CC BY
75
УДК 612.2:613.96
ДИНАМИКА ФИЗИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВЛЕННОСТИ И ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ У ЮНОШЕЙ-ПОДРОСТКОВ, ОБУЧАЮЩИХСЯ ПО СПЕЦИАЛЬНОЙ УЧЕБНОЙ ПРОГРАММЕ
Л.А. Михайлова, С.И. Кимяева
Красноярский государственный медицинский университет им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого, г. Железногорск
Проведено обследование 369 юношей-подростков 15-17 лет, обучающихся по специальной учебной программе и находящихся на различном двигательном режиме: с обычной и повышенной двигательной активностью (ДА). Систематические занятия в течение года циклическими и игровыми видами спорта по сравнению с обычным двигательным режимом приводят к повышению экономичности дыхания (увеличению дыхательного объема) и резервных возможностей системы при спокойном дыхании (увеличению жизненной ёмкости легких и резервного объема вдоха). Паттерн форсированного дыхания у школьников с повышенной ДА по сравнению с контролем характеризуется более высокой пиковой объемной скоростью воздушного потока и объемом воздуха, что приводит к статистически значимому высокому объему форсированного выдоха за 1 с.
Ключевые слова: юноши-подростки, внешнее дыхание, выносливость, двигательная активность.
Высокая активность культурных, социальных и политических процессов современного мира, внедрение электронных средств информации в повседневную жизнь сопровождаются расширением и усложнением учебных программ в общеобразовательных учреждениях [4, 8, 11]. Повышенная учебная и психологическая нагрузка предъявляет организму школьника дополнительные требования, которые предполагают разработку соответствующих мероприятий, направленных на сохранение здоровья и повышение резервных возможностей организма школьника. Наиболее действенным средством повышения функциональных возможностей растущего организма является, как известно, систематическая физическая нагрузка, которая вовлекает в ответную реакцию все регуляторные механизмы и выступает в качестве общего воздействия на организм человека [6, 12, 13]. Педагогическая практика последних лет показала необходимость использования в процессе физического воспитания в школе позитивного опыта и огромного потенциала спорта, а также внедрения в практику высоких спортивных технологий [1, 3, 5, 7, 9]. Это особенно важно для старшеклассников, которые заняты подготовкой к ЕГЭ. Разработка двигательных режимов для различного возраста и уровня физической подготовки, а также мониторинг состояния важнейших систем организма позволят сохранить здоровье выпускников школ.
Цель исследования - оценить морфофункциональный статус и уровень физической подготовленности в течение года обучения у подростков
старших классов с повышенной учебной нагрузкой, находящихся на различном двигательном режиме.
Объект и методы исследования. Объектом исследования служили 369 юношей подростков 15-17 лет, обучающихся по специальной учебной программе, разработанной для ОУ «Школа космонавтики» (г. Железногорск), и находящихся на различном двигательном режиме. I группа школьников (экспериментальная) имела повышенную двигательную активность (ДА): дополнительные занятия циклическими и игровыми видами спорта до 3 раз в неделю с мощностью работы по ЧСС 130-150 уд./мин. II группа (контрольная) находилась на обычном двигательном режиме с 2 уроками физкультуры в неделю. Исследования проводились в сентябре (начало учебного года) и мае (конец учебного года) в соответствии с юридическими и этическими принципами медико-биологических исследований у человека (заключение локального этического комитета КрасГМУ).
Оценка физической подготовленности проводилась по показателям общей (бег на 3 км) и скоростной выносливости (прыжки на скакалке за 1, 2 и 3 мин), а также по результатам дыхательных проб Штанге и Генчи [2]. Состояние системы внешнего дыхания исследовалось на аппаратнопрограммном комплексе «Уа1ейа+» с использованием проб с форсированным дыханием. Полученные материалы обработаны с помощью пакета прикладных программ для Windows-2000. Анализ распределения исследуемых величин показал от-
Интегративная физиология
клонения от нормального, что послужило основанием использовать непараметрические критерии Уилкоксона (анализ динамики показателей) и Фишера (межгрупповые различия) для расчета коэффициентов достоверности отличий между группами.
Результаты исследований и обсуждение.
