Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Флоуметрическая характеристика внешнего дыхания у детей школьного возраста со сколиозом в условиях Европейского Севера

ВАК РФ 03.03.01, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Флоуметрическая характеристика внешнего дыхания у детей школьного возраста со сколиозом в условиях Европейского Севера"

На правах рукописи

АБРАМОВА Марина Алексеевна

ФЛОУМЕТРИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ У ДЕТЕЙ ШКОЛЬНОГО ВОЗРАСТА СО СКОЛИОЗОМ В УСЛОВИЯХ ЕВРОПЕЙСКОГО СЕВЕРА

03.03.01 - Физиология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

2 8 НОЯ 2013

Архангельск - 2013

005540499

Работа выполнена в Институте медико-биологических исследований федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова»

Научный руководитель доктор медицинских наук

Черноземов Валерий Григорьевич

Официальные оппоненты: Гудков Андрей Борисович

заслуженный работник высшей школы РФ, доктор медицинских наук, профессор ГБОУ ВПО «Северный государственный медицинский университет», заведующий кафедрой гигиены и медицинской экологии

Звягина Наталья Васильевна

кандидат биологических наук, доцент, ФГАОУ ВПО «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В.Ломоносова», заведующая кафедрой физиологии и морфологии человека

Ведущая организация: ГОУ ВПО Кировская государственная

медицинская академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию

Защита диссертации состоится « 2013 года в часов

на заседании диссертационного совета Д 212.008.04 на базе Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова по адресу: 163045, г. Архангельск, пр. Бадигина, д.З

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГАОУ ВПО «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова»

Автореферат разослан 2013

г.

Ученый секретарь

диссертационного совета ° ■'/^¿■¿■'^р -— Старцева Лариса Федоровна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Европейский Север России, является природно - климатической зоной сурового климата, дискомфортной для проживания и предъявляющей высокие требования ко всем системам организма, особенно к аппарату внешнего дыхания (Агаджанян H.A., Петрова Г.П., 1996; Гудков А.Б., Лабутин Н.Ю., 2000; Перельман Ю.М.,2001). Именно органам дыхания на Севере отводится особая роль в процессе терморегуляции, а так же в обеспечение организма кислородом для поддержания соответствующего уровня окислительно - восстановительных процессов и кислотно - щелочного баланса (Варламова Н.Г.,2006; Попова 0.н.,2009). Состояние системы внешнего дыхания у детей-северян находится в состоянии функционального напряжения, что сопровождается снижением экономичности легочного газообмена (Гудков А.Б.,2009).

Известно, что сколиоз является одним из самых распространенных заболеваний школьников Севера и выявляется у 2-8% детей (Аксенова

A.M.,2007; Кирпичев И.В.,2005; Липина Е.В.,2007, Черноземов В.Г., Макарова

B.И.,2013). Деформация позвоночника, которая сопровождается изменениями топографии спинномозгового канала, спинного мозга и его оболочек, ведет к натяжению корешков спинного мозга, сдавлению их отечными тканями и ущемлению их в межпозвонковых отверстиях (Черноземов В.Г., 2006). Это в свою очередь приводит к нарушению нормальной иннервации внутренних органов (Новиков В.В., 2005) и соматической мускулатуры (Еникеев А.Р.,2005), в том числе и обеспечивающих дыхательную функцию (Черноземов В.Г., Макарова В.И., 2013; Richards B.S.,2007; Ylikoski М„ 2005).

К настоящему времени проведены исследования по изучению вентиляционной функции легких и флоуметрических показателей у здоровых школьников (Горобец Т.С.,1993; Коробицин A.A., 2001; Леонтьева Т.С.,2002), у подростков, употребляющих психоактивные вещества (Леонтьева М.В., 2004), а так же показателей внешнего дыхания у школьников со сколиозом III-ГУстепени (Еналдиева Р.В.,2006; Еникеев А.Р.,2005; Корд Махназ,2008; Мухамадеев A.A.,2003; Н. Ran, 2001). Вместе с тем, сведения о флоуметрических показателях внешнего дыхания у детей младшего и среднего школьного возраста со сколиозом начальных степеней (1-Пстепени), немногочисленны (Неманова Д.И.,2003; Еналдиева Р.В., 2006), а у детей, жителей Европейского Севера, носят единичный характер (Черноземов В.Г.,2006). Исходя из этого, проведенное исследование является актуальным и имеет важное теоретическое и практическое значение.

Цель и задачи исследования. Цель работы - установить особенности бронхиальной проходимости на основе анализа параметров кривой поток-объем при сколиозах начальных степеней у детей младшего и среднего школьного возраста, жителей Европейского Севера.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Изучить объемные и скоростные показатели форсированного выдоха у детей младшего школьного возраста со сколиозом 1-П степени в сравнении с контрольной группой.

2. Исследовать величины форсированного выдоха у детей среднего школьного возраста со сколиозом начальных степеней.

3. Определить внутрисистемные и межсистемные зависимости флоуметрических показателей дыхательной системы у детей основной и контрольной группы.

Научная новизна. Впервые установлены особенности годовой динамики объемных и скоростных параметров форсированного выдоха у детей младшего и среднего школьного возраста со сколиозом 1-П степени, родившихся и постоянно проживающих в условиях Европейского Севера. Выявлено статистически значимое снижение возрастной динамики жизненной емкости легких (ЖЕЛ), форсированной жизненной емкости легких (ФЖЕЛ), объема форсированного выдоха (ОФВ1) у детей со сколиозом по сравнению с величинами этих показателей в контрольной группе. Установлено статистически значимое снижение флоуметрических показателей у детей со сколиозом 1-П степени, по сравнению с должными величинами. Установлены межсистемные взаимосвязи объемных флоуметрических показателей, у детей младшего и среднего школьного возраста со сколиозом, со значениями антропометрии. У детей со сколиозом четко выражена межсистемная взаимосвязь объемных переменных с показателями длины тела, массы тела и окружности грудной клетки. Наиболее тесные корреляционные взаимосвязи выявлены у детей среднего школьного возраста со сколиозом.

Практическая значимость. Выявленные особенности флоуметрических показателей внешнего дыхания у детей-северян младшего и среднего школьного возраста со сколиозом начальных степеней, дают представление об изменении функции органов дыхания под влиянием деформации позвоночника и климатических факторов, дополняя этим сведения по возрастной и экологической физиологии.

Материалы исследования используются в учебном процессе в Северном (арктическом) федеральном университете имени М.В. Ломоносова на кафедре адаптивной физической культуры и физиологии спорта (акт о внедрении от 15.04.2013), в Северном государственном медицинском университете на кафедре гигиены и медицинской экологии (акт о внедрении от 14.05.2013), в ГБООУ АО Архангельской санаторной школе - интернат №1 (акт о внедрении от 04.05.2013).

Основные положения, выносимые на защиту. 1.У школьников со сколиозом 1-П степени, жителей Европейского Севера, наблюдаются существенные функциональные изменения в системе внешнего дыхания.

