CC BY
98
ОСОБЕННОСТИ АВТОНОМНОЙ НЕРВНОЙ РЕГУЛЯЦИИ, ЦЕНТРАЛЬНОГО И ПЕРИФЕРИЧЕСКОГО ОТДЕЛОВ КРОВООБРАЩЕНИЯ В ПРОЦЕССЕ АДАПТАЦИИ К РАЗНОГО ВИДА НАГРУЗКАМ У ПОДРОСТКОВ 10-11 ЛЕТ
Шарапов А.Н., Безобразова В.Н., Догадкина С.Б1, Кмить Г.В., Рублева Л.В., Лукьянчиков В.С.
ФГНУ Институт возрастной физиологии РАО
Проведено комплексное исследование автономной нервной регуляции сердечного ритма, биоэлектрических характеристик миокарда, сократительной функции миокарда и мозгового кровообращения у подростков 10-11 лет. Выявлены достоверные половые различия в значениях частотных храктеристик вариабельности сердечного ритма, в фазовой структуре сердечного цикла и показателях ЭКГу детей 10-11 лет. У девочек 10-11 лет по сравнению с мальчиками того же возраста отмечена более высокая суммарная активность нейрогуморальных влияний на сердечный ритм с преобладанием парасимпатических влияний. Срочная адаптация сердечно-сосудистой системы к динамической физической нагрузке у подростков 10-11 лет характеризуется уменьшением общей длительности сердечного цикла, времени предсердно-желудочковой проводимости, систолы и диастолы. Существенное снижение длительности сердечного цикла, происходящее за счет уменьшения продолжительности систолы и времени диастолы, свидетельствует о некотором напряжении механизмов адаптации сердечнососудистой системы к физической нагрузке. Срочная адаптация кровообращения головного мозга к умственной нагрузке у большинства мальчиков и девочек 10-11 лет носила благоприятный характер и сопровождалась существенным увеличением артериального притока, снижением тонуса мозговых артерий в лобных областях головного мозга. У части детей (21,0-21,7%) выявлено напряжение механизмов регуляции: снижение артериального притока, повышение тонуса мозговых артерий крупного и среднего калибра.
Ключевые слова: сердечно-сосудистая система, ЭКГ, фазовая структура сердечного цикла, кровообращение головного мозга, динамическая физическая нагрузка, умственная нагрузка, подростковый возраст, адаптация
Peculiarities of autonomic nervous regulation, central and peripheral blood systems in 10-11 year old children while adapting to different work. The complex study of autonomic nervous regulation of heart rate, bioelectric characteristics of the myocardium, myocardial contractile function and cerebral blood flow was conducted on 10-11 year old teenagers. There were found out reliable sex differences among 10-11 year old children in heart rate frequency, in the phase structure of cardiac cycle and ECG indices. Girls aged 10-11 years old, in comparison with boys of the same age, demonstrated stronger summative neurohumoral influences on the heart rate, with predominant parasympathetic influences. Immediate adaptation of cardio-vascular system to dynamic physical work in teenagers of this age is characterized by shorter overall cardiac cycle,
Контакты: 1 Догадкина С.Б. - E-mail:almanac@mail.ru
time of atrioventricular conduction, systole and diastole. Significant decrease of time of cardiac cycle, resulting from shorter systole and diastole, is a sign of certain tension in adaption of cardio-vascular system to physical work. Immediate adaptation of cerebral blood flow to mental tasks in most I0-II year old boys and girls was favorable and was paired with significant growth of arterial flow, lower tone of cerebral arteries in frontal lobe. Some children (2I,0-2I,7 %) demonstrated tension in regulation mechanisms: lower arterial flow, higher tone in large and medium cerebral arteries.
Keywords: cardiovascular system, ECG, phase structure of the heart, brain blood circulation, dynamic exercise, mental tasks, adolescence, adaptation
Деятельность сердца и сосудов в подростковом возрасте имеет свои особенности, в значительной мере связанные с изменением гормонального статуса и автономной нервной регуляции сердечного ритма. Именно в этом периоде происходят бурные процессы роста и созревания в организме подростков, которые могут сопровождаться несбалансированностью формирования различных отделов сердечно-сосудистой системы, что может привести к напряжению процессов адаптации. Целью исследования явилось изучение функционального состояния и адаптационных возможностей сердечно-сосудистой системы к нагрузкам разного вида у подростков 10-11 лет.
ОРГАНИЗАЦИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Обследовано 40 детей (20 мальчиков и 20 девочек) 10-11 лет - учащихся общеобразовательной школы № 27 г. Москвы. Проведено комплексное исследование автономной нервной регуляции сердечного ритма, биоэлектрических характеристик миокарда, сократительной функции миокарда, мозгового кровообращения. Исследования проводились с письменного согласия родителей.
Автономную нервную регуляцию сердечного ритма (СР) оценивали методом спектрального анализа вариабельности ритма сердца (ВРС). В работе представлены наиболее информативные и интегральные показатели: общая мощность спектра (TP, мс2/Гц), очень низкочастотный диапазон спектра (VLF, мс2/Гц); низкочастотные колебания (LF, мс2/Гц); высокочастотные колебания (HF, мс2/Гц); индекс вагосимпатического взаимодействия (LF/HF, усл. ед.);отношение LF/HF - характеризующее баланс симпатических и парасимпатических влияний.
Для определения показателя «адаптационные резервы» (АР), отражающего степень активации симпатоадреналовой системы относительно исходного уровня и реактивность парасимпатического отдела АНС, в качестве функционального теста применяли активную ортостатическую пробу [17].
Возбудимость и проводимость миокарда изучали методом электрокардиографии. Регистрация ЭКГ осуществлялась в 12 общепринятых отведениях. Длительность интервалов и зубцов ЭКГ определяли в II стандартном отведении. Анализировали: длительность сердечного цикла RR,^ продолжительность предсердножелудочковой проводимости PQ,^ продолжительность внутрижелудочковой проводимости QRS,^ длительность электрической систолы желудочков QT,^ длительность зубцов Р,с, Q^ и R,^ амплитуда зубцов Р,мм, Q,мм, R,мм, Б,мм, Т,мм.
