КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
На правах рукописи
Хаматова Резеда Минекасимовна
ТИПОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ
КРОВООБРАЩЕНИЯ У ДЕТЕЙ 8-16 ЛЕТ
03.00.13 - Физиология человека и животных
Диссертация на соискание ученой степени
кандидата биологическихнаук
Научные руководители:
доктор биологических наук,
профессор Ф.Г.Ситдиков;
кандидат биологических наук,
доцент Ю.С.Ванюшин
Казань - 2000
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………...…….. 5
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
- 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 …………………………………………………………… 123
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
| ГрТК | – | гиперкинетический тип кровообращения |
| ГТК | – | гипокинетический тип кровообращения |
| ДАД | – | диастолическое артериальное давление |
| ЖЕЛ | – | жизненная емкость легких |
| ИВ | – | индекс Вервека |
| ИЭРС | – | индекс эффективности работы сердца |
| КЛ | – | количество липидов |
| МОК | – | минутный объем крови |
| МРИ | – | массо-ростовой индекс |
| ОГК | – | окружность грудной клетки |
| ОПСС | – | общее периферическое сопротивление сосудов |
| ПД | – | пульсовое давление |
| ПН | – | показатель напряжения |
| САД | – | систолическое артериальное давление |
| СИ | – | сердечный индекс |
| СрАД | – | среднее артериальное давление |
| ТМ | – | тощая масса |
| УОК | – | ударный объем крови |
| ФН | – | физическая нагрузка |
| ЧСС | – | частота сердечных сокращений |
| ЭТК | – | эукинетический тип кровообращения |
| Ad | – | амплитуда дифференциальной реограммы |
| Н | – | длина тела |
| m | – | масса тела |
| р | – | мощность сердечного сокращения |
| PWC170 | – | физическая работоспособность при частоте сердечных сокращений 170 ударов в минуту |
| Sт | – | площадь поверхности тела |
| Ти | – | время изгнания крови |
| Ve | – | объемная скорость выброса |
ВВЕДЕНИЕ
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.
ГЛАВА 1. Обзор литературы
1.1. 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).
Таким образом, известно, что в возрастном диапазоне 8-16 лет наблюдается снижение общего сопротивления сосудов, а также преобладание более высоких значений в группе лиц женского пола.
В долгосрочном режиме среднее артериальное давление (СрАД) служит для обеспечения водно-солевого гомеостаза (В.С.Еремеев, 1996) и регулируется изменениями величин МОК и ОПСС - генетически обусловленных защитных механизмов, обеспечивающих оптимальный его уровень (Н.А.Куршаков с соавт., 1969; Н.Н.Горев с соавт., 1976; Б.Фолков с соавт., 1976; М.К.Осколкова, И.Н.Вульфсон, 1978; Р.Ф.Рашмер, 1981; В.Г.Дорошев с соавт., 1986; В.Н.Аринчин с соавт., 1987; Г.Ф.Беренштейн с соавт., 1988; В.Ф.Ананин, 1996; И.Г.Герасимов с соавт., 1997; В.И.Дубровский, 1999; G.Goldfarb, 1991; E.Jacobsohn, R.Chorn, M.O'Connor, 1997). Любое изменение СрАД указывает на изменение какого-либо механизма, которое не полностью компенсировалось другим (Р.Ф.Рашмер, 1981).
