МЕТОДОЛОГІЧНІ ТА ФІЗІОЛОГІЧНІ АСПЕКТИ ВИКОРИСТАННЯ ВАРІАБЕЛЬНОСТІ СЕРЦЕВОГО РИТМУ В СИСТЕМІ УПРАВЛІННЯ ТРЕНУВАЛЬНИМ ПРОЦЕСОМ: КРИТИЧНИЙ АНАЛІЗ ДАНИХ ЦИФРОВИХ СМАРТ-ПРИСТРОЇВ
DOI:
https://doi.org/10.31891/pcs.2025.4.29Ключові слова:
інформаційні технології, варіабельність серцевого ритму (HRV), вегетативна нервова система (ВНС), RMSSD, SDNN, PNN50, тренувальний процес, парасимпатичне перетренування, кардіотренування, носимі пристрої, трендиАнотація
У статті здійснено комплексний теоретико-методологічний аналіз актуальної проблеми впровадження технологій моніторингу варіабельності серцевого ритму (ВСР) у систему управління тренувальним процесом спортсменів високого класу та аматорів. Метою роботи є визначення інформативності даних цифрових смарт-пристроїв та розробка науково обґрунтованих рекомендацій щодо їхньої інтерпретації. На основі критичного розгляду сучасних наукових джерел та технічної документації розкрито фізіологічні механізми вегетативної регуляції серцевого ритму. Проведено диференціацію діагностичної цінності ключових часових метрик: RMSSD, як маркера парасимпатичної активності та поточного відновлення, і SDNN, як показника загального адаптаційного потенціалу організму.
Виявлено суттєві алгоритмічні розбіжності між екосистемами моніторингу «Health» (наприклад, Apple), що орієнтовані на оцінку загального здоров'я, та «Performance» (наприклад, Garmin, Polar), які фокусуються на спортивній результативності. Особливу увагу приділено аналізу методологічних ризиків, зокрема феномену «парасимпатичного перетренування», коли парадоксальне зростання показників ВСР маскує глибоке виснаження організму. Досліджено вплив широкого спектру нетренувальних стресорів (якість сну, циркадні ритми, побутові фактори) на валідність вимірювань. За результатами дослідження обґрунтовано необхідність використання комплексного підходу, що базується на аналізі індивідуальних довгострокових трендів, а не абсолютних значень. Запропоновано практичну стратегію прийняття рішень за принципом тріангуляції даних: співставлення об’єктивних показників ВСР та ЧСС спокою із суб’єктивними відчуттями спортсмена для оптимізації тренувального навантаження.
Посилання
Vovkanych, L., & Fedkiv, M. (2025). The Influence of Cognitive and Emotional Load on Heart Rate Variability: Neurophysiological Mechanisms and Modern Analysis Approaches. Research Notes, 58-70. [DOI: 10.31654/2786-8478-2025-BN-2-58-70].
Liashenko, Valentyna, & Stetsenko, Serhii. (2024). Peculiarities of Heart Rate Variability Against the Background of Sleep Disorders and Stress Factors: A Theoretical Aspect. Slobozhanskyi Scientific Journal. Series: Natural Sciences, 43-49. [DOI: 10.32782/naturalspu/2024.1.5].
Mytskan, B., Ostapiak, Z., Mytskan, T., Korobeinikov, G., Drozd, S., & Tsynarskyi, V. (2022). Heart Rate Variability in Athletes. Rehabilitation & Recreation Aspects of Human Development (Rehabilitation & Recreation), 12, 128-143. [DOI: 10.32782/2522-1795.2022.12.18].
Shevets, Valentyna. (2023). Indicators of Autonomic Dysfunction in Athletes with Signs of Overtraining. Sports Medicine, Physical Therapy and Ergotherapy, 53-57. [DOI: 10.32652/spmed.2023.1.53-57].
Antelmi, I., de Paula, R. S., Shinzato, A. R., Peres, C. A., Mansur, A. J., & Grupi, C. J. (2004). Influence of age, gender, body mass index, and functional capacity on heart rate variability in a cohort of subjects without heart disease. The American Journal of Cardiology, 93 (3), 381–385.
