Для непрерывного измерения частоты сердечных сокращений используются специальные мониторы. Принцип работы современных мониторов основан на регистрации биоэлектрической активности сердца. Применяемые мониторы могут быть стационарными, которые чаще всего используются в медицинских учреждениях, и портативными, которые используются в спорте, при проведении лечебной физической культуры, в космонавтике и т.д. Портативные мониторы делятся на два класса. Один класс мониторов используется для непрерывной регистрации ЧСС во время выполнения физической нагрузки, а второй — регистрирует ЧСС только при выполнении определенных конкретных упражнений.
В комплект портативного монитора входит передающее устройство, состоящее из электродов и передатчика, накладываемых на грудную клетку в виде пояса, и воспринимающее устройство в виде часов, закрепленных на руке.
Монитор ЧСС является электронным устройством, способным создавать помехи для работы других аппаратов. Поэтому лица, имеющие кардиостимулятор, инсулиновый насос или другие, встроенные в организм, аппараты, должны перед использованием монитора ЧСС проконсультироваться со своим лечащим врачом о возможности их одновременного использования.
Передача информации с помощью передающего устройства происходит либо в аналоговом, либо в цифровом режиме. Передатчики, работающие в этих режимах, между собой несовместимы. У каждого из этих режимов есть свои положительные и отрицательные стороны.
В аналоговом режиме сигнал от передающего к воспринимающему устройству передается электромагнитными импульсами с частотой 5 KHz. Поэтому такой вид передачи более подвержен помехам. Причиной помех могут быть источники электромагнитного излучения (электромоторы, линии высокого напряжения, бытовые приборы и т.д.), поскольку воспринимающее устройство не в состоянии отделить поступающий сигнал от посторонних помех. В таком случае может регистрироваться необычно высокая частота сердечных сокращений, превышающая 220 ударов в минуту, не соответствующая степени напряжения организма.
Сигнал от передающего устройства воспринимается в определенном радиусе распространения, в случае аналоговой передачи радиус восприятия достигает 1,5 метра от центра передающего устройства. Поэтому может случиться, что у находящихся близко друг от друга пользователей может происходить наложение сигнала. В таком случае воспринимающее устройство регистрирует сигналы от нескольких передающих устройств, при этом регистрируемая частота сердечных сокращений значительно отличается от действительной. Простым решением проблемы будет удаление пользователей Друг от друга на большее расстояние. Однако радикальное решение проблемы заключается в использовании кодированного сигнала при регистрации ЧСС. Кодирование сигнала заключается в добавлении к посылаемому импульсу так называемого кода, добавочного импульса, который воспринимающее устройство выделяет в начале записи и фиксирует его на протяжении всей регистрации ЧСС. Код сигнала выбирается в начале каждой новой регистрации частоты сердечных сокращений пользователем. Вероятность накладывания сигнала нескольких пользователей в таком случае весьма мала. Кодирующие передающие устройства обозначены соответствующим образом. Кодированная передача сигнала не уменьшает возможности влияния помех на запись ЧСС, так как передача сигнала происходит в аналоговом режиме.
Для цифровой передачи сигнала используется радиосигнал на частоте 2,4 GHz. Цифровая передача сигнала более помехоустойчива, так как передается информация только о длительности одного сердечного цикла. При цифровой передаче сигнала помехи чрезвычайно редки. Недостатком такой системы передачи является невозможность ее использования в воде, так как радиус распространения сигнала в воде очень маленький. Преимуществом этого способа передачи сигнала является возможность одновременной регистрации информации с дополнительных датчиков (скорости движения, частоты и (или) мощности педалирования, GPS-датчика и т.д.), так как передача с датчиков производится также в цифровом режиме.
Радиус распространения цифрового сигнала составляет от 1 до 100 метров. Возможность перекрестного накладывания сигнала сведена к минимуму, поскольку перед началом регистрации воспринимающее устройство идентифицирует уникальный код передающего устройства и регистрирует поступающие сигналы только с него.
