Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы. Физическое развитие и состояние здоровья современной молодежи
1.1. Физическое развитие: понятие, методы определения. Возрастные особенности физического развития подростков и лиц юношеского возраста различных регионов Российской Федерации
1.2. Состояние дыхательной системы подростков и молодежи различных регионов Российской Федерации
1.3. Состояние сердечно-сосудистой системы подростков и молодых людей, проживающих в различных регионах России
ГЛАВА 2. Объекты и методы исследования
2.1. Характеристика обследуемого контингента
2.2. Исследование функции внешнего дыхания спирографическим методом
2.3. Методика оценки восстановительного потенциала сердечнососудистой системы студентов при дозированных физических нагрузках
2.4. Изучение сердечно-сосудистой системы студентов методом пульсоксиметрии
2.5. Статистическая обработка результатов
ГЛАВА 3. Физическое развитие студентов г. Самары по данным антропометрического исследования
ГЛАВА 4. Состояние дыхательной системы современных студентов г. Самары в зависимости от пола и возраста
4.1. Оценка параметров функции внешнего дыхания студентов г.Самары в зависимости от пола и возраста по данным спирографии
4.2. Корреляционная взаимосвязь между показателями функции внешнего дыхания и параметрами антропометрии у современных студентов г.Самары 83
ГЛАВА 5. Состояние сердечно-сосудистой системы студентов г. Самары в зависимости от пола и возраста 91
5.1. Оценка артериального давления и частоты сердечных сокращений студентов г. Самары в зависимости от пола и возраста 91
5.2. Оценка восстановительного потенциала сердечнососудистой системы студентов г. Самары в зависимости от пола и возраста при дозированных физических нагрузках 97
5.3. Особенности вариабельности сердечного ритма студентов г.Самары в зависимости от пола и возраста до и во время физических нагрузок 99
5.4. Спектральный анализ вариабельности сердечного ритма студентов г. Самары в зависимости от пола и возраста до и во время физических нагрузок 114
5.5. Особенности вариабельности сердечного ритма студентов г.Самары в зависимости от пола и возраста до и во время физических нагрузок по данным двухфакторного дисперсионного анализа 122
Заключение 138
Выводы 149
Рекомендации к практическому применению 151
Список литературы 1
- Состояние дыхательной системы подростков и молодежи различных регионов Российской Федерации
- Исследование функции внешнего дыхания спирографическим методом
- Оценка параметров функции внешнего дыхания студентов г.Самары в зависимости от пола и возраста по данным спирографии
- Оценка восстановительного потенциала сердечнососудистой системы студентов г. Самары в зависимости от пола и возраста при дозированных физических нагрузках
Состояние дыхательной системы подростков и молодежи различных регионов Российской Федерации
За время существования вида Homo sapiens периоды увеличения и уменьшения размеров тела циклически сменяли друг друга. Колебание антропометрических параметров в XVIII-XX века было зафиксировано и среди населения России. В XX столетии для большей части населения СССР стали характерны акселерационные изменения, но уже в начале 1980-х годов среди городского населения СССР процесс акселерации стал затухать. Таким образом, в начале 1990-х годов у московских детей акселерационное развитие практически прекратилось, а затем сменилось снижением показателей. Похожие колебания наблюдались и в странах Европы и Америки (Козлов А.И. и соавт., 2009). С другой стороны, ряд авторов указывает на то, что 90-е годы характеризуются уменьшением роста, массы тела и окружности грудной клетки, а также выраженной дисгармоничности физического развития (Ямпольская Ю.А., 2003; Сухарева Л.М.и соавт., 2001).
Отметим, что само понятие «физическое развитие» различные авторы трактуют по-разному. Известный антрополог В.В. Бунак (1962) говорил: «Физическое развитие есть некоторая условная мера физической дееспособности организма, определяющая запас его физических сил, суммарный рабочий эффект, обнаруживающийся как в одномоментном испытании, так и на длительный срок». В.Н. Левин (1966) заменял физическое развитие термином «физическое состояние» и подразумевал комплексную оценку состояния здоровья, физиологических и функциональных показателей. В.Г. Властовский (1971, 1976) же понимал под физическим развитием комплекс морфофункциональных признаков, характеризующих возрастной уровень биологического развития организма. По мнению Н.Л. Аношкиной (2005) физическое развитие следует понимать, как непрерывный биологический процесс, при котором на каждом возрастном этапе он характеризуются определенным комплексом морфологических, функциональных, биохимических, психических и других свойств организма связанных между собой и с внешней средой и обусловленным этим своеобразием запасом физических сил. Оптимальный уровень физического развития, по мнению автора, сочетается с высокими показателями физической подготовленности в сочетании с умственной работоспособностью.
