books in different circumstances

سرعة القلب ليست قيمة مستقرة، ولكنها تزيد أو تنقص استجابة لحاجة الجسم؛ للحفاظ على التوازن (معدل الأيض الأساسي) بين متطلبات وتوصيل الأكسجين والمواد المغذية. ويتأثر معدل إثارة العقدة الجيبية الأذينية الطبيعي بنشاط الجهاز العصبي الذاتي: حيث يزيد التحفيز الودي، ويقلل التحفيز اللاودي من معدل الاستثارة. وهناك العديد من المقاييس المختلفة التي تُستخدم لوصف سرعة القلب.

سرعة القلب وقت الراحة

ويُعرف معدل ضربات القلب القاعدي أو وقت الراحة بأنه معدل ضربات القلب عندما يكون الشخص مستيقظًا، في بيئة معتدلة الحرارة، ولم يخضع لأي جهد أو استثارة حديثة، مثل التوتر أو المفاجأة. وتشير معظم النصوص إلى أن معدل ضربات القلب النموذجي وقت الراحة في البالغين هو 60-100 نبضة في الدقيقة. وهناك مجموعة كبيرة من الأدلة تشير إلى أن المعدل الطبيعي في الواقع هو 50-90 نبضة في الدقيقة. على سبيل المثال، تزداد معدل الوفيات لجميع الأسباب بنسبة 1.22 عندما يتجاوز معدل ضربات القلب 90 نبضة في الدقيقة. فقد ارتفع معدل وفيات المرضى الذين يعانون من احتشاء عضلة القلب من 15٪ إلى 41٪ إذا كانت سرعة القلب وقت الاحتجاز في المستشفى أكثر من 90 نبضة في الدقيقة الواحدة. وكشف تخطيط القلب الكهربائي لـ 46,129 من الأفراد المعرضين لخطر الإصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية أن 96٪ لديهم معدل ضربات القلب تتراوح بين 48-98 نبضة في الدقيقة الواحدة. وأخيرا، يكشف إجماع الخبراء أن 98٪ من أطباء القلب يعتقدون أن نطاق "60 -100" مرتفع جدا، ويتفق أغلبية كبيرة منهم على أن 50 - 90 نبضة في الدقيقة هو أكثر ملاءمة. ويعتمد معدل ضربات القلب الطبيعي وقت الراحة على معدل استثارة العقدة الجيبية الأذينية في القلب، حيث توجد خلايا تنظيم ضربات القلب السريعة التي تنقل النظم الذاتي. وبالنسبة للرياضيين، فإنه ليس من غير المألوف أن يكون معدل ضربات القلب وقت الراحة بين 33 و 50 نبضة في الدقيقة.

سرعة القلب المرجوة

بالنسبة للأشخاص الأصحاء، فإن معدل ضربات القلب المستهدف هو المعدل المطلوب التوصل إليه أثناء التمارين الرياضية الذي يمّكِن القلب والرئتين من الحصول على أقصى استفادة من التمرين. ويختلف هذا النطاق النظري باختلاف العمر؛ ومع ذلك، يتم استخدام الحالة البدنية للشخص، والجنس، والتدريب السابق أيضا في الحساب. وفيما يلي طريقتان لحساب سرعة القلب المستهدفة للفرد. في كل من هذه الطرق، هناك عنصر يسمى "القوة" الذي يتم التعبير عنه كنسبة مئوية. يمكن حساب سرعة القلب كنطاق من 65-85٪ في القوة. ومع ذلك، فمن الأهمية بمكان استخلاص أقصى معدل لضربات القلب بدقة لضمان أن تكون هذه الحسابات ذات مغزى.

