Введение
Кардиореабилитация (КР) — важный элемент стратегии вторичной профилактики. Комплексная КР способствует значительному сокращению числа госпитализаций и неблагоприятных сердечно-сосудистых событий, улучшает факторы риска сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) и качество жизни больных [1]. Успех программ КР во многом связан с применением физических тренировок (ФТ), поскольку кардиореспираторная выносливость является сильным прогностическим фактором смертности у пациентов с ишемической болезнью сердца (ИБС) и хронической сердечной недостаточностью (ХСН) [2]. Известно, что увеличение максимального потребления кислорода (VO2max) в результате тренировок имеет решающее значение для улучшения выживаемости: у пациентов с ИБС повышение VO2max на 1 мл/кг/мин приводит к снижению смертности от всех причин на 15% [3].
Поскольку для увеличения кардиореспираторной выносливости требуется адекватный физиологический стимул, среди факторов, влияющих на индивидуальный ответ на регулярную физическую нагрузку, ведущую роль играют параметры тренировки, особенно ее интенсивность. Правильное определение интенсивности упражнений у пациентов с ССЗ позволяет использовать наиболее безопасные и эффективные программы тренировок для получения максимальных клинических преимуществ [4].
В программном заявлении Европейского общества кардиологов (European Society of Cardiology — ESC) 2022 г. наиболее осуществимой и экономически эффективной формой аэробных тренировок, использующихся для реабилитации кардиологических пациентов, названа непрерывная тренировка умеренной интенсивности [5].
Цель настоящего обзора — освещение современных подходов к определению интенсивности тренировок, использующихся в программах КР.
Результаты
Разделяют показатели абсолютной и относительной интенсивности физической нагрузки (табл. 1).
Таблица 1. Показатели абсолютной и относительной интенсивности физической нагрузки
| Абсолютная интенсивность | Относительная интенсивность |
| Метаболические единицы Максимальное потребление кислорода (VO2max) | Процент от ЧССмакс Процент от резерва ЧСС Процент от VO2max |
Примечание. ЧСС — частота сердечных сокращений.
Абсолютная интенсивность выражается в метаболических единицах (МЕ). 1 МЕ определяется как количество кислорода, потребляемое сидя в состоянии покоя, и составляет 3,5 мл/кг/мин (значение для стандартного человека с массой тела 70 кг). Это практический способ выражения энергетических затрат при физической активности как кратного скорости метаболизма в состоянии покоя. Однако абсолютное значение не учитывает характеристики индивида (пол, масса тела, возраст, состав тела, физическая форма, сопутствующие заболевания), тогда как показатели относительной интенсивности учитывают различия в индивидуальных физиологических возможностях человека, определяя интенсивность как процент от максимальных физиологических параметров (% от максимальной частоты сердечных сокращений (ЧСС), %VO2max). Показатели абсолютной и относительной интенсивности связаны между собой. Классическим примером будет являться взаимосвязь между VO2 и процентом ЧСС, наблюдаемая в норме у здоровых людей во время выполнения нагрузки (рис. 1).
Рис. 1. Взаимосвязь между VO2 и процентом ЧСС во время нагрузки в норме у здоровых людей.
Согласно рекомендациям Американского колледжа спортивной медицины (American college of sports medicine — ACSM) [4], 40% VO2max соответствует 55% от максимальной ЧСС; 60% VO2max — 70% от максимальной ЧСС; 80% VO2max — 85% от максимальной ЧСС; 85% VO2max — 90% от максимальной ЧСС. Эти данные легли в основу самого распространенного метода расчета тренировочной ЧСС — в процентах от максимальной ЧСС, которую определяют в ходе нагрузочной пробы.
Значения, предлагаемые в качестве оптимальных для повышения кардиореспираторной выносливости, находятся в пределах 55—70% от максимальной ЧСС [4, 6, 7]. Эти значения определяют соответствующую нагрузке средней интенсивности тренировочную зону, нахождение в которой во время тренировок обеспечивает максимальный результат при минимальном риске для кардиологического пациента (табл. 2).
Таблица 2. Классификация относительной интенсивности физической нагрузки (адаптировано из C.E. Garber и соавт., 2011 [8])
| Интенсивность ФН | % ЧССмакс | VO2max | % резерва ЧСС |
| Очень низкая | <57 | <37 | <30 |
| Низкая | 57—63 | 37—45 | 30—39 |
| Умеренная | 64—76 | 46—63 | 40—59 |
| Высокая | 77—95 | 64—91 | 60—89 |
| Максимальная | >96 | >92 | >90 |
Примечание. ФН — физическая нагрузка.
