В процессе онтогенеза показатели насосной функции сердца изменяются гетерохронно, это обусловлено воздействием различных факторов среды [4]. На функциональные изменения организма детей и подростков влияют биологические, социальные факторы, физические нагрузки, экологическая обстановка, условия и факторы внутришкольной среды [3, 6,8]. В ряде работ установлено, что в процессе обучения чрезмерные учебные нагрузки вызывают у детей и подростков стресс, раннее истощение нервной системы, что может привести к ортостатическому расстройству кровообращения [1, 2]. Различные виды нагрузок создают значительное напряжение адаптационных систем, особенно в пубертатный период [5]. В этот период происходит изменение аэробных и анаэробных возможностей организма, в связи с этим необходимо осуществлять дифференцированный подход к нормированию нагрузок [7]. Все это и определило актуальность наших исследований.
Целью исследования явилось изучение особенностей насосной функции сердца детей и подростков 12–15-летнего возраста при функциональной нагрузке.
Исследования проводились на базе Республиканской специальной общеобразовательной школы для детей и подростков с девиантным поведением и лицее-интернате г. Казани. Объектом исследования явились 118 учащихся в возрасте 12–15 лет. Группы для наблюдения формировались по методу «копия-пара». Нами использовался двухканальный 4-электродный реоплетизмограф «Реодин-500», с применением приставки для компьютерного анализа РПЦ-01. Активная смена положения тела в пространстве заключалась в самостоятельном переходе из положения лежа в положение сидя и стоя. Изучались следующие показатели: частота сердечных сокращений (ЧСС), ударный объем крови (УОК), минутный объем кровообращения (МОК), сердечный индекс (СИ), удельное периферическое сопротивление сосудов (УПСС) у детей и подростков 12–15-летнего возраста.
При смене положения тела из горизонтального в вертикальное происходит перераспределение крови, что вызывает включение механизмов, регулирующих кровообращение, обеспечивающее нормальное кровоснабжение, особенно головного мозга. Поэтому в норме колебания пульса и артериального давления в различных положениях тела невелики. При нарушении регуляции периферического кровообращения колебания пульса и артериального давления при переходе из горизонтального положения в вертикальное выражены более значительно. Одним из важнейших механизмов, осуществляющих адаптацию сердечнососудистой системы к изменению положения тела в пространстве, является изменение частоты сердечных сокращений, которая у детей одного и того же возраста подвержена большим индивидуальным колебаниям и существенно зависит от экзогенных и эндогенных факторов. При соответствующей двигательной активности и увеличении массы скелетной мускулатуры нервная регуляция ЧСС совершенствуется.
Согласно полученным результатам у мальчиков 12–13 лет специальной школы в положении лежа показатели ЧСС составили 80,9 ± 1,9 уд./мин, у лицеистов – 81,4 ± 3,2 уд./мин. Наибольшее увеличение ЧСС при смене положения «лежа – сидя» зарегистрировано у школьников, которое составило − 9,8 уд./мин (Р < 0,05).
Значительное увеличение ЧСС нами выявлено в группе школьников в позе «стоя» (43,67 уд./мин), у лицеистов оно значительно меньше (10,07 уд./мин).
В 14–15 лет показатели ЧСС в исходном положении тела не имеют достоверных различий между группами. Активная смена положения тела существенно отразилась на изменениях ЧСС в вертикальной позе, при этом наибольшая величина ЧСС зафиксирована у школьников.
Таким образом, между исследуемыми группами независимо от типа образовательного учреждения в положении «лежа» и «сидя» статистически значимых различий в показателях ЧСС не выявлено. При активной смене положения тела ЧСС существенно увеличивается только у школьников. В то же время в положении «стоя» определены достоверные различия в обеих возрастных группах, наибольшее значение определено у школьников 12–13 лет.
Нами выявлены тесные корреляционные связи между ЧСС и антропометрическими показателями у мальчиков 12–13-летнего возраста. Так, в положении «сидя» наибольший коэффициент корреляции определен между ЧСС и массой тела у школьников, коэффициент корреляции в положении «сидя» составил r = 0,63, у лицеистов r = 0,23.
Показатели ударного объема крови в положении «лежа» у школьников 12–13 лет меньше, чем у лицеистов на 13,3 мл (р < 0,05). При смене положения «лежа – сидя» УОК закономерно уменьшается: у школьников оно составило 9,5 мл, а у лицеистов – 19,90 мл, в вертикальном положении тела у лицеистов изменение УОК составило 6,4 мл (р < 0,05).
Согласно полученным результатам, наибольшие показатели УОК выявлены у лицеистов, и активная смена положение тела в данной группе вызывает достоверное уменьшение систолического выброса (рис. 1).