2.Годовой прирост величин, характеризующих проходимость бронхов, у детей со сколиозом начальных степеней меньше по сравнению с детьми без сколиоза.

3. Для школьников со сколиозом характерны более тесные, по сравнению с

контрольной группой, внутрисистемные и межсистемные зависимости флоуметрических показателей.

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на научной конференции «Современные проблемы и развитие физической культуры и спорта» (Архангельск, 2008); Ломоносовских чтениях студентов и аспирантов (Архангельск, 2009); I региональной молодежной научно-практической конференции «Актуальные проблемы физиологии человека на севере» (Архангельск, 2010); ежегодной региональной научно-практической конференции «Физическая культура, спорт и здоровье нации в XXI веке» (посвященную 44-м Беломорским Играм и 65-летию Победы в Великой Отечественной войне) (Архангельск, 2010); Ломоносовских чтениях студентов и аспирантов (Архангельск, 2011); П апрельских чтениях памяти профессора М.В. Пиккель (Архангельск, 2011); «Развитие Северо-Арктического региона: проблемы и решения» (научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов САФУ имени М.В. Ломоносова) (Архангельск, 2012), всероссийской научно практической конференции ФК и спорта в современном обществе (Архангельск, 2012). По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ, из которых 2 в ведущих рецензируемых научных журналах из списка ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 115 страницах машинописного текста и состоит из введения, трех глав, заключения, выводов. Работа проиллюстрирована 15 таблицами и 12 рисунками. Список литературы включает 162 отечественных и 47 зарубежных публикаций.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследование флоуметрических параметров внешнего дыхания проводилось осенью (октябрь-ноябрь) 2011 года и весной (апрель-май) 2012 года у одной и той же группы детей младшего и среднего школьного возраста, родившихся и постоянно проживающих в городе Архангельске и Архангельской области.

Обследование детей осуществлялось на базе двух образовательных учреждений: I группа (основная) - дети со сколиозом I-II степени, обучающиеся в ГБООУ АО «Архангельская санаторная школа - интернат №1»; II группа (контрольная) - дети, не имеющие данной патологии, обучающиеся в МБОУ Архангельской средней общеобразовательной школе Соловецких юнг.

Всего обследовано 197 школьников: со сколиозом 32 мальчика и 79 девочек; без сколиоза 43 мальчика и 43 девочки. Проведено более 1200 различных исследований.

В число обследованных не были включены дети: имеющие хронические заболевания органов дыхания; хронические заболевания других органов и систем, влияющих на функцию внешнего дыхания; перенесшие за последние 3 недели, предшествующие обследованию, какие- либо острые заболевания дыхательных путей; часто болеющие дети.

Измерение антропометрических данных (длины тела, массы тела и окружности грудной клетки) осуществлялось до начала каждого обследования по общепринятой методике.

Для изучения показателей кривой поток-объема ФЖЕЛ был использован компьютерный портативный спирометр MIR-spirobank производства Италии, обеспечивающий приведение измеренных и вычисленных объемных и скоростных показателей к стандартным газовым условиям (BTPS). Измерения проводились в первой половине дня при дыхании атмосферным воздухом в помещении с условиями температурного комфорта и относительного покоя, через 1,5-2 часа после принятия пищи, после предварительной тренировки обследуемого.

Были изучены следующие показатели: жизненная ёмкость легких (ЖЕЛ), форсированная жизненная емкость легких (ФЖЕЛ), объем форсированного выдоха за первую секунду (ОФВ1), пиковая объемная скорость (ПОС), средняя объемная скорость на участке 25-75% ФЖЕЛ (СОС 25-75). рассчитывался индекс Генслера (ИГ).

Кроме спирографического исследования была проведена оценка функциональных возможностей системы дыхания у всех исследуемых групп, с помощью проб на задержку дыхания Штанге и Генчи.

Анализ полученных результатов исследования проводился с помощью статистического пакета SPSS 17.0. Проверка на нормальность распределения данных осуществлялась при помощи критерия Шапиро-Уилк (для выборок до 50 наблюдений). Результаты описательной статистики для данных, подчиняющихся закону нормального распределения, представлялись в виде среднего значения (М) и стандартного отклонения (s), для данных, не подчиняющихся закону нормального распределения в виде медианы (Me), первого и третьего квартиля (Qi и Q3 соответственно). В случае нормального распределения данных использовался критерий Стьюдента для независимых выборок. В случае распределения данных отличного от нормального - расчёт шёл с помощью критерия Манна-Уитни. Корреляционный анализ проводился при помощи коэффициента корреляции Спирмена. Различия считали статистически значимыми при р<0,05.

Обследование контингентов проводилось с соблюдением этических норм, изложенных в Хельсинской декларации и Директивах Европейского сообщества (8/609 ЕС).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Статистическая обработка полученных данных показала, что у детей со сколиозом I-II степени жителей Европейского Севера происходят функциональные изменения в системе внешнего дыхания.

Анализ полученных результатов показал, что у обследованных девочек со сколиозом I-II степени, значение ЖЕЛ в период обследования увеличилось на 5;5% (р=0,119). Значение ЖЕЛ у девочек контрольной группы выросло на

18,8% (р=0,001) (табл.1).Традиционно при спирографическом обследовании, большое внимание уделяется анализу ФЖЕЛ, т.к. она отражает состояние проходимости воздухоносных путей и позволяет получить информацию о механических свойствах дыхательной системы. В группе девочек со сколиозом значение ФЖЕЛ увеличилась на 9,9% (р=0,001). У девочек контрольной группы на 12,4% (р<0,001). В процессе роста ребенка происходило пропорциональное увеличение ФЖЕЛ. У обследованных мальчиков со сколиозом, значение ЖЕЛ в период обследования увеличилось на 13,5% (р=0,018). Разница в показателях ФЖЕЛ практически не изменяется.

Весьма чувствительным к выявлению даже незначительно выраженных изменений бронхиальной проходимости и удобном для их оценки является показатель ОФВ1. Величина ОФВ1 у обследованных девочек со сколиозом I-II степени статистически значимо увеличилось на 9,2% (р<0,001), и на 5,7% в контрольной группе (р<0,001).

Пиковая объемная скорость позволяет судить о максимальной скорости, достигаемой в процессе форсированного выдоха (Копытова Н.С., Гудков А.Б., 2007). В обследуемых группах не было выявлено статистически значимых отличий значения ПОС. Известно, что величина СОС25-75 в меньшей степени зависит от произвольного усилия обследуемого и более объективно отражает проходимость воздухоносных путей (Старшов A.M., Смирнов И.В., 2003). Показатели СОС25-75 У девочек статистически значимо увеличились в течение учебного года на 14,07%. (р=0,003). У мальчиков основной и контрольной группы показатели ОФВь ПОС, СОС25-75 статистически значимо не изменились.