Известно, что уровень физического развития является важным критерием комплексной оценки состояния здоровья детей и подростков. На их физическое развитие влияют такие факторы как наследственность, социально-экономические условия, состояние окружающей среды, а также условия учебы и быта, питание, уровень двигательной активности, курение, употребление алкоголя и психоактивных веществ, неадекватное репродуктивное поведение (Румянцев А.Г., Панков Д.Д., 2002; Шибкова Д.З., 2004; Баранов А.А., 2006; Левина Л.И., Куликова А.М., 2006; Баранов А.А. и соавт., 2007). Изменения действия данных факторов на развитие человека, произошедшие во второй половине XX века, привели к резкому возрастанию количества детей, а, следовательно, и взрослых, с негативными изменениями в физическом и психическом развитии.
Основными методами исследования физического развития являются измерение морфологических (соматометрия) и функциональных показателей (физиометрия) (Антонов Л.Т., Сердюковская Г.Н., 1995; Прусов П.К., 1998; Каширская Н.Ю., Капранов Н.И., 2002; Баранов А.А. и соавт., 2008; WHO, 1995). Антропометрические измерения верифицируют оценку физического развития и уточняют данные соматоскопии. Особенно ценны исследования, позволяющие оценить динамику физического развития и учитывать его направление. Наиболее информативными в антропометрии параметрами являются: масса тела; длина тела стоя и сидя; ширина плеч, диаметр грудной клетки, ширина таза; окружность шеи, грудной клетки, плеча, бедра, голени; сила мышц спины (становую силу) и кисти (Дубровский В.И., 2002). Некоторые авторы также рекомендуют исследование состава тела, в ходе которого определяется масса абсолютной мышечной, тощей и жировой тканей. Определение состава тела - это сравнительно новый раздел антропометрии. Доказано, что существует некоторая зависимость удельной величины костной, мышечной и жировой тканей от основных показателей физического развития – длины и массы тела (Прусов П.К., 1998).
Традиционно соматометрическая оценка основывается на измерении длины, массы тела и окружности грудной клетки (Кучма В.Р., Скоблина Н.А., 2008). С точки зрения физиологии и медицины оценка физического развития особенно необходима в период интенсивного роста: в детском, подростковом и юношеском возрасте. Это позволяет выявить детей с отклонением физического развития за счет дефицита массы тела, или ее избытка, а также с общей задержкой физического развития (Антонов Л.Т., Сердюковская Г.Н., 1995). С 2013 года оценка антропометрических параметров обязательна при проведении диспансеризации всего (в том числе и взрослого) населения (Приказ Министерства здравоохранения Российской Федерации № 1006н от 3 декабря 2012 года).
По мнению исследователей человек как социальная единица должен рассматриваться в трех аспектах: социально-психологическом, морфофункциональном и половом, а не только по измерению антропометрических данных (Апанасенко Г.Л., 1983; 2003). Но, с практической точки зрения, соматометрия остается наиболее доступным и информативным способом изучения физического развития (Доронина З.Г. и соавт., 1988; Баранов А.А., 2012).
Е.А. Шапошников (1981) три десятилетия назад определил некоторые соматометрические показатели, характерные для нормального физического развития. Таким образом, некоторой средней длине тела соответствует определенная стабильная масса тела, похожая у всех групп населения. По мнению Е.А. Шапошникова, недостаточное питание, тяжелые заболевания способствуют снижению массы тела по отношению к росту, но лишь до определенного предела, а при значительном дефиците массы тела неизбежно уменьшится прирост его длины (Шапошников Е.А., 1986).
Исследование функции внешнего дыхания спирографическим методом
Для оценки характера восстановления сердечно-сосудистой системы после физической нагрузки была проведена упрощенная проба Мартинета (Ошевенский Л.В. и соавт., 2007; Барбараш с соавт., 2011; Кириллова Т.Г., Ботова Л.Н., 2012), которая включает в себя «20 приседаний за 30 секунд». Методика: после отдыха сидя в течение 3 минут подсчитывается ЧСС за 15 с. Затем выполнялись 20 глубоких приседаний за 30 с, поднимая руки вперед при каждом приседании, разводя колени в стороны, сохраняя туловище в вертикальном положении. Сразу после приседаний и на 3-ей минуте, в положении сидя, вновь подсчитывалася ЧСС в течение 15 с. Все значения ЧСС пересчитывались на 1 минуту. Определялось увеличение ЧСС после приседаний сравнительно с исходными его значениями. По величине разности ЧСС до нагрузки и в восстановительном периоде оценивалась способность сердечно-сосудистой системы к восстановлению.
