Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы
1.1. Функциональные показатели сердечно-сосудистой системы у школьников 8-16 лет 10
1.2. Характеристика типов кровообращения 15
1.3. Реакция сердечно-сосудистой системы на физическую нагрузку 19
1.3.1. Реакция кардиогемодинамики детей на физическую нагрузку 22
1.3.2. Типологические особенности в реакции кардиогемодинамики на физическую нагрузку 24
ГЛАВА 2. Методы исследования
2.1. Характеристика обследованного контингента 25
2.2. Методы исследования физического развития 25
2.3. Метод определения физической работоспособности 28
2.4. Методы исследования деятельности сердца 28
2.5. Методика проведения физической нагрузки 32
2.6. Методы определения типов кровообращения и статистической обработки данных 34
ГЛАВА 3. Физическое развитие школьников 8-16 лет
3.1. Возрастные особенности физического развития школьников 8-16 лет 36
3.1.1. Физическая работоспособность школьников 8-16 лет 43
3.2. Физическое развитие детей с различными типами гемодинамики 46
ГЛАВА 4. Показатели центральной гемодинамики детей 8-16 лет в условиях покоя
4.1. Возрастные особенности показателей системы кровообращения 58
4.2. Типологические особенности центральной гемодинамики у школьников 64
ГЛАВА 5. Реакция сердечно-сосудистой системы детей 8-16 лет на физическую нагрузку
5.1. Возрастные особенности реакции сердечно-сосудистой системы на физическую нагрузку 75
5.2. Типологические особенности реакции сердечно-сосудистой системы у детей на физическую нагрузку 86
Заключение 112
Выводы 121
Литература
- Функциональные показатели сердечно-сосудистой системы у школьников 8-16 лет
- Характеристика типов кровообращения
- Характеристика обследованного контингента
- Возрастные особенности физического развития школьников 8-16 лет
Введение к работе
Актуальность исследования. Обнаруженные типологические особенности гемодинамики в здоровой популяции подвели исследователей к новому взгляду на изучение системы кровообращения (Н.Н.Савицкий, 1974; И.К.Шхвацабая с соавт., 1981; В.Н.Аринчин с соавт., 1987; Н.В.Иванова, 1988; Е.В.Лифанова, 1989; П.М.Суворов с соавт., 1990; И.Б.Исупов, 1996; V.O.Tsybenko et. al., 1995; I.B.Krylova et. al., 1998). По мнению ученых все типы гемодинамики: гипер-, эу- и гипокинетический - являются вариантами нормы и различаются не только особенностями показателей системы кровообращения, но и механизмами нейрогуморальной регуляции ее деятельности (М.Д.Карвэ с соавт., 1989; Г.М.Яковлев с соавт., 1991, 1992).
В ряде исследований последних лет было установлено, что дети с разными типами кровообращения различаются по показателям физического развития (Ю.Г.Малюга, 1988; С.И.Береснев, 1996). Определено, что типы кровообращения обуславливают специфику реакции организма на ортостатическую (В.А.Дарцмелия с соавт., 1985; А.Н.Демин, 1986; Н.В.Исмагилова, 1997) и физическую нагрузку (О.С.Глазачев, 1988; В.К.Гонестова, 1988; Ю.Г.Малюга, 1988; Р.Ю.Ташматова, 1988; И.В.Сирота, 1989; П.М.Суворов, 1990; Ю.Н.Зияев с соавт., 1991; А.А.Бова с соавт., 1993).
Несмотря на несомненные успехи, достигнутые в последние годы в области изучения типов кровообращения, многие вопросы, касающиеся определения типологических особенностей гемодинамики при физической нагрузке, требуют уточнения. Исследователи расходятся в оценке типов кровообращения у подростков и взрослых при срочной адаптации сердечно-сосудистой системы к различным нагрузкам, отмечая преимущества того или иного типа кровообращения (Ю.Г.Малюга, 1988; Ю.Н.Зияев с соавт., 1991; А.А.Бова с соавт., 1993). Однако, у детей во время физической нагрузки типологические особенности гемодинамики остаются малоизученными.
Недостаточная разработанность данного вопроса обусловила необходимость изучения типологических особенностей системной гемодинамики во время физической нагрузки у детей 8-16 лет с учетом возрастно-половых отличий.
Цель исследования: Изучить типологические особенности центральной гемодинамики в условиях относительного покоя и во время ступенчато возрастающей непрерывной физической нагрузки с учетом возрастно-половых различий у школьников 8-16 лет.
Задачи исследования:
Исследовать физическое развитие и физическую работоспособность у школьников 8-16 лет с различными типами кровообращения.
Определить типологические особенности центральной гемодинамики у школьников 8-16 лет в условиях покоя и во время велоэргометрической нагрузки повышающейся мощности.
