Состояние системы внешнего дыхания у детей младшего школьного возраста, проживающих в промышленном городе

Матыскин, Алексей Владимирович

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Состояние системы внешнего дыхания у детей младшего школьного возраста, проживающих в промышленном городе
ВАК РФ 03.03.01, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Состояние системы внешнего дыхания у детей младшего школьного возраста, проживающих в промышленном городе"

005002417

На правах рукописи

МАТЫСКИН АЛЕКСЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

СОСТОЯНИЕ СИСТЕМЫ ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ У ДЕТЕЙ МЛАДШЕГО ШКОЛЬНОГО ВОЗРАСТА, ПРОЖИВАЮЩИХ В ПРОМЫШЛЕННОМ ГОРОДЕ

03.03.01 - «Физиология»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

1 7 НОЯ 2011

Челябинск - 2011

005002417

Работа выполнена в Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Красноярский государственный медицинский университет имени профессора В.Ф.Войно-Ясенецкого Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации»

Научный руководитель - доктор биологических наук, профессор Михайлова Людмила Аркадьевна

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, профессор

Быков Евгений Витальевич кандидат биологических наук, доцент Чмиль Ирина Борисовна

Ведущее учреждение: ГБОУ ВПО «Алтайский государственный медицинский университет Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации»

Защита диссертации состоится « ^ » 2011 года в часов

на заседании диссертационного совета Д211.295.03. при ФГБОУ ВПО «Челябинский государственный педагогический университет» по адресу: 454080, г. Челябинск, пр. Ленина, 69, ауд. 116.

С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале библиотеки ФГБОУ ВПО «Челябинский государственный педагогический университет».

Автореферат разослан « У » Мя£>,с^п^ 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук

П.А. Байгужин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Процесс становления отдельных функциональных систем организма в онтогенезе проходит несколько фаз и от того, насколько зрелыми являются те или иные исполнительные механизмы в конкретных функциональных системах, будет зависеть качество обеспечения полезного для организма результата. Взаимодействие организма ребенка с окружающей средой имеет свои особенности и закономерности (Анохин П.К., 1980; Агаджанян H.A., 1999, 2000; Авалиани С.Л, 2001; Айзман Р.И. с соавт., 2006-2010; Березин И.И., 2010; Богдан Е.А., 2010; Казин A.M., 2010).

Незаконченность морфологического и функционального развития у детей в процессе их роста, незрелость регуляторных механизмов, подвижность физиологических процессов, неустойчивость гомеостаза, высокая активность энерютмеского обмена способствуют тому, что ребенок чрезвычайно остро реагирует на возмущающие влияния среды (Баранов A.A.,1998; 2006; Зайцева Н.В., 2001; Багясов, В.Ю., 2009; Кагапова ТИ. с соавт., 2009; Козлова О.В., 2009; Ямпольская Ю.А. с соавт., 2000, 2009; Быков Е.В., Мекешкин Е.А., 2010; Шибкова Д.З., БайгужинП.А., 2010).

Многочисленные исследования, проведенные рядом авторов, свидетельствуют о том, что неблагоприятные условия внешней среды в крупных промышленных городах приводят к увеличению частоты случаев аллергии, бронхолегочной патологии нарушениям нервно-психического и физического развития (Дорохова Н.Ф., 1996, Быков Е.В., 2001; Гребенникова В.В., 2003, 2006; Барвинко Н.Г., 2007; Королик В.В., Булацева М.Б., 2010; Brunekreef, В. et al„ 1997; Bräbäck L., Forsberg В., 2009). В литературе приводятся данные о том, что почти 53% нозологических форм заболеваний у детей из 19 классов болезней обнаруживают достоверную связь с содержанием загрязняющих веществ в окружающей среде, в т.ч. химических и мелких твердотельных (Дылдин В.В., 1999; Бреслав И.С. с соавт., 2000; Киек О. В. С соавт., 2000; Дмитриев Д.А. с соавт., 2006; Лыков И. Н. с соавт., 2006; Lewis S.A., Antoniak М„ 2005). Химические загрязнители представляют собой особую опасность для здоровья детей в силу повышенной чувствительности к ним

детского организма (Сабирова 3. Ф., 2001; Мейбалиев М.Т., 2008; Сетко А.Г., Вялыдана Hü., 2009; Орлова О.И., 2010; Douglas D., Smilkstein М., 2005; Epton, M.J. et al., 2008; Migliore, E. et al., 2009).

В связи с вышеизложенным возникает необходимость исследования состояния основных функциональных систем организма ребенка в процессе его роста и развития, а также выяснения влияния близости промышленных предприятий на эти процессы на каждом этапе онтогенеза.

Цель исследования: выявить особенности функционального состояния системы внешнего дыхания у детей младшею школьного возраста, проживающих в различных районах промышленного города. Задачи исследования:

1. Определить антропометрические показатели детей в исследуемых районах.

2. Дать характеристику функционального состояния системы внешнего дыхания детей 7-10 лет, проживающих в районах с различным уровнем промышленного загрязнения.

3. Определить факторы, отличающие характер дыхания детей, проживающих в районах с различным уровнем промышленного загрязнения.

Научная новизна.

Установлено, что у детей, проживающих в промышленном районе с высоким химическим загрязнением, в течение младшего школьного возраста происходит неравномерный прирост переднезаднего и поперечного размеров грудной клетки, что сопровождается изменением паттерна дыхания. Оно становится более глубоким за счет увеличения силы дыхательной мускулатуры, высокой скорости воздушного потока в средних и мелких бронхах, но резервные возможности дыхания снижены.

Выявлено, что у детей, проживающих в промышленном районе с высоким пылевым загрязнением, дыхание поверхностное, со сниженными скоростными характеристиками воздушных потоков в бронхах и низкими резервными возможностями дыхания.

Определены факторы, описывающие отличия в уровне функционирования системы внешнего дыхания в состоянии покоя и при

форсированном дыхании у детей, проживающих в районах с различным промышленным загрязнением.

Практическая значимость и реализация работы.