Berntson, G. G., Cacioppo, J. T., & Quigley, K. S. (1993). Respiratory sinus arrhythmia: autonomic origins, physiological mechanisms, and psychophysiological implications. Psychophysiology, 30(2), 183–196. https://doi.org/10.1111/j.1469-8986.1993.tb01731.x
Buchheit M. (2014). Monitoring training status with HR measures: do all roads lead to Rome?. Frontiers in physiology, 5, 73. https://doi.org/10.3389/fphys.2014.00073
Cheng, Y. C., Huang, Y. C., & Huang, W. L. (2019). Heart rate variability as a potential biomarker for alcohol use disorders: A systematic review and meta-analysis. Drug and alcohol dependence, 204, 107502. https://doi.org/10.1016/j.drugalcdep.2019.05.030
Coote J. H. (2010). Recovery of heart rate following intense dynamic exercise. Experimental physiology, 95(3), 431–440. https://doi.org/10.1113/expphysiol.2009.
Damoun, N., Amekran, Y., Taiek, N., & Hangouche, A. J. E. (2024). Heart rate variability measurement and influencing factors: Towards the standardization of methodology. Global cardiology science & practice, 2024(4), e202435. https://doi.org/10.21542/gcsp.2024.35
Daniela, M., Catalina, L., Ilie, O., Paula, M., Daniel-Andrei, I., & Ioana, B. (2022). Effects of Exercise Training on the Autonomic Nervous System with a Focus on Anti-Inflammatory and Antioxidants Effects. Antioxidants (Basel, Switzerland), 11(2), 350. https://doi.org/10.3390/antiox11020350
Ernst G. Heart-Rate Variability-More than Heart Beats? Front. Public. Health. 2017;5:240. doi: 10.3389/fpubh.2017.00240.
Gitler, A., Bar Yosef, Y., Kotzer, U., & Levine, A. D. (2025). Harnessing non invasive vagal neuromodulation: HRV biofeedback and SSP for cardiovascular and autonomic regulation (Review). Medicine international, 5(4), 37. https://doi.org/10.3892/mi.2025.236
Grossman, Paul & Taylor, Edwin. (2007). Toward understanding respiratory sinus arrhythmia: Relations to cardiac vagal tone, evolution and biobehavioral functions. Biological psychology. 74. 263-85. 10.1016/j.biopsycho.2005.11.014.
Hernando, D., Roca, S., Sancho, J., Alesanco, Á., & Bailón, R. (2018). Validation of the Apple Watch for Heart Rate Variability Measurements during Relax and Mental Stress in Healthy Subjects. Sensors, 18(8), 2619. https://doi.org/10.3390/s18082619
Hottenrott, Laura & Gronwald, Thomas & Hottenrott, Kuno & Wiewelhove, Thimo & Ferrauti, Alexander. (2021). Utilizing Heart Rate Variability for Coaching Athletes During and After Viral Infection: A Case Report in an Elite Endurance Athlete. Frontiers in Sports and Active Living. 3. 10.3389/fspor.2021.612782.
Kim, H. G., Cheon, E. J., Bai, D. S., Lee, Y. H., & Koo, B. H. (2018). Stress and heart rate variability: A meta-analysis and review of the literature. Psychiatry Investigation, 15 (3), 235–245. https://doi.org/10.30773/pi.2017.08.17
Kim, S.H., Lim, K.R., Seo, JH. et al. Higher heart rate variability as a predictor of atrial fibrillation in patients with hypertension. Sci Rep 12, 3702 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-07783-3
Le Meur, Y., Pichon, A., Schaal, K., Schmitt, L., Louis, J., Gueneron, J., ... & Hausswirth, C. (2013). Evidence of parasympathetic hyperactivity in functionally overreached athletes. Medicine & Science in Sports & Exercise, 45 (11), 2061–2071. DOI: 10.1249/MSS.0b013e3182980125
Lundstrom C.J., Foreman N.A., Biltz G. Practices and Applications of Heart Rate Variability Monitoring in Endurance Athletes. Int. J. Sports Med. 2023;44:9–19. doi: 10.1055/a-1864-9726.