Однако использование таких фиксированных значений интенсивности может быть у части пациентов недостаточно точным. У пациентов с ССЗ могут наблюдаться потеря линейности и высокая изменчивость соотношения VO2 и ЧСС из-за хронотропной недостаточности или приема медикаментов. Таким образом, при использовании процентов от максимальной ЧСС интенсивность упражнений у части пациентов может быть занижена или завышена [9]. Более индивидуализированным способом расчета целевой ЧСС считается использование резерва ЧСС (разницы между ЧСС максимальной и ЧСС покоя) по формуле Карвонена [10]:
ЧССтрен = ЧССпокоя + (ЧССмакс – ЧССпокоя) ∙ целевой %.
Используемый целевой процент зависит от целевой интенсивности тренировки, в КР обычно используют 40—60% [5—7].
Необходимо учитывать, что для точного расчета тренировочной ЧСС рекомендуются прямые измерения ЧСС в ходе нагрузочной пробы (на велоэргометре или тредмиле), а формула «220 – возраст» не применяется у пациентов с ССЗ.
Расчет интенсивности по мощности нагрузки
Интенсивность тренировки может быть рассчитана как процент от максимальной мощности нагрузки (в Вт) [6, 7]. В исследовании, сравнивающем способы выбора интенсивности в соотношении с вентиляционным порогом, был показан самый высокий процент совпадений при использовании процента от пиковой мощности — у 63% пациентов [11]. Тренировочная нагрузка составляет 50—60% от выполненной мощности при велоэргометрической пробе (ВЭМ-пробе) и подбирается по специальной таблице. При этом заранее рассчитывают уровень тренировочной нагрузки по пульсу. В процессе тренировок больной ориентируется на эту величину и на самочувствие как главные критерии достаточности и безопасности нагрузки [12].
Расчет интенсивности физической нагрузки с использованием показателей кардиопульмонального нагрузочного теста
Кардиопульмональный нагрузочный тест (КПНТ) считается лучшим методом для оценки аэробной производительности [13]. Используя совместный анализ выдыхаемых газов, выполненной работы, динамики ЧСС и уровень артериального давления, можно получить максимально полную оценку функционального статуса пациента и составить для него более индивидуализированную программу аэробных упражнений. С этой целью в ходе КПНТ получают следующие параметры: потребление кислорода (VO2), выход диоксида углерода (VCO2), минутную вентиляцию легких и вентиляционные пороги.
Потребление кислорода (VO2) — это объем кислорода, извлеченный из воздуха, вдыхаемого во время легочной вентиляции за определенный период времени. Обычно выражается в миллилитрах в минуту (мл/мин). Значение VO2 при максимальной нагрузке (VO2max, л/мин) считается лучшим показателем кардиореспираторной выносливости и отражает максимальную способность организма поглощать, транспортировать и использовать кислород. VO2max — наиболее важный параметр, измеряемый во время функционального тестирования. Значение VO2max может увеличиваться с 3,5 мл/мин/кг (1 МЕ) в состоянии покоя до 30—50 мл/мин/кг при физической нагрузке. У спортсменов при нагрузке его значение может возрастать в 20 раз (до 80 мл/мин/кг); у здоровых мужчин среднего возраста, не занимающихся спортом, наблюдается переносимость физической нагрузки, равная в среднем 10 МЕ; у пожилых старше 75 лет — 7 МЕ [14, 15].
VO2max определяется во время ступенчатого нагрузочного тестирования как точка, при которой, несмотря на увеличение скорости работы, не происходит дальнейшего увеличения VO2 (достигается плато). Но это плато возникает только у части здоровых испытуемых, и далеко не все пациенты с ССЗ способны достичь максимального усилия во время КПНТ [5]. В клинической практике для отражения физической работоспособности чаще используется пиковое VO2 как синоним VO2max.
Расчет этого показателя по различным разработанным формулам с использованием времени нагрузки или ее мощности без прямого измерения лимитировано физиологическими и методологические неточностями [16]. Тогда как прямые измерения VO2 надежны, воспроизводимы и обеспечивают наиболее точную оценку функциональной способности. Данные газообмена могут предоставить важную информацию для оценки функциональных возможностей, а также помочь отличить сердечно-сосудистые ограничения от легочных во время выполнения нагрузки [17].