• Материалы и результаты исследований уточняют и дополняют знания об особенностях возрастной динамики показателей системы внешнего дыхания детей младшего школьного возраста.

. Получены данные об особенностях развития и функционального состояния системы внешнего дыхания для лиц, проживающих в районах с различным типом промышленного загрязнения.

. Результаты исследований состояния системы внешнего дыхания у детей младшего школьного возраста г.Красноярска внедрены в учебно-педагогический процесс, вошли в регистр основных морфофункцпональных региональных нормативов и используются при чтении курса лекций по возрастной физиологии в различных вузах Сибири (КрасГМУ, КГПУ, НГГТУ). Материалы диссертации используются в научных исследованиях сагрудниками, аспирантами и студентами СНО кафедр КрасГМУ, AHO «Победитель» (г. Новосибирск).

Положения, выносимые на защиту

1. При сохранении общих тенденций роста и развития детей промышленное загрязнение приводит к снижению резервных возможностей дыхательной системы и изменению паттерна дыхания (при химическом загрязнении дыхание глубокое с повышенной бронхиальной проходимостью, при пылевом -поверхностное и сниженными скоростными характеристиками воздушного потока в бронхах).

2. Определяющими факторами, характеризующими различия функционального состояния системы внешнего дыхания у детей, проживающих в районах с различным промышленным загрязнением, являются резервные возможности и энергетические траты на осуществление форсированного дыхания.

Апробация работы. Материалы диссертации были доложены на: V Сибирском физиологическом съезде (Томск, 2005); на региональной научно-практической конференции (Красноярск, 2007); VI сибирском физиологическом съезде (Барнаул, 2008); заседаниях Красноярского

отделения Российского физиологического общества им.И.П. Павлова при РАН (2006-2010).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ (из них 4 в научных изданиях, рекомендованных ВАК для публикации основных научных результатов на соискание ученой степени кандидата наук).

Структура и объём диссертации. Диссертация изложена на 127 страницах и состоит из введения, обзора литературы, глав с описанием объекта и методов исследования, результатов и обсуждения собственных исследований, заключения, выводов и списка литературы, включающего 169 отечественных и 57 иностранных источников. Фактический материал иллюстрирован 15 таблицами и 21 рисунком.

ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Характеристика обследованного контингента. В соответствии с поставленными задачами было проведено изучение функциональных параметров дыхательной системы у детей в возрасте 7-10 лет, проживающих в выбранных районах города Красноярска с различным уровнем промышленного загрязнения. Обследования проведены в соответствии с юридическими и этическими принципами медико-биологических исследований у человека (заключение ЛЭК КрасГМУ). Исследования проводились в осенне-зимний период на базе школ, расположенных в различных промышленных районах города (I -промышленный с преобладанием химического загрязнения, II -промышленный с преобладанием пылевого загрязнения, III - экологически благополучный). Всего было обследовано 340 детей, из них мальчиков 165 (48%), девочек 175 (52%). Состояние здоровья детей оценивалось на основании данных обследования врачей узких специальностей и «Медицинской карты ребенка» (форма 026/У). Обследуемые относились к I и II группам здоровья и не имели хронических заболеваний и в последние 3 месяца не болели ОРВИ, находились на обычном двигательном режиме (не занимались дополнительно в спортивных секших). Дети каждой группы являлись постоянными жителями указанных районов города с момента своего рождения. По соотношению представителей обоих полов

все выборки являются репрезентативными, что позволило в дальнейшем производить их сравнение. Использование метода стратификации позволило выделить группы в нашей выборочной совокупности по следующим признакам: пол, возраст, место проживания. Возрастно-половая характеристика обследованных детей представлена в табл. 1.

Таблица 1.

Состав обследуемых детей по возрастам и полу (п)

Район Пол обследованных j ßcern по району j

Мальчики 1 Девочки 1

I 48 ; 50 ! 1 98 1 1

II 62 | 63 I 125 j

III 58 ! 59 ] " 117 "1

Всего 168 ! 172 340

Антропометрические измерения проводились по методике, разработанной и принятой в НИИ Антропологии МГУ им. М.В. Ломоносова, при этом использовался стандартный набор антропометрических инструментов, прошедших метрическую поверку. Изучены следующие показатели: длина тела (ДТ), масса тела (МТ), обхват грудной клетки (ОГК), переднезадний размер грудной клетки (ПЗРГК), поперечный размер грудной клетки (ПРГК), площадь поверхности тела (s).

Функциональное состояние системы внешнего дыхания оценивалось при помощи спирографического метода на аппаратно-програмном комплексе «Valenta+» (Санкт-Петербург). Все параметры приведены к температуре тела и окружающему давлению при стандартном насыщении водяными парами (система BTPS).

Статистический анализ полученных результатов проводился на ПК Pentium - II ММХ в среде WINDOWS Хр с использованием пакетов прикладных программ Microsoft Office 2003(MS Excel) и STATISTICA 6.0. Применялись методы вариационной статистики с вычислением средней арифметической (М), и ее ошибки (m), максимального и минимального значения (тах и min). Проверка нормальности распределения проведена по критерию Шапиро-Уилка. Нормальное распределение выборки

позволило использовать для оценки достоверности результатов критерий Стьюдента. Нижней границей достоверности был принят уровень 0,05. (Лакин Г.Ф.,1980, Гланц С., 1998). Проведен парный корреляционный анализ с расчетом коэффициента парной корреляции по Пирсону. В работе анализировались и обсуждаются только значимые корреляционные связи. При значении коэффициента корреляции 0,3<г<0,5 связь считалась слабой, при 0,5<г<0,7 средней тесноты, при 0,5<г<0,7 высокой степени тесноты. В целях выявления и подтверждения зависимости функционирования системы внешнего дыхания от параметров среды обитания проведен факторный анализ методом главных компонент.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Характеристика морфофунщиопалыюго статуса детей. Изучение антропометрических показателей позволило получить данные, характеризующие особенности физического развития исследуемой популяции детей. Установлено, что на исследуемом возрастном интервале у детей всех обследуемых групп наблюдается положительная возрастная динамика показателей массы и длины тела, при этом темпы прироста массы преобладают над темпами прироста длины тела (рис. 1).

