Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Особенности насосной функции сердца детей и подростков 16
1.1. Показатели насосной функции сердца детей и подростков 16
1.2. Функциональные показатели сердца при смене положения тела. 21
1.3. Насосная функция сердца детей и подростков при мышечных нагрузках 32
1.4. Взаимосвязь двигательных способностей с насосной функцией сердца детей и подростков 44
ГЛАВА 2. Механизмы регуляции насосной функции сердца растущего организма 52
2.1. Механизмы регуляции сократимости миокарда растущего организма 52
2.2. Адренергическая и холинергическая регуляция насосной функции сердца растущего организма 56
2.3. Особенности изменения вариабельности сердечного ритма 63
ГЛАВА 3. Организация и методы исследования . 69
3.1. Методы определения показателей насосной функции сердца 69
3.2. Методика расчета амплитудно-временных характеристик дифференцированной реограммы 71
3.3. Методика выполнения функциональных нагрузок 75
3.4. Методика определения двигательных способностей 78
Результаты собственных исследований
ГЛАВА 4. Показатели насосной функции сердца детей и подростков 10-15-летнего возраста в покое и при функциональной нагрузке 82
4.1. Показатели насосной функции сердца детей и подростков 10-15-летнего возраста в покое 82
4.2. Насосная функция сердца детей 10-11-летнего возраста при ак-тивной.смене положения тела 96
4.3. Влияние активной смены положения тела на насосную функцию сердца детей 12-13-летнего возраста 102
4.4. Показатели насосной функции сердца подростков 14-15-летнего возраста при активной смене положения тела 106
4.5. Корреляционный анализ показателей насосной функции сердца детей и подростков 10-15-летнего возраста при активной смене положения тела 113
ГЛАВА 5. Амплитудно-временные характеристики дифференцированной реограммы детей и подростков 10-15-летнего возраста при активной смене положения тела 121
5.1. Амплитудные характеристики дифференцированной реограммы у детей и подростков 10-15-летнего возраста при активной смене положения тела 121
5.2. Временные характеристики дифференцированной реограммы у детей и подростков 10-15-летнего возраста при активной смене положения тела 132
5.3. Длительность быстрого и медленного изгнания крови у детей и подростков 10-15-летнего возраста при активной смене положения тела 145
5.4. Артериальный приток и венозный возврат крови у детей и подростков 10-15-летнего возраста при активной смене положения тела. 158
ГЛАВА 6. Особенности гетерохронии показателей насосной функции сердца детей и подростков 10-15 лет, обучающихся в школе и гимназии . 170
6.1. Показатели насосной функции сердца при активной смене по
ложения тела детей 10-11-летнего возраста, обучающихся в школе и гимназии 170
6.2. Изменение насосной функции сердца подростков 12-13-летнего возраста при активной смене положения тела 178
6.3. Влияние активной смены положения тела на показатели насосной функции сердца подростков 14-15 лет, обучающихся в школе и гимназии 185
6.4. Вариабельность ритма сердца подростков 12-15-летнего возраста, обучающихся в школе и гимназии 193
ГЛАВА 7. Насосная функция сердца подростков 13-15 лет, занимающихся спортом, при выполнении функциональных нагрузок 204
7.1. Изменение частоты сердечных сокращений у подростков, занимающихся спортом, при выполнении функциональных нагрузок. 204
7.2. Показатели ударного объема крови подростков, занимающихся футболом, при выполнении функциональных нагрузок 210
7.3. Влияние велоэргометрической нагрузки на минутный объем кровообращения у подростков, занимающихся спортом 7.4. Вариабельность ритма сердца подростков 13-15 лет, занимающихся футболом. / 224
ГЛАВА 8. Гетерохрония проявления двигательных способностей детей и подростков 10-15-летнего возраста 237
8.1.1. Двигательные способности детей и подростков 10-15-летнего возраста, обучающихся в школе и гимназии 237
8.1.2. Влияние систематических мышечных нагрузок на развитие двигательных способностей детей и подростков 10-15 лет 250
8.2. Особенности умственной работоспособности детей и подрост ков 10-15-летнего возраста 255
Заключение 261
Выводы 277
Библиографический список 280
- Взаимосвязь двигательных способностей с насосной функцией сердца детей и подростков
- Методика расчета амплитудно-временных характеристик дифференцированной реограммы
- Показатели насосной функции сердца подростков 14-15-летнего возраста при активной смене положения тела
- Временные характеристики дифференцированной реограммы у детей и подростков 10-15-летнего возраста при активной смене положения тела
Введение к работе
Актуальность исследования. Гетерохрония развития физиологических систем является одним из свойств организма, которые проявляются уже в процессе эмбриогенеза в морфологическом и биохимическом развитии. Гетерохронность является особой закономерностью, характеризующейся неравномерным развертыванием наследственной информации (А.Н.Северцев, 1939; П.К.Анохин, 1975; К.Шмид-Ниельсен, 1987). В процессе онтогенеза интенсивно развиваются и совершенствуются те органы и системы, которые обеспечивают организму в данный период жизни оптимальное функциональное состояние и интенсивное развитие (Г.Ситдиков, 1974; Р.А.Абзалов, 1986; К; Р.Р.Нигматуллина, 1999; Ю.С.Ванюшин, 2001; Н.А.Фомин, 2003; М.В.Шайхелисламова, 2008; E.I.Knudsen, 2004; M.H.Johnson, 2005; S.Van Cleave, M.S.Shall, 2006; C.Poo, J.S.Isaacson, 2007; Di Cristo et al., 2007; C.B.Yang et al., 2007; M.Tohmi et al., 2007; B.M.Hooks, C.Chen, 2007; F.Sengpiel, 2007; A.E.Czeizel et al., 2008; N.Meiri, 2008).
