Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.

Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.

Мобильная версия

Регистрация Забыли пароль?

Журнал «Здоровье ребенка» Том 17, №8, 2022

Вернуться к номеру

Особливості методики проведення, діагностична цінність та світові рекомендації з оцінки толерантності до фізичного навантаження у дітей (огляд літератури, власні дослідження)

Особливості методики проведення, діагностична цінність та світові рекомендації з оцінки толерантності до фізичного навантаження у дітей (огляд літератури, власні дослідження)

Авторы: Марушко Ю.В., Дмитришин О.А., Гищак Т.В., Іовіца Т.В., Бовкун О.А.
Національний медичний університет імені О.О. Богомольця, м. Київ, Україна

Рубрики: Педиатрия/Неонатология

Разделы: Справочник специалиста

Версия для печати


Резюме

Оцінка толерантності до фізичного навантаження є одним із методів клінічної діагностики стану здоров’я людини, що дає можливість визначити та комплексно проаналізувати ступінь фізичної тренованості пацієнта, його здатність переносити фізичне навантаження, адаптаційні можливості організму. Рівень толерантності до фізичного навантаження відіграє велику роль в оцінці стану здоров’я та якості життя дітей і підлітків, оскільки залежить від цілого комплексу чинників, а саме: функціональних властивостей серцево-судинної, дихальної, кістково-м’язової системи та рівня фізичної підготовки. Для оцінки толерантності до фізичного навантаження використовуються проби з дозованим фізичним навантаженням. Діагностична цінність методик оцінки толерантності до фізичного навантаження полягає у можливості постійного моніторингу частоти серцевих скорочень, артеріального тиску, запису електрокардіограми, фіксації рівня насичення крові киснем, визначення пікового або максимального споживання кисню (VO2 max) прямим і непрямим методом під час виконання проби. Інтерпретація отриманих результатів створює значні можливості діагностичного пошуку для лікаря-педіатра. Мета роботи — узагальнити дані літератури щодо особливостей методик виконання проб з дозованим фізичним навантаженням, їх діагностичної цінності та світових рекомендацій для оцінки толерантності до фізичного навантаження у дітей; оцінка результатів власних досліджень.

Assessment of exercise tolerance is one of the methods for clinical diagnosis of health status, which makes it possible to determine and comprehensively analyze the degree of physical fitness of a patient, his ability to tolerate physical exertion, and the adaptation capabilities of the body. The level of exercise tolerance plays a major role in assessing health status and quality of life of children and adolescents, as it depends on a whole set of factors, namely: the functional properties of the cardiovascular, respiratory, and musculoskeletal systems and the level of physical fitness. Tests with dosed physical activity are used to assess exercise tolerance. The diagnostic value of methods for evaluating exercise tolerance consists in the possibility of constant monitoring of heart rate, blood pressure, recording of an electrocardiogram, fixation of the level of blood oxygen saturation, determination of peak or maximum oxygen consumption obtained by direct and indirect methods during the test. The interpretation of the obtained results creates significant opportunities in terms of the diagnostic search for a pediatrician. The purpose of the work is to summarize the literature data about peculiarities of the tests with dosed physical activity, their diagnostic value, and global recommendations for assessing exercise tole­rance in children, to evaluate the results of own research.


Ключевые слова

толерантність до фізичного навантаження; проби з фізичним навантаженням; проба Руф’є; велоергометрія; максимальне споживання кисню (VO2 max); міокардіальні резерви; індекс Руф’є; діти

exercise tolerance; exercise tests; Ruffier test; cycle ergometry; maximal oxygen consumption; myocardial reserves; Ruffier index; children