Рис. 1. Процент прироста основных морфометрических показателей у детей

Дшна тела

-1 группа - - - ■ II группа -Ш группа I

обследуемых групп.

Установлено, что у детей промышленных районов на исследуемом возрастном интервале максимальные темпы прироста показателей массы и длины тела наблюдаются на более ранних этапах, чем у детей экологически благоприятного района: для детей I промышленного района -это 8-9 лет, для школьников II промышленного района- между 7 и 8 годами, а в контрольной группе между 9 и 10 годами.

Наибольший годичный прирост массы тела у детей спального района наблюдался между 9 и 10 годами, а у школьников промышленных районов между 8 и 9 годами и составил соответственно 7,0% и 9,0% (р<0,05).

У детей, проживающих в промышленных районах, средние значения поверхности тела (а) выше уровня контрольной группы на 10,0% и составляют 1,05±0,05 м2(р<0,05). Возрастной прирост этого показателя у детей контрольной группы составляет 14,0% (р<0,05), у I промышленного района - 6,0%, а у детей II промышленного района - 8,0%.

Показатели поперечного (ПРГК) и иереднезаднего размера грудной клетки (ПЗРГК) отражают размеры и форму грудной клетки. Средние значения ПЗРГК достоверно от показателей контроля не отличаются. У детей промышленных районов темп прироста поперечного размера грудной клетки превышает на 8,0% (р<0,05) темп прироста переднезаднего размера грудной клетки, что, вероятно, является одной из причин изменения формы грудной клетей этом возрастном интервале.

Характеристика состояния системы внешнего дыхания. Анализ параметров функционирования системы внешнего дыхания позволяет говорить о том, что у детей всех групп соблюдаются основные закономерности становления системы дыхания, направленные на повышение эффективности и экономичности дыхания и обеспечения потребностей в кислороде организма ребенка в процессе роста и развития.

Интегральным показателем, отражающим работу системы внешнего дыхания при спокойном дыхании, является минутный объем дыхания (МОД). Данный показатель у детей г. Красноярска находится на уровне возрастных нормативов, установленных для аналогичного возраста детей других районов страны (Ямпольская Ю.А. с соавт, 2009; Жвавый Н.Ф., 2010; Чагаева Н.В., 2010; Грицинская В.Л., 2011). У детей, проживающих

вблизи промышленных предприятий с высоким уровнем химического загрязнения, уровень МОД статистически значимо (р<0,05) превышает показатели контроля, а у детей промышленного района с интенсивным автомобильным движением, ниже контроля (р<0,05) (табл. 2).

Таблица 2.

Показатели внешнего дыхания у детей 7-10 лет обследованных районов

(М±т)

\ Район \прожи-\иния Показатели I промышленный (химическое загрязнение) (п=98) II промышленный (химическое +пылевое загрязнение) (п=125) Контрольный (спальный) (п=117) Уровень статистически значимых отличий между группами сравнения

Группы сравнения 1 2 3

ЖЕЛ, л 1,40 ±0,03 1,41 ±0,07 ! 1,80 ±0,05 РьзСОДО.РМОДО

ДО, л i 0,58 ±0,01 0,41 ± 0,02 0,47 ±0,01 Pi.2,3<0,05

ЧД, /мин | 25,78 ±0,2 26,15 ±0,2 25,89 ± 0,2

МОД, л ФЖЕЛ, л 15,91±0,03 1,14 ±0,05 10,1 ± 0,02 0,68 ± 0,05 12,13 ±0,03 1,90 ±0,05 PI-2.3<0,05; Р2-З<0,05 Рьз<0,05; рЬ2<0,01; р2-з<0,01

Ровд, л РОвыд, л 0,54±0,05 0,28 ± 0,02 0,69 ± 0,02 0,39 ± 0,02 0,91 ± 0,05 0,76 ± 0,02 Рь2,З<0,05; Р2-З<0,05 Рьз<0,01; Pi-2<0,05; р2л<0,01

Минутный объем дыхания (МОД) определяется такими величинами как глубина и частота дыхания. Глубина дыхания, или дыхательный объем (ДО), имеет индивидуальные колебания и постоянно меняется под влиянием различных внешних причин. Среднестатистические значения ДО максимальны у детей I группы и минимальны у детей П промышленного района с высоким уровнем пылевого загрязнения .

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) у детей, проживающих в промышленных районах (I и П группы) статистически значимо была ниже показателей контрольной группы. Установлено, что наибольшие значения параметров резервного объема вдоха (РОвд) и резервного объема выдоха

(РОвыд) у представителей контрольной группы, а минимальные у детей, проживающих в I промышленном районе. Установлено, что у детей контрольной группы РОвд/ЖЕЛ равен 0,38±0,05 отн.ед., РОвыд/ЖЕЛ 0,35±0,02 отн.ед и ДО/ЖЕЛ 0,28±0,03 отн.ед. У детей I промышленного района значение индекса ДО/ЖЕЛ на 15,1% выше значений контрольной группы (р<0,05) и составляет 0,43±0,05 отн.ед.. Отмечается снижение средних значений индекса РОвыд/ЖЕЛ на 13,0% (р<0,05), а показатель РОвд/ЖЕЛ соответствует уровню детей из спального района. У детей из II промышленного района с повышенным загрязнением взвешенными частицами ДО/ЖЕЛ составил 0,31±0,05 отн.ед., а РОвд/ЖЕЛ был равен 0,40±0,02. опг.ед.

При исследовании возрастной динамики изучаемых показателей было выявлено, что у детей младшего школьного возраста независимо от их постоянного места жительства происходит углубление и урежение дыхания, что приводит к росту экономичности деятельности системы внешнего дыхания.

Анализ параметров форсированного дыхания показал снижение основного показателя - форсированной жизненной емкости легких (ФЖЕЛ) у детей из промышленных районов по сравнению с контрольным. Так, если в спальном районе города ФЖЕЛ составляла 1,90 ± 0,05 л, то у детей I и II промышленных районов она составила 1,14 ± 0,05 л (р<0,05) и 0,68 ± 0,05 л (р<0,01) соответственно.

