CC BY
11Биоритмологический анализ состояния адаптационных возможностей организма как средство оценки эффективности оздоровительной работы в условиях детского дошкольного учреждения
The bioritmological analysis of a condition of adaptic possibilities of an organism as an instrument of an estimation of efficiency of improving work in the conditions of preschool institution
А.А. Повзун, В.С. Павловская, Н.Н. Нерсисян,
Н.В. Васильева
Сургутский государственный университет, кафедра физиологии, г.Сургут
На основании расчета биологических ритмов основных физиологических показателей сердечно-сосудистой системы у 6-7-летних дошкольников, регулярно посещающих детский сад с системой специального дополнительного оздоровления средствами физической культуры, оценено состояние адаптационных возможностей организма и изменение этих возможностей при переходе на зимнее время.
On the basis of calculation of biological rhythms of the basic physiological indicators of cardiovascular system, at 6-7 years old preschool children regularly visiting a kindergarten with system of special additional improvement by agents of physical training, the condition of adaptic possibilities of an organism and change of these possibilities at transition to winter time is estimated.
ВВЕДЕНИЕ
Физическое воспитание является важным компонентом полноценной оздоровительной деятельности в работе детских дошкольных учреждений. Однако организация такой деятельности для получения максимального результата с минимальными нагрузками для организма
требует не только энтузиазма, но и учёта закономерностей как социального, так и биологического развития человека. С этой точки зрения понимание важнейшей роли биологических ритмов в функциональной деятельности ребенка и использование их закономерностей для прогнозирования его состояния весьма перспективны. Мало того, перестройки биоритмов физиологических показателей могут служить важным показателем состояния адаптационных возможностей
организма, которые в настоящее время многие исследователи используют именно для оценки функционального состояния. Способность к адаптации определяет не только состояние функциональных систем организма в момент воздействия или в периоды непосредственно после него, а также формирует уровень здоровья и устойчивость к экзогенным воздействиям [1,2], поэтому повышение её уровня - задача сама по себе очень важная в любой системе оздоровительной деятельности, а для растущего организма её роль практически невозможно переоценить.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДы ИССЛЕДОВАНИЯ
В нашей работе изучение адаптационных возможностей организма на основе анализа изменения структуры биологических ритмов основных показателей сердечно-сосудистой системы осуществлялось у 6-7-летних детей, воспитанников д/с «Буровичок» г.Сургута. В эксперименте приняли участие 20 человек. Изучение осуществлялось с хронобиологи-ческих позиций 4 раза в сутки: 8, 12, 15, 18 часов. Измерения проводились в течение 3-х дней накануне даты перехода на зимнее время, и в течение 3-х после перехода.
Измерялись t - температура тела (оС), ЧСС - частота сердечных сокращений (уд/ мин), САД - систолическое артериальное давление (мм. рт.ст), ДАД - диастолическое артериальное давление (мм. рт.ст). Из полученных данных рассчитывались ПД - пульсовое давление (ПД= АДС-АДД мм.рт.ст), СДД - среднее динамическое давление (СДД = 0,42 (АДС- АДД) + АДД мм.рт.ст), СО - систолический объем сердца (СО
= 100+0,5 (АДС-АДД) - 0,6 АДД-0,6В (мл). где В - возраст), МОК - минутный объем сердца (МО = СО х ЧСС мл/мин). Полученные данные подвергли стандартной математической обработке [3]. Оценены среднесуточная величина (мезор), амплитуда ритма, время наибольшего значения функции (акрофа-за) и размах колебаний (хро-нодезм) [4].
Для расчета биоритмологических критериев неспецифической адаптоспособно-сти, позволяющих сделать долговременный прогноз состояния организма [7], строили среднесуточные кривые изменения акрофаз исследуемых показателей, а затем анализировали их за каждые три дня исследования поочерёдно, рассчитывая следующие показатели. Критерий оценки степени организованности единичной суточной кривой - (КО), отражающий степень выраженности структуры ритма, который оценивается в баллах (1 - прямая; 2 - один изгиб; 3 - полуволна; 4 - % волны; 5 - полная волна. Критерий степени постоянства структуры кривой в последовательных исследованиях - (КП), выражающийся дробью, где числитель - число совпадений характера изменения значений, а знаменатель при 4-х измерениях равен 9, так как первое измерение является нулевой точкой отсчета, и происходит сравнение направления 3-х изменений значения первой кривой со второй и третьей, а затем сравнение изменений значения второй и третьей. Критерий вариабельности (КВ), вычисляемый как отношение разности максимального и минимального значений ряда наблюдений, к их среднему, оцениваемый в баллах (2 - слабый размах,
менее 20% от среднего, 3 -умеренный размах, 20-25% от среднего, 4 - хороший размах, 25-30% от среднего, 5 -крайний размах, более 30% от среднего).