Сократительную функцию миокарда изучали методом поликардиографии. В ходе исследования проводилась синхронная регистрация ЭКГ (во II стандартном
отведении), фонокардиограммы (с точки Боткина) и каротидной сфигмограммы с использованием прибора Поли-Спектр-12. Анализ поликардиограммы базировался на сопоставлении элементов записанных кривых во времени по методике В.Л. Карпмана [9]. С помощью компьютерной обработки кривых вычисляли: продолжительность сердечного цикла ^-^, фазу асинхронного сокращения (ФАС), фазу изометрического сокращения (ФИС), период напряжения (Т), период изгнания (Е), механическую систолу (8ш), общую систолу (8о), электрическую систолу (8э), диастолический интервал (Б). Все величины измеряли в миллисекундах. Помимо указанных показателей, получаемых при непосредственном анализе кривых, определяли ряд производных или относительных величин: индекс напряжения миокарда (ИНМ);
внутрисистолический показатель (ВСП); механический коэффициент Блюмбергера.
Для оценки состояния мозгового кровообращения использовался метод биполярной реоэнцефалографии [33]. Регистрация реоэнцефалограмм проводилась при помощи компьютерного реографа "Реоспектр" в бифронтальном (Б-Б) отведении, что позволяло получать информацию о кровообращении лобных областей больших полушарий головного мозга.
Вычислялись следующие параметры: амплитуда пульсовой волны (А,ом), показатели, характеризующие тонус артерий головного мозга большого и среднего калибра (а/Т,%) и малого калибра (дикротический индекс, & %), АЧП,у.е. - амплитудно-частотный показатель (отражает кровоток в единицу времени), а также частота сердечных сокращений (ЧСС, уд/мин).
В качестве функциональной пробы использовалась умственная нагрузка, которая заключалась в выполнении испытуемыми устного счета в течение 10 минут: давалось задание от 200 вычитать 7. Регистрация изучаемых параметров проводилась на следующих этапах эксперимента: в состоянии покоя, на 10-й минуте выполнения задания.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Результаты оценки вариабельности сердечного ритма у детей 10-11 лет представлены в таблице 1.
У большинства детей ритмограмма ВРС характеризуется хорошо выраженными волнами короткого, длинного и очень длинного периодов. Наибольший вклад в регуляцию сердечного ритма у детей 10-11 лет вносит парасимпатическая система (фоновая ваготония покоя). Данный вариант регуляции сердечного ритма отражает хорошее физическое состояние и стрессоустойчивость организма.
Спектральный анализ ВРС выявил половые различия в значениях показателей спектрального анализа у детей 10-11 лет. Отмечены достоверно более высокие значения показателей ИБ(мс2) и ТР(мс2) у девочек по сравнению с мальчиками. У девочек отмечаются достоверно более высокие значения высокочастотных колебаний в абсолютных единицах и процентах. Показатель отношения низкочастотных колебаний к высокочастотным достоверно ниже у девочек 10-11 лет, что свидетельствует о преобладании у них парасимпатических влияний в регуляции сердечного ритма (табл. 1).
Таким образом, исследование вариабельности сердечного ритма детей 10-11 лет в состоянии относительного покоя показало, что значения спектральных и временных показателей ВРС соответствуют таковым, приводимым в ряде исследований [5,17] и указанным в международных стандартах [36]. У детей 1011 лет выявлены достоверные половые различия в значениях частотных и временных показателей вариабельности сердечного ритма (ВРС). Так, показана более высокая суммарная активность нейрогуморальных влияний на сердечный ритм за счет достоверно более высоких величин показателей низко- и высокочастотных колебаний ВРС у девочек 10-11 лет, что свидетельствует о большей устойчивости девочек данного возраста к стрессирующим факторам в сравнении с мальчиками этого же возраста.
Таблица 1
Показатели спектрального анализа вариабельности сердечного ритма у учащихся 10-11 лет в покое и в ответ на ортостатическую пробу (М±т)
Гру ппы Состоя- ние ТР, мс2 УЬЕ, мс2 ЬЕ, мс2 Ш, мс2 ЬЕ п.и. НЕ п.и. ЬЕ/НЕ п.и. %УЬЕ %ЬЕ %НЕ
М покой 3589 ±675,1 950,5 ±115,2 885,0 ±169,9 1408,5 ±429,9 39,05 ±3,1 60,95 ±3,1 0,645 ±0,13 22,1 ±2,67 26,1 ±2,1 48,6 ±3,2
ортостаз 5337 ±697,4 2098,0 ±422,6 1585,0 ±247,4 965,0 ±167,3 65,5 ±2,8 34,5 ±2,82 1,91 ±0,32 47,0 ±2,98 36,5 ±2,56 18,5 ±1,9
Д покой 5531,0 * ±1059 936,0 ±279,1 1541,0 ±187.1 2142,0 * ±886,0 31,1 ±4,05 68,9 ±4,1 0,452 * ±0,14 23,9 ±3,7 24,4 ±2,6 47,1 ±4,8
ортостаз 3060,1 * ±509,8 1550 * ±268,7 1096 * ±196,5 537,0 * ±144,3 64,2 * ±2,8 37,3 * ±2,8 1,8 ±0,26 42,2 * ±2,9 35,2 ±1,7 19,3 * ±2,4
Примечание: * - достоверность различий между показателями у мальчиков и девочек; # - достоверность различий между показателями в покое и во время ортостаза
Ортостатическая проба является одним из наиболее простых и безопасных функциональных тестов, который позволяет оценить резервные возможности системы регуляции кровообращения. Исследование вариабельности сердечного ритма при ортостатической пробе позволяет получить информацию о состоянии различных звеньев регуляторного механизма и об общей адаптационной реакции организма.
