Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Функциональное состояние кардиореспираторной системы у школьников старших классов с повышенной учебной нагрузкой и различным двигательным режимом

ВАК РФ 03.03.01, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Функциональное состояние кардиореспираторной системы у школьников старших классов с повышенной учебной нагрузкой и различным двигательным режимом"

На правах рукописи

Кимяева Светлана Игоревна

ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ КАРДИОРЕСПИРАТОРНОЙ СИСТЕМЫ У ШКОЛЬНИКОВ СТАРШИХ КЛАССОВ С ПОВЫШЕННОЙ УЧЕБНОЙ НАГРУЗКОЙ И РАЗЛИЧНЫМ ДВИГАТЕЛЬНЫМ РЕЖИМОМ

03.03.01 - физиология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

005549111 2 а МАП 2014

Челябинск-2014

005549111

Диссертация выполнена в ГБОУ ВПО "Красноярский государственный медицинский университет имени профессора В.Ф.Войно-Ясенецкого"

Научный руководитель — доктор биологических наук, профессор,

Людмила Аркадьевна Михайлова

Официальные оппоненты: Гребнева Надежда Николаевна,

доктор биологических наук, профессор, зав. кафедрой медико-биологических дисциплин и безопасности жизнедеятельности ФГБОУ ВПО « Тюменский государственный университет»

Малафеева Светлана Николаевна,

кандидат биологических наук, профессор, зав. кафедрой анатомии, физиологии и валеологии ФГБОУ ВПО «Уральский государственный педагогический университет», г. Екатеринбург

Ведущее учреждение - ГБОУ ВПО «Кемеровская государственная медицинская академия»

Защита состоится 26 июня 2014 года в 12:00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.295.03 при ФГБОУ ВПО «Челябинский государственный педагогический университет» по адресу: 454080, г. Челябинск, пр. им. В.И. Ленина, 69, конференц-зал (ауд. 116).

С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале библиотеки ФГБОУ ВПО «Челябинский государственный педагогический университет» и на сайте http:/ www.scpu.ru/dissovet_new_obyavleniya.html.

Автореферат разослан « // » мая 2014 г.

/ г\

Ученый секретарь ( }

диссертационного совета, ( Jh"**

доктор биологических наук '' П.А. Байгужин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Реформирование школьного образования на рубеже 2000-х привело к значительному увеличению учебной (в 1,5-2 раза) и информационной нагрузки, преобладанию статических нагрузок (Айзман Р.И. с соавт., 2006,2011; Бирюкова Н.А., 2006; Онищенко Г.Г., 2007; Шибкова Д.З., 2007-2012; Шлык Н.И. с соавт., 2009), что оказывает негативное влияние на рост, развитие, функциональное состояние и здоровье школьников в целом (Безруких М.М. с соавт., 2006; Кучма В.Р., 2007-2013; Ямпольская Ю.А., 2007; Сухарева JI.M., 2009; Солодовников Ю.Л., 2010; Байгужин П.А., 2011). Среди учащихся школ инновационного типа (гимназии, лицеи и профильные классы) в 1,5-2 раза чаще по сравнению с обычной школой диагностируются функциональные нарушения, в 1,3 раза - хронические заболевания, в 1,5-1,6 раза — патологическая пораженность (Казин Э.М. с соавт., 2008; Тимошенко К.Т., 2008; Манюхин А.И., 2010), а существенное сокращение (на 8590 % от необходимого уровня) двигательной активности (Быков Е.В. с соавт., 2001; Баранов А.А. с соавт., 2005, 2012; Исаев А.П. с соавт., 2010; Webber Larry S. et al., 2012; Garsia-Continente X. et al., 2013) негативно влияет на функциональные возможности кардиореспираторной системы детей и подростков (Крукович Е.В. с соавт., 2004, Псеунок А.А., 2005; Бурханов А.И. с соавт., 2006; Быков Е.В. с соавт., 2012; Bailey D. et al., 2012; Buchan D. S. et al., 2012; Cinteza E., 2013) и способствует росту болезней органов дыхания (на 18%), кровообращения (на 35%), а также костно-мышечной - системы (на 45%) (Баранов А.А. с соавт., 2006, 2012).

Несмотря на многочисленные исследования по вопросу влияния различных режимов двигательной активности на функциональное состояние организма (Рубанович В.Б., 2004, 2012; Негашева М.А. с соавт., 2005; Быков Е.В. с соавт., 2012; Nami R. et al., 2000; Cortez-Cooper M. Y. et al., 2005; Otsuki T. et al., 2007; Rangul V. et al., 2012; Buchan D.S. et al., 2013) остается неоднозначным мнение по поводу рациональной интенсивности, продолжительности и кратности занятий, обеспечивающих оптимальную эффективность оздоровительных занятий у учащейся молодежи.

Цель работы: выявить особенности внешнего дыхания и функционального состояния сердечно-сосудистой системы у школьников старших классов, обучающихся по программе с углубленным изучением отдельных предметов и различным двигательным режимом.

Задачи исследования:

1. Дать характеристику физического развития и физической подготовленности школьников старших классов с различным уровнем двигательной активности.

2. Выявить половые особенности и динамику статических и динамических показателей внешнего дыхания у старшеклассников, в течение года находящихся на различном двигательном режиме.

3. Оценить влияние двигательной активности на гемодинамические показатели и стабильность сердечного ритма старшеклассников с различным типом вегетативной реактивности.

Научная новизна исследования. Впервые в результате проведенного комплексного обследования школьников старших классов, обучающихся по специальным программам с углубленным изучением отдельных предметов, показано:

- повышенная учебная нагрузка не изменяет направленности реализации генетической программы роста и развития школьников (основные показатели физического развития соответствуют возрастным нормативам, установленным для других регионов РФ), но не способствует повышению физической работоспособности и параметров, её формирующих;

- наличие половых отличий (в срезе одного учебного года) основных показателей внешнего дыхания и сердечно-сосудистой системы;

- зависимость показателей вариабельности сердечного ритма только от типа вегетативной реактивности.

Установлено, что школьники, обучающиеся по специальным программам с углубленным изучением отдельных предметов и в течение года занимающиеся дополнительно циклическими и игровыми видами спорта, в отличие от сверстников с обычным двигательным режимом, повышают свои показатели общей физической подготовленности и выносливости, а также и отдельные параметры физического развития.

Показано, что при интенсивной учебной нагрузке дополнительная систематическая физическая активность в течение учебного года приводит к увеличению резервных возможностей системы внешнего дыхания, изменению паттерна дыхания, обладающего более высокими скоростными показателями воздушных потоков; а также способствует формированию экономичной сердечной деятельности.

Теоретическая значимость работы заключается в расширении представлений о функциональном состоянии систем внешнего дыхания, сердечно-сосудистой и особенностей их регуляции со стороны автономной нервной системы у лиц подросткового и юношеского возраста, обучающихся по специальным учебным программам. Выявлен характер влияния разных режимов двигательной активности на организм подростков, на особенности регуляции и становления указанных систем на этом периоде онтогенеза, уточнены степень формирования этих систем организма, а также характер основных корреляционных взаимовлияний режима двигательной активности и показателей физического развития, системы внешнего дыхания и сердечнососудистой системы.

Результаты проведенного исследования внедрены в учебно-педагогический процесс и используются при чтении курса лекций по физиологии в вузах городов Красноярска (КрасГМУ, КГПУ), Новосибирска (НГПУ), Омска (СибГУФК), а также используются аспирантами и соискателями, занимающимися исследованиями в данной области, для анализа сравнительных исследований показателей указанных систем у лиц подросткового и юношеского возраста.

Апробированный режим двигательной активности используется в учебно-воспитательном процессе КГОАУ «Школа космонавтики» г.Железногорска. Результаты исследования используются в работе научно-исследовательской лаборатории «Физиология» КГОАУ «Школа космонавтики» (школьники, занимающиеся научной работой и представлявшие результаты исследований на конференциях различного ранга).

