Возрастно-половые особенности сердечно-сосудистой системы школьников 7-10 лет разных режимов обучения

ВЕСТНИК ТГГПУ. 2007. №2-3

УДК 612.6

ВОЗРАСТНО-ПОЛОВЫЕ ОСОБЕННОСТИ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ ШКОЛЬНИКОВ 7-10 ЛЕТ РАЗНЫХ РЕЖИМОВ ОБУЧЕНИЯ

© О.К.Побежимова

Проводилось физиологическое исследование функционального состояния и адаптивных реакций сердечно-сосудистой системы школьников 7-10 лет. Установлено, что интенсивные учебные и статические нагрузки вызывают некоторое ускорение процесса адаптации к учебной деятельности, что реализуется снижением резервных возможностей системы и более напряженным ее функционированием.

Гетерохронность развития функциональных систем, индивидуальные типы и типы биологического созревания организма детей и подростков на фоне современных социальных, экологоэкономических условий создают критические периоды напряжения, перенапряжения и срыва механизмов адаптации, что резко снижает уровень здоровья, интеллектуальный и физический потенциал подрастающего поколения.

Концепция опережающего обучения, принцип вариативности педагогических технологий реализуется путем внедрения интенсивных развивающих программ, которые не учитывают подчас возрастно-половых и морфофункциональных особенностей детского организма. Однако состояние адаптивных систем организма в критические и сенситивные периоды развития мальчиков и девочек [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7] должно являться основополагающим при нормировании умственной и физической нагрузок, причем ведущую роль в адаптации организма к воздействиям факторов внешней среды играет сердечнососудистая система [8, 9].

Установленные незрелость и несовершенство сердечно-сосудистой системы младших школьников, выраженный внутри- и межсистемный ге-терохронизм, функциональная рассогласованность и, как следствие, сниженные адаптационные возможности [10, 11, 12, 13] являются неблагоприятным фоном для воздействия нерегла-ментированных школьных нагрузок [14]. Научно-практический интерес представляет исследование реактивности сердечно-сосудистой системы в ответ на дозированную физическую нагрузку, анализ механизмов срочной адаптации у школьников разного возраста и пола в зависимости от режима обучения. При этом реактивность и адаптивные возможности системы рассматриваются как показатели зрелости их функционирования [12, 15]. Данная научная проблема становится особенно актуальной и значимой для нетрадиционных экспериментальных школ, цели и задачи которых объективно обусловливают уси-

ление воздействия на организм детей различных школьных факторов.

Результаты подобных научных исследований могут служить основой повышения эффективности учебно-воспитательного процесса в рамках современной школы и обеспечения условий для полноценного развития учащихся.

Целью работы явилось исследование динамики функционального состояния и адаптивных реакций сердечно-сосудистой системы школьников 7-10 лет разных режимов обучения в зависимости от возраста и пола в течение последовательного 4-летнего наблюдения.

Организация и методика исследования

Исследования проводились в школе №9 г.Казани. Обследовались одни и те же дети в течение четырех лет обучения, в возрасте 7-10 лет среднего уровня физического развития. Общее количество обследованных составило 48 человек (24 мальчика и 24 девочки).

Обследованные дети - учащихся двух параллельных классов. Дети одного класса занимались по традиционной программе для школ с углубленным изучением английского языка (контрольная группа), преподавание в другом классе осуществлялось по методу развивающего обучения Давыдова (экспериментальная группа). Анализ результатов обследования проводился с учетом возраста, пола и особенностей режима обучения.

Для оценки функционального состояния ССС школьников нами определялись частота сердечных сокращений (ЧСС), сердечный выброс: ударный объем крови (УОК) и минутный объем крови (МОК), исследовались систолическое давление (СД), диастолическое давление (ДД) и пульсовое давление (ПД).

Комплексное исследование состояния ССС у школьников обоего пола проводилось по единым методикам и единой схеме.

Во-первых, изучалось погодовая возрастная динамика показателей, характеризующих функ-

циональное состояние сердечно-сосудистой системы в условиях относительного покоя. Определение гемодинамических параметров проводилось в положении лежа в знакомой для испытуемого обстановке.

