Головний редактор– Naomi O’Reilly
Основний внесок – Naomi O’Reilly, Ewa Jaraczewska, Адміністратор, Tarina van der Stockt, Kim Jackson, Anas Mohamed, Stacy Schiurring, Lucinda hampton, Jess Bell and Olajumoke Ogunleye
Тренування серцево-судинної системи передбачає використання кисню для задоволення енергетичних потреб м’язів тіла під час тренування. Це пов’язано з вправами, які виконуються більш тривало протягом певного сеансу тренування, часто в постійному темпі. Доведено, що регулярні серцево-судинні тренування поліпшують функцію серцево-судинної системи, аеробну здатність і здатність витримувати фізичне навантаження в осіб із травмою спинного мозку, що часто призводить до поліпшення незалежності у повсякденній активності.
Відповідно до Оксфордського словника спортивної науки та медицини, серцево-судинна тренованість – це «здатність серця та кровоносних судин постачати поживними речовинами та киснем тканини, зокрема, м’язи, під час тривалих фізичних вправ».(1)
Оцінювання серцево-судинної системи має важливе значення для безпосереднього визначення інтенсивності тренувань або навантажень, необхідних для поліпшення стану серцево-судинної системи та кардіометаболічного здоров’я особи, що тренується. Лабораторне оцінювання за золотим стандартом (тобто за допомогою велоергометра, ручної ергометрії, бігової доріжки для крісла колісного) стає більш поширеним явищем, особливо в спортивних змаганнях. Однак самі по собі результати цих тестів не дають повної картини. Першочергово важливо оцінити стан серцево-судинної системи спочатку у відтворюваних тестових ситуаціях, включаючи стандартизацію обладнання, обмеження, що використовуються та положення для тестування. Оскільки виснажливі фізичні вправи можуть призвести до серцево-судинного ускладнення, фізичні терапевти повинні враховувати запобіжні заходи під час проведення оцінювання.
Перед виконанням будь-якого тесту з максимальним навантаженням фізичний терапевт повинен отримати детальну історію хвороби та хірургічну історію, щоб визначити показання до тесту з навантаженням і визначити будь-які основні захворювання. До них належать: серцево-судинні, легеневі, опорно-рухові або неврологічні дисфункції, наявність діабету, гіпертонії, блокади серця, що потребує кардіостимулятора, анемії, дисфункції щитоподібної залози, ожиріння, деформації, запаморочення або порушення когнітивних функцій. Також важливо знати про будь-які ліки, які можуть впливати на процедури тестування та реакцію на вправу.(2)(3)
Тест пікового споживання кисню (VO2 Peak), еквівалент тесту VO2 Max для людей без інвалідності, вимірює максимальну здатність організму доставляти кисень із легень до мітохондрій м’язів, що працюють, шляхом виведення відпрацьованого газу. Це найточніший спосіб оцінити стан серцево-судинної системи у разі травми спинного мозку. Це визначення відображає нижчу максимальну швидкість споживання кисню під час вправ для рук порівняно з вправами для ніг. Це пов’язано з меншим попитом на кисень менших груп м’язів і впливом на кровообіг вправ для рук.(4)
Тест пікового споживання кисню (VO2 Peak Test) Умови тестування для осіб із травмою спинного мозку:
Приклад тесту пікового споживання кисню (VO2 Peak Test): (4)
Людина з параплегією: починайте з 30 Вт і збільшуйте на 10-15 Вт кожні 2 хвилини. Максимальна вихідна потужність становитиме від 50 до 100 Вт.
Людина з тетраплегією: починайте з 5 Вт і збільшуйте на 2,5-10 Вт кожні 2 хвилини. Максимальна вихідна потужність становитиме від 10 до 50 Вт.
Незважаючи на те, що тест пікового споживання кисню (VO2 Peak) є золотим стандартом для оцінювання відповіді на фізичне навантаження для людини з травмою спинного мозку, він рідко використовується у відділах травм спинного мозку через складний характер тесту.
