Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.


Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.

 

"Emergency medicine" 8 (71) 2015

Back to issue

Effects of Stress on Heart Rate Variability in Emergency Medical Service Field Staff

Authors: Goldovsky B.M., Potalov S.O., Sid Ye.V., Serikov K.V., Nasteka N.V. - SI «Zaporizhzhia Medical Academy of Postgraduate Education of MH of Ukraine», Department of Emergency Medicine; Malashenko K.K. - ME TMA «Region Center of Emergency Medical Care and Medicine of Disasters» of ZRC, Ukraine

Categories: Medicine of emergency

Sections: Clinical researches

print version


Summary

На працівників швидкої медичної допомоги впливає комплекс факторів, основними з яких є психоемоційний стрес і систематичні фізичні навантаження, вимагає від організму постійного напруження регуляторних систем. Варіабельність серцевого ритму є одним із найбільш інформативних методів кількісної оцінки стану вегетативної нервової системи. Активність симпатичного та парасимпатичного відділів вегетативної нервової системи є результатом системи регуляції кровообігу, що змінює в часі свої параметри для досягнення оптимальної пристосувальної відповіді, що відображає адаптаційну регуляцію всього організму. Об’єктом наукового дослідження стали 42 співробітники швидкої медичної допомоги віком у середньому 46 ± 2 роки. Усі представники цієї групи працювали на швидкій медичній допомозі як виїзний персонал та мали особливий ритм праці. Було досліджено 17 чоловіків та 25 жінок із середнім індексом маси тіла, що становив 27,1 ± 0,8 кг/м2, середній час за межами бази з 24 годин становив 519,4 ± 19,5 хвилини. Обробку отриманих даних проводили із застосуванням пакета прикладних програм PSPP. Проводився аналіз розподілу за кожним вивченим критерієм. Статистична обробка отриманих результатів проводилася з використанням методів параметричної та непараметричної статистики. Аналіз варіабельності серцевого ритму, будучи неінвазивним методом дослідження, дозволяє оцінити зміни в рівнях регуляції серцево-судинної системи під впливом стресу. Зміни показників варіабельності серцевого ритму SDNN і ТР дають можливість судити про ступінь напруженості регуляторних систем під впливом навантажень у співробітників швидкої медичної допомоги.

На работников скорой медицинской помощи влияет комплекс факторов, основными из которых являются психоэмоциональный стресс и систематические физические нагрузки, требует от организма постоянного напряжения регуляторных систем. Вариабельность сердечного ритма является одним из наиболее информативных методов количественной оценки состояния вегетативной нервной системы. Активность симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы является результатом системы регуляции кровообращения, которая изменяет во времени свои параметры для достижения оптимального приспособительного ответа, который отражает адаптационную регуляцию всего организма. Объектом научного исследования стали 42 сотрудника скорой медицинской помощи в возрасте в среднем 46 ± 2 года. Все представители данной группы работали на скорой медицинской помощи в качестве выездного персонала и имели особый ритм работы. Анализ вариабельности сердечного ритма, будучи неинвазивным методом исследования, позволяет оценить изменения в уровнях регуляции сердечно-сосудистой системы под влиянием стресса. Изменения показателей вариабельности сердечного ритма SDNN и ТР дают возможность судить о степени напряженности регуляторных систем под воздействием нагрузок у сотрудников скорой медицинской помощи.

Emergency medical service providers are affected by a complex of factors, the main of which are psycho-emotional stress and systematic exercise stress, requiring constant tension of body’s regulatory systems. Heart rate variability is one of the most informative methods for quantitative assessment of the state of the autonomic nervous system. The activity of the sympathetic and parasympathetic divisions of the autonomic nervous system is the result of regulation of regulation of the blood circulation system, time-varying its parameters to achieve optimal adaptive response that reflects the adaptive regulation of the whole organism. The subjects of the scientific study were 42 emergency medical service providers of the ave­rage age of 46 ± 2 years old. All members of this group belonged to the emergency medical service field staff with a special rhythm of work/work schedule. The analysis of heart rate variability, being a non-invasive method of research, allows us to analyze the changes in the level of regulation of the cardiovascular system under stress. Changes in heart rate variability measured by SDNN and TР indexes give ground to assess the degree of tension of regulatory systems under stress in emergency medical service providers.

Actuality: Personnel of Emergency Medical Service (EMS) is affected by a complex of factors, the main of which being psycho-emotional stress and systematic exercise stress, requiring constant tension of body’s regulatory systems, aimed at the mobilization of body’s functional reserves.

Heart rate variability (HRV) is one of the most informative methods for quantitative assessment of the state of the autonomic nervous system. The activity of the sympathetic and parasympathetic divisions of the autonomic nervous system is the result of a multi-level system of integrative regulation of blood circulation, time-varying its parameters to achieve optimal adaptive response that reflects the adaptive regulation of the whole organism.