При сравнении полученных данных с должными величинами было установлено, что значения ЖЕЛ, ФЖЕЛ у детей младшего школьного возраста со сколиозом I-II степени ниже должных показателей. Разница сохраняется во все периоды обследования. Поскольку величина ЖЕЛ косвенно указывает на максимальную площадь дыхательной поверхности легких, обеспечивающую газообмен, можно предположить, что функциональные возможности системы внешнего дыхания у детей 7-11 лет, имеющих сколиоз, снижены (р<0,001). Необходимо подчеркнуть, что фактические величины ФЖЕЛ больше снижены у детей со сколиозом, чем у школьников контрольной группы.

Фактические значения СОС25.75 соответствуют должным значениям. У девочек со сколиозом фактические величины ПОС составляют 79,8%-84% (р<0,001). У девочек наблюдалось снижение фактических значений относительно должного значения. У девочек контрольной группы фактические величины ПОС соответствовала должному значению (р=0,016).

У мальчиков со сколиозом и контрольной группы наблюдается статистически значимое снижение фактических значений ЖЕЛ, ФЖЕЛ, ОФВ! ПОС по сравнению с должными величинами.

Было установлено превышение ИГ по сравнению с должными значениями, у детей младшего школьного возраста со сколиозом (р<0,001).

Таблица 1

Флоуметрические показатели внешнего дыхания у детей младшего школьного возраста со сколиозом и

контрольной группы

Сколиоз: п=34(д),п=17(м), Контрольная:п=23(д),п=23(м)

Показатели Пол Осень, Весна, М±я

Основная группа Контрольная группа Основная группа Контрольная группа

Фактические Должные значения Фактические Должные значения Фактические Должные значения Фактические Должные значения

ЖЕЛ(л) д 1,71 ±0,48 2,12±0,42 1,55±0,61 2,01±0,52 *** 1,81±0,50 2,35+0,41 *** 1,91+0,48** 2,21±0,39 **

м 1,61±0,53 2,10±0,42 ** 1,79+0,50 2,08±0,44 *** 1,8б±0,38* 2,28±0,31 *** 1,82±0,47 2,36±0,38 ***

ФЖЕЛ (л) д 1,72±0,49 2,12±0,42 *** 1,76±0,49 2,02±0,52 *** 1,91±0,43*** 2,35±0,41 *** 2,01+0,47*** 2,21 ±0,39 **

м 1,74±0,37 2,10±0,42 *** 1,88±0,39 2,09 ±0,44 *** 1,86±0,35 2,27+0,31 *** 1,97±0,45 2,36±0,38 ***

ОФВ, (л/с) д 1,62±0,45 1,88±0,34 *** 1,65+0,41 1,80±0,43 ** 1,84 (1,56;2,11)*** 2,06+0,32 *** 1,75 (1,66;2,20)*** 1,84 (1,70;2,13)

м 1,67±0,36 1,80±0,38 1,76±0,40 1,76±0,41 1,77±0,31 1,96±0,26 ** 1,83±0,43 2,01±0,32 *

Продолжение таблицы 1

Показатели Пол Осень, М±б Весна, М±в

Основная группа Контрольная группа Основная группа Контрольная группа

Фактические Должные значения Фактические Должные значения Фактические Должные значения Фактические Должные значения

ИГ% д 94,7±6,0 89,1+1,78 *** 95,0+5,49 88,9+0,34 *** 93,5±16,1 88,8±0,97 ** 89,9±1,96 87,1±4,02

м 96,0±4,61 87,0±2,94 93,4±6,95 86,4±0,59 *** 95,1±5,12 87,5±1,84 *** 93,1 ±6,34 86,3+0,45 ***

ПОС (л/с) д 3,35±1,13 4,03±0,70 ** 3,29±0,85 3,75±1,01 * 3,72+0,87 4,43+0,69 *** 3,50±0,85 4,04±0,69

м 3,53±0,88 3,80±0,66 3,39+1,01 3,79±0,79 * 3,72±0,88 4,21 ±0,52 * 3,37±0,96 4,17±0,62 ***

СОС 25 75 (л/с)* д 2,26±0,69 2,21+0,40 2,41 ±0,64 2,12±0,60 * 2,66 (2,22;3,13)** 2,48±0,41 2,37 (1,88; 2,79) 2,28 (1,96; 2,84)

м 2,39+0,62 1,98+0,42 ** 2,25+0,60 1,98±0,48 ** 2,49 (2,08; 3,29) 2,22±0,28 * 2,23 (1,75; 2,69) 2,24+0,42

Примечание: р рассчитывалось с помощью критерия Стьюдента для независимых выборок; * - р рассчитывалось с помощью критерия Манна-Уитни,где данные представлены в виде медианы и квартилей первого и третьего.Звездочками (*) справа обозначены достоверные отличия значений в сравнении осень-весна, слева - отличия

между контрольной и группой обследования, снизу - отличия фактических значений от должных - р<0,05, **-р<0,01,*** - р<0,001.

Полученные величины ИГ могут скрывать рестриктивные нарушения у детей со сколиозом 1-П степени, поскольку величина ЖЕЛ у них снижена по сравнению с должными значениями.

При сравнении флоуметрических показателей между детьми со сколиозом начальных степеней и контрольной группы выявлены статистически значимые отличия в показателях ЖЕЛ и СОС25.75 У девочек (табл.2).

Таблица 2

Разница показателей осень 2011 -весна 2012 года у детей младшего школьного возраста со сколиозом, Ме ((31; 03)

Разница показателей Пол Параметры у детей младшего школьного возраста р-уровень

со сколиозом без сколиоза

ЖЕЛ Д 0,08 (-0,16; 0,34) 0,33 (0,05; 0,62) 0,016

м 0,22 (-0,11; 0,52) 0,17 (-0,16; 0,35) 0,245

ФЖЕЛ Д 0,21 (0,00; 0,40) 0,16 (0,05; 0,49) 0,622

м 0,11 (-0,05; 0,34) 0,10 (-0,11; 0,39) 0,743

ОФВ1 д 0,17 (0,00; 0,40) 0,28 (0,07; 0,43) 0,578

м 0,05 (-0,11; 0,37) 0,09 (-0,13; 0,28) 0,848

ИГ Д 0,00 (-2,90; 3,40) -1,3 (-5,1; 0,90) 0,155

м -1,60 (-3,00; 0,35) -0,3 (-2,3; 4,5) 0,389

ПОС д 0,48 (-0,30; 0,84) 0,21 (-0,21; 1,01) 0,874

м -0,09 (-0,36; 0,99) 0,23 (-0,69; 0,45) 0,989

СОС25.75 Д 0,36 (0,02; 0,68) 0,00 (-0,33; 0,44) 0,037

м 0,28 (-0,11; 0,87) 0,07 (-0,25; 0,37) 0,218

В течение учебного года у девочек среднего школьного возрастасо сколиозом 1-П степени величина ЖЕЛ увеличилась на 6,2% (р=0,041). Однако, значения ЖЕЛ у девочек контрольной группы выросли на 12,5% (р<0,001). Значения ФЖЕЛ также больше возросли у девочек контрольной группы (10,8% и на 6,2% у детей со сколиозом) (табл.3). У мальчиков основной и контрольной группы не проводили сравнение флоуметрических показателей внешнего дыхания, т.к. длина тела статистически значимо была больше у мальчиков со сколиозом 1-П степени. Однако сравнили фактические результаты с должными значениями и изменение показателей внешнего дыхания в годовой динамике. В годовой динамике значение ЖЕЛ у мальчиков со сколиозом увеличилось на 6,2% (р=0,313), у мальчиков контрольной группы значение ЖЕЛ возросло на 16,3% (р<0,001).