doi: http://dx.doi.org/10.22141/2224-0551.17.8.2022.1547
Оцінка толерантності до фізичного навантаження — це один із методів клінічної діагностики стану здоров’я людини, що дає можливість визначити та комплексно проаналізувати ступінь фізичної тренованості пацієнта, його здатність переносити фізичне навантаження, адаптаційні можливості дихальної (ДС) та серцево-судинної системи (ССС). Саме від функціональної здатності цих систем залежить ступінь толерантності до фізичного навантаження [39]. 
Рівень толерантності до фізичного навантаження відіграє велику роль в оцінці стану здоров’я та якості життя дітей та підлітків, оскільки залежить від цілого комплексу чинників, а саме: функціональних можливостей ССС, ДС, кістково-м’язової системи та рівня фізичної підготовки. Низький рівень толерантності до фізичного навантаження у дітей та підлітків є ознакою їх фізичної детренованості та підвищує ризик несприятливого прогнозу щодо появи патологій з боку ССС у майбутньому. Чим більше навантаження та довшу його тривалість може переносити дитина чи підліток, тим менший ризик смерті від серцево-судинної патології або інших причин. Саме тому важливою є оцінка толерантності до фізичного навантаження та раннє виявлення її незадовільного рівня з метою запобігання смертельним випадкам, пов’язаним з детренованістю ССС, у відповідь на повсякденне фізичне навантаження [37]. 
Для оцінки толерантності до фізичного навантаження використовуються проби з дозованим фізичним навантаженням. Однією із найбільш широко вживаних в Україні, швидкою та доступною методикою оцінки толерантності до фізичного навантаження у дітей є проба Руф’є. Згідно з чинною «Інструкцією розподілу учнів на групи для занять на уроках фізичної культури», затвердженою Наказом Міністерства охорони здоров’я (МОЗ) України та Міністерства освіти і науки України № 518/674 від 20.07.2009 року, визначення функціонально-резервних можливостей ССС проводиться за пробою Руф’є. Методика проведення функціональної проби така: дитина повинна виконати 30 присідань з витягнутими вперед руками протягом 45 с. Після 3–5 хв відпочинку у положенні сидячи в обстежуваного підраховують пульс кожні 15 с, доки не буде отримано 2–3 однакові цифри (ЧСС1). Отримані дані записують до протоколу, і пропонується виконати ще раз 30 присідань. Після закінчення вправи дитина сідає і проводиться підрахунок пульсу за перші 15 с першої хвилини відновлення (ЧСС2) та за останні 15 с першої хвилини відновлення (ЧСС3). Далі обчислюють індекс Руф’є (ІР) за такою формулою: ІР = (4 × (ЧСС1 + ЧСС2 + + ЧСС3) – 200)/10. Рівні функціонального резерву серця визначаються з урахуванням п’яти градацій: менше ніж 3 — високий рівень; 4–6 — вище від середнього (добрий); 7–9 — середній; 10–14 — нижче від середнього (задовільний); більше ніж 15 — низький [27, 29]. Також для більш детальної оцінки толерантності до фізичного навантаження доцільно брати до уваги вік дитини (табл. 1) [44].
Проба Руф’є — це скринінговий метод діагностики порушень функціональних властивостей ССС, що дає можливість виявлення відповідних груп ризику і подальшого дообстеження за допомогою проб з дозованим фізичним навантаженням. Значення тестів з фізичним навантаженням полягає у тому, що під час їх проведення необхідне систематичне і лінійне збільшення інтенсивності вправ до моменту, поки людина не в змозі підтримувати або терпіти робоче навантаження. Це дає можливість оцінити зв’язок між зовнішнім (легеневим) і внутрішнім (клітинним) диханням в умовах підвищеного метаболічного попиту. Під час тесту фіксуються певні зміни ССС, ДС, метаболічні показники, за допомогою яких оцінюється здатність ССС доставляти збагачену киснем кров до скелетних м’язів і здатність м’язів використовувати кисень [6].
Мета роботи — узагальнити дані літератури щодо особливостей методик виконання проб з дозованим фізичним навантаженням, їх діагностичної цінності та світових рекомендацій для оцінки толерантності до фізичного навантаження у дітей; оцінка результатів власних досліджень.
Стандартизована методика виконання серцево-легеневої проби з фізичним навантаженням у дітей описана в науковій заяві Ради серцево-судинних захворювань молоді, Комітету з атеросклерозу, гіпертонії та ожиріння в молодих людей Американської асоціації серця (АНА) під назвою «Клінічне стрес-тестування в педіатричній віковій групі» (Clinical Stress Testing in the Pediatric Age Group) у 2006 році. Згідно з даною настановою виконання проб з дозованим фізичним навантаженням у дитячій віковій групі має на меті оцінити продуктивність фізичних вправ і механізмів, які обмежують фізичні можливості окремої дитини або підлітка [30].
Загальні показання до стрес-тестування містять оцінку певних ознак або симптомів, які виникають при виконанні фізичного навантаження; виявлення аномальних реакцій на вправи у дітей із захворюваннями ССС, ДС. До таких реакцій відносять виникнення під час фізичного навантаження ішемії міокарда, порушень серцевого ритму, нападу бронхіальної астми, появу патологічних змін артеріального тиску (АТ) тощо [24]. Під час проби проводять оцінку функціональної ємності ССС та ДС, визначають ефективність певних медикаментозних або хірургічних методів лікування, перевіряють функціональні можливості для навчання, занять фізичною культурою, спортом та професійної діяльності, а також встановлюють вихідні параметри організму дитини для розробки комплексу реабілітаційних і спортивних заходів [2, 30].
Абсолютними протипоказаннями до проведення проб з фізичним навантаженням є серцева недостатність ІІб і ІІІ ступеня, обструкція вихідного тракту лівого шлуночка (гіпертрофічна кардіоміопатія, стеноз аорти), активні запальні процеси в серці (кардит, перикардит). Відносні протипоказання: миготіння і тріпотіння передсердь, напади пароксизмальної шлуночкової тахікардії і фібриляції шлуночків в анамнезі із синкопе або без них, повна атріовентрикулярна блокада, аневризма, артеріальна гіпертензія, при якій показники перевищують такі значення: тиск більше ніж 180/100 мм рт.ст. (для дітей старше ніж 11 років), більше ніж 160/80 мм рт.ст. (для дітей молодше ніж 11 років), лихоманка та реконвалесценція протягом 1 місяця після гострих і загострення хронічних інфекційних захворювань [26].
