ВАРІАБЕЛЬНІСТЬ СЕРЦЕВОГО РИТМУ: СУЧАСНІ ПІДХОДИ ТА ПЕРСПЕКТИВИ ВИКОРИСТАННЯ У СПОРТІ, МЕДИЦИНІ ТА БІОЛОГІЇ
DOI:
https://doi.org/10.33989/2025.11.1.336858Ключові слова:
варіабельність серцевого ритму, фізичне навантаження, моніторинг, адаптація, регуляторні системиАнотація
Упродовж останніх років спостерігається стрімке зростання інтересу до застосування неінвазивних методів оцінки функціонального стану організму в медицині, спорті та професійній діяльності. Одним із провідних інструментів такого моніторингу є аналіз варіабельності серцевого ритму (ВСР), що відображає ефективність та напруженість регуляторних систем, рівень фізіологічної адаптації та реакцію організму на навантаження. У статті представлено огляд сучасних уявлень про методологію аналізу ВСР, зокрема часові, геометричні, спектральні та нелінійні методи. Описано переваги й обмеження кожного з підходів, окреслено вимоги до якості реєстрації сигналу, важливість стандартизації умов дослідження та врахування зовнішніх чинників, які можуть впливати на достовірність результатів. Значну увагу приділено можливостям практичного застосування ВСР у спорті для моніторингу адаптації до фізичного навантаження, оцінки стану відновлення та запобігання перетренованості. Показано, що адаптація до фізичного навантаження супроводжується змінами у часових, спектральних та геометричних параметрах ВСР, зокрема підвищенням SDNN, RMSSD, HF потужності та SD1. Наголошено, що ВСР є мультидисциплінарним інструментом, ефективним у кардіології, психофізіології, спортивній науці та медицині праці. У статті узагальнено сучасні дані щодо практичної цінності показників ВСР для моніторингу функціонального стану людини в динаміці.
Посилання
Addleman, J. S., Lackey, N. S., De Blauw, J. A., & Hajduczok, A. G. (2024). Heart Rate Variability Applications in Strength and Conditioning: A Narrative Review. Journal of functional morphology and kinesiology, 9(2), 93. DOI: 10.3390/jfmk9020093
Aubert, A. E., Seps, B., & Beckers, F. (2003). Heart Rate Variability in Athletes. Sports Medicine, 33(12), 889-919. DOI: 10.2165/00007256-200333120-00003
Barrero, A., Schnell, F., Carrault, G., Kervio, G., Matelot, D., Carre, F., & Le Douairon, S. (2019). Daily fatigue-recovery balance monitoring with heart rate variability in well-trained female cyclists on the Tour de France circuit. PLoS One, 14(3), e0213472. DOI: 10.1371/journal.pone.0213472
Bellenger, C. R., Fuller, J. T., Thomson, R. L., Davison, K., Robertson, E. Y., & Buckley, J. D. (2016). Monitoring athletic training status through autonomic heart rate regulation: A systematic review and meta-analysis. Sports Medicine, 46, 1461-1486. DOI: 10.1007/s40279-016-0484-2
Besson, C., Baggish, A. L., Monteventi, P., Schmitt, L., Stucky, F., & Gremeaux V. (2025). Assessing the clinical reliability of short-term heart rate variability: insights from controlled dual-environment and dual-position measurements. Scientific Reports, 15(1), 5611. DOI: 10.1038/s41598-025-89892-3
Borresen, J., & Lambert, M. I. (2008). Autonomic control of heart rate during and after exercise: Measurements and implications for monitoring training status. Sports Medicine, 38(8), 633-646. DOI: 10.2165/00007256-200838080-00002
Bosquet, L., Merkari, S., Arvisais, D., & Aubert, A. E. (2008). Is heart rate a convenient tool to monitor over-reaching? A systematic review of the literature. British Journal of Sports Medicine, 42(9), 709-714. DOI: 10.1136/bjsm.2007.042200