Научная новизна. Для детей 8-16 лет с гипокинетическим типом кровообращения (ГТК) характерны высокие значения физического развития и физической работоспособности. Впервые замечено, что для школьников с ГТК свойственна относительная брахиморфность и избыточная масса тела, обуславливающие наибольшие значения артериального давления и общего периферического сопротивления сосудов в условиях покоя. Дети с ГТК обладают наибольшей физической работоспособностью по сравнению с другими типами гемодинамики.
У школьников с ГТК в условиях покоя наблюдается пониженная, относительно других типов гемодинамики, мощность сердечного сокращения, скорость опорожнения желудочков и показатель напряжения миокарда, что в совокупности с более низкими значениями частоты сердечных сокращений приводит к уменьшению минутного объема крови и сердечного индекса. В состоянии покоя для школьников 8-16 лет с ГТК характерны более высокие значения индекса эффективности работы сердца.
Установлено, что у лиц любого из типов кровообращения при физической нагрузке может значительно увеличиваться систолический выброс, тогда как снижение ударного объема крови ниже исходных значений характерно для девочек с эукинетическим (ЭТК) и гиперкинетическим типом кровообращения (ГрТК). Ударный объем крови при физической нагрузке у школьников с ГТК увеличивается не только за счет роста сократительной функции сердца, но и за счет большего, по сравнению с другими типами гемодинамики, времени изгнания крови, тогда как у детей с ГрТК и ЭТК сократительная функция миокарда увеличивается, а время изгнания крови значительно сокращается. Лица с ГТК во время физической нагрузки имеют самые малые значения частоты сокращений сердца и минутного объема крови по сравнению с другими типами гемодинамики.
У детей 8-16 лет сократительная функция миокарда, частота сердечных сокращений, ударный и минутный объем крови во время физической нагрузки не характеризуются четкой закономерностью изменений в зависимости от типа гемодинамики, так как в разных возрастно-половых группах наибольшие значения вышеперечисленных показателей были найдены у детей либо с ГТК, либо с ГрТК, либо с ЭТК. Впервые выявлено, что величина и направленность изменений показателей системы кровообращения у детей с различными типами гемодинамики варьируют в зависимости от возраста и пола.
Практическая значимость. Установленные особенности реакции сердечно-сосудистой системы на динамическую нагрузку в зависимости от типов кровообращения расширяют существующие представления о реакциях системной гемодинамики и открывают новые возможности для дальнейшего изучения данной проблемы.
Доказана необходимость учета типов кровообращения при рассмотрении возрастной динамики не только показателей системы кровообращения, но и физического развития.
Материалы исследования могут быть использованы в педагогических и врачебных наблюдениях за состоянием здоровья школьников для увеличения качества управления учебно-воспитательным процессом, разработки программ оздоровления. Установленные в работе факты могут быть использованы в лекционных курсах ВУЗов медицинского и биологического профиля, а также в соответствующих учебных пособиях.
Положение выносимое на защиту:
У школьников в возрасте от 8 до 16 лет с различными типами центральной гемодинамики реакция сердечно-сосудистой системы на физическую нагрузку зависит от возраста и пола.
Апробация работы. Результаты исследований доложены на всероссийском научном симпозиуме “Растущий организм: адаптация к физической и умственной нагрузке”, 1998г., г.Казань; на научно-практической конференции “История, опыт работы и перспективы развития естественно-географического факультета”, 1998г., г.Казань; на научной конференции «Проблемы адаптации растущего организма к физической и умственной нагрузке», посвященной 60-летию Заслуженного деятеля науки РТ, доктора биологических наук, профессора Ф.Г.Ситдикова, 1998г., Казань; на международной конференции, посвященной 50-летию факультета физической культуры Казанского государственного педагогического университета «Теоретические основы физической культуры», 1999г., Казань; на Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы валеологии и синаптологии», 1999г., Набережные Челны; на международной конференции, посвященной 150-летию И.П.Павлова “Механизмы функционирования висцеральных систем”, 1999г., г. Санкт-Петербург; на IX международной конференции “Эколого-физиологические механизмы адаптации”, 2000г., г. Москва; на всероссийском научном симпозиуме “Растущий организм: адаптация к физической и умственной нагрузке”, 2000г., г.Казань; на международной молодежной научной конференции «Молодежь – науке будущего», 2000г., г. Набережные Челны.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 работ.
Объем и структура диссертации. Материал диссертации изложен на 147 страницах машинописного текста, иллюстрирован 19 рисунками и 43 таблицами. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, изложения полученных результатов, заключения, выводов. Список литературы включает 202 отечественные и 44 иностранные работы.
