтверждение связи между депрессией и снижением ВСР, Рурский университет, Германия: Agelink MW, Boz C, Ullrich H, Andrich J. Relationship between major depression (low mood disorder) and heart rate variability. Clinical consequences and implications for antidepressive treatment. Psychiatry (mental health medicine) Res. 2002 Dec 15;113(1-2):139-49. PubMed
  • Корреляция последствий пост-травматического синдрома и ВСР, Университет Западного Онтарио, Университет МакМастера, Канада; Университет Огайо, США; Институт здоровя Лоусона, Великобритания: Thome J, Densmore M, Frewen PA, McKinnon MC, Théberge J,Nicholson AA, Koenig J, Thayer JF, Lanius RA. Desynchronization of autonomic response and central autonomic network connectivity in posttraumatic stress disorder. Hum Brain Mapp. 2017 Jan;38(1):27-40. doi: 10.1002/hbm.23340.
  • Зависимость ВСР от панических атак, Вашингтонский университет, США: Friedman BH, Thayer JF. Autonomic balance revisited: panic anxiety and heart rate variability. J Psychosom Res. 1998 Jan;44(1):133-51. PubMed
  • Сравнительный анализ артериального давления и ВСР как индикаторов ментального стресса,Национальный институт охраны труда, Дания: Hjortskov N1, Rissén D, Blangsted AK, Fallentin N, Lundberg U, Søgaard K. The effect of mental stress on heart rate variability and blood pressure during computer work. Eur J Appl Physiol. 2004 Jun;92(1-2):84-9. Epub 2004 Feb 27. doi: 10.1007/s00421-004-1055-z.
  • Подтверждение чувствительности ВСР к психологическому напряжению на примере теста цветового конфликта Струпа, Университет Ливерпуля, Великобритания: Delaney JP, Brodie DA. Effects of short-term psychological stress on the time and frequency domains of heart-rate variability. Percept Mot Skills. 2000 Oct;91(2):515-24. doi: 10.2466/pms.2000.91.2.515.
  • Подтверждения изменения ВСР во время ментальной нагрузки, Католический университет Левина, Бельгия:J. Taelman, S. Vandeput, A. Spaepen, S. Van Huffel. Influence of Mental Stress on Heart Rate and Heart Rate Variability. PDF

5. Почему измерения ВСР подходят для экспериментов с образом жизни?


Спорт

Вариабельность сердечного ритма изменяется в зависимости от объемов, интенсивности и регулярности физических нагрузок. Люди с разной степенью тренированности будут иметь отличия в ВСР. По изменениям вариабельности спортсмены отслеживают скорость восстановления, риск получения травм и перетренированности.

Источники:

  • Применение ВСР для анализа положительного влияния физической активности на здоровье и состояние человека, Федеральный Университет Сан Карлос, Унимеп, Уникамп, Университет Сан Паулу, Бразилия: Melo, R., Santos, M., Silva, E., Quitério, R., Moreno, M., Reis, M., Catai, A. (2005). Effects of age and physical activity on the autonomic control of heart rate in healthy men. Braz J Med Biol Res Brazilian Journal of Medical and Biological Research, 38(9). doi: 10.1590/s0100-879×2005000900007.
  • Подтверждение возможности использования анализа ВСР для определения скорости восстановления вегетативной нервной системы после физических нагрузок, Исследовательский Институт Олимпийского Спорта, Университет Йювяскюля, Финляндия:Kaisu Martinmäk; Heikki Rusko, Time-frequency analysis of heart rate variability during immediate recovery from low and high intensity exercise. European Journal of Applied Physiology, February 2008, Volume 102, Issue 3, pp 353–360, doi: 10.1007/s00421-007-0594-5.
  • Доказательство корреляции между уровнем спортивнои нагрузки и изменением ВСР на примере профессиональных дзюдоистов, Университет Барселоны, Университет Валенсии, Испания: Morales J, Alamo JM, García-Mass (abnormal body tissue)ó X, Buscà B, López JL, Serra-Añó P, González LM. Use of heart rate variability in monitoring stress and recovery in judo athletes. J Strength Cond Res. 2014 Jul;28(7):1896-905. doi: 10.1519/JSC.000000000 0000328.
  • Определение оптимальнои частоты измерения ВСР для определения адаптации к физическим нагрузкам, Университет исследовании спорта, Новая Зеландия; Академия спорта, Катар: Daniel J. Plews, Paul B. Laursen, Andrew E. Kilding, Martin Buchheit. Evaluating Training Adaptation with Heart-Rate Measures: A Methodological Comparison. International Journal of Sports Physiology and Performance,Volume 8 Issue 6, November 2013. doi:  10.1123/ijspp.8.6.688.
  • Анализ ВСР у спортсменов, Aubert, André E., Bert Seps, and Frank Beckers. Heart rate variability in athletes.” Sports Medicine 33.12 (2003): 889-919
  • Использование замеров ВСР для составления программ тренировок, Kiviniemi, Antti M., et al. Endurance training guided individually by daily heart rate variability measurements.” European journal of applied physiology 101.6 (2007): 743-751.