Анализ спектральных характеристик сердечного ритма (табл.1) выявил у всех детей существенное снижение мощности высокочастотного компонента спектра ВРС (в абсолютных, относительных единицах и в процентах), выраженное в большей степени у девочек, у мальчиков также отмечено достоверное повышение мощности очень низкочастотного и низкочастоного компонентов спектра ВРС. У всех испытуемых показатель отношения абсолютных значений LF и НР (LF/ НР) при ортопробе достоверно повышался.
У детей обоего пола выявлен существенный сдвиг автономной нервной регуляции в сторону симпатических влияний, что свидетельствует об адекватной ре-
акции АНС на ортостатическое воздействие [4, 7, 17, 26, 38].
На основании реакции сердечного ритма на активную ортостатическую пробу и характера спектра мощности ВРС были рассчитаны показатели функционального состояния, адаптационных резервов и физиологического состояния [17] (табл.2).
Таблица 2
Показатели адаптационных возможностей организма у детей 10-11 лет (М±т)
Группы Функциональное состояние Адаптационные резервы организма Уровень функционирования ФС ИАП
М 7.5±1,2 5,5±0,9 4,0±0,2 56,27±3,24
Д 12,0*±1,3 7,0*±0,8 4,0±0.18 62,37±4,9
Примечание: * - достоверность различий между показателями у мальчиков и девочек.
Более высокие значения показателей функционального состояния и адаптационных резервов организма выявлены у обследованных девочек 10-11 лет. У девочек 10-11 лет выявлено достоверное увеличение показателя адаптационного потенциала, рассчитанного по показателям временного и спектрального анализа ВРС в состоянии покоя, что свидетельствует о более высоком расходовании адаптационных ресурсов у девочек в сравнении с мальчиками. Данный показатель характеризует расходование адаптационных ресурсов и у взрослых характеризует хорошее функциональное состояние организма при значениях менее 50 единиц [22].
По показателю ЬР/ИР, характеризующему соотношение симпатических и парасимпатических влияний, все обследуемые дети были разделены на 3 группы. Дети с ЬР/ИР > 1,0 составили 1-группу (с преобладанием симпатических влияний в регуляции сердечного ритма), дети с ЬР/ИР от 0.5 до 0.9 составили 2 группу (со сбалансированной регуляцией сердечного ритма) и дети с ЬР/ИР<0.5 составили 3 группу (с преобладанием парасимпатических влияний в регуляции сердечного ритма).
В таблице 3 приведены показатели спектрального анализа ВРС у детей 10-11 лет с разным типом регуляции сердечного ритма.
Дети с преобладанием симпатической активности в регуляции сердечного ритма характеризуются достоверно более низкой общей мощностью спектра за счет более низкой мощности высокочастотного компонента ВРС (ИР). У детей с преобладанием симпатических влияний в сравнении с детьми с преобладанием парасимпатических влияний структура симпатико-парасимпатического воздействия на сердечный ритм характеризуется большим вкладом в регуляцию СР центральных эрготропных и симпатических влияний.
Реакция сердечного ритма на ортостатическую пробу у детей 1 -ой группы характеризуется отсутствием достоверной реакции низко- и высокочастотных колебаний на ортостатическое воздействие (табл.3), что свидетельствует о
преобладании неадекватной реакции на ортопробу и низких адаптационных возможностях у детей данной группы. У детей 2-ой группы отмечена адекватная реакция сердечного ритма на ортостаз со снижением высокочастотных компонентов и увеличением низкочастотных колебаний, а также оптимальным снижением показателей временного анализа ВРС, характеризующих парасимпатическую активность. У детей 3 группы отмечено существенное снижение мощности спектра высокочастотных и увеличение мощности низкочастотных колебаний.
Таблица 3
Показатели спектрального анализа вариабельности сердечного ритма у подростков 10-11 лет с разным типом автономной нервной регуляции (М±т)
тип АНР Состо- яние ТР мс2 УЬЕ мс2 LF мс2 Ш мс2 ЬЕ п.и. НЕ п.и. ЬЕ/НЕ п.и. УЬЕ % ЬЕ % НЕ%
1 покой 3509,6 ±583,2 1054,3 ±168,1 1481,8 ±210,1 973,6 ±146,7 59,7 ±2,3 40,2 ±2,3 1,62 ±0,17 31,9 ±3,9 40,5 ±2,4 27,6 ±2,7
ортостаз 3350,0 ±410,1 1481,0 ±182,8 1315,5 ±199,0 552,8 ±90,4 68,2 ±2,9 31,7 ±2,9 2,90 ±0,41 40,9 ±4,0 40,1 ±4,1 19,9 ±3,0
2 покой 3070,0 ±560,6* 855,3 ±122,0 921,7* ±183,4 1292,6 ±292,4 42,6 ±1,4 57,3* ±1,4 0,757* ±0,04 31,4 ±3,8 28,9* ±1,4* 39,7* ±1,6
ортостаз 5900,6# ±568,5 2736,0 # ±444,0 2054,3 # ±248,6 1110,1 ±248,0 67,2# ±2,2 32,8# ±2,2 2,2# ±0,08 47,4# ±3,7 17,9# ±2,4 7,1# ±1,4
3 покой 7691,6* ±557,6 1333,1 * ±91,8 1429,1 ±195,6 4869,0 * ±318,0 24,0* ±1,6 75,9* ±1,6 0,326* ±0,03 19,9* ±2,1 18,9* ±1,3 61,2* ±3,1
ортостаз 4944# ±626, 2183# ±282,6 1584 ±218,0 1176,6 # ±157,2 57,1# ±3,2 42,8# ±3,2 1,57# ±0,08 41,6# ±2,8 33,4# ±2.4 25,0# ±2,3
Примечание: 1 группа - симпатотоники; 2 группа - нормотоники; 3 группа -ваготоники; * - достоверность различий между группами с разным типом АНС; # - достоверность различий между показателями в покое и во время ортостаза.
