Реакции насосной функции сердца детей и подростков на функциональные нагрузки

ВЕСТНИК ТГГПУ. 2011. №3

УДК 612.17

РЕАКЦИИ НАСОСНОЙ ФУНКЦИИ СЕРДЦА ДЕТЕЙ И ПОДРОСТКОВ НА ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ НАГРУЗКИ

© В.К.Петрова

В статье изучены особенности сердечной деятельности детей и подростков 5-16 лет во время ортостатической пробы и работы на велоэргометре повышающейся мощности. Рассмотрены такие гемодинамические показатели, как сердечный ритм, ударный объем крови и минутный объем крови. Исследование показало, что физиологическая реакция во всех группах испытуемых претерпевает изменения всех показателей центральной гемодинамики. Показатели насосной функции сердца во всех группах испытуемых увеличились с повышением мощности и продолжительности работы.

Ключевые слова: сердечная активность, ортостатическая проба, упражнения на велоэргометре (велоэргометрическая нагрузка), показатели гемодинамики, сердечный ритм, физиологическая реакция, насосная функция сердца.

Важнейшей задачей, стоящей перед современной физиологией, является изучение закономерностей и особенностей развития растущего организма. Известно, что в настоящее время на детский организм оказывают влияние различные факторы, среди которых можно выделить недостаточно высокий уровень социально-экономических условий жизни, рост умственных нагрузок при относительно невысокой двигательной активности, неблагоприятные экологические условия, возрастание психофизиологических влияний и т. д. Все это негативно сказывается на состоянии здоровья детей и подростков, вызывая нежелательные перестройки функций организма, изменяя его устойчивость к различным воздействиям. В связи с этим возникает необходимость изучения особенностей растущего организма на разных возрастных этапах его развития и в широком возрастном диапазоне.

Нами было предпринято исследование, целью которого явилась сравнительная характеристика показателей насосной функции сердца детей и подростков 5-16 лет на активную ортостатическую пробу и велоэргометрическую нагрузку. В исследованиях приняли участие дети и подростки в количестве 269 человек, которые в зависимости от возраста составили 6 групп испытуемых: 5-6 лет, 7-8 лет, 9-10 лет, 11-12 лет, 13-14 лет, 15-16 лет. Данные возрастные группы были выбраны неслучайно, так как приспособление к вертикальному положению - процесс длительный и сложный. Окончательно механизм "прямостояния" формируется к подростковому возрасту. Изучение приспособительных механизмов при переходе из горизонтального положения в вертикальное положение тела является наиболее постоянным условием жизнедеятельности человека. При этом объективную информацию о

состоянии сердечно-сосудистой системы и оценке ее адаптационных возможностей дает использование ортостатической пробы и физической нагрузки. В наших исследованиях дети и подростки выполняли нагрузки ступенчато повышающейся мощности на велоэргометре. Нагрузка подбиралась индивидуально из расчета 0,50, 1,00, 1,50 Вт/кг. Преимущество велоэргометри-ческой нагрузки заключается в относительной неподвижности верхней части тела, что облегчает получение физиологической информации во время двигательной деятельности и возможности точной дозировки физической нагрузки как по совершаемой мощности, так и по длительности выполняемой работы.

По электрокардиограмме, записанной в I отведении по Небу, находили ЧСС; по дифференциальной реограмме определяли ударный и минутный объемы крови (УОК, МОК), которые рассчитывали по формуле В. Кубичека с соавт. (1970), в модификации Ю.Т.Пушкаря (1977) [1: 85-90]. Для оценки достоверности различий нами использовались стандартные значения критерия X по Стьюденту.

Частота сердцебиений во всех группах испытуемых независимо от пола и возраста при переходе из положения лежа в положение стоя увеличилась на достоверную величину на первой минуте положения стоя. В дальнейшем в положении стоя ЧСС в исследуемых группах не претерпела значительных изменений.

Одним из показателей сердечной деятельности в условиях относительного покоя является частота сердцебиений, которая изменяется с возрастом, достигая к подростковому возрасту величин, близких к показателям взрослых. Определение этой величины и изучение ее изменений является обязательным компонентом при оценке

БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ

деятельности сердца и степени его адаптации к меняющимся условиям жизнедеятельности. В группе подростков 15-16-летнего возраста независимо от пола произошли наибольшие изменения в ЧСС на первой минуте положения стоя. Так, ЧСС в группе мальчиков увеличилась на 22,21 уд/мин, а в группе девочек на 16,40 уд/мин. Это самые значительные сдвиги в хронотропной реакции сердца при переходе испытуемых из положения лежа в положение стоя. Максимальное увеличение ЧСС при ортостатической пробе было характерно для детей и подростков, имеющих наименьшие значения данного показателя в положении лежа, т.е. для 15-16-летних, а минимальное увеличение ЧСС - для группы детей в возрасте 7-8 лет.