Развитие физиологических систем в значительной степени обеспечивает адекватность адаптационных реакций растущего организма к биологическим и социальным факторам среды. Межсистемная гетерохрония сказывается на тех структурных преобразованиях, которые особенно необходимы развивающемуся организму в сенситивные периоды его развития (Э.М.Казин с соавт., 2003; А.Я.Соколов, Л.И.Гречкина, 2004; G.N.Amzallag, 2004; S.E.Berger, K.E.Adolph, 2007). Одним из таких периодов организма является подростковый возраст. У школьников под воздействием учебной и физической нагрузок изменяются показатели насосной функции сердца и нейро-гуморальные механизмы ее регуляции (М.В.Антропова с соавт., 2006; А.Л.Похачевский, 2007; Д.Б.Демин, Л.В.Поскотинова, 2008; И.А.Криволапчук,2009).
У детей и подростков 7-16 лет активность симпато-адреналовой системы изменяется, особенно в период полового созревания, и носит неравномерный характер (А.Н.Шарапов, 2003; Ф.Г.Ситдиков с соавт., 2004; Ю.И.Строев, Л.П.Чурилов, 2004; И.Г.Андреева с соавт., 2005; О.В.Кузнецова, В.Д.Сонькин, 2005; М.В.Шайхелисламова с соавт., 2008; Е.С.Лучицкая, В.Б.Русанов, 2009; Y.Lebenthal et al., 2006). В литературе встречаются сведения, указывающие на различия в абсолютных величинах УОК и МОК в зависимости от пола, при этом в подростковом и юношеском возрасте они выше у мальчиков, чем у девочек (И.О.Тупицын, 1985, 2000; Г.Х.Самигуллин, 1988; А.В.Крылова, 1990; С.И.Русинова с соавт., 2004; Л.А.Гиренко с соавт., 2005).
При мышечной деятельности изменения ЧСС и УОК зависят от возраста и уровня тренированности детского организма (Р.А.Абзалов, 1989; Н.И.Шлык, 1991; Р.Р.Нигматуллина, 1999; И.Х.Вахитов, 2005; Н.Б.Панкова с соавт., 2009; W.Ljach, Z.Witkowski, 2004). В состоянии покоя у юных спортсменов на снижение ЧСС и темпы прироста УОК влияет возраст, в котором дети приобщаются к систематическим мышечным тренировкам, и направленность тренировочного процесса. На начальном этапе мышечных тренировок наблюдаются колебания в изменениях ЧСС и УОК (Р.А.Абзалов, Ф.Г.Ситдиков 1998; Ю.С.Ванюшин, 2001). Величина сердечного выброса зависит от многих факторов: мощности выполняемой нагрузки и степени тренированности, возраста, положения тела в пространстве при физической нагрузке (вертикальное или горизонтальное), работы руками или ногами (С.В.Хрущев, 1980; В.М.Король, В.Д.Сонькин, 1989; Л.Е.Любомирский с соавт., 1997; Ю.Эйдер, 1998; Е.П.Попечителев, А.В.Чащин, 2006 А.А.Кылосов с соавт., 2009; А.Ю.Мальцев с соавт., 2010).
Показатели сердечного ритма находятся в тесной зависимости от пола, возраста и степени адаптации к условиям эндогенных и экзогенных факторов среды. Высокая чувствительность организма проявляется в период ускоренного развития системы кровообращения. При этих условиях меняется баланс парасимпатических и симпатических влияний на гемодинамику организма (Т.Л.Зефиров, Н.В.Святова, 1997; Н.Б.Хаспекова, З.А.Мусаева с соавт., 2000; И.А.Берсенева, 2000; В.Н.Швалев, 2001; Г.В.Кмить, 2004; Л.Н.Игишева, А.Р.Киселева с соавт., 2005; А.Р.Сабирьянов, 2005; В.И.Мамий, 2006; Р.И.Шлык, 2009; И.Г.Нидеккер, О.О.Куприянова, 2010; E.R.Migliaro, P.Contreras, S.Beck et. аl., 2001; A.L.T.Uusitalo, T.Laitinen, S.B.Vaisanen et. аl., 2004). Развитие механизмов регуляции хронотропной реакции и инотропной функции сердца в онтогенезе происходит гетерохронно: сначала симпатические и парасимпатические воздействия наблюдаются в регуляции частоты сердцебиений и только в дальнейшем оказывают влияние на сократительные свойства миокарда.
