CC BY
10
ХАРАКТЕРИСТИКА ПАРАМЕТРОВ СЕРДЕЧНОГО РИТМА У ДЕТЕЙ 9 - 11 ЛЕТ УРОЖЕНЦЕВ СРЕДНЕГО ПРИОБЬЯ
М.С. Ишбулатова1
БУ ВО Ханты - Мансийского автономного округа - Югры «Сургутский государственный университет», Россия
Проведено исследование вариабельности сердечного ритма у детей 9 - 11 лет уроженцев Среднего Приобья. С возрастом у младших школьников в регуляции сердечного ритма возрастает роль парасимпатической нервной системы. При спектральном анализе ВРС были отмечены изменения частотных компонентов спектра ВРС, а именно: с возрастом в группах девочек мы наблюдали увеличение мощности сверхнизкочастотного спектра (VLF), как в абсолютных цифрах, так и в процентном отношении.
Ключевые слова: адаптация, вариабельность сердечного ритма, дети младшего школьного возраста, уроженцы Среднего Приобья
Heart rate paramétrés in 9-11-year-old children from the mid-ob region. The paper presents the study of heart rate variability in 9 -11 year olds from the Middle Ob region. With age, the role of the parasympathetic nervous system in the heart rate regulation in primary school children is increasing. During the spectral analysis of heart rate variability (HRV), the changes in frequency components of HRV spectrum were observed. In particular, with age, in the groups of girls, there was detected the power increase of very low frequency spectrum (VLF), both in absolute numbers and in percentage.
Keywords: adaptation, heart rate variability, primary school children, natives of the Middle Ob.
Современный учебный образовательный процесс своей технологией, объемом информации, построением, спецификой занятий, условиями их проведения предъявляет к учащимся повышенные психофизиологические и физиологические требования, которые, как правило, превышают возрастные ментальные и физические возможности ребенка. Такое несоответствие приводит уже в младшем школьном возрасте к снижению функциональных резервов организма, его компенсаторных и адаптационных возможностей, нарушает своевременность созревания основных систем.
В условиях, в которых находятся современные школьники, необходимо осуществлять глубокий анализ влияния на организм детей педагогических технологий, базирующихся на компьютеризации воспитания и обучения детей. Интенсификация учебного процесса без учета возрастных и индивидуальных физиологических особенностей организма ребенка негативно сказывается на состоянии здоровья школьников [2; 4].
При проживании в условиях Севера необходимо также учитывать воздействие на детский организм климатических факторов (биотропное действие климата), состоящих из влияния отдельных метеоклиматических факторов: температу-
Контакты: 1 Ишбулатова М.С. - E-mail: <mari_ishbu.1976@mail.ru>
ры, циркуляции и влажности воздуха, атмосферного давления и др. Каждый из этих факторов в отдельности может оказывать влияние на различные функциональные системы ребенка. Часто интенсивность биотропного воздействия обусловлена не столько абсолютной величиной метеоэлементов, сколько скоростью их изменчивости - чем выше изменчивость того или иного фактора, тем меньше времени у организма для адаптации, и тем острее его ответная реакция [7].
Одним из индикаторов адаптационных реакций всего организма является оценка его функционального состояния по вариабельности сердечного ритма. Изменение ритма сердца - это универсальная реакция целостного организма в ответ на воздействие внешней среды, отражающая результат многочисленных регуля-торных влияний на сердечно - сосудистую систему. Нервная и гуморальная регуляции работы сердца изменяются значительно раньше, чем начинают выявляться энергетические, метаболические и гемодинамические сдвиги [3; 8].
Анализ вариабельности сердечного ритма является методом оценки состояния механизмов регуляции физиологических функций в организме ребенка, в частности, общей активности регуляторных механизмов, нейрогуморальной регуляции сердца, соотношения между симпатическим и парасимпатическим отделами вегетативной нервной системы [3; 5; 6; 8].