Функциональные показатели сердечно-сосудистой системы у школьников 8-16 лет
Известно, что от 8 до 16 лет частота сердечных сокращений (ЧСС) снижается (С.А.Коларов, Л.М.Аниканов, 1970; М.К.Осколкова, И.Н.Вульфсон, 1978; Ф.З.Меерсон, З.В.Береснева, 1982; Спортивная физиология, 1986; Э.Гринене с соавт., 1990; А.В.Крылова, 1990; А.Г.Хрипкова, 1990; Ю.А.Власов с соавт., 1992; Р.А.Абзалов, Ф.Г.Ситдиков, 1998; H.J.Bogaard, H.H.Woltjer, 1997), что объясняют снижением тонических влияний симпатического отдела вегетативной нервной системы и ростом влияний парасимпатического отдела (И.А.Аршавский, 1959, 1982; Э.Гринене с соавт., 1990). В литературе опубликованы данные о неизменности у 7-12-летних детей ЧСС (Э.Гринене с соавт, 1982). Возможно, данный факт объясняется малым возрастным увеличением ударного объема крови в период до 12 лет (Р.А.Калюжная, 1973; В.Я.Еремеев с соавт., 1990), что не вызывает достаточного угнетения автоматизма синусового узла, приводящего к снижению ЧСС (И.К.Гурская, 1975; Ю.Г.Малюга, 1988; Э.В.Земцовский, 1995). ЧСС, по данным большинства авторов, больше у девочек (Э.Гринене с соавт, 1982; С.В.Хрущев, 1980; Ю.А.Власов с соавт., 1992; В.И.Дубровский, 1999), в регуляции деятельности сердца которых более выражено влияние симпатической нервной системы (Л.Л.Каталымов с соавт., 1998). Опубликованы также данные о независимости ЧСС от пола (И.Н.Вульфсон с соавт., 1969; О.А.Мутафов, 1989). Следствием такой точки зрения стало появление работ, где встречается пренебрежение половыми различиями при формировании экспериментальной группы обследуемых детей и подростков (Н.А.Шалков, 1970; В.В.Мещеряков, 1986). Таким образом, частота сердечных сокращений у школьников 8-16 лет, характеризующая экономичность работы сердца, уменьшается с возрастом и имеет более высокие значения у девочек.
Одним из параметров системной гемодинамики, характеризующим сократительную функцию сердца (А.Г.Дембо с соавт., 1989), а также совершение работы по перекачиванию крови из венозной части сосудистой системы в артериальную (М.М.Шехтман, 1978; А.П.Пуговкин с соавт., 1995; С.В.Барабанов с соавт., 1998), является ударный объем крови (УОК).
В период 8-16 лет с увеличением массы и длины тела абсолютные значения УОК закономерно увеличиваются (И.Н.Вульфсон, 1967; О.П.Годоноага с соавт., 1971; Г.А.Тулеутаева с соавт., 1973; Н.В.Орлова, 1974; Ж.Н.Салата с соавт., 1974; М.К.Осколкова, И.Н.Вульфсон, 1978; Функциональная диагностика …, 1979; И.С.Бутаева, 1980; В.Н.Аринчин, 1983; О.А.Мутафов, 1989; С.И.Русинова, 1989; В.А.Доскин с соавт., 1997; Р.А.Абзалов, Ф.Г.Ситдиков, 1998). Однако абсолютные значения УОК и темпы его роста значительно варьируют по результатам разных исследователей. По данным разных авторов наиболее резкие их подъемы наблюдаются в 9 и 11-13 лет (И.С.Бутаева, 1980; С.И.Русинова, 1989), в период 12-14 лет у девочек и 13-16 лет у мальчиков (Р.А.Калюжная, 1973; В.Я.Еремеев с соавт., 1990), у детей обоего пола до 12 лет (А.И.Куликова, 1971). Факторами увеличения УОК с возрастом являются нарастание объема сердца, массы миокарда, диаметра капилляров сердца, камер сердца, поперечника мышечных волокон, дифференцировки микроструктур, увеличение мощности сердечных сокращений и обратного венозного тока (Н.В.Орлова, 1974; Функциональная диагностика …, 1979; Ф.З.Меерсон, З.В.Береснева, 1982). УОК также зависит от пола и физического развития детей. УОК больше у мальчиков, чем у девочек (И.Н.Вульфсон, 1967; Ж.Н.Салата с соавт., 1974), что объясняется большими размерами тела и сердца у мальчиков (Ж.Н.Салата с соавт., 1974; K.R.Turley, J.H. Wilmore, 1997; S.R.Daniels, T.R.Kimball, 1996).
УОК и ЧСС являются детерминантами минутного объема крови (МОК) (Р.Ф.Рашмер, 1981), абсолютные значения которого в период 8-16 лет увеличиваются (Ж.Н.Салата с соавт., 1974; С.В.Хрущев, 1980; В.И.Дубровский, 1999). МОК также зависит от пола и больше у мальчиков, чем у девочек (И.Н.Вульфсон, 1967; О.П.Годоноага с соавт., 1971; Ж.Н.Салата с соавт., 1974; В.И.Дубровский, 1999). В некоторых исследованиях выявлено, что только после 11 лет девочки начинают уступать мальчикам по значениям МОК (Справочник по функциональной ..., 1979; В.А.Доскин с соавт., 1997).