Диагностическое значение имеет не только сам показатель ФЖЕЛ, но и разница между ЖЕЛ и ФЖЕЛ. Согласно данным литературы (Старшов A.M., 2008) считается, что средние значения показателен ФЖЕЛ обычно меньше значений показателя ЖЕЛ на 200-400мл за счет спада в конце ускоренного выдоха части мелких бронхиол (экспираторный коллапс). В нашем исследовании установлено, что у детей II группы средние показатели ФЖЕЛ меньше показателей уровня ЖЕЛ на 700±20мл. Это можно рассматривать как начало нарушений в деятельности бронхиального дерева, что подтверждается также значением средних и максимальных скоростей воздушного потока в бронхах.

При анализе показателей, характеризующих скорость воздушного потока на различных отрезках первой секунды выдоха, характеризующих особенности типа дыхания, было выявлено, показатель максимальной объемной скорости воздушного потока (МОС) у детей I промышленного района статистически значимо выше показателей контрольной группы на 42,0% (р<0,05). Наибольшее значение имеет показатель МОС в точке 25% ФЖЕЛ (МОС25) и составляет 2,18±0,07л/с. Показатели МОС в точках 50 и 75% ФЖЕЛ (МОС50 и МОС75) равны 1,98±0,05л/с и 1,49±0,04л/с соответственно. Несмотря на повышенные скоростные показатели воздушного потока МОС25-75 и СОС25-75, значение СОС75.85 у данной группы ниже контроля на 25,0%, что свидетельствует о снижении средней скорости движения воздуха в мелких бронхах. У детей II промышленного района показатели МОС25 и МОС50 не имеют статистически значимых отличий от уровня контрольной группы, а МОС75 ниже на 21,0% (р<0,05).

На основании вышеизложенных данных можно сказать, что у детей I промышленного района с преимущественным химическим загрязнением паттерн дыхания характеризуется высокими скоростями в начале выдоха с последующим их снижением к концу акта выдоха. У детей II промышленного района с преобладанием пылевого загрязнения скорость воздушного потока в начале выдоха соответствует возрастным показателям, в то время как в юнце выдоха резко снижена, что может свидетельствовать о нарушении бронхиальной проходимости.

Выявлено, что показатель пиковой объемной скорости выдоха (ПОС) имеет наибольшие значения в группе, проживающей промышленном районе с высоким уровнем химического загрязнения и составил 2,31±0,03л/с, что на 37,0% выше уровня контроля (р<0,05), при этом объем воздуха на пиковой объемной скорости (ОПОС) и время достижения пиковой объемной скорости Тпос статистически ниже контроля.

У детей I промышленного района с химическим загрязнением значение показателя пиковой объемной скорости к пиковой объемной скорости на вдохе (ПОС/ПОСвд), характеризующего силу дыхательных мышц, статистически значимо превышает уровень контроля в 2 раза (р<0,001), а у детей II группы на 24,7% (р<0,05).

Возрастная динамика. Анализ возрастной динамики основных показателей деятельности системы внешнего дыхания позволил выявить некоторые особенности функционирования системы внешнего дыхания у детей, проживающих в районах с различным уровнем промышленного загрязнения.

Анализ возрастной динамики основных показателей деятельности системы внешнего дыхания позволил выявить определенные особенности функционирования системы внешнего дыхания у детей, проживающих в районах с различным уровнем промышленного загрязнения (рис. 2).

Рис. 2. Процент прироста основных параметров системы внешнего дыхания у детей (различия между группами 7-ми и 10-ти лет).

Выявлено, что во всех исследуемых группах в возрастном периоде 710 лег наблюдается увеличение ЖЕЛ. Наименьший уровень прироста ЖЕЛ наблюдается у детей I группы и составляет 17,0% (1,50±0,05 л у детей 7 лет и 2,08±0,06 л у детей 10 лет) (р<0,05). У представителей II и III обследуемых групп возрастной прирост ЖЕЛ статистически значимо не отличался, но по сравнению с контрольной группой составил 28,0%

У детей, проживающих в экологически благоприятном районе, возрастная динамика дыхательного объема (ДО) характеризуется

Мод

-1 группа - - - ■ К группа

III группа I

(р<0,05).

равномерным приростом на протяжении всего исследуемого периода. Прирост ДО у детей 7-8 лет I промышленного района составил 12,0% (р<0,05), в возрасте 8-9 лет — 2,0% и в возрасте 9-10 лет — 6,0% (р<0,05). Для детей II промышленного района эти показатели соответственно составили + 3,0%, +15,0% (р<0,05) и + 13,0 % (р<0,05).

У детей экологически благополучного района в возрастной период 710 лет прирост РОвд составил 43,0%, а РОвыд 32,0%. У детей, проживающих в районе с интенсивным химическим загрязнением (I группа), снижены показатели Ровд и РОвыд во всех возрастных группах, а возрастной прирост РОвд в период 7-10 лет меньше показателей контрольной группы на 15,0%, и составляет 28,0%. Возрастная динамика РОвыд составила -13,0% (р<0,05).

У детей, проживающих во II промышленном районе с высоким уровнем загрязнения атмосферы взвешенными частицами, резервные объемы вдоха и выдоха статистически значимо самые низкие. Совокупная доля резервных объемов в ЖЕЛ у детей данной группы составила 66,0%, что на 7,0% ниже показателей контрольной группы (р<0,05).

Процесс становления системы внешнего дыхания отражается и в изменении с возрастом параметров форсированного дыхания. У детей спального района форсированная жизненная емкость легких (ФЖЕЛ) увеличилась на 43,0%. У представителей промышленных районов процент увеличения значений данного параметра меньше, и составляет 18,2% для I (р<0,05) и 22,1% для II групп (р<0,05).