С целью выявления особенностей функционального состояния сердечно - сосудистой системы детей 9-11 лет Среднего Приобья, нами было проведено исследование параметров вариабельности сердечного ритма у учащихся младших классов г. Сургута.
ОРГАНИЗАЦИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В исследовании приняли участие учащиеся в возрасте 9 - 11 лет г. Сургута обоего пола, уроженцы Среднего Приобья. Возрастные границы определялись по дате рождения ребенка ± 6 месяцев.
Нами было исследовано 188 детей, относящихся к I и II группам здоровья. По возрастному составу группа была представлена следующим образом: мальчики 9 лет 30 (15,9 %) человек, девочки 9 лет - 33 (17,5 %) человека, мальчики 10 лет -30 (15,9 %) человек, девочки 10 лет - 30 (16,4 %) человек, мальчики 11 лет - 34 (17,9 %), девочки 11 лет - 31 (16,4 %) человек. Исследования проводились в первой половине дня на базе различных образовательных учреждений г. Сургута.
Анализ вариабельности сердечного ритма у детей мы проводили с помощью кардиоанализатора «Анкар - 131», производитель фирма «Медиком МТД» (г. Таганрог).
Обязательным условием включения в обследование было наличие добровольного письменного информированного согласия законных представителей ребенка.
Статистическую обработку данных проводили с помощью пакета прикладных программ Statistica 6.0. Результаты представлены в виде средней арифметической (М), ошибки средней арифметической (т). Анализ достоверности различий между группами осуществляли с использованием методов непараметрической статистики (и - тест Манна - Уитни). За критический уровень значимости было принято значение р< 0,05.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Сердечно - сосудистая система является чувствительным индикатором на любые изменения окружающей среды. Нами были исследованы некоторые параметры вариабельности сердечного ритма у младших школьников г. Сургута (табл. 1). Частота сердечных сокращений - один из самых лабильных показателей системы кровообращения. Величина ЧСС зависит от возрастных, половых и индивидуальных особенностей человека. В норме ЧСС в процессе онтогенеза с возрастом урежается, что связано с повышением тонической активности центров блуждающего нерва [1]. По данным, полученным в результате наших исследований, как у мальчиков, так и у девочек данная закономерность соблюдалась.
Одним из важнейших показателей вариационной пульсометрии является мода (Мо). В группе мальчиков с возрастом мы наблюдали увеличение моды, что свидетельствует о повышении роли парасимпатических влияний в регуляции сердечно - сосудистой системы и снижении степени влияния симпатического отдела вегетативной нервной системы. В группе девочек данный показатель сначала увеличивался у 10-летних по сравнению с 9-летними, а у 11-летних девочек мы наблюдали статистически незначимое снижение значения моды. При сравнении величины Мо между мальчиками и девочками мы отмечали, что данный параметр был выше во всех возрастных группах у мальчиков, чем у девочек, однако достоверных отличий мы не получили.
Амплитуда моды (АМо) - число кардиоинтервалов, соответствующих значению (диапазону) моды. Этот показатель отражает стабилизирующий (мобилизующий) эффект централизации управления ритмом сердца. В основном этот эффект обусловлен влиянием симпатического отдела вегетативной нервной системы. Согласно данным Р.М. Баевского с соавт., (2001) значения АМо в пределах 31 -49 % соответствуют вегетативному равновесию [1]. В наших исследованиях и у мальчиков, и у девочек всех возрастных групп значения АМо соответствовали данным значениям.
Показатели вариационного размаха (ВР) и среднего квадратичного отклонения (СКО) с возрастом изменялись как в группах мальчиков, так и в группах девочек. Значение ВР достоверно меньше было у 10-летних мальчиков по сравнению с 9-летними (р=0,04), а в группе мальчиков 11 лет данный параметр достоверно возрастал по сравнению с 10-летними детьми (р=0,0001). У девочек при сравнении возрастных групп мы наблюдали следующие изменения: показатели ВР и СКО у 9 и 10-летних детей были практически одинаковыми, а в группе 11-летних девочек данные параметры был достоверно выше, чем у девочек 10 лет (р=0,0009). С возрастом, как в группах мальчиков, так и в группах девочек возрастало влияние парасимпатической нервной системы, и у 11-летних мальчиков значение ВР соответствовало состоянию выраженной ваготонии, а у 11-летних девочек - умеренной ваготонии.
