Кардио-пулмонлният тест с натоварване /КПТН/ представлява изследване на показтелите на сърдечносъдовата /пулсова честота, артериално налягане, ЕКГ /както и на респираторната система /честота на дишенето, дихателни обеми и респираторен газов анализ/ по време на физическо натоварване. Интегралният анализ на тези параметри позволява да се определи физическият капацитет и ниво на тренираност на здрави инидивиди и спортисти, както и да се различи произходът на задуха и да се оцени прогнозата на редица патологични състояния на сърдечноъдовата система /сърдечна недостатъчност, исхемична болест на сърцето и др./ и на дихателната система /астма, ХОББ и др. /1/. Провеждането на серия от тестове при един и същи индивид дава изключително полезна информация за ефективността на тренировъчните, рехабилитационните и терапевтичните програми.
Методиката и основните 9 криви на анализ са разработени още през 60-те годене на миналия век от Wasserman и сътрудници, като с течение на времето добиват все по-голяма популярност и широко приложение /2/.
Индикациите за КПТН са много широки, започвайки от оценка на функционалното състояние на любители и топ спортисти и стигайки до определяне на показания за сърдечна трансплантация при пациенти със сърдечна недостатъчност.
Контраиндицирани са случаите с клинични и ЕКГ данни за остра исхемия, неконтролирана сърдечна недостатъчност и хипертония, неконтролирани ритъмни и проводни нарушения, тежка аортна стеноза, остър тромбофлебит, миокардит и перикардит, фебрилни състояния и инфекции на дихателните пътища и заболявания с кислородна сатурация < 85% /1/.
Изследването най-често се провежда на велоергометър или тредмил. Трябва да се има предвид, че натоварването на велоергометъра е по-безопасно и лесно изпълнимо, но на тредмила по-често се достигат максимални нива на натоварване. При избора трябва да се отчете и предпочитанието на пациента, както и видът спорт при спортистите /фиг. 2/.
Фиг. 2 КПТН на тредмил и велоергометър
В последно време се предпочита рамп протоколът пред стъпаловидното увеличаване на натоварването, защото при него натоварването се увеличава постоянно и постепенно. Това е по-удобно за изследвания, но също така и за изследователя, защото се получават по-акуратни криви и с по-голяма точност се определя анаеробният праг, както и сърдечната честота при достигането му. Така по-прецизно се определят тренировъчните зони /3/.
Индикациите за прекратяване на теста включват: умора до невъзможност за продължаване, стенокардни оплаквания и ЕКГ данни за исхемия, сигнификантни ритъмни и проводни нарушеня, спад на артериалното налягане с повече от 20 мм НД, хипертонична реакция над 250 мм Нд за систолното АН и над 120 мм Нд за диастолното, внезапно пребледняване, световъртеж и отпадналост, симптоми на дихателна недостатъчност /1/.
Газовата обмяна е основна функиця на сърдечносъдовата и дихателната система. Чрез нея се осигурява притока на кислород /О2/ и „горива” към мускулите и се отстраняват въглеродният диоксид /СО2/ и други крайни метаболити. Сърцето, белите дробове, системната и пулмонална циркулация оформят единен кръг на обмяна на респираторните газове между околната среда и клетките на организма /фиг. 1/.
Фиг. 1 Единната система на газова обмяна и влиянието на патологични състояния върху разиличните и нива
В условята на стабилно състояние /steady state/ кислородната консумация /VО2/ и отделянето на въглеродния диоксид /VСО2/, измерени на нивото на устата, са еквивалетни на кислородната утилизация / QO2/ и продукцията на въглеродния диоксид /QСО2/, извършващи се в клетките, т. е външното дишане е равно на вътрешното дишане. Системата за КПТН измерва директно VО2 /в покой 0,3 л, при натоварване 2,5-5 л/, VСО2, сърдечната честота /HR/, минутната вентилация /VЕ в покой 6-10 л/мин, при натоварване 80-180 л/мин/, дихателния обем /tidal volume- TV/ и дихателната честота / breathing frequency BF- в покой 8-15/ мин, при натоварване 35-45/мин/. Пробите от издишания въздух се изследват обикновено на всеки 15 секунди и се представят в реално време в графичен вид на екрана. На друг екран се следи ЕКГ – 12 отвеждания. Въвеждат се и измерените стойности на кръвното налягане.Допълнително чрез датчик на пръста или ухото може да се извършва и оксиметрия /1, 4/.
Въз основа на измерените данни системата за КПТН изчислява редица други важни показатели:
Релативна /пикова/ кислородна консумация /Рк VО2/ – най-високата кислородна консумация, достигната при КПТН, най-общо около върха на натоварването, изразена в ml/kg/min. За добре тренирани млади мъже този показател е над 48 ml/kg/min. При спортисти достига 60-80 ml/kg/min. Световният рекорд към днешна дата е 92 ml/kg/ min. За жени показанията са с 10-15 ml/kg/min по-ниски. Pk V02 Lean е Рк VО2, призчислен към идеалното телесно тегло за индивида. По този начин се елиминира влиянието на метаболитно инертната мастна тъкан при затлъстели индивиди.