Положения, выносимые на защиту:

1. У школьников старших классов, обучающихся по программе с углубленным изучением отдельных предметов, дополнительная двигательная активность способствует более выраженным различиям физического развития и физической подготовленности в течение учебного года, а также повышению резервных возможностей и эффективности внешнего дыхания.

2. В старшем школьном возрасте повышается экономичность сердечной деятельности, наиболее ярко выражена динамика у представителей мужского пола, а высокая стабильность сердечного ритма характерна для лиц женского пола. Систематические физические занятия игровыми и циклическими видами спорта способствуют поддержанию стабильности сердечного ритма.

Апробация работы. Результаты работы доложены и обсуждены: Всероссийская научно-практическая конференции «Физическая культура, здравоохранение, образование» (г. Томск, 2008г.); Международная научно-практическая конференция «Психолого-педагогические и медико-биологические проблемы физической культуры, спорта, туризма и олимпизма» (Челябинск, 2011); Международная конференция «Физическая культура, здравоохранение, образование» (Томск, 2011); Всероссийская конференция «Здоровьесберегающая деятельность в системе образования» (Кемерово, 2011); VII Сибирский съезд физиологов (Красноярск, 2012).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 научных работ, из них 6 - в научных изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки России для публикации основных научных результатов на соискание научной степени кандидата биологических наук.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из: обзора литературы, главы с описанием организации и методов исследования, главы собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций, приложения. Материал изложен на 138 страницах машинописного текста, иллюстрирован 19 таблицами и 21 рисунком. Список литературы содержит 271 источник, из них 50 публикаций зарубежных авторов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Организация и методы исследования

Работа выполнена на кафедре физиологии человека (зав. каф. -д.м.н., проф. Савченко A.A.) государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Красноярский государственный медицинский университет имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого" Министерства здравоохранения РФ, а также на базе краевого государственного образовательного автономного учреждения «Школа космонавтики», школа-интернат с углубленным изучением отдельных предметов, г. Железногорск, Красноярского края.

Диссертационное исследование проводилось в рамках научного направления ГБОУ ВПО «Красноярский государственный медицинский университет имени проф. В.Ф.Войно-Ясенецкого Минздрава РФ» «Здоровье здоровых». Исследования поддержаны грантом КГАУ «Красноярский краевой фонд поддержки научной и научно-технической деятельности» (2009-2010 г.г.).

В качестве объекта исследования были выбраны старшеклассники подросткового и юношеского возраста 15-18 лет (согласно схеме возрастной периодизации онтогенеза человека, 1965г.) европеоидной расы, обучающиеся в КТО АУ «Школа космонавтики» г. Железногорска Красноярского края в количестве 777 человек: 47,4% составляли лица мужского пола и 52,6% - лица женского пола. Исследования проводились в оборудованных медицинских кабинетах.

Критерии включения. Включенные в работу учащиеся относились к I, II и III (при отсутствии хронических заболеваний органов дыхания и кровообращения) группам здоровья и не болели ОРВИ в течение последних 3 месяцев перед обследованием. Все обследованные с момента рождения проживали в городах и селах Красноярского края, находившихся в одном часовом поясе (различия по широте нахождения места жительства не превышали ±10 угл. град.). Предварительно все учащиеся были осмотрены терапевтом, окулистом, отоларингологом, хирургом, был проведён анализ историй их развития. Девочки и девушки обследовались в I фазу менструального цикла (фолликулярную).

Формирование групп сравнения проводилось по следующим признакам:

- пол (мужской и женский);

- режим двигательной активности:

• I группа (296 человек, 38,8%) имела повышенную двигательную активность, включающую дополнительные занятия в школьных секциях игровых и циклических видов спорта (2-6 академических часов в неделю);

• II группа (481 человек, 62,2%) находилась на обычном двигательном режиме (не превышающем, в среднем, 8-10 тыс. шагов в сутки), включающим занятия физической культурой в течение 2 часов в неделю по обязательной образовательной программе Министерства образования РФ.

Время обследования и сравнение результатов - начало (сентябрь) и окончание (май) учебного года.

Проведенный анализ полученных результатов обследования различных возрастных групп по функциональным показателям показал значимые отличия только между возрастными интервалами. Статистически значимых отличий между 15 и 16-летними, а так же между 16-17-летними не выявлено, что позволило объединить их в единую возрастную группу для дальнейшего обсуждения.

Антропометрические измерения у подростков проводились в оборудованных медицинских кабинетах школы стандартным набором антропометрических инструментов, прошедших метрическую поверку и широко используемых в научных исследованиях. Использовалась методика, описанная в пособии В.В. Бунака «Антропометрия» и принятой в НИИ антропологии МГУ им. М.В. Ломоносова (1941). Антропометрическое обследование включало измерение 29 параметров и оценку компонентного состава сомы по формулам I. Ма1е1ка (1921), массо-ростовые соотношения, индексы пропорциональности тела, крепости телосложения, площади поверхности тела по общепринятым для детского контингента формулам.

Функциональное состояние системы внешнего дыхания

оценивалось на аппаратно-программном комплексе «Уа1е1йа+», через 1,5-2 часа после приёма пищи, в условиях температурного комфорта, после 20-минутого отдыха в положении сидя. Все показатели приведены к системе ВТР8. Измерялись основные спирометрические показатели дыхания (объемные характеристики, показатели форсированного выдоха, кривой форсированного выдоха в координатах «поток-объем»), вычислялись их должные значения и оценивались согласно таблицам Р.Ф. Клемента (1994).

Состояние сердечно-сосудистой системы. Артериальное давление (АД) измеряли по методу Короткова. Частоту сердечных сокращений (ЧСС) измеряли пальпаторно на сонной и лучевой артериях. Рассчитывали следующие показатели: пульсовое артериальное давление (ПД), среднее артериальное давление (АДср), систолический объем (СО), минутный объем кровообращения (МОК), сердечный индекс (СИ), общее (ОПСС) и удельное (УПС) периферическое сопротивление, «двойное произведение» (ДП).

Были проведены следующие функциональные пробы: нагрузочная проба Мартине и комбинированная проба Пашона-Мартине (сочетание ортопробы с 20 приседаниями за 40 секунд).

Показатели электрокардиографии (ЭКГ) регистрировали на аппаратно-программном комплексе «Уа1еп1а+» в 12 стандартных отведениях, через 1,5-2 часа после приёма пищи, в условиях температурного комфорта, после 20-минутого отдыха в положении лежа.

Оценка вегетативного гомеостаза проводилась на основании данных кардиоритмографии (КРГ). Для исследования вегетативной обеспеченности организма использовалась активная ортостатическая

проба (АОП). Регистрация изменений кардиоцикла проводилась на аппаратно-программном комплексе «Valenta+», через 1,5-2 часа после приёма пищи, в условиях температурного комфорта, после 20-минутого отдыха в положении сидя. Анализ ритмограммы проводился автоматически. Рассчитывались следующие показатели: длительность кардиоцикла (М), [с]; мода (Мо) [с]; амплитуда моды (АМо), [%]; вариационный размах (АХ), [с]; индекс напряжения (ИН), [усл.ед.]; индекс вегетативного равновесия (ИВР), [усл.ед.], вегетативный показатель ритма (ВПР), [усл.ед.]. Исходный вегетативный тонус и вегетативная реактивность оценивались согласно рекомендациям H.A. Белоконь с соавт. (1987) и A.M. Вейна (2000). Для оценки механизмов регуляции деятельности сердечнососудистой системы использован спектральный анализ согласно рекомендациям (Баевский P.M. с соавт., 1997, 2001; Heart rate..., 1996).