Известно, что кровяное давление у детей значительно ниже, чем у взрослых (R.M.Lauer, T.L.Burns, 1991). В литературе описаны две точки зрения на динамику артериального давления в период от 8 до 16 лет. Первая заключается в увеличении артериального давления в связи с тотальным ростом тела, что отражает зависимость от возраста, пола и степени полового созревания (И.Н.Вульфсон с соавт., 1969; Р.А.Калюжная, 1973; М.К.Осколкова, И.Н.Вульфсон, 1978; Е.Н.Занина с соавт., 1979; Функциональная диагностика …, 1979; И.Б.Тубол с соавт., 1980, 1981; В.М.Шамарин с соавт., 1981; И.Н.Ильченко, 1989; О.А.Мутафов, 1989; С.И.Русинова, 1989; А.В.Крылова, 1990; Внутренние болезни …, 1993). Вторая точка зрения свидетельствует о неизменности артериального давления. По мнению авторов показатели артериального давления у девочек 8-16 лет с возрастом не изменяются; у мальчиков диастолическое артериальное давление (ДАД) и СрАД также не зависят от возраста, в то время как боковое и систолическое артериальное давление (САД) с возрастом повышается (И.Н.Вульфсон, 1967). Установлена также независимость пульсового давления (ПД) от возраста для периода до 10 лет (А.Ж.Кабаева,1987). Различия в значениях САД и ДАД по полу также отличны по публикациям разных исследователей. Исследования показали, что для оценки уровня артериального давления следует пользоваться только местными нормативами, так как показатели артериального давления в различных регионах нашей страны различаются (Е.А.Шапошников, 1974; Е.П.Стромская, 1983; О.С.Ташбаев с соавт., 1991).
Следовательно, исследователи раздельны во мнении характера возрастной динамики параметров артериального давления, а также расходятся во времени проявления половых различий.
1.2. 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). Третьи – получили результаты о превалировании ЭТК (И.К.Шхвацабая с соавт., 1981; И.А.Гундаров, 1983; В.И.Маколкин с соавт.,
Таблица 1.
Процентное соотношение обследованных лиц с различными типами кровообращения по данным разных авторов
| Авторы | Возраст обследован-ных лиц, лет | ГрТК | ЭТК | ГТК | |||
| М | Д | М | Д | М | Д | ||
| А.А.Бова с соавт., 1993 | 24-37 | 27,4 | - | 52,4 | - | 20,2 | - |
| К.В.Гавриков, 1993 | 6-7 | 21,6 | 21,6 | 52 | 52 | 26,4 | 26,4 |
| И.А.Гундаров, 1983 | 15-49 | 20-25 | 20-25 | 45-50 | 45-50 | 30-35 | 30-35 |
| В.А.Дарцмелия с соавт., 1985 | 24-45 | 18 | 18 | 21 | 21 | 61 | 61 |
| Ю.Н.Зияев с соавт., 1991 | 20-34 | 43,3 | - | 36,7 | - | 20 | - |
| Н.В.Иванова, 1988 | 6-15 | 30,4 | 30,4 | 30,5 | 30,5 | 39,1 | 39,1 |
| М.Д.Карвэ с соавт., 1989 | 11-12 | 26,5 | 26,5 | 34,7 | 34,7 | 38,8 | 38,8 |
| В.И.Маколкин с соавт., 1987 | 18-55 | 32 | 32 | 62 | 62 | 6 | 6 |
| Е.И.Соколов с соавт., 1987 | 20-45 | 45,8 | 45,8 | 25 | 25 | 21,2 | 21,2 |
| П.М.Суворов с соавт., 1990 | 33,6 | 25 | 25 | 50 | 50 | 25 | 25 |
| И.К.Шхвацабая с соавт., 1981 | 15-34 | 21,1 | 26,3 | 49,1 | 43,9 | 29,8 | 29,8 |
| Г.М.Яковлев с соавт., 1991 | 26-31 | 27,4 | - | 30,5 | - | 44,4 | - |
Примечание. ГрТК – гиперкинетический тип кровообращения; ЭТК – эукинетический тип кровообращения; ГТК – гипокинетический тип кровообращения; М – мальчики; Д – девочки.
1.3. Реакция сердечно-сосудистой системы на физическую нагрузку
Участие всей мышечной массы в интенсивной физической нагрузке (ФН) является причиной самой большой нагрузки на сердечно-сосудистую систему, имеющей место в интактном организме (Б.Фолков с соавт., 1976; И.А.Аршавский, 1982; Р.А.Абзалов, 1971, 1985).