Materials and research methods: The subject of the scientific study were 42 EMS employees of the average age of 46 ± 2 years. All members of this group were employed as Emergency Medical Service field staff personnel with a special rhythm of work/ work schedule. The study was conducted based on electrocardiography data using the method of calculation of the heart rate variability using ‘Cardiolab’ complex. Overall 17 men and 25 women with an average body mass index making (27.1 ± 0.8) kg/m2 were studied, whereof 23 overweight persons, the average time outside the framework of 24 hours amounted to (519.4 ± 19.5) minutes.

Statistical processing and analysis of the findings: Data processing was carried out using the PSPP application package (version 0.7.9, the license of GNU GPL). Analysis of  distribution by each studied criteria was performed. The findings were represented as median and interquartile range (Me [Q25; Q75]). When testing statistical hypothesis the null hypothesis was discarded at a level of statistical significance (P) lower than 0.05.

Statistical processing and analysis of the findings was carried out using methods of parametric and non-parametric statistics. At  parametric distribution the unpaired Student's t test (t-test unpaired) was used to compare independent samples. For population of data   distribution of which was different from the "normal" one the U-test using Mann-Whitney test to compare two independent samples was used.

Results obtained: Changes in HRV after the daily duty of EMS field staff. SDNN index at the beginning  the personnel’s duty made 40.5 [36; 46] ms, and significantly decreased by -14.8 [-26.7; -9.7]% which amounted to 32.5 [28; 42] ms. RMSSD index at the beginning of the personnel’s duty made 22.0 [19; 30] ms and significantly decreased up to 21.0 [15.0; 33.0] ms (p 0.05) which amounted to -12.5 [-31.3; 13.3]%. TP index made 1,608.5 [1,249.0; 2,076.0] ms at the beginning of the personnel’s duty and 1,001.0 [731.0; 1,759.0]ms after decrease making -27.0 [-49.6; -18.1]%.

Indicators of the frequency spectrum made: HF early in the day - 275.5 [184; 408] ms2, and significantly decreased amounting to 180 [75; 348] ms2 at the end of the personnel’s  duty, which equals to -43.0 [-63.8; 5.7] %. LF- 465, 340 [340; 732] and at the end of the day - 314.5 [192; 533] ms2 making -33.7 [-53.7; 3.8] % respectively. VLF up to -753.5 [448; +1,111] ms2 after -464.5 [336; 725] ms2 and

-35.9 [-57.9; -8.9]% in percentage. LF/HF index made 1.9 [1.1; 3.1] early in the day and has slightly decreased afterwards amounting to 2.0 after [1.2; 2.7], or -20.8 [-36.7; 78.5]% correspondingly.

SI made 140.5 [100; 171] and significantly increased up to 183.5 [130; 263] after the end of the duty, which amounted to 26.1 [-5.4; 98.2] %.

Correlation analysis revealed the following significant correlations: an average feedback between SDNN and TP indexes and the age of studied group making respectively (R = -0.43, where p = 0.01) and (R = -0.43, where p = 0. 01), strong direct feedback between the SDNN and TP indexes making (R = +0.98, where p = 0.0001), an average feedback between the time outside the framework and SDNN and TP indexes making respectively (r = -0.51, where p = 0.0005) and (r = -0.51, where p = 0.0003).

Using ROC-analysis the optimal time of being of the medical aid team outside the framework of the 24-hour duty at reducing the total power of the body regulatory systems  body by 10% and 20%.

As is seen, significantly (AUC> 0.5)  optimal time of medical aid team being outside the time framework of the 24-hour duty made 325 minutes (sensitivity 99.0% and specificity  99.0% (95% CI AUC 0.916-1,000)). Regulatory systems power reduction by 10% (in terms of TP) occurs in 502 minutes of medical aid team being outside the time framework of the 24-hour duty (sensitivity 65.0% and specificity 80.0% (95% CI AUC 0.803-0.984)), and decrease of TP by 20% takes place in 692 minutes of medical aid team being outside the time framework of the 24-hour duty (sensitivity 52.0% and specificity  80.0% (95% CI AUC 0.659-0.914)).

Conclusion:

1. The analysis of heart rate variability, being a non-invasive method of research, allows us to analyze the changes in the level of regulation of the cardiovascular system under stress.

2. Changes in HRV SDNN and TP  indexes give ground to assess the degree of tension of regulatory systems under exercise stress in EMS personnel.

3. Reduction of compensatory capacity of EMS field staff personnel’s organisms in terms of TP occurs when outside the time framework more than 325 minutes of the 24-hour personnel’s duty.


Bibliography

1. Баевский Р.М. Анализ вариабельности сердечного ритма: история и философия, теория и практика / Р.М. Баевский // Клиническая информатика и телемедицина. — 2004. — № 1. — C. 54-64.

2. Коваленко В.Н. Вариабельность ритма сердца как показатель функции вегетативной нервной системы у больных с сердечно-сосудистыми заболеваниями / В.Н. Коваленко, Е.Г. Несукай, Е.В. Дмитриченко // Укр. кардіол. журн. — 2006. — № 3. — С. 68-71.

3. Коркушко О.В. Значение анализа вариабельности ритма сердца в кардиологии: возрастные аспекты / О.В. Коркушко, А.В. Писарук, В.Б. Шатило // Кровообіг та гемостаз. — 2009. — № 1–2. — С. 127-139.

