Понятие о воспринимаемом напряжении и способы его оценки
Оценка субъективного восприятия уровня нагрузки широко используется в тренировочном процессе и спортивной медицине. Связь между воспринимаемым напряжением и деятельностью человека является предметом исследований в течение последних 50 лет. Воспринимаемое напряжение (perceived exertion) — субъективное восприятие интенсивности усилия, напряжения, дискомфорта и/или усталости, ощущаемое индивидом во время выполнения любого типа физической активности (аэробных упражнений и упражнений с отягощениями, досуга или повседневной активности, профессиональной физической активности и широкого спектра досуговых и соревновательных видов спорта) [1]. В основе понятия лежит психологическая интерпретация информации, поступающей от кардиореспираторной, костно-мышечных систем, а также опосредование различных метаболических изменений.
Основоположником учения о воспринимаемом напряжении является шведский психолог Гуннар Борг (G. Borg) [2]. В своих первых исследованиях он изучал воспринимаемое напряжение как маркер субъективной адаптации к различным видам нагрузки и профессиональной деятельности. В начале 60-х годов XX века Г. Борг разработал Шкалу оценки воспринимаемой нагрузки (rating of perceived exertion, RPE) (рис. 1).
Рис. 1. Шкала Борга 6—20.
Это вертикальная шкала с численными значениями от 6 до 20 баллов и словесным описанием восприятия возрастающей интенсивности нагрузки; значение 6 означает отсутствие усилия, а значение 20 описывается как полное максимальное усилие до изнеможения.
Числовые значения первой шкалы изначально соотнесены с уровнями частоты сердечных сокращений (ЧСС) как маркера реакции организма на физическую нагрузку. Изначально 15 категорий в диапазоне от 6 до 20 предлагалось использовать для прогнозирования ЧСС путем умножения значения воспринимаемого напряжения на 10 (например, 13 баллов соответствуют выполнению упражнений с ЧСС 130 уд/мин). Однако этот принцип не реализуется на практике из-за большой индивидуальной вариабельности реакции ЧСС в зависимости от различных типов упражнений, физиологических особенностей индивидуума и условий окружающей среды.
Позже Г. Боргом предложена шкала отношения категорий, шкала Borg CR10, со значениями от 1 до 10 (рис. 2). Шкала CR10 больше подходит для ситуаций, в которых преобладают болевые ощущения [3], чаще используется для диагностики одышки, стенокардии и скелетно-мышечной боли. Шкала Borg CR10 претерпела различные модификации на протяжении многих лет [4]. В настоящее время широко используются обе шкалы: оригинальная, оценивающая интенсивность упражнений от 6 до 20 баллов, и шкала с категориями от 0 до 10.
Рис. 2. Шкала Борга CR10.
При необходимости можно соотнести значения двух шкал с помощью табл. 1 (данные получены в сравнительном исследовании B. Arney и соавт. (2019) с использованием статистического моделирования) [5].
Таблица 1. Конвертация шкал Борга 6—20 и CR10 [5]
| Шкала Борга 6—20 | Шкала Борга CR10 |
| 6 | 0,0 |
| 7 | 1,0 |
| 8 | 1,5 |
| 9 | 2,0 |
| 10 | 2,5 |
| 11 | 3,0 |
| 12 | 3,5 |
| 13 | 4,0 |
| 14 | 5,0 |
| 15 | 5,5 |
| 16 | 6,5 |
| 17 | 7,5 |
| 18 | 8,0 |
| 19 | 9,0 |
| 20 | 10,0 |
К другим субъективным методам оценки интенсивности нагрузки относятся шкала OMNI и разговорный тест [3].
Воспринимаемое напряжение, измеренное с помощью шкалы Борга, является одним из наиболее распространенных показателей, оцениваемых в исследованиях, которые посвящены изучению физических упражнений. Шкала Борга позволяет оценить совокупное ощущение изменений, возникающих в сердечно-сосудистой, скелетно-мышечной и легочной системах при выполнении физической нагрузки, являясь индикатором интенсивности выполняемых упражнений [3, 6, 7]. Она применяется для количественной оценки интенсивности и мониторинга переносимости физической нагрузки у здоровых лиц и пациентов с различными заболеваниями [8]. Следует отметить, что шкала Борга может быть использована для назначения не только аэробных тренировок, что рассматривается в данном обзоре, но и тренировок с отягощением [9].