Значения VO2max зависят от возраста, пола, массы тела, роста, уровня физической активности, генетических особенностей и этнической принадлежности, сопутствующих заболеваний. Для разных групп населения были предложены различные уравнения для прогнозирования нормальных значений VO2max или пикового VO2, соотнесение с которыми может быть полезно при оценке физической работоспособности в клинической практике [18].
Следует отметить, что VO2max, достигнутое во время велоэргометрии, на 5—11% ниже, чем во время теста на беговой дорожке [19].
При использовании VO2max или МЕ для выбора нагрузки можно воспользоваться компендиумом физической активности и выбрать активность в необходимом диапазоне [20].
В дополнение к пиковому (или максимальному) VO2 в ходе КПНТ могут быть получены другие показатели, например коэффициент дыхательного обмена (respiratory exchange ratio — RER), который представляет собой отношение количества образовавшегося углекислого газа к количеству потребляемого кислорода (RER = VCO2/VO2). Коэффициент дыхательного обмена обычно колеблется от 0,7 до 0,85 в покое. При высокой интенсивности физических упражнений производство CO2 превышает VO2, в этом случае коэффициент дыхательного обмена больше 1,0 является дополнительным критерием достижения максимальной нагрузки [16, 21].
Также выделяют два дыхательных/вентиляционных порога (ВП1 и ВП2) (начало и конец аэробно-анаэробного перехода). Дыхательные пороги отражают дыхательный ответ на метаболические изменения, возникающие при нагрузке. В клинической медицине пороговые значения также используют для составления программ реабилитации пациентов.
Первый вентиляционный порог (ВП1) представляет собой переход от преимущественно аэробного метаболизма к состоянию, при котором при нагрузке начинает повышаться концентрация лактата в артериальной крови. Он определяется как точка, в которой минутная вентиляция легких (VE) увеличивается непропорционально к VO2 (на графике — точка непосредственно перед тем, как VE/VO2 начинает расти без аналогичного увеличения VE/VCO2). Происходит это примерно в то же время, когда пациент приближается к лактатному порогу. Таким образом, дыхательный порог иногда используется в качестве неинвазивного маркера лактатного порога.
С физиологической точки зрения ВП1 представляет собой верхний предел диапазона интенсивности упражнений, который может поддерживаться в течение длительного периода времени без прогрессивного увеличения уровня лактата в крови и, как следствие, гипервентиляции легких. Это верхний предел уровня нагрузки, который полностью обеспечивается аэробным метаболизмом. Если темпы работы ниже ВП1 могут поддерживаться практически неопределенно долгое время, то постепенное увеличение интенсивности работы выше ВП1 связано с прогрессирующим снижением толерантности к физической нагрузке [22].
У здоровых нетренированных людей ВП1 возникает при 50—60% V̇O2max с широким индивидуальным диапазоном нормальных значений, простирающимся от 35% до 80% [23]. Этот параметр различается у людей с одинаковыми максимальными функциональными возможностями (и даже с одинаковыми максимальными показателями VO2). На значения ВП1 влияют генетические факторы, физические тренировки, перенесенные и имеющиеся заболевания, состояние сердечно-сосудистой системы. Показано, что у пациентов с ССЗ [17] в процессе физической нагрузки ВП1 возникает раньше, чем у здоровых людей (при ниже 40%). Физические упражнения увеличивают потребление кислорода на ВП1 в степени, аналогичной таковой для VO2max (обычно от 10% до 25% для людей, ведущих малоподвижный образ жизни) [24].
Существуют следующие методы определения ВП1: изменение угла наклона на графике VCO2/VO2; точка, в которой системное увеличение вентиляционного эквивалента по кислороду (VE/VO2) происходит без увеличения вентиляционного эквивалента по вентиляционному CO2.
Второй вентиляционный порог (ВП2) соответствует интенсивности упражнений, при которой лактат крови быстро накапливается, а избыток CO2 больше не может быть устранен, в результате наблюдается непропорциональное увеличение VE по отношению к CO2 (VCO2). Соответствует 70—80% от VO2. Рассматривается как верхний лимит нагрузки, которая может воспроизводиться в течение длительного времени [23].
