CC BY
41
ВЕСТНИК ТГГПУ. 2011. №3(25)
УДК 612.215 - 053.5 "465.08/10"
АДАПТАЦИЯ РЕСПИРАТОРНОЙ СИСТЕМЫ ДЕВОЧЕК МЛАДШЕЙ ШКОЛЫ К НАЧАЛУ УЧЕБНОГО ГОДА
© М.М.Зайнеев, Н.И.Зиятдинова, Т.Л.Зефиров
В статье рассмотрена проблема адаптации респираторной системы девочек первого, второго и третьего класса к началу учебного года. В реакции системы внешнего дыхания девочек первого и второго класса в ответ на разные виды нагрузки наблюдались адекватные изменения изученных параметров. Динамическая нагрузка не оказывала существенного влияния на систему внешнего дыхания девочек третьего класса. После изометрической нагрузки зафиксировано снижение минутного объема дыхания, связанное с урежением частоты дыхания и уменьшением дыхательного объема.
Ключевые слова: респираторная система, физическая нагрузка, младшие школьники, онтогенез, адаптация.
Введение
Адаптация к учебной деятельности требует высокую эффективность одной из важнейших физиологических систем - системы дыхания, которая обеспечивает поступление кислорода к клеткам организма [1; 2; 3]. Для изучения механизмов адаптации и функционирования дыхательной системы используются различные тесты физических нагрузок [4; 5; 6]. Проводятся исследования по изучению различных видов и интенсивности физической нагрузки [7; 8; 9], по влиянию физических нагрузок на дыхание детей, страдающих патологией респираторной системы, а также детей, проживающих в экологически неблагоприятных районах [10; 11; 12]. Проведен сравнительный анализ реакции дыхательной, мышечной и сердечно-сосудистой системы при физических упражнениях [13; 14; 15]. Однако чаще исследования проводились при использовании динамических нагрузок различной мощности, причем основной упор был сделан на изучение показателей сердечной деятельности [16; 17; 18; 19; 20]. Другие исследователи в основном занимались изучением влияния статических нагрузок, характерных для учебного процесса [21]. Именно статические усилия, направленные на поддержание рабочей позы, являются одним из неблагоприятных факторов учебной деятельности в начальной школе [22]. Поэтому сравнительный анализ влияния статических и динамических нагрузок на функции внешнего дыхания младших школьников представляет несомненный научный интерес. Целью нашей работы явилось изучение влияния разных видов тестирующих физических нагрузок на составляющие конвекционного транспорта газов девочек начальной школы при адаптации к обучению в школе.
Материал и методы исследования
В исследованиях участвовали 37 девочек, практически здоровых, со средним уровнем физического развития, обучающихся в общеобразовательной школе г.Казани. Наблюдение велось в 3-х возрастных группах девочек 8-ми, 9-ти, 10-ти лет, в 1, 2 и 3 классах соответственно. В каждой группе детей проводились обследования в октябре. С целью исключения влияния суточных и недельных ритмов испытуемые приглашались в один и тот же день недели и время суток [2]. Использовался автоматизированный кардиопуль-монологический комплекс АД-03М. на базе ПЕНТИУМ I.
Функциональное состояние дыхательной системы оценивалось по величине легочных объемов и показателям вентиляции легких: жизненной емкости легких (ЖЕЛ), резервному объему вдоха и выдоха (Ровд. и РОвыд.), резервному объему при спокойной вентиляции легких (РВЛ), максимальной вентиляции легких, объему форсированного выдоха за 1 секунду (МВЛ, ОФВ1 и отношению ОФВ1/ЖЕЛвд.), а также минутному объему дыхания, дыхательному объему, частоте дыхания (МОД, ДО, ЧД), отношению времени, затраченного на выдох и вдох к общему времени выдоха и вдоха (Твыд/Тобщ, Твд/Тобщ). Пробу изометрической нагрузкой проводили в положении испытуемого сидя, путем сжатия левой рукой динамометра с усилием, равным 50% от максимально производимого усилия в течение 1 минуты [4]. За показатель максимально произведенного усилия принимали среднюю величину из трех попыток. Дозированная физическая нагрузка задавалась на велоэргометре с магнитным торможением и составляла 1,0 ватт на 1 кг массы тела ребенка, длительность педалирования - 5 минут, частота - 60 об/мин. Легочные объемы и
вентиляционные показатели приведены в системе БТР8. Для определения достоверности использовались стандартные значения критерия Стьюдента.