До сих пор нет единой теории, точно объясняющей механизм восприятия усилия. В научной литературе преобладает модель афферентной обратной связи, принимаемая сегодня многими исследователями [10, 11]. Согласно этой теории, кардиореспираторная и мышечная системы, а также метаболические изменения рассматриваются вместе как источники генерации сигналов, передающихся в головной мозг. В одной из своих наиболее влиятельных публикаций Борг утверждал, что воспринимаемое напряжение «объединяет различную информацию, включая множество сигналов, получаемых от периферийных рабочих мышц и суставов, от сердечно-сосудистой и дыхательной функций, так и со стороны нервной системы» [12].
Воспроизводимость и валидность шкалы Борга продемонстрированы в исследованиях в разных ситуациях: при ходьбе [13, 14], беге [15], езде на велосипеде [16], плавании [17]; у здоровых, пожилых и при различной патологии [18—24].
Шкала Борга является надежным инструментом для оценки воспринимаемого напряжения при различных состояниях, за исключением черепно-мозговой травмы [25]. Шкалу Борга можно применять у людей с болезнью Паркинсона, у которых недоступно нагрузочное тестирование [26].
Показано, что шкала Борга коррелирует с ЧСС и максимальным потреблением кислорода (МПК) [27]. В метаанализе изучено влияние физической формы участников, их пола, типа используемой шкалы и вида нагрузки на силу связи между воспринимаемым напряжением и физиологическими показателями. Самые высокие коэффициенты корреляции оценки воспринимаемой нагрузки с различными показателями физиологических критериев обнаружены в следующих условиях: с % VO2макс — когда участники мужского пола выполняли максимальную нагрузку; с ЧСС, % VO2макс и VO2 — при выполнении непривычной для испытуемого нагрузки; с концентрацией лактата в крови — при использовании 15-балльной шкалы Борга.
J. Scherr и соавт. (2013) оценили связь между воспринимаемым напряжением и изменением физиологических параметров у 2560 мужчин и женщин (средний возраст 28 [17—44] лет) во время нагрузочной пробы на тредмиле/велоэргометре [28]. На пике нагрузки измеряли ЧСС, концентрацию лактата в крови и воспринимаемое напряжение (шкала Борга 6—20). Выявлена высокая корреляция воспринимаемой нагрузки с ЧСС (r=0,74, p<0,001) и уровнем лактата в крови (r=0,83, p<0,001). Средние значения первого и второго лактатного порогов соответствовали 10,8±1,8 и 13,6±1,8 балла соответственно. Пол, возраст, наличие ишемической болезни сердца, уровень физической активности и протокол нагрузочного теста не оказывали существенного влияния на эту связь (все p>0,05).
Согласно совместному заявлению Европейской ассоциации по профилактике и реабилитации больных с сердечно-сосудистыми заболеваниями, Американской ассоциации сердечно-сосудистой и легочной реабилитации, Канадской ассоциации кардиологической реабилитации, шкала Борга может быть использована как у здоровых людей, так и у различных категорий пациентов [29]. Примеры ее применения для выбора и контроля интенсивности тренировок, используемых с профилактической и реабилитационной целями, приведены в ряде исследований [30—34].
Использование шкалы Борга в кардиореабилитации
Особого внимания заслуживает использование шкалы Борга в кардиореабилитации. Интенсивность упражнений является ключом к достижению желаемых полезных эффектов регулярной физической нагрузки. «Золотым стандартом» дозирования интенсивности является использование VO2 (в процентах от максимального — % VO2макс или в процентах от резерва VO2 (%VO2R)) [35]. Однако проведение кардиопульмонального теста требует применения сложного оборудования и участия квалифицированного персонала. К тому же необходим высокий уровень мотивации субъекта для достижения достоверных показателей максимальной работоспособности, а в клинической практике часто приходится вынужденно ограничиваться проведением субмаксимального теста. Наличие линейной связи между VO2 и ЧСС и простота измерения последнего показателя определяют возможность его использования для назначения физических упражнений: рассчитывается процент ЧССмакс или процент резерва ЧСС. Для пациентов с кардиоваскулярной патологией, у которых нередко наблюдается нарушение регуляции сердечного ритма (имплантация электрокардиостимулирующих устройств, прием бета-блокаторов и т.д.), и в условиях часто отсутствующих результатов традиционно применяемых нагрузочных тестов особенно актуальным является использование альтернативных методов контроля интенсивности нагрузки.
