Возрастные особенности функционального состояния сердечно-сосудистой системы у школьников

ВЕСТНИК ТГГПУ. 2011. №2

БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ

УДК 612.1+612.79

ВОЗРАСТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ У ШКОЛЬНИКОВ

© Д.А.Димитриев, Ю.Д.Карпенко

В статье исследуются возрастные изменения функциональных особенностей сердечно-сосудистой системы по индексу Руфье, адаптационному потенциалу, вегетативному индексу Кердо и индексу напряжения у детей, обучающихся по стандартной и экспериментальной программам. Показано, что изменения с возрастом исследованных показателей зависят от особенностей учебной нагрузки.

Ключевые слова: дети, учебная нагрузка, сердечно-сосудистая система, адаптация, функциональные особенности развития.

Специалисты различных направлений (физиологи, педиатры, гигиенисты и др.) отмечают, что сегодня имеет место резкое ухудшение физического развития и других параметров здоровья у детей и подростков [1; 2; 3]. В этих условиях в проблеме раннего выявления донозологиче-ских и преморбидных состояний отводится важное место физиологическим методам исследования функционального состояния организма [4]. При этом предпочтение отдается показателям функционального состояния сердечно-сосудистой системы (ССС), которые являются чувствительными, высоко информативными, доступными для исследования [1; 4; 5]. Представляется также важным отметить, что гемодинамические параметры ССС и показатели современных стандартных методов измерения вариабельности сердечного ритма у детей потенциально могут быть связаны с учебными, трудовыми и физическими нагрузками, психологическим климатом в семье и образовательном коллективе, а также с их длиной и массой тела и адаптационными возможностями [3; 4].

В проблеме оценки адаптации продолжается дискуссия об использовании наиболее информативных показателей [4; 5]. Р.М.Баевский и А.П.Берсенева [5] (1997) предложили физиологический показатель - адаптационный потенциал сердечно-сосудистой системы как интегральный показатель уровня адаптивности организма человека в целом. Применение данного показателя, как подчеркивают М.В.Антропова, Г.В.Бородкина, Л.М.Кузнецова и др. [4], возможно и при исследовании функционального состояния организма детей в условиях разноуровневой учебной нагрузки. В то же время этими же авторами приводятся обоснования того, что шкала уровней адаптационного потенциала сердечно-сосудистой системы, разработанная для взрослого населения, автоматически не может быть перенесена

на детей. Использование данного интегрального показателя наряду с другими интегральными показателями: индексом Руфье (ИР), вегетативным индексом Кердо (ВИК), индексом напряжения (ИН), индексом массы тела (ИМТ), на наш взгляд, повышает информационную объективность изучения влияния школьных факторов на организм детей.

Эти данные побудили нас к исследованию в онтогенетическом аспекте изменения функционального состояния сердечно-сосудистой системы и вегетативной системы ее регуляции с использованием различных интегральных показателей этих систем.

Методика

Все дети, участвовавшие в наших исследованиях, были практически здоровы. Исследуемый контингент детей 1-х, 4-х, 6-х и 8-х классов соответствовал следующим возрастным группам: 7-8 лет, 10-11 лет, 12-13 лет, 14-15 лет. Учащиеся были разделены по уровню учебной нагрузки на две группы: учащиеся контрольной группы (К), обучающиеся по стандартной программе, и учащиеся экспериментальной группы (Э), обучающиеся по программе с повышенной учебной нагрузкой.

Для оценки гармоничности физического развития школьников рассчитывали росто-весовой показатель (индекс массы тела - ИМТ) по формуле: ИМТ = масса тела, кг / рост, м2; в усл. ед. [4].

Функциональное состояние сердечно-сосудистой системы (ССС) оценивалось по частоте сердечных сокращений (ЧСС), систолическому артериальному давлению (САД), диастолическому артериальному давлению (ДАД). При этом ЧСС изучалась по пульсограмме. При оценке функционального состояния сердечно-сосудистой системы использовали интегральный показатель - адаптационный потенциал (АП), который рассчитывался по формуле: АП = (0,011 х ЧСС +

0,014 х САД х 0,008 х ДАД + 0,014 х возраст +

0,009 х масса тела - 0.009 х рост) - 0,27; в баллах [5]. Индивидуальные величины АП распределялись по четырем степеням, установленным для детей М.В. Антроповой с соавторами [4]: удовлетворительная адаптация - не более 1,90 балла; напряжение механизмов адаптации - от 1,91 до

2.09 балла; неудовлетворительная адаптация - от

2.10 до 2,29 балла; срыв адаптации - от 2,29 и более баллов.