على سبيل المثال: شخص أقصى معدل لضربات قلبة 180 (عمره 40 عام، بحساب أقصى معدل لضربات القلب عن طريق 220 - العمر):

65٪ من القوة: (220 - (العمر = 40)) × 0.65 ← 117 نبضة في الدقيقة

85٪ من القوة: (220 - (العمر = 40)) × 0.85 ← 153 نبضة في الدقيقة

طريقة كارفونين

العوامل التي تتوقف عليها طريقة كارفونين لحساب معدل ضربات القلب المستهدف، وذلك باستخدام نطاق من القوة يتراوح من 50-85٪:

THR = ((HRmax − HRrest) × % intensity) + HRrest

• حيث THR= معدل ضربات القلب المستهدف
• HRmax= أقصى معدل لضربات القلب
• HRrest= معدل ضربات القلب وقت الراحة
• intensity= القوة

مثال لشخص HRmax= 180، HRrest= 70

50% من القوة: ((180 - 70) × 0.50) + 70 = 125 نبضة في الدقيقة

85% من القوة: ((180 - 70) × 0.85) + 70 = 163 نبضة في الدقيقة

طريقة زولادز

طريقة زولادز هي بديل لطريقة كارفونين، وتستخلص مناطق الممارسة بطرح قيم من أقصى معدل لضربات القلب:

THR = HRmax − Adjuster ± 5 bpm

• حيث THR= معدل ضربات القلب المستهدف
• HRmax= أقصى معدل لضربات القلب
• Adjuster: الضابط

منطقة الضابط1 = 50 نبضة في الدقيقة

منطقة الضابط 2= 40 نبضة في الدقيقة

منطقة الضابط 3= 30 نبضة في الدقيقة

منطقة الضابط 4= 20 نبضة في الدقيقة

منطقة الضابط 5 = 10 نبضات في الدقيقة

على سبيل المثال: شخص HRmax= 180:

المنطقة 1 (تمارين سهلة): 180 - 50 ± 5 ← 125 - 135 نبضة في الدقيقة

المنطقة 4 (تمارين صعبة): 180 - 20 ± 5 ← 155 - 165 نبضة في الدقيقة

الحد الأقصى لمعدل ضربات القلب

الحد الأقصى لمعدل ضربات القلب (HRmax) هو أعلى معدل لضربات القلب يمكن للفرد تحقيقه دون مشاكل حادة خلال إجهاد التمرين، وينخفض بشكل عام مع التقدم في السن. ولأن الحد الأقصى لمعدل ضربات القلب يختلف حسب الفرد، فإن الطريقة الأكثر دقة لقياس HRmax لأي شخص هو عن طريق اختبار الضغط القلبي. في هذا الاختبار، يخضع الشخص للإجهاد الفسيولوجي الخاضع للرقابة (بواسطة جهاز المشي) مع مراقبته من قِبَل جهاز تخطيط القلب. ويتم زيادة كثافة التمرين دوريا حتى يتم الكشف عن بعض التغييرات في وظيفة القلب على شاشة تخطيط القلب، وعند هذه النقطة يتم وقف التمرين. وتتراوح المدة النموذجية للاختبار من عشر إلى عشرين دقيقة.

وكثيرا ما يُنصح الكبار الذين يبدأون نظام تمارين جديدة بإجراء هذا الاختبار فقط في وجود الطاقم الطبي، وذلك بسبب المخاطر المرتبطة بارتفاع معدلات ضربات القلب. وغالبا ما تستخدم معادلة لتقدير معدل ضربات القلب الأقصى للشخص للأغراض العامة. ومع ذلك، فقد تم انتقاد هذه الصيغ التنبؤية بأنها غير دقيقة لأنها عممت متوسطات السكان، وعادة ما تركز على عمر الشخص. ومن الثابت أن هناك "علاقة ضعيفة بين معدل ضربات القلب القصوى والعمر"، مع وجود انحرافات معيارية كبيرة بالنسبة لمعدلات ضربات القلب المتوقعة.

يتم استخدام عدد من المعادلات لتقدير HRmax.