В 2018 г. S. O’Neil и соавт. провели исследование в 58 американских реабилитационных центрах, целью которого являлась оценка методик, используемых для назначения тренировок и контроля интенсивности упражнений в реальной практике [36]. Показано, что результаты нагрузочного теста, на основании которых можно рассчитать тренирующую нагрузку, имелись всего у 33% пациентов. Шкала Борга была наиболее часто используемой мерой интенсивности нагрузки — с ее помощью проводили тренировки в 84% (n=49) центрах кардиореабилитации; резерв ЧСС учитывали в 34% (n=20) случаев, долю (%) от ЧССмакс — в 27% (n=16), метаболические единицы — в 27% (n=16) центров. Следует отметить, что в 67% (n=39) программ кардиореабилитации использованы одновременно несколько способов оценки интенсивности. При отсутствии нагрузочного теста таргетная интенсивность устанавливалась по увеличению частоты пульса на 20 ударов в 1 мин в 34% (n=20) случаев, а самым распространенным методом также была шкала Борга — ее одну или в комбинации использовали 64% (n=37) реабилитационных программ.
Существуют 2 подхода к использованию шкалы Борга во время тренировки. Пациент либо выполняет упражнение и периодически отвечает на вопрос «насколько Вам тяжело выполнять нагрузку?» (пассивный подход), либо нагрузка задается на определенном уровне, и пациент активно стремится удерживать уровень воспринимаемого напряжения в пределах тренировочного диапазона. Возможность оценить уровень нагрузки во время стресс-теста и сопоставить его с интенсивностью нагрузки позволяет пациенту легче ориентироваться в использовании шкалы Борга во время тренировки.
Современные рекомендации по вторичной профилактике предлагают в программах кардиореабилитации использовать уровень 12—14 баллов по шкале Борга для поддержания средней интенсивности тренировочной нагрузки [37], что соответствует 45—59% от VO2макс, 55—69% от ЧССмакс, 40—59% от резерва ЧСС (табл. 2). Уровень 12—14 будет соответствовать 50—70% от максимальной мощности нагрузки [37].
Таблица 2. Классификация относительной интенсивности нагрузки [8]
| Интенсивность нагрузки | % от резерва ЧСС | % от VO2макс | % от ЧСС макс | Оценка по шкале Борга, баллы |
| Легкая | 20—39 | 25—44 | 35—54 | 10—11 |
| Средняя | 40—59 | 45—59 | 55—69 | 12—13 |
| Тяжелая | 60—84 | 60—84 | 70—89 | 14—16 |
| Очень тяжелая | Более 85 | Более 85 | Более 90 | 17—20 |
Примечание. ЧСС — число сердечных сокращений; VO2макс — максимальный объем кислорода, мл на 1 кг массы тела в 1 мин.
Применение шкалы Борга для индивидуализации интенсивности аэробных тренировок при различных нозологических формах
Применение шкалы Борга для контроля интенсивности упражнений у пациентов с ишемической болезнью сердца, включенных в домашнюю программу кардиореабилитации, оказалось столь же эффективным, как и обычная программа, в которой нагрузку дозировали классическим способом [38]. Так, 78 пациентов, перенесших инфаркт миокарда (средний возраст 56±10 лет; фракция выброса левого желудочка 64±12%) рандомизированы на 3 группы в зависимости от способа назначения интенсивности тренировок: пациентам первой группы — на уровне 70% от резерва ЧСС, второй группы — на уровне 13 баллов по шкале Борга, для пациентов третьей группы использована комбинация объективных и субъективных показателей интенсивности (60—80% от ЧССмакс и 12—14 баллов по шкале Борга). Через 1 мес тренировок физическая работоспособность статистически значимо увеличилась у пациентов всех групп (на 33,7, 22,9 и 31,2% соответственно). Показана безопасность всех использованных методик.