У детей контрольной группы происходит большее увеличение ЖЕЛ, чем у детей со сколиозом, что указывает нам на возрастание функциональных возможностей аппарата внешнего дыхания у школьников без сколиоза.

В течение учебного года значение ФЖЕЛ увеличилось у мальчиков со сколиозом на 9,8% (р=0,022). У школьников контрольной группы происходит

увеличение ФЖЕЛ на 23% (р<0,001). Величина ОФВ1 у девочек со сколиозом и контрольной группе статистически значимо увеличились. Это свидетельствует об улучшающейся проходимости дыхательных путей и о продолжающемся развитии дыхательной мускулатуры.

Величина объемной скорости форсированного дыхания у девочек со сколиозом ниже на 4,5% контрольной группы (р=0,37); к весне значения ОФВ1 у школьниц со сколиозом ниже контрольной группы на 10% (р=0,041). У девочек со сколиозом показатель СОС25-75 в начале учебного года ниже, чем у девочек в контрольной группе на 8,3% (р=0,194). Весной разница показателей СОС25.75 составляет 5,4% (р=0,322). Среднее значение ПОС у девочек со сколиозом осенью практически не отличается от значений ПОС у девочек из контрольной группы (р=0,817). Весной же, значения ПОС у девочек со сколиозом ниже на 5,1% , чем в контрольной группе (р=0,364).

У мальчиков со сколиозом 1-Й степени в период обследования значение ОФВ1 увеличилось на 9,9% (р=0,022). Значение ОФВ1 у мальчиков контрольной группы увеличилось на 21,7 % (р<0,001). Таким образом, у детей контрольной группы с возрастом улучшается проходимость дыхательных путей и продолжается развитие дыхательной мускулатуры.

У мальчиков со сколиозом показатель СОС25.75 стал выше на 7,9% (р=0,344), а у мальчиков контрольной группы на 12,3% (р=0,085). У мальчиков контрольной группы величина ПОС увеличилась на 13,1% (р=0,003), а у мальчиков же со сколиозом на 8,06% (р=0,079).

При сравнении фактических величин ЖЕЛ с должными значениями у школьников со сколиозом были установлены достоверные различия.

У девочек со сколиозом и контрольной группы фактические величины ЖЕЛ снижены относительно от должного значения (р<0,001). У девочек со сколиозом фактическое значение ЖЕЛ больше снижено, чем у девочек контрольной группы.

При сравнении фактических величин ФЖЕЛ с должной у девочек со сколиозом выявили, что значения составляют 76,3% весной и 75,8% осенью (р<0,001). У девочек контрольной группы фактическое значение ФЖЕЛ от должного значения составляет 84,4% осенью (р<0,001) и 88,7% весной (р=0,54).

У школьниц со сколиозом фактическое значения ОФВ1 составляло осенью 84,2% и весной 83,8% (р<0,001). В контрольной группе у девочек фактическое значение ОФВ1 соответствовала должным значениям.

Значения ПОС в начале учебного года не отличались в группах обследования. В конце учебного года у девочек контрольной группы значения ПОС соответствовали должному значению. Сравнительный анализ между фактическими величинами СОС25-75 и должными показал, что не было выявлено снижения фактических значений в группах обследования.

У мальчиков со сколиозом и контрольной группы фактические величины ЖЕЛ, ФЖЕЛ, ОФВ1, снижены относительно должных значений.

У мальчиков со сколиозом значения ПОС снижено относительно должной величины.

Таблица 3

Флоуметрические показатели внешнего дыхания у детей среднего школьного возраста со сколиозом и

контрольной группы

Сколиоз: п=45(д),п=15(м), Контрольная: п=20(д),п=20(м)

Осень, М±б Весна, М±в

Показатели Я о Основная группа Контрольная группа Основная группа Контрольная группа

Фактические Должные значения Фактические Должные значения Фактические Должные значения Фактические Должные значения

ЖЕЛ(л) д 2,30±0,60 3,16+0,41 *** 2,46±0,62 3,01 ±0,40 2,45+0,54* 3,39±0,38 *2,81±0,61*** 3,21 ±0,47

м 3,38±0,86 3,99±0,79 *** 2,81±0,60 3,58±0,75 3,59±1,14 4,43±0,97 *** 3,36±0,71*** 3,87±0,88 **

ФЖЕЛ (л) д 2,41 ±0,77 3,16±0,41 *** 2,54±0,41 3,01 ±0,40 *** 2,57±0,48* 3,39±0,38 *** *2,85±0,56** 3,21 ±0,47

м 3,29±0,99 4,06+0,80 2,57+0,50 3,58±0,75 *** 3,65±1,04* 4,43 ±0,96 *** 3,36+0,71*** 3,87±0,88 **

д 2,34±0,77 2,78±0,41 *** 2,45±0,36 2,63±0,33 ** 2,49±0,46* 2,97 ±0,31 *** *2,77±0,54** 2,81±0,41

ОФВ1 (л/с) м 3,09±0,78 3,54±0,71 ** 2,48±0,48 3,11±0,59 *** 3,43±0,89* 3,77±0,78 ** 3,17+0,63*** 3,31±0,74

Продолжение таблицы 3

Показатели Пол Осень, М±й Весна, М±з

Основная группа Контрольная группа Основная группа Контрольная группа

Фактические Должные значения Фактические Должные значения Фактические Должные значения Фактические Должные значения

ИГ% д 97,3±3,55 88,5±2,03 *** 9б,4±3,44 87,8±0,74 *** 96,8±3,04 87,7±1,19 *** 97,1 ±3,74 87,9±0,37 ***

м 95,4±7,36 86,8±3,77 *** 96,7±3,13 86,4±3,03 94,8±7,07 85,5± 1,07 94,9±5,08 85,2± 1,93 ***

ПОС (л/с) д 5,05±1,08 6,01±0,73 *** 4,83 (4,16; 5,93) 5,66±0,84 *** 5,38±1,00 6,27±0,53 5,67±1,42 5,99 (5,61; 6,46) ***

м 5,93±1,43 7,39±1,09 5,29±0,98 6,22±1,33 * 6,45±1,40 7,88±1,53 *** 6,09±1,19** 6,84±1,43 *

СОС 25-75 (л/с)* д 3,41 ±0,85 3,31+0,33 3,72±0,89 3,3±0,28 3,66±0,78 3,53±0,27 3,87±0,78* 3,42±0,38 *

м 3,84 ±0,88 4,02+1,00 3,65±0,82 3,53±0,77 4,17±1,45 4,04±0,70 4,16±0,97 4,04±0,65

Примечание: р рассчитывалось с помощью критерия Стьюдента для независимых выборок; * р рассчитывалось с помощью критерия Манна-Уитни. Звездочками (*) справа обозначены достоверные отличия значений в сравнении осень-весна, слева - отличия между контрольной и группой обследования, снизу - отличия фактических значений от

должных - р<0,05, **-р<0,01,*** - р<0,001.

