Vliv mechanických kmitů na parametry vegetativního nervového systému

Řešitelé

von Haaren, B., Münz, J., Throm, T., Sghirt, H., Hey, S., Stutz, R., Bös, K.

Instituce

Institut für Sport und Wissenschaft, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), House of Competence (HoC), Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Zellinformation (IfZ)

Úvod

VNS řídí souhrou sympatiku a parasympatiku vnitřní tělesné procesy. Podle dýchání a srdeční činnosti lze rozeznat dominanci parasympatiku nebo sympatiku. Při převažujícím vlivu parasympatiku lze očekávat zvýšenou srdeční a dechovou frekvenci a sníženou HRV (parametr LF), při převažujícím vlivu parasympatiku srdeční a dechová frekvence klesají (vyšší HRV; parametr HF). VNS lze ovlivnit extérními vlivy (např. mechanickými kmity). Podle toho lze při působení aktivujících mechanických kmitů (např. 70 Hz) očekávat aktivaci VNS, tedy dominanci sympatiku, při působení tonizujících mechanických kmitů (např. 20 Hz) dominanci parasympatiku. ATS usiluje pomocí mechanických kmitů a infračerveného záření (IR) o možné ovlivnění VNS ve prospěch aktivace, resp. relaxace. Proto bylo zkoumáno, jaký vliv mají aktivující frekvence 70 Hz, resp. tonizující frekvence 20 Hz na parametry dýchání a srdeční činnosti.

Obr. 1.: Sled pětiminutových intervalů měření před, během a po intervenci s ATS: Baseline vleže před (BL1), Intervenční interval 1 (IV1), Intervenční interval 2 (IV2), Intervenční interval 3 (IV3), Baseline vleže po (BL2).

Metody

60 žen (věk 24 let ± 2 roky) bylo vylosováno do skupin 20 Hz, 70 Hz a placebo a podstoupilo jednotlivé fáze testu (obr. 1.). Srdeční činnost byla kontinuálně snímána tříkanálovým EKG (unipolární svody; frekvence snímání 1 000 Hz), dýchání dvěma na sobě nezávislými roztahovacími pásy přes hrudník a břicho (Somno Screen, SOMNOmedics). Do vyhodnocení byly zahrnuty účinnost břišního a hrudního dýchání a parametry HRV vztahující se k času (SDNN, RMSSD, CV %) a frekvenci (LF, HF, a LH/HF). Rozdíly mezi jednotlivými skupinami v příslušných dobách měření byly zjištěny pomocí ANOVA s opakováním měření (SPSS 19). U zjištěných parametrů byla zachycena příslušná střední hodnota za časový interval (5 minut) pro BL1, IV1, 2, 3 a BL2.

Výsledky

>Všechny zjištěné parametry se signifikantně lišily v dobách měření IV1, 2, 3 a BL2. Rozdíly ve skupinách byly u abdominální dechové frekvence mezi skupinou 70 Hz (střední hodnota IV1 = 21,28 l/min) a skupinou 20 Hz (střední hodnota IV1 = 18,93 l/min). Zatímco intervenované skupiny po intervenci dále vykazovaly klesající hodnoty, u placebo skupiny hodnoty stouply (obr. 2.).

Obr. 2. Průběh středních hodnot účinnosti břišního dýchání po dobu 5 měření.

Skupina 70 Hz vykazovala ve všech pěti dobách měření signifikantně vyšší hodnoty LF než placebo skupina (p=.02; eta2=.142). Rozdíl mezi 70 Hz a 20 Hz byl signifikantní pouze po dobu intervence (p=.04; eta2=.118), skupina s 20 Hz a s placebem se signifikantně nelišily (obr. 3.). Sympatikovagální rovnováha (LF/HF) se lišila mezi skupinou 70 Hz a placebo skupinou (p=.01; eta2=.178) a skupinou 20 Hz a placebo skupinou (p=.04; eta2=.123). Střední hodnota skupiny 20 Hz po intervenci dále klesla (z 0,988 na 0,899), zatímco střední hodnota placebo skupiny vzrostla (z 0,586 na 0,772; obr. 4.).

Obr. 3. a 4. Průběh střední hodnoty HRV parametrů LF (nahoře) a LF/HF po 5 dob měření (dole).

Statistické srovnání (parametrů LF/HF) vždy pouze jedné intervenované skupiny s placebo skupinou ukazuje že hodnoty skupiny 70 Hz byly ve všech dobách měření signifikantně vyšší než hodnoty placebo skupiny (obr. 5.). Skupina 20 Hz a placebo skupina se naopak signifikantně lišily pouze v IV2 a IV3 (obr. 6.).

Obr. 5. Srovnání skupiny 70 Hz a placebo skupiny; střední hodnoty a standardní odchylky HRV parametru LF/HF.

Obr. 6. Srovnání skupiny 20 Hz a placebo skupiny; střední hodnoty a standardní odchylky HRV parametru LF/HF.

Diskuse

Signifikantní rozdíly skupiny 70 Hz a obou dalších skupin ukazují na základě vyšší dechové frekvence a nižší variability srdeční frekvence na vyšší aktivaci vyššími frekvencemi a souhlasí s očekáváním. Na základě neexistujících signifikantních rozdílů mezi skupinou 20 Hz a placebo skupinou nebylo možno rozeznat silnější tonizaci při intervenci 20 Hz. Protože jak u skupiny 20 Hz, tak i u placebo skupiny bylo aplikováno infračervené záření, mohlo dojít k překrytí účinku frekvence systému andulační terapie rovněž známým tonizujícím účinkem IR. Pro budoucí studie by mohl být zajímavý příklad tonizujících vlivů na subjekty s vegetativní nerovnováhou.

Literatura

• Hoyer, D. (2009) Zur Bedeutung und Analyse der Herzfrequenzvariabilität. Neurophysiol Lab. (31), s. 158-171.
• Haas, C.T. et al. (2004) Biomechanische und physiologische Efekte mechanischer Schwingungsreize beim Menschen. Deutsche Zeitschrift für Sportmedizin, 55(2), s. 34-43.
• Mayr, H & Ammer, K., (2007) Ganzkörpervibrationen (GKV) – Methoden und Indikationen. Eine Literaturübersicht ÖZPMR Österreich Z. Med. Rehabil, 1(17), s. 12-22.
• Siems, W et al (2010) Pain and mobility improvement and MDA plasma levels in degenerative osteoarthritis, low back pain, and rheumatoid after infrared A.irradiation Acta biochimica Polonica, 57(3), s. 319-9.