Известно, что во время ФН возрастает САД, ПД, ДАД (В.В.Васильева, 1969; Функциональная диагностика …, 1979; И.О.Тупицын, 1983; А.Г.Дембо с соавт., 1989; Е.В.Лифанова, 1989; С.И.Русинова, 1989; В.Я.Еремеев с соавт., 1990; А.С.Калугин с соавт., 1991; В.И.Дубровский, 1999; H.Brust Carmona, J.Zarco, 1991; R.Fagard, 1994; N.Maffulli, R.Greco, 1994; E.Bertrand et. al., 1995). ДАД может и уменьшаться (В.В.Васильева, 1969; Функциональная диагностика …, 1979; С.И.Русинова, 1989). Во время ФН у взрослых и у детей относительно неизменным остается СрАД (Р.Ф.Рашмер, 1981), так как прессорецепторы во время ФН уравновешивают увеличенный МОК соответствующим уменьшением ОПСС с целью поддержания СрАД (Р.Ф.Рашмер, 1981). При ФН снижается ОПСС (Р.А.Калюжная, 1973; А.В.Самойленко с соавт., 1976; А.Г.Дембо с соавт., 1989; В.И.Дубровский, 1999), что в ответ на увеличение МОК говорит о более экономичной работе миокарда (В.В.Васильева, 1969; Н.А.Куршаков с соавт., 1969; О.В.Коркушко, 1983).
Бесспорно, что адаптация к различным по мощности режимам работы осуществляется в большей степени за счет ЧСС (И.О.Тупицын, 1983; Н.М.Шестаков, 1983; Н.А.Агаджанян с соавт., 1986; С.И.Русинова, 1989; В.Я.Еремеев с соавт., 1990; Р.А.Абзалов, Ф.Г.Ситдиков, 1998; В.И.Дубровский, 1999; H.Brust Carmona, J.Zarco, 1991; G.Goldfarb, 1991; C.L.Forjaz et. al., 1998), которая увеличивается пропорционально мощности нагрузки (В.Л.Карпман, 1968; Р.Ф.Рашмер, 1981; Н.А.Агаджанян с соавт., 1986; М.Г.Пшенникова, 1986; Э.В.Земцовский, 1995; В.И.Дубровский, 1999). ЧСС может служить индексом интенсивности физической нагрузки у детей, так как имеет связь линейного характера с потреблением кислорода (В.И.Дубровский, 1999; T.Ueda, Т.Kurokawa, 1991).
У лиц женского пола ЧСС во время работы выше (В.Л.Карпман, 1969), что, возможно, объясняется менее зрелыми механизмами срочной кратковременной адаптации (С.И.Русинова, 1998). Учащение ЧСС не является эффективным в смысле увеличения МОК (Р.Ф.Рашмер, 1981; S.Jaraba Caballero et. al., 1999), а также свидетельствует о малом объеме сердца (И.К.Шхвацабая с соавт., 1975).
В ответ на воздействие физической нагрузкой также увеличивается УОК (С.И.Русинова, 1989; В.И.Дубровский, 1999). Cокращения скелетных мышц и действие адреналина, которые вызывают сокращение вен, влекут за собой увеличение венозного возврата путем мобилизации депо крови и большую наполняемость желудочков кровью (В.Л.Карпман, 1969; Б.Фолков с соавт., 1976; Г.И.Косицкий, 1977, 1984; С.А.Селезнев, 1985; А.В.Виноградов с соавт., 1987; А.Г.Дембо с соавт., 1989, Э.В.Земцовский, 1995; В.Ф.Ананин, 1996; З.Б.Белоцерковский с соавт., 1997; В.И.Дубровский, 1999), что при привлечении механизма Франка-Старлинга формирует изменения УОК (С.В.Барабанов с соавт., 1998).
Увеличение МОК за счет УОК свидетельствует о лучшем состоянии сердца и гемодинамики (Р.А.Калюжная, 1973; Ф.З.Меерсон, З.В.Чащина, 1978; Ю.С.Ванюшин, 1998), о более надежном и стабильном обеспечении повышенного запроса транскапиллярного обмена и наибольшей экономической выгоде (Н.А.Куршаков с соавт., 1969; Ф.З.Меерсон, 1978; В.Я.Еремеев с соавт., 1990; А.Г.Хрипкова с соавт., 1990; А.С.Чинкин, 1995; В.Ф.Ананин, 1996; З.Б.Белоцерковский с соавт., 1997; Р.А.Абзалов, Ф.Г.Ситдиков, 1998; Ю.С.Ванюшин, 1998). Режим работы сердца с повышенным УОК обеспечивает поступление в микроциркуляторную систему на единицу объема ткани большего объема крови и с большей скоростью (В.Ф.Ананин, 1996).