Математическая обработка результатов исследования проводилась при помощи пакета прикладных программ Microsoft Office 2007 (MS Excel) и программы STATISTICA 6.0 (StatSoft Inc, США) с использованием общепринятых методов вариационной статистики, корреляционного и факторного анализа (Лакин Г.Ф., 1990; Гланц С., 1998). Анализ распределения исследуемых величин показал отклонения от нормального. Количественные переменные представлены в виде медианы (25; 75 процентили). Их сравнение в независимых группах выполнено с помощью критерия Манна-Уитни, при парных сравнениях (до-после) - с помощью критерия Вилкоксона для расчета коэффициентов достоверности различий между группами, критический уровень значимости (р) которых принимался равным менее 0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Морфофункциональная характеристика обследованных детей

Сравнение уровня основных показателей физического развития у школьников, обучающихся по специальным учебным программам, с данными литературы показало, что они соответствуют возрастным нормативам других регионов страны (Рахманов P.C. с соавт., 2006; Гречкина Л.И. с соавт., 2007; Ямпольская Ю.А., 2007; Сидорова И. Ю., 2009; Никитин Ю.П. с соавт., 2013). Школьники, находящиеся на повышенном двигательном режиме, имеют более высокий уровень (р<0,05) обхватных размеров грудной клетки (ОГК в паузе на 3,503,00 см у лиц мужского пола), индекса Эрисмана (на 2,30-3,00 см и

0,40-1,40 см у представителей мужского и женского пола соответственно), индекса Пинье (на 11,9-18,9% и 7,9-13,7%), силы кисти (на 5,3-7,9%), р<0,001 у лиц мужского пола) и показателей физической подготовленности (рис 1). Анализ теста Купера показал, что к концу учебного года у лиц с повышенной ДА улучшается общая физическая работоспособность и достигает выше среднего уровня, в то время как у лиц с обычной ДА является удовлетворительной (Дубровский В.И., 1999).

-¿Г*

Сгибание-разгибание рук в упоре лежа

Прыжки ч/з мин

Прыжки ч/з скак, мин.

Прыжки ч/з скак, мин.

12-мин.

Бег 2-3 км

■ муж -О-жен

Рис. 1. Отличия показателей физической подготовленности (%) у учащихся с различной ДА в конце учебного года (повышенная ДА по отношению к обычной).

Примечания: межгрупповые отличия при р<0,05: * - у лиц мужского пола; ■¿Г - у лиц женского пола.

Таким образом, независимо от уровня ДА, все группы подростков в течение года имеют положительную динамику основных параметров физического развития. Степень прироста показателей физического развития и подготовленности значимо выше у лиц, систематически занимающихся циклическими и игровыми видами спорта, что проявляется в развитии общей (бег 3-2 км - 6,6-6,4% у старшеклассников мужского и женского пола с повышенной ДА против 0,5-2,7% в группах контроля соответственно) и специальной выносливости (прыжки через скакалку за 2 мин - 11,0-7,4% против 5,8-3,9%, за 3 минуты - 11,718,8% против 4,5-3,7%) в группах с контроля).

Состояние системы внешнего дыхания у школьников старших

классов

Сравнение уровня основных показателей внешнего дыхания (СВД) у лиц подросткового и юношеского возраста обучающихся по специальным учебным программам, показало, что они не выходят за пределы должных величин согласно таблицам Клемента Р.Ф. (1994). Выявлены половые особенности функционирования СВД. У старшеклассников мужского пола в состоянии покоя глубина дыхания (ДО на 20,1-20,4 %, р<0,001), резервные возможности (ЖЕЛ на 30,6-33,1 %, РОвд на 27,7-38,1%, РОвыд на 38,5-45,1%, ФЖЕЛ на

34.3-37,5%, , р<0,001), а также скорость воздушного потока (ПОС на

31.4-33,2 %, МОС25-85 на 19,0-25,7% и 30,4-37,3% , СОС25-85 на 20,921,5% и 30,1-40,2 % в начале и конце учебного года соответственно) выше, чем у сверстниц (р<0,001), что согласуется с данными других регионов (Давыденко Л.А, 2004; Крукович Е.В. с соавт., 2004; Кабанов С.А. с соавт., 2005; Солонин Ю.Г. с соавт., 2008, 2012). Кроме этого, форсированное дыхание у старшеклассниц сопровождается уменьшением его глубины (ОФВ1на 37,3-33,4%, р<0,001; ПОС на 31,4-33,2 %, р<0,05) при отсутствии различий по временным параметрам, что, возможно, обусловлено менее развитой дыхательной мускулатурой по сравнению со старшеклассниками мужского пола (ОПОС на 6,0-17,6 %, р<0,05), и согласуется с данными других авторов (Бартош О.П. с соавт., 2003; Мальцева Е.А., 2011).

Расчет жизненного индекса (ЖИ) у старшеклассников показал высокие, соответствующие уровню взрослых, значения (Апанасенко ГЛ., 2004; Айзман Р.И. с соавт., 2006). Показатели лиц мужского пола значительно превышают уровень лиц женского пола (на 19,922,0%, р<0,001), что подтверждается аналогичными данными из других регионов (г.г. Рязань, Сыктывкар, Республика Саха) (Сауткин М.Ф. с соавт., 2006; Солонин Ю.Г. с соавт., 2008, 2012; Гоголев E.H. с соавт., 2012). В обследуемых группах, независимо от пола, отмечено улучшение результатов (р<0,001) дыхательных проб к концу учебного года (в пробе Штанге на 5,8-9,8%, в пробе Генчи на 12,9-11,1% у представителей мужского и женского пола соответственно), при этом показатели старшеклассников мужского пола значительно превышают (р<0,001) уровень сверстниц в пробе Штанге на 36,3-31,3%, в пробе Генчи на 14,8-16,7%.

Динамические наблюдения основных параметров СВД показали, что у старшеклассников мужского пола к концу учебного года увеличивается экономичность (за счет увеличения ДО на 4,4%,

р<0,001) и эффективность дыхания: наблюдается положительная динамика МОС200-1200 и снижение ТПОС. У старшеклассниц отмечено статистически значимое снижение (р<0,05) абсолютных (МОС50 на 7,4% и СОС25-75 на 4,9%), относительных показателей форсированного выдоха (ЖЕЛ на 3,1%, ФЖЕЛ на 6,0%, МОС25-75 на 12,5-16,0%, СОС25-75 на 6,0%), повышение индекса ПОС/МОС50 (на 6,8%, р<0,01), что указывает на снижение проходимости мелких и средних бронхов.

Школьники, дополнительно занимающиеся в течение года циклическими и игровыми видами спорта, обладают большими резервными возможностями, что проявляется в высоких показателях ЖЕЛ, РОвд, РОвыд и показателях, характеризующих более быстрый тип форсированного дыхания (ФЖЕЛ, ОФВг, ПОС, МОС25) (рис. 2).

Рис. 2. Отличия абсолютных показателей СВД (%) у школьников с различной ДА в конце учебного года (повышенная ДА по отношению к обычной).

Примечания: межгрупповые отличия при р<0,05: * - у лиц мужского пола; т£г - у лиц женского пола.

Анализ результатов проведенных дыхательных проб показал их однонаправленное изменение в течение учебного года, однако у школьников с повышенной ДА положительная динамика результатов была ярче (рис. 3), что согласуется с данными других авторов (Усков Е.В. с соавт., 2003; Зуев О. А., 2008; Буков Ю.А. с соавт., 2011; Ашмарин Д.В., 2013).

Полученные в ходе исследования данные о состоянии СВД у лиц подросткового и юношеского возраста позволяют говорить о процессе реализации генетической программы развития организма (морфогенетические и половые особенности).

□ начало года

□ конец года

Проба Штанге

I группа |н группа I группа п группа муж ^ жен

Проба Гении

Рис. 3. Медианы показателей дыхательных проб у старшеклассников с различной двигательной активностью.