Для регистрации частоты сердечных сокращений передающее устройство накладывается на грудную клетку ниже грудных мышц. На внутренней стороне устройства, прилегающего к коже, имеются электроды в виде двух выделенных поверхностей. С помощью
электродов снимаются изменения биоэлектрического потенциала деятельности сердца, поэтому во время регистрации ЧСС электроды должны плотно прилегать к поверхнос ти кожи. Поверхность электрода для улучшения проводимости биоэлектрического сигна ла с кожи на электрод необходимо смочить водой или покрыть специальными гелями, применяемыми при регистрации электрокардиограммы. Хорошая электропроводимость между кожей и электродами является необходимым условием качественной регистрации частоты сердечных сокращений. Процессор передающего устройства обрабатывает полученные с электродов импульсы биоэлектрической активности сердца и посылает сигнал о произошедшем возбуждении сердца на воспринимающее устройство.
При правильном наложении передающего устройства электроды соприкасаются с кожей несколько ниже грудных мышц (рис. 14). Центр передающего устройства должен быть расположен в центре грудной клетки таким образом, чтобы один электрод был слева, а другой находился справа от средней грудной линии. Чем более удалены электроды от сердца, тем выше вероятность не зарегистрировать сердечное сокращение, например, в ситуации, когда в процессе выполнения физической нагрузки электроды сползают на живот.
Крепление передающего устройства должно обеспечивать постоянный контакт между кожей и электродами. Потеря контакта одним или обоими электродами прерывает регистрацию частоты сердечных сокращений. Крепление передающего устройства должно быть плотным, исключающим его скольжение по телу вниз, и не слишком тугим, позволяющим выполнять все движения в полном объеме и не вызывающим дискомфорта от сильного натяжения.
При выборе передающего устройства необходимо подбирать соответствующий размер (XS-XXL).
Электроды из текстиля обеспечивают лучшее крепление на теле, поскольку они легко принимают контуры тела. При использовании таких электродов необходимо их достаточное увлажнение, поскольку сухими они не работают. После реги-| страции частоты сердечных сокращений электроды из текстиля необходимо промыть и высушить, поскольку пот и частицы кожи могут образовывать слой, не проводящий электричество и не позволяющий регистрировать частоту сердечных сокращений.
У пловцов возможны проблемы с регистрацией частоты сердечных сокращений, поскольку из-за особенностей строения тела передающее устройство при плавании сползает с груди. Для выхода из этого положения можно использовать клеящиеся электроды или использовать специальные подтяжки. Однократные клеящиеся электроды также лучше подходят пользователям, которые после наложения пояса на грудную клетку ощущают затруднения в дыхании или при движении.
Передающее устройство монитора может быть снабжено заменяемой или незаменяе- мой батареей. Достоинством незаменяемого варианта является отсутствие опасности попадания жидкости (воды, пота и т.д.) на электронные компоненты, мотцие вывести
лами. Наличие этих функций является минимальным условием наблюдения за ведением тренировочного процесса и анализа его эффективности по значениям частоты сердечных сокращений. Необходимо отметить важность регистрации времени выполнения физических нагрузок в соответствующих тренировочных зонах, поскольку по этим данным можно судить о том, выполнены ли спортсменом поставленные цели на конкретную тренировку или нет.
Более качественные мониторы имеют возможность записывать зарегистрированные во время выполнения физической нагрузки значения ЧСС в память. Запись может производиться от одного сердечного сокращения до другого сокращения (по величине R-R интервала электрокардиограммы) или в течение разных временных интервалов (1, 2, 5, 15 или 60 секунд). Самой точной является запись ЧСС по времени от одного сердечного сокращения до следующего. Однако при такой записи анализ данных затруднен из-за высокой вариативности значений ЧСС, обусловленных колебаниями длительности сердечного цикла. Поэтому в практике применяется запись ЧСС за более продолжительный отрезок времени. Оптимальным периодом регистрации является интервал в 5 секунд, поскольку изменения за этот период времени адекватно отражают изменения, происходящие в организме под воздействием физической нагрузки. Такой временной период регистрации значений ЧСС позволяет записывать в память данные нескольких тренировок. Более продолжительные временные отрезки записи (15 или 60 секунд) используются при регистрации ЧСС в течение длительного периода времени: 12 часов при определении величины дневной нагрузки, 24 часов при определении суточной нагрузки или за более продолжительное время при занятиях экстремальными видами спорта. Такой вариант записи используют спортсмены в тех случаях, когда отсутствует возможность обновить объем памяти монитора путем переноса информации в компьютер.
