Tajemnice tętna – przełom technologiczny
Autorka: Luiza Łuniewska
Tętno jest nie tylko wskaźnikiem rytmu pracy serca, lecz także barometrem kondycji zdrowotnej, fizycznej i emocjonalnej. Dzięki pomiarowi pulsu zarówno w spoczynku, jak i w trakcie wysiłku, można wcześnie wykryć zaburzenia, precyzyjnie ocenić stan układu krążenia oraz monitorować postępy w leczeniu wielu chorób. Pomagają w tym nowoczesne technologie.
Tętno, inaczej puls, to falowy ruch ścian tętnic, wywołany skurczem lewej komory serca. Skurcz ten wtłacza krew do aorty, a następnie do dalszych odgałęzień układu krążenia, co można wyczuć pod palcami w miejscach, gdzie tętnica przebiega płytko pod skórą. Najpopularniejszym miejscem samodzielnego pomiaru tętna jest nadgarstek – tętnica promieniowa – choć równie dobrze można wyczuć puls z tętnicy szyjnej czy innych tętnic obwodowych.
Z perspektywy medycznej tętno odzwierciedla aktywność mięśnia sercowego oraz stan naczyń krwionośnych. To, jak często i jak regularnie serce się kurczy, wpływa na przepływ krwi do wszystkich tkanek i narządów. Zaburzenia rytmu, takie jak tachykardia (przyspieszone akcje serca) czy bradykardia (zwolniony rytm), niosą ze sobą różne konsekwencje zdrowotne. Często są niebezpieczne, zwłaszcza jeśli towarzyszą im inne objawy, jak zawroty głowy, omdlenia czy uczucie kołatania. Systematyczne monitorowanie tętna może pomóc w wczesnym wykryciu takich schorzeń jak migotanie przedsionków, niewydolność serca, choroby tarczycy czy zaburzenia elektrolitowe.
Tętno w normie
Według Polskiego Towarzystwa Kardiologicznego (PTK) w przypadku osób dorosłych normy tętna w spoczynku zwykle wynoszą między 60 a 100 uderzeń na minutę. Nie jest to jednak sztywna granica dla każdego. Wiele czynników może wpływać na te wartości, takich jak wiek, płeć, kondycja fizyczna, poziom stresu czy przyjmowane leki. Sportowcy, którzy regularnie trenują sporty wytrzymałościowe, miewają tętno znacznie niższe – nawet w okolicach 40–50 uderzeń na minutę w spoczynku – co jest efektem adaptacji mięśnia sercowego do intensywnego wysiłku. W takich przypadkach wolniejsze tętno jest fizjologicznie prawidłowe, bowiem serce staje się bardziej wydolne i nie musi kurczyć się tak często, żeby zapewnić organizmowi odpowiedni przepływ krwi.
Z kolei normy wysiłkowe zależą w dużej mierze od indywidualnych predyspozycji oraz rodzaju wykonywanej aktywności. Intensywny wysiłek fizyczny, jak bieganie czy jazda na rowerze, może podnieść tętno nawet do 160–180 uderzeń na minutę, a u wytrenowanych sportowców jeszcze wyżej. Przy ocenie tak wysokich wartości zawsze bierze się jednak pod uwagę kontekst kliniczny i sportowy. Lekarze i fizjolodzy posługują się rozmaitymi wzorami (na przykład równaniem, które przybliża maksymalne tętno na podstawie wieku: 220 minus wiek, chociaż w nowszych badaniach wskazuje się na wiele innych czynników korygujących) i przeprowadzają testy wysiłkowe, aby określić indywidualne granice bezpiecznego poziomu tętna w czasie treningu lub zawodów.
Nowa era pomiaru tętna
W 2024 roku ukazał się, wydawany raz na kilka dekad, raport Society for Psychophysiological Research dotyczący pomiarów tętna. Jego autorzy nie ukrywają, że rzeczywistość dotycząca pomiaru pulsu zmieniła się znacząco od 1997 roku, gdy miała miejsce ostatnia taka publikacja.
„Najbardziej precyzyjną metodą rejestrowania tętna pozostaje elektrokardiografia, czyli EKG. Technika ta umożliwia dokładne wykrycie elektrycznych impulsów serca i analizę ich zmienności. Coraz częściej jednak wykorzystywane są także optyczne metody pomiaru, takie jak fotopletyzmografia, stosowana w nowoczesnych zegarkach sportowych i urządzeniach mobilnych” – napisano w podsumowaniu raportu. Naukowcy zwracają uwagę, że choć dokładność tych ostatnich pomiarów, zwłaszcza w warunkach dynamicznych, jest ograniczona, to ich wielkim atutem pozostaje szeroka dostępność i możliwość monitorowanie tętna w warunkach domowych. W połączeniu z upowszechnieniem AI w medycynie, która może szybko i skutecznie monitorować już nie tysiące, a miliony zapisów w poszukiwaniu różnego rodzaju zależności, może to oznaczać naukowy przełom.