Замечено, что УОК достигает своего максимума уже при легкой работе, исчерпав резервный объем сердца (В.Л.Карпман, 1968; Р.Ф.Рашмер, 1981; Н.А.Агаджанян с соавт., 1986; М.Г.Пшенникова, 1986; Э.В.Земцовский, 1995; В.И.Дубровский, 1999). С нарастанием мощности УОК может уменьшаться за счет снижения наполнения желудочков при высокой ЧСС (В.И.Дубровский, 1999; K.R.Turley, 1997), так как чрезмерная ФН может вызвать задержку кальция в сарколемме и снижение сократительных возможностей сердечной мышцы (В.Л.Карпман, 1969, 1968; Ф.З.Меерсон, 1975; А.С.Чинкин, 1995; В.Ф.Ананин, 1996). Неадекватность коронарного кровотока потребности миокарда в кислороде также приводит к понижению сократительной функции (Ф.И.Комаров с соавт., 1976).
В состоянии покоя уровень метаболизма скелетных мышц невелик, а при ФН он возрастает, плотность функционирующих капилляров в работающей мышце увеличивается (В.В.Васильева, 1969; Н.А.Куршаков с соавт., 1969; В.И.Козлов с соавт., 1982; А.В.Виноградов с соавт., 1987; В.И.Дубровский, 1999), продукты метаболизма вызывают общую вазоконстрикцию и местную вазодилатацию (Т.А.Григорьева, 1954; Г.И.Косицкий, 1977; Р.Ф.Рашмер, 1981; В.И.Козлов с соавт., 1982; С.А.Селезнев, 1985; Н.А.Агаджанян с соавт., 1986; А.Г.Дембо с соавт., 1989, С.Г.Суджаева с соавт., 1990; Э.В.Земцовский, 1995; В.Ф.Ананин, 1996), что влечет увеличение нагрузки на систему транспортировки продуктов обмена (В.И.Дубровский, 1999) и возрастание МОК (В.Л.Карпман, 1968; Н.М.Шестаков, 1983; В.Я.Еремеев с соавт., 1990; В.И.Дубровский, 1999; G.Goldfarb, 1991; A.D.Mahon, P.Vaccaro, 1994).
Таким образом, реакция на физическую нагрузку основных параметров системы кровообращения подвергалась многочисленным исследованиям. Данный факт обуславливает существование обширных знаний в этой области, иллюстрирующих приспособление гемодинамических параметров к условиям повышенного обмена веществ в мышцах.
1.3.1. Реакция кардиогемодинамики детей на физическую нагрузку
Изучение реакции сердечно-сосудистой системы детей на физическую нагрузку, отличающейся от таковой у взрослых, концентрируют на себе внимание исследователей, изучающих механизмы такой разницы (Р.А.Абзалов, 1994; А.С.Чинкин, 1995; K.R.Turley, 1997; H.Hebestreit et. al., 1998; M.Rosenthal, A.Bush, 1998; D.S.Braden, J.F.Carroll, 1999). Известно, что возрастные особенности сердечно-сосудистой системы детей ограничивают приспособительные возможности организма (И.А.Аршавский, 1959; Д.Ф.Чеботарев, 1976), что подтверждается ограничением возможной мощности работы (А.Г.Хрипкова с соавт., 1990; N.Maffulli, R.Greco,1994) и инотропного обеспечения МОК, обусловленного меньшим объемом сердца и его функциональными возможностями (Н.С.Пугина, 1963; Р.А.Калюжная, 1973; С.В.Хрущев, 1980; Справочник по детской …, 1983; Спортивная физиология, 1986; А.В.Крылова, 1990; А.Г.Хрипкова с соавт., 1990).
Половые различия в хронотропной реакции сердца при выполнении ФН возрастающей мощности выявляются с 5 лет, а в инотропной – с 7 лет (С.И.Русинова, 1989; А.Т.Исхакова, 1997; K.R.Turley, J.H. Wilmore, 1997). Однако известно, что нет половых различий между мальчиками и девочками 7-9 лет в уровне максимального потребления кислорода при ФН (K.R.Turley, J.H. Wilmore, 1997).