Нами проведено исследование сердечно-сосудистой системы методом пульсоксиметрии на пульсоксиметре «Элокс – 01». Кардиоритмограммы продолжительностью 5 минут регистрировались на персональный компьютер с помощью программы «ELOGRAPH», версии 3.3. Исследование проведено дважды: первое – в спокойном состоянии, второе включало тест с физической нагрузкой («20 приседаний за 30 секунд») и последующий за ним период восстановления. В результате анализа вариабельности сердечного ритма (ВСР) вычислялись следующие показатели.
Статистические оценки выборки NN-интервалов: Moda, мс – мода распределения длительностей NN-интервалов, наиболее часто встречаемое значение длительности среди NN-интервалов в анализируемой выборке. АМо, ед, (%) – амплитуда моды, число (доля) NN-интервалов в анализируемой выборке, соответствующая значению моды. Dx, мс – вариационный размах, разность между длительностью наибольшего и наименьшего NN-интервалов в анализируемой выборке.
Диагностические показатели: SDNN (Standart deviation of all NN intervals), мс – стандартное отклонение длительностей всех NN интервалов в анализируемой выборке (квадратный корень из дисперсии); RMSSD (The square root of the mean of the sum of the squares of differences between adjacent NN intervals), мс – квадратный корень из среднего значения квадратов разностей длительностей последовательных NN-интервалов в анализируемой выборке; pNN50 (The proportion derived by dividing NN50 by the total number of NN intervals), % – отношение NN50 (число NN-интервалов, отличающихся от соседних более чем на 50 мс) к общему числу NN-интервалов в анализируемой выборке; СИМ – значение индекса ВСР вычисляемого по формуле: СИМ = 4 АМо/N20%, где N2О%,ед. – число интервалов группирования гистограммы, содержащих количество NN-интервалов, превышающих уровень 20% от значения АМо. ПАР – значение индекса ВСР характеризующего степень отклонения распределения NN-интервалов от нормального закона распределения. Чем больше отклонений от нормального распределения, характеризующегося плавным убыванием количества NN-интервалов влево и вправо относительно моды, тем больше значение ПАР. ИБ – индекс напряжения (по Р.М. Баевскому). Параметр, показывающий какого типа вегетативная нервная система (симпатическая или парасимпатическая) преобладает у человека. Кроме того, определяли спектральные диагностические показатели: VLF, мс2 – спектральная мощность колебаний ритма сердца в диапазоне сверхнизких частот ( 0,04 Гц );
Для оценки функционального резерва сердечно-сосудистой системы рассчитывался показатель восстановления нормального ритма сердца (ПВНР) (патент № 2427315). Исследование проводилось следующим образом. Обследуемый выполняет пробу с физической нагрузкой – 20 приседаний с темпом одно приседание в секунду. После окончания пробы регистрируется электрокардиосигнал в течение времени, необходимого для получения 100 RR-интервалов. Далее, по зарегистрированному электрокардиосигналу, измеряют длительности следующих друг за другом RR-интервалов и вычисляют по формуле диагностический показатель, как частное от деления разности между суммой десяти последних следующих друг за другом RR-интервалов и десяти первых следующих друг за другом RR-интервалов, умноженную на 100 к значению временного отрезка, соответствующего ста следующим друг за другом RR-интервалов, измеренным после окончания пробы с физической нагрузкой. При значении диагностического показателя менее 2,2 судят об уменьшении функционального резерва сердечно-сосудистой системы.
Статистическая обработка результатов Математическая обработка проведена методами вариационной статистики с определением среднего значения и среднеквадратического отклонения. Перед определением статистической значимости различий групп оценивали их закон распределения по критериям Шапиро–Уилка и 2 с поправкой Лилифорса.
Спектральные показатели вариабельности сердечно ритма имели значительные отклонения от нормального закона, что обусловило применение непараметрических методов анализа или предварительное логарифмическое преобразование данных.
Для сравнения двух групп в зависимости от дизайна исследования применяли критерий Стьюдента для зависимых и независимых выборок, а также его непараметрические аналоги критерий Манна-Уитни-Вилкоксона и парный критерий Вилкоксона. Для сравнения нескольких групп (более двух) использовали однофакторный дисперсионный анализ. Для выявления эффекта взаимодействия двух факторов (в частности пола и возрастной группы) применяли двухфакторный дисперсионный анализ (именно для этого случая выполянли логарифмирование некоторых показателей, поскольку непараметрического аналога двухфакторного дисперсионного анализа нет).
