Многие ученые считают, что будущее за превентивной медициной: наши гаджеты будут собирать достаточное количество информации о показателях здоровья, чтобы можно было начать принимать меры еще до того, как появится реальная проблема. Пока это во многом мечты: точные замеры по-прежнему делаются в лабораториях и клиниках на дорогом и мощном оборудовании.

Тем не менее кое-что уже можно измерять и с помощью смартфона. Например — вариабельность сердечного ритма (heart rate variability, HRV). Мобильные приложения научились «распаковывать» простую метрику в десятки полезных данных об организме, по которой делаются выводы об уровне стресса, работе центральной нервной системы и многом другом.

Как это возможно? Расскажем в нашем гиде.

Космическая технология

Использовать HRV начали еще в 1960-х. Его придумали как неинвазивный способ измерять уровень стресса в организме, оценивать функциональное состояние, риск заболеть и другие параметры. Изначально HRV применяли, чтобы следить за самочувствием астронавтов. Но вариабельность оказалась таким всеобъемлющим показателем, что вскоре изучать ее стали и за пределами NASA.

Что такое вариабельность сердечного ритма

Если очень упрощать — это показатель, отражающий неравномерность вашего сердцебиения.

Сердце бьется с неравными интервалами. Если ваш пульс — 60 ударов в минуту, это не значит, что ваше сердце сокращается ровно раз в секунду. На самом деле, ваше сердцебиение выглядит примерно так:

И это совершенно нормально. Сердце и не должно биться равномерно, оно даже не должно к этому «стремиться». Напротив — чем больше неравномерность, она же вариабельность сердечного ритма, тем лучше ваше функциональное состояние.

Как измерить HRV?

Большим прорывом стало появление новых технологий — в частности, смартфонов с камерами и вспышкой. Вы просто прикладываете палец к камере, и она фиксирует каждый удар сердца — приток крови затемняет кожу.

Показатели вариабельности рассчитывают различные приложения. Среди них, к примеру, Welltory — один из топовых сервисов в этой сфере с российскими корнями. Есть еще HRV4Training — это приложение заточено под спортсменов и помогает понять, как тренировки влияют на вариабельность (и наоборот). Приложение платное, им пользуются профессиональные спортсмены вроде членов NBA, NHL и участников Олимпийских игр.

Если вы хотите повысить точность измерений, можно подключать к приложениям гаджеты, которые считывают показатель вариабельности сердечного ритма — например, нагрудный датчик, специальный фитнес-браслет или клипсу. Есть и такие приложения — в частности, CardioMood и Elite HRV, — где вариабельность измеряется не с помощью камеры, а исключительно с помощью кардиомониторов.

Также показатель вариабельности самостоятельно измеряют некоторые гаджеты: например, Apple Watch и Oura Ring (кольцо, чья основная цель — мониторинг сна). Результаты можно увидеть в приложениях Apple Health и Oura соответственно. Но тут есть нюанс: эти гаджеты измеряют всего один показатель вариабельности — и поэтому их нельзя использовать для расширенной аналитики, в том числе подключать к приложениям, разработанным именно для анализа вариабельности.

Какие показатели рассчитываются на базе HRV

Один из главных параметров вариабельности сердечного ритма — это SDNN (Standard Deviation of the Normal-to-Normal). Как можно догадаться из названия, он помогает узнать стандартное (среднеквадратичное) отклонение интервалов между ударами сердца — их еще называют RR-интервалами — от среднего значения. Именно этот параметр отслеживают Apple Watch, и его можно увидеть в приложении Apple Health.

Есть еще один важный параметр вариабельности, сходный с SDNN — RMSSD (Root Mean Square of Successive Differences). Для его расчета используется разница между каждым RR-интервалом и предыдущим интервалом — то есть этот показатель дает представление о динамике. Параметр RMSSD использует в измерении вариабельности кольцо Oura Ring — его вы увидите на графике HRV в приложении Oura.

И SDNN, и RMSSD, и RR-интервалы измеряются в миллисекундах (мс).

На базе полученных параметров — SDNN, RMSSD и RR-интервалов — высчитывают и другие показатели. Один из важнейших — это pNN50: он показывает вероятность того, что каждый случайно выбранный интервал будет отличаться от среднего более чем на 50 мс. Сравнивая здоровых людей с теми, у кого, например, есть проблемы с сердцем, можно увидеть, что у здоровых показатель pNN50 оказывается выше.