Оценку функционального состояния с помощью критериев проводили путем проставления трёх цифр, соответствующих КО, КП и КВ. При хорошем уровне адаптации, критерий степени организованности (КО) варьировал от
з,2 до 4.0, критерий степени постоянства (КВ) - от 7/9 до 9/9, критерий вариабельности (КВ) - варьировал от 3 до 4.
результаты
И ОБСУЖДЕНИЕ
Изменение циркадианной организации среднесуточных величин основных физиологических показателей сердечно-сосудистой системы у детей дошкольного возраста при переходе на зимнее время представлено в таблице 1.
Анализ изменения структуры ритма позволяет говорить о следующем.
Исходной теоретической предпосылкой изучения биоритмологической основы здоровья явилась концепция Б.С. Алякринского [5] о де-синхронозе как компоненте общего адаптационного синдрома, согласно которой все изменения в состоянии здоровья сопровождаются в первую очередь нарушением циркадианной ритмики. Поэтому хорошими показателями для прогноза будут четкая организация суточной кривой того или иного исследуемого показателя, относительно высокие средние значения и разброс их в течение суток
и, главное, относительно постоянное положение акрофа-зы при повторных исследованиях. При совпадении частот периодов колебаний двух
Исходной теоретической предпосылкой изучения биоритмологической основы здоровья явилась концепция Б.С. Алякринского [5] о десинхронозе как компоненте общего адаптационного синдрома, согласно которой все изменения в состоянии здоровья сопровождаются в первую очередь нарушением циркадианной ритмики
и более ритмов происходит их синхронизация, а при достоверном несовпадении возникает десинхроноз - наиболее часто встречающееся нарушение ритма.
В этой связи, прежде всего, отметим, что, существенного изменения структуры ритма в исследуемой группе при переходе на зимнее время не происходит. Максимум ритмов, характеризующих функциональное состояние гемодинамики (ЧСС и МОК), не меняется вовсе. В любой день недели и до и после перевода стрелок имеется совпадение максимума не менее пяти показателей из семи оцененных.
Исключение составляет вторник - второй день после перехода, в который организм при любой смене поясного времени испытывает наибольшие трудности. Однако и в этот день внутреннее согласование ритмов показателей, характеризующих работу сердца и состояние сосудов, практически не нарушается. Само по себе это может свидетельствовать о неравнозначности нагрузки на сердечно-сосудистую систему в различное время суток, однако, говорить о развитии десинхроноза как
_________________Таблица 1
Изменение циркадианной организации основных физиологических показателей сердечно-сосудистой системы у детей дошкольного возраста при переходе
на зимнее время.
Дни недели
Четверг Пятница Суббота Понед-к Вторник Среда
изменение мезоров основных показателей сердечно-сосудистой системы.