Сообщается, что в течении динамической физической нвгрузки ЧСС и УОК у детей бывает меньше, чем у взрослых, а восстановление данного показателя более быстро происходит у детей (T.Rowland, B.Popowski, 1997), и, вероятно, эта разница обуславливается меньшими размерами сердца и меньшей абсолютной суммой мышц, создающих данный режим работы у детей (N.Fellmann, J.Coudert, 1994; K.R.Turley, J.H.Wilmore, 1997).
Адаптация к одной и той же работе у девочек происходит труднее, чем у мальчиков (А.Г.Хрипкова с соавт., 1990; N.Maffulli, R.Greco, 1994). Большинство исследовательских сообщений о том, что ЧСС ниже, а УОК выше у мальчиков, чем у девочек, что обуславливается большей массой левого желудочка у мальчиков, чем у девочек (K.R.Turley, J.H. Wilmore, 1997). Известно, что у детей ограниченная спонтанная двигательная активность неблагоприятно влияет на процессы роста и развития, адаптационные возможности (С.В.Хрущев с соавт., 1980; Е.А.Шапошников, 1990; C.Riddoch, J.M.Savage, 1991; N.Tamiya, 1991; C.J.Riddoch et. al., 1995). Естественная суточная активность девочек ниже, чем мальчиков (Физиология и патология..., 1965; И.Н.Ильченко, 1989; С.И.Русинова, 1989; А.Г.Хрипкова с соавт., 1990; Р.А.Абзалов, Ф.Г.Ситдиков, 1998; D.G.Uitenbroek, D.V.McQueen, 1991; C.J.Riddoch, Boreham,1995), что также может служить причиной затруднений в адаптации к мышечным нагрузкам у девочек.
Дети имеют меньшее СрАД и САД в течении ФН, чем взрослые (N.Fellmann, J.Coudert, 1994; M.Shibasaki, Y.Inoue,1997), а также более низкий МОК, который компенсируется высокой артериовенозной разницей, чтобы достигнуть того же уровня потребления кислорода (K.R.Turley, J.H.Wilmore, 1997). Кроме того, ОПСС при ФН выше у детей, чем у взрослых (K.R.Turley, J.H.Wilmore, 1997).
Таким образом, многими авторами исследована динамика показателей системы кровообращения у детей и подростков во время ФН и в период отдыха после ее выполнения. Показана разница в реакциях на физическую нагрузку центральной гемодинамики у детей от таковой у взрослых людей, имеющая основной причиной естественные морфометрические барьеры.
1.3.2. Типологические особенности в реакции кардиогемодинамики
на физическую нагрузку
В современной физиологической науке все более накапливается фактический материал, свидетельствующий о специфичных закономерностях механизмов регуляции сердечно-сосудистой системы при двигательной активности (О.С.Глазачев, 1988; В.К.Гонестова, 1988; Ю.Г.Малюга, 1988; Р.Ю.Ташматова с соавт., 1988; А.А.Бова с соавт., 1993). Установлено, что нетренированные взрослые с различными типами кровообращения обладают разными адаптационными возможностями к ФН (А.Г.Дембо с соавт., 1989; Ю.Н.Зияев с соавт., 1991; Э.В.Земцовский, 1995).
При выполнении ФН различия гемодинамики между типами кровообращения у взрослых, существовавшие в покое, сохраняются независимо от исходного артериального давления (В.И.Маколкин с соавт., 1987; Е.В.Лифанова, 1989; Ю.Н.Зияев с соавт., 1991). Установлено, что толерантность к ФН у взрослых не зависит от типа кровообращения, но диапазон резервных возможностей от него зависит (В.И.Маколкин с соавт., 1987; Э.В.Земцовский, 1995).