Таким образом, при ортостатическом воздействии у детей 10-11 лет независимо от пола существенно изменяется симпато-парасимпатический баланс: усиливается преобладание симпатических влияний на сердечный ритм. Структура реакции показателей ВРС на ортостатическое воздействие определяется типом вегетативной нервной регуляции. У детей 10-11 лет с преобладанием симпатических влияний на ритм сердца выявлена неадекватная реакция на ортостатическую пробу, с незначительным снижением всех составляющих спектра, что указывает на сниженные адаптационные возможности у детей данной группы. У детей с сбалансированным и парасимпатическим типом автономной нервной регуляции сердечного ритма выявлен относительный рост низкочастотного и снижение высокочастотного показателей спектра ВРС, что указывает на активное включение вазомоторного центра в процесс регуляции сосудистого тонуса.
Состояние симпато-парасимпатического баланса АНС во многом определяет адаптационные возможности ребенка. Дети с преобладанием симпатических
нервных влияний на ритм сердца характеризуются сниженными адаптационными возможностями организма.
Проведенный нами анализ ЭКГ показал, что абсолютные значения большинства показателей ЭКГ обследованных детей в целом соответствуют возрастным нормативам, представленным в литературе [14, 19, 18, 25, 31]. Данные о длительности интервалов и амплитуде зубцов ЭКГ представлены в таблицах 4. 5.
Таблица 4
Временные характеристики основных зубцов и интервалов ЭКГ детей 10-11-летнего возраста в покое и при нагрузке (М±т)
Показатели
Пол Состоя- ние Я-Я, с Р^, с QRS, с QT, с Р, с Q, с Я, с
М покой 0,763± 0,0531 0,136± 0,0034 0,098± 0, 0013 0,377± 0,0174 0,101± 0,0023 0,011± 0,0027 0,055± 0,0057
нагр 0,737±* 0,0371 0,135± 0,0033 0,098± 0,0013 0,374±* 0,0135 0,105± 0,0013 0,013± 0,0027 0,049± 0,0047
Д покой 0,831± 0.0531 0,126± 0,0034 0,097± 0, 0014 0,391± 0,0173 0,096± 0,0023 0,009± 0,0027 0,052± 0,0042
нагр 0,795±* 0,0371 0,124± 0,0033 0,097± 0,0013 0,379±* 0,0135 0,099± 0,0013 0,011± 0,0028 0,050± 0,0047
Примечания: интервалы представлены по данным II стандартного отведения, * - достоверность различий по сравнению с покоем.
Таблица 5
Амплитудные характеристики основных зубцов ЭКГ детей 10-11-летнего возраста в покое и при нагрузке (М±т)
Сост Отвед. Показатели
Пол Р, мм Q, мм Я, мм S, мм Т, мм
М покой II 0,888 ±0,046 -0,266 ±0,062 10,416 ±0,514 -1,400 ±0,184 4,183 ±0,174
У1 0,626 ±0,046 0 4,184 ±0,444 -8,694 ±0,743 -0,826 ±0,244
У2 0,721 ±0,043 0 7,357 ±0,454 -13,268 ±1,024 4,668Л ±0,343
У3 0,642 ±0,045 0 7,442 ±0,704 -11,205 ±0,749 4,847 ±0,429
У4 0,673 ±0,032 -0,084 ±0,112 14,905 ±0,749 -8,036 ±0,597 6,500 ±0,266
У5 0,594 ±0,024 -0,536 ±0,114 14,715 ±0,543 -3,700 ±0,344 5,847 ±0,184
У6 0,560 ±0,044 -0,670 ±0,144 12,333 ±0,444 -1,510 ±0,148 4,726 ±0,249
нагр II 1,038* ±0,073 -0,294 ±0,063 10,438 ±0,318 -1,827* ±0,130 3,883* ±0,131
У1 0,621 0 4,505 -9,336 -0,894
±0,063 ±0,403 ±0,753 ±0,230
У2 0,652 ±0,033 0 7,836 ±0,539 -19,631* ±1,042 3,726* ±0,319
У3 0,568 ±0,033 0 8,563 ±0,636 -16,189* ±0,937 5,242* ±0,356
У4 0,621 ±0,039 -0,163 ±0,103 15,073 ±0,847 -8,431 ±0,633 7,363* ±0,239
У5 0,578 ±0,033 -0,689 ±0,123 15,284 ±0,632 -3,200* ±0,311 5,826 ±0,330
У6 0,557 ±0,036 -0,810 ±0,103 11,452 ±0,350 -1,210* ±0,139 4,026* ±0,230
Д покой II 1,090 ±0,066 -0,310 ±0,062 9,736 ±0,417 -1,489 ±0,145 3,757 ±0,154
У1 0,588 ±0,036 0 4,566 ±0,435 -8,972 ±0,665 -0,794 ±0,265
У2 0,694 ±0,033 0 7,733 ±0,556 -10,966 ±1,026 3,711 ±0,363
У3 0,677 ±0,026 0 8,461 ±0,606 -9,188 ±0,666 4,311 ±0,229
У4 0,694 ±0,033 -0,222 ±0,113 13,016 ±0,639 -6,405 ±0,437 5,333 ±0,234
У5 0,666 ±0,024 -0,577 ±0,114 12,433 ±0,574 -1,922 ±0,246 4,600 ±0,125
У6 0,616 ±0,023 -0,622 ±0,143 10,883 ±0,436 -1,038 ±0,123 4,122 ±0,223
нагр II 1,196* ±0,071 -0,322 ±0,062 9,644 ±0,518 -1,666 ±0,190 3,383* ±0,171
У1 0,505 ±0,063 0 4,588 ±0,403 -9,629 ±0,733 -0,788 ±0,230
У2 0,634 ±0,032 0 7,976 ±0,579 -17,452* ±1,042 2,547 ±0,419
У3 0,635 ±0,033 0 8,747 ±0,676 -13,047* ±0,967 4,164 ±0,356
У4 0,682 ±0,029 -0,135 ±0,102 13,364 ±0,847 -7,323* ±0,643 5,782 ±0,279
У5 0,653 ±0,033 -0,594 ±0,133 12,929* ±0,693 -2,594* ±0,313 4,576 ±0,230
У6 0,602 ±0,033 -0,670 ±0,103 10,952 ±0,430 -1,270* ±0,193 3,600* ±0,220
Примечания: * - достоверность различий по сравнению с покоем.
