Введение к работе
ІіЬЬМ
Актуальность. Вариабельность показателей деятельности органов и систем, в частности, сердечно-сосудистой; является актуальным направлением научных исследований современной интегративной физиологии [Н.Б. Хаспекова, 1996; В.М. Хаютин, Е.В. Лукошкова, 1999; P.M. Баевский, 2002; С.А. Котельников с соавт., 2002; S.D. Akselrod, 1995; М. Pagani et al., 1997], в связи с тем, что медленноволновые колебания физиологических параметров являются маркерами деятельности различных уровней и механизмов системы регуляции [Ю. Ашофф, 1964; 1974; P.M. Баевский, 1976; 2002; P.M. Баевский, М.К. Чернышев, 1976; А.А.Астахов, 2000; 2002; С.А. Котельников с соавт., 2002; М Malik, 1998; и др.]. Кроме того, вариабельность показателей в диапазоне 0-0,5 Гц это универсальное и системообразующее свойство для человеческбГд' организма, обеспечивающее согласованность физиологических процессов и являющееся основой лабильной организации адаптивных взаимодействий с факторами внутренней и внешней среды [Н.А. Аладжалова, 1979; В.А. Илюхина, 1986; Н.П. Бехтерева, 1990; Ю.А. Романов, 2000].
Трудности, связанные с изменениями политического, социально-экономического обустройства страны за последние десятилетия, несомненно, отразились на уровне состояния здоровья населения и в первую очередь детского [Л.А. Бокерия, Р.Г. Гудкова, 1999; А.П. Исаев в соавт., 1999; А.А.Баранов, Л.А. Щеплягина, 2000," В.К. Бальсевич, 2000; В.И. Усаков, 2000; и др.], что требует разработки и внедрения концепций и практических направлений оздоровления (К здоровой России, 1997; А.П. Исаев в соавт., 1999]. При этом на современном этапе наблюдался относительный спад интереса в изучении уровня состояния здоровья здоровых детей, что получило отражение в приказе Министерства здравоохранения РФ № 114 от 21.03.2003 об утверждении отраслевой программы «Охрана и укрепление здоровья здоровых на 2003-2010 годы».
Детский организм динамично организованная система, чутко реагирующая не только на изменения внутренней и внешней среды, но социальные преобразования. При этом изменения условий среды обитания через психофизиологические адаптивные процессы приводит не только к патологическим сдвигам, но и к динамике функциональных процессов с формированием новых физиологических уровней деятельности организма. Так, по мнению К.В. Судакова [2000], для человека особое значение имеет социальная среда, которая часто становится доминирующей по отношению к экологическим условиям проживания и биологической системной организации личности. Необходимо учитывать тот факт, что гомеостаз, в том числе и регуляторный, не означает абсолютного постоянства, а только устанавливает границы, в пределах которых возможны ко-
РОС. НАЦИОНАЛЫ! U1
БКБЛИ01ГЧА і
С. Петербург
лебания без нарушения функций [Г.Н.Кассиль, 1966; 1983; А.А. Яйленко, 2000; Вегетативные расстройства, 2000].
С эпгих позиций несомненный интерес вызывает изучение начала периода полового созревания, характеризующегося напряжением деятельности многих нейрогуморальных и гормональных механизмов регуляции, ведущее к перестройке функционирования всех систем, ограничению возможности адаптации к изменениям внешних и внутренних факторов [И.А. Аршавский 1967; И.О. Тупицын, 1985; Д.А. Фарбер, Л.К. Семенова, В.В.Алферова, 1988; Ю.А. Ямпольская, 1997; Р.М.Васильева, 2000; М.В. Антропова с соавт., 2000]. Исходя из этих положений, в научных исследованиях возрастает актуальность спектрального анализа показателей кровообращения у детей периода отрочества, который позволяет не только изучать возрастную динамику функционирования уровней регуляции сердечно-сосудистой системы, но и выявить возможные механизмы возникновения медленноволновой вариабельности.
С момента активного изучения медленноволновой вариабельности показателей кровообращения, достаточно большое количество исследований посвящено их возрастной динамике у детей, в частности, вариабельности ритма сердца [Л.М. Макаров, 1998; Е.В. Быков, А.П. Исаев, С.Л. Сашенков, 1998; А.Р. Галлеев, 1999; Э.В. Леус, 2001; Н.И. Шлык, 2003; 2004 и др.]. Однако до настоящего времени нет целостной характеристики структуры медленноволновой вариабельности показателей сердечно-сосудистой системы детей.