Питание

Питание важно для работы всех систем организма и выработки энергии. Изучение влияния рациона с помощью ВСР помогает подобрать оптимальный рацион и определить непереносимость на те или иные продукты.

Источники:

 

  • Использование анализа ВСР для изучения влияния рациона питания на человека, Университет Илона, США: Olivia A. Murray, Proceedings of The National Conference On Undergraduate Research (NCUR) 2016 University of North Carolina Asheville Asheville, North Carolina. April 7-9, 2016. PDF
  • Подтверждение корреляции между потреблением ненасыщенных жирных кислот и ВСР на примере 60 добровольцев, Больница Хьерринг, Дания: Jeppe Hagstrup Christensen, Merete Stubkjœr Christensen, Jørn Dyerberg, and Erik Berg Schmidt, Heart rate variability and fatty acid content of blood cell membranes: a dose-response study with n−3 fatty acids1,2,3. 1999 American Society for Clinical Nutrition. The American Journal of Clinical Nutrition
  • Изучение влияние рыбьего жира на состояние пациентов после инфаркта миокарда с использованием анализа ВСР, Больница Ольборга, Дания: Jeppe Hagstrup Christensen, Peter Gustenhoff, Eva Korup, Jens Aaroe, Egon Toft, Torn Moller, Klaus Rasmussen, Jorn Dyerberg, Erik Berg Schmidt, Effect of fish oil on heart rate variability in survivors of myocardial infarction: a double blind randomised controlled trial.BMJ 1996; 312 doi: 10.1136/bmj.312.7032.677.
  • Установление влияния потребления кофе на нарушение восстановительного процесса после тренировок с помощью оценки ВСР, Университет Иллинойса, США: Bunsawat K, White DW, Kappus RM, Baynard T. Caffeine delays autonomic recovery following acute (sudden or temporary) exercise. Eur J Prev Cardiol. 2015 Nov;22(11):1473-9. doi: 10.1177/2047487314554867.
  • Влияние потребления рыбы и омега-3 на ВСР, Christensen JH, Komp E, Aaroe J, Toft E, Moller J, Rasmusen K. et al. Fish consumption, n-3 fatty acids in cell membranes, and heart rate variability in survivors of myocardial infarction with left ventricular dysfunction. Am J Cardiol 1997 ; 79 : 1670-2

Вредные привычки

Курение, употребление алкоголя и чрезмерное употребление кофеина влияют на сердечный ритм и снижают общую ВСР или некоторые ее параметры.

Источники:

  • Подтверждение влияния потребления алкоголя на сердечный ритм с использованием ВСР, Центральный госпиталь университета Хельсинки, Финляндия: Koskinen P, Virolainen J, Kupari M. Acute(sudden or temporary) alcohol intake decreases short-term heart rate variability in healthy subjects. Clin Sci (Lond). 1994 Aug;87(2):225-30. PubMed
  • Подтвержденное негативное влияние никотиновой и алкогольной зависимости на ВСР, Турция:Yuksel R, Yuksel RN, Sengezer T, Dane S. Autonomic Cardiac Activity in Patients with Smoking and Alcohol Addiction by Heart Rate Variability Analysis.Clin Invest Med. 2016 Dec 1;39(6):27519. PubMed
  • Эффект курения сигарет на ВСР,  Karakaya, O., Barutcu, I., Kaya, D., Esen, A.M., Saglam, M., Melek, M., Onrat, E., Turkmen, M., Esen, O.B., and Kaymaz, C.(2007). Acuteeffect of cigarette smoking on heart rate variability. Angiology 58, 620–624.
  • Изучение снижения ВСР у людей с хронической алкогольной зависимостью, Ingjaldsson JT, Laberg JC, Thayer JF. Reduced heart rate variability in chronic alcohol abuse: relationship with negative mood, chronic thought suppression, and compulsive drinking. Biol Psychiatry 2003;54:1427–36

Вес

Нарушения веса, особенно ожирение, заметно снижают ВСР. Опыты показали, что при возвращении веса к норме происходит и увеличение вариабельности. 

Источники:

 

  • Подтверждение негативного влияния лишнего веса на состояние сердца с использованием анализа ВСР, Больница Салгренска, Швеция: Karason K, Mølgaard H, Wikstrand J, Sjöström L. Heart rate variability in obesity and the effect of weight loss. Am J Cardiol. 1999 Apr 15;83(8):1242-7. PubMed
  • Влияние ожирения на сердечную деятельность, Skrapari, I., Tentolouris, N., Perrea, D., Bakoyiannis, C., Papazafiropoulou, A., and Katsilambros, N. (2007). Baroreflex sensitivity in obesity: relationship with cardiac autonomic nervous system activity. Obesity (Silver Spring) 15, 1686–1693.

Сон

Наблюдение за изменениям ВСР помогает подобрать оптимальную длительности сна, оценить влияение различных нарушений: апноэ, храпа, кошмаров. 

