CC BY
224
ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ СИСТЕМЫ ДЫХАНИЯ У ПОДРОСТКОВ 13 ЛЕТ
Е.В. Соколов1
ФГБНУ «Институт возрастной физиологии Российской академии образования», Москва
С целью изучения физического развития, резервных возможностей и способностей у детей 12-13 лет обследованы школьники основной группы здоровья. При исследовании функции внешнего дыхания использованы методы: спирография, фазовый анализ дыхательного цикла, анализ кривой поток-объем (КПО) при помощи спироанализатора "РиД-124Д. Большие гормональные перестройки в период полового созревания подростков требуют еще достаточно высокой поставки энергетических ресурсов, что поддерживает относительно высокую гипервентиляцию легких у них. Показатели функционального состояния воздухоносных путей и легочной ткани изменяются в тесной связи с вариабельностью антропометрических характеристик организм. По мере роста и взросления детей происходит становление вегетативного баланса, то есть увеличение влияния парасимпатического звена вегетативной нервной системы (ВНС).
Ключевые слова: подростковый возраст, система дыхания, физическое развитие
Functional state of breathing system in 13-year-old teenagers. To study the physical development, reserve capabilities and abilities in 12-13-year-old children schoolchildren of the basic health groups were studied. To study the respiratory functions the certain methods were used: spirography, phase analysis of the respiratory cycle, flow-volume loop analysis with the help of spiroanalyzor "Reed 124D. Large hormonal changes during puberty still require high enough supplies of energy resources, which maintains a relatively high lungs hyperventilation. The functional state of the airways and lung tissue changes together with anthropometric characteristics of the organism. With children growth and maturation vegetative balance is establishing, i.e. the effect of parasympathetic autonomic nervous system (ANS) is increasing.
Key words: teenagers, backup capabilities, external respiration
Организм человека, испытывающего в условиях совеременного научно -технического "прогресса" непрерывные стрессорные воздействия, необходимо рассматривать как систему, которая непрерывно приспосабливается к условиям окружающей среды путем изменения уровня функционирования отдельных си-
Контакты:1 Соколов Е.В. - E-mail: <[email protected]>
стем и соответствующего напряжения регуляторных механизмов [1]. Проблема оценки уровня здоровья и контроля за его изменениями приобретает все более важное значение для населения в целом, но особенно для лиц, подверженных высоким психоэмоциональным или физическим нагрузкам, Но что особенно прискорбно, это становится крайне важным для учащихся общеобразовательных учреждений, а зависимость умственной и физической работоспособности человека от состояния здоровья не требует специальной аргументации.
Внешнее дыхание человека является важным показателем функционального состояния организма в разные возрастные периоды и наиболее сильно подвержено влиянию отрицательных факторов среды, что лежит в основе высокого процента заболеваний верхних дыхательных путей, бронхов, легких и приводит к снижению резервных возможностей дыхания. Завершенность функционального созревания системы дыхания, степень развития ее резервных возможностей, механизмов адаптации к нагрузкам и воздействию средовых факторов остаются предметом многочисленных исследований. Современные теоретические представления и материалы по актуальным проблемам в области физиологии человека при различных видах его деятельности и в различных экологических условиях нашли отражение в большом потоке периодической научной печати и в виде монографий.
Исследования внешнего дыхания, проведенные в возрастном диапазоне до 1618 лет, указывают на функциональную полноценность системы дыхания у здоровых детей и подростков и адекватность параметров функции легких антропометрическим данным и метаболическим потребностям организма [7; 8; 11; 15]. Это принципиальное положение подтверждается способностью функции внешнего дыхания у здоровых детей поддерживать оксигенацию артериальной крови на нормальном уровне, что является одним из основных показателей гомеостаза, как у взрослых, так и в детском возрасте.
Факторами, отрицательно влияющими на состояние организма школьника, являются несоответствие методик и технологий обучения возрастным и функциональным возможностям ребенка, стрессорная тактика авторитарной педагогики, нерациональная организация учебного процесса, нарушения санитарно-гигиенических условий обучения. Значимость этих факторов определяется деятельностью, систематичностью и непрерывностью их воздействия на организм ребенка [2; 3; 4].
К важнейшим этапам постнатального развития дыхательной функции легких можно отнести возраст 12-13 лет (характеризуется как период различных уровней полового созревания организма и развития системы дыхания подростков одного календарного возраста, высокой лабильности регуляторных механизмов, стабильного повышения продолжительности выдоха над вдохом, сенситивный
период для развития максимальных функциональных возможностей дыхательной системы ).
ОРГАНИЗАЦИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Функциональные показатели дыхательной системы исследовали у детей 12 лет (5-е классы) школы г.Москвы. Обследованные дети были отнесены к 1 и II группам здоровья. Для оценки объемных, скоростных и временных параметров функции внешнего дыхания был использован аппаратно-диагностический комплекс (РиД 124, АКИВД 01). Проводились исследования: ЖЕЛ - жизненная емкость легких (л); ФЖЕЛ - объем форсированного выдоха жизненной емкости легких (л); ФЖЕЛ-ЖЕЛ -показатель, характеризующий проходимость дыхательных путей (л); ИТ - индекс Тиффно (ОФВ1/ЖЕЛ, в %); ОФВ1 - объем форсированного выдоха за 1 с (л); ПОС - пиковая объемная скорость выдоха (л*с); МОС25 - максимальная объемная скорость потока на уровне выдоха 25 % ЖЕЛ (л*с); МОС5о -максимальная объемная скорость потока на уровне выдоха 50 % ЖЕЛ (л*с); МОС75 - максимальная объемная скорость потока на уровне выдоха 75 % ЖЕЛ (л*с).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Значимые изменения в показателях соматометрии происходят к 13 годам, что может быть связано с пубертатной перестройкой. Уровни развития соматометри-ческих параметров в нашем исследовании мы оценивали «изолированно» друг от друга, пользуясь общими сигмальными отклонениями.
Таблица 1
Распределение детей 12-13 лет по уровню физического развития (в абсолютных единицах)
Возраст Длина тела, в см (Ь) Масса тела, в кг (М) Поверхность тела, в м2 (Б) Окружность грудной клетки, в см
12 лет 151,7±1,92 41,2±2,5 1,32±0,05 72,9±2,8
13 лет 167,2±3,23 62,4±2,6 1,70±0,04 87,2±1,9
Анализ показателей соматометрии (физического развития) по уровням развития позволил установить, что показатели длины и массы тела у детей обсле-
дованных соматотипов смещены в область средних и вышесредних значений, кроме детей торакального типа, у которых показатели массы тела «тяготеют» к нижесреднему уровню. Для показателей площади поверхности тела и окружности грудной клетки распределение значений близко к нормальному.
Таблица 2
Распределение детей 12-13 лет по уровню физического развития ( в % к количеству обследованных детей каждой группы)
Возраст, лет 12 13
Уровни Вышесредний 22,2 63,6
развития Средний 55,5 18,2
Нижесредний 22,2 18,2
Значения некоторых показателей дыхательной системы в возрасте 12 -13 лет представлены в таблицах 3 и 4. ЧД имеет тенденцию к уменьшению по возрастам и достоверные изменения (р<0,05) отмечены только к 13 годам. ОД меняется значительно к 12 годам (р<0,05). МОД, являясь интегрирующим показателем, включающим в себя ЧД и ОД, до 12 лет практически не меняется, и значимо возрастает к 13 годам (на 49,7 %; р<0,05). Динамика показателей, характеризующих биомеханические свойства системы дыхания, имеет соответствующую направленность онтогенетического развития. Так, скорость форсированного вдоха и выдоха за период обследования увеличиваются в 1,95 и 1,6 раза соответственно.
Таблица 3
Возрастная динамика показателей вентиляционной функции легких у детей 12-13 лет
Возраст Показатель ЧД ОД МОД МОД/кг ЖЕЛ ЖЕЛ/кг МВЛ РД
лет
12 М 19,66 0,45 8,18 0,2 2,61 64,26 59,38 51,2
± т 2,45 0,05 0,89 0,03 0,15 3,3 6,55 6,24
13 М 17,07 0,75 12,25 0,2 3,75 57,92 85,13 72,88
± т 1,15 0,1 1,39 0,02 0,22 4,22 4,96 4,46
Таблица 4
Возрастная динамика показателей бронхиальной проходимости у детей 12-13 лет
Возраст лет Показатель ОФВ1 Тиффно ПОС МОС25 МОС50 МОС75 СОС ОПОС
12 М ± т 2,24 0,12 96,39 1,53 4,9 0,31 4,78 0,32 3,79 0,31 2,25 0,28 3,43 0,3 0,5 0,04
13 М ± т 3,34 0,18 93,37 1,0 6,92 0,41 6,7 0,38 4,72 0,26 2,68 0,2 4,31 0,25 0,75 0,09
ЖЕЛ возрастает более чем в 1,5 раза. Жизненный показатель (ЖЕЛ/кг) мало меняется в исследованном возрастном диапазоне, с некоторым превосходством в 12 лет (в 1,13 раза). Резервные возможности дыхательной системы увеличиваются к 13 годам (ОФВ1 - в 1,42 раза; МВЛ и РД в 1,37 и 1,46 раза соответственно; р<0,05).
