Monitorování srdeční frekvence při výcviku potápěčů

Souhrn

Potápění s dýchacím přetlakovým přístrojem (SCUBA) je stále populárnější sportovní a rekreační aktivita. Profesní výcvik potápěčů je jednou ze specifických pracovních činností prováděných v rámci Hasičského záchranného sboru ČR. V jeho průběhu byly sledovány hodnoty srdeční frekvence u nováčků, kteří procházeli základním potápěčským výcvikem i u zkušenějších potápěčů, účastníků zdokonalovacího kurzu. Monitorovány byly hodnoty při cvičných ponorech v bazénu a při ponorech v přírodě. Porovnáním průběhu hodnot srdeční frekvence s časovým snímkem práce potápěče pod hladinou je možno příslušným časovým intervalům na záznamu přiřadit konkrétní pracovní činnost, kterou potápěč vykonával nebo událost, ke které došlo během ponoru. Při opakovaných záznamech můžeme lépe zhodnotit reaktivitu konkrétní osoby na zátěžové situace. Kromě namáhavosti práce lze při porovnání naměřených veličin hodnotit i psychickou a emoční složku zátěže, která významně ovlivňuje celkovou pracovní výkonnost. Uvedené výsledky přispívají k hodnocení aktuálního stavu organismu a posouzení jeho fyzické i psychické připravenosti k podávání plnohodnotného výkonu. Autor se rovněž zamýšlí nad organizací a úrovní poskytování zdravotní péče specialistům – potápěčům u nás a v zahraničí.

Klíčová slova:
srdeční frekvence, potápění, barotrauma, zdravotní péče

Úvod

Potápění s dýchacím přetlakovým přístrojem (SCUBA) se věnuje v posledních letech značné množství osob. Je to stále populárnější sportovní a rekreační činnost. Pro některé osoby je potápění pod vodní hladinu součástí pracovní náplně. Jsou to specialisté pracující v armádě, u policie, v hasičském záchranném sboru, báňské záchranné službě a případně i v jiných organizacích.

Potápění pod vodní hladinu, zvláště do větších hloubek, s sebou přináší několik rizikových faktorů, které mohou mít vliv na zdraví člověka [2]. Jedná se o práci v hyperbarickém prostředí, potápěč dýchá směs plynů z dýchacího přístroje pod vyšším tlakem, než je tlak atmosférický. Zvláště ve větších hloubkách je nutno počítat s rozpouštěním plynů, především dusíku, v tkáních. Při rychlém výstupu potápěče k hladině dochází při poklesu tlaku okolního prostředí k jejich postupnému uvolňování do tkání ve formě bublinek. Tyto mechanismy vedou k rozvoji dekompresní nemoci [1]. Zvláště nebezpečné je jejich uvolňování v centrální či periferní nervové tkáni, ale výrazné zdravotní poškození doprovázené subjektivními obtížemi nastává i při vzniku plynových bublin v muskuloskeletálním systému nebo v plicní cirkulaci.

Nejčastějším zdravotním postižením potápěčů je rozvoj barotraumat. Ta vznikají jako důsledek působení zvýšeného tlaku okolního hyperbarického prostředí na dutiny organismu vyplněné plynem. Nemohou-li se dostatečně vyrovnávat tlaky plynů mezi uzavřenou tělní dutinou a zevním prostředím, vzniká tlakový gradient, jehož subjektivním projevem je intenzivní bolest v dané oblasti [4].

Další faktor ovlivňující pracovní výkonnost představuje užívání ochranných oděvů. Ty sice chrání proti mechanickým vlivům i klimatickým faktorům, ale současně mohou zhoršovat jemnou nervosvalovou koordinaci a narušit dynamický stereotyp pohybové činnosti. Rovněž fyzická zátěž může být v závislosti na pracovní činnosti pod hladinou značná. Vždy na člověka působí i emoční a psychická zátěž daná člověku vývojově nepřirozeným pohybem ve vodním prostředí, často při práci za snížené viditelnosti a v neznámém prostředí a s všudypřítomným pocitem izolace a menšího bezpečí než na souši. Podvědomě působí i pocit ztížení možností poskytnutí pomoci člověku v případě nehody, úrazu nebo nepředvídané události. Část pracovních činností je spojena i s obecně psychicky zatěžujícími vlivy, např. podle rozhovorů se zkušenými potápěči nalezení či dotykový kontakt s utonulou osobou pod hladinou za minimální viditelnosti je i pro zkušené potápěče značným stresujícím stimulem. Rovněž klimatické a hydrologické faktory zevního prostředí – teplota, vlhkost, proudění vody, i když jsou do značné míry eliminovány izolačními vlastnostmi moderních typů oděvů, mohou zvláště v extrémních podmínkách nepříznivě ovlivňovat psychiku, pracovní výkonnost i zdraví člověka. K tomu přistupuje i potenciální možnost přítomnosti škodlivých látek ve znečištěném vodním prostředí, kterému se v některých případech, především při profesionálním potápění, rovněž nelze vyhnout.