Во-вторых, рассматривалась динамика реакций срочной адаптации ССС на функциональную пробу, оцениваемая по реактивности этих систем, т. е. по сдвигам параметров, характеризующих функцию ССС, в ответ на дозированную физическую нагрузку. Показатели гемодинамики определялись на 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 минутах после действия нагрузки. Полагалось, что острое влияние физической нагрузки обуславливает сдвиг параметров на первой минуте, а на 3-7 минутах наступает период восстановления.

Артериальное давление определялось звуковым методом Н. С. Короткова с использованием ртутного манометра с шириной манжетки 9,5 см. По результатам систолического (Мх) и диастолического (Мх) давления рассчитывали пульсовое давление (АР).

ЧСС регистрировалась электрокардиографическим методом (на электрокардиографе ЭК1Т-03М2), запись велась во втором стандартном отведении. ЧСС подсчитывали по величине интервала Я-Я исходя из 5-10 сердечных циклов. Для определения ударного объема крови использовался метод тетраполярной реографии в модификации '^КиЫсек [16]. Измерение УОК производилось реоплетизмографом РПГ-2-02. Расчет УОК производился по дифференциальной рео-грамме с применением формулы '^КиЫсек [17]. МОК (л/мин) вычислялся математическим методом по формуле:

МОК = УОК х ЧСС / 1000

Для подсчета МОК, ЧСС регистрировалась параллельно с реограммой.

УО = 0,8 х 135 х Ь2/Ъ2 х Ас х Ти где Ь - расстояние между серединами активных электродов, Ъ - (базовый межэлектродный) импеданс, списывался с лицевой панели прибора, АС и Ти - усредненные данные 10-12 комплексов, К и р - постоянные величины.

Собственные исследования

Анализ возрастной динамики показателей сердечно-сосудистой системы школьников 7-10 лет в состоянии относительного покоя выявил, что их изменение происходит неравномерно и неодновременно в половых группах независимо от режима обучения. Величины абсолютных показателей, сроки и темпы их изменений в большинстве групп различны у мальчиков и девочек.

В контрольном классе у мальчиков исследуемого возрастного диапазона в соответствии с

возрастной тенденцией наблюдается снижение ЧСС от 7 к 10 годам. Наиболее значительное изменение ЧСС происходит от 8 к 9 годам (снижение составляет 20%), тогда как к 10 годам отмечается достоверное увеличение этого показателя. У девочек наблюдается выраженное увеличение ЧСС в 8 лет и снижение к 9 годам с последующей ее стабилизацией на уровне, соответствующем возрастным нормам. Следует отметить, что увеличение ЧСС у мальчиков 10 лет и девочек 8 лет не согласуется с общей возрастной динамикой. Различие в абсолютных величинах ЧСС между мальчиками и девочками выявлено в 7 лет, когда она выше у мальчиков.

Возрастное увеличение показателя, характеризующего инотропную функцию сердца, в большей степени выражено у мальчиков, тогда как абсолютные величины сердечного выброса больше у девочек. Прирост УОК в пределах исследуемого возрастного диапазона составляет у мальчиков 45,8%, у девочек - 35,9%. Интенсивное увеличение сердечного выброса в пределах наблюдаемого возрастного диапазона раньше происходит у школьниц в 8 лет, когда выявлен его значительный скачок, и относительная стабилизация в последующих возрастных группах. У мальчиков повышение УОК продолжается до 10 лет. Обращает на себя внимание тот факт, что в обеих половых группах происходит интенсивнее прирост УОК, чем снижение ЧСС, что обеспечивает возрастное увеличение МОК, наблюдаемое в том же возрастном диапазоне, что и УОК. Так, у мальчиков выявленный прирост МОК от 7 к 10 годам составляет 31%. Он обусловлен увеличением УОК (45,8%) на фоне снижения ЧСС (11%). Периоды значительного прироста МОК совпадают с наиболее интенсивным увеличением УОК. Наблюдаются половые различия в величинах УОК и МОК. Во всех возрастных группах сердечный выброс выше у девочек. В 8 и 9 лет это различие наиболее значимо.