Тести з субмаксимальним навантаженням часто використовуються для вимірювання відповідей на стандартизовані повсякденні фізичні навантаження в осіб із травмою спинного мозку. Вони оцінюють адаптацію системи транспортування кисню під час фізичних вправ нижче максимальної інтенсивності, так що основна енергетична система, що використовується, є аеробною.(1)
Приклади тестів із субмаксимальним навантаженням:
Однак використання вимірювань частоти серцевих скорочень не дозволяє експерту оцінити пікове VO2. Воно допомагає контролювати реакцію людей із травмою спинного мозку на тренування. На поліпшення стану серцево-судинної системи вказує зниження частоти серцевих скорочень при тій самій вихідній потужності під час тренувань або поліпшення сприйняття фізичних навантажень за допомогою шкали навантажень Борга.(4)(3)
На вибір, існує безліч субмаксимальних протоколів, багато з яких відповідають потребам осіб з різними функціональними обмеженнями та порушеннями, зокрема, травмою спинного мозку. Зазвичай протокол, що використовується для осіб із травмою спинного мозку включає 3 х 7-хвилинні цикли вправ із 40%, 60% та 80% прогнозованого максимального фізичного навантаження.(4) Підготовленість вимірюється шляхом проведення за протоколом безперервного градуйованого руху руками. Протоколи, що пропонуються для осіб з параплегією та тетраплегією з високим рівнем фізичної підготовки є такими:
Особи з параплегією з високим рівнем фізичної підготовки; 7 хвилин при 40 Вт, 7 хвилин при 60 Вт і 7 хвилин при 80 Вт.
Особи з тетраплегією; 7 хвилин при 20 Вт, 7 хвилин при 30 Вт і 7 хвилин при 40 Вт.
Метою тестування з субмаксимальним навантаженням є встановлення рівня фізичної активності, без фізіологічного чи біомеханічного напруження для тренованої особи. Чинники, які враховуються під час вибору відповідного тесту, включають:
Тестування із субмаксимальним навантаженням долають багато обмежень тестувань з максимальним навантаженням. Здається, вони більше застосовуються фізичними терапевтами у їхній ролі фахівців з клінічних вправ і їх набагато легше застосувати у відділенні травм хребта та реабілітаційних умовах.(3)
Нові дані також свідчать про те, що в осіб з високим ступенем пошкодження спинного мозку максимальна частота серцевих скорочень і концентрація лактату в крові, досягнуті під час максимальних додаткових лабораторних навантажень у кріслі колісному на біговій доріжці, були нижчими за показники, отримані під час максимального польового тестування з фізичними вправами висококваліфікованих регбістів в кріслах колісних. Це свідчить про те, що лабораторні дослідження з інкрементним фізичним навантаженням не викликають справжніх пікових кардіометаболічних реакцій у добре підготовлених регбістів на кріслах колісних з високим рівнем травми спинного мозку. Польові тести можуть дати ліпший показник максимальної ефективності.(6)
Тести з фізичним навантаженням у польових умовах вимірюють фізіологічні показники, отримані під час виступів спортсмена в змодельованій спортивній ситуації. Часто вважають, що вони не такі надійні, як лабораторні тести, але вони мають більшу валідність завдяки більшій специфічності. Нижче наведено варіанти польових тестувань:
Тести, що базуються на часі; Вимірювання пройденої відстані за встановлений період часу, наприклад, 12-хвилинний стандартизований тест на їзди на кріслі колісному
Тести, що базуються на відстані; Вимірювання часу, необхідного для проходження певної дистанції, наприклад, часу, проходження 1 км
Відповідь на серцево-судинні тренування залежить від рівня пошкодження спинного мозку, його повноти та ступеня пошкодження. Особи з неповною травмою, особливо ті, хто може рухатися та використовує нижні кінцівки під час вправ, реагують на вправи так само, як і люди без травм. Особи з повним ушкодженням шийного відділу або ушкодженням верхнього грудного відділу мають суттєво іншу реакцію через залежність від активності верхніх кінцівок, параліч нижніх кінцівок і втрату надспинального симпатичного нервового контролю. Останній негативно впливає на серцевий викид і артеріо-венозний рівень кисню, які є двома компонентами показника пікового VO2.(4)(7)
Нижче наведено принцип Фіка, який узагальнює зв’язок між серцевим викидом, артеріовенозною різницею (а-в різниця) кисню та піковою VO2;
VO2 Peak = серцевий викид (Q) x (а-в різниця O2) (4)
| Частота серцевих скорочень | Ударний об’єм | Артеріо-венозна різниця кисню |
|---|---|---|
| Симпатична нервова система
Парасимпатична нервова система Циркулюючий норадреналін Внутрішній серцевий ритм |
Венозне повернення
Після навантаження Скоротливість Об’єм крові |
Розмір робочої м’язової маси
Здатність м’язів виділяти кисень
|
Серцевий викид (Q) визначається як кількість крові, яку за хвилину перекачує лівий шлуночок серця. Виражається в літрах/хвилину.