Анализ источников литературы показывает крайне недостаточную изученность и физиологическую обоснованность трактовки колебаний параметров кровообращения у здоровых детей младшего и среднего школьного возраста. Практически не рассматриваются возрастно-половые аспекты медленноволновой вариабельности комплекса показателей центральной и периферической гемодинамики и их связь с морфо-функциональными характеристиками детей периода отрочества. Недостаточно освящены вопросы интегративности функциональной структуры медленноволновых колебаний показателей сердечно-сосудистой системы у детей, как проявлений активности различных уровней регуляции кровообращения. Отсутствуют работы, концептуально обосновывающие регуляторную системность медленноволновой вариабельности и уровень значимости различных структур и механизмов регуляции деятельности сердечно-сосудистой системы у здоровых детей.
Несмотря на это, на современном этапе достаточно четко сформулированы концептуальные основы медленноволновой вариабельности кровообращения:
разночастотные (от 0 до 0,'5 Гц) колебания являются одним из основных функциональных свойств деятельности сердечно-сосудистой системы [И. Пригожий, И. Стенгерс, 1986; А.Н. Флейшман, 1999;'Ю.А. Романов, 2000; P.M. Баевский, 2002; С.А. Котельников с соавт., 2002];
колебания показателей кровообращения в медленноволновой части частотного спектра, по четырем основным диапазонам,'являются маркерами деятельности уровней системы регуляции [Ю. Ашофф, 1964; 1974; P.M. Баевский, і 1976; 2002; P.M. Баевский, М.К. Черньшюв, 1976; А.А. Астахов, 2000; 2002; С.А. Котельников с соавт., 2002; М Malik, 1998];
медленн'оволновые колебания, являются проявлением динамичного процесса адаптации систем регуляции и кровообращения к факторам внешней и внутренней среды [Н.А. Аладжалова, 1979; В.А. Илюхина, 1986; Н.П. Бехтерева, 1990; И.Д. Бубнова, 2001].
Все вышесказанное позволило определить цель и задачи исследования.
Цель исследования: Анализ физиологических механизмов структуры медленноволновой вариабельности показателей центральной и периферической гемодинамики у здоровых детей младшего и среднего школьного возраста, как интегральной характеристики активности уровней регуляции системы кровообращения.
Задачи исследований:
-
Изучить возрастно-половые особенности медленноволновой вариабельности хронотропной и инотропной функции миокарда;
-
Определить структуру вариабельности интегральных показателей центрального кровообращения детей младшего и среднего школьного возраста;
-
Выявить функциональные связи и зависимости между волновой активностью показателей центрального кровообращения и морфофунк-циональными показателями детей;
-
Изучить возрастную динамику показателей медленноволновой вариабельности артериального давления, амплитуды пульсации аорты и пальца кисти и их связь с морфофункциональными характеристиками;
-
Провести анализ морфофункциональных- характеристик обследованных детей в зависимости от преобладания медленноволновых колебаний параметров кардиогемодинамики;
-
Выявить особенности функциональных показателей сердечнососудистой системы и морфометрических характеристик у детей в зависимости от преобладания мощности медленноволновых колебаний периферических сосудов.
-
Изучить динамику вариабельности показателей центрального и периферического кровообращения после дозированной кратковременной физической нагрузки.
-
Определить особенности показателей сердечно-сосудистой системы и ее медленноволновых колебаний после дозированной кратковременной физической нагрузки в зависимости от преобладания мощности в диапазонах спектра; <>0 " ічі,
-
Выявить взаимосвязи вариабельности различных показателей системы кровообращения; - ' >
-
Выявить зависимость основных функциональных характери*-стик кровообращения и толерантности к гипоксии от медленноволновбй вариабельности показателей сердечно-сосудистой системы
-
Определить вклад уровней регуляции гемодинамики в структуру вариабельности показателей центрального и периферического кровообращения у детей младшего и среднего школьного возраста.
Научная новизна работы. Впервые проведена комплексная оценка возраетно-половых особенностей медленноволновой вариабельности показателей центрального и периферического кровообращения у детей младшего и среднего школьного возраста.