Для оценки функционального состояния системы кровообращения и регуляторного влияния на нее вегетативной нервной системы применяют функциональные пробы (Л.И.Осадчий, 1982; Д.И.Жемайтите, 1989, 1997; Ф.Г.Гугова, 2002; Ю.С.Ванюшин, Ф.Г.Ситдиков, 2003; А.В.Певзнер с соавт., 2004; А.П.Исаев, 2005; В.Н.Ким с соавт., 2006; Г.А.Батищева с соавт., 2006; Ж.А.Донина с соавт., 2006; Г.А.Фомина с соавт., 2008). При активной смене положения тела происходят компенсаторные реакции сердечно-сосудистой системы, направленные на преодоление сил гравитации и поддержание оптимального кровоснабжения организма. Активный переход тела в вертикальное положение проявляется в сдвигах фазовых характеристик сердечного цикла: удлиняется фаза изометрического сокращения, укорачиваются период изгнания крови из левого желудочка, механическая и общая систолы. Изучению деятельности сердца при смене положения тела в пространстве посвящены работы ряда авторов, но в них анализируются лишь отдельные показатели насосной функции сердца (К.Б.Тихонов, 1990; А.А.Рогов, 1995; Н.В.Исмагилова, 1997; К.И.Устинова с соавт., 2003, В.Б.Гервазиев, 2003-2005; В.В.Алешкевич, 2005; А.П.Исаев с соавт., 2005; А.Р.Киселев с соавт., 2005; И.А.Лебедева, В.В.Лапин, 2006; Б.И.Ткаченко с соавт., 2006; K.M.Bedawi et al., 1994; M.A.Frey et al., 1994; E.A.Nwosu et al., 1994; H.Rieckert, 1996).
Физическое состояние детей и подростков как основа физического здоровья изменяется непрерывно, волнообразно и гетерохронно. Результаты исследований ряда авторов показывают, что динамика физического развития и двигательной подготовленности, уровень физической работоспособности детей и подростков находятся в прямой зависимости от объема и характера регулярно выполняемых мышечных нагрузок (Г.И.Кассирский, 1990; М.В.Антропова с соавт., 1995; Н.И.Шлык, 1995; А.Т.Исхакова, 1997; В.К.Бальсевич, 2000; Ю.С.Ванюшин с соавт., 2000; Р.М.Васильева, 2000; Р.М.Хаматова, 2003; П.О.Астранд, И.В.Муравов, 2004; В.К.Петрова, 2004; Л.Н.Игишева с соавт., 2006; В.Р.Кучма, 2006; В.Д.Сонькин, 2007; Н.Б.Панкова с соавт., 2009; В.И.Лях, З.Витковски, 2010). При этом виды нагрузок оказывают разное воздействие на насосную функцию сердца детей и подростков. В пубертатном периоде феномен гетерохронности проявляется в несовпадении периодов нарастания гемодинамических показателей УОК и МОК и показателей физической работоспособности (Д.П.Букреева, Р.М.Васильева, 2005). В этих условиях важным становится выполнение нормативно-тестовых заданий по программе физической культуры в общеобразовательных учреждениях различного типа и определение двигательной подготовленности школьников.
Изучение насосной функции сердца при мышечных тренировках имеет важное значение в детском спорте. В спортивной деятельности детей и подростков необходимо учитывать индивидуальные особенности организма, а также проявление гетерохронии в развитии двигательных способностей.
Однако специальных исследований, посвященных изучению гетерохронии насосной функции сердца детей и подростков, в литературе крайне мало. В связи с этим комплексное исследование гетерохронии показателей насосной функции сердца, амплитудно-временных характеристик дифференцированной реограммы и фазовой структуры сердечного цикла у детей и подростков 10-15-летнего возраста в условиях воздействия различных учебных и функциональных нагрузок, позволяет в значительной мере оценить становление механизмов насосной функции сердца.
Все вышеизложенное определяет актуальность, теоретическое и практическое значение данного диссертационного исследования.
Цель работы: исследование возрастно-половых особенностей гетерохронии насосной функции сердца и механизмов ее регуляции развивающегося организма.
Задачи исследования:
1. Изучить особенности проявления гетерохронии показателей насосной функции сердца детей и подростков 10-15-летнего возраста в условиях относительного покоя и при выполнении функциональной нагрузки.
2. Определить амплитудно-временные показатели дифференцированной реограммы детей и подростков 10-15-летнего возраста при функциональной нагрузке с учетом гетерохронии.
3. Изучить влияние физической и учебной нагрузок на насосную функцию сердца детей и подростков 10-15 лет, обучающихся в разных типах общеобразовательных учреждений.
4. Исследовать гетерохронию развития двигательной подготовленности детей и подростков.
5. Изучить насосную функцию сердца подростков 13-15-летнего возраста, занимающихся физическими упражнениями скоростно-силовой направленности, при выполнении функциональных нагрузок.