Существует мнение о наиболее экономичной работе миокарда при ФН у взрослых и подростков с ЭТК, тогда как взрослые с ГТК обладает наибольшими резервными возможностями (Ю.Г.Малюга, 1988; Ю.Н.Зияев с соавт., 1991). Более высокий уровень потребления кислорода на высоте нагрузки установлен у взрослых с ГТК, у них же наиболее экономно расходуются резервы миокарда, а потребность его в кислороде минимальна (А.А.Бова с соавт., 1993). Максимальный диапазон снижения ОПСС при ФН у лиц с ГТК обеспечивает более высокую эффективность сердечной деятельности по сравнению с ГрТК и ЭТК (А.А.Бова с соавт., 1993). Это подтверждается фактом наибольшего прироста МОК на фоне ФН у лиц с ГТК (В.И.Маколкин с соавт., 1987), что обуславливает наименьшее ОПСС (А.А.Бова с соавт., 1993; K.R.Turley, 1997).
Резервные возможности ГрТК на фоне физических нагрузок ограничены (В.И.Маколкин с соавт., 1987; Э.В.Земцовский, 1995). Достижение необходимого уровня МОК идет у взрослых лиц с ГрТК по энергетически более расточительному пути - преимущественному приросту ЧСС и артериального давления при недостаточном повышении уровня ОПСС (А.Г.Дембо с соавт., 1989, А.А.Бова с соавт., 1993).
Таким образом, на взрослых людях показано, что при динамической нагрузке различия между типами кровообращения сохраняются. Однако, в свете опубликованных данных видна спорность мнений о зависимости толерантности, резервных возможностях, экономичности деятельности системы кровообращения взрослых и подростков от типа гемодинамики. Недостаточно изученной остается динамика показателей сердечно-сосудистой системы у школьников во время физической нагрузки в зависимости от возраста, пола и типа кровообращения.
ГЛАВА 2. Методика исследования
2.1. 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. Показатели, используемые для характеристики физического развития и центральной гемодинамики, приведены на рисунке 1.
2.2. Метод исследования физического развития
Основным методом исследования физического развития является антропометрия (В.И.Дубровский, 1999). С помощью данного метода определяли длину и массу тела, телосложение, площадь поверхности тела,
окружность грудной клетки, жизненную емкость легких, тощую массу и общее количество липидов (А.И.Клиорин, 1989; В.И.Дубровский, 1999), характеризующих уровень физического развития.
Длина тела (см) измерялась на деревянном ростомере в положении стоя. Масса тела (кг) определялась на медицинских весах. Площадь поверхности тела (м2) определялась по данным антропометрии с помощью формулы Дю-Буа:
Sт = m 0,423 * Н 0,725 * 0,007184
Для определения телосложения рассчитывали массо-ростовой индекс, характеризующий дефицит или избыточность массы тела, используя центильные таблицы средних возрастно-половых данных, предложенные В.А.Доскиным с соавт. (1997):
МРИ = ФМ/М50 * 100%, где
ФН/Н50
ФМ - фактическая масса тела; ФН - фактическая длина тела; М50 - 50-й перцентиль массы тела; Н50 - 50-й перцентиль длины тела.
Также использовали индекс Вервека, характеризующий гармоничность развития (В.А.Доскин с соавт., 1997):
ИВ = Н/(m*2+ОГК), где
Н – длина тела, см; m – масса тела, кг; ОГК – окружность грудной клетки, см.
Рассчитывали тощую массу тела и количество липидов по рекомендации эмпирической формулы Friss-Hansen B. (1961) для клинических исследований в педиатрии (цит. по А.И.Клиорину, 1989):
ТМ = ОВТ/0,73
ОВТ = 0,135*m 0,666*Н 0,535
КЛ = m –ТМ, где
ТМ – тощая масса, кг; ОВТ – общая вода тела, л; КЛ – количество липидов, кг.
С помощью метода спирометрии определяли жизненную емкость легких в условиях покоя.
2.3. Метод определения физической работоспособности
Физическая работоспособность определялась по результатам велоэргометрического теста PWC170 (И.А.Корниенко с соавт., 1978; А.Т.Исхакова, 1997):
PWC170 = Мощность нагрузки * (170 – ЧССв покое).
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.
2.4. Методы исследования деятельности сердца
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):
УОК = 0,45 * (Дср2* L)/ Z2 * Ad*Tu, где
УОК – ударный объем крови, мл; Дср - средняя окружность грудной клетки, см; L - расстояние между электродами, см; Ad - амплитуда анакроты реограммы, Ом/с; Tu - время изгнания, с; Z - сопротивление между электродами, Ом.