Оценка параметров функции внешнего дыхания студентов г.Самары в зависимости от пола и возраста по данным спирографии
При определении форсированной жизненной емкости легких подсчитывается также индекс Тиффно, снижение которого свидетельствует о наличии бронхиальной обструкции и нарушении бронхиальной проводимости. Как известно, индекс Тиффно – это отношение объема форсированного выдоха за I секунду к форсированной ЖЕЛ. По индексу Тиффно проводят определение степени бронхиальной обструкции: норма – 70%, I степень обструкции – 65-50%, II степень – 50-35%, III степень – менее 35%. Средние значения индекса Тиффно показаны в таблицах 16-22 и находятся в пределах физиологической нормы во всех исследованных группах. Однако у ряда студентов отмечено снижение величины данного показателя (табл. 26). Таблица 26
Результаты проведенного исследования показали, что средние значения параметров функции внешнего дыхания у обследованных студентов укладываются в нормативные показатели. Однако практически у каждого пятого студента отмечается снижение индекса Тиффно, что на фоне снижения ПОС может свидетельствовать о наличии бронхиальной обструкции той или иной степени выраженности. Таким образом, обнаружены ярко выраженные гендерные отличия по всем ключевым показателям функции внешнего дыхания. Отмечается снижение жизненной емкости легких, форсированной жизненной емкости легких, времени задержки дыхания на вдохе и выдохе у 10 % студентов, пиковой объемной скорости у 40%, индекса Тиффно у 20% студентов. 4.2. Корреляционная взаимосвязь между показателями функции внешнего дыхания и параметрами антропометрии у современных студентов г.Самары
Результаты проведенного корреляционного анализа показателей функции внешнего дыхания представлены в таблицах 27-29. Выявлено, что сильные корреляционные связи наблюдаются между показателями, закономерно связанными между собой. Так, сильным корреляционным взаимодействием связаны дыхательный объем и минутный объем дыхания, (при этом связь МОД и частоты дыхания имеет среднюю степень корреляции, что свидетельствует о преобладании дыхательного объема над частотой дыхания при подсчете минутного объема дыхания), жизненная емкость легких и форсированная жизненная емкость легких. Объем воздуха, выдыхаемый за первую секунду форсированного выдоха, имеет сильную корреляционную связь с форсированной жизненной емкостью легких, пиковой объемной скоростью, а также с максимальной объемной скоростью при выдыхании 25, 50% ФЖЕЛ. Также сильная корреляция наблюдается между временем достижения пиковой объемной скорости и временем форсированного выдоха.
Корреляционная связь средней степени отражает не столь очевидные зависимости показателей функции внешнего дыхания. Такая корреляция обнаружена между дыхательным объемом и жизненной емкостью легких, резервным объемом вдоха и форсированной жизненной емкостью легких. Пиковая объемная скорость, максимальная и средняя объемные скорости при выдыхании 25, 50 и 75% ФЖЕЛ, резервный объем вдоха, а также максимальная вентиляция легких имеют среднюю степень корреляции с жизненной емкостью легких и форсированной жизненной емкостью легких. Кроме этого максимальная вентиляция легких имеет среднюю степень корреляционного взаимодействия с объемом воздуха, выдыхаемым за первую секунду форсированного выдоха.
Представляет интерес тот факт, что не выявлено ни сильной, ни средней степени корреляции между временем задержки дыхания и показателями функции внешнего дыхания. Таким образом, можно предположить, что время задержки дыхания характеризует не столько физиологические особенности организма, а волевые качества индивида (табл. 27-29).
Корреляционный анализ между показателями функции внешнего дыхания и антропометрии не выявил сильных корреляционных зависимостей (табл. 30, 31). Следует отметить отсутствие у студентов корреляционной связи между возрастом и спирографическими параметрами. При этом средней степени связь обнаружена между жизненной емкостью легких и массой, длиной тела, окружностью грудной клетки, а также показателями динамометрии. Аналогичные результаты обнаружены и для форсированной жизненной емкости легких.
Корреляция средней силы выявлена между резервными объемами вдоха и выдоха и массой, длиной тела, окружностью грудной клетки, обхватом талии, силовым индексом и показателями динамометрии. Кроме этого, средней степени взаимосвязь обнаружена между максимальной вентиляцией легких и силой левой кисти.