Мaксимална кислородна консумация /VО2 мах/ – стойността, при която V02 остава стабилна, независимо от нарастването на натоварването. Като синоним се употребява пиков аеробен капацитет /норма за мъже 2,5-5 по изключение 6 л, за жени 1,5-4, по изключение до 4,8 л/
Дихателен резерв / breathing reserve – BR/ резервът на дихателната система, изрезен като разликата между предвидената максимална вентилация /МVV/ и измерената VЕ мах. В норма над 15 л/мин МVV се изчислява, като ФЕО1 /получен от спиромитрията на пациента преди започване на теста/ се умножи по 35. BR може да се изрази и в проценти като 1-VЕ мах/МVV. Нормални са стойностите над 20%.
Резерв на сърдечната честота /Heart rate reserve (HRR)/ = предвидената масимална честота /най-просто, изчислена като 220годините на изследвания/ – измерената максимална честота. В норма<15 уд./мин.
Респираторен квотиент /Respiratory Exchange Rate – RER/ представлява съотношенито V СО2/ VО2 в покой, нормалните стойности са 0,70-0,82, при високо натоварване 1,05-1,20 /рядко до 1,40/. Стойности над 1,60 са възможни след приключване на натоварването.
Кислороден пулс /O2 pulse/ количеството кислород, изразходвано за обема кръв, доставен до тъканите с всеки сърдечен удар. O2 pulse = VО2/, сърдечната честота /HR/. Кислородният пулс отразява сърдечния дебит. Нормалните стойности за мъже са 12-15 мл, за жени – 10-12 мл, а за атлети – над 20 мл.
Съотношение вентилация /СО2 продукция/ VЕ/VСО2/ – известно още като вентилаторен еквивалент за СО2, отразява вентилаторния контрол, свързан с чувствителността на хеморецепторите, алкално-киселинното равновесие и вентилаторната ефективност.
Анаеробен праг /Anaerobic threshold – AT/ – най-високата кислородна консумация, достигната без трайно повишаване на лактата и на съотношението лакатат/пируват. Изразява се в ml/kg/min.
Респираторна точка на компенсация /RCP/, известна още като втори праг. Тази точка маркира началото на хипервентилацията в момента, когато тялото не може повече да буферира киселите продукти на анаеробния металболизъм и настъпва метаболитнеа ацидоза.
Измерването на вентилаторния АТ и RCP и сърдечната честота дава възможност на системата автоматично да калкулира тренировъчните зони за спортистите, които са фундаментът за изграждане на успешна и строго индивидуална тренировъчна програма /5.6/.
Важно е да отбележим, че вентилаторният анаеробен праг /vAT/ не съвпада с лактатния анаеробен праг /iAS/ – фиг. 3.
Фиг. 3 Показани са съотношенията между измерените неинвазивно vAT и RCP и определения чрез кръвна проба лактатен анаеробен праг – iAS., както и тренировъчните зони – компенсаторна зона/А/, зона на екстензивно натоварване, изцяло аеробна – до vAT /В/, зона на интензивно натоварване /С/ и зона на развитие /Д/, в нея се намира лактатният анаеробен праг – зони на смесен аеробно-анаеробен режим и топ зона – над RCP – изцяло анаеробна /Е/.
Също така е важно да се отчете, че RER = 1 не е равно на анаеробен праг. RER дава информация за съотношението на използване на мазнини и въглехидрати при натоварването, както и за достигането на максимално ниво на натоварване на пациента. Критериите за максимален тест са достигане и надминаване на предвидената максимална сърдечна честота, RER >1.05/1.10/, дихателна честота BF>35 или достигнала до стагнация, VО2 – достигнала до стагнация.
Предимствата на ветилаторния пред лактатниия анаеробен праг са следните:
- Изследването е неинвазивно – не се взимат кръвни проби.
- Дори субмаксимален тест може да даде достатъчна диагностична информация.
- Определя се само един праг, докато при лактатния метод има повече от 60 различни възможни калкулации на анаеробния праг.
- Точно се определя границата между зоните на екстензивна и интензивна издръжливост, които са особено важни при изработване на тренировъчните програми.
- Може да се види точката на най-икономичната дихателна функция.
Анаеробният праг е точката, която бележи границата между ефективната и нефективната утилизация на гликогена. Затова съветът към атлетите, практикуващи спортове, свързани с издръжливост, е по-време на състезание да се движат в пулсовата зона малко под тази точка /в зона В на фиг. 2./, а по време на тренировка малко над нея /зона С/. По този начин се цели в хода на подготовката да се измести анаеробният праг нагоре /или надясно на кривите на Васерман/, което позволява на атлетите да поддържат по-високо темпо /и пулсова честота/ и по-късно да достигат началото на безкислородния метаболизъм, който води до по-бързо и неефективно изгаряне на „горивото” в мускулите и до по-бавно възстановяване /6/. При силовите спортове се препоръчват и кратки периоди на тренировка в зоните на развитие /зона Е/ и дори в топ зоната /Д/, защото при тях често се работи в смесен и анаеробен режим по време на състезанията /7/.
В заключение можем да кажем, че КПТН е съвременна неинвазивна методика, която позволява извършването на диагноза и диференциална диагноза и изработването на рехабилитационна програма при пациенти. При любители и активни спортисти е възможно прецизно да се оцени функционалното състояние и да се разработи индивидуална тренировъчна /и възстановителна след контузии/ програма въз основа на определените тренировъчни зони.
Д-р Иван Груев, дм
сп. „Медицина и спорт“