Условные обозначения: межгрупповые отличия: *- при р<0,05, **-при р<0,01, ***-при р<0,001; внутригрупповые отличия в динамике: - при р<0,01; * - при р<0,001.

При этом динамика становления системы внешнего дыхания демонстрирует направленность этого процесса: повышение эффективности и экономичности функционирования дыхательной системы, степень выраженности которых зависит от пола и режима двигательной активности, что демонстрирует лабильность данной системы на этом периоде развития.

Состояние сердечно-сосудистой системы у школьников старших классов

Согласно проведенным исследованиям основные показатели сердечно-сосудистой системы у обследованных школьников не выходят за пределы возрастных нормативов других регионов страны (Горькавая А.Ю., 2009; Колпаков В.В. с соавт., 2011; Лаптева Е.А. с соавт., 2012).

Выявлены половые отличия. У старшеклассников мужского пола по сравнению со своими сверстницами отмечен более высокий уровень САД (на 4,00-4,17%, р<0,01), АДср (на 3,44-5,61%, р<0,001), но более низкая ЧСС в покое (на 2,63-10,66%, р<0,01), что согласуется с данными других регионов (Баранов A.A. с соавт., 2006; Демидов В.А. с соавт., 2008, 2009; Манюхин А. И., 2010; Никитин Ю.П. с соавт., 2013). Кроме этого, МОК поддерживается более

высоким уровнем общего (на 6,03-7,59%, р<0,01) и удельного (на 14,39-15,82%, р<0,001) периферического сопротивления. У старшеклассниц по сравнению со сверстниками сердце работает в более интенсивном режиме, о чем свидетельствует уровень относительных показателей: СИ выше на 12,59-9,74% (р<0,001), УИ -на 8,38-9,22% ( р<0,001), что согласуются с данными других авторов (Будук-оол Л.К. с соавт., 2009; Лаптева Е.А. с соавт., 2012).

Проведение функциональных проб с непредельной стандартной нагрузкой свидетельствует о более экономной работе сердца у лиц мужского пола: сердечный выброс увеличивается в большей степени за счет СО (на 23,35% против 18,74% у лиц женского пола, р<0,001), снижением ЧСС в нагрузке (на 8,33%, р<0,001) и сокращением длительности периода восстановления (на 7,69%, р<0,05). К концу учебного года отмечено увеличение доли лиц с благоприятным для организма (нормотоническим) типом реагирования, независимо от пола (в 1,60 - 1,81 раза, р<0,05): у старшеклассников мужского пола за счет снижения доли лиц с гипертоническим типом реакции (в 1,7 раза, р<0,05), а у старшеклассниц - за счет снижения доли лиц гипотоническим типом (в 1,86 раза, р<0,05). В то время как результаты нагрузочной пробы Мартине у учащихся в соседних регионах Сибири свидетельствуют о высоком проценте благоприятного типа реагирования (от 56,4% до 80%) (Катульская О.Ю. с соавт., 2008; Койносов А.П., 2008), у обследованных школьников г.Железногорска эта доля составляет 47,4-45,3%.

Гемодинамические показатели имеют значимые отличия у школьников с различной ДА. Так, у старшеклассников мужского пола с повышенной ДА по сравнению со сверстниками с обычным двигательным режимом в конце учебного года выявлены более высокие показатели САД, АДср, но более низкая ЧСС в покое, а МОК поддерживается более высоким уровнем общего (на 7,6310,31%, р<0,01) и удельного (на 13,15-12,53%, р<0,001) периферического сопротивления (таблица 1).

Следует отметить, что у старшеклассников мужского пола с обычной ДА сердце работает в более интенсивном режиме: СИ выше на 8,91-11,24% (р<0,001). У старшеклассниц, находящихся на различном двигательном режиме, статистически значимых отличий между группами и динамики МОК в течение года не выявлено.

Таблица 1

Гемодинамические показатели у школьников старших классов в конце учебного года (медиана и квартили)

Показатели мужской пол женский пол Достоверность различий

I группа (с повыш. ДА), п=123 II группа (с обычной ДА), п=118 I группа (с повыш.ДА), п=90 II группа (с обычной ДА), п=90

1 2 3 4

ЧСС, уд/мин. 72,00 [66,00-78,00] 78,00 [72,00-84,00] 76,00 [72,00-78,00] 75,50 [70,50-80,00] р 1-2< 0,001

САД, мм рт. ст. 125,0 [120,0-130,0] 120,0 [110,0-130,0] 115,00 [110,0-120,0] 115,00 [105,0-120,0] р 1-2< 0,05

ДАД, мм рт. ст. 80,00 [75,00-85,00] 80,00 [72,00-85,00] 75,00 [70,00-80,00] 77,00 [70,00-85,00]

СО, мл 63,09 [59,87-67,05] 64,14 [60,50-68,98] 63,75 [60,37-67,80] 63,78 [59,19-67,88] р 1-2= 0,053

МОК, л 4,54 [3,98-5,03] 4,94 [4,42-5,49] 4,86 [4,29-5,29] 4 73 [4,37-5,36] р1-2< 0,001

СИ, л/мин/м2 2,49 [2,17-2,85] 2,77 [2,46-3,07] 2,94 [2,69-3,31] 2,91 [2,68-3,28] р1-2< 0,001

Более активная мышечная нагрузка в течение учебного года способствует формированию экономичной сердечной деятельности, что наиболее ярко проявляется при проведении нагрузочных тестов с непредельной физической нагрузкой: увеличение МОК в большей степени за счет прироста СО (на 24,89 - 22,17 % у представителей мужского и женского пола с повышенной ДА против 20,99 - 15,84% в группе контроля, р<0,01), снижением ЧСС в нагрузке (на 5,00-6,02%, р<0,001) и сокращением длительности периода восстановления (на 18,18%, р<0,001). К концу учебного года среди школьников с повышенной ДА в 2 раза увеличивается (р<0,01) доля лиц с благоприятным (нормотоническим) типом реагирования на нагрузку (проба Мартине) и составляет 61,1 и 58,7% у представителей мужского и женского пола, что превышает (р<0,05) уровень контроля в 1,85-1,56 раза.

Проведение комбинированной пробы Пашона-Мартине позволило выявить статистически значимое снижение ЧСС в группах с повышенной ДА, независимо от пола, по сравнению с исходным уровнем и со сверстниками, находящимися на обычном двигательном режиме в положении лежа, стоя и на 1, 2, 3 минуте восстановления (рис.4).

Рис. 4. Динамика ЧСС у старшеклассников с различным двигательным режимом ДА в пробе Пашона-Мартине.

Примечание: форма конуса — показатель ЧСС в покое (лежа, стоя), форма цилиндра - показатель ЧСС в период восстановления после стандартной нагрузки. Условные обозначения: внутригрупповые различия при

р<0,05; межгрупповые различия при р<0,05.

Суммарная доля лиц с хорошей и удовлетворительной ответной реакцией ССС на нагрузку в группе с повышенной ДА превышает 60%, в то время, как у контрольной группы встречается лишь у каждого 5-го или 6-го школьника, что свидетельствует о соответствующем уровне адаптации организма к физическим нагрузкам и тренированности школьников (Речкалов A.B., 2011).

Состояние вегетативного статуса у школьников старших классов

Согласно данным КРГ у обследованных школьников в состоянии покоя наблюдаются более высокие по сравнению с другими регионами показатели Mo, АХ, SDNN и низкие значения АМо, ИН, ИВР, ВПР (Соловьев B.C. с соавт., 2004; Калюжный Е.А. с соавт., 2011; Мальцева Е.А., 2011). Сердечный ритм у лиц женского пола является более стабильным, чем у лиц мужского пола, что проявляется в значениях вариационного размаха (АХ меньше на 22,15 % и 14,5%), р<0,01), более высоком показателе АМо (на 27,8 и 16,1%, р<0,01) и обеспечивается в большей степени центральными влияниями (значения ИВР больше на 48,2% и 46,1%, р<0,01; ВПР больше на 41,7 и 29,2%, р<0,01 и ИН выше на 64,7-71,9%, р<0,001).

