Implementace poznatků z diagnostiky autonomní kardiální regulace a kardiopulmonálního

1. Implementace poznatků z diagnostiky autonomní kardiální regulace a kardiopulmonálního systému do praxe Michal Botek1, Kateřina Neumannová1, Jan Novotný2 1Fakulta tělesné kultury, Univerzity Palackého, Olomouc 2Fakulta sportovních studií, Masarykovy Univerzity, Brno Tato prezentace byla vypracovaná v rámci realizace projektu FRVŠ (823/2013) s názvem Implementace poznatků z diagnostiky autonomní kardiální regulace a kardiopulmonálního systému do výuky na Fakultě tělesné kultury UP a Fakultě sportovních studií MU

2. Ach Ach NA ACh Periferní části ANS

3. SA UZEL AV UZEL ANS A PŘEVODNÍ SYSTÉM SRDCE • srdeční AUTOMACIE • SA uzel obsahuje P-buňky mající schopnost samotvorby akčního potenciálu • SA uzel - pacemaker rytmu 60 – 80 tepů • AV uzel – nodální rytmus 30 – 40 tepů (zpomalení vedení vzruchu na komory) • AV uzel – důležitost zpomalení: kompletní vyprázdnění síní • při blokádě ANS: VESTAVĚNÁ SF okolo110 tepů.min-1, která s věkem klesá

4. ELEKTRICKÁ AKTIVITA SRDCE šíření depolarizace po myokardu

5. REDISTRIBUCE KRVE ↑↑↑ METABOLISMU STRESOR a STRES – narušení homeostázy Akutní odpověď organismu POHYB = STRESOR AKTIVACE STRESOVÉ OSY snížení aktivity PARASYMPATIKU a zvýšení SYMPATIKU + vyplavení KATECHOLAMINŮ / Adrenalin + Noradrenalin / ADRENERGNÍ RECEPTORY α1; α2;β1; β2

6. SYMPATIKUSPARASYMPATIKUS (n.vagus) PERIFERNÍ ODDÍLY ANS VARIABILITA SRDEČNÍ FREKVENCE

7. VARIABILITA SRDEČNÍ FREKVENCE • VSF – změny v SF na úrovni po sobě jdoucích tepů - RR • VSF – reflektuje regulační funkci ANS • – výsledek zejména respiračně vázané aktivity vagu • – fyziol. fenomén – respirační sinusová arytmie • (RSA) – RSA = cyklický útlum aktivity vagu (VA) při dýchání • – nádech = ↓VA + ↑ SF; výdech = ↑ VA + ↓SF

8. RESPIRAČNÍ SINUSOVÁ ARYTMIE SF[tep.min-1] A markantní RSA (změny v SF mezi sousedními RR) B nádech výdech redukovaná RSA (změny v SF mezi sousedními RR)

9. SPEKTRÁLNÍ ANALÝZA VARIABILITY SRDEČNÍ FREKVENCE • neinvazivní metoda vyšetření aktivity obou větví ANS • (primárně vagu, sekundárně sympatiku, resp. sympatovagové balance) • transformací časových rozdílů mezi po sobě jdoucími • R-R intervaly do frekvenčních hodnot vzniká modifikované • výkonové spektrum v rozsahu od 0,02 do 0,50 Hz

10. POSUZOVÁNÍ INDIVIDUÁLNÍCH SPEKTRÁLNÍCH PARAMETRŮ HRV TaskForce (1996) • PVLF(0.02-0.05 Hz = 1,2 – 3 změny/min): původ zatím nejednoznačný • nejnižší vliv VA • PLF(0.05-0.15 Hz = 3 – 9 změny/min): vliv pouze SY; nebo SY i VA, • činnost baroreceptorů • PHF(0.15-0.50 Hz = 9 – 30 změny/min): vliv výhradně VA, • zrcadlí RSA • PT(0.02-0.50 Hz = 1,2 – 30 změny/min): = PVLF + PLF + PHF

11. POSUZOVÁNÍ VÝSLEDKŮ SA HRV Komplexní indexy SA HRV (Stejskal et al., 2002) (od -5 do 5 bodů) • vagové aktivity(VA) (od -2 do 2 bodů) SVB CS • sympatovagové balance(SVB) (od -2 do 2 bodů) PT • celkového skóre(CS) (od -1,5 do 1,5 bodu) • celkový spektrální výkon (PT) (od -2,5 do 2,5 bodů) VA

12. Příklad hodnocení úrovně aktivity ANS CS - FUNKČNÍ VĚK -20letý sportovec (KV - 20 let) podstoupí vysoce intenzivní trénink a funkční věk (FV) - 45, tzn. že aktivita ANS odpovídá člověku staršímu -negativní stav. - 20letý sportovec podstoupí pouze regenerační tréninky a FV -15, tzn. že aktivita ANS odpovídá člověku mladšímu - pozitivní stav.