Динамическая нагрузка вызывала у детей 10-11-летнего возраста следующие изменения ЭКГ (табл.4,5). Достоверно уменьшались общая длительность сердечного цикла, электрическая систола и время предсердно-желудочковой проводимости. Также в ответ на нагрузку как у мальчиков, так и у девочек, происходило достоверное увеличение зубца Рд и уменьшение зубца Тп. Уменьшение общей длительности сердечного цикла, времени предсердно-желудочковой проводимости и электрической систолы в ответ на нагрузку свидетельствует об усилении влияний на миокард со стороны симпатического отдела автономной нервной системы.
Увеличение амплитуды зубца Р связано, вероятно, с интенсификацией деятельности предсердий в ответ на нагрузку.
В исследовании была также изучена частота встречаемости некоторых функциональных изменений ЭКГ у детей 10-11 лет. Частота встречаемости аритмий составляла 16 % у мальчиков и 22 % - у девочек. Синусовая тахикардия наблюдалась в среднем у 15 % детей обоего пола. Синусовая брадикардия отмечалась у 24% школьников 10-11 лет. Нарушения внутрижелудочковой проводимости регистрировались в 13 % случаев. Нарушения процессов реполяризации миокарда наблюдались у 10 % школьников. В целом, частота встречаемости функциональных изменений ЭКГ у детей 10-11 лет существенно уменьшается по сравнению с младшими школьниками.
Нарушения сердечного ритма могут быть связаны с процессами формирования механизмов вегетативной регуляции сердца. В частности, тахикардия возможно обусловлена положительным хронотропным эффектом со стороны симпатических нервов. Такие функциональные изменения миокарда, как нарушения проведения в предсердиях, электрическая альтернация, нарушения внутрижелу-дочковой проводимости, нарушения процессов реполяризации миокарда связаны, вероятно, с морфологическим и функциональным созреванием сердечной мышцы на определенных этапах онтогенеза, а также с гетерохронностью процессов роста и развития сердца.
Изучение сократительной функции миокарда показало, что основной тенденцией изменения структуры сердечного цикла с возрастом является увеличение продолжительности фаз и периодов сердечного цикла [1, 8, 13, 20, 23, 27, 29].
В результате проведенного поликардиографического исследования получены данные по продолжительности основных фаз и периодов сердечного цикла у подростков 10-11 лет (таблица 6, 7). Исследование показало, что, полученные величины параметров сократительной функции миокарда детей 10-11 лет соответствуют литературным данным [8, 13, 23, 29]. Выявлено, что абсолютные величины ряда параметров сократительной функции миокарда значимо не отличались у мальчиков и девочек этого возраста, однако у девочек общая и электрическая систолы были существенно продолжительнее, чем у мальчиков. По данным ряда авторов [23, 27, 29] половые различия начинают проявляться с 10летнего возраста.
Таблица 6
Длительность фаз сердечного цикла у подростков 10-11 лет в состоянии относительного покоя (М±п)
П А Р А М Е Т Р Ы
Пол Я-Я, ФАС, ФИС, Т, Е, Бш, Бо, Бэ, Д,
мс мс мс мс мс мс мс мс мс
М 761.5 58.1 26.4 84.5 243.7 270.2 328.3 336.9 436.4
+24.1 +1.6 + 1.3 + 2.0 +8.4 +5.1 +4.8 +4.6 +23.9
Д 799.4 59.5 27.7 87.7 251.3 279.0 342.3 351.8 458.5
+34.2 +2.2 +1.4 +2.8 +5.4 +5.3 +4.8* +4.6* +34.3
Поликардиографические индексы у подростков10-11 лет _______в состоянии относительного покоя (М+т)________
Пол ВСП, % ИНМ,% МК, ед
М 90.0+0.73 25.9+1.09 2.9+0.14
Д 90.0+0.58 25.9+0.90 2.9+0.13
Для более полной оценки функционального состояния сердечно-сосудистой системы и характеристики сократительной функции миокарда подростков 10-11 лет было проведено изучение реакции центрального звена системы кровообращения на дозированную физическую нагрузку (табл. 8, 9).
Таблица 8
Изменение длительности фаз сердечного цикла при физической динамической нагрузке у подростков10-11 лет (М+т)
Момент исслед. пол Я-Я ФАС ФИС Т Е Бш Бо Бэ Д
Покой М 761.5 +24.1 58.1 +1.6 26.4 + 1.3 84.5 + 2.0 243.7 +8.4 270.2 +5.1 328.3 +4.8 336.9 +4.6 436.4 +23.9
Сразу после нагрузки 667.0 +16.9* 61.3 +2.25 25.2 +1.8 86.5 +2.94 201.7 +7.86* 226.7 +6.8* 238.1 +6.3* 311.2 +3.6* 373.9 +17.3*
Покой Д 799.4 +34.2 59.5 +2.2 27.7 +1.4 87.7 +2.8 251.3 +5.4 279.0 +5.3 342.3 +4.8 351.8 +4.6 458.5 +34.3
Сразу после нагрузки 660.0 +24.8* 58.5 +1.9 25.2 +1.8 83.7 +2.8 213.3 +5.9* 238.5 +4.6* 297.0 +5.3* 308.3 +6.5* 362.8 +23.7*
Примечание: * - достоверность различий показателей между исходным состоянием и нагрузкой.