Динамическое наблюдение за старшеклассниками, занимающимися по специальной учебной программе с различным уклоном (гуманитарный, математический, экономический, технический, естественный, лингвистический, информационные технологии) и находящимися на различном двигательном режиме позволило выявить следующее. В сентябре показатели массы и длины тела и индекса массы тела у подростков обеих групп находились в одном доверительном интервале (табл. 1).
Исходный уровень физической подготовленности юношей I и II групп был отличен. Подростки, вошедшие в группу, занимающуюся циклическими и игровыми видами спорта, имели статистически значимо более высокий уровень физической подготовленности по сравнению с контролем. Отличия были статистически значимы (р < 0,05) и составляли по показателю бега на 3 км - 8,68 %; по прыжкам на скакалке за 1, 2 и 3 мин - соответственно 10,0; 8,4 и 11,1 %.
Систематическая повышенная двигательная активность в экспериментальной группе привела к значительному увеличению показателей физической подготовленности. Так, если в контрольной группе к концу учебного года перечисленные выше показатели имели тенденцию к увеличению (в пределах 1,82-5,6 %), то в экспериментальной группе по показателям прыжков на скакалке за исследуемое время прирост составлял соответственно 7,44 % (р < 0,001), 12,56 % (р < 0,001) и
11,3 % (р < 0,001). В конце учебного года отличия между группами составили по показателям бега на 3 км - 14,11 % (р < 0,001); по прыжкам на скакалке за 1, 2 и 3 мин соответственно 16,07 % (р < 0,001); 15,34 % (р < 0,001) и 19,28 % (р < 0,001).
Повышенная двигательная активность сопровождается повышением уровня метаболизма и соответственно активизацией систем, участвующих в обеспечении организма кислородом. Можно предположить, что систематическое занятие циклическими и игровыми видами спортивной деятельности, которое сопровождается повышением показателей выносливости и физической подготовленности, может способствовать изменению уровня функционирования одной из систем организма - системы внешнего дыхания (СВД). Проведенные динамические исследования когортной выборки, включающей 69 юношей-подростков, показали следующее.
Состояние СВД обследованных школьников в целом можно характеризовать как соответствующее возрастным нормативам [9, 10, 14]. В начале учебного года объемные показатели СВД в обеих группах отличаются от должных величин в пределах 8,5-13,8 %, что является допустимым. В контрольной группе скоростные показатели воздушного потока МОС25, МОС50 ниже должных величин на 16,6-20,3 %, а МОС75 выше на 36,67; в экспериментальной эти отклонения составляли 13,1-20,9 %.
Абсолютные значения как статических, так и динамических показателей СВД в начале года в обеих группах были в одном доверительном интервале (табл. 2).
У представителей экспериментальной группы исходный уровень ряда показателей превышал уровень контроля: ФЖЕЛ на 3,5 % (р = 0,057),
Таблица 1
Показатели физической подготовленности юношей-подростков, находящихся на различном двигательном режиме (медиана и квартили)
Показатели I группа (экспериментальная), n = 1В4 II группа (контрольная), n = 185 Достоверность различий
Начало года Конец года Начало года Конец года
Масса тела, кг б4,70 [58,75-70,70] бб,30 [б1,З0-72,З0] б2,50 [57,00-70,8] бЗ,40 [59,00-70,7] р2-4 < 0,05
Длина тела, см 17б,В [171,0-181,0] 177,5 [172,0-181,5] 17б,5 [171,0-181] 177,5 [172,0-182]