Sledování reakce fyziologických parametrů potápěče na faktory zevního prostředí při ponoru a jeho hodnocení jako ukazatele zátěže organismu z pracovně hygienického a pracovnělékařského hlediska se běžně neprovádí. Určitou možnost objektivizace pracovní zátěže potápěče umožňuje postup, kdy jsme se pokusili přiřadit změny srdeční frekvence jako dostupného objektivního údaje působícím fyziologickým, psychologickým a pracovním faktorům. Na základě těchto naměřených parametrů jsme se pokusili posoudit vhodnost metody monitorování srdeční frekvence a její přínos k objektivizaci údajů o úrovni pracovní zátěže i jako zdroje informací o aktuálním zdravotním a psychickém stavu potápěče při konkrétní pracovní činnosti.

Soubor a metodika

Ve výcvikovém středisku hasičského záchranného sboru jsme měli možnost účastnit se jako pozorovatelé praktické části dvou probíhajících kurzů výcviku potápěčů. Sledovali jsme jak úplné nováčky, kteří teprve s potápěčským výcvikem začínali, tak i zkušené potápěče, kteří procházeli zdokonalovacím potápěčským kurzem. V souboru bylo zařazeno 6 nováčků průměrného věku 25 ± 2,7 let (rozmezí 22–29 let), s průměrnou výškou 181,8 ± 5,9 cm, hmotností 83,7 ± 2,3 kg a hodnotou body mass indexu 25,4 ± 1,6 kg/m². Další skupinu tvořilo 11 zkušených potápěčů průměrného věku 32,3 ± 4,5 let (rozmezí 21–39 let), s průměrnou výškou 179,9 ± 5,2 cm, hmotností 86,2 ±12,7 kg a hodnotou body mass indexu 26,6 ±3,2 kg/m².

Všichni frekventanti kurzu používali „suchý“ celotělový neoprenový oděv, vyvažovací vestu, rukavice, dýchací přístroj (SCUBA) s lahví se stlačeným dýchacím plynem, závaží. Celková hmotnost výstroje byla cca 40 kg.

V první části výcviku jsme monitorovali záznam srdeční frekvence při výcviku v krytém plaveckém bazénu hlubokém 3,6 m. Frekventanti připravovali výstroj, oblékali se, opakovaně se ponořovali, vynořovali, vyvažovali v určité hloubce, vynášeli ze dna bazénu na hladinu předměty, skákali ve výstroji do vody z okrajů bazénu a z prkna ve výšce 1,5 m nad hladinou. Pracovali ve skupině pod vedením 2 instruktorů. Po ukončení zaměstnání svlékali a ošetřovali výstroj, uklízeli a nakládali ji do vozidel.

Další den prováděly tytéž osoby ponory ve volné přírodě v zatopeném lomu. Rozdíl oproti bazénu byl především v nízké viditelnosti pod hladinou a v přítomnosti zatopených stromů, větví, kamenů a dalších překážek. Činnost potápěčů byla podobná jako v bazénu – nácvik techniky a dovedností potápění v různých hloubkách. Ponory byly prováděny ve dvojicích složených z frekventanta kurzu a instruktora.

Zkušení potápěči absolvovali ve dvojicích několik ponorů ve volné vodě přehradní nádrže a v zatopeném lomu, kdy sledovali profil dna a hledali nezvěstnou osobu.