Отмечено изменение с возрастом паттерна дыхания у детей исследуемых районов. Так, у представителей спального района в возрасте 7 лет максимальная скорость выдоха наблюдается в точке 50% ФЖЕЛ, а в возрасте 10 лет максимальная скорость выдоха смещается к началу и наблюдается в точке 25% ФЖЕЛ. У детей промышленных районов максимальная скорость выдоха во всех возрастных группах отмечена в точке 25% ФЖЕЛ.

Результаты парного корреляционного анализа свидетельствуют о наличии влияния окружающей среды на зависимости между изучаемыми параметрами системы внешнего дыхания. Так, у детей, проживающих в

экологически благоприятном районе, число и сила взаимообусловленных связей выше, чем у детей, проживающих в промышленных районах.

Было выявлено, что показатель ЖЕЛ у детей спального района имеет положительные связи средней степени тесноты с поверхностью тела (г = 0,66), окружностью грудной клетки (г = 0,64), длиной тела (г = 0,58) и массой тела (г = 0,48). У детей, проживающих в промышленных районах, степень взаимосвязи ЖЕЛ с антропометрическими показателями носит менее выраженный характер. ДО у детей контрольной группы имеет положительные связи сильной степени тесноты с поверхностью тела (г= 0,51) и обхватом грудной клетки (г = 0,55). У детей обоих промышленных районов не выявлено корреляционных связей между ДО и антропометрическими показателями.

Комплексная оценка функционального состояния системы внешнего дыхания у детей с использованием метода главных компонент. В целях выявления и подтверждения зависимости функционирования системы внешнего дыхания от параметров среды обитания нами был проведен факторный анализ методом главных компонент. Массив данных включал 56 показателей - результаты антропометрических и спирометрических исследований для каждого ребенка. Решение этой задачи осуществлялось с применением метода главных компонент.

Проведенный статистический анализ полученных показателей у здоровых детей препубертатного возраста позволил выделить 5 главных компонент, характеризующих функциональное состояние системы внешнего дыхания здорового ребенка.

Первая главная компонента дает общую характеристику дыхательных возможностей ребенка, поскольку включает как статические, так и динамические показатели, и может быть представлена следующим выражением:

Р1=0,56*ДО + 0,86*МОС50 + 0,8*МОС75 - 0,41*Тпос + 0,7*ПОС/ПОСвд + 0,58*МОД + 0,64* МЕЛ

Вторая главная компонента описывает резервные возможности дыхания и рассчитывается по уравнению:

Р2=0,58*РС)вд + 0,61*РОвыд + 0,8*ОПОС + 0,55*Тпос

С помощью третьей главной компоненты можно охарактеризовать процесс дыхания в состоянии покоя:

РЗ=0,61АЧД - 0,72 "ДО - 0,42 *МОД + 0,45*Тиффно

Четвертая главная компонента дает возможность описать дыхание при максимальной вентиляции легких:

Р4=0,42*МВЛ - 0,54*Тиффно

Для характеристики пиковых вентиляционных возможностей легких можно использовать пятую главную компоненту, определяемую как:

Р5=-0,46*СОС75-85 +0,44*01ЮС + 0,56*Тпос

Установлено, что распределение детей исследуемых районов города в определенных нами координатах (Р1, ¥2, БЗ, Б4, Р5) представляет собой единый массив с небольшими изменениями, вызванными уровнем показателей внешнего дыхания у этих детей, что является отражением того, что все дети относились к I и II группам здоровья.

В случае, когда эти изменения вызваны местом проживания, наблюдается иная «предпочтительная» расположенность в осях координат. Из пяти найденных факторов (главных компонент) нами были выделены три (¥2, РЗ, Р5), наиболее ярко отражающие особенности дыхания детей, проживающих в отличных экологических условиях.

Анализ распределения детей в осях координат главных компонент (Б2) подтверждает ранее сделанный нами вывод о снижении резервных возможностей системы внешнего дыхания у детей промышленных районов (рис. 3). Сравнительный анализ распределения детей из районов с повышенным уровнем техногенной нагрузки и экологически благополучного района выявил сужение распределения детей II группы и более обширную область изменения для детей I группы по сравнению с контролем.

ттт тшт. | ^¿йвм ........... Ц •»«»«. Ш р*ЙОН

Рис. 3. Распределение детей, проживающих в различных районах, по значениям второго фактора.

Это позволяет предположить, что у детей, находящихся в условиях экологического напряжения, адаптационные возможности системы внешнего дыхания ограничены, а медианы исследуемого фактора имеют сдвиг относительно контрольной группы.

Анализ распределения детей по третьему фактору показал, что при спокойном дыхании относительно здоровых детей, проживающих в разных районах, выявлены особенности паттерна дыхания, причем, распределение детей в осях этого фактора у детей из обоих промышленных районов имеет узкие границы (рис.4).

«■■«"» I ............ II р*8®к Ш райе«

Рис. 4. Распределение детей, проживающих в различных районах, по значениям третьего фактора.

Анализ распределения детей в осях факторов Р5 указывает на различия в характере форсированного дыхания у обследованных групп детей, отражением чего является ограниченная область распределения на графике и сдвиг медианы вправо у детей промышленных районов относительно распределения детей контрольного района (рис.5).

»....¿ла:.* „>...■ ,.,.,..,........и

■4,5 4,5 -&Л АЛ Ы 6М и $Л $Л

—и» ) »""""«■" И «■«>•» Ш ¡>*"«и

Рис . 5. Распределение детей, проживающих в различных районах, ио значениям пятого фактора.

Таким образом, проведенный факторный анализ с определением главных компонент позволил выявить и наглядно продемонстрировать особенности функционирования системы внешнего дыхания у относительно здоровых детей, проживающих в районах с различной экологической нагрузкой. Это касается как процесса дыхания в состоянии покоя, гак и форсированного дыхания, и обусловлено снижением резервных возможностей исследуемой системы, что может быть вызвано определенными перестройками регуляторных механизмов.

Выводы

1. При положительной динамике основных антропометрических показателей максимальные темпы прироста длины и массы тела у детей промышленных районов города по сравнению с детьми из экологически благоприятного района сдвинуты на более ранние сроки. В течение младшего школьного возраста у детей из промышленных районов отмечено изменение формы грудной клетки из-за неравномерного прироста переднезаднего размера по сравнению с поперечным.