da Silva, V. P., de Oliveira, N. A., Silveira, H., Mello, R. G. T., & Deslandes, A. C. (2015). Heart rate variability indexes as a marker of chronic adaptation in athletes: A systematic review. Annals of Noninvasive Electrocardiology, 20(2), 108-118. DOI: 10.1111/anec.12237
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. DOI: 10.21542/gcsp.2024.35
Dias, D., & Cunha, J. P. S. (2018). Wearable health devices-Vital sign monitoring, systems and technologies. Sensors, 18(8), 2414. DOI: 10.3390/s18082414
Dong, J.-G. (2016). The role of heart rate variability in sports physiology. Experimental and Therapeutic Medicine, 11, 1531-1536. DOI: 10.3892/etm.2016.3104
Dunn, J., Runge, R., & Snyder, M. (2018). Wearables and the medical revolution. Personalized Medicine, 15(5), 429-448. DOI: 10.2217/pme-2018-0044
El-Malahi, O., Mohajeri, D., Mincu, R., Bäuerle, A., Rothenaicher, K., Knuschke, R. … Lortz, J. (2024). Beneficial impacts of physical activity on heart rate variability: A systematic review and meta-analysis. PLoS One, 19(4), e0299793. DOI: 10.1371/journal.pone.0299793
Immanuel, S., Teferra, M. N., Baumert, M., & Bidargaddi, N. (2023). Heart Rate Variability for Evaluating Psychological Stress Changes in Healthy Adults: A Scoping Review. Neuropsychobiology, 82(4), 187-202. DOI: 10.1159/000530376
Jarczok, M. N., Weimer, K., Braun, C., Williams, D. P., Thayer, J. F., Gündel, H. O., & Balint, E. M. (2022). Heart rate variability in the prediction of mortality: A systematic review and meta-analysis of healthy and patient populations. Neuroscience and biobehavioral reviews, 143, 104907. DOI: 10.1016/j.neubiorev.2022.104907
Kajaia, T., Maskhulia, L., Chelidze, K., Akhalkatsi, V., & Kakhabrishvili, Z. (2017). The effects of non-functional overreaching and overtraining on autonomic nervous system function in highly trained athletes. Georgian Medical News, 264, 97-103. Retrieved from https://www.researchgate.net/publication/319480207
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. DOI: 10.30773/pi.2017.08.17
Korobeinikov, H. V., Dudnik, O. K., & Radchenko, Yu. A. (2007). Variabelnist sertsevoho rytmu u yunykh bortsiv z riznym funktsionalnym stanom nervovoi systemy [Heart rate variability in young wrestlers with different functional states of the nervous system]. Pedahohika, psykholohiia ta medyko-biolohichni problemy fizychnoho vykhovannia i sportu [Pedagogy, psychology and medical and biological problems of physical education and sports], 6, 157-160 [in Ukrainian].
Kovalenko, S. O., & Kudii, L. I. (2016). Variabelnist sertsevoho rytmu: metodychnii aspekty [Heart rate variability: methodological aspects]. Cherkasy: Cherkaskyi natsionalnyi universytet im. B. Khmelnytskoho. Rethieved from https://eprints.cdu.edu.ua/493/1/kov.pdf [in Ukrainian].
Laborde, S., Mosley, E., & Thayer, J. F. (2017). Heart rate variability and cardiac vagal tone in psychophysiological research – Recommendations for experiment planning, data analysis, and data reporting. Frontiers in Psychology, 8, 213. DOI: 10.3389/fpsyg.2017.00213
Le Meur, Y., Pichon, A., Schaal, K., Schmitt, L., Louis, J., Gueneron, J. … Hausswirth, Ch. (2013). Evidence of parasympathetic hyperactivity in functionally overreached athletes. Medicine and Science in Sports and Exercise, 45(11), 2061-2071. DOI: 10.1249/MSS.0b013e3182980125
Lisun, Yu. B., & Uhlev, Ye. I. (2020). Variabelnist sertsevoho rytmu, vykorystannia ta metody analizu [Heart rate variability, usage, and analysis methods]. Pain, Anaesthesia & Intensive Care, 4(93), 83-89. DOI: 10.25284/2519-2078.4(93).2020.220693 [in Ukrainian].