تأثير التوتر

يُحفز كل من المفاجأة والتوتر استجابة فسيولوجية للجسم في صورة رفع معدل ضربات القلب بشكل كبير. وفي دراسة أجريت على 8 من الممثلين من الطلاب والطالبات الذين تتراوح أعمارهم بين 18 و 25، مع ملاحظة رد فعلهم على حدث مفاجئ (سبب التوتر) خلال القيام بمسرحية من حيث معدل ضربات القلب. وقد وُجِد في البيانات التي تم جمعها أنه كان هناك توجه ملحوظ بين مواقع الممثلين (على خشبة المسرح وفي الكواليس) وارتفاع معدلات ضربات قلوبهم نتيجة للتوتر، حيث تكون استجابة الممثلين الموجودين في الكواليس للضغط في الحال، والدليل على ذلك هو الارتفاع الفوري لمعدل ضربات القلب في اللحظة التي وقع فيها الحدث غير المتوقع، لكن الممثلين الموجودين على خشبة المسرح وقت وقوع الحدث المفاجئ تفاعلوا بعد مرور 5 دقائق (يتضح ذلك من خلال ارتفاع معدل ضربات القلب على نحو متزايد). ويُدعَم هذا الاتجاه فيما يتعلق بالضغط ومعدل ضربات القلب من قِبَل دراسات سابقة. حيث يكون للمشاعر السلبية تأثير مُطَوّل على معدل ضربات القلب لدى الأفراد الذين تأثروا بشكل مباشر. بينما في ما يتعلق بالشخصيات الموجودة على خشبة المسرح، فقد ارتبط بطء الاستجابة للحدث بالدفاع السلبي غيرالفعّال، مع توقع أن يكون انخفاض استجابة معدل ضربات القلب الأولية له ميل أكبر إلى الانفصال. وعلاوة على ذلك، يجب ملاحظة أن معدل ضربات القلب هو مقياس دقيق للتوتر والاستجابة الهائلة التي يمكن ملاحظتها بسهولة لتحديد آثار بعض الضغوطات.

نيس وآخرون

واستنادا إلى قياسات 3320 من الرجال والنساء الأصحاء الذين تتراوح أعمارهم بين 19 و 89 عاما، بما في ذلك التعديل المحتمل لتأثير نوع الجنس، وتكوين الجسم، والنشاط البدني، وجد نيس وآخرون أن

• أقصى معدل لضربات القلب= 211 − (0.64 × السن)

وقد ُوجِد أن هذه العلاقة أُقيمت بغض النظر عن نوع الجنس، أو النشاط البدني، أو الحد الأقصى لامتصاص الأكسجين، أو التدخين، أو مؤشر كتلة الجسم. ومع ذلك، يجب الوضع في الاعتبار وجود خطأ قياسي في التقدير 10.8 نبضة / دقيقة عند تطبيق الصيغة على الإعدادات السريرية، وخَلُصَ الباحثون إلى أن القياس الفعلي عن طريق الاختبار الأقصى قد يكون مُفضَل كلما كان ذلك ممكنا.

تاناكا ومونهان وسيلز

من تاناكا، ومونهان، وسيلز (2001):

• أقصى معدل لضربات القلب= 208 - (0.7 × السن)

وقد خَلُصَ تحليلها التلوي (من 351 دراسة سابقة شملت 492 مجموعة و 18,712 موضوعا)، والدراسة المختبرية (على 514 من الأشخاص الأصحاء) إلى أنه، باستخدام هذه المعادلة، يرتبط HRmax ارتباطا قويا جدا بالسن (r = -0.90). وكانت معادلة الانحدار التي تم الحصول عليها في الدراسة المعملية (209 - 0.7 x العمر) مماثلة تقريبا لتلك الناتجة من التحليل التلوي. وأظهرت النتائج أن HRmax لايعتمد على الجنس ولا الاختلافات الواسعة في مستويات النشاط البدني المعتاد. كما وجدت هذه الدراسة انحرافا معياريا بمقدار 10 نبضات في الدقيقة لكل فرد في أي عمر، بمعنى أن صيغة HRmax المعطاة لديها دقة بمقدار ± 20 نبضة في الدقيقة.