Способность произвольно подавлять стимул дыхания при его задержке на уровне общей емкости легких (ЗДоел) отражает развитие центральных механизмов регуляции дыхания и, дополнительно, способность дыхательной мускулатуры удерживать грудную клетку в максимально расправленном состоянии (табл.5). Эта способность у подростков 13 лет (55,64±4,93с) развита лучше, чем у школьников 12 лет (34,08±7,37с). Императивный стимул возобновления дыхания после задержки на уровне спокойного выдоха у детей 13 лет выше его длительности в 12 лет (26,64 с и 20,14 с соответственно).
Таблица 5
Возрастные изменения временных составляющих дыхательного цикла и длительности задержек дыхания у детей 12-13 лет
Возраст Показатель Тдц Твд Твыд Твд/Твыд ЗДоел ЗДфоел
лет сек сек сек сек сек
12 М ± т 3,45 0,55 1,51 0,16 1,94 0,22 0,79 0,02 34,08 7,37 20,14 5,24
13 М ± т 3,67 0,12 1,64 0,11 2,03 0,13 0,81 0,02 55,64 4,93 26,64 1,93
Следует отметить, что для детей 9-12 лет нормой считается величина индекса Кетле 220-360 г/см (у девочек несколько выше, чем у мальчиков). При значительном превышении значений индекса, говорят о различной степени ожирения [7]. Обследованные нами дети имели относительно нормальные значения весоросто-вого индекса, что связано с особенностями роста в этот возрастной период и низким содержанием в организме жировой ткани.
При распределении обследованных детей на группы по величине весоросто-вых индексов получили, что в группу с высоким весоростовым индексом попали мальчики и девочки, у которых индекс Кетле был выше 200 г/см. В группу с низким весоростовым индексом вошли мальчики и девочки 12 лет, у которых индекс Кетле был ниже 200 г/см. Среди 13-ти летних подростков таковых не было.
Хорошо заметно, что именно в зависимости от степени физического развития (в данном случае, величины весоростового индекса Кетле) распределяются значения объемных скоростей дыхания.
У детей 12 лет с высоким весоростовым индексом величина ФЖЕЛ больше на 22,5 %, ПОС. - на 5,1 %, МОС25 - на 29,3 %, МОС50 - на 32,8 %. Значения показателя МОС75 (показатель проходимости мелких бронхов) так же выше у детей с высоким весоростовым индексом на 27,5 %, чем у подростков с низким индексом. Подобным образом соотносятся и величины объемных скоростей дыхания у детей 13 лет. Хорошо просматривается также возрастная динамика (к 13 годам) обследованных детей.
Таким образом, дети физически более развитые, с высоким весоростовым индексом имеют нормальные, соответствующие возрасту значения легочных объемов и емкостей, а также показателей проходимости бронхов крупного и среднего калибра. Дети с низким весоростовым индексом несколько отстают от своих физически развитых сверстников по показателям проходимости дыхательных путей на всех уровнях.
В процессе улучшения физической подготовленности повышается эффективность работы сердечно-сосудистой системы и системы вентиляции, увеличивается мощность аэробных и анаэробных процессов энергообразования, происходят становление произвольной двигательной функции, оптимизация метаболизма и увеличение силы мышц. В основе возникновения как одномоментных, так и долговременных физиологических сдвигов лежит формирование нового уровня функционирования вегетативной нервной системы [1; 12]. Именно поэтому состояние вегетативной регуляции является определяющим фактором в процессе развития адаптации организма к физической нагрузке. Состояние симпато-парасимпатического баланса АНС во многом определяет адаптационные возможности ребенка. Функции дыхательных путей находятся под нервным контролем: через блуждающий нерв и ацетилхолин оказывается парасимпатическое влияние - стимулируется бронхоспазм и повышается секреция мокроты; симпатические
нервы и адреналин вызывают расслабление гладких мышц бронхов и снижение секреции мокроты. Хроническое воспаление дыхательных путей приводит к дисбалансу их симпатической и парасимпатической иннервации [10; 17]. Снижение резервных и адаптивных возможностей организма детей 8-12 лет вследствие ослабления роли симпатических влияний на функционирование различных систем организма наблюдали Е.А. Удовыдченко и О.А. Бутова [16], С.Б. Догадкина [5]. В результате предварительно проведенного тестирования методом кардиоинтерва-лографии были отобраны дети с преобладанием влияния симпатического отдела автономной нервной системы («симпатотоники»), со сбалансированной автономной регуляцией («нормотоники») и с преобладанием парасимпатического отдела автономной нервной системы («ваготоники»).
В возрасте 12-13 лет у «ваготоников» отмечаются более низкие величины резервных и биомеханических параметров дыхательной системы. Отмечено снижение ЖЕЛ и жизненного показателя у детей «ваготоников» по сравнению с «нор-мотониками» и «симпатотониками». У детей «ваготоников» снижается длительность фазы выдоха, что ведет к увеличению частоты дыхательных движений и, благодаря повышению величины дыхательного объема (на 10 %), минутный объем дыхания (МОД) у этих детей больше на 22,5 % по сравнению с «симпатотониками».