Т,тела 3б.3±0,01 36.3±0,03 36.0±0,03 36.2±0,06 36.2±0,05 36.3±0,03
ЧСС б2±3,01 60.0±2,77 63,6±3,12 61,2±3,87 60,8±3,77 63,2±2,24
СО 55.7±1,11 54.9±1,21 54.4±1,19 51.2±1,87 55.5±2,21 53.8±1,76
МОК 3,45±0,15 3,29±0,19 3,46±0,17 3,13±0,21 3,37±0,51 3,40±0,24
АДС 93.8±2,13 90.7±1,91 89.3±2,47 90.4±3,04 91.7±2,67 90.6±2,31
АДД б4.2±1,53 63.5±1,71 63.4±2,12 66.7±1,92 63.4±2,11 64.4±1,87
ПД 29.6±1,90 27.2±1,22 25.9±2,78 23.7±2,46 28.4±2,81 26.1±1,77
СДД 7б.6±0,5б 74.9±1,67 74.2±1,31 76.7±2,24 75.3±3,05 75.4±2,57
изменение амплитуд основных показателей сердечно-сосудистой системы
Т,тела 0.5±0,04 0.4±0,02 0.5±0,03 0.5±0,04 0.4±0,05 0.4±0,04
ЧСС 2.2±0,41 2.1±0,39 1.9±0,40 2.3±0,67 1.9±0,56 2.1±0,54
СО 5.3±1,08 7.7±1,61 54.4±1,78 12.8±3,11 8.9±2,71 9.4±2,12
МОК 0,15±0,03 0,18±0,04 0,16±0,04 0,24±0,6 0,17±0,7 0,19±0,5
АДС 9.6±1,8 10.9±2,14 15.5±2,37 11.6±2,13 12.9±2,67 8.3±2,07
АДД 6.8±0,71 7.5±1,12 8.4±1,41 9.3±2,01 6.7±1,81 10.2±2,64
ПД 7.6±1,89 9.5±1,91 9.4±2,17 12.8±1,78 11.3±2,47 8.8±1,87
СДД 6.7±1,98 7.9±2,44 7,4±2,30 9.2±3,02 8.6±2,67 8.6±2,87
изменение акрофаз основных показателей сердечно-сосудистой системы
Т,тела 8 17 12 15 17 8
ЧСС 8 8 8 8 8 8
СО 15 17 17 8 15 12
МОК 8 8 8 8 8 8
АДС 8 17 8 12 15 8
АДД 17 17 8 17 17 17
ПД 8 17 8 8 15 8
СДД 8 17 8 8 17 17
изменение хронодезмов основных показателей сердечно-сосудистой системы
Т,тела 35,9-36,7 35,9-36,6 35,4-36,8 35,8-36,7 35,8-36,6 35,8-36,9
ЧСС 13,5-17,5 13,4-16,9 12.4-17,2 12,9-17,4 12,9-17,0 13,5-17,9
СО 49,3-60,8 47,5-61,9 45,4-59,8 44,2-58,7 49,2-63,3 47,5-60,3
МОК 7,09-10,04 6,91-9,89 6,12-9,58 6,11-9,88 7,06-10,05 6,67-10,11
АДС 85,7-102,6 82,5-100,8 82,9-99,4 82,6-99,6 81,4-102,9 83,2-97,7
АДД 61,2-70,7 56,9-69,5 43.2-59,3 59,3-73,2 56,3-69 57,8-71,4
ПД 22,2-36,6 18,4-36,6 17,7-33,6 18,7-34,7 19,9-39 20-39,9
СДД 70,1-82,9 68,7-82,3 72,2-82,7 71,2-82,4 67,8-82,4 69,6-81,4
результата перевода времени серьёзных оснований не дает. И хотя очевидно, что относительное постоянство акро-фаз, т.е. «временная последовательность, выработанная всем ходом эволюции, является предпосылкой хорошего здоровья и работоспособности». Следует вспомнить, что по Б.С. Алякринскому [5], положение фазы любого ритма организма отнюдь не строго привязано к определенной точке оси астрономического времени, поэтому есть все основания говорить о феномене «блуждания» или «плавания» фазы суточного ритма в пределах некоторой зоны. Высокое постоянство положения акрофаз суточных ритмов на оси времени или узость зон блуждания максимума и минимума накладывает определенный отпечаток на скорость перестройки суточных ритмов [6].
С этой точки зрения несовпадение акрофаз показателя, отражающего сократительную функцию миокарда (СО) и ритма ЧСС, говорит о наличии фазового рассогласования между хроно-и инотропными проявлениями сердечной деятельности, что подтверждается и другими исследованиями. А рассогласование СО и МОК на протяжении всего времени изучения говорит не столько о де-синхронозе, сколько о недостаточном физическом развитии и предпочтительной компенсации МОК за счет ЧСС, что характерно для нетренированного организма. Так что переход на новое время здесь, скорее всего, ни при чём.