2. Для детей промышленного района с высоким уровнем химического загрязнения характерно глубокое дыхание (дыхательный объем превышает показатели контрольной группы на 11,0%), высокая скорость воздушного потока в бронхах (МОС5о в различных возрастных группах выше контроля на 13,0-27,0%) и короткое время вдоха (на 102,0%). Это обеспечивается более развитой по сравнению с представителями спального района дыхательной мускулатурой (ПОС/ПОСвд превышает уровень контрольной группы в 2 раза). Функциональные резервы дыхания имеют тенденцию к снижению: резервный объем вдоха и выдоха ниже уровня контроля на 40,7% и 34,2%; жизненная емкость легких на 22,2%.

3. Дети из промышленного района с высоким пылевым загрязнением имеют более низкие, чем у представителей спального района, показатели дыхательного объема (на 12,8%), объема форсированного вдоха (на 26,0%), пиковой объемной скорости (на 37,0%) и максимальной скорости воздушного потока в бронхах (МОС50 снижен на 25,0%). Функциональные резервы дыхания имеют тенденцию к снижению (ФЖЕЛвд ниже контроля на 21,0%, РОвд на 24,2%, РОвыд на 48,7%). Степень напряжения дыхательных мышц превышает контроль на 24,7%.

4. Определены факторы, описывающие функциональное состояние системы внешнего дыхания. Наиболее специфичными для оценки функционального состояния системы внешнего дыхания у детей, проживающих в районах с различным уровнем промышленного загрязнения, явились факторы, характеризующие резервные возможности и энергетические траты на реализацию форсированного дыхания.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1.Михайлова JI.A. Особенности внешнего дыхания у детей промышленного района г. Красноярска / JI.A. Михайлова, JI.JI. Чеснокова, A.B. Матыскин // Бюлл. сибирской медицины. - 2005. -№1. С.165.

2.Михайлова JI.A. Влияние средовых факторов промышленного города на функциональное состояние системы внешнего дыхания у подростков / Л.А. Михайлова, A.B. Матыскин // Сибирское мед. обозрение. - 2006. -№4. - С. 57-62.

3.Михайлова Л.А. Особенности внешнего дыхания у детей промышленного города / Л.А. Михайлова, A.B. Матыскин // Сибирское медицинское обозрение. - №2. - 2009.- С. 54-59.

4. Михайлова Л.А. Системогенез внешнего дыхания у детей промышленного города / Л.А. Михайлова, A.B. Матыскин // Сибирское медицинское обозрение. - №4. - 2007. - С. 64-67.

Публикации в других изданиях

5.Матыскин A.B. Антропометрические показатели и их взаимосвязь см параметрами системы внешнего дыхания у детей различных районов промышленного города // Актуальные вопросы современной патологии: Материалы Всероссийской юбилейной научно-практической конференции патологоанатомов с международным участием к 100-летию проф. П.Г. Подзолкова - Красноярск, 2008. - С. 256-260.

6.Матыскин A.B. Параметры внешнего дыхания в условиях пылевого загрязнения /'/ Тез. докл. ежегодной научно-практической конференции молодых ученых, посвященной 30-летию ГУ НИИ медицинских проблем севера СО РАМН. - Красноярск, 2006. - С. 98-99.

7.Михайлова Л.А. Показатели дыхания у детей младшего школьного возраста / Л.А. Михайлова, A.B. Матыскин //Тез. докл. VI Сиб. физиол. съезда.- Барнаул, 2008.-е. 143.

Список сокращений:

ДО -дыхательный объём

ДТ - длина тела

ЖЕЛ - жизненная ёмкость лёгких

ИТ - индекс Тиффно

МВЛ - максимальная вентиляция лёгких

МОД - минутный объём дыхания

МОС 25%-85% - максимальная объёмная скорость в средней части

экспираторного маневра МТ - длина тела

ОПОС - объём форсированного выдоха, при котором

достигается пиковая объёмная скорость ОФВ1 -объём форсированного выдоха за 1 с

ПДГК - поперечный диаметр грудной клетки

ГОРГК - переднезадний размер грудной клетки

ПОС -пиковая объёмная скорость выдоха

РОвд - резервный объём вдоха

РОвыд - резервный объём выдоха

СОС 25%-85% - средняя объёмная скорость в средней части

экспираторного маневра Тпос - время пиковой объёмной скорости

Т фор.выд - время форсированного выдоха ФЖЕЛ - форсированная жизненная ёмкость лёгких

ЧД - частота дыхания в минуту

Р - фактор (главная компонента)

г - коэффициент парной линейной корреляции по

Пирсону

в -поверхность тела

Магыскии Алексей Владимирович

Состояние системы внешнего дыхания у детей младшего школьного возраста, проживающих в промышленном городе

Автореф. диес. ... канд. мед. наук

Подписано в печать 03.11.11. Заказ № 2041. Тираж 100 экз.

Отпечатано в топографии КрасГМУ 660022, г. Красноярск, ул. П.Железняка, 1

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Матыскин, Алексей Владимирович, Красноярск

61 12-3/566

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ И СОЦИАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГБОУ ВПО «КРАСНОЯРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени профессора В.Ф.Войно-Ясенецкого»

На правах рукописи

МАТЫСКИН Алексей Владимирович

СОСТОЯНИЕ СИСТЕМЫ ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ У ДЕТЕЙ МЛАДШЕГО ШКОЛЬНОГО ВОЗРАСТА, ПРОЖИВАЮЩИХ

В ПРОМЫШЛЕННОМ ГОРОДЕ

03.03.01 - физиология

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

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

Красноярск - 2011

ОГЛАВЛЕНИЕ

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

Список сокращений..............................................................................................................................8

Глава 1. ОСОБЕННОСТИ ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ И ЕГО РЕГУЛЯЦИИ У ДЕТЕЙ, ПРОЖИВАЮЩИХ В РАЗЛИЧНЫХ

ЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ (обзор литературы)......................................9

1.1. Возрастные особенности физического развития........................................9

