Введение
Проблема сохранения и улучшения здоровья школьников остается ведущей проблемой медицины, т.к. именно в детском возрасте происходит основная закладка здоровья взрослого человека [3]. В настоящее время большую актуальность приобретает возможность адекватной оценки здоровья детского организма с целью обоснования применения новых средств и методов совершенствования адаптивных механизмов. В связи с этим особенно значимым становится привлечение современных эффективных, физиологически обоснованных технологий в процессе физического воспитания ребенка с целью расширения диапазона компенсаторных возможностей организма, особенно в условиях снижения уровня здоровья [3,4,10].
Учитывая, что в структуре заболеваемости детей старшего школьного возраста одну из лидирующих позиций занимает патология дыхательного аппарата, а также исходя из понимания того, что система внешнего дыхания является звеном, лимитирующим физическую работоспособность, особенно важным представляется изучение адаптивных возможностей организма детей старшего школьного возраста с нарушением функции респираторной системы [2, 1].
Целью настоящего исследования явилось изучение состояния функциональных резервов организма старших школьников с нарушением функции внешнего дыхания в условиях различных двигательных режимов, а также физиологическое обоснование подхода к оптимизации их двигательной активности в процессе физического воспитания.
Материал и методы исследования
Всего было обследовано 203 школьника в возрасте 16-18 лет. Все обследованные дети старшего школьного возраста по функциональному состоянию респираторной системы и уровню двигательной активности были разделены на 2 группы:
- 48 детей с нарушениями в деятельности дыхательного аппарата, занимающиеся физической культурой в подготовительной медицинской группе по программе средней школы (средний режим двигательной активности);
- 48 детей с отклонениями в функционировании системы дыхания, занимающиеся в оздоровительных центрах лечебной физической культурой под наблюдением врача (низкий режим двигательной активности).
Контрольную группу составили 107 школьников без отклонений в состоянии здоровья и ограничений двигательной активности, занимающиеся физической культурой в основной группе (высокий режим двигательной активности).
Для оценки функциональных резервов организма учащихся старших классов определялись базовые показатели респираторной системы, центральной кардиогемодинамики и вегетативного обеспечения. Изучение состояния респираторной системы осуществлялось по величине жизненной емкости легких (ЖЕЛ) с последующим расчетом жизненного индекса (ЖИ) и индекса Скибинского, а также по результатам пробы Штанге [5,7]. Особенности функциональных резервов системного кровообращения определялись по базовым (частота сердечных сокращений, систолическое давление, диастолическое давление), а также расчетным показателям кардиогемодинамики (среднее гемодинамическое давление, систолический объем, минутный объем крови, общее периферическое сопротивление) [7,9]. Для интегративной оценки функционирования сердечно-сосудистой системы, а также ее адаптивных возможностей рассчитывался показатель двойного произведения, коэффициент экономичности кровообращения, индекс адаптационного потенциала [5,6,7]. Изучение общего вегетативного статуса и его направленности проводилось по значениям вегетативного индекса Кердо (ВИК) [8,9].
Результаты исследования и их обсуждение
Исследование функционального состояния дыхательной системы старших школьников выявило, что средние значения ЖЕЛ у здоровых мальчиков были на 24 % выше, чем у девочек и соответствовали средним возрастным значениям. Одновременно у мальчиков и девочек с нарушениями функции респираторной системы (независимо от уровня двигательной активности) имело место: ЖЕЛ оказалась ниже относительно здоровых школьников на 27 % и 13 %, соответственно.
Значения ЖИ у здоровых мальчиков и девочек составили 56,18±1,98 мл/кг и 51,36±1,98 мл/кг, что ниже средних возрастных значений на 14 % и 7 %, соответственно. У мальчиков с нарушениями функции дыхательной системы (независимо от режима двигательной активности) ЖИ оказался на 22 % ниже, чем в контрольной группе. У девочек с этой патологией достоверных различий изучаемого показателя по сравнению с контрольной группой выявлено не было.
Результаты пробы Штанге у здоровых мальчиков и девочек составили 30,15±3,11 с. и 23,5±2,11 с., соответственно, что оказалось в 2 и более раз ниже средних возрастных значений и в 1,5 раз ниже, чем у школьников с нарушениями функционирования системы дыхания. Анализ влияния двигательной активности на устойчивость организма к гипоксии выявил, что у мальчиков с нарушением функции дыхательной системы в условиях средней двигательной активности результаты пробы Штанге на 67 % выше, чем при низкой физической активности. В то же время у девочек с подобной патологией устойчивость к гипоксии не зависела от двигательного режима.