Результаты
При изучении адаптации к учебной нагрузке девочек первого года обучения были проведены исследования респираторной системы в начале учебного года. Для каждого среза в качестве контроля принимались значения параметров внешнего дыхания в состоянии покоя. Динамическая нагрузка приводила к изменениям показателей внешнего дыхания девочек данного возраста. Нагрузка привела к учащению дыхания с 21,77±0,71 ц/мин до 23,85±1,02 ц/мин, при этом ДО имел тенденцию к снижению. Значение МОД возросло с 14,96±0,6 л/мин до 16,01±0,96 л/мин. РОвыд снижался с 0,27±0,13 л до 0,18±0,16 л, при этом РОвд увеличился с 0,57±0,18 л до 0,74±0,15 л (р<0,05). Как следствие, значение ЖЕЛ незначительно увеличивалось с 1,32±0,17 л до 1,39±0,17 л (рис.1). Значение МВЛ изменялось с 56,53±1,11 л/мин до 58,85±1,12 л/мин. Наблюдалось некоторое увеличение резервной вентиляции легких. При этом наблюдалось увеличение показателя ОФВ1/ЖЕЛ с 68,99±0,37 до 79,96±1,06 (р<0,05). Велоэргометрическая нагрузка приводила к уменьшению Твыд/Тобщ с 0,56±0,11 до 0,45±0,1 (р<0,05). Подобная динамика данного показателя, связанная с уменьшением Твыд свидетельствует о снижении экономичности дыхания девочек данного возраста в начале учебного года.
%
115 1 110 -105 -100 -95 -90 -85 -80 -
ДЕВОЧКИ 8 ЛЕТ
чд
до
мод
рвл
□ статическая
□ динамическая
имела лишь некоторую тенденцию к увеличению с 1,32±0,17 л до 1,42±0,14 л. Величина МВЛ изменилась с 56,53±1,11 л/мин до 55,05±1,17 л/мин. РВЛ изменилась с 44,95± 1,11 л до 42,02±1,06 л, при этом отношение РВЛ/МВЛ снизилось с 79,01±0,96 до 75,56±1,19 - после нагрузки. При этом наблюдалось увеличение индекса Тиффно (ОФВ1/ЖЕЛ) с 68,99±0,37 до 86,31±1,08. Таким образом, большинство показателей внешнего дыхания в начале учебного года в ответ на изометрическую нагрузку у девочек первого года обучения достоверно не изменялись. Данная нагрузка привела к уменьшению Твыд/Тобщ с 0,56±0,11 до 0,52±0,09 (р<0,05), что свидетельствует о снижении экономичности дыхания, девочек первого года обучения при изометрической нагрузке.
У школьниц второго класса после динамической нагрузки величина ЖЕЛ увеличивалась с 1,55±0,15 л до 1,86±0,17 л (р<0,001) (рис.2), при этом значение РОвыд также возрастало 0,32±0,14 л до 0,52±0,16 л (р<0,01). Обращает на себя внимание отсутствие динамики таких интеграционных показателей внешнего дыхания, как МОД, ЧД и ДО. Наблюдалась некоторое увеличение значений МВЛ, РВЛ и РВЛ/МВЛ. Экономичность дыхания при этом несколько снизилась, о чем свидетельствует уменьшение отношения Твыд/Тобщ с 0,53±0,06 до 0,44±0,10 (р<0,01).
%
140
120
100
80
60
40
20
0
ДЕВОЧКИ 9 ЛЕТ
чд
до
мод
рвл
□ статическая
□ динамическая
Рис.1. Реакция показателей внешнего дыхания первоклассниц на статическую и динамическую нагрузки в начале учебного года.
Изометрическая нагрузка приводила к изменению ЧД с 21,77±0,71 ц/мин до 20,57±1,17 ц/мин, ДО снижался с 0,7±0,12 л до 0,66±0,13 л, а МОД с 14,96±0,6 л/мин до 14,63±1,07 л/мин (рис.1). Наблюдалось тенденция к уменьшению РОвыд с 0,27±0,13 л до 0,24±0,14 л, РОвд с 0,57±0,18 л до 0,52±0,12 л. Как следствие, ЖЕЛ
Рис.2. Реакция показателей внешнего дыхания девочек 2-го года обучения на статическую и динамическую нагрузки в начале учебного года.
Примечание: Р<0,05(*), Р<0,01(**).
