Содержание к диссертации
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 14
1.1 Характеристики функционального состояния кардиореспираторной
системы детей
1.1.1 Возрастные особенности функции внешнего дыхания 14
1.1.2 Возрастные изменения функционального состояния ССС и
показателей её вегетативной регуляции
1.2 Функциональное состояние дыхательной и ССС систем детей в
процессе адаптации к физическим и умственным нагрузкам
1.2.1 Реакция дыхательной и сердечно-сосудистой систем на дозированную
физическую нагрузку
Влияние дозированной изометрической нагрузки на физическое состояние ССС и дыхательной системы
Динамика показателей сердечно-сосудистой и дыхательной систем детей школьного возраста в процессе обучения
ГЛАВА 2. ОРГАНИЗАЦИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 64
Организация исследования и контингент детей 64
Определение показателей физического развития 64 2.3. Особенности динамики показателей антропометрии младших школьников
Особенности динамики показателей антропометрии девочек 1-го, 2-го, 3-го года обучения
Особенности динамики показателей антропометрии мальчиков 1-го, 2-го, 3-го года обучения
Определение показателей внешнего дыхания 66
Методы исследования сердечно-сосудистой системы 74
Проведение тестирующих функциональных проб 79
Дозированная физическая нагрузка [велоэргометрия] 79
Дозированная изометрическая нагрузка [динамометрия] 80
ГЛАВА З РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ
ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Возрастные особенности реакции кардиореспираторной системы
первоклассников на различные виды нагрузок в течение учебного года
3.1.1. Особенности реакции кардиореспираторной системы на различные
81 виды нагрузок в начале учебного года
3.1.2. Особенности реакции кардиореспираторной системы мальчиков
, 85
первого года обучения на различные виды нагрузок в начале учебного года
3.1.3. Особенности реакции кардиореспираторной системы девочек первого
года обучения на различные виды нагрузок в середине учебного года
3.1.4. Особенности реакции кардиореспираторной системы мальчиков
первого года обучения на различные виды нагрузок в середине учебного 93
года
Особенности реакции кардиореспираторной системы девочек первого года обучения на различные виды нагрузок в конце учебного года
Особенности реакции кардиореспираторной системы мальчиков первого года обучения на различные виды нагрузок в конце учебного года
3.2. Особенности реакции кардиореспираторной системы детей второго
года обучения на динамическую и изометрическую нагрузки
3.2.1. Особенности реакции кардиореспираторной системы девочек второго
года обучения на динамическую и изометрическую нагрузки в начале 115
учебного года
3.2.2. Особенности реакции кардиореспираторной системы мальчиков
второго года обучения на динамическую и изометрическую нагрузки в 118
начале учебного года
Особенности реакции кардиореспираторной системы девочек второго года обучения на динамическую и изометрическую нагрузки в середине 121 учебного года
Особенности реакции кардиореспираторной системы мальчиков второго года обучения на динамическую и изометрическую нагрузки в
4 середине учебного года
3.2.5. Особенности реакции кардиореспираторной системы девочек второго
года обучения на динамическую и изометрическую нагрузки в конце 126
учебного года
3.2.6. Особенности реакции кардиореспираторной системы мальчиков
второго года обучения на динамическую и изометрическую нагрузки в 129
конце учебного года
3.3. Особенности реакции кардиореспираторной системы детей третьего года обучения на динамическую и изометрическую нагрузки
3.3.1. Особенности реакции кардиореспираторной системы девочек
третьего года обучения на динамическую и изометрическую нагрузки в 143
начале учебного года
3.3.2. Особенности реакции кардиореспираторной системы мальчиков
третьего года обучения на динамическую и изометрическую нагрузки в 146
начале учебного года
Особенности реакции кардиореспираторной системы девочек третьего года обучения на динамическую и изометрическую нагрузки в 149 середине учебного года
Особенности реакции кардиореспираторной системы мальчиков третьего года обучения на динамическую и изометрическую нагрузки в 151 середине учебного года
Особенности реакции кардиореспираторной системы девочек третьего года обучения на динамическую и изометрическую нагрузки в 153 конце учебного года
Особенности реакции кардиореспираторной системы мальчиков третьего года обучения на динамическую и изометрическую нагрузки в 155 конце учебного года
Заключение , 169
Выводы 172
Список литературы 173
5 Список используемых сокращений
АМо - амплитуда моды кардиоинтервалов,
АД - артериальное давление,
ВНС - вегетативная нервная система,
ДАД - диастолическое артериальное давление,
ДО - дыхательный объем легких,
ЖЕЛ - жизненная емкость легких,
ЖЕЛвд - жизненная емкость легких вдоха,
ИН - индекс напряжения,
МВЛ - максимальная вентиляция легких при частом дыхании,
МОД - минутный объем дыхания,
МОК - минутный объем кровообращения,
ОЕЛ - остаточная емкость легких,
00 - остаточный объем,
ООЛ - остаточный объем легких,
ОПСС - общее периферическое сопротивление сосудов,
ОФВ 1 - объем форсированного выдоха за 1 секунду,
РВЛ - резервный объем при спокойной вентиляции легких,
РД - резерв дыхания,
рис. - рисунок,
РОвд - резервный объем вдоха,
РОвыд - резервный объем выдоха,
с - секунда,
САД - систолическое артериальное давление,
СН - Статическая нагрузка,
СрАД - среднее артериальное давление,
ССС - Сердечно-сосудистая система,
»
табл. - таблица,
уд/мин - ударов в минуту,
УОК - ударный объем крови,
ФЖЕЛ - форсированная жизненная емкость легких выдоха,
ФОЕЛ - функциональная остаточная емкость легких,
ц/мин - циклов в минуту,
ЧД - частота дыхания,
ЧСС - частота сердечных сокращений,
ЭКГ- электрокардиограмма,
АХ - вариационный размах.