Показатели УОК при переходе испытуемых из положения лежа в положение стоя во всех группах, кроме группы детей в возрасте 5-6 лет, уменьшались на достоверную величину. Это отмечалось на 1-й или 2-й минутах положения стоя. В дальнейшем наблюдалось незначительное снижение УОК в положении стоя независимо от половых различий. Причиной этого является снижение венозного притока крови к сердцу по нижней полой вене (Я..Т^аМ еХ а1. 1966; В.М.Михайлов, 1969) [2: 257-259, 3: 21].

В своих исследованиях мы наблюдали при ортостатической пробе более значительное снижение УОК у детей старшего возраста и подростков. Это происходит в результате увеличения емкости венозной системы, которая, как известно, с возрастом увеличивается. Наблюдаемые нами изменения УОК у подростков 15 - 16 лет при ортостатической пробе близки к значениям взрослых людей.

Результаты исследования свидетельствуют, что при активной ортостатической пробе наблюдался так называемый сердечно-сосудистый дрейф (К.Я.Тиг1еу, 1977) [4: 241-257], т.е. снижение УОК от 1 до 26,55 мл.

Снижение сердечного выброса в исследуемых группах выражено значительно меньше, чем ударного объема крови. Вероятно, это обусловлено, прежде всего, рефлекторным увеличением частоты сердечных сокращений.

Так, в возрасте 5-6 лет мы не отмечали уменьшение МОК при смене положения тела. Незначительное понижение УОК в этой возрастной группе компенсируется увеличением ЧСС, поэтому МОК остается достаточно стабильным (р > 0,05). Следовательно, основным механизмом в поддержании МОК в этих условиях является хронотропный, так как УОК практически не меняется.

Несмотря на значительное повышение ЧСС у детей и подростков других возрастных групп снижение МОК с возрастом увеличивается. Так, это наблюдается в группах детей 7-8 лет, 11-12 лет и подростков 13-14 и 15-16-летнего возраста. Вероятно, в этих группах частота сердцебиений не полностью компенсирует снижение УОК. На первой минуте уменьшение МОК отмечалось в группе девочек 11-12 лет, что вероятнее всего, связано с периодом нейроэндокринной перестройки, так как девочки этого возраста находились на 2-й и 3-й стадии полового созревания. В этом случае более выраженный ответ МОК при изменении положения тела следует считать подростковой нормой (Медведев В.Г. и др.,1987) [5: 77-103].

Межполовые различия в показателях МОК при смене положения тела проявились только в группе 15-16-летних подростков, что, по-видимому, связано с неадекватной реакцией со стороны показателей центральной гемодинамики у девушек этого возраста на ортостатическую пробу.

Таким образом, физиологическая реакция на активную ортостатическую пробу детей и подростков разных возрастных групп проявилась изменением всех показателей центральной гемодинамики.

Частота сердечных сокращений во всех группах испытуемых увеличивается в течение первых десяти секунд работы на велоэргометре при переходе от условий покоя к нагрузке мощностью

0,50 Вт/кг, при переходе от нагрузки мощностью 1,00 Вт/кг к нагрузке 1,50 Вт/кг. При переходе от нагрузки мощностью 0,50 Вт/кг к нагрузке 1,00 Вт/кг частота сердечных сокращений увеличивается во всех группах лиц женского пола, а в группах мальчиков такое увеличение происходит в возрасте 5-6, 7-8 и 9-10 лет.

Непрерывная запись ЭКГ позволила провести анализ прироста ЧСС как за каждую мощность нагрузки, так и за определенные отрезки времени. Наибольший прирост частоты сердцебиений во всех группах испытуемых отмечался при переходе от исходного состояния к нагрузке мощностью 0,50 Вт/кг. Абсолютные величины прироста ЧСС в этом случае составили от 14,79 до 25,43 уд/мин. при этом наибольший прирост ЧСС отмечался в группах испытуемых, начиная с 9-10-летнего возраста, и он достиг своих максимальных значений в группах лиц женского пола в возрасте 15-16 лет (25,43 уд/мин).