6. Исследовать особенности вариабельности сердечного ритма и механизмы их обеспечения у подростков 12-15-летнего возраста.
Научная новизна исследования. Впервые в ходе комплексного исследования детей и подростков 10-15-летнего возраста установлено, что гетерохрония проявляется в виде различий характера протекания активной ортостатической пробы. Изменения системной гемодинамики зависят от пола детей и подростков: у девочек значительные изменения выявлены в первые минуты активной смены положения тела, т.е. при переходе из положения лежа в положение сидя; у мальчиков – при переходе из положения сидя в положение стоя.
В сенситивный период происходит существенное изменение хронотропной реакции сердца, которое в исследуемых группах проявляется в возрасте 12-13 лет. Выполнение систематических субмаксимальных аэробных физических нагрузок в данном возрасте способствует более значительному урежению частоты сердцебиений. Существенный рост сердечного и систолического выброса крови выявлен у мальчиков в начальный период полового созревания.
Впервые установлена гетерохрония срочных реакций амплитудно-временных характеристик дифференцированной реограммы у детей и подростков. С возрастом выявлено снижение амплитудных характеристик дифференцированной реограммы, при этом значительные изменения при физической нагрузке у девочек проявляются раньше (в 12-13 лет), т.е. в начале пубертатного периода, а у мальчиков в 14-15 лет.
Показано, что изменение показателей насосной функции сердца у учащихся школы и гимназии зависит от возраста, пола, физических и учебных нагрузок. С возрастом у учащихся гимназии увеличивается напряженное функционирование регуляторных систем, обусловленное активностью симпатического отдела вегетативной нервной системы и незначительным ростом парасимпатического влияния.
Определена гетерохрония в становлении двигательных способностей детей и подростков 10-15 лет, в зависимости от возраста, пола и учебных нагрузок. У школьниц прирост скоростно-силовых способностей наиболее выражен в 12-13 лет, у гимназисток – в 14-15 лет. Координационные способности у учащихся школы существенно возрастают в 12-13 лет, у учащихся гимназии – в 14-15 лет. Выносливость, как один из показателей работоспособности у учащихся гимназии 10-13 лет выше, чем у школьников, с возрастом у гимназистов показатели выносливости снижаются.
Установлено, что у подростков 13-15 летнего возраста, занимающихся систематически мышечными тренировками, при функциональной нагрузке возрастает влияние симпатического отдела вегетативной нервной системы на фоне незначительного снижения парасимпатического влияния. Степень проявления гетерохронии показателей насосной функции сердца у подростков зависит от объема и мощности выполняемых нагрузок.
Теоретическая и практическая значимость работы. Проведенные комплексные исследования системной гемодинамики у подростков в период активного полового созревания, когда увеличивается вероятность нарушения процесса функциональной адаптации к действию социальных факторов и повышенной физической нагрузке, в значительной степени позволили выявить механизмы гетерохронии показателей насосной функции сердца. Решение данной проблемы осуществлялось нами с помощью методов, которые включали изучение показателей, отражающих функциональное состояние сердечнососудистой системы и вегетативной системы регуляции. Полученные результаты вносят существенный вклад в понимание особенностей гетерохронии в становлении насосной функции сердца детей и подростков 10-15-летнего возраста. Использование в исследовании дифференцированной реограммы дает большую информативность, что позволяет применять ее в тестировании контрольных нормативов по физической культуре, а также в соревновательной деятельности детей и подростков. Выявленные сенситивные периоды гемодинамики позволят тренерам прогнозировать развитие двигательных способностей и прирост физической работоспособности у детей и подростков в возрасте 10-15 лет с учетом их гетерохронии. Полученные нами результаты используются специалистами по общей, возрастной физиологии, физиологии физических упражнений и спорта, в учебно-тренировочном процессе детских спортивных школ.
Основные положения, выносимые на защиту
1. Гетерохрония показателей насосной функции сердца и двигательных способностей развивающегося организма зависит от возраста, пола, объема и мощности выполняемых физических и учебных нагрузок.
2. Амплитудно-временные характеристики дифференцированной реограммы, отражающие состояние сосудистого русла, зависят от пола, возраста детей и подростков и выполняемой функциональной нагрузки.