Таблица 6
Основные параметры функционального состояния системы дыхания у детей 12-13 лет (М ± т)
н о й л эт о Тип регу- ЖЕЛ, л ФЖЕЛ ОФВ1 л/с МВЛ, л*мин кг ПОС л/с МОС25 л/с МОС5 0 л/с МОС7 5 л/с
С 1,7±0,4 2,5±0,4 2,3±0,2 55,3±14 42,6±0, 1 4,7± 0,4 4,7±0,3 3,1±0, 1 1,7±0,1
й н т Н 1,7±0,1 2,7±0,3 2,3±0,3 53,9±2, 9 32,4±0, 1 4,6±0,3 2 4,1±0,6 3,2±0, 6 1,7±0,4
■ <ч В 1,5±0,1 2,3±0,2 2,1±0,2 4, -н ЧО 1Г1 ^т 36,3±0, 1 4,6± 0,5 4,43±0, 4 3,6±0, 5 1,9±0,3
Примечание: * Тип регуляции- С -симпатотоники; Н - нормотоники; В - ва-готоники
Яркую возрастную динамику показатели биомеханики проявляют в период полового созревания. Прирост соматометрических показателей в этот период ста-
новится скачкообразным. Возрастание силы и сократительной способности мышц к 12-13 годам, рост бронхиального дерева приводит к росту таких показателей как объемные скорости дыхания. В результате увеличиваются резервные возможности функционирования системы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Баевский Р.М., Берсенева А.П. Оценка возможностей организма и риск развития заболеваний. - М.: Медицина, 1997.
2. Безруких М.М. Здоровье и перегрузка - понятия несовместимые // Учит.газ. - 2007. - 01 мая (№18). - С. 20-21.
3. Безруких М.М. С каким здоровьем мы приходим в школу? // Здоровье детей. - 2000. - №. 1-2. - С. 14-15.
4. Безруких М.М. Учение, вредное для здоровья? // Семья и школа. - 2001. С. 23-25.
5. Догадкина С.Б. Особенности вегетативной регуляции сердечного ритма у детей 8 лет // Новые исследования. - 2011. - № 2. - С. 191-109.
6. Доскин В.А. Морфо-функциональные константы детского организма / В.А. Доскин, Х. Келлер, Н.М. Мураенко, Р.В. Тонкова-Ямпольская. - М.: Медицина, 1997. - 287 с.
7. Кузнецова Т.Д. Возрастные особенности дыхания детей и подростков. -М.: Медицина, 1986. - 128 с.
8. Кузнецова Т.Д. Развитие дыхательной функции легких // Физиология развития ребенка. - М., Педагогика, 1983. - С. 115-133.
9. Кузнецова Т.Д., Соколов Е.В. Характеристика дыхательной системы // Физиология подростка. - М.: Педагогика, 1988. - С. 94-107.
10. Макаревич А.Э. Заболевания органов дыхания. - Минск: Вышэйшая школа, 2000. - 363 с
11. Меерсон Ф.З. Адаптация сердца к большой нагрузке и сердечная недостаточность. - М.: Наука, 1975. - 263 с.
12. Соколов Е.В. Особенности вентиляционной функции легких и биомеханических характеристик дыхания у подростков 10-11 лет // Новые исследования. -- 2014. -№ 1 (38). - С. 48-56.
13. Соколов Е.В. Функциональное состояние системы дыхания у подростков 12 лет // Новые исследования. - 2014. - №3 (40). - С. 47-55.
14. Соколов Е.В., Разживина И.М. Индивидуально-типологические особенности состояния вентиляционной функции легких и биомеханических факторов дыхания у детей 9-13 лет, в зависимости от состояния здоровья // Новые исследования. - 2013. - № 1 (34). - С. 79-101.
15. Соколов Е.В., Кузнецова Т.Д., Самбурова И.П. Возрастное развитие резервных и адаптивных возможностей системы дыхания // Физиология развития ребенка. - М.: Образование от А до Я, 2000. - С. 167-185.
16. Удовыдченко Е.А., Бутова О.А. Адаптивные возможности организма детей второго периода детства // Материалы XIV Международного симпозиума «Эколого-физиологические проблемы адаптации». - М.: РУДН, 2009. - С. 413415.
17. Чечельницкая С.М., Желтухина Е.Л. Нарушения вегетативной регуляции у детей с бронхиальной астмой подросткового возраста // Укрепление здоровья в школе: Тез. докл. - Казань, 2000. - С. 100.