Teplota vzduchu byla ve dnech zaměstnání 24–26 °C, teplota vody při hladině byla 18 °C, v hloubce 5–6 m 12 °C a v maximální hloubce ponoru kolem 30 m asi 6 °C. Celková délka každého ponoru trvala 25–35 minut.

Po celou dobu zaměstnání jsme monitorovali a zaznamenávali srdeční frekvenci v pětisekundových intervalech pomocí zařízení Accurex Plus, Polar Electro, Finsko. Záznamy jsme ukládali na paměťová média a pomocí programu MS Excel je vyhodnocovali v grafické i digitální podobě. Použitý typ záznamu byl zvolen z kapacitních důvodů paměti záznamového zařízení a nedovoluje zaznamenat vrcholy extrémních okamžitých hodnot srdeční frekvence.

Po ukončení zaměstnání v terénu jsme v učebně společně s instruktory výcviku rozebírali průběh zaměstnání a zaznamenávali objektivní poznatky i subjektivní dojmy potápěčů z výcviku zaznamenané v deníku. Tak bylo možné přiřadit k záznamům srdeční frekvence komentář o průběhu ponorů a pokusit se o vysvětlení některých naměřených odchylek od očekávaných hodnot.

Výsledky

Při ponorech nováčků v bazénu byla naměřena průměrná hodnota srdeční frekvence za celé zaměstnání u skupiny osob 103,4 ± 7,6 p/min. První polovina zaměstnání byla klidnější a odpovídala nácviku základních dovedností potápěče pod hladinou. Zde se průměrné hodnoty srdeční frekvence za celou skupinu sledovaných osob pohybují v rozmezí 100,3 ±21,5 p/min, maximální hodnoty jen výjimečně vystupují nad 160 p/min. Druhá, dynamičtější část zaměstnání byla pro frekventanty náročnější. Naměřené hodnoty srdeční frekvence více kolísají v čase, průměrné hodnoty za celou skupinu dosahují úrovně 105,3 ± 21,3 p/min. Naměřené maximální hodnoty srdeční frekvence se oproti první části sledování významně neliší (graf 1).

Průměrné hodnoty srdeční frekvence při ponorech v zatopeném lomu jsou proti hodnotám naměřeným při zaměstnání v bazénu poněkud vyšší a dosahují 111,6 ± 27,4 p/min. U některých jedinců, převážně u nováčků, kteří se ve volné přírodě potápěli poprvé, však hodnoty průběhu srdeční frekvence neodpovídají pouze fyzické namáhavosti práce. Výrazně se u nich projevil vliv psychické a emoční zátěže představovaný reakcí na neznámé prostředí se sníženou viditelností, ostrými skalami a potopenými stromy a větvemi, který definovali jako pocit ohrožení organismu. Graf 2 uvádí průběh hodnot srdeční frekvence u čtyř osob při shodné činnosti. Srdeční frekvence osoby č. 4 je významně ovlivněna psychickou složkou zátěže, je podstatně vyšší, neodpovídá fyzické zátěži sledované osoby a opakovaně přesahuje hodnotu 170 p/min.

Graf 3 znázorňuje průběh průměrné a maximální hodnoty srdeční frekvence v čase u skupiny zkušenějších potápěčů. Záznam začíná asi 2 hodiny před vlastním ponorem a zahrnuje „suchozemské“ aktivity při přípravě a plánování činností, nakládání výstroje, cestu na místo a aktivity související s přípravou na ponoření. Asi půl hodiny před ponorem začala aktivita potápěčů i jejich srdeční frekvence postupně plynule stoupat od výchozích 80 p/min po konečných 120 p/min. Průměrná hodnota za celou přípravnou fázi dosahovala 103,7 ± 20,7 p/min. Během ponoru ve volné vodě přehradní nádrže byla naměřena průměrná hodnota srdeční frekvence 107,4 ± 17,5 p/min, maximální hodnoty dosahovaly 150–160 p/min. Graf je dokladem značné fyzické zátěže potápěčů při přípravě k ponoru, kdy zvláště v těžko přístupných oblastech je nutno vynaložit značnou námahu při přenášení výstroje a při oblékání neoprénových oděvů. Přehled průběhů individuálních hodnot srdeční frekvence u jednotlivých osob na grafu 4 potvrzuje značný interindividuální rozptyl naměřených hodnot. U zkušených potápěčů byly vyšší hodnoty srdeční frekvence naměřeny při zahájení ponoru, pokud dále ponor probíhal klidně a bez zvláštních událostí, srdeční frekvence potápěčů s časem pomalu klesá.