Еще на базе HRV рассчитываются «волны». Не будем углубляться в детали — просто представьте, что все RR-интервалы выстроили в столбики, и стали считать маленькие колебания волнами с высокой частотой (high frequency, HF), а большие — с низкой (low frequency, LF и very low frequency, VLF).

Какое отношение к здоровью имеют эти цифры?

Это главный вопрос. Речь здесь идет не прямом соответствии показателя состоянию организма (сдаешь анализ на кортизол –> понимаешь, какой у тебя уровень стресса), а о корреляции. Но — корреляции, подкрепленной большой статистикой.

Наблюдая, например, за показателем SDNN в течение длительных — суточных — измерений, ученые выяснили, что вариация этого показателя отражает, насколько хорошо в целом организм контролирует работу сердца. Это косвенно говорит о том, эффективна ли вегетативная (автономная) нервная регуляция организма. Обнаружили они это математически — проследив за корреляциями показателя SDNN и параметров, отражающих работу вегетатики.

С RMSSD, который достаточно точен даже при краткосрочных замерах — около 5 минут, другая история. Ученые во время своих экспериментов, тоже математически, выяснили, что в коротких промежутках на разнице между соседними ударами сердца и вариабельности сердечного ритма больше сказывается парасимпатика — та часть автономной нервной системы, что отвечает за расслабление. Именно поэтому параметр RMSSD можно использовать для того, чтобы оценить, насколько хорошо организм сейчас восстанавливается.

В итоге: RMSSD — более точный параметр для краткосрочных замеров, больше реагирует на парасимпатику, позволяет прямо сейчас оценить восстановление; SDNN — менее точный в быстрых замерах, имеет смысл наблюдать за ним в динамике, чтобы оценить, насколько вы в стрессе, сбалансирована ли автономная нервная система и не является ли ваша симпатика чересчур активированной.

Про упомянутые выше «волны» установили такие соответствия: HF-волны отвечают в большей степени за работу парасимпатической системы и за дыхание. Если они в данный момент сильны, значит, вы активно восстанавливаетесь. Мощность HF-волн недостаточна? Возможно, организм работает из последних сил, и нужно сесть и расслабиться, помедитировать и подышать.

А вот LF-волны, напротив, отражают активность симпатической нервной системы — той самой, что отвечает мобилизацией на стресс. Если их мощность достаточна, значит, вы в тонусе. Слишком высокий показатель может говорить о том, что вы перенапряглись, и нужно сбавить обороты. Низкая активность LF волн — показатель того, что вы чересчур расслаблены, и надо собраться и добавить здорового стресса в жизнь.

Еще один важный показатель — это соотношение LF/HF. Оно отражает то, насколько сбалансирована работа вегетативной нервной системы между двумя ее отделами — симпатическим и парасимпатическим. В норме это соотношение должно быть не ниже единицы.

Показатель VLF тоже говорит скорее о состоянии организма в целом. Он помогает определить, справляется ли автономная нервная система с регуляцией вашего состояния — или для борьбы со стрессом уже приходится подключать центральную нервную систему.

Как это работает: пример

Я измерила вариабельность сердечного ритма во время написания этого текста. Все показатели оказались в порядке: SDNN равен 76 мс (это даже лучше, чем в среднем у женщин моего возраста — 25–35 лет), RMSSD — 59 мс, тоже чуть лучше, чем в среднем. Если же брать нормативные диапазоны, то я буду на верхней границе нормы — отличный результат. И pNN50, который у меня равен 32,8%, находится ровно на уровне среднего здорового молодого человека.

Приложение, которое я использовала — Welltory — выдало мне вердикт: сейчас вы в хорошем состоянии, у вас много энергии, а стресс оптимален. Поэтому, например, я могу сегодня пойти на силовую тренировку или взяться за сложную задачу по работе (чем я, собственно, и занимаюсь).

Но завтра мои параметры могут быть совсем иными — а значит, я получу другие советы и буду корректировать нагрузку в соответствии со своим состоянием.

Другой пример. Вчера я сделала измерение HRV перед сном.

Показатель HF-волн был на уровне 2170 мc2, LF — 1580 мc2. Соответственно, соотношение LF/HF было равно 0,7 — вроде бы ниже нормы. Но, как выяснилось, для позднего вечера это в самый раз: это значило лишь, что я хорошо восстанавливаюсь, и организм вошел в режим расслабления перед сном.