Возрастное увеличение АД более выражено у мальчиков. Наиболее изменчиво ПД, его прирост у мальчиков от 7 к 10 годам составляет 72,7% и лишь 24,6% - у девочек. Половые различия в величинах АД более выражены в 10 лет, когда СД выше у мальчиков. Таким образом, возрастная динамика показателей сердечно-сосудистой системы у детей 7-10 лет носит нелинейный характер в обеих половых группах независимо от режима обучения. Значительное изменение гемо-динамических параметров выявлено у мальчиков десяти лет и девочек восьми лет. Половые различия показателей сердечно-сосудистой системы у школьников обоих режимов обучения наиболее выражены в 8 лет, когда сердечный выброс выше

у девочек, и в 10 лет, когда систолическое давление выше у мальчиков.

У учащихся экспериментального класса по сравнению с учащимися контрольного класса наблюдается существенные отличия как в величинах показателей ССС, так и в характере их возрастной динамики. В состоянии относительного покоя ЧСС у девочек экспериментального класса повышается от 7 к 10 годам, что противоречит возрастной тенденции. Наиболее значительный прирост наблюдается в 8 лет. У мальчиков возрастное изменение ЧСС носит ярко выраженный волнообразный характер. Абсолютные величины ЧСС у школьников экспериментального класса в 10 лет достоверно выше, чем у детей контрольного класса. Динамика сердечного выброса школьников экспериментального класса также носит колебательный характер.

Обращает на себя внимание тот факт, что у девочек 8-9-летнего возраста экспериментального режима обучения наблюдается равный вклад ЧСС и УОК в обеспечение МОК, у мальчиков 10 лет - снижение МОК за счет уменьшения УОК. Значительное различие в показателях сердечного выброса у школьников разных режимов обучения выявлено в 10 лет, когда УОК и МОК достоверно выше у детей контрольного класса.

Тенденция к снижению АД от 7 к 10 годам отмечается у школьников экспериментального класса. Примечательно, что у 8-9-летних девочек СД и ПД ниже возрастных норм, у 10-летних мальчиков высокое СД и ДД и низкое ПД. Сравнение величин АД у школьников разных режимов обучения показало, что в 8 лет СД выше в экспериментальном классе, в 10 лет - в контрольном, где выше и ПД.

Таким образом, у школьников разных режимов обучения в обеих половых группах значительные различия в показателях сердечнососудистой системы выявлены в 10 лет. Показано, что частота сердечных сокращений выше у детей экспериментального класса, тогда как ударный и минутный объемы крови и пульсовое давление выше у детей контрольного класса.

Физическая нагрузка умеренной мощности вызывает значительный сдвиг показателей ССС. Наиболее динамичны ЧСС, СД, МОК, ПД; менее изменчиво ДД. Однако степень изменения показателей различна в зависимости от возраста, пола и режима обучения школьников.

В контрольном классе у мальчиков 10 лет и девочек 8-9 лет наблюдается ярко выраженная хронотропная реакция на фоне незначительных изменений УОК. Прирост ЧСС у мальчиков колеблется в пределах 41%-51,7%; у девочек -47%-57%; изменение УОК - лишь 3%-6%. Уве-

личение МОК обеспечивается повышением ЧСС при минимальных и даже отрицательных сдвигах УОК. Восстановление ЧСС и УОК к фоновому уровню носит колебательный характер, происходит через "отрицательную фазу", и имеется тенденция к снижению ПД и повышению ДД у девочек. Все это характеризует реакцию ССС в данных группах как "неэкономную", свидетельствующую о напряженном функционировании системы и ее недостаточной зрелости.

У мальчиков 8-9 лет и у девочек 10 лет наблюдаются умеренные сдвиги показателей, отражающие адекватную реакцию на нагрузку и увеличение роли УОК в обеспечении МОК.

У детей экспериментального класса реактивность ССС выше, а восстановительный период длиннее, чем в контрольном. В обеих половых группах наблюдается ярко выраженная хроно-тропная реакция с волнообразным и длительным периодом восстановления. Из общей закономерности выделяются мальчики 10 лет, у которых отмечается инотропная реакция, однако восстановление УОК после действия физической нагрузки не происходит даже к 7 минуте.

Выраженное повышение СД у детей экспериментального класса наблюдается во всех возрастных группах, имеет место волнообразный характер восстановления к фоновому уровню. В отличие от детей контрольного класса, отмечается достоверное снижение ДД и повышение ПД у девочек 8-9 лет и мальчиков 10-летнего возраста.