Таблица 9
Изменение поликардиографических индексов при физической динамической нагрузке у подростков 10-11 лет (Ы±п)
Момент исслед. пол ВСП,% ИНМ,% МК,ед
Покой М 90.0+0.73 25.9+1.09 2.9+0.14
Сразу после нагрузки 88.4+1.1 30.5+1.45* 2.4+0.16*
Покой Д 90.0+0.58 25.9+0.90 2.9+0.13
Сразу после нагрузки 89.1+1.06 28.4+1.2 2.6+0.12
Примечание: * - достоверность различий показателей между исходным состоянием и нагрузкой.
При изучении реакции сократительной функции миокарда на физическую динамическую нагрузку было показано, что у подростков 10-11 лет происходят существенные перестройки фазовой структуры сердечного цикла. Анализ результатов показал, что динамическая физическая нагрузка у детей обоего пола вызывает существенное снижение длительности сердечного цикла и диастолической паузы. Отмечено значительное укорочение механической, электрической и общей систол.
Помимо этого у мальчиков данного возраста в ответ на физическую динамическую нагрузку отмечено достоверное увеличение индекса напряжения миокарда 0=2.5) и снижение величины механического коэффициента 0=2.3).
Основным механизмом уменьшения длительности сердечного цикла при физической работе считают снижение тонуса блуждающих нервов и увеличение симпатических влияний на сердце. Отмеченное достоверное снижение длительности сердечного цикла, происходящее за счет уменьшения продолжительности систолы и времени диастолы, свидетельствует о некотором напряжении краткосрочной адаптации сердечно-сосудистой системы к физической нагрузке. При индивидуальном анализе было установлено, что у 20-23 % мальчиков и девочек 10-11 лет на физическую динамическую нагрузку отмечался фазовый синдром гипердинамии миокарда, который проявлялся в укорочении фазы изометрического сокращения, снижении времени изгнания крови и механической систолы.
У 10% девочек и 20 % мальчиков отмечен фазовый синдром гиподинамии миокарда, т. е. удлинение периода напряжения за счет фазы изометрического сокращения, снижение времени изгнания крови и механической систолы, а также увеличение индекса напряжения миокарда. У остальных детей фазовый синдром на нагрузку не определен, изменения показателей структуры сердечного цикла носили разнонаправленный характер.
Предполагается, что гипердинамический синдром перестройки сократительной функции миокарда является результатом повышенной активности симпатического отдела вегетативной нервной системы, а гиподинамический - парасимпатического отдела [8, 15, 16, 24, 29]. Гипердинамический тип реакции является, по мнению ряда авторов, более благоприятным и свидетельствует о хороших функциональных резервах сердца [9, 10, 29].
Результаты изучения кровообращения головного мозга не показали достоверных различий изученных показателей между мальчиками и девочками, как в 10, так и в 11 лет, а также не выявили достоверных различий значений параметров мозгового кровообращения между испытуемыми 10 и 11 лет. Все испытуемые были объедены в единую группу.
Для характеристики функционального состояния мозгового кровообращения детей 10-11 лет нами использована умственная нагрузка (табл. 10)
У всех испытуемых 10-11 лет умственная нагрузка сопровождалась достоверным снижением дикротического индекса (Ш) (табл. 10).
Динамика показателей мозгового кровообращения детей10-11 лет при действии умственной нагрузки (М±т)
Груп Показатели
па А,Ом АЧП,у.е. <И, % а/Т,% ЧСС,уд/м
ИС Н ИС Н ИС Н ИС Н ИС Н
Общая 0,245 0,234 3,53 3,46 58,3 51,5 19,6 20,1 85.8 90,2
± ± ± ± ± ± ± ± ± ±
0,011 0,012 0,18 0,19 1,23 1,34* 0,74 0,79 2,48 3,11
1 0,233 0,231 3,28 3,48 58,5 51,5 19,4 18,9 83,5 90,1
± ± ± ± ± ± ± ± ± ±
0,011 0,010 0,17 0,14* 1,19 1,37* 0,32 0,29* 2,67 2,64
2 0,244 0,231 4,36 3,38 57,6 49,4 20,4 24,1 93,6 105,1
± ± ± ± ± ± ± ± ± ±
0,012 0,011 0,16 0,12* 1,21 1,28* 0,28 0,19* 2,61 2,56*
Примечание И.С. -исходное состояние; Н - умственная нагрузка; * - достоверные отличия показателей по сравнению с исходным состоянием; 1 группа -дети с увеличением А ЧП; 2 группа - дети со снижением А ЧП.
Следовательно, краткосрочная адаптация мозгового кровообращения к умственной нагрузке характеризовалась существенным снижением тонуса мозговых артерий малого калибра, что соответствует результатам изучения мозгового кр о-вообращения у детей школьного возраста при различных видах умственной деятельности [2, 21]. Результаты нашего исследования согласуются с данными комплексных электро- и реоэнцефалографических исследований при различных видах умственной деятельности у детей и взрослых испытуемых показавших, что повышение функциональной активности отдельных областей головного мозга сопровождается развитием регионарной функциональной гиперемии [11, 12, 37].
Таким образом, выявленное у детей 10-11 лет снижение тонического напряжения церебральных артерий малого калибра является проявлением ауторегуляции мозгового кровотока, направленной на поддержание адекватного кровоснабжения нервной ткани при повышении ее функциональной активности во время умственной деятельности.
Разнонаправленные изменения остальных показателей РЭГ обусловили проведение индивидуального анализа в соответствии с динамикой показателя АЧП. Все испытуемые были разделены на 2 группы. В группу 1 вошли дети с увеличением АЧП (77,3 % мальчиков и 79,0 % девочек). Группу 2 составили испытуемые со снижением АЧП (22,7 %мальчиков и 21,0 % девочек).