I. 2. Состояние бронхолегочной системы в детском возрасте..................13

1.3. Механизмы защиты органов дыхания......................................................................16

1.4. Показатели внешнего дыхания у детей в различных климато-географических условиях....................................................................................................................20

Глава И. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ............................................32

11.1 Характеристика обследованного контингента..................................................32

II.2. Методы исследования..................................................................................................................33

II.3 Экологическая характеристика районов обследования..........................37

Глава III. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДЕТЕЙ 7-10 ЛЕТ

В РАЗНЫХ РАЙОНАХ ПРОМЫШЛЕННОГО ГОРОДА..........................................41

III.1. Антропометрические показатели..................................................................................41

III.2. Показатели системы внешнего дыхания............................................................47

III. 3. Возрастная динамика основных показателей системы внешнего дыхания......................................................................................................................................60

Глава IV. МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ И ОБСУЖДЕНИЕ 76

РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ..............................................

IV. 1. Корреляционные взаимоотношения между показателями

системы внешнего дыхания и антропометрическими параметрами. 76 \\f.2. Корреляционные взаимоотношения между показателями

системы внешнего дыхания..........................................................................................................78

IV.3. Результаты факторного анализа параметров внешнего у

дыхания у обследованных групп..............................................................................................80

ЗАКЛЮЧЕНИЕ..................................................................................................................................................85

ВЫВОДЫ..............................................................................................................................................................98

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..........................................................................................................................100

ВВЕДЕНИЕ

Химические загрязнители представляют собой особую опасность для здоровья детей в силу повышенной чувствительности к ним детского организма [119, 129, 181, 185, 195].

Цель исследования: выявить особенности функционального состояния системы внешнего дыхания у детей младшего школьного возраста, проживающих в различных районах промышленного города.

Задачи исследования:

1. Определить антропометрические показатели детей в исследуемых районах.

Научная новизна

Определены факторы, описывающие отличия в уровне функционирования системы внешнего дыхания у детей, проживающих в районах с различным уровнем промышленного загрязнения.

Практическая значимость и реализация работы

Материалы и результаты исследований уточняют и дополняют знания об особенностях возрастной динамики показателей системы внешнего дыхания детей младшего школьного возраста. Получены данные об особенностях развития и функционального состояния системы внешнего дыхания для лиц, проживающих в районах с различным типом промышленного загрязнения.

Результаты исследований состояния системы внешнего дыхания у детей младшего школьного возраста г.Красноярска внедрены в учебно-педагогический процесс, вошли в регистр основных морфофункциональных региональных нормативов и используются при чтении курса лекций по возрастной физиологии в различных вузах Сибири (КрасГМУ, КГПУ, НГПУ). Материалы диссертации используются в научных исследованиях сотрудниками, аспирантами и студентами СНО кафедр КрасГМУ, AHO «Победитель» (г.Новосибирск).

Положения, выносимые на защиту

Апробация работы. Материалы диссертации были доложены: на V Сибирском физиологическом съезде (Томск, 2005); на региональной научно - практической конференции, посвященной 70-летию со дня рождения д.м.н., Ю.И.Савченкова (Красноярск, 2007); на VI сибирском физиологическом съезде (Барнаул, 2008); на заседаниях Красноярского отделения Российского физиологического общества им.И.П.Павлова при РАН (Красноярск, 2005 - 2011).

Структура и объём диссертации. Диссертация изложена на 127 страницах и состоит из введения, обзора литературы, глав с описанием объекта и методов исследования, результатов и обсуждения собственных исследований, заключения, выводов и списка литературы, включающего 169 отечественных и 59 иностранных источников. Фактический материал иллюстрирован 15 таблицами и 21 рисунком.

Список сокращений:

ДО -дыхательный объём ДТ - длина тела ЖЕЛ - жизненная ёмкость лёгких ИТ - индекс Тиффно МВЛ - максимальная вентиляция лёгких МОД - минутный объём дыхания МОС 25%-85% - максимальная объёмная скорость в средней части экспираторного маневра МТ - длина тела ОПОС - объём форсированного выдоха, при котором

достигается пиковая объёмная скорость ОФВ1 -объём форсированного выдоха за 1 с ПДГК - поперечный диаметр грудной клетки ПЗРГК - переднезадний размер грудной клетки ПОС -пиковая объёмная скорость выдоха РОвд - резервный объём вдоха РОвыд - резервный объём выдоха СОС 25%-85% - средняя объёмная скорость в средней части экспираторного маневра Тпос - время пиковой объёмной скорости Т фор.выд - время форсированного выдоха

ФЖЕЛ - форсированная жизненная ёмкость лёгких ЧД - частота дыхания в минуту ^ - фактор (главная компонента)

г - коэффициент парной линейной корреляции по

Пирсону Б - поверхность тела

ГЛАВА I. ОСОБЕННОСТИ ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ И ЕГО

РЕГУЛЯЦИИ У ДЕТЕЙ, ПРОЖИВАЮЩИХ В РАЗЛИЧНЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ (обзор литературы)

1.1. Возрастные особенности физического развития

Физическое развитие отражает общие закономерности роста и морфофункционального созревания ребенка. Согласно общепринятым понятиям, рост - это количественное увеличение биомассы тела; развитие- это качественные и количественные преобразования в организме, обеспечивающие изменение его функций. Все физиологические реакции в организме, так или иначе, связаны с размерами тела, процессами роста и развития органов и тканей. Эти процессы протекают неравномерно. Периоды усиленного роста сменяются периодами его замедления, во время которых происходит интенсивная дифференцировка и формирование тканей организма. Возрастные изменения определяются ходом обменных и энергетических процессов [7, 11, 19, 20, 25, 28, 103, 127, 133, 140, 165]. Установлено, что в период интенсивного роста и развития организма наблюдается его повышенная чувствительность к действию специфических факторов [13, 24, 37, 45, 46, 50, 144,148].