Graf 5 představuje rovněž průběh typického individuálního záznamu srdeční frekvence u zkušeného potápěče před a při ponorech v přehradní nádrži. Můžeme zaznamenat klidovou hodnotu srdeční frekvence při přesunu automobilem na místo potápění, zvýšenou fyzickou aktivitu odpovídající vykládání výstroje, její přípravě před ponorem a oblékání. Následuje cesta v motorovém člunu na slunci v potápěčské výstroji na místo ponoru a dva asi 30minutové ponory do hloubky kolem 30 metrů. Ponory probíhaly normálně bez nepředvídaných událostí a v jejich průběhu dochází k postupnému snižování hodnot SF. Zvýšení hodnot následující po vynoření souvisí se svlékáním výstroje na souši a ošetřováním a ukládáním výstroje.

Graf 6 je záznamem individuálního průběhu srdeční frekvence při ponoru v přehradní nádrži. Už v počáteční fázi ponoru zde naměřené hodnoty srdeční frekvence výrazně přesahují 150 p/min a neodpovídají skutečné míře fyzické zátěže u této osoby. Uvedená osoba po necelých 10 minutách ponor přerušila pro intenzivní bolesti ve středouší. Hodnoty srdeční frekvence zde tedy nejsou odrazem míry fyzické zátěže, ale spíše probíhající stresové reakce při celkovém diskomfortu způsobeném počáteční fází katarálního zánětu středouší.

Graf 7 znázorňuje procentuální rozložení výskytu hodnot srdeční frekvence u obou skupin sledovaných osob při měření pod vodní hladinou. Hodnoty naměřené v bazénu a v zatopeném lomu patří nováčkům, hodnoty naměřené při potápění v přehradní nádrži byly získány u zkušených potápěčů. Zatímco u nováčků byla nejčastěji naměřenou srdeční frekvencí hodnota mezi 80–100 p/min., u zkušenějších potápěčů to byly hodnoty mezi 100–120 p/min. U zkušených potápěčů se hodnoty srdeční frekvence vyšší než 160 p/min vyskytují pouze ojediněle, u nováčků, především při potápění v zatopeném lomu, jsme naměřili téměř 5% výskyt hodnot srdeční frekvence vyšších než 170 p/min.

Diskuse

Hodnocení energetické náročnosti pracovní činnosti potápěče pod vodní hladinou nelze provádět podobně jako u jiných profesí. Ani monitorování a hodnocení srdeční frekvence v průběhu činnosti potápěče se běžně neprovádí a v dostupné literatuře jsme o něm poznatky nezískali. Pokusili jsme se proto zjistit, jaké jsou technické možnosti monitorování srdeční frekvence ve vodním prostředí a zda je možné využít naměřených záznamů k pracovnělékařským účelům.

Na základě našich výsledků a získaných zkušeností lze konstatovat, že za podmínek uvedených v metodické části práce je možné získat kvalitní záznam průběhu srdeční frekvence i při práci pod vodní hladinou. Porovnáním průběhu hodnot srdeční frekvence s časovým snímkem práce potápěče pod hladinou lze příslušným časovým intervalům na záznamu přiřadit i konkrétní pracovní činnost, kterou potápěč vykonával nebo událost, ke které došlo během ponoru. Při opakovaných záznamech můžeme pak lépe zhodnotit reaktivitu konkrétní osoby na zátěžové situace z kvalitativního i kvantitativního hlediska.

Bylo potvrzeno, že kontinuální záznam průběhu srdeční frekvence odpovídá do značné míry vyjádření energetické náročnosti pracovní zátěže. Vyplývá to mimo jiné např. i z našich měření shrnutých v grafu 7. Rozdíly v rozložení hodnot srdeční frekvence souvisejí s charakterem vykonávané činnosti. Nižší hodnoty naměřené u nováčků jsou odrazem jednodušších činností, kdy byly procvičovány pouze základní potápěčské dovednosti. Vyšší hodnoty u zkušenějších potápěčů jsou dány náročnější činností, tito se ponořovali do větších hloubek a prováděli náročnější průzkum dna přehrady a pátrání po nezvěstném člověku.