4. Курьянова В.Е. Вегетативная регуляция сердечного ритма: результаты и перспективы исследований: [монография] / В.Е. Курьянова. — Астрахань: ИД «Астраханский университет», 2011. — 139 с.

5. Попов В.В. Вариабельность сердечного ритма: возможности применения в физиологии и клинической медицине / В.В. Попов, Л.Н. Фрицше // Український медичний часопис. — 2006. — № 52(2). — C. 24-31.

6. Фролов А.В. Вариабельность и устойчивость — важнейшие свойства сердечно-сосудистой системы / А.В. Фролов // Клиническая информатика и телемедицина. — 2005. — № 1. — С. 32-36.

7. Яблучанский Н.И. Вариабельность сердечного ритма: в помощь практикующему врачу / Н.И. Яблучанский, А.В. Мартиненко. — Харьков, 2010. — 131 с.

8. Task Force of the European Society of Cardiology and the North American Society of Pacing and Electrophysiology. Heart Rate Variability. Standards of Measurement, Physiological Interpretation and Clinical Use // Circulation. — 1996. — Vol. 93. — P. 1043-1065.


1.   Baevskyy, R. M. "Analyz varyabel'nosty serdechnoho rytma: ystoryya y fylosofyya, teoryya y praktyka." Klynycheskaya ynformatyka y telemedytsyna 1.1 (2004): 54-64.

2.   Kovalenko, V. N., E. H. Nesukay, and E. V. Dmytrychenko. "Varyabel'nost' rytma serdtsa kak pokazatel' funktsyy vehetatyvnoy nervnoy systemы u bol'nыkh s serdechno-sosudystыmy zabolevanyyamy." Ukr. kardiol. zhurn 3 (2006): 68-71.

3.  Korkushko, O. V., Pysaruk A. V., and Shatylo V. B. "Znachenye analyza varyabel'nosty rytma serdtsa v kardyolohyy: vozrastnыe aspektы." Krovoobih ta hemostaz 1-2 (2009): 127-139.

4.  Kur'yanova, E. V. "Vehetatyvnaya rehulyatsyya serdechnoho rytma: rezul'tatы y perspektyvы yssledovanyy: monohrafyya." Astrakhan': Yzd.«Astrakhanskyy unyversytet (2011).

5.  Popov, V. Vю, and Frytsshe L. N.. "Varyabel'nost' serdechnoho rytma: vozmozhnosty prymenenyya v fyzyolohyy y klynycheskoy medytsyne." Ukrayins'kyy medychnyy chasopys 2 (2006): 52.

6.  Frolov, A. V. "Varyabel'nost' y ustoychyvost'—vazhneyshye svoystva serdechno-sosudystoy systemы." Klynycheskaya ynformatyka y telemedytsyna 1 (2005): 32-36.

7.  Yabluchanskyy, N. Y., and A. V. Martыnenko. "Varyabel'nost' serdechnoho rytma: v pomoshch' praktykuyushchemu vrachu. Dlya nastoyashchykh vrachey." (2010).

8.   Camm, A. J., et al. "Task force of the European Society of Cardiology and the North American Society of Pacing and Electrophysiology. Heart rate variability: standards of measurement, physiological interpretation and clinical use."Circulation 93.5 (1996): 1043-1065.

Similar articles

Dynamics of heart rate variability in children with systolic dysfunction under the influence of cardiac therapy
Authors: E. Akhnazariants - Public Institution “Institution of child and adolescence welfare of National Academy of Medical Sciences of Ukraine", Kharkov, Ukraine
"Child`s Health" 7 (58) 2014
Date: 2015.02.13
Categories: Pediatrics/Neonatology
Sections: Specialist manual
Cardiac arrythmias in neonates: atrial flutter
Authors: Gonchar M.A., Senatorova G.S., Boychenko A.D., Shipko A.F., Riga О.О., Kondratova I.Yu, Strashok А.I., Senatorova A.V., Теslenко Т.О., Gubar N.V.
"Child`s Health" 7 (58) 2014
Date: 2015.02.13
Categories: Pediatrics/Neonatology
Sections: Specialist manual
Medical care and the law of the country
Authors: Vasquez Abanto J.E. — Candidate of Medical Science, Physician in the Emergency Department Obolon district of Kyiv. Public non-profit enterprise (Center for primary medical and sanitary help no. 2) no. 3; Vasquez Abanto A.E. — Student of the Bogomolets National Medical University, Nurse in the neonatal intensive care unit of the Kyiv City Center for Reproductive and Perinatal Medicine number 4
"Emergency medicine" 2 (57) 2014
Date: 2014.06.02
Categories: Medicine of emergency
Sections: Specialist manual
Rights of physicians are violated or STOP KEEP SILENCE!
Authors: Vazquez Abanto H.E - Emergency Department of the central district clinic Obolon district, Ukraine
"Emergency medicine" 5(52) 2013
Date: 2013.10.23
Categories: Medicine of emergency

Back to issue