Минутный объем крови (л/мин) определяли произведением частоты сердечных сокращений на ударный объем крови (Инструментальные методы …, 1986). Некоторыми авторами рекомендовано индексирование показателей сердечного выброса (В.Н.Аринчин, 1983), что позволило нам произвести расчет сердечного индекса (л/мин*м2), представляющего собой отношение минутного объема крови к 1 м2 площади поверхности тела (И.К.Шхвацабая с соавт., 1981; А.Г.Дембо с соавт., 1989; Э.В.Земцовский, 1995)
Сократительную функцию миокарда диагностировали с помощью амплитуды дифференциальной реограммы (В.А.Дарцмелия с соавт., 1985; А.Н.Демин с соавт., 1986). Использовали показатель напряжения (ус. ед.) - произведение САД и ЧСС, характеризующее напряжение, генерируемое сердечной мышцей в единицу времени, которое, в свою очередь, детерминирует потребление кислорода миокардом (Г.В.Яновский с соавт., 1976; Ф.З.Меерсон, 1978; Н.А.Агаджанян с соавт., 1986; А.Г.Дембо с соавт., 1989; И.Г.Герасимов с соавт., 1997). Время изгнания крови определяли по дифференциальной реограмме. Рассчитывали объемную скорость выброса, характеризующую скорость опорожнения желудочков (мл/с) - отношение УОК к времени изгнания (Н.В.Орлова, 1974; Справочник по функциональной..., 1979); мощность сердечного сокращения (Н.В.Орлова, 1974):
р = СрГД*Ve* 1333-7, где
р - мощность сердечного сокращения, Вт; Ve – объемная скорость выброса, мл/с; СрАД – среднее артериальное давление, мм.рт.ст..
Поизводили расчет индекса эффективности работы сердца (Н.А.Белоконь с соавт., 1987):
ИЭРС = (PWC170)/ЧСС* САД* 10-2 *Sт, где
ИЭРС – индекс эффективности работы сердца, PWC170 – физическая работоспособность, кГм/мин; Sт – площадь поверхности тела, м2; ЧСС – частота сердечных сокращений, уд/мин; САД – систолическое артериальное давление, мм.рт.ст..
Общее периферическое сопротивление сосудов рассчитывали по формуле Пуазейля (Ф.Д.Акулова, 1986):
ОПСС = СрГД * 1332/ V, где
ОПСС – общее периферическое сопротивление сосудов, дин*с-1*см-5; 1332 - коэффициент перевода мм рт. ст. в дин. см-2 ; V - секундный объем крови, см3/с.
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).
2.5. Методика проведения физической нагрузки
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).
В наших исследованиях моделировалась работа умеренной мощности, которая является достаточной для вызова возмущения гемодинамики организма и выведения ее на оптимальный уровень функционирования, а также пороговой для включения центральных нейрогуморальных механизмов (В.Л.Карпман с соавт., 1994; И.А.Баканова, 1996). Проба проводилась путем вращения испытуемыми педалей велоэргометра ногами в положении сидя. Частота педалирования составляла 60 об/мин. Каждый обследуемый выполнял индивидуальную трехступенчатую нагрузку из расчета 0.5 ватт, 1.0 ватт, 1.5 ватта на 1 кг массы тела непрерывно. Каждая ступень мощности длилась 3 минуты.
2.6. Методы определения типов кровообращения и статистической обработки данных
Объединение детей в возрастно-половые группы без учета принципа математического планирования эксперимента считают нецелесообразным (Л.М.Чемордакова, 1993). Ранее для определения возможности объединения применялись методы математической статистики, где, например, у детей 6-8, 9-11 и 12-15 лет значения коэффициента вариации по параметру УОК не превышали 15% (Н.В.Иванова, 1988). Мы также воспользовались статистическими методами и провели Т-тест для оценки достоверности различий диапазонов сердечного индекса в каждой из возрастно-половых групп. Для слияния возрастных групп принималась нулевая гипотеза, которая заключалась в равенстве средних значений сердечного индекса двух возрастно-половых выборок. При вероятности р > 0,05 исследуемые выборки объединялись (таблица 2).