Záznam hodnot je však ovlivněn i působením dalších exogenních i endogenních vlivů, které nelze zanedbat. V našem sledování tak jako příklady těchto situací prezentujeme reakci na barotrauma ve středouší. Vysoké hodnoty srdeční frekvence naměřené u nováčků jsou podle našeho názoru odrazem emocí a obav nováčků při prvních ponorech v neznámém přírodním prostředí.

Při jakémkoliv posuzování výsledků měření však není možné spokojit se s pouhou křivkou průběhu srdeční frekvence. Obecně lze konstatovat, že změny v průběhu okamžitých hodnot srdeční frekvence u jednotlivců jsou podmíněny změnou intenzity zátěže organismu jako celku, to znamená mírou fyzické práce i subjektivní reakce na psychickou nebo emoční zátěž. Je nutné si takového vývoje naměřených dat všímat a dokázat změnám v průběhu křivky v řízeném rozhovoru se sledovanou osobou přiřadit odpovídající příčinu. Na jejím základě je možno dále rozhodnout o případném zásahu lékaře, psychologa nebo i o posouzení další schopnosti člověka k výkonu uvedené pracovní činnosti.

Vzhledem ke specifickému charakteru činnosti, rizikům možného zdravotního poškození, která potápění provázejí, a dokumentovaným hodnotám dosahované srdeční frekvence při potápění, které se v některých případech blíží k maximální srdeční frekvenci, je nutné se zamyslet i nad systémem lékařských prohlídek u osob, které se potápěním zabývají. Potápěči, kteří mají tuto činnost ve své profesní náplni, jsou ve většině případů současně osobami pracujícími pro organizace, které vyžadují od svých zaměstnanců zvláštní zdravotní způsobilost (armáda, policie, hasiči) [3]. Tyto mají vlastní lékařskou službu zabývající se poskytováním pracovnělékařské péče specialistům a vypracovaný systém preventivních prohlídek, které jsou na prevenci možného zdravotního poškození zaměřeny. Jejich lékaři jsou ve většině případů schopni poskytnout i akutní lékařskou pomoc v terénu v případě nehody. Ani mezi nimi však často nejsou lékaři s plnou specializovanou způsobilostí v oboru hyperbarická medicína a oxygenoterapie, tělovýchovné lékařství či pracovní lékařství. Navíc naše platná legislativa, zabývající se ochranou zdraví pracujících, se takovou specializovanou pracovní činností nezabývá buď vůbec, nebo při posuzování zdravotního stavu odkazuje na „specifické činnosti“ bez jejich bližšího určení [7, 8, 11].

Naprosto bez systematické lékařské péče však jsou u nás tisíce osob, které se potápění věnují jako rekreační aktivitě. Zde systém propracované preventivní lékařské péče úplně chybí nebo je lékařská péče poskytovaná lékaři bez specializované způsobilosti v příslušných oborech. Svou roli hraje jistě i podceňování možných zdravotních důsledků, kterého jsme svědky u velké části potápějících se osob. Výsledkem tohoto nepříznivého stavu jsou i tragické případy sportovních potápěčů, kteří zaplatili za výjimečné zážitky při potápění svým zdravím či životem.

Současné opomíjení této aktuální medicínské problematiky u nás je pravděpodobně dáno malým počtem osob, které jsou profesionálně exponovány noxám souvisejícím s potápěním, naší geografickou polohou a nedostatkem vhodných vodních ploch, které neumožňují větší rozvoj rekreačních středisek zaměřených na atraktivní vodní sporty, kam potápění jistě patří.

V zahraničí je největší pozornost věnována problematice zdravotního stavu potápěčů, stanovení zdravotních kritérií jejich pracovní schopnosti a hodnocení rizika práce v určitých podmínkách u specialistů pracujících pro armádu či námořnictvo [5]. Námořní zdravotní a výzkumné ústavy zabývající se i touto problematikou jsou namátkou např. ve Spojených státech amerických (Long Beach, CA, Silver Spring, MD, Pensacola, FL), Německu (Kiel-Kronshagen), Francii (Marseille), Velké Británii (Alverstoke) nebo v Chorvatsku (Split), tedy v přímořských státech s rozsáhlou námořní základnou a bohatými námořními historickými tradicemi. Důraz při vyšetřování potápěčů v těchto institucích je kladen především na kardiovaskulární systém, respirační systém a statoakustický aparát. Důležitým vyšetřením při posuzování zdravotní schopnosti je i zraková ostrost, barvocit a vyšetření prostorového vidění posuzovaného [6]. Náplně vyšetřování a kritéria posuzování zdravotní schopnosti bývají stanoveny odbornými lékařskými společnostmi.