Критерием резерва функций сердечно-сосудистой системы служил индекс Руфье (ИР), который рассчитывался по формуле: ИР = (ЧСС х САД):100; в усл. ед. [4]. Индивидуальные значения индекса Руфье распределялись по трем установленным для детей 7-16 лет уровням: высокие резервы - ИР < 80.0 усл. ед.; низкие резервы -ИР > 91.0 усл. ед. и средние резервы - ИР = 81.0 - 90.0 усл. ед.

Для оценки уровня состояния вегетативных систем организма вычислялся вегетативный индекс Кердо по формуле: ВИК = (1 - ДАД/ЧСС) х 100, где: ДАД - артериальное диастолическое давление, мм рт.ст.; ЧСС - частота сердечных сокращений, уд/мин. Величина ВИК в пределах от -15 до +15 рассматривалась как уравновешенность симпатических и парасимпатических влияний, значение ВИК больше +15 - как преобладание тонуса симпатического отдела вегетативной нервной системы, значение ВИК меньше -15 усл.ед. говорит о преобладании тонуса парасимпатического отдела вегетативной нервной системы [4].

На основе обработки зарегистрированных кардиоинтервалограмм рассчитывали индекс напряжения - ИН усл.ед. [5]. Индивидуальные значения ИН распределялись по четырем качественным градациям: удовлетворительная адаптация (ИН от 80 до 160 усл. ед.); напряжение механизма адаптации (ИН от 160 до 200 усл. ед. и от 30 до 80 усл. ед.); неудовлетворительная адаптация (ИН от 200 до 900 усл. ед. и от 10 до 30 усл.ед.); срыв адаптации (ИН выше 900 усл. ед. и ниже 10 усл ед.).

Статистическая обработка полученных показателей проводилась с использованием пакета

'^тлтетгсл 6.0".

Результаты исследования и их обсуждение

Результаты исследования физического развития у детей с различным уровнем учебной нагрузки (табл.1) выявили определенные особенности, которые выразились в том, что исследованные дети одного возраста Э и К групп по массе тела не отличались между собой (р>0,05), а по росту различия (р<0,05) выявлены только в 6 и 8 классах. При этом нужно отметить, что ИМТ у детей, обучающихся по экспериментальной и стандартной учебным программам, достоверно повышается с их возрастом. В то же время было выявлено, что у детей экспериментальной группы показатели ИМТ были несколько выше в 7-8 (р<0,05), 10-11 лет (р>0,05) и в 14-15 лет (р>0,05). Из анализа динамики изменения ИМТ в зависимости от учебной нагрузки также следует, что с возрастом эффект исходного уровня данного показателя у детей экспериментальной группы уменьшается, а к 14-15 годам происходит выравнивание показателей ИМТ у детей обеих групп.

Изучение возрастного распределения детей по ИМТ, произведенного с учетом средней и сигмального отклонения (средние значения - М ± 2,05; высокие - от М + 2,05 и выше (указывающие на избыточность массы по отношению к длине тела) и низкие - от М - 1,05 и менее (свидетельствующие о дефиците массы), выявило определенные различия в зависимости от учебной нагрузки (табл.2). Полученные данные свидетельствуют, что удельный вес детей с благоприятными показателями градации, т.е. со средними значениями ИМТ (М ± 1.0с), в контрольной группе выше по сравнению с долей детей этой же градации в экспериментальной группе. Самая высокая доля детей с благоприятными показателями ИМТ отмечена у детей в возрасте 1415 лет как контрольной группы (66,7%), так и экспериментальной группы. Это свидетельствует о том, что доля детей с гармоничным физическим развитием с возрастом (к 14-15 годам) увеличивается. Таким образом, проблема гармоничности антропометрических показателей остается острой проблемой в состоянии здоровья детей.

Таблица 1.

Индекс массы тела и функциональные параметры у школьников 7-15 лет

Показатели Группы 7-8 лет

ИМТ, кг/м2 Э 15,4±0,4* 16,2±0,5 18,7±1,1 19,4±0,4

К 13,5±0,2 15,1±0,5 17,9±0,6 18,9±0,6

ИР, усл.ед. Э 89,5±4,3 84,4±5,7 68,0±4,8 74,7±8,5

К 61,6±3,9 78,5±5,1 72,1±3,4 82,6 ±4,7

АП, баллы Э 1,86±0,1* 1,79±0,09 1,52±0,07 1,73±0,08

К 1,46±0,06 1,78±0,05 1,58±0,06 1,75±0,07

ВИК, усл.ед. Э 7,7±9,1* 11,5±2,9* 15,4±3,6 9,6±2,4

К 2,1±1,5 2,3±3,7 14,0±2,7 7,4±2,5

ИН, усл.ед. Э 105,3±7,6 110,9±4,9* 98,3±10,1 122,5±8,4*

К 93,8±8,4 85,3±6,0 84,8±9,7 98,4±5,1

Примечание: * - р<0,05.