В исследовании J.-Y. Tabet и соавт. (2008) 20 пациентам с ишемической болезнью сердца, получающим бета-блокаторы, проведена нагрузочная проба и определены ЧСС и мощность нагрузки, соответствующие первому вентиляционному порогу (ВП) [39]. В течение 3 последующих дней каждому пациенту проведена ежедневная тренировка, интенсивность которой регулировалась каждый раз разным способом: 1) по ЧСС на ВП; 2) по мощности на ВП 3) по шкале Борга (на уровне 14 баллов). Сравнивали физиологические показатели: VO2, ЧСС, мощность нагрузки. Все эти показатели были статистически значимо выше при дозировании интенсивности по шкале Борга и по мощности нагрузки, чем по пульсу. Классический подход к дозированию тренировки по ЧСС не обеспечивал у этих пациентов достаточного уровня тренирующей нагрузки, тогда как дозирование по уровню воспринимаемого напряжения или мощности оказалось более эффективным для достижения и поддержания более высокой интенсивности.
В исследовании R. Zanettini и соавт. (2012) аэробные тренировки в течение 5 нед, назначаемые и проводимые с помощью шкалы Борга (основная группа), были так же эффективны, как и тренировки, интенсивность которых рассчитана по резерву ЧСС и проценту от максимальной мощности (контрольная группа), но у пациентов основной группы в конце тренировочного периода фиксировались более высокая интенсивность нагрузки (при контроле тренировочной ЧСС), а 6 (17%) пациентов тренировались близко ко второму ВП, превышая заданную интенсивность. К сожалению, авторы использовали 10-балльную шкалу Борга, что затрудняет трактовку их результатов и сравнение с данными других исследований, однако используемый ими уровень «тяжело» соответствует уровню 15 баллов по шкале Борга 6—20, что выходит за границы рекомендованной средней интенсивности [40].
L. Tang и соавт. проанализировали уровень воспринимаемого напряжения и соответствующее значение ЧСС, полученные в ходе выполнения аэробной нагрузки в процессе кардиореабилитации. Показано, что независимо от вида тренировок (контролируемых в центре или неконтролируемых домашних) пациенты способны воспринимать разницу интенсивности в 1 балл по шкале Борга. Увеличение на 1 балл соответствует увеличению ЧСС на 6,1 уд/мин (95% ДИ 4,8—7,5) и 5,3 уд/мин (95% ДИ 4,0—6,5). Интенсивность тренировки, уровень физической работоспособности и характеристики пациента также не влияли на уровень связи между восприятием напряжения и ЧСС [41].
Часто контроль интенсивности тренировок у больных кардиологического профиля осуществляется способом увеличения пульса на 20 ударов от исходного уровня (ЧСС+20) [36, 42]. K. Joo и соавт. (2004) соотнесли параметры кардиопульмонального теста с параметрами тренировки, интенсивность которой дозировали либо методом ЧСС+20, либо с помощью шкалы Борга (уровень 11—13 баллов) [43]. Дозирование нагрузки методом ЧСС+20 привело к тому, что только чуть больше 50% пациентов достигли целевых показателей интенсивности в ходе тренировки (40—60% от VO2R), а 1 пациент тренировался с интенсивностью выше рекомендуемых значений. Во время тренировки с использованием шкалы Борга уровень интенсивности превысил средний у 82% пациентов, которые выполняли упражнения с интенсивностью в среднем 71% от VO2R, что превышает заданные значения и может вызывать опасения по поводу безопасности тренировки.
Используя аналогичный дизайн исследования, J. Reed и соавт. (2017) сравнили использование 3 методов дозирования нагрузки: ЧСС+20, ЧСС+30 и резерв ЧСС (%) в первые 3 нед тренировок пациентов с сердечной недостаточностью [44]. Только 26% пациентов, которым рекомендовано выполнять упражнения с интенсивностью ЧСС покоя +20, и 38% пациентов, которым рекомендовано выполнять упражнения с ЧСС покоя +30, достигли во время тренировки уровня интенсивности, соответствующего 40—60% от резерва ЧСС.
Эти исследования демонстрируют, что дозирование нагрузки способом +20—30 к пульсу покоя не всегда позволяет достичь целевых показателей интенсивности упражнений для всех пациентов. Использование же только шкалы Борга, наоборот, может привести к тому, что пациенты будут тренироваться с более высокой относительной интенсивностью. Эти данные подтверждают целесообразность на начальных этапах тренировочного процесса в отсутствие результатов нагрузочного теста использовать комбинацию различных методов назначения нагрузки и больше обращать внимание на симптомы пациента, чем стремиться к достижению целевых значений интенсивности.