وفي عام 2007، قام باحثون في جامعة أوكلاند بتحليل أقصى معدلات ضربات القلب ل 132 شخص تم تسجيلهم سنويا لأكثر من 25 عاما، وأنتجوا معادلة خطية مشابهة جدا لصيغة تاناكا، أقصى معدل لضربات القلب= 206.9 - (0.67 × السن)، ومعادلة غير خطية، أقصى معدل لضربات القلب= 191.5 - (0.007 × السن2). وكان للمعادلة الخطية فاصل قدره ± 5-8 نبضة في الدقيقة، بينما كان للمعادلة غير الخطية فاصل ذات نطاق أضيق من ± 2-5 نبضة في الدقيقة. كما تم إنتاج معادلة غير خطية ثالثة: أقصى معدل لضربات القلب= 163 + (1.16 × السن) - (0.018 × السن2).

هاسكل وفوكس

وعلى الرغم من بحوث تاناكا ومونهان وسيلز، فإن الصيغة الأكثر استشهادا على نطاق واسع لHRmax . (والتي لا تحتوي على إشارة إلى أي انحراف معياري) ما زالت:

أقصى معدل لضربات القلب= 220 - العمر

على الرغم من إرجاعها إلى مصادر مختلفة، يعتقد بشكل كبير إلى أنها وُضِعَت في عام 1970 من قِبَل دكتور ويليام هاسكل ودكتور صمويل فوكس. ويكشف التحقيق في تاريخ هذه الصيغة أنه لم يتم تطويرها من البحوث الأصلية، ولكنها نتجت عن الملاحظة استنادا إلى بيانات من حوالي 11 مرجع تتكون من البحوث المنشورة أو مجموعات علمية غير منشورة. وقد اكتسبت استخدام واسع النطاق من كونها استُخدِمَت من قِبَل مخطط كهربية القلب في مراقب معدل ضربات القلب الخاص به.

في حين أن هذه الصيغة هي الأكثر شيوعا (وهي سهلة للتذكر والحساب)، إلا أنها لا توضع في الاعتبار من قِبَل متخصصي الصحة واللياقة البدنية من ذوي الثقة لتكون مؤشرا جيدا لHRmax. وعلى الرغم من انتشار هذه الصيغة على نطاق واسع، فإن الأبحاث التي تمتد على مدى عقدين تكشف عن خطئها المتأصل الكبير، S_xy = 7-11 نبضة في الدقيقة. وبالتالي، فإن التقدير الذي يتم حسابه عن طريق أقصى معدل لضربات القلب = 220 - العمر ليس لديه الدقة ولا الميزة العلمية لاستخدامها في فسيولوجيا التمارين الرياضية والمجالات ذات الصلة.

روبرغز ولاندور

وخَلُصَت دراسة أُجريت عام 2002 لـ 43 صيغة مختلفة لـ HRmax (بما في ذلك صيغة هاسكل وفوكس - انظر أعلاه) نُشِرَت في مجلة خاصة بسيكولوجية التمارين الرياضية إلى أنه:

1. لا توجد صيغة "مقبولة" في الوقت الراهن (وقد استخدموا مصطلح "مقبول" ليعني مقبول بالنسبة لكل من التنبؤ بحجم الأكسجين المُستَهلَك، ووصف نطاقات معدل ضربات القلب خلال تدريبات التمارين الرياضية).
2. وكانت الصيغة الأقل اعتراضا هي:

أقصى معدل لضربات القلب = 205.8 - (0.685× العمر)

وكان لهذه الصيغة انحراف معياري، على الرغم من أنه كبير (6.4 نبضة في الدقيقة)، إلا أنها اُعُتُبِرَت مقبولة لوصف نطاقات معدل ضربات القلب لتدريبات التمارين الرياضية.