Таблица 2.

Распределение индивидуальных величин индекса массы тела и функциональных показателей _________школьников от 7-8 до 14-15 лет по качественным градациям (в процентах)________

Показатели Градация Группа 7-8 лет 10-11 лет 12-13 лет 14-15 лет

ИМТ Благоприятная Э 62,5 72,7 68,7 76,6

К 60 62,5 65,7 66,7

Неблагоприятная Э 37,5 27,3 31,3 23,4

К 40,0 37,5 34,7 33,3

ИР Благоприятная Э 60,0 72,8 100 100

К 92,0 87,5 100 86,0

Неблагоприятная Э 40,0 27,2 0 0

К 8,0 12,5 0 14,0

АП Благоприятная Э 83,4 64,7 95,5 80,8

К 95,5 79,0 91,3 79,1

Неблагоприятная Э 16,6 35,3 4,5 19,2

К 4,5 21,0 8,7 20,9

ВИК Благоприятная Э 83,4 64,7 95,5 80,8

К 95,5 79,0 91,3 79,1

Неблагоприятная Э 16,6 35,3 4,5 19,2

К 4,5 21,0 8,7 21,0

ИН Благоприятная Э 78.5 81,8 93,2 95,7

К 95,0 75,0 85,7 84,7

Неблагоприятная Э 21,5 18,2 6,8 4,3

К 5,0 25,0 14,7 15,3

Примечание:

1. Благоприятные градации по каждому показателю включали: удовлетворительный росто-весовой показатель (ИМТ); высокие и средние резервы функций ССС (ИР); удовлетворительное состояние механизмов адаптации ССС (АП), уравновешенность симпатических и парасимпатических влияний (ВИК); степень напряжения регуляторных систем сердечного ритма, классифицируемая по ИН как удовлетворительная адаптация.

2. Неблагоприятные градации включали отклонения в ту или иную сторону от параметров, отнесенных к благоприятной градации.

Средние значения индекса Руфье (табл.1) указывают на то, что средние значения данного показателя у детей экспериментальной группы в первом и втором классах были в пределах средних резервов, а в более старших классах - в пределах высоких резервов функционального состояния ССС. У детей контрольной группы наблюдается противоположная картина: средние значения индекса Руфье в первом, четвертом и шестом классах были на уровне высоких резервов, а в восьмом классе - на уровне средних резервов функционального состояния ССС. В то же время анализ возрастного распределения детей по использованной нами градации индекса Руфье (благоприятные и неблагоприятные) показывает, что доля детей с благоприятными показателями в экспериментальной группе была наиболее низ-

кой в 7-8 и 10-11 лет (соответственно, 60% и 72,8), а в последующих возрастных группах данный показатель составил 100%. Это не позволяет признать, что повышенная учебная нагрузка неблагоприятно влияет на резервы функционального состояния ССС.

Средние величины АП в течение всего периода наблюдений у детей Э и К групп были ниже 1,90 балла (табл.1), что позволяет считать, что у всех детей отмечалась удовлетворительная адаптация. Причем возрастное сравнивание средних величин АП детей с благоприятной градацией по данному показателю в зависимости от учебной нагрузки выявило только в возрасте 7-8 лет, а в последующих возрастных периодах возрастные изменения были синхронно одинаковы в Э и К группах.

Распределение индивидуальных величин АП по качественным градациям (табл.2) в начале школьного обучения (в 7-8 лет) обнаруживает большую долю детей с удовлетворительной адаптацией (95,5%) в К группе по сравнению с Э группой (83,4%), а в 10-11 лет в обеих группах происходит снижение доли детей с такими параметрами. В последующие возрастные периоды в обеих группах доли детей с удовлетворительной адаптацией практически выравниваются.

Средние величины вегетативного индекса Кердо (ВИК), характеризующего функциональное состояние вегетативной нервной системы, у детей экспериментальной группы были существенно выше в 7-8 и 10-11 лет (р<0,05), чем у их сверстников контрольной группы. Это можно рассматривать как усиление влияния симпатического тонуса вегетативной нервной системы на ССС в связи с повышенной учебной нагрузкой в Э группе. Следует отметить, что в 12-13 лет происходит усиление влияния симпатического отдела: средние величины ВИК в Э и К группах, соответственно, составили 15,4±3,6 и 14,0±2,7 усл.ед. Эта особенность, видимо, связана с эндогенными перестройками организма детей. Градация детей по качественной оценке ВИК показала, что доля детей, у которых индивидуальные показатели ВИК рассматривались как усиление симпатического влияния на ССС, в Э группе была больше, чем в К группе в 7-8 и 10-11 лет. А в последующих возрастных группах эти показатели были практически на одном уровне.