Большинство рекомендаций по КР рекомендуют интенсивность аэробных тренировок основывать на максимальных показателях нагрузочной пробы, включая %VO2max, процент максимальной рабочей нагрузки, процент максимальной ЧСС и процент резерва ЧСС (разницу между максимальной ЧСС и ЧСС покоя) [6, 25]. Одним из ограничений этого метода является тот факт, что не все пациенты с ССЗ способны достичь максимального усилия во время КПНТ (плато VO2) [26]. Также показано, что 15% участвующих в КР пациентов не достигают RER >1,10 при проведении КПНТ, а среди пациентов с ХСН доля таких случаев составляет около 46% [27].
Кроме того, имеется значительное несоответствие между предписанием интенсивности упражнений на основе показателей, полученных из разных параметров физической нагрузки у пациентов с ССЗ.
В исследовании D. Hansen и соавт. [11] у кардиологических пациентов определяли ВП1 и по возможности ВП2, а также рассчитывали интенсивность по общепринятым показателям (как процент от мощности нагрузки, максимальной ЧСС и VO2max). При одном и том же уровне усилия при ВП1 были выявлены разные домены интенсивности упражнений, если определять их соответственно рекомендациям, причем значительная часть пациентов оказывалась в рамках высокой интенсивности, а часть — в низкой. Например, ВП1 возникал при низкой интенсивности (1,8% случаев), средней интенсивности (27,99% случаев), высокой интенсивности (63,2% случаев) или очень высокой интенсивности (7% случаев), если рассчитывать интенсивность как процент от максимальной ЧСС.
Лучшее совпадение наблюдалось при использовании процента максимальной мощности физической нагрузки (у 63% пациентов); при использовании процента резерва ЧСС этот показатель снизился примерно до 48%. Это указывает на несоответствие между областями интенсивности упражнений, определенными разными способами, что обусловливает необходимость стандартизации и корректировки действующих руководств.
В 2013 г. A. Mezzani и соавт. [23] предложили основывать определение интенсивности тренирующей нагрузки на определении вентиляционных порогов, что является более точным, чем при выражении в процентах от пиковой нагрузки.
В отличие от показателей максимальной работоспособности, ВП1 и ВП2 могут быть достигнуты подавляющим большинством пациентов с ССЗ. Эти пороговые значения можно экстраполировать на соответствующую им мощность нагрузки или ЧСС. Из этих экстраполяций определяют зоны тренировки: малоинтенсивная (при ЧСС или мощности ниже ВП1), умеренно интенсивная (при ЧСС или мощности между ВП1 и ВП2) и высокоинтенсивная (при ЧСС или мощности выше ВП2) [23] (рис. 2).
Рис. 2. Тренировочные зоны упражнений относительно ВП1 и ВП2 (по A. Mezzani и соавт., [23]).
С практической точки зрения использование ЧСС, соответствующей ВП1, в качестве тренировочной — безопасный и эффективный метод тренировки для пациентов с ИБС и ХСН [5].
Для поддержания умеренной интенсивности во время тренировки в течение длительного времени используется таргетная ЧСС, соответствующая ЧСС на уровне ВП1. Между ЧСС на ВП1 и ЧСС на ВП2 интенсивность упражнений выше, но обычно все еще хорошо переносится в течение длительного периода времени. При интенсивности соответствующей ЧСС выше ВП2 выполнение упражнения становится гораздо более трудным, такая интенсивность используется в тренировках интервального типа в чередовании с упражнениями легкой и умеренной интенсивности [23].
Методика КПНТ с газоанализом имеет ряд ограничений, препятствующих ее широкому применению. Системы измерения газообмена являются дорогостоящими, требуют сложной калибровки и присутствия высококвалифицированного персонала. К тому же после роста физической работоспособности ВП1 и ВП2 должны быть повторно оценены для пересчета тренирующей интенсивности упражнений [5] (прогрессирование является одним из важных принципов использования физических тренировок в КР).
Если перед началом КР нет возможности провести нагрузочный тест, для выбора интенсивности тренирующей нагрузки можно использовать альтернативные способы:
— по результатам теста 6-минутной ходьбы (по средней скорости ходьбы или по максимальной ЧСС) [28];
— способ +20 ударов к ЧСС покоя [29];
— субъективные методы (шкала Борга, разговорный тест).