3. Гетерохрония показателей насосной функции сердца зависит от взаимодействия симпатической и парасимпатической регуляторных систем.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на Всероссийской конференции "Проблемы адаптации растущего организма к физическим и умственным нагрузкам" (Казань, 1998); на Международной конференции "Теоретические основы физической культуры" (Казань, 1999); на Международной конференции по физиологии мышечной деятельности (Москва, 2000); на XVIII съезде Всероссийского физиологического общества им.И.П.Павлова (Казань, 2001); на Всероссийской научно-практической конференции "Пути повышения социальной значимости физической культуры и спорта" (Казань, 2002); на Всероссийской конференции, посвященной 100-летию со дня рождения О.Д.Курмаева, "Нейрогуморальные механизмы регуляции сердца" (Казань, 2004); на XIX съезде Всероссийского физиологического общества им.И.П.Павлова (Екатеринбург, 2004); на Международной научной конференции "Физиология развития человека" (Москва, 2004); на I съезде физиологов СНГ (Дагомыс, 2005); на Всероссийской научной конференции "Физиология сердца" (Казань, 2005); на XIII Международном совещании и VI школе по эволюционной физиологии (Санкт-Петербург, 2006); на VIII Всероссийском научно-практическом симпозиуме "Растущий организм: адаптация к физической и умственной нагрузке" (Казань, 2006); на II Всероссийской научной конференции "Адаптация биологических систем к естественным и экстремальным факторам среды" (Челябинск, 2006); на XХ съезде Всероссийского физиологического общества им.И.П.Павлова (Москва, 2007); на V Всероссийской конференции с международным участием, посвященной 100-летию со дня рождения В.Н.Черниговского, "Механизмы функционирования висцеральных систем" (Санкт-Петербург, 2007); на IV Всероссийской школе-конференции по физиологии кровообращения (Москва, 2008); на X Всероссийской научной конференции с международным участием "Физиологические механизмы адаптации растущего организма" (Казань, 2010).
Внедрение результатов исследования. Теоретические положения, результаты исследования внедрены в учебный процесс на кафедрах теории физической культуры факультета физкультурного образования ГОУ ВПО "Татарский государственный гуманитарно-педагогический университет", гигиены, медицины труда с курсом медицинской экологии факультета повышения квалификации ГОУ ВПО "Казанский государственный медицинской университет Росздрава".Полученные результаты внедрены в работу Муниципального учреждения дополнительного образования детей, центра внешкольной работы Приволжского района г. Казани, детской спортивной школы по футболу г.Казани.
Структура и объем диссертации. Диссертация объемом 332 страницы состоит из введения, двух глав обзора литературы, шести глав собственных исследований и их обсуждения, заключения и выводов. В работе имеется список литературы, содержащий 396 источников, из них 154 работ иностранных авторов. Диссертация иллюстрирована 95 рисунками и 50 таблицами.
Взаимосвязь двигательных способностей с насосной функцией сердца детей и подростков
Формирование двигательных качеств обусловлено гетерохронностью созревания соматических и функциональных показателей в разные возрастные периоды. Характеристика возрастной эволюции двигательной деятельности связана со степенью развития двигательных качеств: силы, быстроты, выносливости, гибкости, ловкости. Эволюция двигательной функции человека включает разновременное и скоординированное развитие, в первую очередь, нервной и мышечной системы. По мере роста и развития ребенка совершенствуются нервные процессы и повышается лабильность мышц. Мера лабильности по Введенскому определяется наибольшим потенциалом действия в 1 с. под влиянием раздражителя. Лабильность с возрастом снижается, что связано с нервно-мышечным аппаратом. Стимулом для его развития является возникновение и развитие антигравитационных реакций, таких как поза сидения, стояния, удержание головы. При этом моторно-висцеральные рефлексы вызывают перестройку дыхательной и сердечно-сосудистой систем. В механизмах данных изменений существенное значение принадлежит усилению блуждающего нерва.
Работоспособность мышц формирует функции движения, которые определяют связь организма со средой. Способность человека к статической, динамической или смешанной работе определяет его физическую работоспособность, которая соизмерима с определенным уровнем физического развития. Освоение новых движений сопровождается совершенствованием двигательных качеств. Различные движения избирательно воздействуют на двигательный аппарат человека и поэтому в неравной мере развивают отдельные мышцы и мышечные группы (Д.П.Букреева, 2000; Э.М.Казин, 2003; S.E.Berger, K.E.Adolph, 2003). В развитии двигательных способностей организма проявляется гетеро-хронность, то есть существуют периоды замедленного и ускоренного их формирования. С возрастом наблюдается смена процессов повышения и понижения степени взаимодействий биодинамики, физической подготовленности и физического развития организма (С.В.Хрущев, 1980; А.С.Чинкин, 1995; П.И.Кузь-минов, 2000; С.П.Левушкин, 2000).
Каждому возрасту свойствен определенный уровень развития двигательных качеств. Наивысшие достижения в силе, быстроте и выносливости достигаются в разные сроки (В.К.Бальсевич, 2000; Е.С.Богомолова, 2000; Э.Гринене, 2000; Н.А.Фомин, 2003; Н.Г.Блинова, 2005). Формирование двигательных качеств в онтогенезе происходит неравномерно и зависит от развития ряда систем организма. Совершенствование выносливости определяется в значительной мере слаженной деятельностью кровеносной, дыхательной и сердечно-сосудистой систем, а развитие силы мышц тесно связано с ростом костной и мышечной ткани, с формированием способности управлять работой мышц (Г.С.Козупица, 2000; В.Д.Сонькин, 2007; И.И.Коробейникова с соавт., 2007; З.Г.Орджоникидзе с соавт., 2007; L.J.Sweeney, S.W.Kelley, 1990).
Количество мышечных волокон в организме генетически запрограммировано, в процессе роста и целенаправленной тренировки мышцы способны гипертрофироваться, но их количество и соотношение числа "быстрых" и "медленных" волокон не изменяется.