Анализ значений индекса Скибинского, интегративно оценивающего функциональное состояние дыхательной системы, выявил снижение этого показателя у девочек на 35 % относительно мальчиков. Одновременно в контрольной группе индекс Скибинского оказался ниже возрастной нормы у мальчиков и девочек на 17 % и 27 %, соответственно. У мальчиков с нарушениями аппарата дыхания и низким двигательным режимом изучаемый показатель не имел достоверных различий по сравнению с контрольной группой и был на 33 % ниже относительно значений группы средней двигательной активности. У мальчиков из группы среднего уровня локомоций индекс Скибинского был на 17 % выше, чем в контрольной группе. В то же время у девочек с патологией респираторной системы и различными двигательными режимами имела место обратная зависимость. В частности, в группе с низким уровнем локомоций изучаемый показатель был выше, чем у здоровых школьниц и в группе среднего двигательного режима на 19 % и 9 %, соответственно. Тогда как контрольная группа и группа среднего уровня физической активности достоверных отличий не имели.
Таким образом, наиболее чувствительной к различным режимам двигательной активности оказался показатель ЖЕЛ. Более низкие значения ЖЕЛ у детей старшего школьного возраста при низкой физической активности можно объяснить, с одной стороны, патологией дыхательного аппарата и проявлениями соматически обусловленного гипокинетического синдрома, а с другой - качеством и направленностью локомоций в процессе занятий физической культурой. Так, методика занятий физической культурой в группах режима низкой двигательной активности предполагает преимущественное применение дыхательных упражнений, способствующих улучшению функционального состояния респираторной системы и повышению устойчивости к гипоксии. Этот факт подтверждают высокие результаты пробы Штанге и значения индекса Скибинского у детей с низким уровнем двигательной активности по сравнению с группой среднего двигательного режима и контрольной группой. Одновременно несоответствие ЖИ у здоровых школьников должным значениям можно объяснить недостаточным уровнем физической активности современных подростков и недостатками методики их физического воспитания. Выявленные отличия показателей системы внешнего дыхания у мальчиков и девочек с нарушением ее функционирования объясняются гендерными особенностями природной кинезофили и мотивации к занятиям физической культурой.
В процессе исследования сердечно-сосудистой системы старших школьников было выявлено, что средние значения ЧСС в контрольной группе соответствовали возрастной норме. У детей с отклонениями в функционировании дыхательной системы при низкой двигательной активности ЧСС была выше, чем у здоровых мальчиков и девочек, на 13 % и 11 %, соответственно. У старшеклассников группы среднего двигательного режима ЧСС оказалась достоверно выше, чем у здоровых мальчиков и девочек, на 41 % и 17 %, соответственно. В то же время этот показатель у подростков с нарушениями функции респираторной системы и средним двигательным режимом был выше, чем при низком уровне локомоций, на 25 % у мальчиков и 7 % у девочек.
Анализ значений систолического давления (САД) выявил характерные групповые различия. В частности, в контрольной группе САД у мальчиков составило 114,34±1,68 мм рт. ст., а у девочек 108,5±3,56 мм рт. ст., что соответствует возрастным нормативам. В то же время у мальчиков с нарушениями в деятельности системы дыхания в условиях низкой двигательной активности САД было ниже, чем у здоровых школьников и детей среднего двигательного режима, на 6 % и 5 %, соответственно. Одновременно у девочек во всех группах обследования САД выявлена лишь аналогичная тенденция.
Значения диастолического давления (ДАД) у здоровых мальчиков и девочек составили 72,23±1,68 мм рт. ст. и 69,93±1,36 мм рт. ст., что соответствует верхним границам возрастной нормы. У мальчиков с ухудшением в работе адаптивных механизмов дыхательной системы и средним двигательным режимом значения ДАД оказались ниже, чем в контрольной группе, на 12 % и достоверно не отличались от группы низкой двигательной активности. В то же время у девочек с подобной патологией ДАД наблюдалась подобная тенденция.
Аналогичные внутригрупповые взаимоотношения выявил анализ значений среднего гемодинамического давления (СГД). В частности, у мальчиков с патологией дыхательной системы и средним двигательным режимом значения ДАД оказались ниже, чем в контрольной группе, на 6 % и достоверно не отличались от группы средней двигательной активности. Тогда как у девочек с подобной патологией ДАД не имело достоверных различий во всех группах обследования.