В начале учебного года при изучении влияния изометрической нагрузки на систему внешнего дыхания девочек второго года обучения были получены следующие результаты (рис.2). Изометрическая нагрузка привела к увеличению ЖЕЛ 1,55±0,15 л до 1,73±0,16 л (р<0,01), РОвыд 0,32±0,14 л до 0,57±0,16 л (р<0,01), уменьшению значения 0,85±0,17 л до 0,62±0,16 л РОвд (р<0,05). После окончания нагрузки МОД имел тенденцию к увеличению за счет возрастания ЧД
*
*
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
16,42±0,61 ц/мин до 17,09±0,69 ц/мин (р<0,05). Величина ДО не изменялась. Показатель МВЛ имел тенденцию к уменьшению, при этом наблюдалось увеличение значения отношения РВЛ/МВЛ 79,14±0,9 % до 84,49±0,65 % (р<0,05). Индекс Тиффно также увеличивался с 78,97±1,4 л до 84,4±1 л. Одновременно наблюдалось снижение экономичности дыхания, так как значение отношения Твыд/Тобщ существенно уменьшалось с 0,53±0,06 до 0,44±0,10 (р<0,05).
Динамическая нагрузка в начале учебного года не вызывала существенных изменений показателей внешнего дыхания у девочек третьего года обучения. Наблюдалось небольшое уменьшение МОД, при этом ДО не изменялся. ЖЕЛ имела тенденцию к увеличению (рис.3), так же как и значение РОвд. После завершения вело-эргометрии значение индекса Тиффно снизилось с 83,26±1,1 л до 71,37±1,13 л (р<0,05). Величина других показателей, характеризующих систему внешнего дыхания, не изменялась.
4 % О о- і ДЕВОЧКИ 10 ЛЕТ
120 - —
100 - — —
80 -60 - ** —
2 4 О О і і E Е Е Е Е Е
0 1 1 1 1 1 1
чд до мод жел рвл мвл
□ статическая □ динамическая
Рис.3. Реакция показателей внешнего дыхания девочек 3-го года обучения на статическую и динамическую нагрузки в начале учебного года.
Примечание: Р<0,01(**).
После изометрической нагрузки у девочек третьего года обучения в начале учебного года наблюдалось снижение МОД с 9,58±0,51 л/мин до 6,38±0,51 л/мин (р<0,01), при этом имелась тенденция к урежению ЧД, ДО также уменьшался (рис.3). Изометрическая нагрузка приводила к увеличению ЖЕЛ с 1,7±0,2 л до 1,82±0,18 л. Значение МВЛ после изометрической нагрузки выросло так же, как РВЛ, отношение РВЛ/МВЛ не изменялось.
Таким образом, в реакции системы внешнего дыхания девочек первого и второго класса в ответ на разные виды нагрузки наблюдались адекватные изменения изученных параметров. В то же время и динамическая, и статическая нагрузки вызывали уменьшение показателя Твыд/Тобщ, характеризующего экономичность дыхания. Ди-
намическая нагрузка не оказывала существенного влияния на систему внешнего дыхания девочек третьего класса. После изометрической нагрузки мы зафиксировали снижение минутного объема дыхания, связанное с урежением частоты дыхания и уменьшением дыхательного объема. При этом у девочек 3-го года оба вида нагрузки не вызывали изменений показателя Твыд/Тобщ, что свидетельствует об оптимизации экономичности дыхания в данной возрастной группе.
1. Ferguson C., Whipp B.J., Cathcart A.J., Rossiter H.B., Turner A.P., Ward S.A. Effects of prior very-heavy intensity exercise on indices of aerobic function and high-intensity exercise tolerance // J Appl Physiol. - 2007.
2. Miura A., Sato H., Sato H., Whipp B.J., Fukuba Y. The effect of glycogen depletion on the curvature constant parameter of the power-duration curve for cycle ergometry // Ergonomics. - 2000 Jan. -Vol.43(1). - Р.133-141.
3. Puente-Maestu L., Sanz M.L., Sanz P., Nuaez A., Gonzalez F., Whipp B.J. Effects of two types of training on pulmonary and cardiac responses to moderate exercise in patients with COPD // Eur Respir J. -2000 Jun. - Vol.15(6). - Р.1026-1032.
4. Ferguson C., Whipp B.J., Cathcart A.J. Effects of prior very-heavy intensity exercise on indices of aerobic function and high-intensity exercise tolerance // J Appl Physiol. - 2007.
5. Palange P., Ward S.A., Carlsen K.H. Effects of prior very-heavy intensity exercise on indices of aerobic function and high-intensity exercise tolerance // J Appl Physiol. - 2007.
6. Whipp B.J. Physiological mechanisms dissociating pulmonary CO2 and O2 exchange dynamics during exercise in humans // Exp Physiol. - 2007. - Mar. -Vol.92(2). - Р.347-355.
7. Brittain C.J., Rossiter H.B., Kowalchuk J.M., Whipp
B.J. Effect of prior metabolic rate on the kinetics of oxygen uptake during moderate-intensity exercise // Eur J Appl Physiol. - 2001. - Dec. - Vol.86(2). -Р.125-134.