У мальчиков контрольной группы значения ПОС и СОС25-75 соответствует должному значению. Таким образом, у школьников со сколиозом наблюдается снижение фактических величин ЖЕЛ, ФЖЕЛ, ПОС, что указывает на увеличение бронхиального сопротивления из-за деформации грудной клетки и патологии позвоночника при сколиозе.

При сравнении разницы показателей между детьми основной и контрольной группы выявлены статистически значимые снижения в показателях ЖЕЛ, ФЖЕЛ и ОФВ1 у детей со сколиозом 1-П степени (табл.4).

Таблица 4

Разница показателей осень 2011 - весна 2012 у детей среднего школьного возраста со сколиозом, Ме (01; 03)

Разница показателей Пол Параметры у детей среднего школьного возраста р-уровень

со сколиозом без сколиоза

■ ЖЕЛ д 0,09 (-0,11; 0,36) 0,31 (0,12; 0,49) 0,021

м 0,10 (-0,10; 0,54) 0,44 (0,24; 0,91) 0,043

ФЖЕЛ д 0,13 (-0,08; 0,37) 0,30 (-0,07; 0,69) 0,243

м 0,37 (-0,06; 0,80) 0,67(0,46; 1,11) 0,039

ОФВ! д 0,13 (-0,11; 0,35) 0,28 (-0,18; 0,78) 0,246

м 0,25 (-0,02; 0,73) 0,60 (0,34; 1,01) 0,023

ИГ д -1,10 (-2,35; 0,65) 0,60 (-1,80; 2,50) 0,098

м -0,60 (-3,90; 1,50) -0,50 (-5,22; 0,25) 0,666

ПОС д 0,22 (-0,43; 1,23) 0,83 (-0,09; 1,50) 0,181

м 0,46 (-0,02; 1,05) 0,61 (0,03; 1,73) 0,457

СОС25-75 д 0,24 (-0,17; 0,81) 0,36 (-0,28; 0,89) 0,780

м 0,08 (-0,20; 0,42) 0,52 (-0,16; 0,98) 0,217

С целью выявления внутрисистемных взаимосвязей между функциональными параметрами системы дыхания проводился корреляционный анализ в исследуемых группах детей младшего и среднего школьного возраста. Для анализа использовались только достоверные связи между флоуметрическими показателями. Во всех анализируемых группах получены положительные связи.

У детей младшего школьного возраста со сколиозом и контрольной группы корреляционные модели имели небольшие различия.

У девочек среднего школьного возраста со сколиозом начальных степеней, корреляционный анализ показал зависимость значений ЖЕЛ с показателями ФЖЕЛ (г=0,75, р<0,001), ОФВ! (г=0,74; р<0,001), ПОС (г=0,67; р<0,001). Значения ФЖЕЛ были связаны с показателями ОФВ] (г=0,98; р<0,001), ПОС (г=0,67; р<0,001) и СОС25.75 (г=0,4; р=0,007). Также корреляционная связь наблюдалась между величинами ОФВ1 с ПОС (г=0,71; р<0,001), СОС25.75 (г=0,49; р<0,001) (рис.1).

Рис. 1. Корреляционная модель взаимосвязи объемных и скоростных параметров форсированной жизненной емкости легких у детей среднего школьного возраста со сколиозом (А-девочки, Б- мальчики)

В контрольной группе у девочек были выявлены сильные корреляционные связи между значениями ЖЕЛ и ФЖЕЛ (г=0,77, р<0,001), ЖЕЛ и ОФВ, (г=0,75, р<0,001), СОС и ПОС (г=0,75, р<0,001), ФЖЕЛ с ОФВ! (г=0,95, р<0,001).

Связи средней силы наблюдались между показателями ПОС и ЖЕЛ (г=0,45, р=0,05), ФЖЕЛ (1=0,48, р=0,037), ОФВ! (г=0,55, р<0,013). Таким образом, у девочек среднего школьного возраста со сколиозом наблюдалось большее количество и сила связей между флоуметрическими показателями, чем у девочек контрольной группы.

В результате корреляционного анализа, у мальчиков среднего школьного возраста со сколиозом 1-Й степени, наблюдались высокие значения корреляции от 0,7до 0,97 между показателями ЖЕЛ, ФЖЕЛ, ОФВь ПОС. Средней силы корреляционная связь у мальчиков была выявлена между значениями ЖЕЛ с ПОС, СОС25-75 • В контрольной группе у мальчиков были выявлены сильные корреляционные связи между значениями ЖЕЛ с ФЖЕЛ (г=0,85, р<0,001), ОФВ1 (г=0,79, р<0,001), показателями ФЖЕЛ с ОФВ2 (г=0,93, р<0,001), ПОС (г=0,76, р<0,001), СОС25-75 ( г=0,7, р<0,001). А также ПОС с ОФВ1 (г=0,76, р<0,001) и СОС25.75 ( г=0,7, р<0,001). Средние связи наблюдались между значениями ЖЕЛ и ПОС, ФЖЕЛ с ПОС и СОС25.75 (г от 0,5 до 0,6, р<0,05). У мальчиков со сколиозом наблюдалось большее количество тесных связей между флоуметрическими показателями внешнего дыхания.

Наряду с внутрисистемными связями имеют место и отдельные межсистемные зависимости. К их числу, прежде всего, относятся взаимосвязи объемных и скоростных показателей с антропометрическими данными детей (рис. 2,3).

Рис.2. Корреляционная модель взаимосвязи антропометрических показателей с объемными и скоростньми параметрами форсированной жизненной емкости легких у детей младшего школьного возраста со сколиозом (А-девочки, Б-

мальчики)

У девочек младшего школьного возраста со сколиозом отмечено большее количество связей, по сравнению с контрольной группой, между флоуметрическими показателями и антропометрическими значениями. В контрольной группе у девочек, не выявили связи между массой тела и скоростными показателями, однако у девочек со сколиозом наблюдалась средняя корреляционная связь.

Рис.3. Корреляционная модель взаимосвязи антропометрических показателей с объемными и скоростными параметрами форсированной жизненной емкости легких у детей младшего школьного возраста, контрольной группы (А-девочки, Б-мальчики)

Таким образом, данное диссертационное исследование позволило установить особенности бронхиальной проводимости у детей младшего и

среднего школьного возраста, родившихся и постоянно проживающих в условиях Европейского Севера России и имеющих деформацию позвоночника.