Liu, Y., Wang, H., Zhao, W., Zhang, M., Qin, H., & Xie, Y. (2018). Flexible, stretchable sensors for wearable health monitoring: Sensing mechanisms, materials, fabrication strategies and features. Sensors, 18(2), 645. DOI: 10.3390/s18020645
Lundstrom, C. J., Foreman, N. A., & Biltz, G. (2022). Practices and Applications of Heart Rate Variability Monitoring in Endurance Athletes. International Journal of Sports Medicine, 44(1), 9-19. DOI: 10.1055/a-1864-9726
Majumder, S., Mondal, T., & Deen, M. J. (2017). Wearable sensors for remote health monitoring. Sensors, 17(12), 130. DOI: 10.3390/s17010130
Manresa-Rocamora, A., Sarabia, J. M., Javaloyes, A., Flatt, A. A., & Moya-Ramón, M. (2021). Heart Rate Variability-Guided Training for Enhancing Cardiac-Vagal Modulation, Aerobic Fitness, and Endurance Performance: A Methodological Systematic Review with Meta-Analysis. International Journal of Environmental Research and Public Health, 18(19), 10299. DOI: 10.3390/ijerph181910299
Nayak, S. K., Pradhan, B., Mohanty, B., Sivaraman, J., Ray, S. S., Wawrzyniak, J. … Pal, K. (2023). A review of methods and applications for a heart rate variability analysis. Algorithms, 16(9), 433. DOI: 10.3390/a16090433
Park, G., & Thayer, J. F. (2020). From the heart to the mind: Cardiac vagal tone modulates top-down and bottom-up visual perception and attention to emotional stimuli. Frontiers in Psychology, 11, 528. DOI: 10.3389/fpsyg.2014.00278
Peabody, J. E., Ryznar, R., Ziesmann, M. T., & Gillman, L. (2023). A Systematic Review of Heart Rate Variability as a Measure of Stress in Medical Professionals. Cureus, 15(1), e34345. DOI: 10.7759/cureus.34345
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, 773-781. DOI: 10.1007/s40279-013-0071-8
Prinsloo, G. E., Rauch, H. G. L., & Derman, W. E. (2014). A brief review and clinical application of heart rate variability biofeedback in sports, exercise, and rehabilitation medicine. The Physician and Sportsmedicine, 42(2), 88-99. DOI: 10.3810/psm.2014.05.2061
Saboul, D., Balducci, P., Millet G., Pialoux, V., & Yantier, Ch. (2016). A pilot study on quantification of training load: The use of HRV in training practice. European Journal of Sport Science, 16(2), 172-181. DOI: 10.1080/17461391.2015.1004373
Sammito, S., Thielmann, B., Klussmann, A., Deußen, A., Braumann K.-M., & Böckelmann, I. (2024). Guideline for the application of heart rate and heart rate variability in occupational medicine and occupational health science. Journal of occupational medicine and Toxicology, 19(1), 15. DOI: 10.1186/s12995-024-00414-9
Sandercock, G. R. H., & Brodie, D. A. (2006). The use of heart rate variability measures to assess autonomic control during exercise. Scandinavian Journal of Medicine & Science in Sports, 16, 302-313. DOI: 10.1111/j.1600-0838.2006.00556.x
Sandercock, G. R. H., Gavin, R. H., & Bromley, P. D. (2005). Effects of exercise on heart rate variability: Inferences from metaanalysis. Medicine & Science in Sports & Exercise, 37(3), 433-439. DOI: 10.1249/01.mss.0000155388.39002.9d
Sassi, R., Cerutti, S., Lombardi, F., Malik, M., Huikuri, H. V., Peng, C.-K. … Macfadyen, R. (2015). Advances in heart rate variability signal analysis: Joint position statement by the e-Cardiology ESC Working Group and the European Heart Rhythm Association co-endorsed by the Asia Pacific Heart Rhythm Society. EP Europace, 17(9), 1341-1353. DOI: 10.1093/europace/euv015
Schmitt, L., Regnard, J., Coulmy, N., & Millet, G. P. (2018). Influence of training load and altitude on heart rate variability fatigue patterns in elite Nordic skiers. International Journal of Sports Medicine, 39(10), 773-781. DOI: 10.1055/a-0577-4429
Schmitt, L., Regnard, J., Desmarets, M., Maune, F., Mourot, L., Fouillot, J.-P. … Millet, G. (2013). Fatigue shifts and scatters heart rate variability in elite endurance athletes. PLoS OnE, 8(8), e71588. DOI: 10.1371/journal.pone.0071588
Schmitt, L., Regnard, J., Parmentier, A. L., Maune, F., Mourot, L., Coulmy, N., & Millet, G. P. (2015). Typology of “fatigue” by heart rate variability analysis in elite Nordic-skiers. International Journal of Sports Medicine, 36(12), 999-1007. DOI: 10.1055/s-0035-1548885
