Мониторы частоты сердечных сокращений и их функции

Для непрерывного измерения частоты сердечных сокращений используются специ­альные мониторы. Принцип работы современных мониторов основан на регистрации биоэлектрической активности сердца.

Применяемые мониторы могут быть стационар­ными, которые чаще всего используются в медицинских учреждениях, и портативными, которые используются в спорте, при проведении лечебной физической культуры, в кос­монавтике и т.д. Портативные мониторы делятся на два класса. Один класс мониторов используется для непрерывной регистрации ЧСС во время выполнения физической на­грузки, а второй — регистрирует ЧСС только при выполнении определенных конкретных упражнений.

В комплект портативного монитора входит передающее устройство, состоящее из электродов и передатчика, накладываемых на грудную клетку в виде пояса, и восприни­мающее устройство в виде часов, закрепленных на руке.

Монитор ЧСС является электронным устройством, способным создавать помехи для работы других аппаратов. Поэтому лица, имеющие кардиостимулятор, инсулиновый на­сос или другие, встроенные в организм, аппараты, должны перед использованием мони­тора ЧСС проконсультироваться со своим лечащим врачом о возможности их одновре­менного использования.

Передача информации с помощью передающего устройства происходит либо в аналоговом, либо в цифровом режиме. Передатчики, работающие в этих режимах, между собой несовместимы. У каждого из этих режимов есть свои положительные и отрицательные стороны.

В аналоговом режиме сигнал от передающего к воспринимающему устройству пере­дается электромагнитными импульсами с частотой 5 KHz. Поэтому такой вид передачи более подвержен помехам. Причиной помех могут быть источники электромагнитного излучения (электромоторы, линии высокого напряжения, бытовые приборы и т.д.), по­скольку воспринимающее устройство не в состоянии отделить поступающий сигнал от посторонних помех. В таком случае может регистрироваться необычно высокая частота сердечных сокращений, превышающая 220 ударов в минуту, не соответствующая степени напряжения организма.

Сигнал от передающего устройства воспринимается в определенном радиусе рас­пространения, в случае аналоговой передачи радиус восприятия достигает 1,5 метра от центра передающего устройства. Поэтому может случиться, что у находящихся близко друг от друга пользователей может происходить наложение сигнала.

В таком случае вос­принимающее устройство регистрирует сигналы от нескольких передающих устройств, при этом регистрируемая частота сердечных сокращений значительно отличается от дей­ствительной. Простым решением проблемы будет удаление пользователей Друг от друга на большее расстояние. Однако радикальное решение проблемы заключается в использо­вании кодированного сигнала при регистрации ЧСС. Кодирование сигнала заключается в добавлении к посылаемому импульсу так называемого кода, добавочного импульса, кото­рый воспринимающее устройство выделяет в начале записи и фиксирует его на протяже­нии всей регистрации ЧСС.

Код сигнала выбирается в начале каждой новой регистрации частоты сердечных сокращений пользователем. Вероятность накладывания сигнала не­скольких пользователей в таком случае весьма мала. Кодирующие передающие устрой­ства обозначены соответствующим образом. Кодированная передача сигнала не умень­шает возможности влияния помех на запись ЧСС, так как передача сигнала происходит в аналоговом режиме.

Для цифровой передачи сигнала используется радиосигнал на частоте 2,4 GHz. Циф­ровая передача сигнала более помехоустойчива, так как передается информация только о длительности одного сердечного цикла. При цифровой передаче сигнала помехи чрез­вычайно редки. Недостатком такой системы передачи является невозможность ее ис­пользования в воде, так как радиус распространения сигнала в воде очень маленький. Преимуществом этого способа передачи сигнала является возможность одновременной регистрации информации с дополнительных датчиков (скорости движения, частоты и (или) мощности педалирования, GPS-датчика и т.д.), так как передача с датчиков произ­водится также в цифровом режиме.

Радиус распространения цифрового сигнала составляет от 1 до 100 метров. Возмож­ность перекрестного накладывания сигнала сведена к минимуму, поскольку перед нача­лом регистрации воспринимающее устройство идентифицирует уникальный код пере­дающего устройства и регистрирует поступающие сигналы только с него.