Анализ изменения с возрастом средних значений ИН показал, что у детей Э и К групп эти показатели были в пределах удовлетворительной адаптации, т.е. средние значения ИН были в пределах от 80 до 160 усл. ед. В то же время оказалось, что у детей Э группы во всех возрастных группах ИН был выше, чем у детей К группы. Выявленные различия средних значений ИН у детей сравниваемых групп свидетельствуют о том, что у детей Э группы относительно детей К группы имеет место некоторое усиление симпатического влияния в механизмах регуляции ССС. Распределение индивидуальных величин ИН по качественным градациям выявляет более выраженные различия: число детей с удовлетворительной адаптацией после первого года обучения в Э группе было больше, чем в К группе.

Заключение

Анализ возрастной динамики распределения индивидуальных величин ИМТ, ИР, АП, ВИК и ИН у школьников от 7-8 до 14-15 лет по качественным градациям (в процентах) этих параметров выявило, что в 7-8 лет доля детей с благо-

приятной градацией была больше в К группе (за исключением ИМТ), а в 14-15 лет доля детей с благоприятной градацией по всем изученным параметрам была выявлена в Э группе. Обращает на себя внимание тот факт, что дети К группы в 7-8 лет имели дефицит массы тела (ИМТ = 13,5 ±

0.2.кг/м2) по сравнению с детьми Э группы (ИМТ =15,4 ± 0,4 кг/м2), но при этом у них выявляются лучшие показатели доли детей с благоприятной градацией адаптации по ИР, АП, ВИК и ИН. А у детей Э группы выявляется противоположная картина. В 14-15 лет детей обеих групп происходит выравнивание средних значений ИМТ, однако в этом же возрасте доли детей с благоприятной градацией оказываются выше в Э группе, чем в К группе. На основе сопоставления полученных нами результатов с литературными данными [6] можно утверждать, что наблюдаемые доли детей с неблагоприятной градацией по ИМТ у детей К группы в течение всего периода исследования указывают на недостаточность трофических процессов в организме по сравнению с детьми Э группы. Несомненно, полученные результаты свидетельствуют о том, что показатели адаптации детей к школьной среде с различной учебной нагрузкой по параметрам градации физического развития и функционального состояния детского организма отражают повышенную физиологическую цену адаптации в 7-8 лет у детей Э группы и в 14-15 лет у детей К группы.

1. Антропова М.В., Манке Г.Г., Бородкина Г.В., Кузнецова Л.М., Паничева Т.М. Физиолого-гигиени-ческая оценка эффективности индивидуальнодифференцированного обучения учащихся // Гигиена и санитария. - 1997. - №1. - С.24-26.

2. Баранов А.А. Задачи педиатрической науки по охране здоровья детей // Вестник РАМН. - 2003. -№8. - С.3-7.

3. Величковский Б.Т., Баранов А.А., Кучма В.Р. Рост и развитие детей и подростков в России // Вестник РАМН. - 2004. - №1. - С.43-45.

4. Антропова М.В., Бородкина Г.В., Кузнецова Л.М. и др. Прогностическая значимость адаптационного потенциала сердечно-сосудистой системы у детей 10-11 лет // Физиология человека. - 2000. -Т.26. - №1. - С.56-61.

5. Баевский Р.М., Берсенева А.П. Оценка адаптационных возможностей организма и риск развития заболеваний. - М.: Медицина, 1997. - 235 с.

6. Ямпольская Ю.А. Физическое развитие и адаптационные возможности современных школьников // Российский педиатрический журнал. - 1998. -№1. - С.9-11.

AGE-RELATED PECULIARITIES OF THE FUNCTIONAL STATE OF SCHOOLCHILDREN’S CARDIOVASCULAR SYSTEM

D.A.Dimitriev, Y.D.Karpenko

Age-related peculiarities of the functional state of the cardiovascular system of children completing experimental and standard courses of study were assessed by the Roufier index, the vegetative index of Kerdo, the tension-time index and adaptation potential. The study revealed that age changes in the researched indexes depend on the character of the study workload.

Key words: children, study workload, cardiovascular system, adaptation, functional peculiarities of development.

Димитриев Дмитрий Алексеевич - кандидат биологических наук, заведующий кафедрой анатомии, физиологии и гигиены детей Чувашского государственного педагогического университета им.И.Я.Яковлева.

E-mail: kaf_tex@coop.chuvashia.ru

Карпенко Юрий Дмитриевич - кандидат биологических наук, докторант кафедры анатомии, физиологии и гигиены детей Чувашского государственного педагогического университета им.И.Я.Яковлева.

E-mail: kaf_tex@coop.chuvashia.ru

Поступила в редакцию 09.02.2011