Увеличение мышечной массы происходит за счет активного роста мышц в толщину и в длину: происходит поперечное увеличение мышечного волокна и его удлинение посредством образования новых саркомеров. Эти процессы происходят не одновременно. Рост мышц в длину идет параллельно с увеличением длины тела, в период снижения интенсивности роста начинается активная дифференцировка мышечного волокна.
Мышечное волокно, как и нервные клетки, способно генерировать энергию и распространять потенциалы действия. Митохондрии и ферментативные комплексы осуществляют гликолиз, поддерживают автономное энергообеспечение мышечного волокна.
На развитие мышечных волокон большое влияние оказывают гормональные факторы. На возрастное развитие медленных мышечных волокон влияют гормоны щитовидной железы, способствующие развитию митохонд-риального окисления. Мышцы наиболее чувствительны к влиянию тестостерона в период полового созревания. В них заметно меняется изоэмзимный состав ферментов гликолиза в сторону увеличения активности анаэробных фракций. Динамика роста скелетных мышц в ходе постнатального онтогенеза значительно отличается от роста других тканей. У мышц максимальная скорость роста приходится на заключительный пубертатный скачок роста.
У подростков в возрасте 13-15 лет происходит изменение волоконной композиции смешанных мышц с увеличением доли волокон с "медленным" или "промежуточным" миозином, а таюке ускорение скорости роста волокон II типа. У юношей в возрасте 15-17 лет наблюдается значительное увеличение доли и размера волокон типа ИВ.
Методика расчета амплитудно-временных характеристик дифференцированной реограммы
Географический метод исследования системной и регионарной гемодинамики основан на регистрации изменения во времени полного электрического сопротивления органа или части тела, что позволяет определить их кровенаполнение. Одновременно с основной реограммой регистрируется и первая производная, или дифференцированная реограмма. Она позволяет судить о сократительной функции сердечной мышцы и сосудистом тонусе по изменению скорости кровенаполнения сосудов в разные фазы сердечного цикла. При нарушении кровообращения, чаще всего обусловленном поражениями сосудов, амплитуда пульсовых колебаний на реограмме уменьшается или изменяется форма реограммы. При увеличении кровенаполнения возрастает амплитуда кривой. На реограмме (рис.3.2) различают систолическую и диастолическую волны. Первая обусловлена притоком крови, вторая связана с венозным оттоком. Тетраполярная методика позволяет с высокой степенью точности измерить импеданс глубинных тканей и дать количественную оценку основным гемодинамическим показателям — ударному и минутному объемам кровообращения.
Токовые электроды накладываются на лоб и на голень выше голено-стопа. Потенциальные - на шею на уровне 7-го шейного позвонка и на уровне мечевидного отростка в области грудины (рис.3.1.). Прибор РПЦ-01 хорошо работает и на сухих электродах. После окончания работы с испытуемым электроды три раза протираются салфеткой, смоченной этиловым спиртом.
Качественная и количественная оценка реограмм сводится к измерению и описанию амплитудных и временных отрезков кривой, которые отражают состояние тонуса сосудов, их эластичность, величину ударного объема. Кроме того, вычисляются специальные реографические показатели.
Схема соотношения основных параметров объемной (а) и дифференцированной (б) реограммы, зарегистрированных синхронно с ЭКГ (в) К - калибровочный сигнал, Аарт - амплитуда основной волны объемной реограммы (Ом). Асист - амплитуда объемной реограммы на уровне максимума скорости нарастания систолической волны, Авен - амплитуда венозной составляющей объемной реограммы на уровне максимальной скорости катакроты (Ом), Аинц - амплитуда инцизуры объемной реограммы (Ом), Адикр - амплитуда дикротической волны (Ом).
А - амплитуда систолической волны ДРГ (Ом/с), С - амплитуда диастолической волны ДРГ (Ом/с); а, Ь, с, d, е - интервалы ДРГ (с), Теист - период изгнания (с). Количественный анализ предусматривает определение следующих показателей (рис.3.2):
1. Амплитуда систолической волны ДРГ (Ом/с) измеряется от основания систолической волны до высшей точки реограммы, характеризует величину и скорость притока крови в исследуемой зоне.
2. Амплитуда диастолической волны ДРГ (Ом/с) измеряется от основания диастолической волны до высшей ее точки, характеризует величину и скорость оттока крови в исследуемой зоне.
3. Время быстрого изгнания (а) — интервал от начала подъема систолической волны ДРГ до точки максимальной крутизны. Этот показатель отражает величину ударного объема и функциональное состояние крупных сосудов.
4. Время медленного изгнания - сумма длительности интервалов Ь+с (с), отражает функциональное состояние сосудов среднего и мелкого калибра.
5. Артериальный приток во время систолы - площадь ниже изолинии, рассчитывается как произведение амплитуды волны В и длительности интер-вала с, деленные на 2 (мм").
6. Венозный отток во время диастолы — площадь выше изолинии, рассчитывается как произведение амплитуды волны С и длительности интервала е, деленные на 2 (мм").