С точки зрения ведения тренировочного процесса, различаются два уровня контроля значений ЧСС. Во-первых, текущий контроль частоты сердечных сокращений в процессе тренировки за выполнением предписанной интенсивности физической нагрузки. Во-вторых, анализ зарегистрированных значений ЧСС после проведенной тренировки для оценки качества, продолжительности и нагрузочности выполненной тренировки и ее отдельных частей. Необходимо отметить, что в обоих случаях желательно наличие тренировочного плана, предписывающего величину, интенсивность и нагрузочность тренировочного занятия.
Использование монитора ЧСС при проведении тренировки позволяет в реальном режиме следить за динамикой значений частоты сердечных сокращений. При подходе, по которому для достижения конкретной цели тренировки необходимо выполнять нагрузки в определенной тренировочной зоне, на мониторе перед тренировочным занятием задаются соответствующие контрольные границы ЧСС тренировочных зон. Запрограммированный на мониторе промежуток значений ЧСС для тренировочного занятия называется контрольным диапазоном (рис. 15). Поскольку на протяжении одной тренировки могут решаться разные задачи, то на мониторе можно запрограммировать несколько зон с разными контрольными диапазонами. При выходе значений ЧСС за пределы контрольных границ заданной зоны монитор выдает звуковой или световой сигнал. В зависимости от того, превышают ли значения ЧСС верхнюю границу ЧСС или становятся меньше нижнего порога, спортсмен должен соответственно понизить (повысить) величину или интенсивность
тренировочной нагрузки, чтобы выполнять нагрузку в заданном контрольном диапазоне. При желании звуковой сигнал выхода за пределы контрольных границ можно отключить.
Использование контрольного диапазона очень важно при проведении лечебной физической культуры у больных с болезнями сердца, поскольку обеспечивает их безопасность. У таких больных занятия с частотой сердечных сокращений, превышающей верхнюю границу, могут вызвать развитие жизнеопасных состояний в виде болевого синдрома, нарушений ритма сердца, повышения артериального давления и т.д.
Нижняя граница частоты сердечных сокращений чаще используется пациентами с избыточным весом тела для усиления их мотивации к выполнению двигательной деятельности и стимуляции повышения двигательной активности.
В некоторых видах спорта (спортивные игры, единоборства) во время выполнения тренировочной нагрузки регулировать величину и интенсивность нагрузки отдельного спортсмена невозможно. Однако и у спортсменов этих видов спорта проведение анализа зарегистрированных значений ЧСС необходимо, поскольку позволяет дать оценку нагру- зочности выполненного тренировочного занятия.
Зарегистрированные в память монитора значения частоты сердечных сокращений можно видеть в цифровом виде на экране монитора, однако более эффективный анализ значений ЧСС проводится после переноса данных в компьютер и анализа с помощью соответствующих программ.
Использование мониторов ЧСС в условиях соревнований разрешено в большинстве видов спорта. Применение мониторов ЧСС спортсменами запрещено в тех видах спорта, где ношение воспринимающего устройства на руке травмоопасно (баскетбол, футбол, бокс и т.д.) или закрепление передающего устройства на грудной клетке мешает спортивной деятельности (греко-римская борьба, вольная борьба и т.д.). О допустимости использования монитора частоты сердечных сокращений спортсменом во время соревнований можно проконсультироваться у главного судьи соревнований