Дозирование интенсивности по шкале Борга
Шкала Борга является субъективным средством для измерения интенсивности аэробных тренировок на основе физических ощущений, которые человек испытывает во время физической активности, включая ЧСС, частоту дыхания, потоотделение и утомляемость [30, 31]. В исследованиях выявлено наличие корреляции между физиологическими показателями во время нагрузки (уровнем ЧСС, лактатом крови, ВП) и оценкой по шкале Борга, что позволяет использовать шкалу для назначения и контроля интенсивности тренировок [32]. Особенно актуально использование шкалы Борга у пациентов с кардиоваскулярной патологией, у которых нередко наблюдается нарушение регуляции сердечного ритма (фибрилляция и трепетание предсердий, имплантация электрокардиостимулирующих устройств, прием β-блокаторов и т.д.) В КР для проведения физических тренировок умеренной интенсивности используют оценку 11—13 баллов по 20-балльной шкале Борга [6, 7]. Применение шкалы Борга может быть менее эффективно при низкоинтенсивных упражнениях и у пациентов, у которых отсутствует опыт занятия физическими упражнениями [33].
Разговорный тест
Физиологически метод основан на быстром учащении дыхания по мере увеличения интенсивности нагрузки выше ВП2, что существенно затрудняет поддержание разговора и помогает определить границу между умеренной и высокой интенсивностью упражнений. При занятиях пациентам рекомендуется поддерживать тот уровень нагрузки, при котором они в состоянии комфортно разговаривать полными фразами. Этот уровень нагрузки будет соответствовать ВП1.
Разговорный тест показал свою эффективность и надежность; в ряде исследований при проведении нагрузочного теста (на тредмиле и ВЭМ-пробы) обнаружена корреляционная связь между разговорным тестом и ВП1, что дает основание для применения метода как способа контроля интенсивности физической нагрузки [34—36]. Важное преимущество разговорного теста заключается в том, что его использование не требует никаких затрат и опыта. Это простой и безопасный способ самоконтроля интенсивности аэробных упражнений. Ограничение его применения заключается в том, что разговорный тест может быть использован только при упражнениях умеренной интенсивности (не подходит для низкоинтенсивных, высокоинтенсивных и интервальных тренировок) [23].
Шкалу Борга и разговорный тест рекомендуется использовать как дополнительные практические способы контроля интенсивности физических упражнений у пациентов с ССЗ [5—7]. Именно сочетание объективного и субъективного инструментов будет оптимальным при оценке интенсивности физических упражнений у пациента (табл. 3).
Таблица 3. Выбор интенсивности аэробных тренировок в кардиореабилитации по рекомендациям ESC 2021 (адаптировано из D. Hansen и соавт., 2022 [5])
| Оптимальный стандарт | Минимальные требования |
| Шаг 1. При включении в программу кардиореабилитации | |
| КПНТ: определяют ВП1 и ВП2 Экстраполяция на ЧСС или объем работы | Нагрузочная проба: определяют мощность нагрузки и максимальную ЧСС. Экстраполяция на % ЧСС или мощности физической нагрузки |
| Шаг 2. Контроль интенсивности во время тренировок | |
| Разговорный тест и шкала Борга | |
| Шаг 3. Уточнение интенсивности (прогрессирование) | |
| КПНТ через 3 мес | Нагрузочный тест через 3 мес |
| Шаг 4. Контроль интенсивности во время тренировок | |
| Разговорный тест и шкала Борга | |
| Шаг 5. Уточнение интенсивности (прогрессирование) | |
| КПНТ каждый год: ВП1 и ВП2 Экстраполируется на ЧСС, мощность физической нагрузки | Нагрузочная проба каждый год: мощность нагрузки и максимальная ЧСС. Экстраполяция на % ЧСС или мощности физической нагрузки |
Выводы
С учетом вышеизложенного современный подход к выбору интенсивности аэробных тренировок в кардиореабилитационной практике состоит в следующем:
1. Необходимо определить интенсивность упражнений путем оценки ВП1 и ВП2 в ходе КПНТ и установить тренировочный диапазон между этими порогами.
2. Если проведение КПНТ невозможно, интенсивность упражнений определяют на основе процента от мощности физической нагрузки или процента от максимальной ЧСС. Интенсивность упражнений чаще всего устанавливается в пределах 55—70% от достигнутой пиковой ЧСС или 40—60% от резерва ЧСС (пик минус отдых) с корректировкой на основе оценки воспринимаемого напряжения, установленного между «несколько тяжелым» и «сильным» (12—14 баллов по шкале Борга).
3. Разговорный тест и шкалу Борга следует рассматривать только как дополнение к объективному методу определения интенсивности аэробных упражнений.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.