Показатель VLF оказался равен 4495 мc2. Приложение сказало мне, что это очень много — я, видимо, слишком вымоталась, и «из-за повышенного физического или эмоционального возбуждения автономная нервная система уже не справляется с управлением ритмом вашего сердца». В этот день я прошла около 12 тысяч шагов — это почти в два раза больше, чем я хожу обычно. Наверно, проблема была в этом.

Можно проще?

Для тех, кому лень разбираться во всем многообразии сложных параметров вариабельности, приложения предлагают простой «вердикт» — для этого показатели HRV переводятся в интуитивно понятные всем факторы. В случае с Welltory, которым пользуюсь я, это стресс, энергия и продуктивность (в вечернее время параметр «продуктивность» меняется на «тяжесть дня»).

Как рассчитываются эти факторы? Все довольно просто.

Есть готовые формулы, которые исследователи вывели математически, изучая разные параметры HRV, объективные и субъективные факторы самочувствия человека. Оказалось, что уровень стресса коррелирует с SDNN и LF — показателями, связанными с симпатикой. Энергия рассчитывается на базе работы парасимпатики, то есть параметров RMSSD и HF: чем хуже работает парасимпатическая нервная система, тем больше усталости копится — и энергии становится меньше. Наконец, показатель продуктивности/тяжести дня скоррелирован с работой префронтальной коры: чем больше она вынуждена вмешиваться в контроль за работой сердца, тем меньше ресурса остается для продуктивной работы. И определить это можно с помощью параметра VLF.

А как все эти готовые формулы применимы к жизни конкретного человека? Вот как: эти формулы «калибруются» под каждого пользователя приложения. Понятно, что мы все разные — и предсказать самочувствие любого случайного человека по одной и той же формуле было бы нереально. Поэтому приложение использует самообучающийся алгоритм — и в качестве исходных данных берет ваши замеры и обратную связь о самочувствии (картинка в правом верхнем углу).

Как применять это на практике?

Вариабельность сердечного ритма — хороший способ быстро и достаточно точно оценить функциональное состояние организма. В отличие от пульса, который в большей степени отражает реакцию организма на физическую активность, HRV учитывает также ментальную и эмоциональную нагрузку. Поэтому, измерив вариабельность сердечного ритма, вы можете в целом оценить, как ваше тело переносит все происходящее в вашей жизни.

Показатели, связанные с HRV, нестабильны. Поэтому интереснее всего наблюдать за ними в динамике. Если уж решите измерять вариабельность сердечного ритма, делайте это регулярно, желательно — в одно и то же время. Хотя бы 4–5 замеров в неделю — и со временем вы сможете увидеть какие-то тренды, заметить корреляцию параметров с образом жизни и, возможно, внести в него какие-то изменения.

Наверное, не стоит относиться к показателям вариабельности слишком серьезно. Замеры не должны заменять здравый смысл и ощущения, но они могут помочь в некоторых ситуациях. Например, так.

• Можно сделать вывод о том, как работать: продолжать в том же духе, устроить небольшой перерыв и размяться, чтобы проветрить голову и восстановить энергию, или же свернуть по возможности все дела до завтра. Высокий параметр LF, который к тому же превышает HF, говорит о том, что организм в тонусе — можно продолжать дела. Если все наоборот — значит, организм уже перешел к фазе восстановления, и стоит сделать перерыв. А если и это не поможет — остановиться и перенести оставшиеся дела на утро.
• Стоит отложить тяжелую тренировку, если показатели говорят о низкой энергии. Если ваш показатель RMSSD снижается, значит, парасимпатическая нервная система работает не очень хорошо — можно подстегнуть ее, сходив на йогу. А вот когда SDNN и RMSSD достаточно высоки, это значит, что ваш организм хорошо выдерживает стресс и восстанавливается — и он будет не против пробежки или приседаний со штангой.
• Имеет смысл изменить режим сна, если данные говорят о необходимости восстановиться. Низкие параметры RMSSD и HF, особенно в совокупности с высоким VLF — знак, что стоит посвятить больше времени отдыху.
• Какие задачи выбирать: браться ли за сложные, комплексные задачи, требующие умственного напряжения, сделать что-то творческое или разобраться с рутиной. Например, если у вас высокий показатель VLF, это значит, что мозг был вынужден подключиться к управлению ритмом сердца — на сложные и творческие задачи, требующие концентрации, у него вряд ли останутся силы. Поэтому в такой день займитесь лучше рутинной работой.

Фото на обложке: Ankush Minda / Unsplash