Выявлена особенность возрастной динамики частоты сердцебиений и ее вариабельности, влияния уровней регуляции на хронотропную функцию миокарда у детей периода отрочества. Изучены взаимосвязи и зависимости морфофункциональных показателей обследованных детей со спектральными характеристиками медленноволновых колебаний ритма сердца.
Впервые произведен анализ возраетно-половых особенностей колебаний сократимости миокарда, выявлены их функциональные связи с вариабельностью объемных показателей кардиогемодинамики и хроно-тропной функции сердца. Определен вклад уровней регуляции в поддержании адекватной сократимости миокарда в состоянии покоя.
Установлены возрастно-половые особенности и зависимость объемных характеристик центрального кровообращения и их медленноволновой вариабельности от хроно- и инотропной функции миокарда, частоты дыхания.
Впервые изучена структура медленноволновой вариабельности показателей различных уровней кровообращения (пульсации аорты, периферического кровообращения, артериального давления) и генез их возникновения. Выявлены связи и зависимости морфофункциональных показателей со спектральными характеристиками вариабельности пульсации сосудов.
Показана степень зависимости активности уровней регуляции показателей центрального и периферического кровообращения от некоторых дискретных морфофункциональных показателей (тип кровообраще-
ния, индексьї вегетативной активности й Эрисмана), возраста детей пе
риода" отрочества. . '" ' ' '
1 В работе впервые проводится оценка и анализ особенностей мор-фофункциональных характеристик детей в зависимости от преобладания активности различных уровней системы регуляции ритма сердца, сократимости миокарда и периферического кровообращения.
Проведен анализ изменений показателей сердечно-сосудистой системы, ее медленноволновой вариабельности, а также активности уровней регуляции после дозированной физической нагрузки.
Показаны особенности изменений показателей центрального и периферического кровообращения, их вариабельности и активности уровней регуляции после дозированной физической нагрузки в зависимости от исходного преобладания диапазонов медленноволнового спектра и особенностей регулирующих механизмов у обследованных детей.
Определена синхронность медленноволновых колебаний различных уровней кровообращения, показана функциональная значимость структуры вариабельности сердечно-сосудистой системы.
Выявлена зависимость основных показателей кровообращения (минутный объем кровообращения, среднединамическое давление) от спектральных характеристик вариабельности показателей центральной и периферической гемодинамики и активности уровней системы регуляции.
Впервые показаны взаимозависимости и взаимосвязи морфофунк-циональных показателей детей, толерантности к гипоксии, физической работоспособности, подготовленности и функционального состояния с активностью уровней регуляции сердечно-сосудистой системы у детей периода отрочества в зависимости от пола и возраста.
Теоретическая и практическая значимость. Теоретически обоснована значимость разночастотной вариабельности в системной организации процессов роста и функционального развития детского организма. Показана возможность изучения регуляторных процессов при помощи оценки медленноволновой вариабельности с использованием спектрального анализа показателей центрального и периферического кровообращения на основании краткосрочных записей (500 кардиоинтервалов) изучаемых характеристик. Работа создает концептуальную, научную и методологическую основу в комплексном изучении медленноволновой вариабельности сердечно-сосудистой системы (ССС) у детей периода отрочества.
Представлена оценка состояния ССС, функции внешнего дыхания, морфометрических характеристик, физической подготовленности и рабо-' тоспособности, уровня функционального состояния детей младшего й среднего школьного возраста.
Показана значимость и возможности неинвазивных методов исследования ССС и активности уровней регуляции у детей обследованного возраста. Результаты работы могут быть использованы в клинической диагностике дисрегуляций различных звеньев кровообращения, определения типа вегетативной дистонии при пограничных и патологических отклонениях у детей периода отрочества.
Результаты исследования показывают значимость и достоверность комплексного анализа вариабельности показателей кровообращения в изучении физиологических процессов детского организма, мониторинге функционального состояния, обосновании различных методик повышения и укрепления здоровья детского населения.
Основные положения, выносимые на защиту. Медленноволновая вариабельность показателей сердечнососудистой системы у детей младшего и среднего школьного возраста характеризуется спектральной структурой, что обусловлено генезом их возникновения и активностью уровней регуляции кровообращения.
