CC BY
44
у школьников
12 3
Минина Е. Н. , Богач И. Н. , Файнзильберг Л. С.
Минина Елена Николаевна /Minina Elena Nikolaevna - кандидат биологических наук, доцент;
2Богач Ирина Николаевна /Bogach Irina Nikolaevna - аспирант, кафедра теории и методики адаптивной физической культуры, физической реабилитации и оздоровительных технологий,
Таврическая академия,
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение Высшего образования Крымский федеральный университет им. В. И. Вернадского, г. Симферополь, Российская Федерация
3Файнзильберг Леонид Соломонович /Fajnzil'berg Leonid Solomonovich - доктор технических наук, профессор, Международный научно-учебный центр информационных технологий и систем НАН и МОН Украины, г. Киев, Украина
Аннотация: в статье представлены результаты исследований раннего выявления донозологического нарушения функционирования кардиореспираторной системы и сниженных адаптационных резервов школьников. Было обследовано 218 условно здоровых школьников разных возрастов. С помощью прибора «Фазаграф®» измеряли параметры кардиогемодинамики, а с помощью капнографа «Еламед» определяли напряжение СО2 в последней фракции выдыхаемого воздуха. Были определены типы дыхания и показатель QT эталонного цикла. Определяли индекс эффективности кардиореспираторного сопряжения по формуле ИЭКРС= QT/ДДЦ усл.ед.
Abstract: in the present article suggested consideration of studies of early detection prenosological malfunctions and reduced adaptation reserves schoolchildren were examined 218 apparently healthy students of different vozrastov.S using the device «Fasegraph®» measured parameters of cardiac hemodynamics, and with capnograph «Elamed» determined by the voltage of CO2 in the last fraction of exhaled air. It has been identified types of respiratory rate and the reference cycle. Define an index of cardiorespiratory coupling efficiency formula IEKRS = QT / T DTsusl.e.
Ключевые слова: кардиореспираторное сопряжение, капнография, эталонный цикл.
Keywords: cardiorespiratory interface, kapnografya, reference cycle.
Введение. В настоящее время большую тревогу вызывает ухудшение состояния здоровья и функционального состояния детей [3]. По данным Института гигиены детей и подростков, более чем у 50 % детей имеются функциональные отклонения в состоянии здоровья, а по мнению академика Разумова А. Н. «здоровье здоровых» в настоящее время вызывает серьезные опасения. При этом в процессе жизнедеятельности организму ребёнка приходится адаптироваться к целому комплексу неадекватных внешних условий, которые могут существенно повлиять на его резервные возможности и устойчивость к различным заболеваниям [4]. Значимым фактором, влияющим на состояние здоровья подрастающего поколения, является и обучение в образовательных учреждениях, которое совпадает с периодом интенсивного роста и развития ребенка, когда организм наиболее чувствителен к воздействию условий окружающей среды [5].
Состояние кардиореспираторной системы является интегративным показателем адаптационно -приспособительной деятельности организма. Как известно, между органами дыхания и сердечно-сосудистой системой существует очень тесная анатомическая и функциональная взаимосвязь. Изменения одной системы ведут к изменениям другой, имея в основе компенсаторный характер, направленный на сохранение постоянства внутренней среды организма. В тех случаях, когда действующий фактор превышает адаптационные возможности кардиореспираторной системы, возникает патологический процесс, включающий как функциональные, так и структурные нарушения [1].
Возрастные преобразования кардиореспираторного сопряжения обладают ярко выраженной гетерохронностью и наличием периодов, когда она наиболее уязвима к факторам внешней среды, что сопровождается изменением вегетативной регуляции и дисфункциональными типами дыхания [2].
В условиях ограниченности адаптационных резервов, свойственной растущему организму, любое увеличение нагрузки, умственной или физической, можно рассматривать как дистрессорное воздействие, носящее длительный и устойчивый характер [6]. На фоне гетерохронности развития сердечно-сосудистой системы и неэффективного кардиореспираторного сопряжения это приводит к снижению адаптационных резервов, возникновению ситуации рассогласования механизмов регуляции вегетативных функций. В этом случае жизнедеятельность осуществляется в режиме неустойчивой адаптации, которая проявляется у детей в виде ухудшения работоспособности, повышенной утомляемости и снижения устойчивости к неблагоприятным воздействиям.
Цель исследования - выявление и практическое апробирование нового методического подхода выявления кардиореспираторного десинхроноза для дальнейшей эффективной и своевременной коррекции.
Материалы и методы исследования. Было обследовано 218 условно здоровых школьников разных возрастов, условно определены группы младших школьников на примере 6 лет, средних школьников на
примере 10 и 14 лет и старших школьников на примере 16-17 лет. Индекс Хильденбранта рассчитывали по формуле:
ИХ=ЧСС / ЧД , (1)
где ЧСС - частота сердечных сокращений (уд/мин), а ЧД - частота дыхания (цикл/мин).
Регистрацию и анализ ЭКГ в фазовом пространстве проводили с помощью программно-технического комплекса «ФАЗАГРАФ®». В этом комплексе реализован оригинальный подход к компьютерному анализу и интерпретации ЭКГ, который основан на переходе от скалярного представления одноканальной ЭКГ z(t), регистрируемой во временной области, к векторному представлению в виде фазового портрета в координатах z(t), Z(t), где z(t) - первая производная сигнала об электрической активности сердца [7].