При проведении анализа изменения индекса вегетативного равновесия (ИВР) и вегетативного показателя ритма (ВПР) нами отмечено, что с возрастом значения данных показателей были нестабильны, т.е. влияние симпатического отдела вегетативной нервной системы на регуляцию сердечного ритма изменялось. Значения показателей ИВР и ВПР у 11-летних мальчиков и девочек были достоверно мень-
ше, чем у 10-летних. Величина параметров ИВР и ВПР у 10-летних детей показывала преобладание влияния в данной возрастной группе, как у мальчиков, так и у девочек симпатической нервной системы, а у 11-летних детей возрастало влияние парасимпатического отдела вегетативной нервной системы.
Таблица 1
Показатели вариабельности сердечного ритма у детей 9 - 11 лет г. Сургута (М±т)
Показатели вариабельности сердечного ритма/ ед. измерения Пол/ возраст (лет)
мальчики девочки
9 П= 30 10 П= 30 11 П= 34 9 П= 33 10 П= 30 11 п= 31
ЧСС, (уд/мин) 85,93 ±2,1 82,84 ±2,0 81,61 ±2,2 87,93 ±1,71 86,43 ±2,16 85,74 ±2,07
ЯК (м^ 741,67 ±14,4 743,76 ±16,13 747,65 ±15,42 715,48 ±16,95 717,23 ±19,2 738,59 ±15,62
Мода, (Мо, мс) 688,33 ±15,14 728,84 ±19,39 736,76 ±21,32 678,03 ±13,92 703,33 ±19,5 700,80 ±15,7
Амплитуда моды, (Амо, %) 38,0 ±2,8 42,22 ±3,32 34,79 ±1,9 39,12 ±2,11 39,82 ±2,53 35,18 ±1,92
Вариационный размах, (ВР, с) 0,37 ±0,04 0,26 ±0,03* 0,55 ±0,05* 0,32 ±0,03 0,31 ±0,03 0,44 ±0,04*
Стандартное отклонение КЯ - интервалов, (мс) 77,86 ±8,93 54,14 ±5,87* 93,37 ±10,08* 61,81 ±5,93 61,62 ±6,31 81,35 ±9,2*
Среднеквадратичное различие смежных КЯ, (RMSSD, мс) 88,63 ±13,48 55,89 ±7,49 111,27 ±14,03* 61,36 ±7,46 63,01 ±9,15 90,55 ±13,56
Индекс напряжения, (ИН,%/с*с) 129,35 ±21,65 191,03 ±42,33 69,78 ±11,25* 144,13 ±20,1 157,32 ±25,07 90,34 ±18,21*
Индекс вегетативного равновесия, (ИВР, %/с) 166,53 ±24,9 254,99 ±49,38 95,37 ±13,69* 184,7 ±23,1 202,86 ±30,1 115,64 ±18,11*
Вегетативный показатель ритма, (ВПР,1/с*с) 5,69 ±0,61 7,44 ±0,93 3,57 ±0,43* 6,47 ±0,61 6,72 ±0,76 4,43 ±0,57*
Показатель адекватности регуляции, (ПАПР, %/с) 57,69 ±5,26 60,63 ±5,93 49,67 ±3,45 59,36 ±3,92 59,69 ±4,68 52,34 ±4,08
Триангулярный индекс, (раз) 3,1 ±0,23 2,76 ±0,22 3,22 ±0,21 2,84 ±0,17 2,94 ±0,26 3,13 ±0,18
Примечание: * - достоверные отличия по сравнению с предыдущей возрастной группой р<0,05;
Среднеквадратичное различие смежных КЯ интервалов (RMSSD) показатель активности парасимпатического звена вегетативной регуляции, он отражает активность автономного контура регуляции. Чем выше значение RMSSD, тем ак-
тивнее звено парасимпатической регуляции. В группе девочек с возрастом мы наблюдали постепенное повышение данного показателя, что говорит об усилении влияния парасимпатической нервной системы на регуляцию сердечного ритма. У мальчиков нами было отмечено снижение данного параметра у 10-летних по сравнению с 9-летними школьниками, а в группе 11-летних значение RMSSD статистически значимо увеличилось (р = 0,001). Таким образом, в группе 10-летних мальчиков значительно возрастало влияние симпатического отдела нервной системы, однако с возрастом у 11-летних школьников превалирующей системой в регуляции ритма сердца снова становилась парасимпатическая нервная система.