8. Ozyener F., Rossiter H.B., Ward S.A., Whipp B.J. Negative accumulated oxygen deficit during heavy and very heavy intensity cycle ergometry in humans // Eur J Appl Physiol. - 2003. - Sep. - Vol.90(1-2). -Р.185-190.
9. Rossiter H.B., Kowalchuk J.M., Whipp B.J. A test to establish maximum O2 uptake despite no plateau in the O2 uptake response to ramp incremental exercise // J Appl Physiol. - 2006. - Mar. - Vol. 100(3). -Р.764-770.
10. Павлова Г.А. Сравнительный анализ морфофункциональных показателей детей младшего школьного возраста, проживающих в разных экологических условиях: автореф. дис. ... канд. биол. наук.
- Казань, 2005. - 23 с.
11. Jack S., Rossiter H.B., Pearson M.G. Ventilatory responses to inhaled carbon dioxide, hypoxia, and exer-
cise in idiopathic hyperventilation // Am J Respir Crit Care Med. - 2004. - Jul. - Vol.15:170(2). - Р.105-106.
12. Marchal F., Schweitzer C., Demoulin B. Filtering artefacts in measurements of forced oscillation respiratory impedance in young children // Physiol Meas. -
2004. - Oct. - Vol.25(5). - Р.1153-1166.
13. Кузнецова Т.Д. Возрастные особенности дыхания детей и подростков. - М.: Медицина, 1986. - 128 с.
14. Stringer W.W., Whipp B.J., Wasserman K Non-linear cardiac output dynamics during ramp-incremental cycle ergometry // Eur J Appl Physiol. - 2005. - Mar.
- Vol.93(5-6). - Р.634-639.
15. Whipp B.J., Ward S.A., Rossiter H.B. Pulmonary O2 uptake during exercise: conflating muscular and cardiovascular responses // Med Sci Sports Exerc. -
2005. - Sep. - Vol.37(9). - Р.1574-1585.
16. Гуминский А.А., Новожилова А.Д., Бидер М.П. Физиологические закономерности возрастного развития энергетических систем организма школьников // Морфофункциональные показатели развития детей и подростков. - Новосибирск: НГПИ, 1980. - С.40-45.
17. Король В.М., Сонькин В.Д. Показатели внешнего дыхания и сердечно-сосудистой системы при ве-
лоэргометрической пробе у мальчиков 10-11 лет // Физиология человека. - 1989. - Т. 15. - №4. -
С.48-55.
18. Мотылянская Р.Е. Спорт и здоровье подрастающего поколения // Теория и практика физической культуры. - 1979. - №11. - С.27-29.
19. Соколов Е.В., Кузнецова Т.Д., Самбурова И.П. Возрастное развитие резервных и адаптивных возможностей системы дыхания // Физиология развития ребенка. - М.: Академия, 2000. - С.167-184.
20. Тихвинский С.Б., Хрущев С.В. Детская спортивная медицина / под ред. С.Б.Тихвинского, С.В.Хрущева. - М.: Медицина,1991. - 560 с.
21. Батенкова И.В., Горбунов Н.П., Шабунин Р.А. Состояние кардиореспираторной системы младших школьников, адаптированных к статическим напряжениям // Росс. физиол. журн. им.И.М.Се-ченова. - 2004. - Т.90. - №8. - С.350.
22. 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.
PRIMARY SCHOOL GIRLS’ RESPIRATORY SYSTEM ADAPTATION AT THE BEGINNING OF SCHOOL YEAR
М.М^атееу, N.I.Ziyatdinova, T.L.Zefirov
The authors of the article studied the first, second and third-year school girls’ respiratory system adaptation at the beginning of school year. Adequate changes of the studied parameters due to different kinds of loading were observed for the girls of the first and the second year. Dynamic loading didn't influence the external breath system of the third-year school girls. Isometric loading decrease minute volume of the breath, frequencies of breath and respiratory volume.
Key words: respiratory system, physical activity, primary school girls, ontogenesis.
Зайнеев Марсель Муратханович - кандидат биологических наук, доцент кафедры анатомии, физиологии и охраны здоровья человека Института физической культуры и восстановительной медицины Казанского (Приволжского) федерального университета.
E-mail: zefirovtl@mail.ru
Зиятдинова Нафиса Ильгизовна - кандидат биологических наук, доцент кафедры анатомии, физиологии и охраны здоровья человека Института физической культуры и восстановительной медицины Казанского (Приволжского) федерального университета.
E-mail: zefirovtl@mail.ru
Зефиров Тимур Львович - доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой анатомии, физиологии и охраны здоровья человека Института физической культуры и восстановительной медицины Казанского (Приволжского) федерального университета.
E-mail: zefirovtl@mail.ru
Поступила в редакцию 18.04.2011