غولاتي (للنساء)

اقترحت الأبحاث التي أجرتها مارثا غولاتي وآخرون في جامعة الشمال الغربي في عام 2010 صيغة للحد الأقصى لمعدل ضربات القلب للنساء:

الحد الأقصى لمعدل ضربات القلب= 206 - (0.88 × العمر)

غيليش

تُعطي دراسة أُجريت عام 2008 في لوند- السويد قيم مرجعية (تم الحصول عليها أثناء قياس دَينَمِيَّة الدراجة الهوائية) للرجال:

الحد الأقصى لمعدل ضربات القلب = 203.7 / (1 + exp (0.033 × (العمر - 104.3)))

وبالنسبة للنساء:

الحد الأقصى لمعدل ضربات القلب = 190.2 / (1 + exp (0.0453 × (العمر - 107.5)))

الصيغ الأخرى

• الحد الأقصى لمعدل ضربات القلب = 206.3 - (0.711 × العمر)

(ترجع غالبا إلى "لونديري وموكبيرجر من جامعة ميسوري")

• الحد الأقصى لمعدل ضربات القلب = 217 - (0.85 × العمر)

(ترجع غالبا إلى "ميلر وآخرين من جامعة إنديانا")

قيود

تختلف معدلات القلب القصوى اختلافا كبيرا بين الأفراد. وحتى داخل فريق رياضي واحد من النخبة، مثل السباحين الأوليمبيين في العشرينات من عمرهم، الذين تم الإبلاغ عن أن أقصى معدلات ضربات القلب لهم تتراوح بين 160 و 220. ويعادل هذا الاختلاف فجوة عمرية تساوي 60 أو 90 سنة في المعادلات الخطية أعلاه، ويبدو أنها تشير إلى التباين الشديد حول هذه الأرقام المتوسطة. ومن الواضح أن النطاق واسع للغاية، ويقول البعض: "معدل ضربات القلب هو على الأرجح المتغير الأقل أهمية للمقارنة بين الرياضيين".

احتياطي معدل ضربات القلب

احتياطي معدل ضربات القلب (HR_reserve) هو الفرق بين الحد الأقصى لمعدل ضربات القلب (بقياسه أو توقعه) لشخص ومعدل ضربات القلب وقت الراحة. تقيس بعض أساليب قياس شدة التمرين نسبة احتياطي معدل ضربات القلب. بالإضافة إلى ذلك، كلما زاد الفرد من المحافظة على صحة القلب والأوعية الدموية، كلما قل معدل ضربات القلب وقت الراحة، وزاد احتياطي معدل ضربات القلب. وتعادل النسبة المئوية لاحتياطي معدل ضربات القلب النسبة المئوية لاحتياطي حجم الأكسجين.

HR_reserve = HR_max − HR_rest

حيث :

• HR_reserve هو احتياطي معدل ضربات القلب،
• HR_max هو الحد الأقصي لضربات القلب،
• HR_rest هو معدل ضربات القلب وقت الراحة

وغالبا ما تستخدم هذه المعادلة لقياس شدة التمرين (استخدمها كارفونين لأول مرة في عام 1957).

وقد تم التشكيك في نتائج دراسة كارفونين، وذلك بسبب ما يلي:

• لم تستخدم الدراسة بيانات حجم الأكسجين لتطوير المعادلة.
• تم استخدام ستة اشخاص فقط، ولم يكن الارتباط بين نسب احتياطي معدل ضربات القلب والحد الأقصى لحجم الأكسجين ذو دلالة إحصائية.

انتعاش معدل ضربات القلب

انتعاش معدل ضربات القلب (HR_recovery) هو الانخفاض في معدل ضربات القلب عند ذروة التمرين، وتم قياس المعدل بعد فترة هدوء لمدة محددة. ويرتبط الانخفاض الأكبر في معدل ضربات القلب بعد التمرين خلال الفترة المرجعية مع المستوى العالي من الصحة القلبية.