При проведении активной ортостатической пробы (АОП) выявлены определенные отличия в обследуемых группах. У старшеклассниц после выполнения АОП отмечена менее выраженная динамика следующих показателей: снижение Мо (на 20,5-21,5%, против 26,0-29,0% у старшеклассников мужского пола, р<0,01 ) и повышения АМо (на 8,0-8,0%, против 28,0-32,0% у старшеклассников мужского пола, р<0,05), ИН (на 19,5-9,5%, против 76,0 - 62,0%, р<0,01) и относительной стабильности ИВР, ВПР.

Спектральный анализ сердечного ритма (СР) показал снижение абсолютной суммарной мощности спектра (ТР), увеличение индекса вагосимпатического баланса (ЬР/Ш7) и индекса централизации (ЬР+УЬР/НР) у старшеклассников мужского пола по отношению к фоновым значениям в большей степени по сравнению со сверстницами, что можно расценивать как усиление симпатических влияний на СР в ответ на нагрузку. Указанные половые отличия сохраняются и в конце учебного года. Вместе с тем, следует отметить, что у представителей мужского пола СР имеет тенденцию к стабилизации, что проявляется уменьшением ДХ (на 11,63%) и повышением Мо (на 4,08%, р<0,05) и обеспечивается в основном автономным контуром регуляции.

Дополнительные занятия циклическими и игровыми видами спорта в течение учебного года способствуют поддержанию стабильности СР. У старшеклассников мужского пола к концу учебного года наблюдается повышение активности парасимпатического отдела АНС как в состоянии относительного покоя (увеличение Мо на 5,56%, р<0,05; снижении ЧСС на 4,08%, р<0,05 и относительной стабильности АМо), так и в ответ на проведение АОП (стабильность СКО и ИВР, умеренное увеличение АХ на 11,0%, р<0,05; ВПР на 31,1%, р<0,05). Кроме этого, отмечается: снижение Ш^п.и.) % (на 18,8%%, р<0,01); умеренное увеличение АМо (на 30,0%, р<0,05) и ИН (на 62,0%, р<0,01); ЬР(п.и.),% (на 50%%, р<0,001) и ЬЕ/ГО" (на 80,1%). Аналогичные данные получены исследователями из других регионов (Кылосов А.А. с соавт, 2009; Лучицкая Е.С. соавт., 2009; Шлык Н.И. с соавт., 2009; Мальцев А.Ю. с соавт., 2010; Панкова Н.Б. с соавт., 2010; Колпаков В.В. с соавт., 2011).

У школьниц, независимо от двигательного режима, повышается активность парасимпатической АНС (увеличиваются показатели ДХ и СКО) в ортоположении. При этом старшеклассницы, находящиеся на повышенном двигательном режиме на протяжении учебного года сохраняют стабильность

ответных реакций в ответ на АОП, проявляющиеся в умеренном увеличении активности симпато-адреналовой системы (Ы^п.и.) на 22,7%%, р<0,01; и/Ш7 на 72,0%, р<0,01) на фоне стабильности общей мощности спектра. У старшеклассниц, находящихся на обычном двигательном режиме, отмечен более высокий уровень симпатических влияний в ответ на АОП ( увеличивается ЬР(п.и.) на 88,2%%, р<0,001; ЬР/НР на 136,0%, р<0,001; УЪ¥ на 92,0%, р<0,01) на фоне снижения общей мощности спектра по сравнению с девушками I группы (на 20,3%), что согласуется с данными, полученными О. А. Зуевым (2008).

В ходе исследований было установлено, что тип реагирования на АОП определяет как системную гемодинамику, так и формирует сердечный ритм. Это наглядно было подтверждено результатами факторного анализа, в ходе которого были установлены различные весовые значения (по набору и направленности) для ведущих гемодинамических показателей для лиц с нормо-, гипер- и асимпатикотонической реакцией.

Это также касается механизмов, поддерживающих ритм сердца на стабильном уровне. Для лиц с различным типом реакции эти механизмы отличаются: вес значимых волновых характеристик у трех перечисленных групп школьников отличается по направленности, что служит подтверждением различных реакционных способностей и механизмов, обеспечивающих СР при различных доминирующих отделах АНС. Следовательно, анализ функционального состояния ССС должен проводиться, и оцениваться не только с учетом возраста и пола, но и активности отделов АНС.

Таким образом, проведенные исследования позволили выявить особенности функционирования как системы внешнего дыхания, так и сердечно-сосудистой в старшем школьном возрасте. Согласно полученным данным, функционирование этих систем зависит как от физического статуса, пола, вегетативного баланса, так и уровня двигательной активности, в свою очередь напрямую определяемого по результату от вышеперечисленных факторов.

ВЫВОДЫ

1. У старшеклассников, обучающихся по программе с углубленным изучением отдельных предметов, выявлена положительная динамика основных морфофункциональных показателей. Школьники, в течение года дополнительно занимавшиеся игровыми и циклическими видами спорта, по сравнению со сверстниками, находившимися на обычном

двигательном режиме, имеют статистически значимо более высокие показатели обхвата грудной клетки, индекса Пинье, кистевой динамометрии (у представителей мужского пола), а также результаты физической подготовленности и выносливости.

2. У старшеклассников мужского пола по сравнению со сверстницами дыхание более эффективное (жизненная емкость легких превышает на 33,1%, р<0,001), экономичное (дыхательный объем выше на 20,4 %, р<0,001) и характеризуется более высокими (р<0,001) скоростными показателями воздушных потоков (пиковая объемная скорость выше на 33,2%, максимальная и средняя объемная скорость на различных участках воздухоносных путей выше на 30,437,3%) и 30,1-40,2%) соответственно).

3. В результате систематических дополнительных занятий физической культурой у школьников старших классов наблюдалось повышение резервных возможностей внешнего дыхания, что проявлялось в более выраженной положительной динамике форсированной жизненной емкости легких, объема форсированного выдоха за 1с, а также пиковой объемной скорости воздушного потока по сравнению со сверстниками, находящимися на обычном двигательном режиме.

4. Старшеклассники мужского пола независимо от уровня двигательной активности по сравнению со своими сверстницами имели более высокие показатели систолического, диастолического и пульсового артериального давления, величину «двойного произведения», но более низкую частоту сердечных сокращений. Сердечный ритм у старшеклассниц более стабилен (вариационный размах уже на 22,1-14,5%), р<0,01; амплитуда моды выше на 27,816,1%, р<0,01), что обеспечивается в большей степени центральными влияниями.

5. Дополнительные занятия циклическими и игровыми видами спорта в течение учебного года способствуют повышению экономичности работы сердечно-сосудистой системы, что проявляется в снижении частоты сердечных сокращений; повышении суммарной доли лиц с хорошей и удовлетворительной реакцией на нагрузку; поддержании стабильности сердечного ритма.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. С целью сохранения здоровья и повышения резервных возможностей организма школьников старших классов рекомендуется использовать дополнительные занятия двигательной активности в свободное от учебных занятий время. Режим повышенной двигательной активности должен включать

дополнительные (2-3 раза в неделю) занятия продолжительностью по 1-2 академических часа.

2. Виды двигательной активности могут быть выбраны по желанию учащихся и определяться возможностями учебного заведения. Рекомендуемые виды двигательной активности:

- циклические виды спорта (ходьба средней и высокой интенсивности, бег в умеренном и среднем темпе, плавание, катание на коньках и лыжах, танцевальные аэробные упражнения, прыжки на скакалке в умеренном темпе и т.п.);

- игровые виды спорта (баскетбол, футбол, волейбол, и т.п.).