13. DUKLA 2010

14. Faktory ovlivňující HRV ↓ únava ↓ přetížení, přetrénování ↓ onemocnění (DM II, IM, obezita, ↑TK) ↓ spánková deprivace ↓ věk ↓ tělesná zátěž ↓ alkohol / drogy ↓ mentální stres ↓ extrémní enviromentální podmínky ↑ spánek ↑ zdravý životní styl ↑ pohybová aktivita

15. KDY ? ráno – dopoledne (7 - 9 hodina) • KDE ? tichá uzavíratelná místnost + sklopné lehátko (karimatka) 5 minut 5 minut/60 sekund* • DÉLKA ? Standardní vyšetření 20 min (modifikace 12 min*) • ZPŮSOB ? Ortoklinostatický manévr (LEH – STOJ – LEH) 5 minut VYŠETŘENÍ AKTIVITY ANS • STANDARDNÍ podmínky

17. Diagnostickým systém DiANS PF8

18. 1. SA HRV jako nástroj OPTIMALIZACE ZATÍŽENÍ

19. sportovní výkonnost Tréninkové zatížení zotavení genetická výbava - talent

20. ANS • heartrate variability (HRV) + exercise :1989 • HRV + athlete : 208 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=heart+rate+variability+exercise (10_2013) • sportovní výkon = multifaktoriální problém • mezi vítězi a poraženými je rozdíl 0,4 % • (Pyne et al., 2004: Progression and variability of competitive performance of Olympic swimmers)

21. VYUŽITÍ CELÉ ADAPTAČNÍ KAPACITY - ZVYŠOVÁNÍ SPORTOVNÍ VÝKONNOSTI nedostatečný rozvoj talentu přetížení přetrénování adaptační kapacita organismu • dávkování zatížení - empirie trenéra, pocity sportovce • Autonomní nervový systém (ANS) • zpětnovazebný ukazatel změn v organismu, které mohou být vyvolány tréninkovými a mimotréninkovými podněty (Arai et al., 1989; De Meersman, 1993; Iellamo et al., 2003; Lacko et al., 2003; Perini et al., 1989; Stejskal et al., 2001; Yamamoto et al., 2001; Zhong et al., 2005) optimalizace tréninkového zatížení – prevence přetrénování • (Aubert et al., 2003; Banzer et al., 2002; Botek, 2007; Kiviniemi et al., 2007, Lehmann et al., 1998;Pichot et al., 2000; Pober et al., 2004; Portier et al., 2000; Seiler et al., 2007; Uusitalo et al., 2000) • úroveň autonomní aktivity souvisí s aerobní a sportovní výkonností • (Atlaoui et al., 2007; Botek et al., 2013;Garet et al., 2004; Hautala et al., 2009; Kiviniemi et al, 2007; Pichot et al., 2002; Schmidt et al., 2006; Stejskal, 2002) JAK STANOVIT OPTIMÁLNÍ VELIKOST TRÉNINKOVÉHO ZATÍŽENÍ?

22. SMYSL OPTIMALIZACE • udržení relativně vysoké a stabilní aktivity ANS • vzestup nebo udržení výkonnosti a stabilní formy

23. CS [body] tréninkové jednotky Longitudinální vyšetření ANS • mapa ,,profil“ aktivity ANS • optimalizace 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

24. 5 (14%) 14 (50%) 3 (11%) 6 (21%) PRAKTICKÁ UKÁZKA OPTIMALIZACE • muž 20 let; 400m překážek; 32 TJ (28 optimalizovaných) CS

25. VSF a změna sportovní výkonnosti • vysoká a stabilní aktivita vagu v přípravě souvisí se zvyšováním výkonnosti změna sportovní výkonnosti Botek, M., McKune, A., Krejčí, J., Stejskal, P., Gaba, A. (2013). Change in performance in response to trainingloadadjustmentbased on autonomicactivity. International Journalof Sport Medicine, 34, 1-7.

26. 2. SA HRV jako nástroj proVÝBĚRtalentů

27. SF[tep.min-1] A Vyšší aktivita ANS VYSOKÁ TRÉNOVATELNOST A ODOLNOST HRÁČE VŮČI STRESU Nižší aktivita ANS SNÍŽENÁ TRÉNOVATELNOST = REDUKOVANÁ VÝKONNOST B

28. 3. SA HRV a vyšší nadmořská výška

29. Funkční změny v autonomní kardiální regulaci • (Millet et al., 2010; Perini et al., 2003; Serebrovskaya, 2002; Schmitt et al. 2005, Schmitt et al. 2008) ↓ parasympatiku (vagu) ↑ sympatiku • Pobyt či expozice hypoxickému prostředí = pokles pO2 • Únava • Porušení aerobního metabolismu ↓ VO2max a výkonnosti ↓ • ANS jako indikátor změn vnitřního prostředí organismu • (Aubert et al., 2003; Mazuerro, 2001; Pober et al., 2004; Pichot et al., 2000)

30. IHT stimuluje aktivitu ANS (PT, LF a LF/HF) / snížená odpověď • na hypoxii může mít nepříznivý vliv na adaptaci (aklimatizaci) Povea et al. (2005). Effect of intermittent hypoxia on heart rate variability during rest and exercise.High Altitude Medicine& Biology (6)3,215-225. • Vyšší HRV = nižší pokles SaO2 při shodné hypoxii • Aktivace obou větví ANS v hypoxii = vyšší regulační potenciál Akselrod et al. (2001). Estimation of autonomic response based on individually determined time axis.Auton Neurosci. 20;90(1-2), 13-23. • Vyšší vagová modulace SF = vyšší resistence vůči hypoxickému stresu Mazzuero G. (2001). Altitude in autonomic nervous system. Ital Heart J. 2; 845-849. • Smysl pobytu + tréninku v hypoxii ADAPTACE + ↑ VÝKONNOST ↑ ! ANS jako REGULÁTOR !

31. Monitorování HRV při pobytu ve vyšší nadmořské výšce po 1. dnu zatížení po 2. dnu zatížení nížina po 3. dnu zatížení po 4. dnu zatížení po 5. dnu zatížení Liberec 24. - 25. 6. 2004

32. Hypoxikátor MAG-10 220 m 6000 m 4800 m Vliv simulované nadmořské výšky na aktivitu ANS Měření HRV řízené dýchání na úrovni 12 dechů.min-1

33. SF=62,06(10,47) SF=62,50(6,57) NS KV maska 220 m KV 220 m KV maska 220 m KV maska 220 m 6000 m 4800 m 4800 m SF=62,06(10,47) ** SF=73,09(13,59) SF=73,09(13,59) SF=62,06(10,47) SF=84,94(15,21) ** stimulace ANS **↑ PHF a PT ? hyperkapnie ? pCO2~ 0.54 % **↓ PHF a PT NS ↓ PVLF aPLF **↑ VLF/HF a LF/HF **↓ PVLF; PLF;PHF a PT **↑ VLF/HF a LF/HF *P0.05; **P0.01; NS – nesignifikantní

34. 4. SA HRV a Rychlý přechod přes časová pásma

35. posun v působení světla • přechodné narušení cirkadiánního rytmu • únava, poruchy spánku, změny nálady, … • porucha autonomní kardiální regulace • snížení výkonnosti a adaptační kapacity • rychlý přesun přes časová pásma ? JAK DLOUHO ? ? KDY ZAČÍT TRÉNOVAT ? ? JAKÉ ZVOLIT ZATÍŽENÍ ? SYNDROM JET LAG (Manfredini et al., 1998; Waterhouse et al., 2002)

36. SF[tep.min-1] lehstoj 4775 4186 0 4571 6. 4083 5. 4. 7. 4467 9. 4383 3. 4574 4172 8. 4678 1. 2. 4373 TRÉNINKOVÁ DOPORUČENÍ 5085 4881 zvýšit snížit 4481 optimální atlet, 33 let, Praha – Peking, +6 hodin Z

37. SF[tep.min-1] lehstoj 5180 5675 5595 5682 5989 6185 5771 2. 1b. 69102 0 6296 8. 7. závody . 1a. 3. TRÉNINKOVÁ DOPORUČENÍ 4. závody snížit 5. - 6. Z 5292 optimální 6296 plavkyně, 18 let, Praha – Bogota, -7 hodin

38. Využití SA HRV ve sportovní oblasti • Pro optimalizacizatíženía minimalizuje rizikovzniku přetížení nebo přetrénování • Pro objektivní hodnocení míry vnitřního zatížení organismu a tím i aktuální tréninkové kapacity sportovce • Pro hodnoceníprůběhu a kvality zotavenía stanovení optimálního začátku tréninku („timing“ tréninku a zotavení). • Přivýběru talentovaných (,,trénovatelných“) sportovcůnebo nákupunových sportovních akvizic. • Pro hodnoceníprůběhu aklimatizacepři pobytu ve vyšší nadmořské výšce

39. SA HRV a preskripce PA: VAGOVÝ PRÁH definice, výpočet a možné využití v praxi Botek, M., Stejskal, P., Krejčí, J., Jakubec, A., & Gába, A. (2010). Vagal Threshold Determination. Effect of Age and Gender. International Journal of Sports Medicine, 31(11), 768-772.

40. PODÍL AKTIVITY VAGU NA REGULACI KVS IZ 45 % MTR – TVA : není závislý na věku ani pohlaví AKTIVITA SAS AKTIVITA VAGU 45 % MTR = bezpečná IZ

41. Dysfunkce dýchacích svalů Vyskytuje se u onemocnění dýchacího i ostatních systémů – např. neurologická onemocnění, onemocnění pohybového systému Dechová dysfunkce se může také vyskytnout i u funkčních poruch pohybového systému Dechové dysfunkce pak limitují vykonávání běžných denních činností, rekreačních pohybových aktivit i sportovních pohybových aktivit včetně vrcholového sportu

42. Oslabení síly dýchacích svalů: následky Dechové obtíže (dechová nedostatečnost, dušnost) Snížení pracovní kapacity Poruchy expektorace Poruchy polykání Bolesti v pohybovém systému Obtížné odpojení z mechanické ventilace

43. Dýchací svaly

44. DÝCHACÍ SVALY Neliší se od ostatních kosterních svalů V bránici dopělého: 55 % slow-twitch oxidative fibres (SO), typ I., pomalá, málo unavitelná, vysoká úroveň oxidačního i glykolytického metabolismu 21 % fast-twitch oxidative, glycolytic fibres (FOG), typ II. (typ II.A), rychlá, málo unavitelná, s oxidačním i glykolytickým metabolismem 24 % fast-twitch glycolytic fibres (FG), typ III. (typ II.B), rychle unavitelná (Novák a Paleček, 1999)

45. DÝCHACÍ SVALY • Inspirium je aktivní část dechového cyklu uskutečňované inspiračními svaly. • Aktivita, koordinace a síla inspiračních svalů je nutná pro překonání elastických retrakčních sil plic a hrudní stěny během inspiria. • Jejich oslabení vede k hypoventilaci!

46. DÝCHACÍ SVALY • Exspirium: děj složitější, většinou u nemocných častěji a dříve postiženo. • Síly při výdechu: síla exspiračních svalů + síly v pružných strukturách plic a hrudní stěny. Exspirium podporuje: pružnost plic, pružnost hrudní stěny, alveolární tlak, exspirační svaly Exspirium brzdí: inspirační svaly, pružnost hrudní stěny, odpor dýchacích cest

47. DÝCHACÍ SVALY - dysfunkce SNÍŽENÍ SÍLY DECHOVÉ OBTÍŽE NEEFEKTIVNÍ EXPEKTORACE PORUCHY POLYKÁNÍ SNÍŽENÁ VYTRVALOST PORUŠENÁ KOORDINACE

48. = SNÍŽENÁ SCHOPNOST ODPOČINUTÉHO SVALU VYTVÁŘET SÍLU není rychle reversibilní (x únava) př. denervace, atrofie, myopatie, metabolický rozvrat, mechanická nevýhoda – příliš krátká (astma, CHOPN) nebo dlouhá (obezita, těhotenství) klidová délka SLABOST DÝCHACÍCH SVALŮ (Novák a Paleček, 1999)

49. = NESCHOPNOST UDRŽOVAT POŽADOVANOU NEBO OČEKÁVANOU SÍLU KONTRAKCE PŘI SVALOVÉ ZÁTĚŽI DOCHÁZÍ K REVERZIBILNÍ ZTRÁTĚ SCHOPNOSTI SVALU USKUTEČNIT SÍLU NEBO RYCHLOST KONTRAKCE Únavě DS brání velká funkční rezerva – zapojování různých typů sval. vláken, střídání funkčních skupin inspiračních svalů ÚNAVA DÝCHACÍCH SVALŮ (Novák a Paleček, 1999)

50. Vyšetření