7. Период изгнания крови - сумма интервалов tu=a+b+c (с), отражает общее время изгнания крови в систолу.
8. Отношение времени восходящей части реограммы к длительности периода изгнания (а%) как показатель эластичности и тонуса сосудов.
Показатели насосной функции сердца подростков 14-15-летнего возраста при активной смене положения тела
У (Д) 14-15-летнего возраста в положении лежа ЧСС составила 79,53±2,61 уд/мин., переход в положение сидя вызвал увеличение данного показателя на 6,33 уд/мин. (р 0,05). В положении стоя у (Д) реакция ЧСС со ставила 5,65 уд/мин., что незначительно меньше, чем при переходе из положения лежа в положение сидя. При сравнении показателей ЧСС в положениях лежа и стоя у (Д) разница составила 11,98 уд/мин. (табл.4.6).
У (М) частота сердечных сокращений в положении лежа равна 76,47±2,18 уд/мин., а при переходе из положения лежа в положение сидя рост ЧСС меньше, чем в группе девочек. В положении стоя у (М) наблюдается рост данного показателя до 95,31±2,06 уд/мин., эта величина на 3,80 уд/мин. больше, чем в группе (Д).
Смена положения тела у (Д) и (М) проявляется увеличением ЧСС. У (Д) увеличение ЧСС наблюдалось в равной мере при переходе в положение сидя и стоя. В группе (М) реакция ЧСС при переходе из положения лежа в положение сидя меньше, чем у (Д). Однако переход из положения сидя в положение стоя сопровождается более выраженной реакцией ЧСС, которая составила у (М) 13,18 уд/мин., что в 2 раза больше, чем при переходе из положения лежа в положение сидя. При этом у (М) 14-15-летнего возраста ЧСС в положении лежа, и при переходе в положение сидя меньше, чем у (Д) (рис.4.16).
Ударный объем крови в положении лежа у (Д) составил 43,76±1,19 мл., при переходе в положение сидя он снизился на 8,08 мл (р 0,01). В положении стоя выявлено последующее снижение УОК на 7,23 мл. У (М) в пубертатный период в положении лежа систолический объем крови равен 48,60±1,75 мл. Переход из положения лежа в положение сидя вызвал снижение данной величины у (М) на 7,89 мл (р 0,01), при этом выявлены различия между группами.
Дальнейшая смена положения тела привела к уменьшению УОК на 10,95 мл (р 0,05). Нами установлено, что наибольшее снижение УОК у (Д) 14-15 лет происходит при активном переходе из положения лежа в положение сидя, у (М) при последующей смене положения тела (рис.4.17).
Минутный объем кровообращения у (Д) при переходе из положения лежа в положение сидя снижается на 0, 42 л/мин. (р 0,05). В положение стоя МОК у (Д) снизился на 0,46 л/мин. и составил 2,60±0,15 л/мин. В группе (М) МОК в положении лежа составил 3,72±0,14 л/мин., реакция на переход в положение сидя равна 0,38 л/мин. (р 0,05). По показателям МОК в положении сидя между исследованными группами подростков статистически достоверных различий не наблюдается. Активный переход в положение стоя привел к дальнейшему снижению МОК у 14-15-летних (М) и реакция составила 0,51 л/мин.
Нами установлено, что у (Д) 14-15-летнего возраста реакция на смену положения тела проявляется несущественно. Однако у (М) наибольшее снижение МОК происходит при переходе в положение сидя, а затем реакция снижается в 3 раза. Следует отметить, что у (М) снижение МОК при переходе в положение стоя происходит более чем в 1,3 раза. Вместе с тем реакция на переход из положения сидя в положение стоя у (Д) и (М) не имеет существенных различий (рис.4.18).
Сердечный индекс с возрастом снижается (табл.4.6), у (Д) в положении лежа СИ равен 2,39±0,10 л/мин.»м", при переходе в положение сидя наблюда-ется дальнейшее снижение на 0,34 л/мин.»м (р 0,05). Переход в положение стоя выявил дальнейшее снижение СИ. В группе (М) данный индекс в поло-жепии лежа составляет 2,47±0,10 л/мин.#м% что незначительно больше, чем у (Д). При переходе в положение сидя реакция СИ у (М) больше, чем у (Д) (рис.4.19). Переход из положения сидя в положение стоя привел к снижению СИ у (М) на 0,28 л/мин.м". Наиболее выраженное снижение СИ происходит при переходе из положения лежа в положение сидя как у (М), так и у (Д) (рис.4.19).
Проведенные нами исследования свидетельствуют о том, что у (Д) 14-15-летнего возраста переход в положение сидя вызвал большую реакцию ЧСС и УОК, чем переход в положение стоя. Однако у (М) 14-15 лет хроно-тропная реакция на переход в положение сидя в 4 раза меньше, чем при переходе в положение стоя. Вместе с тем реакция инотропной функции сердца у (М) более выражена при переходе из положения сидя в положение стоя.