Значения индекса напряжения (ИН) во всех возрастных группах свидетельствовали о состоянии вегетативного равновесия. Нами было отмечено, что показатель ИН достоверно снижался у 11-летних детей обоего пола по сравнению с детьми 10 - летнего возраста (р = 0,02). Индекс напряжения отражает степень централизации управления сердечным ритмом. Снижение значения ИН у 11-летних детей обоего пола свидетельствовало о возрастании влияния на регуляцию сердечного ритма парасимпатического отдела нервной системы.
По данным спектрального анализа ВРС обследованные младшие школьники 9 -11 летнего возраста характеризуется четко выраженными волнами высокой, низкой и очень низкой частот (табл. 2). При сравнении показателей ВРС между детьми разного пола нами отмечены достоверные отличия мощности сверхнизкочастотного спектра (VLF) в возрастных группах 9-летних детей в абсолютных единицах: у 9-летних мальчиков данный параметр был достоверно выше, чем у девочек этого возраста (р = 0,03). Значение VLF характеризует влияние высших вегетативных центров на сердечно-сосудистый подкорковый центр и является надежным маркером степени связи автономных (сегментарных) уровней регуляции кровообращения с сегментарными, в том числе с гипофизарно-гипоталамическим и корковым уровнем. В группе 9 летних девочек мы наблюдали более высокие показатели значения низкочастотного компонента (LF%), чем у мальчиков данного возраста (р=0,011). Значение индекса централизации (1С) в группе мальчиков 11 лет был достоверно выше, чем у девочек данного возраста (р= 0,031). Данный индекс отражает степень централизации управления ритмом сердца.
При анализе показателей ВРС мы отмечали ряд возрастных особенностей изменения частотных компонентов спектра ВРС. С возрастом в группах девочек мы наблюдали увеличение мощности сверхнизкочастотного спектра (VLF), как в абсолютных цифрах, так и в процентном отношении. Достоверные отличия нами получены в группах 10 и 11-летних девочек, у 11-летних девочек показатель VLF был достоверно выше, чем у 10 - летних (р=0,0004). Это может свидетельствовать об увеличении влияния симпатического отдела вегетативной нервной системы на регуляцию сердечного ритма. Амплитуда VLF тесно связана с психоэмоциональным напряжением и функциональным состоянием коры головного мозга. Показано, что VLF отражает церебральные эрготропные влияния на нижележащие уровни и позволяет судить о функциональном состоянии мозга [1].
Показатели значения низкочастотного компонента (LF %) в группах девочек с возрастом уменьшались. Достоверные различия нами получены в группах 10 и 11- летних девочек (р=0,0003).