Для регистрации частоты сердечных сокращений передающее устройство накладыва­ется на грудную клетку ниже грудных мышц. На внутренней стороне устройства, приле­гающего к коже, имеются электроды в виде двух выделенных поверхностей. С помощью электродов снимаются изменения биоэлектрического потенциала деятельности сердца, поэтому во время регистрации ЧСС электроды должны плотно прилегать к поверхнос ти кожи.

Поверхность электрода для улучшения проводимости биоэлектрического сигна ла с кожи на электрод необходимо смочить водой или покрыть специальными гелями, применяемыми при регистрации электрокардиограммы. Хорошая электропроводимость между кожей и электродами является необходимым условием качественной регистрации частоты сердечных сокращений. Процессор передающего устройства обрабатывает полу­ченные с электродов импульсы биоэлектрической активности сердца и посылает сигнал о произошедшем возбуждении сердца на воспринимающее устройство.

При правильном наложении передающего устройства электроды соприкасаются с кожей несколько ниже грудных мышц. Центр передающего устройства должен быть располо­жен в центре грудной клетки таким образом, чтобы один электрод был слева, а другой находился справа от сред­ней грудной линии. Чем более удалены электроды от сердца, тем выше вероятность не зарегистрировать сердечное сокращение, например, в ситуации, когда в процессе выполнения физической нагрузки электро­ды сползают на живот.

Крепление передающего устройства должно обе­спечивать постоянный контакт между кожей и элек­тродами. Потеря контакта одним или обоими элек­тродами прерывает регистрацию частоты сердечных сокращений. Крепление передающего устройства должно быть плотным, исключающим его скольже­ние по телу вниз, и не слишком тугим, позволяющим выполнять все движения в полном объеме и не вы­зывающим дискомфорта от сильного натяжения.

При выборе передающего устройства необходимо подбирать соответствующий размер (XS-XXL).

Электроды из текстиля обеспечивают лучшее крепление на теле, поскольку они легко принимают контуры тела. При использовании таких электродов необходимо их достаточное увлажнение, поскольку сухими они не работают. После реги-| страции частоты сердечных сокращений электроды из текстиля необходимо промыть и высушить, поскольку пот и частицы кожи могут образовывать слой, не проводящий элек­тричество и не позволяющий регистрировать частоту сердечных сокращений.

У пловцов возможны проблемы с регистрацией частоты сердечных сокращений, по­скольку из-за особенностей строения тела передающее устройство при плавании сполза­ет с груди. Для выхода из этого положения можно использовать клеящиеся электроды или использовать специальные подтяжки. Однократные клеящиеся электроды также лучше подходят пользователям, которые после наложения пояса на грудную клетку ощущают затруднения в дыхании или при движении.

Передающее устройство монитора может быть снабжено заменяемой или незаменяе- мой батареей. Достоинством незаменяемого варианта является отсутствие опасности попадания жидкости (воды, пота и т.д.) на электронные компоненты, мотцие вывести
лами.

Наличие этих функций является минимальным условием наблюдения за ведением тренировочного процесса и анализа его эффективности по значениям частоты сердечных сокращений. Необходимо отметить важность регистрации времени выполнения физи­ческих нагрузок в соответствующих тренировочных зонах, поскольку по этим данным можно судить о том, выполнены ли спортсменом поставленные цели на конкретную тре­нировку или нет.

Более качественные мониторы имеют возможность записывать зарегистрированные во время выполнения физической нагрузки значения ЧСС в память. Запись может про­изводиться от одного сердечного сокращения до другого сокращения (по величине R-R интервала электрокардиограммы) или в течение разных временных интервалов (1, 2, 5, 15 или 60 секунд). Самой точной является запись ЧСС по времени от одного сердечно­го сокращения до следующего.

Однако при такой записи анализ данных затруднен из-за высокой вариативности значений ЧСС, обусловленных колебаниями длительности сер­дечного цикла. Поэтому в практике применяется запись ЧСС за более продолжительный отрезок времени. Оптимальным периодом регистрации является интервал в 5 секунд, по­скольку изменения за этот период времени адекватно отражают изменения, происходя­щие в организме под воздействием физической нагрузки.