ИМТ, кг/м2 20,90 [19,70-22,50] 21,35 [20,00-22,90] 20,30 [18,70-22,2] 20,40 [19,10-22,3] р2-4 < 0,05
Бег 3 км, с 870,0 [810,0-937,5] 815,0 [770,0-870,0] 945,5 [892,0-1034,0] 930,0 [845,0-1020,0] р1-З < 0,001 р2-4 < 0,001
Прыжки/скакалка 1мин, раз 121,0 [104,5-141,5] 130,0 [117,5-150,0] 110,0 [92,0-130,0] 112,0 [95,0-137,0] р1-З < 0,001 р2-4 < 0,001
Прыжки/скакалка 2 мин, раз 207,0 [180,5-250,0] 233,0 [207,5-2б1,0] 191,0 [14б,0-229,0] 202,0 [1б0,0-2З4,0] р1-З < 0,001 р2-4 < 0,001
Прыжки/скакалка 3 мин, раз 300,0 [252,0-353,5] 334,0 [300,0-375,0] 270,0 [208,0-310,0] 280,0 [210,0-ЗЗб,0] р1-З < 0,001 р2-4 < 0,001
Таблица 2
Основные параметры системы внешнего дыхания у подростков, находящихся на разном двигательном режиме (медиана и квартили)
Показатели I группа (экспериментальная), п = 38 II группа (контрольная), п = 31 Достоверность различий
Начало года Конец года Начало года Конец года
ЖЕЛвд, л 4,79 [4,45-5,32] 5,05 [4,61-5,28] 4,52 [4,14-4,88] 4,50 [4,21-4,89] р2-4 < 0,01 р1-2 < 0,01
РОвд, л 2,68 [2,43-3,02] 2,76 [2,60-3,10] 2,52 [2,35-3,03] 2,61 [2,26-2,83] р2-4 < 0,05
РОвыд, л 1,36 [1,25-1,50] 1,43 [1,32-1,56] 1,31 [1,15-1,46] 1,30 [1,18-1,44] р2-4 = 0,053
ДО, л 0,57 [0,49-0,60] 0,58 [0,55-0,60] 0,56 [0,48-0,59] 0,59 [0,56-0,60] р1-3 = 0,096 р3-4 < 0,01 р1-2 = 0,093
ФЖЕЛ, л 4,43 [4,07-4,71] 4,47 [4,14-4,92] 4,28 [3,81-4,76] 4,12 [3,65-4,44] р1-3 = 0,057 р2-4 < 0,01
ОФВ1, л 3,89 [3,63-4,15] 4,04 [3,73-4,30] 3,59 [3,26-4,05] 3,68 [3,40-4,06] р1-3 < 0,05 р2-4 < 0,01 р1-2 < 0,01
Индекс Тиффно, % 89,4 [81,6-94,2] 90,6 [85,8-96,8] 86,4 [78,8-96,2] 92,8 [86,2-97,1]
ПОС, л/мин 7,54 [6,42-8,43] 7,73 [7,18-8,62] 7,29 [6,06-7,90] 7,18 [6,47-8,11] р2-4 < 0,01 р1-2 < 0,05
МОС25, л 7,10 [6,17-7,87] 7,14 [6,73-8,01] 6,64 [5,66-7,37] 6,67 [5,67-7,59] р2-4 < 0,05
МОС50, л 5,58 [4,94-6,07] 5,52 [4,90-6,36] 4,92 [4,41-6,13] 5,35 [4,19-6,28]
МОС75, л 3,23 [2,87-3,74] 3,32 [2,79-3,83] 3,44 [2,83-4,16] 3,55 [2,87-4,21]
МОС85, л 2,32 [1,98-2,97] 2,34 [1,81-2,96] 2,37 [1,94-3,23] 2,65 [2,06-3,15]
СОС25-75, л 5,24 [4,39-5,70] 5,22 [4,59-5,74] 4,90 [4,11-5,79] 5,03 [4,02-5,91]
СОС75-85, л 2,74 [2,29-3,31] 2,79 [2,34-3,23] 2,90 [2,39-3,72] 3,05 [2,47-3,58]
МОС200-1200, л 17,86 [10,9-25,0] 25,00 [16,7-31,3] 11,36 [10,0-20,8] 18,55 [11,6-30,4] р1-3 < 0,05 р3-4 < 0,05 р1-2 < 0,01
ОПОС, л 0,84 [0,66-1,00] 0,71 [0,55-0,88] 0,70 [0,56-1,11] 0,67 [0,48-1,10] р1-2 < 0,05
Тфорс. выд, с 1,93 [1,56-2,18] 1,71 [1,39-2,28] 1,98 [1,40-2,47] 1,75 [1,43-2,31]
Т ПОС, с 0,26 [0,20-0,37] 0,20 [0,15-0,27] 0,29 [0,20-0,41] 0,23 [0,18-0,37] р3-4 = 0,051
ПОС/МОС50, у. е. 1,32 [1,21-1,43] 1,37 [1,27-1,60] 1,30 [1,22-1,54] 1,32 [1,20-1,57]
ОФВ1/ПОС, у. е. 0,52 [0,49-0,58] 0,52 [0,48-0,57] 0,50 [0,47-0,56] 0,51 [0,47-0,57]
ОФВ1 на 8,2 % (р < 0,05) и МОС200-1200 на
57,0 % (р < 0,01). Повышенная учебная нагрузка предъявляет организму школьника особые требования, что может отражаться на уровне функционирования основных систем организма, выносливости и состояния соматического здоровья. Использование систематических повышенных двигательных режимов в течение учебного года, вероятно, может приводить и к различному уровню функционирования СВД. В конце учебного года выявлены значимые отличия у большего числа показателей (табл. 2). В процессе роста и развития школьников отмечается увеличение ДО в I и II группах на 1,7 % (р = 0,096) и 5,4 % (р < 0,05), что свидетельствует о более экономичном дыхании по сравнению с началом учебного года.