В литературе предлагается индексирование МОК, то есть приведение к единице площади поверхности тела, что иллюстрирует относительное кровоснабжение (В.Н.Аринчин, 1983; А.Г.Дембо с соавт., 1989). По данным некоторых авторов, сердечный индекс (СИ) с возрастом понижается, что свидетельствует о снижении интенсивности обменных процессов в период 4-15 лет (Н.А.Шалков, 1970; Ж.Н.Салата с соавт., 1974; И.С.Бутаева, 1980; О.А.Мутафов, 1989; А.В.Крылова, 1990; H.J.Bogaard, H.H.Woltjer, 1997). В других исследованиях зафиксирована неизменность СИ с возрастом (О.П.Годоноага с соавт., 1971; Г.А.Тулеутаева с соавт., 1973; В.Н.Аринчин, 1983; В.В.Мещеряков, 1986; А.Ж.Кабаева,1987). Рассмотренные данные о половых различиях СИ также противоречивы. Замечено, что СИ больше у мальчиков в период 8-16 лет, чем у девочек (И.Н.Вульфсон, 1967; Ж.Н.Салата с соавт., 1974). По мнению других авторов СИ у мальчиков 6-8 лет выше, чем у девочек, а в группах 9-16 лет этот показатель выше у девочек (И.К.Шхвацабая с соавт., 1981; И.А.Гундаров, 1983; Н.В.Иванова, 1988).
Таким образом, по данным разных исследований наблюдается значительное варьирование абсолютных и относительных значений ударного и минутного объемов крови у школьников, что не отрицает общей тенденции к росту данных показателей с возрастом. Половые различия УОК и МОК выражаются в принадлежности более высоких значений к группе лиц мужского пола, однако возрастные пороги их появления различны по данным разных авторов. Мнения о возрастной динамике сердечного индекса противоречивы.
Кровь вследствие своей вязкости и трения о стенки сосудов и вихревых движений испытывает общее периферическое сопротивление сосудов (ОПСС) (Словарь физиологических …, 1987). При движении крови в сосудистой системе работа сердца целиком тратится на преодоление ОПСС (К.А.Морозов с соавт., 1982), поэтому повышенное ОПСС создает перегрузку для сердца (Ф.З.Меерсон, 1975). Однако, считают ОПСС нормальным, если при данном МОК оно обеспечивает нормальное артериальное давление (И.П.Замотаев с соавт., 1978), что и наблюдается у младших школьников, когда рост МОК опережает рост артериального давления.
В течение первых 15 лет жизни происходит быстрое понижение ОПСС (Г.А.Тулеутаева с соавт., 1973; М.К.Осколкова, И.Н.Вульфсон, 1978; Ю.А.Власов с соавт., 1992). ОПСС у школьников зависит от тощей массы тела и от количества жира в организме. Лица, имеющие большую массу жира, характеризуются большим ОПСС (А.И.Клиорин, 1989). Известны данные о половых различиях, когда для девочек выявлено более высокое ОПСС (В.П.Бисярина с соавт., 1981; S.R.Daniels, T.R.Kimball, 1996).
Характеристика типов кровообращения
Организм, как биологическая система, способен сохранять постоянство кровяного давления с помощью различных механизмов дублирования (Т.А.Григорьева, 1954; А.Г.Дембо с соавт., 1989; К.А.Лебедев с соавт., 1991). Два компонента поддержания артериального давления - сердечный и сосудистый - составляют основу для классификации гемодинамики на типы (М.Д.Карвэ с соавт., 1989; И.Г.Герасимов с соавт., 1997). В настоящее время выделяют три типа кровообращения: гипер-, эу-, гипокинетический (ГрТК, ЭТК, ГТК соответственно). УОК, МОК, СИ, ударный индекс (УИ), мощность сокращения желудочков у лиц с ГрТК выше, а ОПСС ниже, чем у лиц с ЭТК и ГТК (И.К.Шхвацабая с соавт., 1982; Ю.Г.Малюга, 1988; Е.В.Лифанова, 1989; И.А.Миханов, 1991; К.В.Гавриков, 1993; Э.В.Земцовский, 1995; И.Б.Исупов, 1996). При ГрТК МОК увеличен за счет инотропной реакции (Г.М.Яковлев с соавт., 1991). У лиц с ГрТК приоритет имеют механизмы, обеспечивающие возможность быстрого снабжения тканей легко реализуемыми энергетическими субстратами при сниженной капиллярно-тканевой диффузии кислорода (Г.М.Яковлев с соавт., 1992). Лица с ГТК обладают меньшими, по сравнению с другими типами кровообращения, значениями УОК, МОК, СИ, а также более высоким ОПСС (И.К.Шхвацабая с соавт., 1982; Ю.Г.Малюга, 1988; Е.В.Лифанова, 1989; И.А.Миханов, 1991; К.В.Гавриков, 1993; Э.В.Земцовский, 1995; И.Б.Исупов, 1996; V.O.Tsybenko, O.V.Hryshchenko, 1995). В основе дифференциации лежит естественная вариативность СИ. Разброс СИ, то есть существование типов кровообращения, очевидно, генетически обусловлен (И.К.Шхвацабая с соавт., 1981; Н.В.Иванова, 1988; П.М.Суворов с соавт., 1990; Э.В.Земцовский, 1995), что подтверждается независимостью типов кровообращения от биологического возраста (И.А.Миханов, 1991). Есть мнение, что типы кровообращения относительно стабильны (Г.М.Яковлев с соавт., 1991), что предполагает возможность перехода в смешанный тип (П.М.Суворов с соавт., 1990). В исследованиях не выявлено зависимости антропометрических показателей у взрослых от типов кровообращения (И.А.Гундаров, 1983; Ю.Н.Зияев с соавт., 1991), но известно, что подростки с ГрТК имеют большую площадь поверхности тела (Ю.Г.Малюга, 1988). У детей и подростков Севера выявлено, что в условиях ГТК параметры физического развития приобретают наибольшие значения (С.И.Береснев, 1996).