Таблица 2
Спектральные показатели вариабельности сердечного ритма у детей 9-10 лет г. Сургута (М±т)
Показатели Пол/ возраст (лет)
вариабельности мальчики Девочки
сердечного 9 10 11 9 10 11
ритма/
ед. измерения п= 30 п= 30 п= 34 п= 33 п= 30 п= 31
Спектральная мощность дыхательных 9822,8 ±2680,2 3477 ±857,82* 11548 ±2902,2* 4341,2 ±1084,5 5143,8 ±1483,9 9310,87 ±3105,65*
волн, (НР, мсЛ2)
Спектральная мощ- 4360,3 2759,80 6980,82 3826,8 3099,1 4579,58
ность медленных ±894,3 ±631,48 ±1594,46 ±824,8 ±600,34 ±1177,88
волн I порядка, (ЪР, мсЛ2) *
Спектральная мощность медленных 1047,3 ±161,9а 578,88 ±131,74* 2949,12 ±764,96* 676,2 ±138,2а 1079,03 ±258,54 2552,61 ±451,79*
волн II порядка, (УЪР, мсЛ2)
Общая спектраль- 15212,1 6815,5 20731,02 9365,0 9314,0 16443,0
ная мощность, ±3429,2 ±1531,5* ±5044,47 ±1914,0 ±2074,25 ±4382,46*
(ТР, мсЛ2) *
% НР 48,8 44,81 45,5 44,87 44,55 43,67
±4,0 ±3,38 ±2,46 ±2,95 ±3,56 ±2,72
%ЪР 35,07 43,27 34,04 45,19 40,24 28,77
±2,37а ±2,75* ±2,01 *А ±2,76а ±2,92 ±1,55 *а
%УЪР 16,13 11,9 20,45 10,21 15,2 27,53
±2,91 ±1,56 ±2,36*а ±1,49 ±2,41 ±2,67*а
ЪР/НР (усл.ед.) 1,05 1,46 0,88 1,41 1,44 0,90
±0,15 ±0,35 ±0,09* ±0,21 ±0,26 ±0,19*
Индекс централизации, 42,71 ±18,7 17,50 ±3,88* 17,95 ±9,57а 24,84 ±6,65 9,95 ±1,35* 3,92 ±0,68*а
(1С)
Индекс дыхатель- 55,92 50,24 56,84 49,64 51,3 59,05±2,56
ных волн, (Шпогт, ±3,43 ±3,4 ±2,34 ±3,11 ±3,66
%)
Индекс медленных 44,08 49,76 43,15 50,36 48,72 40,94±2,56*
волн ±3,43 ±3,4 ±2,34 ±3,11 ±3,6
I порядка, (ЪРпогт, %)
Примечание: * достоверные отличия по сравнению с предыдущей возрастной группой р<0,05; А статистически значимые различия между показателями мальчиков и девочек - одного возраста; р<0,05
Индекс централизации (1С) отражает степень преобладания недыхательных составляющих синусовой аритмии над дыхательными. Значение индекса централизации во всех возрастных группах детей обоего пола с возрастом имело тенденцию к уменьшению. У 11-летних девочек данный параметр был достоверно
меньше, чем у девочек в возрасте 10 лет (р=0,0001). В группах девочек с возрастом мы наблюдали снижение значения 1С с 24,84 усл. ед. у 9-летних до 3,92 у 11-летних. У мальчиков с возрастом снижение 1С было менее значительно. Достоверно меньше 1С был отмечен нами у 11-летних девочек, чем у мальчиков данной возрастной группы (р= 0,032). Таким образом, снижение у школьников с возрастом показателя индекса централизации свидетельствует об усилении влияния центрального контура на сердечный ритм, вегетативная нервная система с функцией управления ритмом сердца не справляется, и ей на помощь приходит сосу-додвигательный (вазомоторный) центр и гуморальные механизмы регуляции.
Показатели ТР и ОТ в возрасте 10 лет как в группах мальчиков, так и в группах девочек были достоверно ниже, чем у 9-летних детей, однако в возрасте 11 лет у детей обоего пола данные параметры снова увеличивались.
Соотношение активности различных уровней регуляции оценивали с помощью вагосимпатического индекса (LF/HF). Данный индекс с возрастом увеличивался от 9 лет к 10 годам, как в группах мальчиков, так и в группах девочек, а у 11-летних детей значения вагосимпатического индекса уменьшались, что может свидетельствовать о повышении симпатических влияний на регуляцию сердечного ритма у 10-летних детей обоего пола.