Следует отметить, что систематические дополнительные занятия циклическими и игровыми
видами спорта приводят к повышению резервных возможностей СВД. Это проявляется в увеличении показателей ЖЕЛ (на 5,5 %; р < 0,01), РОвд (на
3,0 %; р < 0,05) в экспериментальной группе, и в конце учебного года указанные показатели статистически значимо отличаются на 12,2 % (р < 0,05) и 5,7 % (р < 0,05) и РОвыд на 10,4 % (р = 0,053).
Систематические физические нагрузки в течение года привели к тому, что при втором обследовании у подростков I группы показатель ФЖЕЛ превысил уровень контроля на 8,5 % (р < 0,01), а ОФВ1 на 9,6 % (р < 0,01). Изменяется паттерн дыхания. Так, у старшеклассников, имеющих повышенный двигательный режим, статистически значимо по сравнению с исходным уровнем увеличиваются пиковая объемная скорость, время и объем воздуха на пиковой объемной скорости, максимальная объемная скорость в мелких бронхах.
Интегративная физиология
80*#
71#
70*
66
34# 36*#
1 начало года конец года
33*
30
Проба Штанге, с Проба Генчи, с Проба Штанге, с Проба Генчи, с
I группа II группа
Медианы показателей дыхательных проб у подростков с различной двигательной активностью: * - р < 0,05 - внутригрупповые различия в течение года; # - р < 0,05 - межгрупповые отличия
У подростков, находящихся на обычном двигательном режиме, возрастает время пиковой объемной скорости (р = 0,051) и МОС200-1200 (р < 0,01).
Использование проб с задержкой дыхания показало, что у старшеклассников I группы (повышенная ДА) по сравнению с контрольной группой в начале учебного года имеют более высокий уровень результатов проб Штанге и Генчи, сохраняется это различие и после года обучения (см. рисунок).
Статистически значимые отличия результатов этих проб между группами выявлены как в начале года (р < 0,05), так и в конце (р < 0,05). Следует отметить, что в процессе роста и развития школьников вне зависимости от уровня ДА возможности СВД возрастают, однако степень увеличения различна: у I группы они составили 12,7 и 5,9 %, у II группы 6,1 и 10,0 % соответственно для проб Штанге и Генчи.
Таким образом, после года систематических занятий циклическими и игровыми видами спортивной деятельности возрастают резервные возможности СВД, что позволяет говорить о положительном результате использования повышенных физических нагрузок на состояние организма подростков, имеющих высокую учебную нагрузку.
Выводы
1. Основные показатели системы внешнего дыхания у старшеклассников г. Железногорска соответствуют должным величинам. В начале учебного года абсолютные значения показателей СВД у обследованных школьников не имеют статистически значимых отличий.
2. Систематические занятия в течение года циклическими и игровыми видами спорта по сравнению с обычным двигательным режимом приводят к повышению экономичности дыхания (увеличению дыхательного объема) и резервных возможностей системы при спокойном дыхании (увеличению жизненной ёмкости легких и резервного объема вдоха).