Значения УОК в исходном положении у школьников в возрасте 14–15 лет на 16 мл меньше, чем у лицеистов (р < 0,05). При смене положения тела уменьшение у школьников составило 8 мл, тогда как лицеистов – 21,8 мл (р < 0,05). При переходе тела в вертикальное положение наблюдаются незначительные изменения систолического выброса крови, которые у лицеистов выражены в большей степени (рис. 2).
По мере взросления систолический выброс крови увеличивается примерно пропорционально массе тела. Так, в ходе исследования определена достоверная разница по массе тела среди мальчиков 12–15-летнего возраста. При этом масса тела у лицеистов значительно больше, чем у школьников, в 12–13 лет разница составила 7,1 кг, с возрастом наблюдается увеличение, которое равно 11,7 кг (р < 0,05).
Таким образом, в возрасте 12–15 лет в каждой группе мальчиков определены достоверные изменения УОК при смене положения тела, в то же время между группами существенные изменения выявлены только в положении «лежа».
Рис. 1. Показатели УОК учащихся 12–13 лет
Рис. 2. Показатели УОК учащихся 14–15 лет
Минутный объем кровообращения также нарастает, но медленнее вследствие уменьшения частоты сердечных сокращений. Поэтому с возрастом уменьшается средняя интенсивность кровотока в расчете на один килограмм массы тела, что соответствует снижению интенсивности метаболизма. У подростков в связи с гормональной перестройкой интенсивность кровообращения может временно увеличиваться. У некоторых детей этого возраста минутный объем кровообращения может быть даже больше, чем у взрослых. Прирост сердечного выброса в основном связывают с увеличением ЧСС при относительно невысоком систолическом объеме крови.
Рис. 3. Показатели МОК учащихся 14–15 лет
По нашим данным, значительные изменения МОК в 12–13 лет зарегистрированы у лицеистов при смене тела из положения «лежа – сидя», у школьников изменения определены из положения «сидя – стоя». В возрасте 14–15 лет определена достоверная разница между исследуемыми группами в положении «лежа» и «сидя» (рис. 3). Следовательно, достоверные различия в показателях УОК и МОК у мальчиков 12–15 лет выявлены в положении тела «лежа», у школьников они значительно меньше.
Снижение сердечного выброса компенсируется повышением периферического сопротивления. Уменьшение УОК в положении «стоя» по сравнению с положением «лежа» связывают с депонированием крови в емкостных сосудах нижней половины тела, зависящей от венозного оттока.
Проведенный анализ выявил изменения УПСС у лицеистов, особенно при переходе из положения «лежа‒сидя». В группе школьников 12–15 лет данные изменения наблюдаются в положении «сидя–стоя». Между УПСС и длиной тела установлен средний коэффициент и r = 0,52. .Показатели СИ в исследуемых группах «лежа» и «сидя» не имеют существенных различий. В тоже время у школьников 12–15 лет СИ достоверно больше в положении «стоя», чем у лицеистов.
При активной смене положения тела коэффициент корреляции между МОК и СИ увеличивается, особенно в группе лицеистов (в положении «лежа» r = 0,61 «сидя» r = 0,85, «стоя» r = 0,87). Установлены высокие корреляционные связи УОК и МОК в положении лежа в исследуемых группах (r = 0,91 и r = 0,95 соответственно). В возрасте 14–15 лет у лицеистов выявлены тесные корреляционные связи между окружностью грудной клетки и массой тела. А также между СИ и МОК в положении «лежа» (r = 0,81) (r = –0,78, r = 0,72) и СИ с УОК = 0,85; коэффициент корреляции между ЧСС и МОК составил (r = 0,51).
Выше изложенное позволяет сделать вывод о том, что у 30–54 % школьников изученные параметры функционального состояния сердечнососудистой системы не соответствуют возрастным нормам, указывая на недостаточную адаптацию их к факторам внешней среды, тогда как у лицеистов данные величины равны 20-26 %.
Согласно полученным результатам у лицеистов достоверные изменения определены по УОК, МОК, УПСС и СИ при смене тела из положения «лежа – сидя», у школьников данные изменения проявляются в позе «сидя – стоя». Результаты показателей насосной функции сердца указывают на существенные адаптационные возможности организма мальчиков, обучающихся в интернате-лицее. В то же время мальчики специальной школы представляют группу риска.
Рецензенты:
Юнусова Н.З., д.м.н., профессор кафедры общей гигиены, проректор ГБОУ ДПО КГМА Минздрава России, г. Казань;
Степанова Н.В., д.м.н., доцент, профессор кафедры безопасности жизнедеятельности Института физической культуры, спорта и восстановительной медицины, г. Казань.
Работа поступила в редакцию 16.12.2013.