Jiní autoři, především v USA, si všímají i medicínské problematiky sportovních potápěčů. Uvádějí, že i přes známá rizika je sportovní potápění velice rozšířené. V USA existují podle odhadu 1–3 miliony sportovních potápěčů a další 250 000 nováčků se každoročně účastní kurzů potápění. V Evropě se počet sportovních potápěčů odhaduje přes 1 milion osob. Počet úmrtí v souvislosti s potápěním se v USA udává 3–9 případů ročně/100 000 osob, podobná čísla se uvádějí u vážných zdravotních poškození nekončících fatálně. Nejčastějšími příčinami smrti bývá utonutí (60 %) a pulmonální příčiny. Častými morbiditami jsou dekompresní nemoc, barotrauma, dysbarismus a traumata způsobená zevními vlivy [9].

Strauss upozorňuje na důležitou skutečnost, že frekvence úrazů a zdravotních postižení u potápěčů se snižuje s mírou jejich znalostí o problematice potápění a s vyšší kvalitou poskytované zdravotní péče včetně preventivní a konzultační [10]. Ve větších rekreačních střediscích s vyšším výskytem sportovních potápěčů existuje i lékařská pomoc specializovaná na poskytování první pomoci v případě nehody.

Weiss popisuje propracovaný německý systém zdravotní péče o armádní potápěče [12]. Sestává z komplexní vstupní prohlídky a každoročních preventivních prohlídek v Kielském institutu. Kritéria jsou postavena na zdravotnických standardech vyvinutých pro zaměstnance průmyslových oborů pracující v hyperbarických podmínkách a odrážejí zdravotnické standardy platné pro potápěče NATO. Kromě komplexního vyšetření a speciálních vyšetření podobných těm, která jsou popisována v dalších zdrojích, je důraz kladen i na stomatologické vyšetření. Potápěči absolvují každoročně i test v hyperbarické komoře. Potápěči užívající při práci nitrox nebo kyslíková oxygenační zařízení absolvují test kyslíkové tolerance v hyperbarických podmínkách. Autoři uzavírají, že takto komplexně pojatý zdravotnický program se v praxi osvědčil, vedl k minimalizaci nehod u potápěčů při vojenských operacích.

Závěr

V oblasti péče o zdraví potápěčů-profesionálů, ale především sportovních potápěčů, není zatím u nás – i přes narůstající počet exponovaných osob – situace optimální. Zavedení systému pravidelných lékařských prohlídek, svěření jejich provádění specialistům a stanovení jejich minimální náplně by podle zahraničních zkušeností vedlo k redukci úmrtí i vážných zdravotních poškození u osob holdujících tomuto atraktivnímu sportu.

Použitou metodu monitorování a záznamu srdeční frekvence lze doporučit jako doplňkovou metodu poskytující objektivní údaje o úrovni pracovní zátěže i aktuálním zdravotním a psychickém stavu potápěče. Výtěžnost metody se zvyšuje porovnáním různých záznamů v čase u téhož jedince, kdy můžeme dobře sledovat a hodnotit reakce na odlišné podněty. Metoda může poskytnout jinak nedostupné objektivní podklady pro vyjádření o celkové náročnosti pracovní zátěže a přispět k zaujetí stanoviska k aktuálnímu stavu pracovní schopnosti nebo neschopnosti jednotlivce. Přispívá i k objektivizaci hodnocení komplexní reakce organismu na nepředvídané podněty a situace.

Kontaktní adresa:

Doc. MUDr. Jiří Chaloupka, CSc.

Klinika nemocí z povolání LF UK a FN Hradec Králové

Sokolská 581

500 05 Hradec Králové

e-mail: chaloupka@fnhk.cz