3. Паттерн форсированного дыхания у школьников, имеющих в течение года повышенную дви-
гательную активностью, по сравнению с контролем характеризуется более высокой пиковой объемной скоростью воздушного потока (в основном за счет большей проходимости мелких бронхов) и объемом воздуха, что приводит к статистически значимому высокому объему форсированного выдоха за 1 с.
Литература
1. Вовк, В.М. Проблемы моделирования физического воспитания ученической и студенческой молодежи / В.М. Вовк // Педагогика, психология и медико-биологические проблемы физического воспитания и спорта. - 2010. - № 8. - С. 18-21.
2. Дубровский, В.И. Валеология. Здоровый образ жизни / В.И. Дубровский. - М. : ЯЕТОШСА-А: Флинта, 1999. - 560 с.
3. Ирхина, И. В. Исследование взаимосвязи между состоянием здоровья и успешностью в обучении студентов / И.В. Ирхина, В.Н. Ирхин, Р.Е. Ковалева // Культура физическая и здоровье. -
2010. - № 4. - С. 54-55.
4. Кокаева, И.Ю. Формирование ресурса здоровья школьников в условиях регионального образовательного пространства /И.Ю. Кокаева // Вестн. Адыгейского гос. ун-та. Сер. 3: Педагогика и психология. - 2010. - № 4. - С. 31-37.
5. Комплексная оценка физического развития и состояния здоровья учащихся образовательных учреждений города Самары / И.И. Березин, Н.В. Русакова, И.Г. Кретова др. //Изв. Самар. науч. центра РАН. - 2010. - Т. 12. - С. 1-7.
6. Ламсков, А.В. Физическая культура как средство гармонизации физического и социального здоровья студентов / А.В. Ламсков // Рос. науч. журн. - 2010. - № 15. - С. 203-207.
7. Латыпов, И.К. Здоровье детей и проблемы физического воспитания школьников / И. К. Латыпов // Педагогика, психология и мед.-биол. проблемы физ. воспитания и спорта. - 2009. - № 10.-С. 102-105.
8. Смагулов, Н. К. Физиологическая напря-
женность труда одаренных школьников при воздействии интенсивных образовательных технологий /Н.К. Смагулов, М.Н. Смагулов, А.Е. Казимова // Материалы 13 Междунар. конгр. по приполярной медицине. - Новосибирск, 2006. - С. 192-193.
9. Соколова, О.В. Использование дозированных физических нагрузок в повышении физического здоровья и функционального состояния кардио-респираторной системы организма студентов 18-19 лет / О.В. Соколова // Педагогика, психология и мед.-биол. проблемы физ. воспитания и спорта. - 2010. - № 3. - С. 86-88.
10. Толстикова, Н.В. Морфофункциональная оценка адаптации организма учащихся среднего Приобья к различным двигательным режимам: автореф. дис. ... канд. мед. наук / Н.В. Толстико-ва. - Тюмень, 2007. - 25 с.
11. Шенченко, И.Ю. Условия обучения и заболеваемость детей в школах малых городов Крас-
ноярского края / И.Ю. Шенченко, Л.Г. Климацкая // Гигиена и санитария. - 2008. - № 5. - С. 55-59.
12. Шишова, А.В. Характеристика соотношений физического, интеллектуального развития, социальной адаптации и динамики здоровья школьников / А.В. Шишова, Л.А. Жданова, И.Н. Михайлова // Здоровье населения и среда обитания. -
2011. - № 2. - С. 28-31.
13. Эберт, Л.Я. Динамика показателей систем внешнего дыхания и кровообращения у спортсменов с анаэробной и аэробной направленностью тренировочного процесса по сезонам года / Л.Я. Эберт, С.Л. Сашенков, В.А. Колупаев // Изв. Челяб. науч. центра УрО РАН. - 2005. - № 2. - С. 139-144.
14. Ямпольская, Ю.А. Физическое развитие и функциональные возможности подростков 15-17 лет, обучающихся в школе и профессиональном училище /Ю.А. Ямпольская //Педиатрия. - 2007. -№ 5. - С. 69-72.
Поступила в редакцию 12 июля 2012 г