Обнаружено, что артериальное давление для всех типов кровообращения или статистически не различается (И.А.Гундаров, 1983; Г.М.Яковлев с соавт., 1991, 1992; Э.В.Земцовский, 1995) или имеет наибольшие значения у лиц с ГТК (С.И.Береснев, 1996). Типы кровообращения у взрослых по величинам ЧСС не различаются, то есть равно экономичны (И.К.Шхвацабая с соавт., 1981). Однако в некоторых исследованиях кровообращения замечено, что либо лица с ГТК (И.А.Миханов, 1991; Г.М.Яковлев с соавт., 1992; Э.В.Земцовский, 1995; С.И.Береснев;1996) либо лица с ГрТК имеют наименьшую ЧСС (В.В.Неумоин, 1993). Существует предположение, что сердце у лиц с ГрТК работает в наименее экономичном режиме, при котором компенсаторные возможности ограничены (Н.В.Иванова, 1988; А.Г.Дембо с соавт., 1989; М.Д.Карвэ с соавт., 1989; К.В.Гавриков, 1993; В.В.Муратов, 1993; Ф.З.Зотова, 1997). Есть иное мнение, заключающееся в том, что ГрТК является наиболее благоприятным типом регуляции кровообращения, а также показателем адаптированности организма (М.М.Шехтман, 1978; В.Г.Дорошев с соавт., 1986; С.Г.Суджаева с соавт., 1990; С.И.Береснев, 1996).
Формирование гипокинетического типа определяется снижением УОК, что может свидетельствовать об экономизации функции (А.Г.Дембо с соавт., 1989; Э.В.Земцовский, 1995). Однако известно, что объем полости левого желудочка у лиц с ГТК меньше, чем при ГрТК (А.Г.Дембо с соавт., 1989), что может служить естественным барьером для увеличения УОК (Н.А.Агаджанян с соавт., 1986). Следовательно, снижение систолического выброса может говорить об уменьшении работы сердца (Н.Н.Савицкий, 1982) и об ослаблении сократительной функции сердца (И.В.Голуб, 1997). Существует мнение, что ГТК наиболее экономичен и имеет большой динамический диапазон (А.Г.Дембо с соавт., 1989, Ю.Н.Зияев с соавт., 1991; И.А.Миханов, 1991; Г.М.Яковлев с соавт., 1991; Э.В.Земцовский, 1995), так как адаптация к физической нагрузке идет с подключением механизма Франка-Старлинга (А.Г.Дембо с соавт., 1989; Ф.З.Зотова, 1997). Однако, есть мнение, что, в сердце нетренированного человека большую роль будет играть механизм Франка-Старлинга (О.И.Лиссова с соавт., 1975; А.Г.Дембо с соавт., 1989; А.И.Клиорин, 1989; Г.С.Козупица с соавт., 1991, 1992). Известен факт, что у лиц, дисквалифицированных по состоянию здоровья чаще встречается ГТК (П.М.Суворов с соавт., 1990).
Эукинетический тип кровообращения по показателям сердечно-сосудистой системы занимает промежуточное положение между рассмотренными выше типами. Опубликованы данные о наиболее оптимальных соотношениях параметров кардиогемодинамики и большей экономичности работы сердца у лиц с ЭТК (В.А.Комиссаров, 1988; Ю.Г.Малюга, 1988; Ю.Н.Зияев с соавт., 1991; К.В.Гавриков, 1993).