Shaffer, F., & Ginsberg, J. P. (2017). An Overview of Heart Rate Variability Metrics and Norms. Frontiers in Public Health, 28(5), 258. DOI: 10.3389/fpubh.2017.00258
Stauss, H. M. (2003). Heart rate variability. American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology, 285(5), R927–R931. DOI: 10.1152/ajpregu.00452.2003
Storniolo, J. L, Correale, L., Buzzachera, C. F., & Peyré-Tartaruga, L. A. (2025) Editorial: New perspectives and insights on heart rate variability in exercise and sports. Front. Sports Act. Living, 7, 1574087. DOI: 10.3389/fspor.2025.1574087
Sundas, A., Contreras, I., Navarro-Otano, J., Soler, J. l., Beneyto, A., & Vehi, J. (2025). Heart rate variability over the decades: a scoping review. PeerJ, 13, e19347. DOI: 10.7717/peerj.19347
Taj-Eldin, M., Ryan, C., O’Flynn, B., & Galvin, P. (2018). A review of wearable solutions for physiological and emotional monitoring for use by people with autism spectrum disorder and their caregivers. Sensors, 18(12), 4271. DOI: 10.3390/s18124271
Task Force of the European Society of Cardiology and the North American Society of Pacing and Electrophysiology. (1996a). Heart rate variability: Standards of measurement, physiological interpretation, and clinical use. Circulation, 93(5), 1043-1065. DOI: 10.1161/01.CIR.93.5.1043
Task Force of the European Society of Cardiology and the North American Society of Pacing and Electrophysiology. (1996b). Heart rate variability: Standards of measurement, physiological interpretation and clinical use. European Heart Journal, 17, 354-381.
Thayer, J. F. (2002). Progress in the analysis of heart-rate variability. IEEE Engineering in Medicine and Biology Magazine, 21(4), 22-23. DOI: https://doi.org/10.1109/MEMB.2002.1032634
Thielmann, B., Pohl, R., & Böckelmann, I. (2021). Heart rate variability as a strain indicator for psychological stress for emergency physicians during work and alert intervention: a systematic review. Journal of Occupational Medicine and Toxicology, 16(1). DOI: 10.1186/s12995-021-00313-3
Vovkanych, L. S., & Kachmar, P. (2013). Typolohichni osoblyvosti variabelnosti sertsevoho rytmu yunykh vesluvalnykiv na kanoe [Typological features of heart rate variability in young canoeists]. Fizychna aktyvnist, zdorovia i sport [Physical activity, health and sport], 13(3), 60-70. Retrieved from https://sportscience.ldufk.edu.ua/index.php/fazis/article/view/142/136 [in Ukrainian].
Vovkanych, L., Boretsky, Y., Sokolovsky, V., Berhtraum, D., & Kras, S. (2020). Validity of the software-hardware complex “Rytm” for measuring the RR intervals and heart rate variability at rest. Journal of Physical Education and Sport, 20(3), 1599-1605. DOI:10.7752/jpes.2020.03218
Vovkanych, L., Boretsky, Y., Sokolovsky, V., Berhtraum, D., & Kras, S. (2021). Validation of the software-hardware complex “Rytm” for measurement of the RR intervals and heart rate variability analysis during exercise and recovery period. Teoriya ta Metodika Fizichnogo Vikhovannya [Physical Education Theory and Methodology], 21(1), 61-68. DOI: https://doi.org/10.17309/tmfv.2021.1.08
Wang, Z., Zou, Y., Liu, J., Peng, W., Li, M., & Zou, Z. (2025). Heart rate variability in mental disorders: An umbrella review of metaanalyses. Translational Psychiatry, 15, 104. DOI: 10.1038/s41398-025-03339-x
Welsh, M. R., Mosley, E., Laborde, S., Day, M. C., Sharpe, B. T., Burkill, R. A., & Birch, P. D. J. (2023). The use of heart rate variability in esports: A systematic review. Psychology of sport and exercise, 69, 102495. DOI: 10.1016/j.psychsport.2023.102495
Yang, F., Ma, Y., Liang, S., Shi, Y., & Wang, C. (2024). Effect of Exercise Modality on Heart Rate Variability in Adults: A Systematic Review and Network Meta-Analysis. Reviews in Cardiovascular Medicine, 25(1). DOI: 10.31083/j.rcm2501009
Zhang, E., Liang, S., Sun, T., Xu, J., Lu, F., Wu, D. … Ma, W. (2023). Prognostic value of heart rate variability in atrial fibrillation recurrence following catheter ablation: A systematic review and meta-analysis. Frontiers in cardiovascular medicine, 9, 1048398. DOI: 10.3389/fcvm.2022.1048398