С целью выделения типов кровообращения диапазон колебаний сердечного индекса в группах обследованных был разделен на 3 равные части. Первая треть значений – наиболее высоких – составила гиперкинетический вариант кровообращения. Во вторую треть вошли эукинетические величины сердечного индекса. Последняя треть характеризовала гипокинетическую гемодинамику. Данный прием рекомендован И.К.Шхвацабая с соавт. (1981). Ранее методика использовалась в исследованиях гемодинамики детей, подростков и взрослых (И.А.Гундаров, 1983; Н.В.Иванова, 1988; Ю.Г.Малюга, 1988; Е.В.Лифанова, 1989; П.М.Суворов с соавт., 1990).
Результаты анализа показали невозможность объединения мальчиков и девочек, а также несовместимость некоторых возрастных групп. Значения
сердечного индекса, послужившие критериями выделения типов кровообращения в объединенных группах, представлены в таблице 3.
Статистическая обработка полученных данных проводилась с помощью компьютера IBM80486. Применялись статистические пакеты программ Excel 8.0, SPSS 8.0. Для оценки достоверности различий использовали Т-критерий.
ГЛАВА 3. Физическое развитие школьников 8-16 лет
3.1. 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).
Увеличение окружности грудной клетки (ОГК) наиболее интенсивно у девочек в 10 и 13 лет, у мальчиков же в 13 и 16 лет. Половые различия в окружности
Таблица 3.
Значения сердечного индекса в зависимости от пола, возраста и типа кровообращения у школьников 8-16 лет (л/мин*м2)
| Возраст, лет | Пол | ГТК | ЭТК | ГрТК |
| 8-11 | мальчики | 2,27-3,39 | 3,40-4,52 | 4,53-5,67 |
| девочки | 1,89-3,10 | 3,11-4,31 | 4,32-5,54 | |
| 12 | мальчики | 1,64-2,33 | 2,34-3,02 | 3,03-3,72 |
| девочки | 2,60-3,39 | 3,40-4,19 | 4,20-5,00 | |
| 13-14 | мальчики | 2,29-3,05 | 3,06-3,82 | 3,83-4,59 |
| девочки | 1,94-2,84 | 2,85-3,75 | 3,76-4,66 | |
| 15 | мальчики | 1,89-2,78 | 2,79-3,69 | 3,70-4,60 |
| девочки | 2,57-3,40 | 3,41-4,24 | 4,25-5,09 | |
| 16 | мальчики | 2,55-3,21 | 3,22-3,87 | 3,88-4,55 |
| девочки | 2,26-2,72 | 2,73-3,19 | 3,20-3,67 |
Примечание. ГрТК - гиперкинетический тип кровообращения; ГТК - гипокинетический тип кровообращения; ЭТК - эукинетический тип кровообращения.
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.
3.1.1. Физическая работоспособность школьников 8-16 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.
Таким образом, не вызывает сомнений рост физической работоспособности у детей в период от 8 до 16 лет. При этом подтверждена ее зависимость от пола и физического развития. Наибольшие значения прироста
Таблица 5.
Возрастные особенности физической работоспособности
у школьников 8-16 лет (PWC170, кГм/мин)
| Возраст, лет | МАЛЬЧИКИ | ДЕВОЧКИ |
| 8 | 334,53 ± 9,00 п | 244,09 ± 15,42 |
| 9 | 336,58 ± 19,16 п | 280,41 ± 15,15* |
| 10 | 418,31 ± 28,72 п * | 360,77 ± 21,39* |
| 11 | 493,13 ± 30,42 п* | 346,43 ± 17,17 |
| 12 | 595,96 ± 29,01п* | 435,47 ± 39,51* |
| 13 | 658,33 ± 64,26 п | 541,91 ± 23,37* |
| 14 | 672,67 ± 43,44 п | 528,00 ± 30,74 |
| 15 | 746,32 ± 48,95 п | 509,97 ± 42,06 |
| 16 | 906,72 ± 62,72 п* | 623,10 ± 49,96* |