В распределении типов кровообращения в группах, подвергавшихся исследованиям разных авторов, нет единой закономерности (табл. 1). По мнению некоторых авторов, преобладают лица с ГрТК (Е.И.Соколов с соавт., 1987; Ю.Н.Зияев с соавт., 1991). Другие исследователи сообщают о большем проценте людей с ГТК из общего количества обследованных (В.А.Дарцмелия с соавт., 1985; Н.В.Иванова, 1988; М.Д.Карвэ с соавт., 1989; Г.М.Яковлев с соавт., 1991).
Характеристика обследованного контингента
Исследования проводились на базе средней школы № 113 г.Казани. В экспериментальную группу вошли мальчики и девочки в возрасте от 8 до 16 лет. Все испытуемые были отобраны из 1 и 2 групп здоровья в количестве 244 человек. ЧССнагрузки – ЧССв покое Физическая нагрузка дозировалась с учетом массы тела. Велоэргометрически моделировали работу умеренной мощности - 1,5 Вт/кг - длительностью 3 минуты в положении сидя на велоэргометре ЭРГ-3. Частота педалирования составляла 60 об/мин. ЧСС регистрировали в течение 20 секунд в конце нагрузки с помощью электрокардиографа ЭК1Т-03М.
С целью диагностики функционального состояния сердечно-сосудистой системы школьников проводили запись электрокардиограммы и дифференциальной реограммы в условиях относительного покоя и во время выполнения физической нагрузки. Частоту сердечных сокращений фиксировали с помощью электрокардиографа ЭК1Т-03М. Расположение электродов соответствовало двухполюсным грудным отведениям по Небу. Частоту сокращений сердца определяли по средней продолжительности сердечного цикла. Регистрация проводилась в течение 1-2 дыхательных циклов. Одновременно с электрокардиограммой записывалась дифференциальная реограмма (рис. 2).
Метод дифференциальной тетраполярной реографии отличается точностью, атравматичностью, технической простотой, возможностью проведения исследований при свободном дыхании и при сохранении двигательной активности испытуемого (З.Нгуен, 1963; Кардиология детского …, 1973; А.И.Науменко с соавт., 1975; В.В.Орлов, 1976; Е.А.Лужников с соавт., 1978; Е.В.Эрина с соавт., 1978; И.Н.Вульфсон с соавт., 1979; М.К.Осколкова с соавт., 1980; И.А.Гундаров, 1983; В.В.Мирончик с соавт., 1983; А.М.Генин с соавт., 1984; Ф.Д.Акулова, 1986; В.В.Мещеряков, 1986; Нормальная физиология, 1989; В.П.Поляков с соавт, 1993; Э.В.Земцовский, 1995; Р.А.Абзалов, Ф.Г.Ситдиков, 1998; Р.Р.Нигматуллина, 1998; С.В.Барабанов с соавт., 1998; S.K.Hwang et. al., 1991; J.K.Moon, A.R.Coggan, 1994), что позволило широко применять его в возрастной физиологии (Ж.Н.Салата с соавт., 1974; И.К.Гурская, 1975; В.Н.Аринчин с соавт., 1980; И.С.Бутаева, 1980; В.В.Петраш с соавт., 1984). Реография показывает высокую связь с прямыми методами измерения ударного и минутного объемов крови (И.Н.Вульфсон, 1977; А.М.Генин с соавт., 1984; Э.В.Земцовский с соавт., 1989; P.Pianosi, D.Garros, 1996) и имеет преимущества перед расчетными методами (Ж.Н.Салата с соавт., 1974).
Ранее в литературе сообщалось о непригодности металлических лентовидных электродов для работы с детьми (В.Н.Аринчин с соавт., 1980). Позже нашли применение эластичные электроды (А.М. Генин с соавт., 1984). Подобные электроды использовались нами. Электроды располагались на шее и уровне мечевидного отростка грудины (И.Н.Вульфсон, 1977; В.Н.Аринчин с соавт., 1980). Для реализации метода тетраполярной реографии тела нами использовался реограф РПГ2-02. Величина калибровочного сигнала составила 0,1 Ом. Для регистрации реограммы реограф был подключен к многоканальному самописцу. Скорость движения бумаги во время записи соответствовала рекомендуемой для длительной регистрации – 25 мм/с. Учитывая возрастные особенности реограммы у детей 2-16 лет (И.Н.Вульфсон с соавт., 1979), мы использовали предложение при оценке ударного объема крови у детей ориентироваться на окружность грудной клетки. Для расчета сердечного выброса применялась формула В.Кубичека в модификации Ю.Т.Пушкаря (Ю.Т.Пушкарь с соавт., 1980):
Артериальное давление измерялось непрямым методом Короткова с использованием мембранного сфигмоманометра. Фиксировалось систолическое и диастолическое давление. Артериальное давление регистрировали в состоянии покоя сидя перед нагрузкой. Рассчитывались показатели: среднее артериальное давление - произведение диастолического и трети пульсового давления (Б.Фолков с соавт., 1976; В.Х.Василенко с соавт., 1982; Н.Н.Савицкий, 1982; В.А.Дарцмелия с соавт., 1985; А.Н.Демин с соавт., 1986; А.Г.Дембо с соавт., 1989; В.И.Дубровский, 1999); пульсовое давление - разность систолического и диастолического давлений (Словарь физиологических …, 1987).