Систолический объем (СОК) крови у старших школьников в контрольной группе оказался меньше, чем у детей с отклонениями в состоянии здоровья. В частности, средние значения СОК у здоровых мальчиков и девочек были на 30 % ниже средних возрастных показателей. У мальчиков с патологией дыхательной системы при среднем двигательном режиме СОК превышал значения контрольной группы на 27 %. Одновременно у мальчиков при низкой физической активности СОК был на 28 % ниже, чем в группе среднего двигательного режима. Внутригрупповые отличия у девочек с нарушениями функции дыхательной системы имели аналогичные тенденции.
Значения минутного объема крови (МОК) у здоровых мальчиков и девочек составляли 3571,76±240,03 мл/мин. и 3149,09±485,96 мл/мин., что на 28 % ниже возрастных нормативов. Сравнительный анализ средних значений МОК во всех группах обследования выявил внутригрупповые взаимоотношения, аналогичные СОК. Так, у мальчиков при низкой физической активности МОК был на 62 % ниже, чем в группе среднего двигательного режима. Одновременно в группе средней двигательной активности изучаемый показатель оказался на 76 % выше относительно контрольной группы. Внутригрупповые отличия у девочек с нарушениями функции дыхательной системы имели аналогичные тенденции.
Средние значения общего периферического сопротивления сосудов (ОПСС) у здоровых мальчиков были равны 2818,02±297,53 дин. хсм.-5/с, а у девочек - 2544,13±182,08 дин. хсм.-5/с. При патологии дыхательного аппарата у старших школьников с низким уровнем двигательной активности (независимо от пола) ОПСС имело тенденцию к более высоким значениям, чем у детей со средним уровнем двигательной активности и в контрольной группе.
Таким образом, изучение базовых показателей гемодинамики у старших школьников с различным уровнем здоровья и двигательной активности показало, что у здоровых детей имеет место более выраженная экономизация сердечно-сосудистой системы по сравнению с детьми, имеющими нарушения в деятельности системы дыхания. При этом значения ЧСС, САД, ДАД и СГД определяются как состоянием здоровья, так и двигательным режимом. Менее экономичное функционирование сердечно-сосудистой системы у школьников с соматически обусловленными ограничениями двигательной активности подтверждается отличиями значений расчетных показателей кардиогемодинамики (СОК, МОК, ОПСС). Увеличение ОПСС на фоне увеличения МОК и СОК в условиях нарушения деятельности респираторной системы и снижения двигательной активности можно расценивать как отсутствие оптимальных условий кровообращения.
Интегративная оценка функционального состояния сердечно-сосудистой системы по значениям показателя двойного произведения (ПДП) указала на его средние возрастные величины у здоровых мальчиков и девочек (89,51±3,36 у. е. и 82,57±3,41 у. е., соответственно). У мальчиков из группы среднего двигательного режима ПДП превышал значения здоровых старшеклассников на 39 %, что соответствовало оценке ниже среднего. В то же время при низкой двигательной активности у мальчиков с патологией дыхательной системы значения ПДП были на 32 % лучше, чем при среднем двигательном режиме. У девочек с нарушениями в деятельности дыхательной системы имели место аналогичные внутригрупповые соотношения. В частности, изучаемый показатель при средней и низкой двигательной активности оказался на 19 % и 11 % выше, чем в контрольной группе. Одновременно при низком двигательном режиме значения ПДП оказались на 7 % лучше, чем среднем уровне локомоций. Анализ распределения средних, низких и высоких возрастных значений ПДП в каждой группе обследования выявил, что частота низкого ПДП увеличивалась при нарушении здоровья и ограничении двигательной активности.
Коэффициент эффективности кровообращения (КЭК) у здоровых мальчиков и девочек составлял 3316,81±212,51 у. е. и 2960,14±290,47 у. е., что соответствовало нормальным значениям. Одновременно у мальчиков при нарушениях в деятельности дыхательной системы при средней двигательной активности значения КЭК на 66 % превышали изучаемый показатель в контрольной группе и на 60 % в группе средней физической активности. У девочек с аналогичной патологией имела место такая же тенденция внутригрупповых взаимоотношений.