Оценка восстановительного потенциала сердечнососудистой системы студентов г. Самары в зависимости от пола и возраста при дозированных физических нагрузках
Одним из основных методов исследования пульсограмм является анализ спектральных данных вариабельности сердечного ритма. Мы рассматривали следующие спектральные показатели: суммарную мощность спектра (Total, мс2), мощность высокочастотного (HF, мс2), низкочастотного (LF, мс2) и очень низкочастотного (VLF, мс2) компонентов спектра, помимо этого оценивались процентное соотношение высокочастотных (HF, %) и низкочастотных (LF, %) компонентов, а также отношение низкочастотного компонента к высокочастотному (LF/ HF).
В таблице 53 представлены данные по суммарной мощности спектра, которая во всех группах студентов закономерно возрастает при физических нагрузках. Причем рост суммарной мощности спектра происходит на сотни процентов, что четко свидетельствует об общем увеличении активности регуляторных систем. У юношей в состоянии покоя уровень суммарной мощности спектра на 26,48% выше, чем у девушек (р 0,05). При физических нагрузках отмечается выравнивание значений данного показателя.
Обнаружено, что суммарная мощность спектра в группе юношей 19-22 лет на 54,76% (при р 0,05) выше, чем у студентов младших курсов. У девушек межвозрастных различий не выявлено.
Мощность высокочастотного компонента спектра (HF) (табл. 53) у юношей на 21,24% ниже, чем у девушек. Увеличение мощности высокочастотного компонента спектра при физических нагрузках более значимо у юношей в возрасте 19-22 лет (p 0,01) и у студенток младших курсов (р 0,05), что свидетельствует о повышении уровня активности парасимпатического звена регуляции.
Мощность низкочастотного компонента спектра (LF), характеризующая состояние симпатического отдела вегетативной нервной системы, в частности, системы регуляции сосудистого тонуса, выше у юношей. Причем в возрасте 19-22 лет величина данного показателя на 71,51% (p 0,05) выше, чем у 16-18-летних студентов и на 74,72% выше, чем у 19-22-летних девушек. В то же время у девушек в возрасте 16-18 лет LF компонент спектра вариабельности сердечного ритма в состоянии покоя на 15,21% больше, чем у юношей того же возраста.
Физическая нагрузка ведет к значительному увеличению мощности в этом диапазоне колебаний сердечного ритма. Наибольшее повышение наблюдается у девушек 19-22 лет, в то время как у юношей того же возраста изменения незначительны (табл. 54), что, по-видимому, связано с высокой активностью вазомоторного центра в спокойном состоянии. Мощность очень низкочастотного компонента спектра (VLF) также выше у юношей, а в группе юношей 19-22 лет его значения на 68,78% больше, чем у юношей 16-18 лет (p 0,05), что свидетельствует о высоком уровне активности симпатического звена регуляции в данной группе. Во всех исследованных группах наблюдается увеличение мощности очень низкочастотного компонента при физических нагрузках на сотни процентов.
Значения мощности высокочастотного и низкочастотного компонентов спектра в процентах показаны в таблице 55. Обнаружено, что во всех группах студентов низкочастотный компонент спектра преобладает над высокочастотным. Мощность высокочастотного компонента спектра в спокойном состоянии в группе юношей 16-18 лет на 44,15% (p 0,01) больше, а мощность низкочастотного компонента спектра вариабельности сердечного ритма меньше на 15,99% (p 0,01), чем у студентов 19-22 лет. У девушек различия данных показателей статистически не значимы.
Значения мощности высокочастотного и низкочастотного компонентов спектра (%) от суммарной мощности колебаний у студентов в зависимости от возраста и пола Группы Мощность высокочастотного компонента (HF), % Изменения, % Мощность низкочастотного компонента (LF), % Изменения, %
При физических нагрузках мощность высокочастотного компонента увеличивается у юношей 19-22 лет и уменьшается у девушек 19-22 лет. Изменения мощности низкочастотного компонента носит противоположный характер: уменьшается у юношей 19-22 лет и увеличивается у девушек 19-22 лет. У студентов 16-18 лет изменения обоих показателей статистически незначимы.
Исследование отношения низкочастотного компонента спектра к высокочастотному (LF/HF) подтвердило результаты спектрального анализа вариабельности сердечного ритма о преобладании низкочастотного компонента спектра (табл. 56). Наибольшие значения отношения низкочастотного компонента к высокочастотному наблюдаются у юношей 19-22 лет. При этом абсолютные значения LF/HF у юношей 19-22 лет на 114,29% (при p 0,01) выше, чем у юношей 16-18 лет. У девушек различия данного показателя не обнаружены.
При физических нагрузках для группы студентов 19-22 лет выявлен разнонаправленный характер изменений: у юношей отношение LF/HF уменьшается, что свидетельствует о снижении активности вазомоторного центра, у девушек - увеличивается.