Przykładem są liczne projekty badawcze koordynowane przez renomowane ośrodki, takie jak Mayo Clinic czy Cleveland Clinic, w których kilkadziesiąt tysięcy uczestników korzysta z inteligentnych urządzeń monitorujących. Dane zebrane w tak dużej skali umożliwiają wyciąganie wniosków dotyczących różnic międzygrupowych (np. w zależności od płci czy wieku), a także pozwalają na identyfikację wczesnych sygnałów potencjalnego zagrożenia zdrowia. W jednym z badań, którego wyniki opublikowano w „The Journal of the American College of Cardiology”, przeanalizowano dane zebrane od ponad 50 tysięcy użytkowników opasek fitness w wieku 18–70 lat. Naukowcy odkryli, że utrzymujące się w ciągu doby skoki tętna, szczególnie późnym wieczorem i nocą, korelowały z objawami nadmiernego stresu, a także z zaburzeniami snu i podwyższonym poziomem kortyzolu.
AI analizuje wynik pomiarów
Kolejnym obiecującym kierunkiem w badaniach nad tętnem jest wykorzystanie metod sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego. Zespoły badawcze z Massachusetts Institute of Technology (MIT) w USA czy z Uniwersytetu Oksfordzkiego w Wielkiej Brytanii przeprowadzają analizy ogromnych baz danych, złożonych z tysięcy, a nawet setek tysięcy zapisów tętna, EKG, a także innych parametrów życiowych. W takich projektach, jak chociażby MIT Critical Data, przetwarza się dane kliniczne z oddziałów intensywnej terapii, w tym informacje na temat częstości rytmu serca pacjentów w krytycznych stanach, by przewidzieć ryzyko nagłych powikłań kardiologicznych. Sztuczna inteligencja pomaga w wykrywaniu subtelnych wzorców, które mogą umknąć uwadze lekarzy. Dzięki temu można wcześniej reagować, wprowadzając dodatkowe leczenie, zmiany w farmakoterapii czy wspomagając pacjentów w optymalizacji stylu życia.
Dla porównania - jedno z dotychczas najbardziej znanych i przełomowych badań w historii kardiologii – Framingham Heart Study – rozpoczęte w 1948 roku w Stanach Zjednoczonych, objęło zaledwie 5 tysięcy mieszkańców miasteczka Framingham. W kolejnych dekadach dołączano następne pokolenia, rozszerzając badanie do kilkunastu tysięcy uczestników, co dało niezwykle obszerny obraz tego, jak czynniki ryzyka wpływają na rozwój chorób serca. Analiza tętna spoczynkowego i wysiłkowego pozwoliła naukowcom ustalić związki między wysokością pulsu a występowaniem nadciśnienia tętniczego, choroby wieńcowej czy innych schorzeń układu krążenia. Wyniki tych analiz stały się podstawą do opracowania wytycznych profilaktycznych i leczniczych w praktyce kardiologicznej.
Diagnoza z pulsu
W ramach wieloletnich obserwacji i rejestrów klinicznych prowadzonych także w Europie, np. w badaniach EUROASPIRE, zaobserwowano, że pacjenci z nieprawidłowym rytmem serca, stale podwyższonym tętnem lub znacznymi wahaniami tętna mają wyższe ryzyko powikłań sercowo-naczyniowych. Połączenie tych obserwacji z innymi czynnikami, takimi jak wysokie stężenie cholesterolu LDL, otyłość brzuszna czy niewłaściwa dieta, daje lekarzom pełniejszy obraz ryzyka i pozwala na skuteczniejsze działania profilaktyczne.
Tętno jest też ważnym parametrem w diagnozowaniu i monitorowaniu chorób niezwiązanych z sercem. Wielu pacjentów z nadczynnością tarczycy może zauważać przyspieszoną akcję serca w spoczynku, a z kolei przy niedoczynności serce pracuje wolniej. Badania elektrofizjologiczne pokazują, że tętno może się istotnie zmieniać przy zaburzeniach elektrolitowych, zwłaszcza jeśli dotyczą one stężeń potasu czy magnezu we krwi. Zaburzenia te mogą się objawiać niebezpiecznymi arytmiami, a ich wczesne wychwycenie – między innymi poprzez rejestrowanie nieprawidłowego tętna – bywa kluczowe dla zapobiegania groźnym powikłaniom, takim jak nagłe zatrzymanie krążenia.
Zmienność też się liczy
Według raportu Society for Psychophysiological Research istotne jest również, by w diagnozowaniu zaburzeń tętna zwracać uwagę na jego miarę zmienności (ang. Heart Rate Variability, HRV). Ten parametr opisuje wahania odstępów między kolejnymi uderzeniami serca. Im wyższa zmienność, tym lepiej serce potrafi przystosować się do potrzeb organizmu, co zwykle jest przejawem większej rezerwy układu przywspółczulnego i lepszej kondycji psychofizycznej. Niska zmienność tętna może zaś wskazywać na przewagę układu współczulnego, co jest charakterystyczne dla stresu, stanów zapalnych czy chorób układu krążenia. Badania nad HRV w ostatnich latach stały się bardzo popularne, a ich wyniki znajdują zastosowanie nie tylko w kardiologii, ale także w sporcie wyczynowym, w psychologii pracy i w diagnostyce zaburzeń lękowych. Dzięki dostępności urządzeń monitorujących HRV w czasie rzeczywistym, bo taką funkcję teżz mają smartwatche, naukowcy mają dziś możliwość obserwowania ciągłych zmian tętna w ogromnych grupach uczestników badania. Istnieją projekty, takie jak Heart Cloud, w ramach których rejestruje się dane dotyczące tętna i HRV od kilkunastu tysięcy osób na całym świecie, analizując wpływ rytmu okołodobowego, pór roku czy szerokości geograficznej na funkcjonowanie układu krążenia.