Все вышеизложенное свидетельствует об ограничении адаптивных возможностей организма старшеклассников в условиях нарушения деятельности дыхательного аппарата и ограничении двигательной активности. В частности, оценка ПДП, который коррелирует с максимальным потреблением кислорода и состоянием здоровья, позволяет предположить, что совокупность особенностей функционирования сердечно-сосудистой системы у детей старшего школьного возраста при среднем и низком двигательных режимах свидетельствует о недостаточном уровне их функциональных резервов, лимитированных проявлениями гипокинетического синдрома. Подтверждением этому являются значения КЭК, увеличение которых имеет место у школьников с ограничением двигательной активности, обусловленной состоянием системы дыхания, и свидетельствующие о напряжении регуляторных механизмов гемоциркуляторного аппарата. Выявленные более благоприятные значения ПДП, КЭК у детей с низким двигательным режимом по сравнению с группой средней физической активности, вероятно, обусловлены качеством локомоций и мотивацией к занятиям физической культурой.
Изучение влияния вегетативного статуса на сердечно-сосудистую систему в условиях различного состояния адаптивных механизмов и уровня физической активности позволило выявить преобладание симпатических влияний при отклонении в деятельности дыхательной системы, а также при ограничении двигательного режима. Так, средние значения вегетативного индекса Кердо (ВИК) у здоровых мальчиков и девочек составили 5,41±3,6 у. е. и 6,52±3,1 у. е. При этом у подростков с отклонениями в состоянии респираторной системы (независимо от пола) значения ВИК превышали аналогичный показатель у здоровых детей более чем в 2 раза. Одновременно у мальчиков и девочек с нарушениями функционирования дыхательной системы при среднем двигательном режиме величина ВИК была на 110 % и 100 % выше относительно группы с низким уровнем локомоций. Выявленное преобладание симпатических влияний (по значениям ВИК) в группах среднего и низкого двигательного режима по сравнению с контрольной группой подтверждает снижение экономичности в работе регуляторных механизмов сердечно-сосудистой системы у старших школьников с соматически обусловленными двигательными ограничениями.
Значения индекса функциональных изменений (ИФИ) у здоровых мальчиков и девочек составили 4,23±0,14 у. е. и 4,16±0,72 у. е., что свидетельствует о значительном напряжении адаптационных механизмов. У мальчиков с нарушениями функции дыхания в условиях низкой и средней двигательной активности ИФИ на 20 % и 23 % превышал аналогичный показатель в контрольной группе. Подобные внутригрупповые отличия имели место и у девочек с патологией дыхательного аппарата. Высокие значения ИФИ у здоровых старшеклассников, указывающие на значительное напряжение механизмов адаптации, вероятно, обусловлены воздействием современных учебных и аудиовизуальных нагрузок на фоне снижения двигательной активности. Внутригрупповое перераспределение значений ИФИ в сторону более выраженного напряжения механизмов адаптации у старших школьников в зависимости от состояния здоровья и уровня двигательной активности указывает на снижение их адаптационного потенциала и объясняется интегративными влияниями нарушения функционального состояния респираторной системы и снижения уровня функционирования системы кровообращения вследствие вынужденной гипокинезии организма.
Заключение
Объем специальных дыхательных упражнений и упражнений, направленных на формирование резистентности к гипоксии, реализуемых в процессе физического воспитания старшеклассников с нарушением функции внешнего дыхания, оказывает на нее оптимизирующее воздействие. Изменение соотношения общеразвивающих и дыхательных упражнений в пользу последних может быть рекомендовано для повышения функциональных возможностей респираторной системы школьников, занимающихся физической культурой по программе основной группы.
Особенности двигательного режима и состояние аппарата внешнего дыхания детей старшего школьного возраста оказывают существенное влияние на уровень функционирования системы кровообращения. Занятия лечебной физической культурой учащихся старших классов с нарушением функции внешнего дыхания не обеспечивают достаточного уровня двигательной активности, что отражается на состоянии сердечно-сосудистой системы.
Ограничение двигательной активности в условиях снижения функции респираторной системы в школьном возрасте приводит к снижению компенсаторных возможностей, что отражается на его функциональных резервах и может привести к ухудшению состояния здоровья.
Рецензенты:
Клаучек С. В., д-р мед. наук, профессор, зав. кафедрой нормальной физиологии Волгоградского государственного медицинского университета, г. Волгоград.
Краюшкин С. И., д-р мед. наук, профессор, зав. кафедрой амбулаторной и скорой медицинской помощи Волгоградского государственного медицинского университета, г. Волгоград.