ترتبط سرعة القلب التي لا تنخفض بأكثر من 12 نبضة في الدقيقة بعد التوقف عن التمرين بدقيقة واحدة بزيادة خطر الموت. ووجد الباحثون في دراسة انتشار عيادات أبحاث الدهون، التي شملت 5000 شخص، أن معدل الوفيات في المرضى الذين لديهم (HR_recovery) غير طبيعي (الذي يعرف بأنه انخفاض إلى 42 نبضة أو أقل في الدقيقة في دقيقتين بعد التمرين) 2.5 مرة أكبر من المرضى الذين لديهم (HR_recovery) طبيعي. ووجدت دراسة أخرى أُجريت من قِبَل نيشيمي وآخرين تضم 9,454 مريض يتم متابعتهم لفترة بمتوسط 5.2 سنة زيادة في الوفيات بمعدل أربعة أضعاف في الأشخاص الذين لديهم (HR_recovery) غير طبيعي (انخفاض بمقدار ≤12 نبضة في الدقيقة بعد دقيقة واحدة من وقف ممارسة الرياضة). كما درس شيتلر وآخرون 2,193 مريضا لمدة ثلاثة عشر عاما ووجدوا أن (HR_recovery) بمقدار ≤22 نبضة في الدقيقة بعد دقيقتين "أفضل تعريف للمرضى مرتفعي المخاطر". ووجد الباحثون أيضا أنه في حين أن (HR_recovery) كان له دورا مهما في توقع سير المرض إلا أنه لم يكن له قيمة في التشخيص.

التطور

يدق القلب البشري أكثر من 3.5 مليار مرة في متوسط العمر.

تبدأ ضربات قلب الجنين البشري بعد حوالي 21 يوما من الحمل، أو بعد خمسة أسابيع من آخر فترة طمث طبيعية، وهو التاريخ الذي يُستخدم عادة لتحديد تاريخ بداية للحمل في الطب. وينشأ إزالة الاستقطاب الكهربائي الذي يحفز انقباض الخلايا العضلية للقلب بشكل عفوي داخل الخلية العضلية نفسها. يبدأ نبض القلب في مناطق تنظيم ضربات القلب وينتشر إلى بقية القلب من خلال مسار التوصيل. وتتطور خلايا منظم ضربات القلب في الأذين البدائي والجيب الوريدي لتشكيل العقدة الجيبية الأذينية والعقدة الأذينية البطينية على التوالي. وتُطوِر الخلايا الموصِلة حزمة هيس وتحمل إزالة الاستقطاب في جزء القلب السفلي.

يبدأ القلب البشري في النبض بمعدل قريب من الأم، حوالي 75-80 نبضة في الدقيقة. ثم يسرع معدل ضربات القلب الجنينية خطيا للشهر الأول من النبض، بالغًا ذروته عند 165-185 نبضة في الدقيقة خلال وقت مبكر من الأسبوع السابع (في وقت مبكر من الأسبوع 9 بعد آخر فترة طمث). ويكون هذا التسارع قرابة 3.3 نبضة في الدقيقة في اليوم الواحد، أو حوالي 10نبضات في الدقيقة كل ثلاثة أيام، بزيادة قدرها 100 نبضة في الدقيقة في الشهر الأول.

بعد ذروته خلال حوالي 9.2 أسابيع بعد آخر فترة طمث، فإنه يتباطأ إلى حوالي 150 نبضة في الدقيقة (+/- 25 نبضة في الدقيقة) خلال الأسبوع ال 15 بعد آخر فترة طمث. وبعد الأسبوع الخامس عشر، يتباطأ التباطؤ ليصل إلى معدل متوسط يبلغ حوالي 145 (+/- 25 نبضة في الدقيقة). وصيغة الانحدار التي تصف هذا التسارع قبل وصول الجنين إلى 25 مم في الطول هي:

حيث EHR = معدل ضربات قلب الجنين

ولا يوجد فرق في معدلات ضربات القلب لدى الذكور والإناث قبل الولادة.