Ударный объем крови увеличивается в группах мальчиков 11-12, 13-14 и 15-16 лет при нагрузке мощностью 0,50 Вт/кг с 20-й по 40-ю секунды работы на велоэргометре, в группе девочек 13-14 лет - при нагрузке мощностью 1,50

В.К.ПЕТРОВА

Вт/кг на 10-й секунде работы на велоэргометре, а в группе 15-16-летних девушек - на 50-й секунде работы на велоэргометре при нагрузке мощностью 0,50 Вт/кг.

Главный гемодинамический показатель МОК, который характеризует интенсивность транспорта кислорода из легких к работающим органам и тканям, по сравнению с исходным уровнем, возрастал в 1,5-2 раза и достигал наибольших значений при нагрузке мощностью 1,50 Вт/кг. При нагрузке мощностью 0,50 Вт/кг в течение первых 20-ти секунд работы на велоэргометре сердечный выброс во всех группах испытуемых увеличивался на достоверную величину по сравнению с до-рабочим состоянием. Это, по-видимому, свидетельствует об увеличении венозного возврата крови к сердцу (Б.Ьеук е!а1., 1994) [6: 61-65]. В дальнейшем при данной нагрузке он изменялся незначительно, что может, по нашему мнению, характеризовать наступление устойчивого состояния, при котором фракция изгнания крови из левого желудочка может быть увеличена до 69% (С^гег еХ. а1., 1997) [7: 297-305].

При нагрузках мощностью 1,00 и 1,50 Вт/кг продолжался дальнейший рост сердечного выброса. Однако только в двух случаях это носило достоверный характер. В исследуемых группах между возрастами достоверность различий проявлялась не всегда.

Таким образом, показатели насосной функции сердца во всех группах испытуемых увели-

чивались с повышением мощности и продолжительности работы. Исключение составляла нагрузка мощностью 0,50 Вт/кг, при которой обозначались границы периода врабатывания и устойчивого состояния, так как при дальнейшем продолжении работы достоверных изменений изучаемых параметров не происходило.

1. Пушкарь Ю.Т., Большов В.М., Хеймец Г.И. Определение сердечного выброса методом тетрапо-лярной грудной реографии и его метрологические возможности // Кардиология. - 1977. - Т.27. - №7. - С.85-90.

2. Ward R.J., Danziger F., Bonica J.J. Cardiovascular effect of changes of posture // Аerospase Med. -1966 . - Vol.37. - №2. - Р.257-259.

3. Михайлов В.М. Влияние длительной гипокинезии на устойчивость человека к гравитационной нагрузке: автореф. дис. ... канд. наук. - М., 1969. -21 с.

4. Turley K.R. Cardiovascular responses to exercise in children // Sports. Med. - 1997. - Vol.24. - №4. -Р.241-257.

5. Медведев В.Г., Кузьмин-Соколов Н.Б. Функциональное состояние вегетативной нервной системы у подростков // Педиатрия. - 1987. - №2. - С.77-103.

6. Leyk D., Hoffmann U., Essfeld D. VO2 and cardiac output rest-exercise and exercise-exercise transients // Z. Kardiol. - 1994. - Vol.83. - Suppl.3. - Р.61-65.

7. Foster C., Gal R.A., Murphy P. Left ventricular function during exercise testing and training // Med. Sci. Sports. Exers. - 1997. - Vol.29. - №3. - Р.297-305.

THE REACTIONS OF PUMPING FUNCTION OF THE 5-16-YEAR-OLD CHILDREN AND TEENAGERS’S HEARTS DURING FUNCTIONAL LOADS

V.K.Petrova

The characteristics of cardiac activity of 5-16-year-old children and teenagers were studied during orthostatic test and ergometric bicycle exercises with increasing loads. The hemodynamic parameters such as heart rate (HR), increasing stroke and minute volumes of blood were considered. The study showed that the physiological reaction of all tested groups underwent changes in all indices of central hemodynamics. The pumping function of the heart in all tested groups increased with rising load and its duration.

Key words: cardiac activity, orthostatic test, ergometric bicycle exercise, hemodynamic parameters, heart rate, physiological reaction, pumping function of the heart.

Петрова Винера Камильевна - кандидат биологических наук, доцент кафедры медикобиологических основ физической культуры Института физической культуры и восстановительной медицины Казанского (Приволжского) федерального университета.

E-mail: vinera-p@rambler.ru

Поступила в редакцию 30.05.2011