3. Объем и интенсивность нагрузки (не должна превышать 130150 уд/мин в основной части занятия) определяется преподавателем с учетом физического статуса учащегося, уровня индивидуальной физической подготовленности, продолжительности тренировочного процесса (адаптационный период составляет 6-8 недель).

Список публикаций по теме диссертации

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Михайлова Л.А. Особенности физического развития и компонентного состава тела у школьников гЖелезногорска / Л.А. Михайлова, С.И. Кимяева // Сиб. медицинское обозрение. - 2009. -№4. - С. 66-69.

2. Михайлова Л.А. Влияние двигательной активности на состояние системы внешнего дыхания старшеклассников, имеющих повышенные учебные нагрузки / Л.А. Михайлова, С.И. Кимяева // Сиб. медицинское обозрение. - 2012. - №5. - С.41-44.

3. Михайлова Л.А. Динамика физической подготовленности и показателей внешнего дыхания у подростков, обучающихся по специальной учебной программе / Л.А. Михайлова, С.И. Кимяева // Вестник ЮУрГУ. - «Серия Образование, здравоохранение, физическая культура» - 2012.- вып. 31.- С. 41-45.

4. Михайлова Л.А. Динамика физической подготовленности и показателей внешнего дыхания у юношей-подростков, обучающихся по специальной учебной программе / Л.А. Михайлова, С.И. Кимяева // Вестник ЮУрГУ,- 2012. - № 42.- Серия «Образование, здравоохранение, физическая культура», выпуск 33. - С. 29-33.

5. Михайлова Л.А. Динамика физической подготовленности и показателей внешнего дыхания у девушек-подростков, обучающихся по специальной учебной программе / Л.А. Михайлова, С.И. Кимяева // Вестник ЮУрГУ. - Серия «Образование, здравоохранение, физическая культура»,- 2013.- Т. 13.- № 1.- С. 58-62.

6. Михайлова Л.А. Показатели центральной гемодинамики у старшеклассников, имеющих повышенные учебные и двигательные нагрузки / Л.А. Михайлова, С.И. Кимяева // Сиб. медицинское обозрение. - 2013. -№3.- С. 55-58.

Публикации в других изданиях

7. Кимяева С.И. Оптимизация двигательной активности у юношей старшеклассников с повышенными учебными нагрузками / С.И. Кимяева, JI.A. Михайлова // сборник Всероссийской научно-практической конференции «Физическая культура, здравоохранение, образование» ТГУ, г. Томск 2008 г. - С. 70 - 71.

8. Михайлова Л.А. Тендерные особенности физического развития подростков г.Железногорска Г Л.А. Михайлова, С.И. Кимяева, Л.Л. Чеснокова // Актуальные вотэосы биомедицинской антропологии и морфологии,- Красноярск.- 2009.- С. 83-86.

9. Состояние показателей частотно-волнового спектра сердечного ритма у школьников при повышенных учебных нагрузках / М.В. Макарова, Е.И.Прахин, Л.С.Эверт, Т.В. Потупчик, М.В Ларькина.,

С.И. Кимяева // Сборник трудов 13-го Конгресса педиатров России, 2729 сентября 2009 г.- Томск,- 2009.- С. 100.

10. Кимяева С.И. Физическое развитие подростков, обучающихся по специальной учебной программе / С.И. Кимяева, Л.А. Михайлова // Вопросы интегративной физиологии. Выпуск 3,- Красноярск.- 2010.- С. 55-60.

11. Михайлова Л.А. Качество жизни школьников Красноярского края и факторы, его определяющие / Л.А. Михайлова, Л.Г. Желонина, С.И. Кимяева // Вопросы интегративной физиологии. Выпуск З.Красноярск.- 2010,- С. 83-90.

12. Кимяева С.И. Оптимизация двигательной активности у школьников с повышенными учебными нагрузками / С.И. Кимяева, Л.А. Михайлова, Л.Г. Желонина // Матер, межд. науч.-практ. конф. «Психолого-педагогические и медико-биологические проблемы

ÍH3H4ecKoñ культуры, спорта, туризма и олимпизма,- Челябинск.- 2011,. 112-116.

13. Михайлова Л.А. Особенности морфофункционального развития подростков, обучающихся по специальной учебной программе / Л.А. Михайлова, С.И. Кимяева, Л.Г. Желонина // Матер.межд. научно-практ. конф. «Психолого-педагогические и медико-биологические проблемы физической культуры, спорта, туризма и олимпизма: инновации и перспективы развития».- Челябинск,- 2011,- С. 101-105.

14. Михайлова Л.А. Показатели системы внешнего дыхания подростков с повышенными учебными нагрузками и разной двигательной активностью / Л.А. Михайлова, С.И. Кимяева, Л.Г. Желонина // Матер.межд.конф. « Физическая культура, здравоохранение и образование»,- Томск, ТГУ,- 2011,- С. 27-29.

15. Михайлова Л.А. Физическое развитие и качество жизни подростков с различным уровнем двигательной активности / Л.А. Михайлова, С.И. Кимяева, Л.Г. Желонина // Здоровьесберегающая деятельность в системе образования//Матер. Всеросс. конф.- Кемерово.-2011,- С. 208-212.

16. Михайлова Л.А. Морфофункциональный статус старшеклассников, имеющих повышенную учебную нагрузку и различный двигательный режим / Л.А. Михайлова, С.И. Кимяева II VII Сиб.съезд физиологов..- Красноярск,- 2012,- С. 362-363.

17. Михайлова Л.А. Влияние двигательного режима на гемодинамические показатели у старшеклассников, имеющих повышенные учебные нагрузки / JI.A. Михайлова, С.И. Кимяева // Вестник Новосибирского государственного педагогического университета.- 2014,- №1,- С. 42-50.

Сокращения, используемые в автореферате

АД - артериальное давление

АДср - среднее артериальное давление

АМо - амплитуда моды

АНС - автономная (вегетативная) нервная система

ВПР - вегетативный показатель ритма

ДА - двигательная активность

ДАД - диастолическое артериальное давление

ЖЕЛ - жизненная емкость легких

ЖИ - жизненный индекс

ИВР — индекс вегетативного равновесия

ИН — индекс напряжения миокарда

КРГ - кардиоритмография

Мо - мода

МОК - минутный объем кровообращения

МОС (МОС25, МОС50, МОС75, МОС85) - максимальная объемная скорость в момент выдоха первых 25%, 50%, 75%, 85% объема ФЖЕЛ

ОПОС - объем воздуха при достижении пиковой объемной скорости

ОФВ! - объем форсированного выдоха за первую секунду

ПОС — пиковая объемная скорость выдоха

РОвд - резервный объем вдоха

РОвыд - резервный объем выдоха

САД - систолическое артериальное давление

СВД - система внешнего дыхания

СИ - сердечный индекс

СО - систолический объем

СОС25-75 - средн. объемная скорость между 25%и75% объема ФЖЕЛ СОС75_85 - средн. объемная скорость между 75%и 85% объема ФЖЕЛ ССС - сердечно-сосудистая система

ТПОС -время при достижении пиковой объемной скорости ФЖЕЛ - форсированная жизненная емкость легких ЧСС - частота сердечных сокращений

НБ - быстрые волны, (HFn.ii. - в нормализованных единицах) и -медленные волны, (ЬБ п.и. - в нормализованных единицах) ЬР/НР - индекс вагосимпатического баланса АХ - вариационный размах

БОИК - среднее квадратичное отклонение (СКО)

Подписано в печать 14.05.2014 г. Формат 60x90/16. Объем 1,0 уч.-изд. л. Тираж 100 экз. Заказ № 465 Бумага офсетная Отпечатано в типографии "Блиц-принт", ИП Абраменко Д.А., ИНН 245207616685 г. Железногорск Красноярского края, проезд Центральный, 10

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Кимяева, Светлана Игоревна, Красноярск

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Красноярский государственный медицинский университет имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого» Министерства здравоохранения РФ

Л Л Л 1 / « ж ^ Л —.