Умственная нагрузка вызывала у испытуемых 1 группы (табл. 10) достоверное повышение показателя АЧП, снижение дикротического индекса и а/Т. Следовательно, реакция мозгового кровообращения характеризовалась существенным увеличением артериального притока, снижением тонуса мозговых артерий крупного, среднего и малого калибра в лобных областях головного мозга. Выявленные
изменения кровообращения головного мозга согласуются с результатами исследований у детей младшего школьного возраста и подростков, показавших возрастание пульсового кровенаполнения, объемного мозгового кровотока и снижение тонического напряжения церебральных артерий при различных видах умственной деятельности [2, 3]. Выявленные у детей 10-11 лет изменения мозгового кровообращения при умственной деятельности (возрастание артериального притока и снижение тонуса церебральных артерий в лобных областях головного мозга) свидетельствуют об отсутствии значительного напряжения механизмов регуляции. Это согласуется с результатами исследований, показавших, что данная реакция системы мозгового кровообращения на умственную деятельность не сопровождается существенным напряжением механизмов адаптации [3, 6, 21].
У детей 2 группы наблюдалось достоверное снижение АЧП, дикротического индекса и возрастание а/Т, а также достоверное увеличение ЧСС (табл. 10). Следовательно, реакция мозгового кровообращения характеризовалась снижением артериального притока, повышением тонуса крупных и средних мозговых артерий в лобных областях головного мозга на фоне значительного возрастания ЧСС.
Отмеченное снижение артериального притока и повышение тонуса церебральных артерий крупного калибра можно характеризовать как проявление реакции ауторегуляции мозгового кровообращения, обусловленное изменениями параметров центральной гемодинамики [34, 35]. Выявленное повышение тонического напряжения церебральных артерий характеризует напряжение механизмов регуляции мозгового кровообращения при умственной деятельности, что соответствует результатам исследований, проведённых у взрослых людей и школьников [3, 28, 30].
Выявленные изменения изученных параметров мозгового кровообращения указывают на генерализованный характер реакции сердечно-сосудистой системы, что в условиях умственной деятельности характеризует напряжение механизмов адаптации системы кровообращения [3, 21, 30, 32].
ВЫВОДЫ
1. У детей 10-11 лет наблюдаются достоверные половые различия в значениях частотных показателей вариабельности сердечного ритма. У девочек в сравнении с мальчиками отмечена более высокая активность парасимпатического отдела автономной нервной системы, что свидетельствует о более высоких адаптационных возможностях организма девочек. У мальчиков и девочек, характеризующихся сбалансированным и парасимпатическим типом регуляции вариабельности сердечного ритма, выявлены наиболее высокие адаптационные возможности и хорошее функциональное состояние организма.
2. Выявлены половые различия в фазовой структуре сердечного цикла и показателях ЭКГ у детей 10-11 лет. У девочек общая и электрическая систолы и продолжительность сердечного цикла были существенно больше, чем у мальчиков.
3. Динамическая физическая нагрузка приводит у детей 10-11 лет к интенсификации деятельности предсердий, а также уменьшению общей длительности сердечного цикла, времени предсердно-желудочковой проводимости и электрической систолы, что свидетельствует об усилении влияний на миокард со стороны симпатического отдела автономной нервной системы.
4. Динамическая физическая нагрузка у детей обоего пола вызывает существенное снижение длительности сердечного цикла и диастолической паузы, укорочение механической, электрической и общей систол. Существенное снижение длительности сердечного цикла, происходящее за счет уменьшения продолжительности систолы и времени диастолы, свидетельствует о некотором напряжении механизмов адаптации сердечно-сосудистой системы к физической нагрузке.
5. Срочная адаптация кровообращения головного мозга к умственной нагрузке у большинства мальчиков и девочек 10-11 лет носила благоприятный характер и сопровождалась существенным увеличением артериального притока, снижением тонуса мозговых артерий в лобных областях головного мозга. У части детей 10-11 лет (21,0-21,7%) срочная адаптация к умственной нагрузке характеризовалась напряжением механизмов регуляции: снижением артериального притока, повышением тонуса мозговых артерий крупного и среднего калибра при существенном возрастании частоты сердечных сокращений.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Абрамова Е.И. Функциональное состояние сердечно-сосудистой системы детей школьного возраста (по данным механо- и поликардиографии): автореф. дис. ... канд. мед. наук. - М., 1970. - 24 с.
2. Безобразова В.Н. Динамика показателей мозгового и системного кровообращения у школьников 9-10 и лет под влиянием умственной нагрузки // Новые исследования по возрастной физиологии. - М., 1982. - Вып. 2.- С. 9-11.
3. Безобразова В.Н., Догадкина С.Б., Пономарева Т.А. Возрастное развитие периферического отдела сердечно-сосудистой системы // Физиология развития ребёнка: руководство по возрастной физиологии / под ред. М.М. Безруких, Д.А. Фарбер. - М. - Воронеж: МПСИ, 2010.- 767 с.
4. Берсенева И.А Оценка адапта ционных возможностей организма у школьников на основе анализа вариабельности сердечного ритма в покое и при ортостатической пробе: автореф. дисс. ... канд. биол. наук. - 2000. - 17 с.
5. Галеев А.Р. Взаимосвязь типа вегетативной регуляции и потребности в
двигательной активности / А.Р. Галеев, Л.Н. Игишева - 2002. -
http://www.ortoplus.da.ru/; ortoplus@mail.ru
6. Зиненко Е.С. Срочная адаптация центральной гемодинамики и кровообращения головного мозга детей дошкольного возраста к умственной нагрузке: автореф. дисс. ... канд. биол. наук. - М., 2010. - 19 с
7. Игишева, Л.Н. Возрастные индивидуально-типологические особенности вариабельности ритма сердца у детей и подростков / Л.Н. Игишева, А.Р. Галеев, Е.А. Анисова // Вестник аритмологии. - 2000. - № 18. - С. 86.
8. Индивидуальные особенности развития системы кровообращения школьников / Под ред. И.О. Тупицына. - М, 1995. - 64 с.