Серцевий викид (Q) = частота серцевих скорочень (HR) x ударний об’єм (SV)
Частота серцевих скорочень визначається балансом між симпатичним контролем серця через нервові корінці T1-T4, які збільшують частоту серцевих скорочень та парасимпатичним контролем через блукаючий нерв, який зменшує частоту серцевих скорочень. Серце буде битися з частотою 70-80 ударів на хвилину. Це власна частота спрацьовування синоатріального вузла в серці без участі з боку симпатичної чи парасимпатичної систем.
Зазвичай під час фізичних вправ у людей без інвалідності частота серцевих скорочень збільшується в результаті зниження активності блукаючого нерву та підвищення активності симпатичної нервової системи, причому максимальна частота серцевих скорочень може становити 200-220 ударів на хвилину.(4)
У разі ураженнях спинного мозку між T1 і T4 спостерігається часткова втрата супраспинального симпатичного контролю над серцем із збільшенням частоти серцевих скорочень, що відбувається в основному в результаті припинення збудження від блукаючого нерву. Це призводить до зниження максимальної частоти серцевих скорочень від 110 до 130.(4)(7)
У разі ураженнях спинного мозку на рівні T1 і вище відбувається повна втрата супраспинального симпатичного контролю над серцем. Це призводить до збільшення частоти серцевих скорочень через припинення збуджуючого впливу блукаючого нерву. У людей з тетраплегією частота серцевих скорочень не може перевищувати природний ритм серця. Як наслідок, частота серцевих скорочень не може вважатися найліпшим індикатором ефекту тренувань у людей з тетраплегією.(7)
Ударний об’єм – це об’єм крові, що викидається при кожному ударі серця під час систоли. Типовий ударний об’єм у людей без інвалідності становить 70 мл у стані спокою, який збільшується до максимуму 120 мл під час напружених фізичних вправ як адаптація до тренування серцево-судинної системи.