Такой временной период реги­страции значений ЧСС позволяет записывать в память данные нескольких тренировок. Более продолжительные временные отрезки записи (15 или 60 секунд) используются при регистрации ЧСС в течение длительного периода времени: 12 часов при определении ве­личины дневной нагрузки, 24 часов при определении суточной нагрузки или за более про­должительное время при занятиях экстремальными видами спорта. Такой вариант записи используют спортсмены в тех случаях, когда отсутствует возможность обновить объем памяти монитора путем переноса информации в компьютер.

С точки зрения ведения тренировочного процесса, различаются два уровня контро­ля значений ЧСС. Во-первых, текущий контроль частоты сердечных сокращений в про­цессе тренировки за выполнением предписанной интенсивности физической нагрузки. Во-вторых, анализ зарегистрированных значений ЧСС после проведенной тренировки для оценки качества, продолжительности и нагрузочности выполненной тренировки и ее отдельных частей. Необходимо отметить, что в обоих случаях желательно наличие трени­ровочного плана, предписывающего величину, интенсивность и нагрузочность трениро­вочного занятия.

Использование монитора ЧСС при проведении тренировки позволяет в реальном ре­жиме следить за динамикой значений частоты сердечных сокращений. При подходе, по которому для достижения конкретной цели тренировки необходимо выполнять нагрузки в определенной тренировочной зоне, на мониторе перед тренировочным занятием зада­ются соответствующие контрольные границы ЧСС тренировочных зон.

Запрограммиро­ванный на мониторе промежуток значений ЧСС для тренировочного занятия называется контрольным диапазоном (рис. 15). Поскольку на протяжении одной тренировки могут решаться разные задачи, то на мониторе можно запрограммировать несколько зон с раз­ными контрольными диапазонами. При выходе значений ЧСС за пределы контрольных границ заданной зоны монитор выдает звуковой или световой сигнал.

В зависимости от того, превышают ли значения ЧСС верхнюю границу ЧСС или становятся меньше нижнего порога, спортсмен должен соответственно понизить (повысить) величину или интенсивность
тренировочной нагрузки, чтобы выполнять нагрузку в заданном контрольном диапазоне. При желании звуковой сигнал выхода за пределы контрольных гра­ниц можно отключить.

Использование кон­трольного диапазона очень важно при проведении ле­чебной физической культу­ры у больных с болезнями сердца, поскольку обеспе­чивает их безопасность. У таких больных занятия с частотой сердечных со­кращений, превышающей верхнюю границу, могут вызвать развитие жизнеопасных состояний в виде болевого син­дрома, нарушений ритма сердца, повышения артериального давления и т.д.

Нижняя граница частоты сердечных сокращений чаще используется пациентами с из­быточным весом тела для усиления их мотивации к выполнению двигательной деятель­ности и стимуляции повышения двигательной активности.

В некоторых видах спорта (спортивные игры, единоборства) во время выполнения тренировочной нагрузки регулировать величину и интенсивность нагрузки отдельного спортсмена невозможно. Однако и у спортсменов этих видов спорта проведение анализа зарегистрированных значений ЧСС необходимо, поскольку позволяет дать оценку нагру- зочности выполненного тренировочного занятия.

Зарегистрированные в память монитора значения частоты сердечных сокращений можно видеть в цифровом виде на экране монитора, однако более эффективный анализ значений ЧСС проводится после переноса данных в компьютер и анализа с помощью со­ответствующих программ.

Использование мониторов ЧСС в условиях соревнований разрешено в большинстве видов спорта. Применение мониторов ЧСС спортсменами запрещено в тех видах спор­та, где ношение воспринимающего устройства на руке травмоопасно (баскетбол, футбол, бокс и т.д.) или закрепление передающего устройства на грудной клетке мешает спортив­ной деятельности (греко-римская борьба, вольная борьба и т.д.). О допустимости исполь­зования монитора частоты сердечных сокращений спортсменом во время соревнований можно проконсультироваться у главного судьи соревнований.