Известно, что нарушение компенсаторных возможностей кровообращения с большей вероятностью проявляется при МОК 12-15 л/мин, чем при 5-6 л/мин, то есть в условиях, максимально приближенных к естественной деятельности (И.О.Тупицын, 1983; Д.М.Аронов, 1995; В.И.Дубровский, 1999). С целью такого приближения нами применена динамическая ступенчато возрастающая непрерывная велоэргометрическая физическая нагрузка (ФН), основной механизм которой - повышение потребление кислорода миокардом и организмом в целом (Д.М.Аронов, 1995). Примененная нами нагрузка относится к наиболее распространенным среди проб (П.В.Буянов, 1976; Г.А.Глезер с соавт., 1976; А.Д.Егоров с соавт., 1981; Т.А.Ханларова, 1983; Н.М.Шестаков, 1983; А.М.Арингазина с соавт., 1986; Л.А.Шитов с соавт., 1987, 1988; А.Н.Максимов с соавт., 1988; Т.К.Багиров с соавт., 1989; С.И.Плавинская, 1989; И.В.Сирота, 1989; А.А.Бова с соавт., 1993; Э.В.Земцовский, 1995; Г.В.Коробейников, 1995; A.A.Hudyma, 1995; J.U.Lee et. al., 1995; D.S.De Visser et. al., 1996; J.Gregoire et. al., 1996; Van Den Bree et. al., 1996), с успехом применяющаяся в экспериментах с детьми школьного возраста (В.М.Король с соавт., 1989; А.П.Матвеев с соавт., 1990; М.Viitasalo et. al., 1996; T.Rowland et. al., 1997; M.Shibasaky et. al., 1997; K.R.Turley, J.H. Wilmore, 1997).
Выбор велоэргометрической ступенчато возрастающей нагрузки объясняется возможностью точного дозирования мощности нагрузки (И.И.Алишин, 1989; Г.Н.Светличная с соавт., 1997) и сохранения состояния равновесия (Функциональная диагностика …, 1979; И.К.Шхвацабая с соавт., 1978). Возможность процесса записи дифференциальной реограммы во время ФН исключает необходимость делать перерыв между ступенями нагрузки. Известно также, что кардиореспираторные ответы у испытуемых при прерывистой нагрузке подобны реакции при непрерывной физической нагрузке (B.D.Lockhart, T.Ruffin, 1994).
Возрастные особенности физического развития школьников 8-16 лет
Физическое развитие является одним из важных критериев контроля оздоровления детей и подростков (В.А.Доскин с соавт., 1997). Для определения физического развития применяют морфологические признаки (рост, масса тела, окружность грудной клетки), функциональные показатели (жизненная емкость легких, физическая работоспособность) (Е.П.Стромская, 1983; В.А.Доскин с соавт., 1997 ).
В свете данных, представленных в таблице 4 можно констатировать, что в период 8-16 лет у школьников длина тела (Н) увеличивается с наибольшим темпом роста у девочек в 10 лет и 13 лет, а у мальчиков - в 10 и 15 лет. Масса тела (m) от 8 до 16 лет также увеличивается, причем у девочек прирост массы тела имеет высокие значения в возрасте 10, 13, 16 лет, а у мальчиков - в 16 лет (рис. 3, 4). Различия по полу в значениях массы тела обнаружены в 9 и 11 лет, причем в 9 лет девочки уступают мальчикам по массе, а в 11 лет – наоборот. Это подтверждается исследованиями, сообщающими, что мальчики растут интенсивнее, а девочки быстрее набирают массу тела (А.И.Клиорин, 1989; С.И.Русинова, 1989).