ВЫВОДЫ

1. У детей младшего школьного возраста со сколиозом I-II степени, проживающих на Европейском Севере, снижены по сравнению с должньми фактические величины ЖЕЛ - у мальчиков на 23,4% осенью и 18,4% весной, у девочек - соответственно на 23,9% и 23,0%, скоростные и объемные показатели форсированного выдоха: ФЖЕЛ у мальчиков на 17,2% и 18,1%, у девочек - на 23% и 18,7%, ОФВ] на 7,3% и 10,0% у мальчиков и на 16,1% и 10,7% у девочек, а также ПОС у мальчиков на 17,1% и 11,6% , у девочек на 20,2% и 16,1%.

2. В условиях Европейского Севера у детей младшего школьного возраста со сколиозом начальных степеней флоуметрические показатели внешнего дыхания снижены в большей степени, чем у детей, не имеющих сколиоза.

3. У детей среднего школьного возраста со сколиозом I-П степени снижены: значения ЖЕЛ у мальчиков на 15,3% осенью и на 19,0% весной, у девочек - соответственно на 27,2% и 27,7% , ФЖЕЛ у мальчиков на 18,7% и 17,6%, у девочек - на 23,7% и 24,2%, ОФВ1 на 12,8% и 9,1% у мальчиков и на 15,8% и 16,2% у девочек, а также ПОС у мальчиков на 19,8% и 18,2%, у девочек на 16,0% и 14,2%.

4. У детей младшего и среднего школьного возраста со сколиозом начальных степеней в годовой динамике наблюдается меньший прирост флоуметрических показателей внешнего дыхания по сравнению с детьми контрольной группы.

5. У детей среднего школьного возраста со сколиозом I-II степени выявлено большее количество и сила связей между флоуметрическими показателями в отличие от детей контрольной группы. Межсистемные взаимосвязи объемных переменных с показателями антропометрии наиболее выражены у детей со сколиозом, по сравнению с детьми контрольной группы.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Данные об особенностях бронхиальной проходимости у детей со сколиозом младшего и среднего школьного возраста, родившихся и постоянно проживающих в условиях Севера, могут быть рекомендованы к использованию в учебном процессе медицинских и педагогических ВУЗов.

2. Полученные результаты исследования флоуметрических параметров внешнего дыхания необходимо учитывать в процессе физической реабилитации в школах интернатах для детей с нарушением осанки и сколиозом.

СПИСОК НАУЧНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Федорова М.А. Состояние внешнего дыхания у детей младшего школьного возраста со сколиозом начальных степеней /М.А.Федорова, В.Г. Черноземов// Современные проблемы и развитие физической культуры и спорта: мат-лы региональной научно-практ. конф., посвящ. 60-летию фак. физ. культуры Поморского ун-та,- Архангельск, ПГУ, 2008. - С. 140-141.

2. Федорова М.А. Динамика состояния внешнего дыхания у школьников со сколиозом в процессе лечения в условиях специализированной школы-интернат /М.А.Федорова// сборник научных трудов «XIX Ломоносовские международные научные чтения».- Архангельск, Поморский университет, 2008.-С.336-340.

3. Федорова М.А. Оценка динамики внешнего дыхания у детей младшего школьного возраста со сколиозом 1-Н степени / М.А.Федорова// Современные проблемы науки и образования.- Омск, 2009.-№3.- С.25-28.

4. Абрамова М.А. Особенности дыхательной системы у детей школьного возраста со сколиозом 1-П степени /М.А.Абрамова, В.Г.Черноземов//Успехи современного естествознания. - Омск, 2010.-№6.- С.79-80.

5. Абрамова М.А. Внешнее дыхание у детей со сколиозом 1-Пстепени /М.А. Абрамова// Мат-лы регион, молодежной науч.-практ. конф. «Актуальные проблемы физиологии человека на севере».-Архангельск, 2010.- С.6-8.

6. Абрамова М.А. Дыхательная гимнастика как средство комплексной реабилитации у школьников со сколиозом /М.А.Абрамова, В.Г.Черноземов// мат-лы науч.- практ. конференции, посвященной 44-м Беломорским играм и 65-летию Победы в Великой Отечественной войне по актуальным проблемам физкультурного воспитания и образования учащихся образовательных школ и студентов вузов.- Архангельск, СГМУ, 2010.- С.5-6.

7. Абрамова М.А. Внешнее дыхание у детей старшего школьного возраста со сколиозом 1-Пстепени /М.А.Абрамова, В.Г.Черноземов// мат-лы межрегиональной науч.- практ. и 42-й областной конференции «Актуальные проблемы охраны материнства и детства».- Архангельск, 2010.-С.64-69.

8. Черноземов В.Г. Функциональные возможности системы внешнего дыхания при сколиотической болезни у школьников /В.Г.Черноземов, М.А.Абрамова// Фундаментальные исследования,- 2012.-№2.-С.159-162.

9. Черноземов В.Г. Особенности бронхиальной проводимости детей со сколиозом /В.Г.Черноземов, М.А.Абрамова// Вестник Северного (Арктического) федерального университета. Сер. «Естественные науки». -2012.- №1,- С.87-93.

10. Абрамова М.А. Влияние лечебной физической культуры на состояние дыхательной системы у детей со сколиозом /М.А.Абрамова// Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Физическая культура и спорт в современном обществе».- Архангельск, 2013.-С.88-91.

Подписано в печать 12.11.2013. Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 2042.

Издательско-полиграфический центр им. В.Н. Булатова ФГАОУ ВПО САФУ 163060, г. Архангельск, ул. Урицкого, д. 56

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Абрамова, Марина Алексеевна, Архангельск

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «СЕВЕРНЫЙ (АРКТИЧЕСКИЙ) ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ

М.В. ЛОМОНОСОВА»

ФЛОУМЕТРИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ У ДЕТЕЙ ШКОЛЬНОГО ВОЗРАСТА СО СКОЛИОЗОМ В УСЛОВИЯХ

ЕВРОПЕЙСКОГО СЕВЕРА

04201452735

На правах рукописи

АБРАМОВА Марина Алексеевна

03.03.01 - физиология

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: доктор медицинских наук, В.Г. Черноземов

Архангельск -2013

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ..................................3

ВВЕДЕНИЕ......................................................................................................................4

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Особенности внешнего дыхания у детей Северян........................................8

1.2. Функциональная характеристика системы внешнего дыхания у детей школьного возраста со сколиозом.......................................................................18

Глава 2. ОРГАНИЗАЦИЯ, ОБЪЕМ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Организация проведения исследования.......................................................33

2.2.Методы исследования....................................................................................35

2.3. Математико-статистическая обработка данных ........................................43

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. Флоуметрические показатели внешнего дыхания у детей младшего

школьного возраста..............................................................................................44

3.2. Флоуметрические показатели внешнего дыхания у детей среднего школьного возраста..............................................................................................59

3.3. Внутрисистемные и межсистемные взаимосвязи флоуметрических параметров ............................................................................................................71

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.............................................................................................................82

ВЫВОДЫ.......................................................................................................................92

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ......................................................................93

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ............................................................................................94

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ ДО - дыхательный объем, л Евд - емкость вдоха, л ЖЕЛ - жизненная емкость легких, л ИГ - индекс Генслера, %

МВЛ - максимальная вентиляция легких, л/мин МОД - минутный объем дыхания, л/мин

МОС25, 50, 75 - максимальная объемная скорость при выдохе 25, 50 или 75% ФЖЕЛ

ОГК - окружность грудной клетки, см

ОФВ, - объем форсированного выдоха за первую секунду, л

ПОС - пиковая скорость форсированного выдоха, л/с

РД - резерв дыхания, л/мин

РОвд- резервный объем вдоха, л

РОвыд — резервный объем выдоха, л

СВМЖ - силовая выносливость мышц живота, сек.