В осіб із ушкодженням спинного мозку максимальний ударний об’єм і серцевий викид зменшуються через втрату супраспинального симпатичного контролю нижче рівня ушкодження та використання лише верхніх кінцівок під час вправ. Ці чинники шкодять венозному поверненню: венозне накопичення зі зниженим поверненням крові з нижніх кінцівок і зниження внутрішньогрудної м’язової помпи і скоротливості, тобто менше крові повертається до серця з кожним ударом.(4)
Артеріовенозна різниця кисню вимірює кількість кисню, що поглинається тканинами з крові. Серцевий викид і артеріовенозна різниця кисню є визначальними чинниками загального поглинання кисню. Під час фізичних вправ збільшується приплив крові до тканин; гемоглобін дисоціює швидше і виникає більша артеріовенозна різниця кисню. У тренованих спортсменів артеріовенозна різниця кисню збільшується в результаті того, що тканини стають більш ефективними в поглинанні кисню під час аеробних тренувань.(8)
Величина м’язової маси, залученої до вправ, є найважливішим чинником, що визначає артеріовенозну різницю кисню. Це можна спостерігати у спортсменів без інвалідності, у яких VO2 Max під час вправ верхніми кінцівками становить приблизно 70% від їхнього VO2 Max під час вправ нижніми кінцівками. Це відбувається через зменшення можливості, потреби та здатності отримувати та утилізувати кисень під час фізичних вправ верхніми кінцівками. (4)
У разі травмі спинного мозку особи з тетраплегією та частковим паралічем верхньої кінцівки мають меншу активну м’язову масу, ніж особи з параплегією. Подібним чином люди з неповною травмою мають більшу активну м’язову масу, ніж особи з повною травмою на тому самому неврологічному рівні. Серцево-судинні тренування мають здатність збільшувати артеріовенозну різницю кисню через гіпертрофію м’язів, що призводить до збільшення м’язової маси.(4)
Екстракція кисню з м’яза, що виконує вправу є іншим ключовим чинником, що визначає різницю артеріовенозного кисню. Екстракція кисню визначається такими чинниками, як тип м’язових волокон, щільність капілярів, регуляція кровотоку, розмір і кількість мітохондрій і тип метаболізму. Травма спинного мозку, як правило, відносно не впливає на ці чинники хоча втрата надспинального симпатичного контролю може вплинути на здатність організму перенаправляти кров від неважливих органів до м’язів, що тренуються. Вазоконстрикція в неосновних органах виникає в результаті симпатичної активності під час фізичних вправ у людей без обмеження життєдіяльності, посилюючи приплив крові до м’язів, що виконують вправи. Якщо це не відбувається належним чином в осіб із травмою спинного мозку, це може призвести до гіпотонії, спричиненої фізичним навантаженням.(4)(7)
Підвищена здатність м’язів, що тренуються, отримувати кисень і, отже, відігравати ключову роль у підвищенні пікового значення VO2, є однією з ключових переваг серцево-судинного тренування в осіб із травмою спинного мозку (як тетраплегією, так і параплегією), оскільки це затримує початок м’язової втоми та підвищує максимальну фізичну працездатність.(4)
Декілька національних і міжнародних організацій (наприклад, Американський коледж спортивної медицини) надають клініцистам і суміжним медичним працівникам вказівки щодо того, як перевіряти, оцінювати та, за необхідності, призначати фізичні вправи для різних груп населення. Група під керівництвом д-ра Kathleen Martin Ginis з Університету Британської Колумбії та д-ра Victoria Goosey-Tolfrey з Університету Лафборо (Loughborough University), Великобританія, нещодавно розробила міжнародні рекомендації щодо вправ після травми спинного мозку, які містять мінімальні порогові значення для поліпшення кардіореспіраторної підготовленості, м’язової сили та кардіометаболічного здоров’я. Це слід враховувати під час призначення серцево-судинних вправ особам із травмою спинного мозку. Більше про ці вказівки ви можете прочитати тут.
Безпечне та ефективне призначення фізичних вправ вимагає ретельного врахування цільового стану здоров’я людини, базової фізичної підготовленості, завдань і переваг фізичних вправ. Розглядаючи призначення фізичних вправ для особи з травмою спинного мозку, фізичні терапевти повинні брати до уваги рівень неврологічної травми через його вплив на вид доступних вправ і будь-які модифікації, необхідні для успішної участі в терапії. Такі модифікації можуть охоплювати: стійкість тулуба та баланс, використання ременів та допоміжних засобів для захоплення, а також допоміжних пристроїв.(7) Щоб забезпечити ефективну програму вправ слід використовувати принцип FITT для розроблення, керування та моніторингу серцево-судинних тренувань (частота, інтенсивність, час і вид). Для тих, хто тільки починає займатися серцево-судинними тренуваннями слід починати з меншого дозування вправ і поступово збільшувати тривалість, частоту та інтенсивність.