Спектральный анализ ритма сердца интегрально отражает адаптацию организма к воздействию средовых факторов. Основными факторами, оказывающими влияние на организм младших школьников, являются социальные и школьные. Адаптация ребенка к социальным и школьным факторам риска достигается высокой физиологической ценой.
Влияние факторов среды на состояние организма не ограничивается только моментом их воздействия, но сказывается на дальнейшем развитии и формировании организма. Это определяет актуальность изучения физиологических механизмов, которые обеспечивают приспособительный характер развития на каждом этапе онтогенеза в гипокомфортных климатогеографических условиях Тюменского Севера. Высокие психоэмоциональные нагрузки, низкая двигательная активность, напряженный умственный труд, отсутствие полноценного отдыха являются провоцирующими факторами в ухудшении функционального состояния детей, родившихся и проживающих в суровых климатических условиях Севера.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Нарастание у младших школьников Среднего Приобья роли симпатической регуляции на сердечный ритм может свидетельствовать об относительном снижении адаптационных возможностей организма ребенка.
Увеличение с возрастом у детей младшего школьного возраста VLF, снижение значения индекса централизации может свидетельствовать об усилении влияния центрального контура (коры головного мозга, подкорковых нервных центров, сердечно - сосудистого центра продолговатого мозга) на регуляцию сердечного ритма, что может быть следствием выраженного психоэмоционального напряжения у школьников.
Работа выполнена при поддержке гранта регионального конкурса проектов в области фундаментальных исследований, приказ Департамента образования и молодежной политики Ханты-Мансийского автономного округа -Югры от 22.11.2016 № 1724 «О предоставлении в 2016 гранта на реализацию проекта регионального конкурса фундаментальных исследований, утвержденного к финансированию на 2016 год в одностороннем порядке за счет средств Ханты-Мансийского автономного округа - Югры»
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Баевский Р.М. Анализ вариабельности сердечного ритма при использовании различных электрокардиографических систем (методические рекомендации) / Р.М. Баевский, Г.Г. Иванов, Л.В. Чирейкин, А.П. Гавридушкин, П.Я. Довгалев-ский, Ю.А. Кукушкин и др. // Вестник аритмологии. - 2001. - № 24. - С. 65-87.
2. 2.Безруких М.М. Сохранение здоровья детей как важное направление развития системы образования //Научные исследования в образовании. - 2011. -№ 7. - С. 3 - 10.
3. Криволапчук И.А. Стрессовая реактивность сердечно - сосудистой системы у школьников в период второго детства / И.А. Криволапчук, Г.А. Зайцева, И.И. Криволапчук, А.П. Буслаков, Р.М. Носова, С.А. Бондарева // Новые исследования. - 2014. - № 3 (40). - С. 20-30.
4. Кучма В.Р., Шубочкина Е.И., Сафонкина С.Г., Молдованов В.В. Санитар-но - эпидемиологическое благополучие и риски здоровью детей и подростков при обучении в образовательных учреждениях // Анализ риска здоровью. - 2014. -№ 1. - С. 65-73.
5. Литовченко О.Г., Собакарь В.Н., Шипилова Г.Н. Функциональное состояние и резервные возможности сердечно-сосудистой системы учащихся Среднего Приобья 7-20 лет // Теория и практика физической культуры. - 2014. - № 6. -С. 90.
6. Томилова Е.А. Индивидуально-типологическая характеристика сердечно
- сосудистой системы у детей младшего школьного возраста // Электронный научно - образовательный вестник «Здоровье и образование в XXI веке». - 2011.
- № 9 (Т.13). - С. 448-449.
7. Хаснуллин В.И., Хаснуллин П.В. Современные представления о механизмах формирования северного стресса у человека в высоких широтах // Экология человека. - 2012. - № 1. - С. 3-11.
8. Шарапов А.Н., Безобразова В.Н., Догадкина С.Б., Кмить Г.В., Рублева Л.В. Функциональные характеристики кардио-васкулярной системы у младших школьников с различными типами вариабельности сердечного ритма // Новые исследования. - 2015. - № 1(42). - С. 38-49.