Введение к работе
Одной из важнейших задач современной физиологии является изучение механизмов адаптации организма к различным видам деятельности (Ю.С.Ванюшин, Ф.Г.Ситдиков, 2003; А.Д.Ноздрачев, 2005; В.А.Сафонов, Н.Н.Тарасова 2006; Е.Ю.Дратцев 2008).
Учебная деятельность сопровождается рассогласованием
интеллектуального и физического компонентов нагрузок, увеличением интенсивности обучающих программ, появлением «школьной гипокинезии». Все эти факторы вызывают у детей формирование долговременной пассивной адаптации, возникновение функциональных сдвигов в состоянии систем детского организма (С.И.Русинова 1998; S.Jack et al. 2003; В.Д.Сонькин, 2007). Начало школьного обучения приводит к резкому увеличению психо-эмоциональной и физической нагрузки у детей (Р.А.Шабунин, 2001; SJack 2003; И.А.Криволапчук, 2006). Разные виды нагрузок вызывают резкое увеличение потребления кислорода в нервной и мышечной системах ребенка. Поэтому возникает необходимость в обеспечении возросшего потребления кислорода органами и тканями. Данную функцию обеспечивает дыхание - обмен газов между внешней средой и клетками человеческого организма. Конвекционный транспорт дыхательных газов объединяет два процесса - легочную вентиляцию и транспорт газов кровеносной системой. Таким образом, кардиореспираторная система является единым целым, обеспечивая необходимый уровень окислительно-восстановительных процессов в клетках.
Кардиореспираторная система, обеспечивающая поступление кислорода к клеткам организма является одной из важнейших физиологических систем, определяющей как умственную, так и физическую работоспособность детей в онтогенезе и при адаптации к учебной деятельности (О.Н.Крысюк 2007, A.Miura et al. 2000; L.S.Puente-Maestu et al. 2000; C.Ferguson et al., 2007).. Необходимые уровни минутного объема дыхания могут быть обеспечены
8 только в случае наличия соответствующего функционального резерва и зрелости механизмов регуляции дыхания, что обеспечивает экономизацию функционирования дыхательной системы (Г.В.Соколов и др., 2000; H.B.Rossiter et al., 2003; S.A.Ward, В J.Whipp, 2006).
Внешнее или легочное дыхание, осуществляющее газообмен между внешней средой и кровью легочных капилляров, в процессе возрастного развития претерпевает существенные изменения в связи с ростом и формированием бронхо-легочного аппарата (И.С.Ширяева, 1976). Общие закономерности развития функций внешнего дыхания, его резервных и адаптивных возможностей в онтогенезе детей и подростков многосторонне изучены отечественными и зарубежными авторами. Установлены должные величины некоторых показателей внешнего дыхания с учетом возраста, пола, уровня физического развития и антропометрических данных детей (Т.Д.Кузнецова, 1986; В J.Whipp, 1983; E.Ostween, et al., 1991; F.Marchal et al., 2004).