| F | I | Т | ||
|---|---|---|---|---|
| F | Частота | Як часто тренуватися | 3-5 днів на тиждень | |
| I | Інтенсивність | Як важко тренуватися | 50 – 80% показника пікової частоти серцевих скорочень
Можна використовувати шкалу Борга для моніторингу |
|
| Т | Час виконання вправи | Як довго тренуватися | 20-60 хвилин | |
| Т | Вид вправи | Яка вправа | Безперервне тренування
Тренування з різним темпом Інтервальний тренінг |
Згідно з новими Міжнародними рекомендаціями щодо вправ у разі травм спинного мозку від 2017 року для поліпшення кардіореспіраторного стану, дорослі з травмою спинного мозку повинні мати принаймні;
2 сеанси аеробних вправ на тиждень для кардіореспіраторної підготовки
3 сеанси аеробних вправ на тиждень для кардіометаболічного здоров’я
Ті, хто ще не тренується, повинні починати з меншої частоти і поступово збільшувати частоту в міру досягнення вказівок, усвідомлюючи, що фізичні вправи нижче рекомендованих рівнів можуть призвести, а можуть і ні до невеликих змін у кардіореспіраторній підготовленості.(9)
Це надзвичайно важливий аспект принципу FITT, і це, мабуть, найважчий чинник для моніторингу, особливо в осіб із травмою спинного мозку. У людей без інвалідності, як метод вимірювання інтенсивності кардіореспіраторних вправ, найбільш часто використовується частота серцевих скорочень, але це менш надійний метод для людей із травмою спинного мозку, які мають втрату надспинального симпатичного контролю.(4)(7)(10)
У клінічних умовах суб’єктивні показники аеробної інтенсивності, такі як шкала оцінювання сприйнятого навантаження, вважаються найбільш відповідним методом для моніторингу інтенсивності тренування. Хоча наразі бракує помірних або високоякісних доказів для переконливих клінічних рекомендацій щодо їх використання, є деякі докази, які свідчать про використання загальної шкали RPE 6-20. Таким чином, поточні рекомендації стверджують, що «загальна шкала RPE 6-20 попередньо може бути використана для оцінювання та створення основи для регулювання вправ верхньою частиною тіла від помірної до високої інтенсивності у дорослих із хронічною травмою спинного мозку, які мають високий рівень фізичної підготовленості, були ознайомлені з вимірюванням і під час виконання вправ отримують підказку з шкалою».(10)
Згідно з новими рекомендаціями щодо вправ у разі травми спинного мозку для поліпшення кардіореспіраторної підготовленості, дорослі з травмою спинного мозку повинні виконувати:
Аеробні вправи середньої та високої інтенсивності для кардіореспіраторної підготовленості та кардіометаболічного здоров’я
Для тих, хто ще не тренується, почніть з нижчої інтенсивності та поступово збільшуйте інтенсивність у міру досягнення вказівок, визнаючи, що фізичні вправи нижче рекомендованих рівнів можуть призвести або ні до невеликих змін у кардіореспіраторній підготовленості.(9)
Згідно з новими рекомендаціями щодо виконання вправ у разі травми хребта для поліпшення кардіореспіраторної підготовленості дорослі з травмою спинного мозку повинні виконувати принаймні;
20 хвилин аеробних вправ для поліпшення кардіореспіраторної підготовленості
30 хвилин аеробних вправ для кардіометаболічного здоров’я
Для тих, хто ще не тренується, починайте з коротшого часу та поступово збільшуйте час у міру досягнення рекомендацій, визнаючи, що фізичні вправи нижче рекомендованих рівнів можуть призвести, а можуть не призвести до невеликих змін у кардіореспіраторній підготовленості.(9)
Хоча спочатку це може здатися складним, але існує багато різних видів вправ, доступних для людей із травмою спинного мозку, зокрема рух на кріслі колісному (щоденне крісло колісне або крісло колісне для перегонів), їзда на ручному велосипеді/ручний велоергометр, катання на гірських лижах, веслування, плавання, аеробіка сидячи та спорт у кріслах колісних, зокрема, баскетбол, регбі і теніс на кріслах колісних.(4)(7) Відповідний вид вправ залежатиме від потреб людини та від того, чи потрібно контролювати вихідну потужність. Ергометри забезпечують засоби для моніторингу фізичних навантажень, поліпшують загальну підготовленість серцево-судинної системи та фізичну працездатність. Однак переваги можуть не бути перенесені на переміщення у кріслі колісному, особливо під час ранньої реабілітації після травми, коли людина може бути значно ослаблена. Індивідуальна мотивація та дотримання програми серцево-судинних тренувань є ключовими, а різноманітність у програмі тренувань може бути корисною для поліпшення прихильності. Програми серцево-судинних тренувань мають збалансувати частоту, інтенсивність і тривалість для максимальної ефективності та безпеки.