и*<:итго0290

На правах рукописи

Кимяева Светлана Игоревна

ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ КАРДИОРЕСПИРАТОРНОЙ СИСТЕМЫ У ШКОЛЬНИКОВ СТАРШИХ КЛАССОВ С ПОВЫШЕННОЙ УЧЕБНОЙ НАГРУЗКОЙ И РАЗЛИЧНЫМ ДВИГАТЕЛЬНЫМ РЕЖИМОМ

Специальность 03.03.01 - физиология

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор Л.А. Михайлова

Красноярск - 2014

ОГЛАВЛЕНИЕ

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

Глава 1. МОРФОГЕНЕЗ ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ И СЕРДЕЧНОСОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ У ПОДРОСТКОВ И ЛИЦ ЮНОШЕСКОГО ВОЗРАСТА..........................................................................................................11

1.1 Морфофункциональные особенности развития школьников,

проживающих в различных экологических условиях...............................11

1.2 Состояние системы внешнего дыхания у школьников старших классов............................................................................................15

1.3. Показатели гемодинамики у школьников старших классов с

различной двигательной активностью........................................................21

1.4 Особенности вегетативного статуса у школьников старших классов..........................................................................................................29

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И ДИЗАЙН ИССЛЕДОВАНИЯ..............................33

2.1 Организация и объект исследования......................................33

2.2 Методы исследования..............................................................36

2.2.1 Методы исследования физического развития и физической подготовленности..........................................................................................36

2.2.2 Методы исследования системы внешнего дыхания............38

2.2.3 Методы исследования сердечно-сосудистой системы........40

2.2.4 Методы исследования вегетативного статуса......................42

2.3 Методы математической статистики..........................................45

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ...........47

3.1 Морфофункциональная характеристика школьников

старших классов, обучающихся по программе с углубленным изучением отдельных предметов....................................................................................47

3.2 Сравнительная характеристика показателей внешнего дыхания у школьников старших классов, обучающихся по программе с углубленным изучением отдельных предметов с различным уровнем двигательной активности..............................................................................58

!

3.3 Сравнительная характеристика показателей сердечнососудистой системы у старшеклассников, обучающихся по программе с углубленным изучением отдельных предметов и находящихся на

различном двигательном режиме................................................................68

3.4 Особенности вегетативного статуса у школьников старших

классов, обучающихся по программе с углубленным изучением

отдельных предметов с различным уровнем двигательной активности. 80

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.....................................................................................................88

ВЫВОДЫ.........................................................................................................103

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ.............................................................105

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...................................................................................106

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ.............................................................................136

ПРИЛОЖЕНИЕ...................................................................................................139

3

ВВЕДЕНИЕ

Состояние здоровья взрослого населения во многом предопределено уровнем здоровья и условиями жизни в детстве. Подростковый и юношеский возраст характеризуется недостаточной биологической зрелостью и социальной устойчивостью (Кучма В.Р. с соавт., 2004, 2007; Щедрина А.Г., 2007; Казин Э.М. с соавт., 2008; Рапоппорт И.К., 2009; Никитин Ю.П. с соавт., 2013) и по времени совпадает с окончанием школы, началом подготовки к обучению в вузе, с профессиональной ориентацией и социальным становлением личности. Как отмечается в Государственном докладе Министерства здравоохранения и социального развития РФ от 17 ноября 2011 г. "О положении детей в Российской Федерации" за период с 2008 по 2010 год общая заболеваемость детей в возрасте 0-14 лет выросла на 2,7%, а подростков - на 6,2%, в том числе за счет болезней органов дыхания на 11,5% и системы кровообращения - на 4,1 %. При этом отмечается снижение доли здоровых детей, обучающихся в школах, до 20,7% по сравнению с 33,89% в 2002 году (Государственный доклад Министерства здравоохранения и социального развития РФ от 17 ноября 2011 г. "О положении детей в Российской Федерации" (2010 год)).

В Красноярском крае сохраняется общероссийская тенденция роста заболеваемости детей и подростков (Крукович Е.В. с соавт, 2004; Баранов А. А. с соавт., 2006, 2012; Цветкова М.М., 2007), где лидирующее место занимают болезни органов дыхания - 29,8 %, увеличилась рапространенность функциональных нарушений системы кровообращения (24,0 - 30,3 %) (Государственный доклад о состоянии здоровья населения и деятельности здравоохранения Красноярского края в 2007 году; Галактионова М.Ю. с соавт., 2012).

Показатели распространенности функциональных нарушений у детей и подростков более динамично изменяются под влиянием факторов «внутришкольной среды» (чрезмерная учебная нагрузка, нарушение условий

и режима обучения, стресс-факторы и пр.) (Рапоппорт, И.К., 2005, 2009; Шибкова Д.З. с соавт., 2007; Vriendt Т. et al., 2012; Buchan D. S. et al., 2012).

Реформирование школьного образования на рубеже 2000-х привело к значительному увеличению общеобразовательных учебных заведений нового типа (гимназии, колледжи, лицеи и профильные классы), где учебная нагрузка зачастую превышает нормативные показатели в 1,5 - 2 раза (Бирюкова Н.А., 2006; Бурханов, А.И. с соавт., 2006; Онищенко Г.Г., 2007; Шлык Н.И. с соавт., 2009) и оказывает негативное влияние на рост, развитие, функциональное состояние и здоровье школьников в целом (Безруких М.М. с соавт., 2006; Зорина И.Г., 2006; Ямпольская Ю.А., 2007; Солодовников Ю.Л., 2010; Байгужин П.А., 2011). Среди учащихся школ инновационного типа в 1,5-2 раза чаще по сравнению с обычной школой диагностируются функциональные нарушения, в 1,3 раза - хронические заболевания, в 1,5-1,6 раза - патологическая пораженность (Онищенко Г.Г., 2007; Тимошенко К.Т., 2008; Манюхин А. И., 2010).

Организация учебного процесса, основанная на его интенсификации и преобладании статических нагрузок, наряду с другими факторами, способствует существенному сокращению двигательной активности (ДА) учащихся и удовлетворяет двигательную потребность всего лишь 10-15% от необходимого уровня (Айзман Р.И., 2006, 2011; Безруких М.М. с соавт., 2006; Руненко С.Д., 2009). Согласно исследованиям А.А. Баранова с соавт. (2005), Е.В. Быкова с соавт. (2001, 2012), А.П. Исаева с соавт. (2010), а также других авторов (Онищенко Г.Г., 2005; Пагава Е.К. с соавт., 2006; Никитин Ю.П. с соавт., 2013; Webber L.S. et al., 2012; Garsia-Continente X. et al., 2013), 50-80 % школьников страдают от гипокинезии. Снижение двигательной активности негативно влияет на функциональные возможности кардиореспираторной системы детей и подростков (Крукович, Е.В. с соавт., 2005; Псеунок А.А., 2005; Смирнов Н.К., 2005; Bailey D. et al., 2012; Cinteza E., 2013) и способствует росту болезней органов дыхания (на 18%),

кровообращения (на 35%), а также костно-мышечной-системы (на 45%) (Баранов, A.A. с соавт., 2006, 2012).