Дозированная физическая нагрузка вызывает значительное изменение показателей сердечнососудистой системы в обеих половых группах независимо от режима обучения (рис.1, 2). Наиболее выраженный прирост параметров сердечно-сосудистой системы и максимальная длительность восстановительного периода выявлены у мальчиков 10 лет и девочек 8-9 лет. У мальчиков 8-9 лет и девочек 10 лет - умеренные сдвиги и быстрое восстановление показателей сердечнососудистой системы.

Характер адаптивных реакций сердечнососудистой системы на дозированную физическую нагрузку зависит от режима обучения школьников. В контрольном классе у мальчиков 10 лет и девочек 8-9 лет выявлена хронотропная реакция, у мальчиков 8-9 и девочек 10 лет - ино-тропная. В экспериментальном классе выраженная инотропная реакция обнаружена лишь у мальчиков 10 лет. Реактивность сердечнососудистой системы у школьников экспериментального класса выше, а восстановительный период длиннее, чем в контрольном.

Особенности функционирования ССС у мальчиков 10 лет и девочек 8-9 лет в различных

условиях жизнедеятельности (покой, физическая нагрузка), выявленные в наших исследованиях, дают основания считать эти возрастно-половые группы критическими в развитии системы кровообращения, независимо от режима обучения школьников.

Следует отметить менее напряженное функционирование ССС у школьников 8-9 и школьниц 10 лет, что позволяет оценить данный период развития как период ее совершенствования и выход на новый функционально-адаптированный уровень.

Таким образом, возраст 7-10 лет характеризуется определенной динамикой в развитии ССС, сопровождается как критическими периодами, так и периодами функционального совершенствования. Интенсивные учебные нагрузки влияют на взаимосвязь и направленность возрастных и адаптационных изменений системы кровообращения.

У детей экспериментального класса отмечается некоторая тенденция ускорения процесса адаптации к учебной нагрузке, реализующаяся "неэкономными" реакциями ССС, снижением ее резервных возможностей и расценивающаяся нами как неблагоприятная. Экспериментальный режим обучения, связанный с интенсивными умственными и статическими нагрузками, вызывает более напряженное функционирование сердечнососудистой системы младших школьников.

Выводы

1. Возрастная динамика показателей сердечнососудистой системы у детей 7-10 лет носит нелинейный характер в обеих половых группах независимо от режима обучения. Значительное изменение гемодинамических параметров выявлено у мальчиков десяти лет и девочек восьми лет.

2. Половые различия показателей сердечнососудистой системы у школьников обоих режимов обучения наиболее выражены в 8 лет, когда сердечный выброс выше у девочек, и в 10 лет, когда систолическое давление выше у мальчиков.

3. У школьников разных режимов обучения в обеих половых группах значительные различия в показателях сердечно-сосудистой системы выявлены в 10 лет. Показано, что частота сердечных сокращений выше у детей экспериментального класса, тогда как ударный объем крови, минутный объем крови и пульсовое давление выше у детей контрольного класса.

4. Дозированная физическая нагрузка вызывает значительное изменение показателей сердечно-сосудистой системы в обеих половых группах независимо от режима обучения. Наиболее выраженный прирост параметров сердечнососудистой системы и максимальная длительность восстановительного периода наблюдается у мальчиков 10 лет и девочек 8-9 лет. У мальчиков 8-9 лет и девочек 10 лет - умеренные сдвиги и быстрое восстановление показателей сердечнососудистой системы.

5. Характер адаптивных реакций сердечнососудистой системы на дозированную физическую нагрузку зависит от режима обучения школьников. В контрольном классе у мальчиков 10 лет и девочек 8-9 лет выявлена хронотропная реакция, у мальчиков 8-9 и девочек 10 лет - ино-тропная. В экспериментальном классе выраженная инотропная реакция обнаружена лишь у мальчиков 10 лет. Реактивность сердечнососудистой системы у школьников экспериментального класса выше, а восстановительный период длиннее, чем в контрольном.