Тренування верхніх кінцівок може включати широкий вибір вправ, включаючи ручну ергометрію, їзду на велосипеді, лижі, веслування, плавання тощо, і може бути адаптоване до потреб людини. Огляд проекту дослідження доказів травм спинного мозку (SCIRE) окреслив наступні вагомі докази того, що люди з травмою спинного мозку можуть поліпшити свою серцево-судинну підготовленість та фізичну працездатність за допомогою аеробних вправ для верхніх кінцівок.(11) На цій сторінці, присвяченій класам і рівням доказів, описано значення кожного з цих рівнів.
Тренування на біговій доріжці частіше використовуються на етапі реабілітації після травми спинного мозку та в осіб із неповною травмою спинного мозку. В огляді SCIRE вони показують наступний зростаючий перелік доказів того, що тренування на біговій доріжці з підтримкою ваги тіла (БДзПВТ, BWSTT) поліпшують показники здоров’я серцево-судинної системи в осіб із повною та неповною травмою спинного мозку. (11)
Є докази того, що тренування з використанням функціональної електроміостимуляції (ФЕМС, FES) можуть поліпшити м’язову витривалість, окислювальний метаболізм, толерантність до фізичних навантажень і серцево-судинну форму.(11)
Physical Activity Recall Assessment for People with Spinal Cord Injury (PARA-SCI) це самозвіт про фізичну активність для осіб з травмою спинного мозку. Він спрямований на вимірювання типу, частоти, тривалості та інтенсивності фізичної активності, що виконується особами з травмою спинного мозку, які використовують крісло колісне, як основний засіб пересування.
Інструмент ProACTIVE SCI, від SCI Action Canada, покликаний допомогти фізичним терапевтам, які працюють з особами з травмою спинного мозку, бути фізично активними поза межами клініки. Це покроковий ресурс, який використовує три всеохоплюючі стратегії, зокрема, освіту, перескерування та призначення, для розроблення індивідуальних стратегій, які працюють як для фізичні терапевта, так і для людини з травмою спинного мозку.
Програма “Лідери активного життя” складається з серії навчальних відеороликів “рівний-рівному”, що мають на меті допомогти людям, які хотіли б використовувати новітні знання про фізичну активність, спортивні ресурси та принципи трансформаційного лідерства, щоб інформувати та мотивувати дорослих, які живуть з травмою спинного мозку, вести більш активний спосіб життя.
SCI-U Physical Activity Course – це збірка модульних навчальних занять . Він включає в себе модулі про активне життя, способи оздоровлення, подолання бар’єрів і досягнення мети.
Серія тренінгів з мобілізації знань SCI Action Canada (KMTS) – це набір модульних тренінгів, метою яких є підвищення рівня знань про фізичну активність та участь у ній людей, які живуть з травмою спинного мозку. Він включає в себе модулі “Керівництво з фізичної активності” та “Планування фізичної активності”.