Колебания показателей кровообращения в медленноволновой части спектра взаимосвязаны с морфофункциональным состоянием детей и активностью уровней и механизмов регуляции сердечно-сосудистой системы.
Показатели сердечно-сосудистой системы детей младшего и среднего школьного возраста и их медленноволновая вариабельность зависит от преобладания мощности колебаний в диапазонах спектра, что отражает вклад различных механизмов в регуляции кровообращения.
Вариабельность показателей центрального и периферического кровообращения после кратковременной физической нагрузки изменяется, что является результатом динамики вклада различных механизмов регуляции гемодинамики.
Изменения показателей сердечно-сосудистой системы у детей младшего и среднего школьного возраста и их медленноволновой вариабельности после кратковременной физической нагрузки зависимы от исходной активности уровней регуляции кровообращения.
Внедрение в практику. Результаты диссертационного исследования используются в процессе мониторинга состояния здоровья детей и оздоровления в образовательных учреждениях г.Челябинска (МОУ СОШ №118; профессиональный лицей №92), г. Миасса (МОУ СОШ №1) и Башкирии (СОШ №1 с. Верхние Киги). Полученные результаты исследования используются в мониторинге и диагностике состояния здоровья детей в лечебно-профилактических учреждениях г. Челябинска (Областной ВФД), г. Коркино (МУЗ ГБ), г. Тюмени (Областной ВФД), г. Петрозаводска (Республиканского центра медицинской профилактики, лечебной физкультуры и спортивной медицины), г. Красноярска (Краевой ВФД).
Материалы работы используются в учебном процессе на кафедрах нормальной физиологии, лечебной физкультуры и спортивной медицины, теории и методики физической культуры и спорта, детских болезней Челябинской государственной медицинской академии, Южно-Уральского государственного университета.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены на III Российской межрегионарной конференции «Новые технологии и фундаментальные исследования в медицине», посвященной 60-летнему юбилею Челябинской государственной медицинской академии (Челябинск, 2002); II Всероссийском симпозиуме и III Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Инжиниринг в медицине. Колебательные процессы гемодинамики. Пульсация и флюктуация сердечно-сосудистой системы» (Челябинск, 2002); VII межуниверситетской международной конференции «Организация и методика учебного процесса, физкультурно-оздоровительной и спортивной работы» (Ростов-на-Дону, 2002); Всероссийской научно-практической конференции «Перспективные технологии и методики в спорте, физической культуре и туризме» (Чайковский, 2002); Международной научно-практической конференции «Оздоровительные технологии XXI века» (Челябинск, 2002); Всероссийской научно-методической конференции «Физическая культура, спорт, туризм: наука, образование, технологии» (Чайковский, 2004); 69-й итоговой научной сессии КГМУ и отделения медико-биологических наук Центрально-Черноземного научного центра РАМН (Курск, 2004); VI областной научно-практической конференции «Профилактика, реабилитация и адаптация в медицине и спорте» (Челябинск, 2004); I межрегионарной научно-практической конференции «Современные подходы к изучению и применению традиционной и народной медицины в оздоровлении населения» (Оренбург, 2004); XIX съезде физиологического общества им И.П. Павлова (Екатеринбург, 2004); Международной конференции «Физиология развития человека», посвященной 60-летию Института возрастной физиологии РАО (Москва, 2004); Всероссийской научно-практической конференции «Формирование здорового образа жизни» (Тюмень, 2004); Научно-практической конференции посвященной 60-летию Челябинской областной общественной организации врачей-терапевтов (Челябинск, 2004); ежегодных научно-практических конференциях факультета валеологии, физической культуры и спорта Южно-Уральского государственного университета (Челябинск, 2002; 2003; 2004).
Тема диссертации входит в план научно-исследовательской работы Южно-Уральского государственного университета (номер государственной регистрации 01.990007567). В 2002 и 2004 гг. исследования проводи-
лись при поддержке грантов Министерства образования РФ и Правительства Челябинской области (П2002264 и 018.04.10-04ВГ).
Публикации. По теме диссертации опубликованы 40 научных работ, в том числе 15 в центральных и рекомендованных ВАК для публикации журналах и одна монография.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 313 листах машинописного текста, состоит из введения, семи глав, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы, включающего 428 источников отечественной и зарубежной литературы. Текст иллюстрирован 78 таблицами и 89 рисунками.