Известно, что возраст детей 7-10 лет находится на границе двух важных периодов развития системы дыхания: 6-7 лет, когда происходит значительное снижение бронхиального сопротивления, что приводит к увеличению объема вдоха и выдоха, и 10-11 лет - периода интенсивного увеличения объемов легких. Возраст 7-10 лет характеризуется плавными изменениями морфофункциональных показателей. При этом наблюдается увеличение резервных и функциональных возможностей системы внешнего дыхания (Г.В.Соколов и др., 2000; Т.Д.Кузнецова, В.Д.Сонькин, 2008). В возрасте 10-11 лет параллельно индивидуальному приросту антропометрических показателей и развитию легочной паренхимы происходит интенсивное увеличение легочных объемов и грудной клетки. Этот возраст считается вершиной эффективности «детской» организации физиологических функций (Д.А.Фарбер, 1990), а также разнообразия вариантов индивидуальной организации энергетического обмена (В.Д.Сонькин, 1990).
Во время роста и развития ребенка все большую роль в регуляции дыхания играет афферентация от двигательного аппарата и других анализаторов. Благодаря их развитию и более тонкому анализу информации, поступающей в головной мозг, дыхательный центр получает все более объективные данные о начале и объеме физической нагрузки (Э.А.Бурых, С.И.Сороко, 2007).
Известно, что с возрастом дыхание становится все более и более кортикализированным и управляемым (В.А.Сафонов, Н.Н.Тарасова, 2006; В.Д.Сонькин, 2007).
С возрастом проявляется тенденция к снижению относительной величины минутного объема дыхания, углублению и снижению частоты дыхания. При физических нагрузках умеренной и большой мощности происходит уменьшение объемных скоростей дыхания, свидетельствующее об утомлении дыхательной мускулатуры (Ю.С.Ванюшин, 2001; F.Ozyener et al., 2001; 2003; J.M.Steinacker 2001; E.M.Coats et al., 2003). У детей наблюдается незрелость механорецепторного и центрального механизмов регуляции дыхания (Г.В.Соколов и др., 2000). Это, в свою очередь, может обуславливать неадекватность физиологических сдвигов дыхательной системы в процессе адаптации младших школьников к учебной нагрузке. В современной литературе имеются работы, посвященные изучению влияния учебной деятельности на функции внешнего дыхания (Т.Д.Кузнецова и др., 1986; А.И.Бурханов, 1994). Большинство исследований посвящено адаптации кардиореспираторной системы физическим нагрузкам различной мощности, климатическим и экологическим условиям (М.П.Рощевский и др., 1994; Г.Г.Исаев, 1995; Р.Р.Нигматуллина,1998; Г.В.Соколов и др., 2000; Г.А.Павлова, 2005; В.Э.Диверт и др., 2008; В.А.Колупаев и др., 2008). Состояние дыхательной системы рассматривается в сочетании с фактором курения, заболеваниями сердечно-сосудистой, нервной системы, спортивной деятельностью школьников (Г.Н.Кавер, 1972; Ю.С.Ванюшин, 2001; F.Marchal et al.). Показано, что поведение и психологические нагрузки оказывают
10 существенное влияние на систему дыхания (S.Jack, 2003). В ряде работ проводится одновременный анализ реакции дыхательной, мышечной и сердечно-сосудистой системы при физических упражнениях (Т.Д.Кузнецова, 1986, Ю.С.Ванюшин и др. 2003; W.W.Stringer, 2005; BJ.Whipp, 2005). Однако большинство исследований проводилось при использовании динамических нагрузок различной мощности, причем основной упор был сделан на изучение показателей сердечной деятельности (Р.Е.Мотылянская, 1979; А.А.Гуминский, 1980; В.М.Король, 1989; С.Б.Тихвинский, 1991; Е.В.Соколов, 2000; С.В.Нестеров, 2005; Е.Ю.Дратцев, 2008). Другие исследователи в основном занимались изучением влияния изометрических нагрузок, характерных для учебного процесса (Р.А.Шабунин, 2001; И.В.Батенкова, 2001, 2004). Именно изометрические усилия, направленные на поддержание рабочей позы, являются одним из неблагоприятных факторов учебной деятельности в начальной школе (М.В.Антропова, 1983). Поэтому сравнительный анализ влияния изометрических и динамических нагрузок на функции внешнего дыхания младших школьников представляет несомненный научный интерес. Своеобразие физиологических сдвигов, происходящих в системе дыхания при изометрических напряжениях, быстро наступающее утомление (А.З.Колчинская, 1973) делают их важным объектом для изучения, особенно в процессе адаптации младших школьников. Общие закономерности развития функций внешнего дыхания, его резервных и адаптивных возможностей в онтогенезе детей и подростков многосторонне изучены отечественными и зарубежными авторами. Однако отсутствует одновременное изучение составляющих конвекционного транспорта газов при разных видах тестирующих физических нагрузок в период адаптации к новому виду деятельности — обучению в школе. Поэтому, изучение динамики показателей внешнего дыхания и сердечно-сосудистой системы младших школьников на различные виды нагрузок в течение учебного года представляется весьма актуальным.