Используя шкалу Борга в дополнение к контролю ЧСС, V. Malmo и соавт. применяли высокоинтенсивные интервальные тренировки у пациентов с фибрилляцией предсердий в течение 12 нед [45]. Достигнуто уменьшение продолжительности эпизодов фибрилляции с 8,1% (95% ДИ 4,1—12,8) до 4,8% (95% ДИ 2,0—7,6), тогда как у пациентов контрольной группы наблюдалось их увеличение с 10,4% (95% ДИ 4, —17,8) до 14,6% (95% ДИ 6,4—24,9). У пациентов группы высокоинтенсивных тренировок по сравнению с участниками контрольной группы статистически значимо увеличились VO2макс, фракция выброса левого желудочка, качество жизни, снизился уровень липидов.
Оценка воспринимаемого напряжения в ходе нагрузочного теста
Специалисты Американской ассоциации сердца [46, 47] и Американского колледжа спортивной медицины (ACSM) [8] рекомендуют оценивать воспринимаемое напряжение во время проведения нагрузочного теста. Шкала Борга размещается на стене перед пациентом, а при проведении спироэргометрии, во время которой положение респираторного мундштука затрудняет устный ответ, испытуемого просят жестом указывать отметку на шкале, расположенной перед ним [46]. Рекомендуется проводить оценку уровня напряжения на последней минуте каждой ступени нагрузки (а при более выраженных функциональных ограничениях — в конце каждой минуты).
Шкала Борга является дополнительным инструментом, помогающим оценить ход выполнения нагрузочного тестирования. Во время нагрузочного тестирования воспринимаемое напряжение может быть использовано как индикатор приближающейся усталости. Зона для постепенного завершения нагрузочного теста составляет 15—17 баллов [3]. Пациенты, принимающие бета-блокаторы, заканчивают тест в среднем через 153 с после достижения уровня 14 баллов по шкале Борга [48]. Большинство людей не способны достичь максимальной интенсивности во время нагрузки. В то время как верхняя граница шкалы Борга равна 20 (максимальное усилие), достижению максимального VO2, по данным исследований, соответствуют значения 17—18 баллов [49]. Продемонстрировано, что первый ВП соответствует уровню 12—13 баллов по шкале Борга, а второй — 15—16 [29].
Оценив воспринимаемое напряжение во время теста с субмаксимальной нагрузкой и учитывая наличие линейной взаимосвязи с VO2, можно предсказать максимальную работоспособность человека, и такие попытки предприняты в ряде исследований у разных категорий испытуемых [50, 51]. Дополнительные исследования могут разработать подобные протоколы и для других тестов (например, ТШХ) и других категорий пациентов.
Методологические аспекты применения шкалы Борга
Большинство пациентов легко понимают и используют шкалу Борга после надлежащих инструкций. Когда шкала используется впервые, необходимо определить опорные точки — минимум и максимум [3]. Не менее целесообразно обсудить и другие значения шкалы: 9 баллов соответствуют очень легкому усилию (медленная ходьба в комфортном темпе); 13 — умеренной, но вполне переносимой нагрузке и т.д. В руководстве по проведению нагрузочных проб и назначению нагрузки Американского колледжа спортивной медицины [8] приводится инструкция для пациента: «Выполняя упражнение, обратите пристальное внимание на ощущение, которое вы при этом испытываете. Это ощущение должно отражать общую сумму напряжения, усилий и усталости. Не отдавайте предпочтение какому-то одному фактору (боль в ногах, одышка или усталость), постарайтесь сосредоточиться на общем внутреннем ощущении напряжения. По возможности будьте максимально точны, оценивая его».
При использовании в исследованиях шкалы Борга содержание инструкций и формат шкалы могут варьировать [4]. В русскоязычных источниках также приведены различные варианты; стандартизация могла бы способствовать повышению достоверности измерений и надежности полученных результатов, более точному их воспроизведению и интерпретации.
Заключение
Шкала Борга — простой и доступный инструмент контроля (регулирования и мониторинга) интенсивности тренировок в клинической практике, играющий особую роль в реабилитации пациентов кардиологического профиля, у которых часто наблюдается нарушение регуляции сердечного ритма, а результаты нагрузочного теста отсутствуют. Способность пациента независимо мониторировать интенсивность нагрузок, распознавая оптимальный и безопасный их уровень, сегодня является одним из важных принципов кардиореабилитации [52]. Умение пациента самостоятельно регулировать интенсивность нагрузки может способствовать формированию длительной приверженности к участию в дистанционных реабилитационных программах, что особенно актуально в современной практике кардиореабилитации.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.