ЧСС А

уд/мин

УОК мл 60 т-

55 ^

50 I

45 ^ 40 ^ 35 -

Б

покой 1 мин 2 мин 3 мин 4 мин 5 мин 6 мин 7 мин

МОК л/мин

7 лет .........8 лет----------9 лет —*— 10 лет

Рис.1. Изменение показателей гемодинамики мальчиков 7-10 лет, учащихся контрольного класса, под влиянием физической нагрузки

ЧСС уд/мин

УОК мл 5

МОК мл/мин

В

7 лет .........8 лет----------9 лет

-*—10 лет

Рис.2. Изменение показателей гемодинамики мальчиков 7-10 лет, учащихся экспериментального класса под влиянием физической нагрузки

Антропова М.В. Реакция основных физиологических систем организма детей 6-12 лет в процессе адаптации к учебной нагрузке // Физиология человека. 1983. Т.9. №1. С.18-24.

Вьюшкина С.П. Исследование связи между умственной и физической работоспособностью школьников 7-14 лет: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. М., 1981.

3. Русинова С. И. Функциональное состояние сердечно-сосудистой и симпато-адреналовой систем детей младшего школьного возраста в течение учебного года: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. Казань, 1989.

4. Русинова С.И., Кудрявцева Е.А. Адаптирован-ность детей младшего школьного возраста в условиях экспериментального и традиционного режимов обучения // Актуальные проблемы валео-логии и синаптологии: материалы Всерос. науч-

но-практической конференции. Набережные Челны, 1999. С.63.

5. Тупицын И.О. Возрастная динамика и адаптационные изменения сердечно-сосудистой системы школьников: Автореф. дис. ... докт. мед. наук. М., 1986.

6. Казначеев В.П. Современные аспекты адаптации. Новосибирск, 1980.

7. Димитриев А.Д., Димитриев Д.А., Хураськи-на Н.В. Анализ сердечного ритма у детей школьного возраста // Актуальные проблемы валеоло-гии и синаптологии: материалы Всерос. Научнопрактической конференции. Набережные Челны, 1999. С.27.

8. Меерсон Ф.З. Адаптация сердца к большой нагрузке и сердечная недостаточность. М., 1975. С.263.

9. Макалеев И.Ш., Ильясова В.Н., Рыжов А.В. Функциональное состояние сердечно-сосудистой системы девочек поведенческого типа А и Б // Актуальные проблемы валеологии и синаптоло-гии: Материалы Всерос. научно-практической конференции. Набережные Челны, 1999. С.49.

10. Калюжная Р.А. Физиология и патология сердечно-сосудистой системы детей и подростков. М., 1973.

11. Шабунин Р. А. Приспособительные возможности сердечно-сосудистой и дыхательной систем организма детей среднего школьного возраста к мы-

шечной деятельности // Медико-биологические проблемы физ. воспитания учащейся молодежи. Челябинск, 1981. С.105-116.

12. Тупицын И.О. Возрастная динамика и адаптационные изменения сердечно-сосудистой системы школьников. М., 1985.

13. Ситдиков Ф.Г., Желтова О.Г., Винихина Л.Н. Особенности реакций кардиореспираторной системы у детей младшего школьного возраста // Физиология человека. 1992. Т.18. №1.

14. Крылова А.В., Побежимова О.К. Функциональное состояние и адаптивные возможности сердечнососудистой системы школьников, обучающихся по разным режимам в течение пяти лет // Актуальные проблемы валеологии и синаптологии: материалы Всерос. научно-практической конференции. Набережные Челны, 1999. С.37.

15. Бухаринова Ж.В. Физиологическая оценка адаптации школьников к особенностям учебной нагрузки в условиях инновационных педагогических технологий: Автореф. дисс. ... канд. биол. наук. Казань, 1998.

16. Kubicek W.Q. Impedans pletysmograph. United States Patent Offise. Patent. №3, 340,867, September

12, 1967.

17. Kubicek W.Q., Karnegis J.N., Patterson R.P. et al. Development end evolution of an impregance cardiac output system. // Aerospace. Med., 1966. V.37. P.1208-1212.

THE AGE-SEXUAL PECULIARITIES OF CARDIO-VASCULAR SYSTEM OF SCHOOL CHILDREN (7-10 Y.O.) UNDER DIFFERENT CONDITIONS OF TRAINING

O.K.Pobezhimova

Physiological investigation of functional state and adaptation reactions of cardio-vascular system in the group of children of 7-10 y.o. was carried out. It is established, that intensive educational and static loadings cause some acceleration of the process of adaptation to educational activity, which is realized by decrease in reserve opportunities of system and its more intense functioning.