Лабораторія, у якій проводяться тести з фізичним навантаженням, повинна бути достатньо великою для розміщення бігової доріжки та/або велоергометра, ЕКГ-апарата, з місцем для огляду пацієнтів та наявністю простору навколо велоергометра для екстреного обладнання, якщо таке знадобиться. Також бажано мати місце у задній частині кімнати, щоб батьки могли бути присутніми під час тестування. Мікроклімат лабораторії повинен відповідати таким показникам: температура повітря 20–24 °С і відносна вологість 50–60 %. Освітлення у всій лабораторії повинно бути достатнім, щоб забезпечити повний огляд пацієнта та обладнання [5]. 
Параметри бігової доріжки або велоергометра повинні відповідати віку дитини. Наприклад, велоергометр має бути оснащений сидінням з можливістю регулювання його висоти, щоб дитина могла дістати до педалей і мати кут згинання в колінному суглобі 10–15° при розігнутій нозі. Також лабораторія повинна бути оснащена точкою подачі кисню та реанімаційними засобами. До проведення проби з дозованим фізичним навантаженням допускається лікар та асистент, які мають навички надання невідкладної допомоги дітям, проведення серцево-легеневої реанімації у дітей [12]. 
Перед проведенням проби лікар повинен ознайомитися з історією хвороби пацієнта. Крім цього, перед процедурою тестування пацієнт отримує низку вказівок щодо підготовки до проби. Дитина не повинна бути голодна або їсти важку їжу за 2–3 години до тесту. Також пацієнтам не рекомендується вживати кофеїн у день тесту, у тому числі газовану воду з кофеїном. Одяг дитини повинен бути зручним та спортивним. Безпосередньо перед виконанням проби необхідно ще раз пояснити техніку проведення тесту і запевнити дитину, що це не боляче. Потім дитині та батькам слід дати можливість отримати відповіді на всі запитання, що можуть їх цікавити. Також до проведення проби батьки повинні підписати інформовану згоду на проведення тестування. Обговорення того, як і чому тест може бути припинений, у тому числі за бажанням пацієнта, також має відбуватися перед тестом. Необхідно поважати право пацієнта припинити тестування за власним бажанням [30].
Під час підготовки до тесту пацієнту встановлюється десять електродів, щоб можна було безперервно відстежувати електрокардіограму (ЕКГ) у 12 відведеннях під час виконання фізичного навантаження. Розміщення електродів має бути в модифікованій версії Mason-Likar. Також на цьому етапі фіксується манжета для вимірювання АТ на руці та датчик пульсоксиметра. Перед виконанням фізичних вправ хворому слід дати можливість ознайомитися з диханням через маску газоаналізатора видихуваної суміші. На початку фізичних вправ пацієнтам слід надати час для розминки, що складається з низького робочого навантаження [30]. 
Моторизована бігова доріжка є одним із варіантів обладнання для оцінки толерантності до фізичного навантаження. Збільшення навантаження під час виконання тесту відбувається шляхом збільшення швидкості та/або рівня (підйому) стрічки на біговій доріжці. Перевагою тестування на біговій доріжці є те, що більшість людей знайомі з ходьбою або бігом, зокрема діти віком до 3 років. Утім, за інформацією Американської асоціації спортивної медицини (American college of sports medicine), існує і суттєва низка недоліків використання бігової доріжки порівняно з велоергометром (табл. 2) [2]. 
Аналіз огляду літератури щодо порівняння результатів максимального споживання кисню (VO2 max), зареєстрованих при проведенні тестування за допомогою бігової доріжки і велоергометра, показав, що обидва види тренажерів є однаково ефективними в оцінці проб з фізичним навантаженням [32]. 
Таким чином, вибір певного обладнання залежить від можливості лабораторії або індивідуальних вподобань, оскільки обидва методи забезпечують отримання надійних фізіологічних вимірювань та мають однакову діагностичну цінність для визначення толерантності до фізичного навантаження [30].
Під час проведення проби з фізичним навантаженням проводиться постійний запис ЕКГ. Перед тестом слід записати ЕКГ у стані спокою. Обладнання для реєстрації ЕКГ, що використовується для тестування з фізичним навантаженням, повинно мати дисплей для відображення даних у реальному часі та «записувач» з можливістю наступного перегляду та друку [30].
Під час реєстрації ЕКГ також проводиться постійний моніторинг частоти серцевих скорочень (ЧСС). Важливо зафіксувати ЧСС до початку фізичного навантаження, її приріст під час виконання проби, значення максимально досягнутих показників та відповідні зміни в період відпочинку [30].
Під час виконання проби важливо проводити моніторинг АТ. Зазвичай рекомендується вимірювати АТ у спокої перед початком тесту, під час тесту для оцінки підйому АТ або для виявлення загрозливої гіпотензії та в період відпочинку. У більшості випадків вимірювань кожні 3 хвилини під час тренування та відновлення достатньо. Для проведення точних і надійних вимірювань АТ рекомендовано використовувати механічні тонометри, при цьому розмір манжети повинен відповідати розміру руки пацієнта. Використання занадто малої манжети призведе до переоцінки АТ та фіксації хибно високих показників [10]. 
Рекомендовано проведення пульсоксиметрії під час виконання фізичних вправ. Рівень насичення гемоглобіну киснем вимірюють за допомогою пульсоксиметра. Найбільш часто використовуються типи пульсоксиметрів, що вимірюють сатурацію на кінчику пальця або мочці вуха. Забезпечення належного контакту поверхні шкіри та її перфузія поліпшать надійність результатів пульсоксиметрії. Саме тому важливо вказати пацієнту не охоплювати занадто міцно опорні поперечини бігової доріжки або керма велоергометра [14]. 
Максимальне споживання кисню (VO2 max), досягнуте під час градуйованого максимального фізичного навантаження, рекомендується Всесвітньою організацією охорони здоров’я (ВООЗ) як золотий стандарт оцінки толерантності до фізичного навантаження ще з 1968 р. [38]. 
VO2 max вимірюється в мл/хв або мл/кг/хв і є загальновживаним індексом аеробної та серцево-судинної підготовки як у здорових, так і у хворих дітей [28]. Цей показник означає максимальну кількість кисню, що поглинається та використовується організмом під час інтенсивних фізичних навантажень із залученням значної частини м’язів, при яких подальше збільшення швидкості роботи не призводить до додаткового підвищення VO2 (тобто плато) [17]. Залежно від технічних особливостей вимірювання показника максимального споживання кисню розрізняють прямий і непрямий VO2 max, тобто VO2 max, виміряний прямим і непрямим методом відповідно. Показник VO2 max, отриманий за допомогою непрямого методу, — це прогнозований VO2 max (VO2 max predicted), що розраховується за математичними формулами залежно від протоколу виконання фізичного навантаження [19].
Прямий метод (лабораторний) — це вимірювання показника VO2 max у видихуваній суміші газів за допомогою автоматизованих медичних тест-систем газового аналізу (MGA) або метаболічних вимірювальних візків (MMC) [16]. Це обладнання визначає об’єм видихуваного повітря та рівень часткових концентрацій кисню (FeO2) і вуглекислого газу (FeСO2) у повітрі, що видихається. На основі цих трьох результатів вимірюються такі параметри: хвилинна вентиляція (VE), дихальний об’єм (VT), рівень поглинання кисню (VO2) і вуглекислого газу (VСO2), вентиляційний еквівалент для кисню (VE/VO2) і вуглекислого газу (VE/VСO2), парціальний тиск кисню (PetO2) і вуглекислого газу (PetСO2) у кінці вдиху, коефіцієнт дихального обміну, VO2 max і VO2 на анаеробному порозі. Пряме вимірювання VO2 max є добре обґрунтованим і надійним [11].
При використанні газоаналізаторної тест-системи необхідно подбати про правильний збір видихуваного повітря та запобігання його витоку в обстежуваних дітей. Для старших дітей рекомендовано використовувати мундштук та затискач для носа. Для дітей молодшого віку — щільно прилягаючі маски з гелем-герметиком [30].
Додатково під час виконання проби з фізичним навантаженням може використовуватися обладнання для проведення ехокардіографії, спірометрії, візуалізації міокардіального кровотоку [30]. 
Проведення тестування з фізичним навантаженням відбувається згідно з протоколами виконання проб. Протокол являє собою опис стандарту виконання тесту таким чином, щоб пацієнт досягнув межі толерантності до фізичного навантаження за 10 ± 2 хвилини. Найбільш широко використовувані протоколи поділяються на такі категорії: 1) багатоступеневе поступове виконання вправ (збільшення фізичного навантаження кожні 2 або 3 хвилини з псевдостаціонарним станом на кожному етапі); 2) прогресивно поступове (щохвилинне) або постійно зростаюче фізичне навантаження (пандус); 3) постійний темп фізичних вправ (5–10 хвилин). Перед виконанням протоколу обов’язковою є розминка (3 хвилини), після — реєстрація періоду відновлення (від 5 до 10 хвилин). Можливі варіанти велоергометричних протоколів з визначенням VO2 max прямим методом наведені в табл. 3 [30]. 
Під час виконання тесту бажано досягнути максимальних показників фізичних можливостей дитини і бути обережним, щоб не закінчити тест занадто швидко. Існує три загальні показання для припинення тесту з фізичним навантаженням: 1) коли результати діагностики встановлені та подальше тестування не надасть додаткової інформації; 2) при виході з ладу контрольного обладнання; 3) коли знаки або симптоми вказують на те, що подальше тестування може поставити під загрозу самопочуття пацієнта. Слід спробувати швидко ідентифікувати джерело симптомів пацієнта до припинення проби, щоб тест не було припинено передчасно. Наприклад, запаморочення під час фізичного навантаження може свідчити про зниження серцевого викиду, але якщо АТ і ЧСС пацієнта збільшуються, зберігається нормальний серцевий ритм, рівень сатурації, то, ймовірно, причина запаморочення не зниження серцевого викиду, а інша [30].
Завжди слід миттєво припиняти проведення проби при таких ознаках: зниження ЧСС при збільшенні навантаження, пов’язане із сильною втомою, запамороченням (ознака недостатнього серцевого викиду); прогресуюче падіння систолічного АТ на фоні підвищення робочого навантаження; тяжка гіпертензія, систолічний АТ більше ніж 190–220 мм рт.ст., діастолічний АТ більше ніж 95–125 мм рт.ст.; біль у ділянці серця; нестерпні з точки зору пацієнта задишка і тахікардія; прогресуюче падіння сатурації до 90 % і нижче; наявність плоскої або похилої депресії сегмента ST ≥ 3 мм; збільшення шлуночкової ектопії на фоні збільшення навантаження [30].
Під час виконання проб з фізичним навантаженням можливе виникнення різних ускладнень, зокрема серцевих (брадиаритмії, тахіаритмії, гострий коронарний синдром, артеріальна гіпотензія, синкопе та шок), несерцевих (травма опорно-рухового апарату та м’яких тканин) та інших (сильне відчуття втоми і нездужання, запаморочення) [13].
Стандартизована методика оцінки толерантності до фізичного навантаження дає можливість отримати найточніші результати тестування та має найбільшу діагностичну цінність. Попри це серцево-легеневе тестування з фізичним навантаженням і визначенням VO2 max прямим методом має декілька недоліків, зокрема складне дороге обладнання, наявність спеціально облаштованої лабораторії, високі експлуатаційні витрати, у тому числі для газоаналізаторного обладнання, що потребує ретельного обслуговування та калібрування [19].
У науковій заяві Американської асоціації серця (АНА) під назвою «Кардіореспіраторний фітнес у молоді: важливий маркер здоров’я» (Cardiorespiratory Fitness in Youth: An Important Marker of Health), що опублікована в 2020 році, вказується на можливість та доцільність застосування тестів без аналізу видихуваної суміші газів [34]. Це групи тестів, під час яких визначається так званий прогнозований VO2 max (VO2 max predicted) з використанням непрямого методу, тобто за допомогою математичної формули залежно від протоколу виконання тесту з урахуванням ЧСС, пройденої відстані, кількості присідань, найвищої потужності, досягнутої під час випробування, об’єму виконаної роботи, маси тіла тощо [19]. 
Моніторинг роботи ССС під час виконання цих тестів можна проводити за допомогою портативних пульсоксиметрів, які забезпечують постійне вимірювання ЧСС та сатурації. За відсутності портативного обладнання моніторинг проводиться до, під час і після проби [30].
Такі тести є альтернативою для оцінки функціональної здатності ССС і мають такі переваги, як низькі експлуатаційні витрати, простота застосування та доступ до тестових місць. З іншого боку, існує ймовірність, що оцінка VO2 max з використанням непрямих методів його визначення може мати похибки вимірювань і меншу діагностичну цінність [8].
За даними огляду літератури та наукових робіт, у яких проводився аналіз результатів VO2 max, отриманих прямим і непрямим методом обрахунку, було встановлено, що в одному із досліджень було визначено сильний кореляційний зв’язок між VO2 max, що був виміряний прямим методом під час велоергометрії, і прогнозованим VO2 max, що був отриманий непрямим методом, у спортсменів, які виконували 20-метровий човниковий біг (r = 0,78) [36]. Схожі дані наводяться і в дослідженні бразильських учених, які не виявили істотних відмінностей VO2 max у випадку прямого і непрямого вимірювання [21].
Таким чином, можна стверджувати, що тести непрямого вимірювання VO2 max демонструють сильну кореляцію з тестами прямого вимірювання, що свідчить про рівнозначність обох методів для оцінки толерантності до фізичного навантаження [36]. 
Існує більше ніж 20 видів тестів без аналізу видихуваної суміші газів з непрямим визначенням VO2 max, які поділяються на дві основні групи: польові тести (Field-Based Tests) та офісні тести (Office-Based Tests) [34]. 
До різновидів польових тестів належать: човниковий біг на 20 метрів та тест «12-хвилинний біг». Методика виконання човникового бігу на 20 метрів така: пацієнт біжить між 2 лініями на відстані 20 метрів одна від одної зі стартовою швидкістю 8,5 км/год для дівчаток і 10 км/год для хлопчиків та слідкує за звуковими сигналами. Коли дитина чує короткий звук, вона повинна бути на одній із цих двох ліній, а коли чує довгий звук — збільшити швидкість приблизно на 0,5 км/год 
за 1 хв. Дитина продовжує бігати доти, доки може підтримувати ритм бігу. Прогнозований VO2 max обраховується за формулою: VO2 max predicted (мл/кг/хв) = = 31,025 + 3,248 × V (км/год) – 3,248 × вік (у роках) + + 0,1536 × (вік × V), де V — це швидкість. При виконанні тесту «12-хвилинний біг» обстежувана дитина отримує вказівку бігати або швидко ходити, коли це необхідно для запобігання надмірному виснаженню, протягом 12 хвилин. Після виконання тесту вимірюється пройдена відстань в милях. Прогнозований VO2 max обчислюється за формулою: VO2 max predicted = 35,97 × дистанція (милі) – 11,29) [8, 34]. 
Офісні тести містять різні варіації виконання проб і поділяються на дві підгрупи: без використання тренажерів (так звані альтернативні проби) та з використанням. До першої підгрупи належить тест «6-хвилинна ходьба», при виконанні якого пацієнта заохочують спробувати пройти якомога більшу дистанцію за 6 хвилин. Прогнозований VO2 max обчислюється за формулою: VO2 max predicted (мл/кг/хв) = 553,289 + (–2,11 × вік (у роках)) + (45,323 × стать (хлопчики = 1, дівчатка = 0)). Також до цієї групи належить степ-тест (Queen’s college step test, QCT), при якому дитина виконує степінг (піднімається та опускається зі степ-дошки) протягом 3 хвилин зі швидкістю 24 кроки на хвилину для хлопчиків і 22 кроки на хвилину для дівчаток. Після завершення виконання тесту вимірюється ЧСС на сонних артеріях за перші 15 секунд відновного періоду. 15-секундну ЧСС конвертують в ЧСС за хвилину і для прогнозування VO2 max використовують таке рівняння: для хлопчиків VO2 max predicted (мл/кг/хв) = 111,33 – (0,42 × ЧСС (уд/хв)), для дівчаток VO2 max predicted (мл/кг/хв) = 65,81 – (0,1847 × ЧСС (уд/хв)) [8, 34].
За рекомендаціями МОЗ України, проба Руф’є є скринінговим методом визначення толерантності до фізичного навантаження та виявлення порушень функціональних властивостей ССС. Однак недоліком проведення проби Руф’є є неможливість обчислити показник VO2 max. Подібною за технікою виконання до проби Руф’є є QCT. Існує дослідження, що встановлює сильний кореляційний зв’язок між ЧСС та показником VO2 max у молодих людей під час виконання степ-тесту незалежно від частоти кроку (r = 0,8, р < 0,01) [15]. Це дає можливість припустити наявність кореляційного зв’язку між ІР та прогнозованим VO2 max, що створює перспективу подальших досліджень щодо вивчення діагностичної цінності проби Руф’є. 
Друга підгрупа офісних тестів містить проби з використанням велоергометра (протокол Астранда — Римінга (Astrand-Ryhming Protocol), максимальний велосипедний тест Storer (Storer Maximal Bicycle Test), тест субмаксимального циклу YMCA (The YMCA Sub-maximal Bicycle Test), Milfit-тест (Miltary Fitness Test), PWC 170 (Physical working capacity 170)) або бігової доріжки (одноступінчастий тест ходьби на біговій доріжці (Single-Stage Sub-maximal Treadmill Walking Test or Ebbeling Test)) та обчислення прогнозованого VO2 max непрямим методом, тобто за математичною формулою [34].
Наприклад, при виконанні велоергометрії за протоколом PWC 170 дитина крутить педалі велоергометра зі швидкістю 60–70 обертів на хвилину з початковим робочим навантаженням 1 Вт/кг. Далі навантаження збільшується на 20–25 Вт кожні 3 хвилини до моменту досягнення ЧСС 170 ударів на хвилину. На цьому моменті проба зупиняється і фіксується найвища потужність, досягнута під час тесту. Тривалість виконання проби не більше ніж 10 хв. Прогнозований VO2 max вираховується за таким рівнянням: VO2 max predicted = 3,5 + 12 × P max/m, де P max — це найвища потужність, досягнута під час випробування (Вт), m — маса тіла обстежуваного (кг). Після цього 10 хв триває фаза відпочинку, під час якої продовжує реєструватися ЧСС, АТ, ЕКГ, сатурація [8, 34]. 
Варто додати, що також існує низка математичних формул, які дозволяють обрахувати прогнозований VO2 max без результатів фізичного навантаження, які можуть враховувати різні показники: масу, зріст, індекс маси тіла (ІМТ), стать та вік. Наприклад, для хлопчиків VO2 max predicted = 60 – 0,55 × вік (у роках), для дівчаток VO2 max predicted = 48 – 0,37 × вік (у роках). Проте з огляду літератури відомо, що вірогідність цих показників є дискутабельною і в переважній більшості кореляції між отриманими результатами та VO2 max, отриманим прямим методом, не відмічається [35].
Діагностична цінність описаних методик оцінки толерантності до фізичного навантаження полягає у можливості постійного моніторингу ЧСС, АТ, запису ЕКГ, фіксації рівня насичення крові киснем, визначення пікового або максимального VO2 max прямим і непрямим методом. Інтерпретація отриманих результатів створює значні можливості діагностичного пошуку для лікаря-педіатра [30]. 
Наприклад, при аналізі ЧСС важливо оцінити її приріст, який у нормі відбувається поступово зі зростанням потужності навантаження і відновлюється до початкових значень на 3–5-й хвилині після його припинення. Раннє досягнення ЧСС 150–170 уд/хв є однією з ознак порушення толерантності до фізичного навантаження. Надмірно виражена тахікардія може означати тяжке органічне ураження серця (дилатаційна кардіоміопатія, постміокардитичний кардіосклероз), а надмірно низька ЧСС може бути пов’язана із синдромом слабкості синусового вузла, вживанням бета-блокаторів, високим рівнем фізичної тренованості [26].
АТ є важливою змінною для оцінки реакції на фізичні вправи. Рівень АТ пов’язаний як з серцевим викидом, так і з периферичним судинним опором. У нормі при фізичному навантаженні відбувається збільшення серцевого викиду, що призводить до підвищення систолічного артеріального тиску (САТ) на кожному прогресивному етапі тесту. Розширення судин, що спостерігається при фізичних навантаженнях, зазвичай приводить до збереження діастолічного артеріального тиску (ДАТ) без змін. У нормі АТ повинен наблизитися до початкових цифр протягом 6–8 хв фази відпочинку [31]. Відсутність відповідного підвищення САТ при фізичному навантаженні може вказувати на серцеву дисфункцію. Падіння САТ може бути пов’язане з серцевою недостатністю або обструкцією лівих відділів серця (аортальний стеноз) [20].
Залежно від реакції АТ на фізичне навантаження виділяють такі типи реакції:
1. Нормотонічна — характеризується поступовим збільшенням АТ у відповідь на фізичне навантаження і поступовим поверненням до вихідних значень на 3–5-й хвилині відпочинку. Звичайний приріст САТ становить 70–75 мм рт.ст., ДАТ знижується або не змінюється.
2. Гіпотонічна — характеризується зниженням ДАТ більше ніж на 30 мм рт.ст., приріст САТ становить менше ніж 60 мм рт.ст.
3. Гіпертонічна — характеризується ізольованим підвищенням САТ більше ніж 160–180 мм рт.ст. або підвищенням і САТ, і ДАТ більше ніж 160–180/80–100 мм рт.ст.
4. Дистонічна — характеризується великою різницею між САТ і ДАТ (пульсовий тиск), приріст САТ до 220–230 мм рт.ст. і значне зниження ДАТ менше ніж 40 мм рт.ст. [26].
Отримавши результати ЧСС і АТ до фізичного навантаження (ЧСС0, АТ0) та максимальні ЧСС і АТ, досягнуті під час виконання проби (ЧССмакс., АТмакс.), можна обчислити показники резервних можливостей міокарда та оцінити раціональність їх використання [23], а саме:
1. Подвійний добуток (ПД = САТ × ЧСС/100), приріст якого характеризує міокардіальні резерви.
2. Хронотропний резерв (ХР = ЧССмакс. – ЧСС0) та індекс хронотропного резерву (ІХР = (ЧССмакс. – – ЧСС0)/ЧСС0)) — описують серцевий компонент функціональних резервів.
3. Інотропний резерв (ІР = САТмакс. – САТ0) та індекс інотропного резерву (ІІР = (САТмакс. – САТ0)/САТ0)) — описують судинний компонент функціональних резервів.
4. Серцевий навантажувальний індекс (СНІ = = ПД/W, де W — це максимальна потужність фізичного навантаження, що виконане пацієнтом, у Вт) — характеризує гемодинамічне забезпечення фізичного навантаження.
5. Індекс енергетичних витрат (ІЕВ = ПД × 100/А, де А — це об’єм виконаної роботи, у кГм), коефіцієнт витрачання резервів міокарда (КВРМ = приріст ПД × 100/А), індекс ефективності роботи серця (ІЕРС) — характеризують раціональність використання резервів скоротливої роботи серця [22, 25]. 
Запис ЕКГ під час проведення проб з фізичним навантаженням має на меті провести точну оцінку ЧСС на висоті фізичного навантаження, діагностику та оцінку аритмії, оцінку аномалій провідності, зміни інтервалу QT, сегмента ST і зубця Т, що відповідають критеріям ішемії міокарда [30].
Оцінка сатурації киснем крові проводиться з метою визначення наявності гіпоксемії. Наприклад, у нормі показник сатурації при фізичному навантаженні тримається на рівні більше ніж 90 %. Менший показник вважається патологічної реакцією на виконання проби, що спостерігається при захворюваннях ССС, ДС і є показанням до миттєвого припинення тестування [30]. 
Як уже зазначалося, VO2 max є стандартом оцінки толерантності до фізичного навантаження; це оптимальний маркер здоров’я ССС та загальної фізичної форми людини, що означає максимальний об’єм кисню, який споживається й транспортується до працюючих скелетних м’язів під час інтенсивних вправ [3].
Фізіологія отримання показника VO2 max складається з двох основних елементів — центрального та периферичного і виглядає так. Центральний компонент містить серцевий викид (СВ), який, у свою чергу, складається з добутку ЧСС і ударного об’єму (УО) — це кількість крові, яку накачує серце за один удар. Зі збільшенням інтенсивності вправ лінійно зростає і ЧСС, доки не буде досягнуто максимальної ЧСС, і УО. У відповідь на раптове фізичне навантаження СВ досягає плато у нетренованих осіб на рівні приблизно 40 % від VO2 max [33]. Це плато виникає, коли ЧСС настільки висока, що шлуночки не мають достатньо часу, щоб максимально наповнитися кров’ю до наступного скорочення. Як наслідок, зафіксований результат VO2 max не є коректним. Саме тому при проведенні проби необхідно акцентувати увагу на поступовому збільшенні фізичного навантаження з метою резервування часу, необхідного для адаптації СВ і отримання вірогідного VO2 max [40]. 
Робота периферійного компонента VO2 max залежить від таких факторів: тонус і щільність капілярів і мітохондрій, швидкість окисного фосфорилювання, концентрація гемоглобіну. Порушена робота цих факторів, обумовлена генетично або наявністю низької фізичної підготовки чи анемії, погіршує транспорт кисню до периферичних тканин, які виконують роботу, і, відповідно, результат VO2 max буде заниженим [42]. 
Інтерпретація цього показника є складним питанням, особливо у дітей, оскільки результат VO2 max залежить від низки фізіологічних обмежувальних факторів. Наприклад, певні індивідуальні похибки, що можуть становити до 50 % отриманого VO2 max у нетренованих популяціях, незважаючи на фізичну підготовку обстежуваної дитини, можуть пояснюватися генетично успадкованими особливостями [7]. Хлопчики демонструють відносно вищий рівень аеробної підготовленості через нижчий рівень жирової тканини в організмі, більші розміри серця та вищий рівень гемоглобіну для транспортування кисню в крові. Також середньостатистичні показники залежать від властивостей популяції, тобто народу, країни чи регіону [9]. 
Описані фактори, а також відхилення роботи центрального та периферичного компонентів ускладнюють можливість створення стандартизованих показників для оцінки VO2 max. Проте при огляді літератури нами було встановлено, що найбільш поширеним та цитованим варіантом аналізу VO2 max у дітей є класифікація, що наведена в табл. 4 [18]. 
Діагностична цінність показника максимального споживання кисню також полягає в тому, що за його допомогою можна оцінити вплив різних захворювань на рівень толерантності до фізичного навантаження [41]. 
Нами було досліджено вплив перенесеного гострого епізоду COVID-19 на толерантність до фізичного навантаження у дітей та підлітків. Для цього була використана методика виконання офісного тесту з використанням велоергометра за протоколом PWC 170 і оцінка показника максимального споживання кисню (VO2 max), виміряного непрямим методом. У дослідженні взяли участь 27 дітей віком від 9 до 18 років, серед яких було виділено дві обстежувані групи. Перша група — 15 дітей, які перехворіли на COVID-19, друга група — 12 дітей, які на COVID-19 не хворіли. Порівняння VO2 max у дітей обох груп показало, що у першій групі (n = 15) показник VO2 max становив у середньому 29,87 ± 7,4 мл/хв/кг, p < 0,001, а у другій групі (n = 12) — 37,54 ± 6,4 мл/хв/кг, p < 0,001. Таким чином, середнє VO2 max у дітей першої групи нижче порівняно із середнім значенням VO2 max у другій групі, що свідчить про зниження толерантності до фізичного навантаження у дітей, які перенесли COVID-19.
Об’єм отриманих результатів під час виконання проб з фізичним навантаженням залежить від можливостей лабораторій, що проводять такі проби, та їх оснащення. Очевидно, що найбільшу діагностичну цінність має серцево-легеневе тестування з фізичним навантаженням, при якому VO2 max визначається прямим методом. Проте і виконання офісних тестів на тренажерах (велоергометрах, бігових доріжках) без газоаналізаторного обладнання, але із записом ЧСС, АТ, ЕКГ, сатурації дає можливість вивчати ті ж показники. Єдина відмінність — це визначення VO2 max непрямим методом. Як уже раніше зазначалося, обидва результати мають сильний кореляційний зв’язок і тому майже однакову діагностичну цінність [30]. 
Проведення польових та офісних тестів без додаткового обладнання та газоаналізаторної установки має найменшу діагностичну цінність, але не виключає можливість обрахунку VO2 max непрямим методом та певних показників міокардіальних резервів на основі результатів часткового моніторингу ЧСС, АТ, рівня насичення крові киснем [34].
Таким чином, у статті розглянуті світові рекомендації щодо використання різних методик аналізу рівня толерантності до фізичного навантаження у дітей. Визначення цього показника необхідне для оцінки ЧСС, АТ, серцевого ритму, VO2 max на фоні фізичного навантаження, що дозволяє оцінити функціональні можливості ССС, ДС, фізичної підготовки та стан здоров’я дитини в цілому. Золотим стандартом оцінки толерантності є серцево-легеневе тестування з фізичним навантаженням та визначенням VO2 max прямим методом. Проте існує і значна кількість інших, більш доступних методів, описаних у статті, які за своєю значимістю не поступаються стандартизованому методу. Їх використання дає можливість визначити VO2 max непрямим методом, показники якого корелюють з прямим VO2 max і мають вагому діагностичну цінність при оцінці толерантності до фізичного навантаження у дітей. 
Отримані нами результати велоергометричної проби та показники непрямого VO2 max у дітей, які перенесли COVID-19, свідчать про зниження толерантності до фізичного навантаження різного ступеня у дітей після COVID-19. Описані зміни вказують на нераціональне використання функціональних резервів ССС, ДС та погіршення стану здоров’я дітей, асоційоване з перенесеним COVID-19. 
Конфлікт інтересів. Автори заявляють про відсутність конфлікту інтересів та власної фінансової зацікавленості при підготовці даної статті.
 
Отримано/Received 07.10.2022
Рецензовано/Revised 15.10.2022
Прийнято до друку/Accepted 24.10.2022

Список литературы

  1. Alpert B.S., Flood N.L., Strong W.B., Dover E.V., DuRant R.H., Martin A.M., Booker D.L. Responses to ergometer exercise in a healthy biracial population of children. The Journal of Pediatrics. 1982. 101(4). 538-545.
  2. American College of Sports Medicine. ACSM's resource manual for guidelines for exercise testing and prescription. Lippincott Williams & Wilkins, 2012.
  3. Baechle T.R., Earle R.W. (Eds.). Essentials of strength training and conditioning. Human kinetics. 2008.
  4. Bar-Or O., Rowland T.W. Pediatric exercise medicine: from physiologic principles to health care application. Human Kinetics. 2004.
  5. Barber G. Pediatric exercise testing: methodology, equipment, and normal values. Progress in Pediatric Cardiology. 1993. 2(2). 4-10.
  6. Beltz N.M., Gibson A.L., Janot J.M., Kravitz L., Mermier C.M., Dalleck L.C. Graded exercise testing protocols for the determination of VO2max: historical perspectives, progress, and future considerations. Journal of Sports Medicine. 2016. 2016.
  7. Bouchard C., An P., Rice T., Skinner J.S., Wilmore J.H., Gagnon J., et al. Familial aggregation of VО2 max response to exercise training: results from the HERITAGE Family Study. Journal of Applied Physiology. 1999. 87(3). 1003-1008.
  8. Buttar K.K., Saboo N., Kacker S. A review: Maximal oxygen uptake (VO2 max) and its estimation methods. IJPESH. 2019. 6. 24-32.
  9. Cureton K., Bishop P., Hutchinson P., Newland H., Vickery S., Zwiren L. Sex difference in maximal oxygen uptake. European Journal оf Applied Physiology аnd Occupational Physiology. 1986. 54(6). 656-660.
  10. Falkner B., Daniels S.R., Flynn J.T., Gidding S., Green L.A., Ingelfinger J.R., et al. National high blood pressure education program working group on high blood pressure in children and adolescents. The fourth report on the diagnosis, evaluation, and treatment of high blood pressure in children and adolescents. Pediatrics. 2004. 114(2). 555-576.
  11. Ferrar K., Evans H., Parfitt G., Eston R. Submaximal exercise-based equations to predict maximal oxygen uptake in young people: A systematic review. Journal of Science and Medicine in Sport. 2013. 16. e75-e76.
  12. Fletcher G.F., Ades P.A., Kligfield P., Arena R., Balady G.J., Bittner V.A., et al. Exercise standards for testing and training: a scientific statement from the American Heart Association. Circulation. 2013. 128(8). 873-934.
  13. Fletcher G.F., Balady G.J., Amsterdam E.A., Chaitman B., –Eckel R., Fleg J., et al. Exercise standards for testing and training: a statement for healthcare professionals from the American Heart Association. Circulation. 2001. 104(14). 1694-1740.
  14. Fletcher G.F., Froelicher V.F., Hartley L.H., Haskell W.L., Pollock M.L. Exercise standards. A statement for health professionals from the American Heart Association. Circulation. 1990. 82(6). 2286-2322.
  15. Francis K., Feinstein R. A simple height-specific and rate-specific step test for children. Southern Medical Journal. 1991. 84(2). 169-174.
  16. Grant J.A., Joseph A.N., Campagna P.D. The prediction of –VO2max: a comparison of 7 indirect tests of aerobic power. The Journal of Strength & Conditioning Research. 1999. 13(4). 346-352.
  17. Herdy A.H., Ritt L.E.F., Stein R., Araújo C.G.S.D., Milani M., Meneghelo R.S., et al. Cardiopulmonary exercise test: background, applicability and interpretation. Arquivos Brasileiros de Cardiologia. 2016. 107. 467-481.
  18. Heyward V.H. The Physical Fitness Specialist Certification Manual. The Cooper Institute for Aerobics Research, Dallas TX, revised 1997 printed in Advance Fitness Assessment & Exercise Prescription, 3rd Edition. 1998. Р. 48.
  19. Гищак Т.В., Марушко Ю.В., Дмитришин О.А., Дмитришин Б.Я., Костинська Н.Г. Толерантність до фізичного навантаження та її зміни у дітей, які перенесли COVID-19 (огляд літератури, власні дані). 2022.
  20. James F.W., Blomqvist C.G., Freed M.D., Miller W.W., Moller J.H., Nugent E.W., et al. Standards for exercise testing in the pediatric age group. American Heart Association Council on Cardiovascular Disease in the Young. Ad hoc committee on exercise testing. Circulation. 1982. 66(6). 1377A-1397A.
  21. Lima A.M.J.D., Silva D.V.G., Souza A.O.S.D. Correlation between direct and indirect VO2max measurements in indoor soccer players. Revista Brasileira de Medicina do Esporte. 2005. 11. 164-166.
  22. Марушко Т.В., Марушко Ю.В., Гищак Т.В. Діагностика та удосконалення лікування вторинної кардіоміопатії у дітей (методичні рекомендації). 2016.
  23. Марушко Ю.В., Гищак Т.В. Особливості функціональних резервів серцево-судинної системи за результатами велоергометрії у дітей з первинною артеріальною гіпертензією і дефіцитом магнію та виявлених порушень. Современная педиатрия. 2017. 1(81). 92-98.
  24. Марушко Ю.В., Гищак Т.В. Проблема диагностики и коррекции сниженной толерантности к физической нагрузке у детей школьного возраста. Современная педиатрия. 2014. (7). 33-34.
  25. Марушко Ю.В., Гищак Т.В. Системні механізми адаптації. Стрес у дітей: монографія. Київ, 2014. 138.
  26. Марушко Ю.В., Гищак Т.В. Велоергометрія в практичній медицині. Здоров’я України. 2020. 4 (55). 42-45.
  27. Марушко Ю.В., Гищак Т.В., Пісоцька С.А., Марушко Т.В. Клінічне обстеження та семіотика уражень органів і систем у дітей. 2020.
  28. Марушко Ю.В., Костинська Н.Г., Гищак Т.В. Толерантність до фізичного навантаження при артеріальній гіпертензії в дітей шкільного віку залежно від маси тіла. 2021.
  29. Наказ Міністерства охорони здоров’я України та Міністерства освіти і науки України № 518/674. Інструкція про розподіл учнів на групи для занять на уроках фізичної культури. 2009. https://zakononline.com.ua/documents/show/296971___297036. 
  30. Paridon S.M., Alpert B.S., Boas S.R., Cabrera M.E., Caldarera L.L., Daniels S.R., et al. Clinical stress testing in the pediatric age group: a statement from the American Heart Association Council on Cardiovascular Disease in the Young, Committee on Atherosclerosis, Hypertension, and Obesity in Youth. Circulation. 2006. 113(15). 1905-1920.
  31. Perloff D., Grim C., Flack J., Frohlich E.D., Hill M., Mc–Donald M., Morgenstern B.Z. Human blood pressure determination by sphygmomanometry. Circulation. 1993. 88(5). 2460-2470.
  32. Polen Z.K., Joshi S. Comparison of treadmill versus cycle ergo–meter training on functional exercise capacity in normal individuals. International Journal of Current Research and Review. 2014. 6(20). 61.
  33. Powers S.K., Howley E.T., Quindry J. Exercise physiology: –Theory and application to fitness and performance (p. 640). New York, NY: McGraw-Hill, 2007.
  34. Raghuveer G., Hartz J., Lubans D.R., Takken T., Wiltz J.L., Mietus-Snyder M., et al. American Heart Association Young Hearts Athero, Hypertension and Obesity in the Young Committee of the Council on Lifelong Congenital Heart Disease and Heart Health in the Young. Cardiorespiratory fitness in youth: An important marker of health: A scientific statement from the American heart association. Circulation. 2020. 142(7). e101-e118.
  35. Rocha A.M.D., Herdy A.H., Souza P.D. Comparative analysis of direct and indirect methods for the determination of maximal oxygen uptake in sedentary young adults. International Journal of Cardiovascular Sciences. 2019. 32. 362-367.
  36. Rusdiana A. Analysis differences of Vo2max between direct and indirect measurement in badminton, cycling and rowing. International Journal of Applied Exercise Physiology. 2020. 9(3). 162-170.
  37. Сенаторова Г.С., Гончарь М.А., Саніна І.О., Онікієнко О.Л., Страшок О.І. Функціональні проби серцево-судинної системи в дитячій кардіології. 2014.
  38. Shephard R.J., Allen C. The maximum oxygen intake. An international reference standard of cardio respiratory fitness. Bull World Health Organ. 1968. 38(5). 757-64.
  39. Шевченко Н., Головко T., Агхогхо A., Маргрет M., Бернард O.-Ф. Рівень толерантності до фізичного навантаження у здорових підлітків. Актуальні проблеми сучасної медицини. 2021. (7). https://doi.org/10.26565/2617-409X-2021-7-09.
  40. Snarr R.L., Chrysosferidis P., Tolusso D. Understanding the Physiological Limiting Factors of VO2max.
  41. Su Y., Zheng L. Construction of Regression Equation for Maximum Oxygen Uptake Recognition of Respiration and Heart Rate in Exercise Training. Advances in Multimedia. 2022. 2022.
  42. Wagner P.D. Gas exchange and peripheral diffusion limitation. Medicine and Science іn Sports аnd Exercise. 1992. 24(1). 54-58.
  43. Washington R.L., van Gundy J., Cohen C., Sondheimer H., Wolfe R.R. Normal aerobic and anaerobic exercise data for North American school-age children. The Journal of Pediatrics. 1988. 112(2). 223-233.
  44. Заневський І.П., Заневська Л.Г. Модель проби Руф’є з урахуванням віку пацієнта. Теорія та методика фізичного виховання. 2013. (2). 17-27.

Вернуться к номеру