Тем не менее, говорить, что переход на зимнее время происходит абсолютно незаметно, нельзя. И хотя отсутствие данных непосредственно в день перевода стрелок не позволяет нам провести
Положение фазы любого ритма организма отнюдь не строго привязано к определенной точке оси астрономического времени, поэтому есть все основания говорить о феномене «блуждания» или «плавания» фазы суточного ритма в пределах некоторой зоны
последовательное сравнение изменения величин показателей ритма, а изменения эти в количественном выражении не очень велики, и, вероятнее всего, не вызывают заметных внешних проявлений, качественная оценка позволяет говорить о согласованных и целенаправленных перестройках ритма в системе гемодинамики в эти дни. Наиболее существенные изменения происходят в первые два дня после перехода на зимнее время.
Особенно важное значение имеет изменение величин амплитуд, которые и отражают в наибольшей степени состояние адаптационных возможностей организма.
Поэтому их согласованный рост практически для всех показателей гемодинамики в первый день после перевода стрелок и столь же согласованное возвращение к норме во второй говорит о системной перестройке и существенном напряжении адаптационных возможностей организма. Однако оснований говорить о снижении адаптационных возможностей организма, а тем более, о наличии де-синхроноза такая перестройка не даёт.
Примерно ту же картину отражает изменение мезоров, которые после перевода стрелок снижаются, а затем также
Таблица 2
Изменение величины критериев неспецифической адаптоспособности показателей сердечно-сосудистой системы у детей дошкольного возраста при
переходе на зимнее время.
T тела ЧСС СО МОК САД ДАД ПД СДД
критерий степени организованности единичной суточной кривой
Чт-Сб 3.66 3.33 3.0 3.0 2.66 2.66 2.66 2.66
Пт-Пн 3.66 3.66 3.0 3.33 2.66 3.0 3.0 3.0
Сб-Вт 4.33 3.0 3.33 3.33 3.0 3.33 3.33 3.0
Пн-Ср 3.0 3.33 3.33 3.66 3.0 3.33 3.33 3.0
критерий степени постоянства структуры кривой
Чт-Сб 5/9 5/9 3/9 7/9 5/9 7/9 7/9 7/9
Пт-Пн 7/9 5/9 5/9 5/9 5/9 7/9 5/9 7/9
Сб-Вт 5/9 5/9 5/9 5/9 5/9 5/9 5/9 5/9
Пн-Ср 4/9 5/9 5/9 9/9 8/9 5/9 7/9 5/9
критерий вариабельности ритма
Чт-Сб 3 4 4 5 2 2 5 2
Пт-Пн 3 4 4 5 2 3 5 2
Сб-Вт 2 4 4 5 3 3 5 2
Пн-Ср 3 4 4 5 2 3 5 2
возвращаются практически к исходным величинам.
Снижение среднесуточных величин, которые позволяют судить, прежде всего, о состоянии функциональных возможностей и обеспечивают, по-видимому, экономизацию ресурсов, происходящую одновременно с ростом амплитуд, отражающих напряжение адаптационных возможностей, как и в случае с анализом акрофаз, скорее всего, говорит о срочных перестройках ритма, которые в данной ситуации неизбежны. Практически неизменная величина размахов только подтверждает этот вывод.
Таким образом, полученные нами результаты позволяют сделать вывод, во-первых, о том, что перевод стрелок даже на один час является значимой нагрузкой, и в ответ на неё в организме происходят согласованные и срочные перестройки биологических ритмов физиологических показателей. Поэтому, отмена перехода на летнее/зимнее время, с этой точки зрения,
несомненно, положительный шаг. Однако такая ситуация требует обязательного учёта при организации образовательного, воспитательного, оздоровительного процесса и распределения любых других видов нагрузок в период, когда организм особенно уязвим. Несомненно, для некоторых групп людей даже незначительное смещение поясного времени, а в условиях детского сада, например, режима, не проходит незаметно и может являться причиной существенных перестроек околосуточных ритмов и становиться причиной десинхро-ноза. Мы не можем утверждать, что такой переход оказывает на состояние здоровья долговременный отрицательный эффект, но наши результаты показывают, что нам следует принимать такую возможность всерьез и проводить в этой области гораздо больше исследований.