Следовательно, при активной смене положения тела у детей и подростков 10-15-летнего возраста, наблюдаются гетерохронные изменения в показателях насосной функции сердца: у девочек они определены в 12-13 лет, у мальчиков — в 14-15 лет.
Временные характеристики дифференцированной реограммы у детей и подростков 10-15-летнего возраста при активной смене положения тела
Работа сердца представляет собой непрерывное чередование периодов сокращения (систола) и расслабления (диастола). Сменяющие друг друга систола и диастола составляют сердечный цикл. Поскольку в покое частота сокращений сердца составляет 60-80 циклов в минуту, то каждый из них продолжается около 0,8 с. При этом 0,1 с занимает систола предсердий, 0,3 с — систола желудочков, а остальное время — общая диастола сердца.
К началу систолы миокард расслаблен, а сердечные камеры заполнены кровью, поступающей из вен. Атриовентрикулярные клапаны в это время раскрыты, и давление в предсердиях и желудочках практически одинаково.
Длительный рефрактерный период имеет для сердца важное биологическое значение, т.к. он предохраняет миокард от быстрого или повторного возбуждения и сокращения. Этим исключается возможность тетанического сокращения миокарда и предотвращается возможность нарушения нагнетательной функции сердца. За периодом относительной рефрактерное следует короткий период супернормальной возбудимости. В этот период возбудимость миокарда высока и можно получить дополнительный ответ в виде сокращения мышцы, воздействуя на нее подпороговым раздражителем.
Частота сердечных сокращений определяется длительностью потенциалов действия и рефракторных фаз, а также скоростью распространения возбуждения по проводящей системе и временными характеристиками сократительного аппарата кардиомиоцитов. К тетаническому сокращению и утомлению, в физиологическом понимании этого термина, миокард не способен. При сокращении сердечная ткань ведет себя как функциональный синцитий, и сила каждого сокращения определяется по закону "все или ничего", согласно которому при возбуждении, превышающем пороговую величину, сокращающиеся волокна миокарда развивают максимальную силу, не зависящую от величины надпорогового раздражителя.
Проведенный нами анализ временных характеристик ДРГ свидетельствует о том, что длительность интервала а, отражающего фазу быстрого изгнания крови, в положении лежа у (Д) и (М) 10-11-летнего возраста составляет 0,054 с и 0,055 с соответственно (р 0,05).
Переход в положение сидя не вызвал существенных изменений длительности интервала а у (М) и (Д) 10-11 лет (рис.5.12).
Однако при переходе в положение стоя произошло уменьшение длительности а у (Д), и особенно у (М). Следует отметить, что как в положении сидя, так и в положении стоя длительность интервала а одинакова у (М) и (Д) 10-11 лет. Это может свидетельствовать о том, что функциональное состояние крупных сосудов, о чем можно судить по длительности быстрого изгнания крови, не зависит от пола у детей 10-11 лет.
Длительность медленного изгнания крови отражает функциональное состояние сосудов среднего и мелкого калибра. Этот показатель включает в себя сумму интервалов Ь и с. Сумма длительностей интервалов b и а составляет период максимального изгнания крови из левого желудочка сердца.
Длительность интервала b (табл.5.3) у детей 10-11 лет в положении лежа составляет 0,077 с у (Д), что больше, чем у (М) (р 0,01). Активный переход в положение сидя вызвал незначительный рост данного показателя как у (М), так и у (Д) 10-11 лет (рис.5.13).
В положении сидя длительность интервала b у (Д) больше, чем у (М) (р 0,05). Последующий переход в положение стоя сопровождался разнонаправленными изменениями данного показателя у (Д) и (М). По сравнению с положением сидя у (Д) 10-11 лет переход в положение стоя привел к укорочению длительности интервала b с 0,079 с до 0,072 с (р 0,01). Одновременно у (М) 10-11 лет произошло некоторое увеличение данного показателя до 0,079 с (р 0,05). В положении лежа и сидя длительность интервала b у (Д) выше, чем у (М) 10-11 лет (р 0,05). Вместе с тем в положении стоя, наоборот, этот показатель у (М) выше, чем у (Д) (р 0,05).
Длительность интервала с в положении лежа составляет 0,090 с у (Д), что меньше, чем у (М) (р 0,05). Изменение положения тела вызывает существенное укорочение длительности данного интервала. При переходе в положение сидя этот показатель у (Д) уменьшился до 0,083 с (р 0,05), а в положении стоя до 0,069 с (р 0,01). У (М) 10-11 лет при переходе в положение сидя произошло укорочение длительности интервала с от 0,098 с до 0,088 с (р 0,05) и в положении стоя этот показатель составил 0,067 с.
Следовательно, длительность интервала с зависит от пола детей в возрасте 10-11 лет: у (М) она больше. Этот показатель реагирует на изменение положения тела - происходит его укорочение как у (М), так и у Д 10-11 лет, особенно выраженное у (М). Однако при быстром изменении положения тела, например, в положении сидя и стоя исчезают половые различия по данному показателю.
Похожие диссертации на Особенности гетерохронии насосной функции сердца развивающегося организма