Опережающими темпами созревают жизненно важные функции, обеспечивающие первоочередное формирование комплексных адаптивных реакций, специфических для каждого конкретного этапа взаимоотношений организма с внешней средой [8, 27, 56, 91, 93, 128, 161, 224]. Период второго детства является более спокойным в развитии детей, замедляются изменения основных показателей -длины и массы тела, обхвата головы и грудной клетки [100, 116, 167, 168].

Физическое развитие- уникальный показатель здоровья, на

котором удается проследить как эпохальные изменения биологической природы человека, так и сравнительно кратковременные эффекты в отношении популяции совокупности факторов природной и социальной среды [10, 15, 33, 83, 89, 95, 103, 117, 151, 164].

В перечень факторов, влияющих на физическое развитие, относят: питание (интенсивность, сбалансированность); наличие или отсутствие клинически выявляемых признаков дисплазии, хронических заболеваний или интоксикаций; ростовые характеристики родителей или принадлежность к этнической группе с высоким или относительно низким ростом; пол; длина и масса тела при рождении; наличие или отсутствие психосоциальной депривации; режим жизни, двигательная активность или нагрузки; наличие неблагоприятных факторов (поллютанты; ксенобиотики и пр.), не вызывающих явной клинической картины болезни или интоксикации [63, 79, 92, 109, 112, 131, 135, 142, 146, 153, 156].

Проведенный анализ динамики физического развития детей и подростков последнего столетия к началу XXI века показал, что на фоне сохранения основных характеристик ростовых процессов детей и подростков выявлены негативные тенденции в физическом развитии городских школьников: усиление астенизации (наиболее отчетливо у девочек); снижение мышечной силы, появление артериальной дистонии; нарастание дисгармоничности развития за счет увеличения процента детей с низкой массой тела; выявлена тенденция ретардации полового созревания [4, 14, 24, 31, 32, 40, 47, 58, 65, 68, 72, 86, 105, 110, 11, 115, 154]. У современных школьников по сравнению с предыдущими популяциями наряду с увеличением длины и массы тела наблюдается усиление гетерохронности развития различных функциональных систем, что может привести к известной физиологической дезинтеграции и снижению функциональных возможностей растущего организма [19, 23, 54, 55, 66, 78, 100, 125].

Отечественные и зарубежные авторы отмечают необходимость стимулирования нормального протекания естественного процесса физического развития, причем, первостепенное значение в этом отводят средствам физической культуры [44, 57, 87, 104, 113, 122, 135, 139, 147].

Систематические физические упражнения приводят к значительным изменениям в строении различных органов и тканей, в химическом составе мышц, мозговой ткани, характере протекания обменных процессов [40, 41, 58, 104, 114, 124, 177]. Исследования, проведенные с целью выявления связи структуры тела с двигательной активностью ребенка, вывили, что при повышении относительной пассивной массы ухудшается функциональное состояние всех систем организма [1, 44, 66, 104, 123, 163]. У подростков, систематически занимающихся физической культурой или каким - либо видом спорта, жировой компонент массы тела с возрастом увеличивается медленнее, чем у школьников, находящихся на обычном двигательном режиме, а тощая (активная) масса повышена [66]. Масса тела имеет функциональную взаимосвязь с физической работоспособностью у мальчиков и девочек, так же как и длина тела с общей работоспособностью [100].

Влияние антропогенных факторов на показатели роста и развития детского организма прослежено в ряде работ [2, 5, 7, 9, 26, 35 ,36, 39, 51, 59, 80, 118, 128, 129, 136, 159, 176, 189]. Как известно, рост и развитие ребенка определяется многофакторной системой, в основе которой лежит наследственное предрасположение, в той или иной степени подвергающееся модификации под влиянием природной окружающей среды, включая техногенные воздействия, и социального окружения [3, 6, 12, 16, 38, 63, 67, 73, 74, 97, 98, 108, 119, 137, 141, 158, 188].

Исследования, проведенные в Якутии, показали, что у детей в

условиях Севера формирование телосложения идет по астеническому типу. Вместе с тем, выявлено, что с возрастом при занятиях активными видами спорта повышается процент детей с нормостеническим типом телосложения [1]. Согласно исследованиям, проведенным в Узбекистане, процесс увеличения диаметров грудной клетки происходит у городских подростков по астеническому, а у их сельских сверстников по гиперстеническому типу [89].

Согласно данным, полученным архангельскими исследователями, у девушек, проживающих в районах с загрязнением почвы тяжелыми металлами, к концу полового созревания средние значения обхвата грудной клетки статистически значимо ниже средних значений у их сверстниц из экологически благоприятного района [107, 108,].

Обследование детей 8-13 лет, проживающих в сельском районе Гомельской области (Чернобыльская АЭС) показало, что у детей обоего пола 8-10 лет средняя масса тела увеличивалась незначительно, существенная прибавка в 6 кг отмечалась ближе к 11 годам. Длина тела у мальчиков имела максимальный прирост в 11 лет, у девочек - в 10-летнем возрасте. Росто-весовой показатель с возрастом возрастал и не зависел от половой принадлежности [96].

Исследования, проведенные на Урале и Западной Сибири, показали, что в экологически неблагоприятных условиях у детей 12-17 лет наблюдается статистически значимое превышение

средневозрастных показателей длины тела [58]. При этом с увеличением возраста детей фиксируется уменьшение массы тела и обхвата грудной клетки. Эти изменения сопровождаются половым диморфизмом, проявляющимся в более позднем изменении показателей у мальчиков по сравнению с девочками.

Рядом авторов установлено, небольшие концентрации вредных

веществ могут стимулировать ростовые процессы в детском

организме [110, 117, 150, 152, 157]. При загрязнении атмосферного воздуха окисью углерода, окислами азота и сернистым ангидридом увеличивается доля детей с повышенной массой тела. Так, при одновременном увеличении в атмосфере в два раза выше ПДК концентрации окиси углерода и окиси азота доля детей с повышенными показателя�

Информация о работе

Матыскин, Алексей Владимирович
кандидата биологических наук
Красноярск, 2011
ВАК 03.03.01

Диссертация

Состояние системы внешнего дыхания у детей младшего школьного возраста, проживающих в промышленном городе - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы