Zastosowanie metod oceny neurokardiologicznej w identyfikacji żołnierzy o ponadprzeciętnej wydolności fizycznej

Abstract

Wykonywanie zadań w ramach służby wojskowej związane jest często z narażeniem na szczególne obciążenia psychofizyczne. Działania w nietypowych warunkach bojowych wiążą się niejednokrotnie z wykonywaniem wysiłku w ekstremalnej temperaturze i wilgotności powietrza, na dużych wysokościach nad poziomem morza, często w sytuacji zaburzenia dobowego rytmu snu i czuwania, odwodnienia, niedożywienia, silnego stresu czy silnych bodźców dźwiękowych i zapachowych. Wszystkie te czynniki zwiększają ryzyko dysregulacji pomiędzy układem nerwowym a układem krążenia. Stosowane w codziennej praktyce metody oceny wydolności fizycznej żołnierzy opierają się na testach sprawnościowych, które dostarczają szacunkowych i dość powierzchownych informacji na temat ich sprawności fizycznej. W kontekście oceny reakcji na różnorodne obciążenia i czynniki środowiskowe, wymienione powyżej i związane z działaniami bojowymi, szczególnego znaczenia nabiera ocena wpływu interakcji autonomicznego układu nerwowego i układu krążenia, której standardowe testy nie obejmują. Szkolenie żołnierzy do wykonywania zadań specjalnych wymaga dużych nakładów finansowych i jest procesem długotrwałym. Wczesna identyfikacja i eliminacja czynników, które mogą ograniczyć wartość bojową szkolonego jest szczególnie pożądana. Istnieje zatem uzasadniona, pilna potrzeba opracowania skutecznego, prostego i efektywnego kosztowo sposobu selekcji kandydatów do wykonywania zadań szczególnie obciążających psychofizycznie, zwłaszcza do służby w jednostkach specjalnych. Analiza interakcji pomiędzy AUN i układem krążenia może być sposobem pośredniej oceny wydolności fizycznej, a co za tym idzie zdolności do wykonywania zadań związanych ze szczególnymi obciążeniami psychofizycznymi. W piśmiennictwie światowym brakuje jednoznacznych wytycznych dotyczących oceny wydolności fizycznej na podstawie funkcji AUN. Dlatego też w tej pracy podjęto próbę zidentyfikowania wskaźników neurokardiologicznych odzwierciedlających poziom wydolności fizycznej żołnierzy w oparciu o proste, niedrogie i nie wymagające długiego czasu badania diagnostyczne. Badaniom poddano łącznie 296 żołnierzy, deklarujących się jako osoby zdrowe, w tym: 112 pełniących służbę w jednostkach regularnych (przeciętnie wydolni fizycznie) oraz 184 pełniących służbę w jednostkach Wojsk Specjalnych (ponadprzeciętnie wydolni fizycznie). Na potrzeby analiz porównawczych ostatecznie zdefiniowano dwie grupy: 70 żołnierzy z przeciętną wydolnością fizyczną (PW) oraz 124 żołnierzy z ponadprzeciętną wydolnością fizyczną (PPW). Kryterium włączenia do badania stanowiły: płeć męska, wiek pomiędzy 25 a 45 lat, służba w Wojsku Polskim przez minimum 12 miesięcy przed rozpoczęciem badania, narażenie na szczególne obciążenia psychofizyczne związane z charakterem służby wojskowej, w szczególności udział w wojskowych misjach poza terenem kraju (miejsce aktywnego konfliktu zbrojnego, przebywanie na wysokości >2000m n.p.m., przebywanie w warunkach klimatu wilgotnego/suchego). Kryteria wykluczenia obejmowały: wcześniej rozpoznane schorzenia układu sercowo-naczyniowego (takie jak: choroba wieńcowa, niewydolność serca, nadciśnienie tętnicze 2. stopnia, istotne zaburzenia rytmu serca) oraz dolegliwości sugerujące obecność tych schorzeń; istniejące schorzenia układu nerwowego i oddechowego; zaburzenia ze strony układu ruchu uniemożliwiające wykonanie badań zgodnie z protokołem. Jako dodatkowe kryteria wykluczenia z analizy zastosowano: otyłość (body mass index > 30 kg/m2), ciśnienie tętnicze > 160/100mmHg, niewykonanie badania ergospirometrycznego, niewykonanie lub złej jakości rejestracja sygnałów w testach dynamicznych. Z ostatecznej analizy wykluczono również 8 kobiet z uwagi na potencjalny wpływ różnic płci na jej wyniki. Każdego żołnierza poddano badaniu podmiotowemu i przedmiotowemu, zwracając szczególną uwagę na czynniki ryzyka chorób sercowo-naczyniowych.U każdego badanego dokonano całodobowego automatycznego pomiaru ciśnienia tętniczego i przeprowadzono 24-godzinną rejestrację ekg metodą Holtera z wykorzystaniem rejestratorów trzykanałowych. W celu oceny poziomu wydolności fizycznej wykonano ergospirometrię. Wykonano również testy modulujące funkcję autonomicznego układu nerwowego: test kontrolowanego oddechu (CBT,controlled breathing test), test izometrycznego skurczu dłoni (HGT, hand grip test) oraz test pochyleniowy z jedno czasową oceną parametrów zmienności rytmu serca oraz wrażliwości baroreceptorów. Wyniki: Grupa PPW uzyskała zdecydowanie większą wartość procentową należnego obciążenia (%pred LOAD–vs PW: 115% vs89%, p<0,0005), większą wartość procentową należnego szczytowego pochłaniania tlenu (% pred VO2peak: 116% vs106%, p=0,019), a także wyższy współczynnik oddechowy (RER: 1,18 vs1,12, p<0,0005). Ponadto obserwowano niższą HR max (174 uderzenia/min vs180 uderzeń/min, p<0,0005). W grupie PPW wyjściowo, w stanie spoczynku przed CBT, zarejestrowano niższą wartość następujących parametrów zmienności rytmu serca: SDNN (vs PW: 97,55 ms vs115,7 ms, p=0,002), VLFabs (1852ms2vs 4568ms2, p<0,0005), LFabs (2372ms2vs 4233ms2, p<0,0005), HFabs (2235ms2vs 3117ms2, p=0,002) oraz TPabs (6375 ms2vs 1174ms2. W wyniku CBT zarejestrowano w grupie PPW zarejestrowano mniejszy spadek bezwzględny: VLFabs (vs PW: db_VLFabs -853,7ms2vs 3273ms2, p=0,002), LFabs (db_LFabs-478,4ms2vs 2633ms2, p<0,0005) i LFnu (db_LFnu -7,36 vs-18,67, p<0,0005) oraz mniejszy wzrost HFnu (db_HFnu 6,11 vs19,88, p<0,0005) i LF/HF (db_LF/HF 0,05 vs-1,11, p<0,0005). W zakresie zmian względnych wgrupiePPW obserwowano mniejszy spadek LFabs (dw_LFabs -3,05% vs -46,00%, p<0,0005) i LFnu (dw_LFnu -5,59% vs-31,59%, p<0,0005) oraz mniejszy wzrost HFnu (dw_HFnu 29,31% vs70,38%, p<0,0005). Ponadto w grupie PPW obserwowano mniejszą zmianę względną VLFabs (dw_VLFabs 33,19% vs-39,33%, p=0,019) i LF/HF (dw_LF/HF 34,17% vs-41,00%, p<0,0005) niż w grupie PW. W wyniku HGT w grupie PPW stwierdzono mniejszy bezwzględny i względny spadek wartości parametru pNN50 (vs PW: db_pNN50 -5,69 vs-10,55, p=0,008; dw_pNN50 -6,34% vs12,09%, p=0,047) w stosunku do grupy PW. W wyniku pionizacji w grupie PPW stwierdzono mniejszy bezwzględny i względny wzrost wartości parametru LFnu (vs PW: db_LFnu 18,63 vs25,06, p=0,008; dw_LFnu 53,21% vs62,74%, p=0,008) oraz mniejszy spadek pNN50 (db_pNN50 -14,28 vs-19,80, p=0,025). Wśród parametrów oceniających BRS wyjściowo, w stanie spoczynku przed CBT, w grupie PPW zarejestrowano wyższą wartość współczynnika alfa LF (vs PW: 38,55 vs 28,47, p=0,035) oraz alfa HF (42,88 vs35,19, p=0,009). Porównując wpływ CBT i HGT na zmianę parametrów BRS grupa o PPW nie różniła się istotnie od grupy PW. W porównaniu ze sobą wartości średnich zmian (delt względnych i bezwzględnych) badanych parametrów BRS w wyniku pionizacji, w grupie PPW stwierdzono mniejszy bezwzględny spadek wartości współczynnika alfa HF (db_alfa HF -28,72vs -22,77, p=0,036). Ponadto odnotowano mniejszy względny spadek parametru Down_BRS (dw_Down_BRS -43,94% vs49.73%, p=0,045).Do opracowania ostatecznego modelu predykcyjnego wytypowano 2 zmienne o największej mocy różnicującej wśród parametrów HRVi BRS: HRV VLFabs (jako destymulantę) oraz BRS alfa HF (jako stymulantę). Odpowiednim wartościom tych zmiennych przyporządkowano wartości punktowe(od 1 do 4 punktów). PPW_SCORE obliczano jako sumę punktów uzyskanych za odpowiednie kwartyle HRV VLFabs oraz BRS alfa HF, a jego wynik mieści się w przedziale od 2 do 8 punktów. Zaproponowany model okazał się mieć istotnie wyższą wartość predykcyjną niż pojedyncze zmienne w analizie jednoczynnikowej. Wzrost wartości PPW_SCORE o 1 punkt wiązał się z 82% wzrostem prawdopodobieństwa PPW, natomiast prawdopodobieństwo PPW w grupie z PPW_SCORE równym 8 punktów było aż 37 razy większe niż w grupie zPPW_SCORE równym 2 punkty. Na podstawie przeprowadzonych badań wyciągnięto następujące wnioski: krótkoterminowa ocena spoczynkowej zmienności rytmu serca i wrażliwości baroreceptorów dokonywana w warunkach testów prowokacyjnych jest nieprzydatna w ocenie poziomu wydolności fizycznej badanych osób; ponadprzeciętnie wydolni fizycznie żołnierze charakteryzują się niższymi wartościami wybranych wskaźników zmienności rytmu serca w spoczynku oraz większą wrażliwością baroreceptorów; wskaźnikami neurokardiologicznymi o największej sile dyskryminującej osoby z przeciętną i ponadprzeciętną wydolnością fizyczną są: VLFabsiLFabsorazalfa_HFi alfa_LF.; współczynnik PPW_SCORE jest prostym, szybkimi wiarygodnym testem pozwalającym zidentyfikować żołnierzy o ponadprzeciętnej wydolności fizycznej, który może znaleźć zastosowanie w selekcji kandydatów do wykonywania zadań związanych ze szczególnymi obciążeniami psychofizycznymi, jak również w monitorowaniu postępów treningu i skutków innych interwencji wpływających na wydolność fizyczną