Malik, M. et al. (1996). Heart rate variability: Standards of measurement, physiological interpretation, and clinical use. European Heart Journal, 17 (3), 354–381. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.eurheartj.a014868
Marek Malik, J. Thomas Bigger, A. John Camm, Robert E. Kleiger, Alberto Malliani, Arthur J. Moss, Peter J. Schwartz, Heart rate variability: Standards of measurement, physiological interpretation, and clinical use, European Heart Journal, Volume 17, Issue 3, March 1996, Pages 354–381, https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.eurheartj.a014868
Plews, D.J., Laursen, P.B., Kilding, A.E. et al. Heart rate variability in elite triathletes, is variation in variability the key to effective training? A case comparison. Eur J Appl Physiol 112, 3729–3741 (2012). https://doi.org/10.1007/s00421-012-2354-4
Plews, D. J., Laursen, P. B., Stanley, J., Kilding, A. E., & Buchheit, M. (2013). Training adaptation and heart rate variability in elite endurance athletes: opening the door to effective monitoring. Sports Medicine, *43*(9), 773–781. https://doi.org/10.1007/s40279-013-0071-8
Plews, D. J., Scott, B., Altini, M., Wood, M., Kilding, A. E., & Laursen, P. B. (2017). Comparison of Heart-Rate-Variability Recording With Smartphone Photoplethysmography, Polar H7 Chest Strap, and Electrocardiography. International Journal of Sports Physiology and Performance, 12(10), 1324-1328. Retrieved Dec 3, 2025, from https://doi.org/10.1123/ijspp.2016-0668
Rehman, R. Z. U., Chatterjee, M., Manyakov, N. V., Daans, M., Jackson, A., O’Brisky, A., Telesky, T., Smets, S., Berghmans, P.-J., Yang, D., Reynoso, E., Lucas, M. V., Huo, Y., Thirugnanam, V. T., Mansi, T., & Morris, M. (2024). Assessment of Physiological Signals from Photoplethysmography Sensors Compared to an Electrocardiogram Sensor: A Validation Study in Daily Life. Sensors, 24(21), 6826. https://doi.org/10.3390/s24216826.
Schäfer, A., & Vagedes, J. (2013). How accurate is pulse rate variability as an estimate of heart rate variability? A review on studies comparing photoplethysmographic technology with an electrocardiogram. International Journal of Cardiology, 166 (1), 15–29.
Shaffer, F., & Ginsberg, J. P. (2017). An Overview of Heart Rate Variability Metrics and Norms. Frontiers in public health, 5, 258. https://doi.org/10.3389/fpubh.2017.00258
Tiwari, R., Kumar, R., Malik, S., Raj, T., & Kumar, P. (2021). Analysis of Heart Rate Variability and Implication of Different Factors on Heart Rate Variability. Current cardiology reviews, 17(5), e160721189770. https://doi.org/10.2174/1573403X16999201231203854
Umetani, K., Singer, D. H., McCraty, R., & Atkinson, M. (1998). Twenty-four hour time domain heart rate variability and heart rate: relations to age and gender over nine decades. Journal of the American College of Cardiology, 31 (3), 593–601
Voss, A., Schroeder, R., Heitmann, A., Peters, A., & Perz, S. (2015). Short-term heart rate variability—influence of gender and age in healthy subjects. PLoS ONE, 10 (3), e0118308. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0118308.
Weinschenk, S. W., Beise, R. D., & Lorenz, J. (2016). Heart rate variability (HRV) in deep breathing tests and 5-min short-term recordings: agreement of ear photoplethysmography with ECG measurements, in 343 subjects. European journal of applied physiology, 116(8), 1527–1535. https://doi.org/10.1007/s00421-016-3401-3
Wecht, J. M., Ciccone, A. B., Siedlik, J. A., Deckert, J. A., Nguyen, N. D., & Weir, J. P. (2017). Reminder: RMSSD and SD1 are identical heart rate variability metrics. Muscle & Nerve, 56(4), 674–678. https://doi.org/10.1002/mus.25573
Yoshizaki, T., Tada, Y., Hida, A., Sunami, A., Yokoyama, Y., Togo, F., & Kawano, Y. (2013). Influence of dietary behavior on the circadian rhythm of the autonomic nervous system as assessed by heart rate variability. Physiology & behavior, 118, 122–128. https://doi.org/10.1016/j.physbeh.2013.05.010
Zhang, L., Li, B., & Wu, L. (2025). Heart rate variability in patients with atrial fibrillation of sinus rhythm or atrial fibrillation: chaos or merit?. Annals of medicine, 57(1), 2478474. https://doi.org/10.1080/07853890.2025.2478474
Zulfiqar, Usman & Jurivich, Donald & Gao, Weihua & Singer, Donald. (2010). Relation of High Heart Rate Variability to Healthy Longevity. The American journal of cardiology. 105. 1181-5. 10.1016/j.amjcard.2009.12.022.
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Олександр АНТОНЮК, Віктор ЦІСАР
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