Цели и задачи исследования
Целью настоящего исследования является изучение влияния динамической и изометрической нагрузок на кардиореспираторную систему младших школьников в течение учебного года в зависимости от их возраста и пола.
В соответствии с целью были поставлены конкретные задачи исследования:
Провести сравнительный анализ влияния изометрической и динамической нагрузок на кардиореспираторную систему младших школьников.
Изучить возрастные особенности реакции кардиореспираторной системы младших школьников на динамическую и изометрическую нагрузки.
Исследовать половые особенности реакции кардиореспираторной системы младших школьников на динамическую и изометрическую нагрузки.
4. Исследовать особенности реакции кардиореспираторной системы
младших школьников на динамическую и изометрическую нагрузки в
динамике учебного года.
5. Выявить внутрисистемные и межсистемные взаимосвязи показателей
сердечно-сосудистой и дыхательной систем младших школьников в покое,
после динамической и изометрической нагрузки.
Основные положения, выносимые на защиту
Возрастно-половые особенности реакций кардиореспираторной системы младших школьников в течение учебного года характеризуются разной степенью участия частотных и объемных компонентов на изометрическую и динамическую нагрузки.
Оптимизация реакций кардиореспираторной системы на изометрическую нагрузку достигается у девочек в конце первого года обучения, у мальчиков в конце третьего года обучения. Благоприятная реакция на динамическую нагрузку проявляется со второго года обучения в обеих половых группах.
12 3. Изометрическая нагрузка, в отличие от динамической, вызывает неблагоприятную реакцию системы внешнего дыхания младших школьников.
Научная новизна
В настоящем исследовании впервые установлены особенности реакции кардиореспираторной системы младших школьников на изометрическую и динамическую нагрузки. Выявлена динамика корреляционных зависимостей показателей внешнего дыхания и сердечно-сосудистой системы младших школьников после различных видов нагрузок. Показаны особенности реакциил кардиореспираторной системы учеников 1-го, 2-го и 3-го классов средней общеобразовательной школы на изометрическую и динамическую нагрузки в различные периоды учебного года. Проведен сравнительный анализ динамики показателей внешнего дыхания и сердечно-сосудистой системы мальчиков и девочек, обучающихся в начальной школе на различные физические нагрузки. Изучена возрастная динамика сравнительной реакции показателей кардиореспираторной системы на изометрическую и динамическую нагрузки при обучении в начальной школе.
Научно-практическая значимость
Полученные результаты исследования расширяют представление о возрастно-половых особенностях функционирования системы дыхания младших школьников при изометрической и динамической физической нагрузках. Проведенное исследование указывает на негативное влияние изометрических нагрузок на систему внешнего дыхания младших школьников, что требует более тщательного планирования учебной нагрузки в начальной школе. Полученные результаты подтверждают необходимость отдыха младших школьников в течение учебного года для формирования благоприятной реакции системы внешнего дыхания младших школьников на различные виды нагрузок. На основании полученных результатов работникам начальной школы следует учитывать отличия периодов
13 напряжения системы внешнего дыхания мальчиков и девочек, обучающихся в начальной школе.
Апробация работы
Материалы диссертации представлены на итоговых научных конференциях молодых ученых и преподавателей Татарского государственного гуманитарно-педагогического университета (Казань, 2000-2008); Международном симпозиуме «Эколого-физиологические проблемы адаптации». — (Москва, 2001), Международном симпозиуме «Эколого-физиологические проблемы адаптации». - (Москва, 2003), XIX Съезде физиологов России (Екатеринбург, 2004), Международном симпозиуме «Проблемы ритмов в естествознании». - (Москва, 2004), Международном симпозиуме «Адаптационная физиология и качество жизни: проблемы традиционной и инновационной медицины», посвященного 80-летию академика РАМН Н.А. Агаджаняна. (Москва, 2008); Всероссийской школе по физиологии кровообращения (Москва, 2008), VI съезде физиологов Сибири (Барнаул, 2008), Всероссийской конференции с международным участием «Механизмы нервных и нейроэндокринных регуляций», посвященной 90-летию со дня рождения академика Т.М. Турпаева (Москва, 2008);
Публикации
Автором опубликовано 22 печатные научные работы, из них 17 работ непосредственно по теме диссертации, в том числе 2 публикации в рецензируемых журналах (из списка ВАК).
Структура и объем диссертации Диссертация изложена на 207 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора научной литературы, описания методов исследования, результатов исследования, заключения, выводов и списка литературы, включающего 354 наименований, в том числе 279 отечественных и 75 зарубежных литературных источников. Работа иллюстрирована 25 таблицами и 6 рисунками.