Примечание. м – мальчмки; д – девочки; п – уровень достоверности различий между мальчиками и девочками 0,05; - уровень достоверности различий между текущей возрастно-половой группой и группой на год младше 0,05.грудной клетки обнаружены в 8-, 9-, 16-летнем возрасте, причем для лиц мужского пола характерны более высокие значения окружности грудной клетки. Возрастная прогрессия значений жизненной емкости легких (ЖЕЛ) в периоде 8-16 лет установлена в многочисленных исследованиях (А.Н.Бойко, 1970; И.И.Шмыков с соавт., 1989; А.И.Бурханов с соавт., 1991; А.И.Киеня с соавт., 1997) что связывают с общими ростовыми процессами и анатомическим увеличением размера легких (И.И.Шмыков с соавт., 1989). Половые различия обнаруживаются уже с 4-5 лет (А.Н.Бойко, 1970; И.И.Шмыков с соавт., 1989), когда жизненная емкость легких больше у мальчиков. На основании данных проведенного исследования мы можем констатировать, что ЖЕЛ увеличивается с возрастом и имеет большие значения у мальчиков, чем у девочек (табл.4). Замечено стирание различий по данному показателю в возрасте 12-15 лет, что объясняется перестройкой нервной и гуморальной регуляции дыхания в период полового созревания и более быстрым ростом девочек в этом возрасте (А.Н.Бойко, 1970; И.И.Шмыков с соавт., 1989). Площадь поверхности тела (Sт) увеличивается в период от 8 до 16 лет, при опережении мальчиков по данному показателю в 8-9 лет, а девочек - в возрасте 11, 14 лет. На основании данных возрастной динамики прироста показателей физического развития (рис. 3, 4) обнаружены возрастные группы с наибольшей интенсивностью увеличения размеров тела: для девочек это 10, 13 и 16 лет, для мальчиков – 10, 13 и 15-16 лет. При этом наибольшие скачки у девочек наблюдаются в 10, 13 лет, а у мальчиков в 15-16 лет. Ранее в литературе было замечено, что максимальное удлинение тела у девочек наблюдалось в 10-12 лет, у мальчиков в 13-15 (Я.Г.Ковров с соавт., 1981; А.В.Крылова, 1990). Скачок роста в 10 лет обнаружен также у мальчиков и девочек в интервале 7-10 лет (С.И.Русинова, 1989). Известно, что в период полового созревания отмечается скачок эстрогенизации, причем эстроген тормозит соматотропную функцию, снижая содержание соматотропного гормона в гипофизе (М.А.Жуковский с соавт., 1974; Внутренние болезни …, 1993). В наших исследованиях у 11-12летних девочек наблюдалось снижение темпов роста таких показателей как m, Н, Sт, ЖЕЛ, ОГК. Выявленные различия соответствуют ранее опубликованным данным, где обнаружены резкие увеличения скорости роста в 10-12 лет и 13-16 лет. При этом задержка роста наблюдается у девочек в 8-9 лет, а у мальчиков в 8-10 лет, что сочетается со стабилизацией основного обмена (И.А.Корниенко, 1983). Половые различия четко выражены по всем показателям в 16-летнем возрасте и почти не проявляются в 10 и 13 лет. В 10 лет мальчики опережают девочек по показателю Sт (р 0,05), а в 16 лет – по Н, ОГК, ЖЕЛ. По данным, не подтвержденным критерием достоверности различий Стъюдента, в период 11-14 лет девочки обгоняют мальчиков по длине (кроме 12 лет), массе тела, Sт и ОГК, что согласуется с результатами других авторов (В.А.Доскин с соавт., 1997). Возможно данный факт объясняется более ранними сроками начала полового созревания у девочек и влиянием половых гормонов (В мире подростка, 1980; С.В.Хрущев, 1980).
Согласно сообщениям многих исследователей каждый из возрастных периодов характеризуется присущими только ему особенностями физиологической деятельности организма (С.В.Хрущев, 1980; И.А.Аршавский, 1982). Важной особенностью физического развития детей и подростков является неравномерность изменений скорости роста (В.А.Доскин с соавт., 1997). Согласно нашим исследованиям, для возрастных изменений показателей физического развития характерны увеличение абсолютных значений Н, m, ОГК, ЖЕЛ, Sт. При этом зафиксирована фазность в приросте показателей физического развития, зависимость его от возраста и пола. Такими периодами наибольшего темпа роста для девочек являются 10, 13, 16 лет, а для мальчиков – 10, 13, 15-16 лет. Причем, наибольший прирост показателей физического развития у лиц женского пола наблюдаются в 10, 13 лет, а у лиц мужского пола – в 15-16 лет.
Физическая работоспособность может выступить в качестве критерия адаптационных возможностей организма, так как отражает функциональные возможности организма в условиях активной деятельности, требующей мобилизации резервов организма (Г.Л.Апанасенко с соавт., 1980; С.И.Русинова, 1989). Физическая работоспособность школьников определялась по результатам велоэргометрического теста до ЧСС 170 уд/мин (PWC170). Полученные данные представлены в таблице 5 и на рисунке 5.
Известно, что физическая работоспособность зависит от возраста и пола (И.И.Алишин, 1989). Данные в таблице 5 позволяют сделать вывод о достоверном повышении с возрастом физической работоспособности. Половые различия абсолютных показателей PWC170 проявляются в каждой из возрастных групп и демонстрируют более высокую работоспособность у лиц мужского пола. На рисунке 5 вскрыты возрастно-половые группы, для которых характерен наиболее значительный прирост физической работоспособности. Прирост PWC170 у школьников наибольший в 10, 12 и 16 лет. Следовательно наибольший прирост физической работоспособности соответствует таким выделенным периодам наибольшей интенсивности ростовых процессов как 10 и 16 лет. Лишь в 12-13 лет наблюдается гетерохронность роста работоспособности и массо-ростового скачка.