9. Карпман В.Л. Фазовый анализ сердечной деятельности. - М: Медицина, 1965. - 159 с.
10. Кмить Г.В., Колодько О.Е. Влияние локальной статической нагрузки на сократительную функцию левого желудочка сердца у детей 6-7 лет // Физиология человека. - 1990. - Т. 16, № 3. - С. 55-58.
11. Князева М.Г. Кровообращение и биоэлектрическая активность мозга детей младшего школьного возраста при различных функциональных состояниях: автореф. дисс. ... канд. биол. наук. - М., 1979. - 16 с.
12. Князева М.Г. Соотношение показателей ЭЭГ и мозгового кровообращения подростков в покое и при умственной деятельности // Функционирование сердечно-сосудистой системы ребёнка в процессе развития и под влиянием учебной деятельности: Сборник научных трудов. - М., 1985. - С. 85-93.
13. Колесниченко С.М. Функциональное состояние миокарда левого желудочка у детей 7-12 лет (по данным эхо- и электрокардиографии): автореф. дисс. ... канд. биол. наук. - М.,1988. - 18 с.
14. Справочник педиатра-кардиоревматолога / Под ред. Р.Э. Мазо. - Минск: Наука и техника, 1982. - 342 с.
15. Макаридзе О.В. Влияние орто- и антиортостатической пробы на фазы сердечного цикла левого и правого желудочков у здоровых лиц и больных ишемической болезнью сердца // Кардиология. - 2000. - Т. 40, № 7. - С. 22-26.
16. Меерсон Ф.З. Адаптация сердца к большой нагрузке и сердечная недостаточность. - М.: Наука, 1975. - 263 с.
17. Михайлов В.М. Вариабельность ритма сердца: опыт практического применения. - Иваново: Иван. Гос. Мед. академия, 2002. - 290 с.
18. Мурашко Е.В. Стандартная электрокардиография в педиатрической практике // Лечащий врач. - 2005. - N 1. - С. 52-57.
19. Макаров Л. М., Киселева И. И., Долгих В. В. и др. Нормативные параметры ЭКГ у детей // Педиатрия. - 2006. - N 2. - С. 4-10.
20. Мчедлишвили Г.И. Регуляция мозгового кровообращения. - Тбилиси: Мецниереба, 1980. - 158 с.
21. Осколкова М.К. Кровообращение у детей в норме и патологии. - М., 1976. - 310 с.
22. Пономарёва Т.А. Срочная адаптация системы кровообращения детей
младшего школьного возраста к работе на компьютере: автореф. дисс....... канд.
биол. наук. - М., 2005. - 20 с.
23. Пономарев С.Б. Способ оценки даптационного потенциала организма человека. Описание изобретений к патенту. Патент № 2008105181/14. / Пономарев С.Б., А.А. Половникова, А.Б. Александров // Бюл. Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам. - 2009. - № 13. - С. 1-4.
24. Преснякова Н.М. Взаимосвязь сократительной функции миокарда с основными показателями гемодинамики у современных школьников 7-17 лет: авто-реф. дисс. ... канд. биол. наук. - М., 1979. - 24 с.
25. Прокофьева В.Н., Кузнецов В.И., Кореневская А.А. Зависимость продолжительности фаз и периодов сердечного цикла у спортсменов от направленности тренировочного процесса // Физиология человека. - 2007. - Т. 33, № 6. - С. 71-78.
26. Рублева Л.В. Развитие основных функций миокарда детей 7-15 лет, проживающих в различных экологических условиях: дисс. ... канд. биол. наук. - М., 1999. - 188 с.
27. Рябыкина Г.В., Соболев А.В. Вриабельность ритма сердца. - М.: изд-во "Оверлей", 2001. - 200 с.
28. Сенько Ф.Н., Петров С.В. Адаптация сократительной функции миокарда к учебным нагрузкам у детей, начавших обучение с 6 лет // Материалы VII съезда Белорусского физиол. общества. - Витебск, 1987. - С. 219-220.
29. Соколов Е.И., Белова Е.В. Эмоции и патологии сердца. - М.: Наука, 1983.
- 303 с.
30. Тупицын И.О. Возрастная динамика и адаптационные изменения сердечно-сосудистой системы школьников: автореф. дисс. ... докт. мед. наук. - М., 1986.
- 42 с.
31. Фёдоров Б.М. Стресс и система кровообращения.- М.: Медицина, 1991. -319 с.
32. Хомич М.М. Возрастные изменения временных показателей электрокардиограммы у детей // Вопр. соврем. педиатрии. - 2006. - № 2. - C. 17-19.
33. Шварков С.Б. Синдром вегетативной дистонии у детей и подростков: автореф. дисс. ... докт. мед. наук. - М., 1993. - 70 с.
34. Яруллин Х.Х. Клиническая реоэнцефалография. - М.: Медицина, 1983. -217 с.
35. Aaslid R., Lash S.R., Bardy G.H. et all. Dinamic pressure - flow velocity relationships in the human cerebral circulation // Stroke. - 2003. - Vol. 34. - Р. 326-341.
36. Hamner J.W., Michael A.C., Seiji M. Spectral indices of human cerebral blood flow control: responses to augmented blood pressure oscillations // J. Physiol. - 2004-Vol. 559. - Р. 965-973.
37. Heart rate variability. Standards of Measurement, Physiological interpretation and clinical use.// Circulation. - 1996. - 93. - P. 1043-1065.
38. Tolonen U., Sulg I.A. Comparison of quantitative EEG parameters from four different analysis teclmiques in evaluation of relationships between EEG and CBF in brain infarction // Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. - 1981. -Vol. 51. - P. 177185.
39. Topcu B Akalin The autonomic nervous system dysregulation in response to orthostatic stress in children with neurocardiogenic syncope // Cardiol Young. - 2010. Vol. 20, N 2. - P. 165-72.