СВМС - силовая выносливость мышц спины, сек.

СОС 25-75_ средняя объемная скорость на участке 25-75 % ФЖЕЛ, л/с

ФЖЕЛ - форсированная жизненная емкость легких, л

ЦНС - центральная нервная система

ЧД - частота дыхания, кол/мин

С02 - углекислый газ

02 - кислород

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Европейский Север России, является природно-климатической зоной сурового климата, дискомфортной для проживания и предъявляющей высокие требования ко всем системам организма, особенно к аппарату внешнего дыхания [3,49, 116]. Именно органам дыхания на Севере отводится особая роль в процессе терморегуляции, а так же в обеспечение организма кислородом для поддержания соответствующего уровня окислительно-восстановительных процессов и кислотно-щелочного баланса [30, 119]. Состояние системы внешнего дыхания у детей-северян находится в состоянии функционального напряжения, что сопровождается снижением экономичности легочного газообмена [48].

Сколиоз является одним из самых распространенных заболеваний школьников Севера. Сколиоз выявляется у 2-8% детей [9,74, 89, 116, 147]. Известно, что деформация позвоночника, которая сопровождается изменениями топографии спинномозгового канала, спинного мозга и его оболочек, ведет к натяжению корешков спинного мозга, сдавлению их отечными тканями и ущемлению их в межпозвонковых отверстиях [151]. Это в свою очередь приводит к нарушению нормальной иннервации внутренних органов [111] и соматической мускулатуры [59], в том числе и обеспечивающих дыхательную функцию [130, 153, 199, 209].

К настоящему времени проведены исследования по изучению вентиляционной функции легких и флоуметрических показателей у здоровых школьников [45, 52, 81, 87, 117], у подростков, употребляющих психоактивные вещества [88], а так же показателей внешнего дыхания у школьников со сколиозом ИЫУстепени [58, 59, 74, 80, 106, 173, 203]. Вместе с тем сведения о флоуметрических показателях внешнего дыхания у детей младшего и среднего школьного возраста со сколиозом начальных степеней (1-Пстепени), немногочисленны [58, 109], а у детей, жителей Европейского Севера, носят

единичный характер [151, 152]. Исходя из этого, проведенное исследование является актуальным и имеет важное теоретическое и практическое значение.

Цель и задачи исследования. Цель работы - установить особенности бронхиальной проходимости на основе анализа параметров кривой поток-объем при сколиозах начальных степеней у детей младшего и среднего школьного возраста, жителей Европейского Севера.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Изучить объемные и скоростные показатели форсированного выдоха у детей младшего школьного возраста со сколиозом 1-П степени в сравнении с контрольной группой.

2. Исследовать величины форсированного выдоха у детей среднего школьного возраста со сколиозом начальных степеней.

3. Определить внутрисистемные и межсистемные зависимости флоуметрических показателей дыхательной системы у детей основной и контрольной группы.

Научная новизна. Впервые установлены особенности годовой динамики объемных и скоростных параметров форсированного выдоха у школьников младшего и среднего школьного возраста со сколиозом 1-П степени, родившихся и постоянно проживающих в условиях Европейского Севера. Выявлено статистически значимое снижение возрастной динамики жизненной емкости легких (ЖЕЛ), форсированной жизненной емкости легких (ФЖЕЛ), объема форсированного выдоха (ОФВ]) у детей со сколиозом по сравнению с величинами этих показателей в контрольной группе. Установлено статистически значимое снижение флоуметрических показателей у детей со сколиозом 1-П степени, по сравнению с должными величинами. Выявлены особенности внутрисистемных взаимосвязей флоуметрических параметров внешнего дыхания у детей младшего и среднего школьного возраста со сколиозом 1-П степени. Наибольшее число связей отмечено между объемными параметрами форсированного выдоха. Установлены межсистемные взаимосвязи объемных

флоуметрических показателей у детей младшего и среднего школьного возраста со сколиозом, со значениями антропометрии. У детей со сколиозом четко выражена межсистемная взаимосвязь объемных переменных с показателями длины тела, массы тела и окружности грудной клетки. Наиболее тесные корреляционные взаимосвязи выявлены у детей среднего школьного возраста со сколиозом. Для детей младшего школьного возраста со сколиозом, была характерна более простая структура корреляционных взаимосвязей между флоуметрическими параметрами по сравнению с контрольной группой.

Практическая значимость. Выявленные особенности флоуметрических показателей внешнего дыхания у детей-северян младшего и среднего школьного возраста со сколиозом начальных степеней, дают представление об изменении функции органов дыхания под влиянием деформации позвоночника и климатических факторов, дополняя этим сведения по возрастной и экологической физиологии.

Материалы исследования используются в учебном процессе в Северном арктическом федеральном университете на кафедре адаптивной физической культуры и физиологии спорта (акт о внедрении от 15.04.2013), в Северном государственном медицинском университете на кафедре гигиены и медицинской экологии (акт о внедрении от 14.05.2013), в ГБООУ АО Архангельской санаторной школе-интернат №1(акт о внедрении от 04.05.2013).

Основные положения, выносимые на защиту.

1. У школьников со сколиозом 1-И степени, жителей Европейского Севера, наблюдаются существенные функциональные изменения в системе внешнего дыхания.

2. Годовой прирост величин, характеризующих проходимость бронхов, у детей со сколиозом начальных степеней меньше по сравнению с детьми без сколиоза.

3. Для детей со сколиозом характерны более тесные, по сравнению с контрольной группой, внутрисистемные и межсистемные зависимости флоуметрических показателей.