Однако, во-вторых, изменения структуры ритма, в исследуемой группе, не являются критическими, а тем более
патологическим и отражают вполне удовлетворительный уровень состояния адаптационных возможностей организма детей. Некоторые особенности изменения структуры ритма указывают на недостаточный уровень тренированности сердечно-сосудистой системы, что следует учитывать при организации оздоровительной работы с детьми.
К сожалению, такой анализ ритма позволяет судить только о текущем состоянии адаптационных возможностей организма и не позволяет однозначно ответить на вопрос, может ли перевод стрелок стать причиной десин-хроноза, а значит стать основой долгосрочного прогноза. Мерой непосредственной адаптации и основой для такого прогноза могут служить критерии неспецифической адаптоспособности, выработанные на основе анализа структуры околосуточных биологических ритмов [7].
Результаты расчетов этих критериев приведены в таблице 2.
Анализируя полученный результат, прежде всего, следует отметить более чем удовлетворительный уровень критерия вариабельности (КВ) как до перехода на зимнее время, так и после него для большинства показателей гемодинамики. Вариабельность, рассчитываемая как степень запаса размаха ритма, отражает способность к быстрым его перестройкам, то есть фактически адаптационную способность. Отсутствие каких-либо закономерных изменений этого показателя говорит либо о незначительности внешнего воздействия, либо о том, что организм крайне слабо пытается активизировать свои адаптационные возможности, поскольку
Наиболее существенные изменения происходят в первые два дня после перехода на зимнее время
возможностей таких у него просто недостаточно.
В нашем случае, только два показателя: систолическое и связанное с ним среднее динамическое давление -имеют величины КВ ниже удовлетворительных. Среднее динамическое давление -важный и постоянный, не зависящий от сердечного ритма показатель, он отражает энергию непрерывного движения крови из артериальной системы в венозную. В то время, как другие виды АД являются временными уровнями давления (результатом колебания), среднее динамическое давление отличается определённым постоянством. Низкие величины КВ для этого показателя отражают недостаточный запас энергии, необходимый для движения крови, определяемый прежде всего периферическим сопротивлением сосудов.
Низкие величины этого критерия для среднего динамического давления крови означают, что при наличии нагрузок компенсироваться потребности кровообращения будут преимущественно за счет системы сердца. И здесь возможности у организма просто замечательные. Практически все показатели, определяющие функциональные возможности гемодинамики (ЧСС, СО, МОК), находятся в зоне отличных величин, и уровень их после перевода стрелок не снижается. Ещё более предпочтительно выглядят оценки пульсового давления - показателя, при прочих равных условиях пропорционального количеству
Перевод стрелок даже на один час является значимой нагрузкой, и в ответ на неё в организме происходят согласованные и срочные перестройки биологических ритмов физиологических показателей. Поэтому, отмена перехода на летнее/зимнее время, с этой точки зрения, несомненно, положительный шаг
крови выбрасываемой сердцем при каждой систоле.
Следовательно, ни о низких адаптационных возможностях, во всяком случае, системы кровообращения, ни о наличии десинхроноза речь в данном случае не идёт. Причиной низких величин критерия вариабельности показателей артериального давления могут быть возрастные особенности системы кровообращения или уже отмечавшийся нами недостаточный уровень тренированности сердечно-сосудистой системы. Однако возможности других показателей системы кровообращения вполне компенсируют этот недочёт.
Предпочтительность в решении проблем за счёт системы сердца подтверждает и состояние критерия степени организованности единичной суточной кривой (КО). Как и в предыдущем случае, ниже удовлетворительного уровня находятся практически все показатели системы поддержания артериального давления.
Низкие величины КО означают отсутствие выраженного ритма, а наличие ритма, в том числе и физиологических показателей, является
фундаментальным свойством организма, и выраженность суточной кривой этого ритма отражает синхронизацию его с внешними факторами и четкое чередование активности в соответствии с этими факторами. Для детей, живущих в условиях достаточно строгого соблюдения режима, такая картина как минимум не характерна. Возможно, следует учитывать тот факт, что перевод времени осуществляется в выходной день, и накануне происходит естественное снижение функциональной активности организма, что выражается в наблюдаемом нами снижении среднесуточных величин практически всех показателей кровообращения и изменении вегетативного тонуса, что отражает изменение индекса Кердо. Но как бы там ни было, перевод стрелок приводит не только к снижению организованности ритма показателей кровообращения, а, наоборот -к росту. И анализ результатов первых трёх дней после перехода на зимнее время показывает, что большинство показателей гемодинамики преодолевают неудовлетворительный уровень, а, следовательно, уровень адаптационных возможностей организма позволяет ему адекватно реагировать на предъявляемую нагрузку.