Источники:

  • Использование метода анализа ВСР для анализа влияния недостатка сна на примере работников экстренных медицинских служб, UCLA, MIT, США: Neufeld EV, Carney JJ, Dolezal BA, Boland DM, Cooper CB. Exploratory Study of Heart Rate Variability and Sleep among Emergency Medical Services Shift Workers.Prehosp Emerg Care. 2016 Aug 3:1-6.doi: 10.1080/10903127.2016.1194928.
  • Подтверждение двусторонней связи между сном и ВСР. Мета-анализ, Университет Милана, Центра медицины сна, Федеральный университет Сан-Паулу, Бразилия; Международный центр клинических исследований в университете Св.Анны, Чехия: Eleonora Tobaldini, Lino Nobili, Silvia Strada, Karina R. Casali, Alberto Braghiroli and Nicola Montano. Heart rate variability in normal and pathological sleep. Front. Physiol., 16 October 2013 | doi: 10.3389/fphys.2013.00294.
  • Установление границы минимального количества ночей с депривацией сна способствующей росту симпатической активности с использованием кардиоинтервалографии, Университет Сан-Паулу, Бразилия: Dettoni JL, Consolim-Colombo FM, Drager LF, Rubira MC, Souza SB, Irigoyen MC, Mostarda C, Borile S, Krieger EM, Moreno H Jr, Lorenzi-Filho G.Cardiovascular (heart and blood vessels) effects of partial sleep deprivation in healthy volunteers. J Appl Physiol (1985). 2012 Jul;113(2):232-6. doi: 10.1152/japplphysiol.01604.2011.

Отдых и восстановление

Анализ замеров ВСР до и после отдыха показывает, насколько эффективны они были именно для вас и стоит ли их дальше применять. Такие эксперименты уже были проведены для массажа, холодных ванн, медитации, прогулок и др.

Источники:

  • Определение положительного эффекта лимфодренажного массажа с помощью анализа ВСР на примере рандомизированного исследования, Национальный университет Кангвона, Южная Корея: Sung-Joong Kim, Oh-Yun Kwon, Chung-Hwi Yi. Effects of Manual Lymph Drainage on Cardiac (heart) AutonomicTone in Healthy Subjects, International Journal of Neuroscience Volume 119, 2009 – Issue 8, Pages 1105-1117 | Published online: 13 Aug 2009. doi: 10.1080/00207450902834884.
  • Изучение влияния холодной воды на восстановление после тренировок на основе кардиоинтервалографии, Бразилия: Aline Castilho de Almeida, Aryane Flauzino Machado, Lara Madeiral Netto, Luiz Carlos Marques Vanderlei, Jayme Netto Jr., Carlos Marcelo Pastre. Cold water immersion in recovery of heart rate variability indices post-exercise. Physical therapy in sport, May 2014Volume 15, Issue 2, Page e3, doi: 10.1016/j.pt sp.2013.12.010.
  • Изучение положительного влияния медитации на ВНС с помощью кардиоинтервалографии, Фонд исследования йоги, Бангалор, Индия: Hyorim An, Ravi Kulkarni, R Nagarathna, HR Nagendra, Measures of heart rate variability in women following a meditation technique, Int J Yoga. 2010 Jan-Jun; 3(1): 6–9. doi: 10.4103/0973-6131.66772.
  • Установления положительного влияния прогулок в парках с использованием анализа ВСР, Университет Чибы, Япония: Song C, Ikei H, Igarashi M, Miwa M, Takagaki M, Miyazaki Y. Physiological and psychological responses of young males during spring-time walks in urban parks. J Physiol Anthropol. 2014 May 1;33:8. doi: 10.1186/1880-6805-33-8.

Прием лекарств, БАДов и витаминов

Изучение влияния различных лекарств и добавок помогает подбирать наиболее эффективные препараты для улучшения здоровья.

Источники:

  • Изучение препаратов ингибитора (каптоприл) и блокатора (валсартан) ангиотензина на мужчин помощью анализа ВСР, Турция: Dayimi Kaya, Ali Metin Esen, İrfan Barutçu, Ataç Çelik, Celal Kilit, Ersel Onra. Comparison of the Effects of Captopril and Valsartan on Heart Rate Variability in Healthy Men. Turk Kardiyol Dern Ars. 2003; 31(6): 338-346. Archives of the Turkish Society of Cardiology
  • Исследование влияния левадопы на пациентов с болезнью Паркинсона с помощью анализа ВСР, Клиника Хуанху, Китай: Meng L, Dunckley ED, Xu X. Effects of a single dose levodopa on heart rate variability in Parkinson’s disease. Zhonghua Yi Xue Za Zhi. 2015 Feb 17;95(7):493-5. PubMed
  • Изучение влияние метопролола и каптоприла на ВСР, Jansson K., Hagerman I., Ostund R. et al. The effects of metoprolol and Captopril on heart rate variability in patients with idiopatic dilated cardiomyopathy. // Clin. Cardiol. 1999. — Vol. 22. — №6. — p. 397-402.
  • Изучение влияния антидепрессантов на ВСР, Ruhr-University Bochum, Germany: Agelink MW, Boz C, Ullrich H, Andrich J. Relationship between major depression and heart rate variability. Clinical consequences and implications for antidepressive treatment. Psychiatry Res. 2002 Dec 15;113(1-2):139-49. PubMed

 

 

Pin It on Pinterest