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на научной конференции «Современные проблемы и развитие физической культуры и спорта» (Архангельск, 2008); Ломоносовских чтениях студентов и аспирантов (Архангельск, 2009); I региональной молодежной научно-практической конференции «Актуальные проблемы физиологии человека на севере» (Архангельск, 2010); ежегодной региональной научно-практической конференции «Физическая культура, спорт и здоровье нации в XXI веке» (посвященную 44-м Беломорским Играм и 65-летию Победы в Великой Отечественной войне) (Архангельск, 2010); Ломоносовских чтениях студентов и аспирантов (Архангельск, 2011); II апрельских чтениях памяти Профессора М.В. Пиккель (Архангельск, 2011); «Развитие Северо-Арктического региона: проблемы и решения» (научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов САФУ имени М.В. Ломоносова) (Архангельск, 2012), всероссийской научно практической конференции ФК и спорта в современном обществе (Архангельск, 2012). По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ, из которых 2 в ведущих рецензируемых научных журналах из списка ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 115 страницах машинописного текста и состоит из введения, трех глав, заключения, выводов. Работа проиллюстрирована 15 таблицами и 12 рисунками. Список литературы включает 162 отечественных и 47 зарубежных публикаций.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1. Особенности внешнего дыхания у детей-северян

Дыхательная система обеспечивает нормальную жизнедеятельность человека. Именно органам дыхания отводится особая роль по обеспечению организма кислородом для поддержания соответствующего уровня окислительно-восстановительных процессов и кислотно-щелочного баланса [50]. Как правило, при поражении одного отдела дыхательного аппарата нарушается и функция всей системы, к этой системе относится дыхательная мускулатура, в результате ухудшается вентиляция легких и нарушается, в той или иной степени, вся система газообмена [26,164]. Эти патологические изменения неблагоприятно сказываются на функциональных возможностях всего организма. Климат и экология Севера предъявляет особые требования к системе дыхания [91, 116].

Дыхание обеспечивает постоянное поступление в организм кислорода, необходимого для осуществления окислительных процессов, являющихся источником энергии [127, 156].

Процесс дыхания можно условно разделить на 3 этапа: внешнее дыхание; транспорт газов кровью; внутреннее дыхание [115].

Внешнее дыхание осуществляет газообмен между внешней и внутренней средой и является важным показателем функционального состояния организма в разные возрастные периоды [19, 98]. Внешнее или легочное дыхание включает в себя два процесса - вентиляция и газообмен в легких. Легочная вентиляция - это циклический процесс вдоха и выдоха, в результате которого происходит газообмен между атмосферным и альвеолярным воздухом [66,149].

Транспорт газов кровью представляет собой доставку кислорода к тканям и обратный транспорт углекислого газа, что обеспечивается деятельностью сердечно-сосудистой системы. Внутреннее дыхание представляет собой обмен газов в периферических органах и тканях. Состоит из двух подэтапов: транспорта

газов через капиллярно-тканевую мембрану и биологического окисления [115, 141, 191].

Функция легочного дыхания обеспечивается работой системы внешнего дыхания, которая включает: легкие и малый круг кровообращения (обеспечивают артериализацию крови), грудную клетку с дыхательной мускулатурой (обеспечивающие дыхательный акт) и систему регуляции дыхания (дыхательный центр и другие отделы центральной нервной системы). Нарушения любого из этих звеньев могут приводить к развитию дыхательной недостаточности [100, 169].

Главная функция внешнего дыхания заключается в поддержании оптимального газового состава артериальной крови: парциального давления кислорода и углекислого газа. Эта функция выполняется не только в обычных условиях окружающей среды, но и в широком диапазоне изменений жизнедеятельности организма [36, 56, 73, 143]. Насыщение крови кислородом регулируется основными функциями внешнего дыхания: вдохом и выдохом, также немаловажную роль играет частота и глубина дыхания, состояние красной крови [90, 97].

Дыхательную недостаточность могут вызывать следующие причины:

1)поражение органов дыхания: воздухопроводящих путей и легочной паренхимы — собственно легочная недостаточность;

2)поражение костно-мышечного каркаса грудной клетки и плевры:

а) нарушение подвижности ребер, б) поражение плевры (сухой и экссудативный плеврит, плевральные спайки), в) поражение дыхательной мускулатуры (на уровне периферической нервной системы, нервно-мышечной передачи, поражение мышечной ткани — диафрагмы и межреберной мускулатуры);

3)нарушение регуляции дыхания — гипервентиляционный синдром, патологические изменения центральной нервной системы (опухоли, кровоизлияния, травмы и др.) [127, 141].

Нарушения легочной вентиляции могут протекать по типу: рестрективных, обструктивных, смешанных.

Рестрективные (ограничительные) нарушения связаны с увеличением эластического сопротивления. Это может быть связано с поражением легочной паренхимы (снижается ее эластичность), возникновением плевральных спаек [31].

Заболевания, сопровождающиеся рестриктивными нарушениями, можно разделить на две группы - легочные и внелегочные. При внелегочных заболеваниях нарушены либо преимущественно вдох, либо, в равной степени, и вдох и выдох. Основной признак рестриктивных нарушений независимо от причины - уменьшение легочных объемов, в первую очередь - общей емкости и ЖЕЛ. При легочных заболеваниях обычно снижается остаточный объем, а показатели скорости форсированного выдоха не изменяются. Более того, ОФВ]/ ФЖЕЛ может быть даже увеличенным, то есть скорость воздушного потока оказывается повышенной для данного объема легких [51, 178].

Инспираторные нарушения при внелегочных заболеваниях обусловлены либо слабостью инспираторных мышц, либо ригидностью грудной клетки. В обоих случаях усилия инспираторных мышц оказывается недостаточно, чтобы существенно расширить грудную клетку. В результате снижается общая емкость легких, а скорость воздушного потока на выдохе остается нормальной. Остаточный объем, как правило, существенно не изменяется. Если причина инспираторных нарушений - слабость инспираторных мышц, то снижается максимальное давление на вдохе.

Смешанные (инспираторно-экспираторные) нарушения характеризуются, помимо описанных изменений, еще и невозможностью глубоко выдохнуть (то есть увеличением остаточного объема). Причина - либо слабость экспираторных мышц, либо деформация грудной клетки, в результате которой при объеме легких меньше ФОЕ резко снижается ее податливость [66, 116, 201].

Морфологические преобразования аппарата внешнего дыхания лежат в основе изменений с возрастом бронхиальной проходимости. Изменения проходимости дыхательных путей неравномерны. Некоторое ускорение развития происходит от 10 до 12 лет [128]. Улучшение проходимости дыхательных путей совпадает с этапами формирования бронхиального дерева, на протяжении которых расширение дыхательных путей преобладает над их удлинением. И наоборот, плавное изменении проходимости происходит при замедленном развитии и росте дыхательных путей. Изменения воздухоносных путей связаны с физическим развитием, особенно с длиной и площадью поверхности тела [94, 192, 193]. Проба форсированной жизненной емкости легких позволяет оценить состояние механических свойств аппарата вентиляции и проходимости дыхательных путей [195]. ФЖЕЛ увеличивается прямо пропорционально возрасту ребенка. Достоверные половые отличия выявлены только в 10 лет [29]. В работе Кузнецовой Т.Д., половые различия показателя выявляются во всех возрастных группах [84]. Данная возрастная динамика ФЖЕЛ свидетельствует об увеличении силы дыхательных мышц, растяжимости легких [175]. У детей регистрируются более высокие показатели значения индекса Тиффно, чем у взрослых. ИТ у мальчиков составляет 84% в 7 лет и 90% в 10 лет, у девочек 90 и 86%. Такое изменение ИТ объясняется тем, что чем меньше ребенок, тем меньше у него объем ЖЕ