Исключение, как и в предыдущем случае, составляют величины АДС и СДД, однако и их уровень не является критически низким. Таким образом, уровень адаптационных возможностей и их прогноз и в этом случае оказывается положительным.
И, наконец, эта ситуация в полной мере отражается изменениями величины последнего критерия - постоянства структуры кривой (КП). Этот показатель характеризует
постоянство структуры ритма, пусть даже не и не очень выраженного, т.е. степень с которой суточные кривые показателей, наложенные друг на друга совпадут, независимо от времени их максимума (акрофазы), которое, как мы видели, может меняться. Смещение акрофаз может говорить о внутренних перестройках ритма, но повторяемость структуры свидетельствует о его сохранности, а значит отсутствии десинхро-ноза и относительно удовлетворительном состоянии адаптационных возможностей организма.
Анализ этого критерия показывает, что повторяемость ритмов не всех показателей находится на хорошем уровне, однако считать её неудовлетворительной тоже нет оснований. А самое главное, сдвиг времени не вызывает ни у одного показателя гемодинамики практически никаких изменений повторяемости структуры ритма. Поэтому даже если и есть некоторые проблемы его сохранности, причина их не в переходе на зимнее время. Можно предположить, что в значительной степени это происходит в результате длительного (зимнего) воздействия неблагоприятных климатических и экологических факторов, однако для подтверждения этого необходимо провести оценку, как минимум, сезонного изменения адаптационных возможностей организма детей.
Причиной низких величин критерия вариабельности показателей артериального давления могут быть возрастные особенности системы кровообращения или уже отмечавшийся нами недостаточный уровень тренированности сердечнососудистой системы
Таким образом, полученный нами результат позволяет с достаточной долей уверенности утверждать, что уровень адаптационных возможностей организма детей исследуемой группы находится на вполне удовлетворительном уровне.
Можно порекомендовать обратить внимание на тренированность сердечно-сосудистой системы, уровень функциональных возможностей которой, судя по некоторым показателям, невелик, и с учетом возрастных особенностей организовать мероприятия по устранению выявленных проблем.
Кроме того, следует более внимательно отнестись к последствиям влияния экологических факторов, и, прежде всего, нарушения светового режима в условиях длительных зимних ночей, что способно привести к нарушению циркадианного ритма, основанного на чередовании светлого и тёмного времени суток. Щ
ЛИТЕРАТУРА
1. Р.М. Баевский. Проблема оценки и прогнозирования функционального состояния организма и ее развитие в космической медицине / Р.М. Баевский // Успехи физиологических наук. 2006. - Т. 37. - 33. - С. 42-57.
2. А.Г. Ильин. Функциональные возможности организма и их значение в оценке состояния здоровья подростков / А. Г. Ильин, Л. А. Агапова // Гигиена и санитария. 2000. -№5. - С. 43-46.
3. Г.Ф. Лакин. Биометрия / Г.Ф. Лакин, - М.: Высшая школа, 1990. - 291 с.
4. Н.В. Багриновский. Математический анализ циркадных систем организма на основании процедуры «косинор» / Н.В. Багриновский, А.Ф. Ба-гриновская, и др // В кн.: Кибернетические подходы к биологии. - Новосибирск, 1973. -196-209 с.
5. Б.С. Акляринский. Биологические ритмы и организация жизни человека в космосе / Б.С. Акляринский. - М.: Наука, 1983. - 248с.
6. С.И. Степанова. Биоритмологические аспекты проблемы адаптации / С.И. Степанова - М.: Наука, 1986. - 244с.
7. Н.И. Моисеева. Биоритмологические критерии неспецифической адаптоспособно-сти /Н.И. Моисеева // Физиология человека. -1982. - Т. 8, -№6., - С.1000-1005.