Одним из факторов, повышающих резервные возможности растущего организма, является повышенная двигательная активность. Несмотря на многочисленные исследования по вопросу влияния различных режимов двигательной активности на функциональное состояние организма (Фомин H.A., 1991; Негашева, М.А. с соавт., 2005; Рубанович В. Б., 2004, 2012; Быков, Е.В. с соавт., 2012; Шлык H.H. с соавт., 2009; Cortez-Cooper М. Y. et al., 2005; Rangul V. et al., 2012; Buchan D.S. et al., 2013) остается неоднозначным мнение по поводу рациональной интенсивности, продолжительности и кратности занятий, обеспечивающих оптимальную эффективность оздоровительных занятий у учащейся молодежи. Для оценки влияния различных режимов ДА на организм школьника необходимо проводить углубленные исследования таких систем организма как внешнее дыхание и сердечно-сосудистая система. Это требует проведения комплексного обследования, которое послужит основой для разработки технологий режима двигательной активности для этой категории детей.

Цель исследования - выявить особенности внешнего дыхания и функционального состояния сердечно-сосудистой системы у школьников старших классов, обучающихся по программе с углубленным изучением отдельных предметов и различным двигательным режимом.

Задачи исследования:

1. Дать характеристику физического развития и физической подготовленности школьников старших классов с различным уровнем двигательной активности.

2. Выявить половые особенности и динамику статических и динамических показателей внешнего дыхания у старшеклассников, в течение года находящихся на различном двигательном режиме.

3. Оценить влияние двигательной активности на гемодинамические показатели и стабильность сердечного ритма старшеклассников с различным типом вегетативной реактивности.

Научная новизна работы: Впервые в результате проведенного комплексного обследования школьников старших классов, обучающихся по специальным программам с углубленным изучением отдельных предметов, показано:

повышенная учебная нагрузка не изменяет направленности реализации генетической программы роста и развития школьников

(основные показатели физического развития соответствуют возрастным

нормативам, установленным для других регионов РФ), но не способствует

повышению физической работоспособности и параметров, её формирующих;

- наличие половых отличий (в срезе одного учебного года) основных показателей внешнего дыхания и сердечно-сосудистой системы;

- зависимость показателей вариабельности сердечного ритма только от типа вегетативной реактивности.

Установлено, что школьники, обучающиеся по специальным программам с углубленным изучением отдельных предметов и в течение года занимающиеся дополнительно циклическими и игровыми видами спорта, в отличие от сверстников с обычным двигательным режимом, повышают свои показатели общей физической подготовленности и выносливости, а также и отдельные параметры физического развития.

Показано, что при интенсивной учебной нагрузке дополнительная систематическая физическая активность в течение учебного года приводит к увеличению резервных возможностей системы внешнего дыхания, изменению паттерна дыхания, обладающего более высокими скоростными показателями воздушных потоков; а также способствует формированию экономичной сердечной деятельности.

Теоретическая значимость работы заключается в расширении представлений о функциональном состоянии систем внешнего дыхания,

сердечно-сосудистой и особенностей их регуляции со стороны автономной

нервной системы у лиц подросткового и юношеского возраста, обучающихся

по специальным учебным программам. Выявлен характер влияния разных

режимов двигательной активности на организм подростков, на особенности

регуляции и становления указанных систем на этом периоде онтогенеза,

уточнены степень формирования этих систем организма, а также характер основных корреляционных взаимовлияний режима двигательной активности

и показателей физического развития, системы внешнего дыхания и сердечнососудистой системы. Результаты проведенного исследования внедрены в учебно-педагогический процесс и используются при чтении курса лекций по физиологии в Красноярском государственном медицинском университете, Красноярском государственном педагогическом университете, Новосибирском государственном педагогическом университете, Сибирском государственном университете физической культуры (г. Омск), а также используются аспирантами и соискателями, занимающимися исследованиями в данной области, для анализа сравнительных исследований показателей указанных систем у лиц подросткового и юношеского возраста.

Практическая значимость работы. Апробированный режим двигательной активности используется в виде дополнительных занятий игровыми и циклическими видами спорта в учебно-образовательном процессе Краевое государственное образовательное автономное учреждение (КГОАУ) «Школа космонавтики» г. Железногорска. Результаты исследования используются в работе научно-исследовательской лаборатории «Физиология» КГОАУ «Школа космонавтики» г. Железногорска (школьники, занимающиеся научной работой и представлявшие результаты исследований на конференциях различного ранга).

Обоснованность и достоверность результатов настоящих исследований обеспечиваются: современными диагностическими методами, адекватными целям и задачам исследования; значительным контингентом обследованных школьников; корректностью математической статистической

обработки результатов экспериментального материала и репрезентативностью объема выборки; воспроизводимостью результатов исследования и апробацией выводов, полученных в ходе работы.

Положения, выносимые на защиту:

1. У школьников старших классов, обучающихся по программам с

углубленным изучением отдельных предметов, дополнительная двигательная активность способствует более выраженным различиям физического

развития и физической подготовленности в течение учебного года, а также

повышению резервных возможностей и эффективности внешнего дыхания.

2. В старшем школьном возрасте повышается экономичность сердечной деятельности, наиболее ярко выражена динамика у представителей мужского пола, а высокая стабильность сердечного ритма характерна для лиц женского пола. Дополнительная двигательная активность при интенсивной учебной нагрузке способствует повышению работоспособности сердечно-сосудистой системы.

Апробация работы. Результаты работы доложены и обсуждены: Всероссийская научно-практическая конференции «Физическая культура, здравоохранение, образование» (г. Томск, 2008г.); Международная научно-практическая конференция «Психолого-педагогические и медико-биологические проблемы физической культуры, спорта, туризма и олимпизма» (Челябинск, 2011); Международная конференция «Физическая культура, здравоохранение, образование» (Томск, 2011); Всероссийская конференция «Здоровьесберегающая деятельность в системе образования» (Кемерово, 2011); VII Сибирский съезд физиологов (Красноярск, 2012).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 научных работ, из них 6 в научных изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки России для публикации основных научных результатов на соискание научной степени кандидата биологических наук.

Структура работы. Диссертация состоит из: обзора литературы, главы с описанием организации и методов исследования, главы собственных

исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций, приложения. Материал изложен на 138 страницах машинописного текста, иллюстрирован 19 таблицами и 21 рисунком. Список литературы содержит 271 источник, из них 50 публикаций зарубежных авторов.

10

Глава 1. МОРФОГЕНЕЗ ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ И СЕРДЕЧНОСОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ У ПОДРОСТКОВ И ЛИЦ ЮНОШЕСКОГО ВОЗРАСТА 1.1 Морфофункциональные особенности развития школьников, проживающих в различных экологических условиях Исследования, проведенные в России в 90-х годах XIX века под руководством Ф.Ф. Эрисмана, стали не только основой для выявления закономерностей роста и развития детей и подростков в зависимости от пола и условий воспитания [193]. В.В. Бунаком (1941) были заложены научные основы стандартизации антропометрических исследований, не потерявшие своего значения и по сегодняшний день. Значительным вкладом в изучение физического развития и расширения характеризующих его критериев является присоединение функциональных показателей. Как известно, в 6070-е годы широко обсуждался вопрос об ускорении (акселерации) темпов физического развития и полового созревания детей во всех регионах России, но и в мире. Акселерация признается составной частью секулярного тренда, то есть изменений в биологии современного человека, отмечаемых за последнее столетие [101, 193, 215].

Однако, в начале XXI века в большинстве европейских стран и развитых стран других континентов стабилизация продольного роста и процессов полового созревания сопровождалась резким увеличением массы тела и жирового слоя [254, 267, 239, 230]. В России с конца 80-х и до начала 2000-х г.г. стали говорить о децелерации физического развития с явлениями «грациализации» телосложения, проявляющейся в снижение приростов морфологических размеров тела (уменьшение всех широтных и обхватных размеров тела, особенно поперечного и сагиттального диаметров грудной клетки, а также тазового размера) и уменьшении функциональных показателей, стабилизации показателей полового созревания [62, 102, 215]. Так, например, физическое развитие учащихся старших классов московских школ в настоящее время характеризуется снижение