Комплекс разработан в Международном научно-учебном центре информационных технологий и систем НАН и МОН Украины и выпускается серийно. С помощью комплекса «ФАЗАГРАФ®» измеряли параметры кардиогемодинамики: ЧСС, ИН по А. Р. Баевскому, а так же длительность QT эталонного кардиоцикла. С помощью капнографа «Еламед» определяли напряжение СО2 в последней фракции выдыхаемого воздуха. Статистическую обработку полученных результатов исследований проводили с помощью программного пакета STATISTICA 6.0 (StatSoft, Inc., USA). Оценки расхождения распределений признаков проводились с помощью критерия согласия Колмогорова-Смирнова. Достоверность различий между одноименными показателями в независимых выборках оценивали с помощью непараметрического U-критерия Mann-Whitney.
Результаты и их обсуждение. На первом этапе наших исследований были выявлены возрастные особенности типов дыхания детей школьного возраста. При этом мы учитывали, что у детей более низкая эффективность легочной вентиляции выражается в ином газовом составе выдыхаемого воздуха. Чем меньше возраст, тем больше процент кислорода и тем меньше процент углекислого газа в выдыхаемом и альвеолярном воздухе, т. е. кислород используется детским организмом менее эффективно. Однако степень выраженности этого явления во всех возрастных группах был не однороден.
Так, тахапноический паттерн дыхания со средними значениями 22,2±2,4 цик/мин был характерен школьникам 1, 5 и 9 классов. Несмотря на достоверное снижение частоты дыхательных движений у учащихся 11 класса до значений 17,3±1,5 цик/мин, процент дисфункциональных проявлений дыхания по показателю РеЮ02 увеличивался. Как показали наши исследования, дезадаптационные состояния системы внешнего дыхания в различных возрастных группах различались как количественно, так и по качественному составу.
На втором этапе нами был проведен анализ показателя QT эталонного кардиоцикла, который с высокой информативностью определял особенности развития сердечно-сосудистой системы. Информативность показателя QT определяли с использованием ROC-анализа. Было выявлено, что при определении возрастных различий на уровне значения QT= 0,43 мс, чувствительность составила 73 % и специфичность 75 % (рис. 2).
Рис. 1. Экспериментальная ROC-кривая, построенная по результатам анализа показателя QT
При этом этот показатель достоверно различался во всех возрастных группах, кроме групп школьников шести и десяти лет (рис. 2).
Рис. 2. Средние значения показателя QT эталонного кардиоцикла в различных возрастных группах школьников
Укорочение QT на фоне возрастного снижения ЧСС вероятно объясняется оптимизацией скорости биосигнала и диастолической функции миокарда.
Но важным фактором в оптимизации адаптационных механизмов, вероятно, является не абсолютное значение этого показателя, а его соотнесение к длительности дыхательного цикла с определением индекса эффективности кардиореспираторного сопряжения (ИЭКРС), который мы рассчитывали по формуле:
ИЭКРС = QT/ДДЦ (усл. ед.), (2)
где QT - длительность QT интервала эталонного кардиоцикла (с), ДДЦ - длительность дыхательного цикла (с). Мы произвели расчёт этого индекса с учётом типа дыхания по уровню углекислого газа в выдыхаемом воздухе.
Нами было выявлено, что индекс Хильденбранта находился в одном диапазоне и точно не отражал уровень дисбаланса, и использование этого показателя у контингента условно здоровых детей оказалось не информативным. Поэтому диапазон нормы 2,8-4,9 усл. ед. индекса Хильденбранта не позволяет ранжировать функциональное состояние детей.
Напротив, при использовании предлагаемого индекса (2), в котором фигурирует показатель QT, сложилась явная картина дисфункционального кардиореспираторного сопряжения. Так, в группах гипо- и гепер- капнии отношение QT/ДДЦ значительно превышает и соответственно снижены относительно группы нормокапнии (рис. 3).
QT/ДДЦ, ед
0r2S ------*-
гипокапния нормокалния гиперкапния
Рис. 3. Изменение индекса эффективности кардиореспираторного сопряжения (ИЭКРС) в различных возрастных группах школьников с учётом типа дыхания
Вероятно, диапазон этого значения в границах 0,12-0,13 ед. отражает наиболее адекватное кардиореспираторное функционирование. Интересно, что и напряжение механизмов регуляции в этой группе по показателю ИН было наименьшим (рис. 4).
Рис. 4. Изменение индекса напряжения (ИН) в различных возрастных группах школьников
с учётом типа дыхания
Данный факт ещё раз подтверждает гипотезу об адекватности выявленных численных значений отношения QT/ДДЦ и возможности применении этого индекса в оценке кардиореспираторного дисбаланса и как критерия адаптационного резерва.
Выводы:
1. Были определены возрастные особенности типов дыхания детей школьного возраста и выявлено следующее, что чем меньше возраст, тем больше процент кислорода и тем меньше процент углекислого газа в выдыхаемом и альвеолярном воздухе.
2. В исследовании применили показатель QT эталонного кардиоцикла. Информативность показателя QT определяли с использованием ROC-анализа. Было выявлено, что на уровне значения 0,43 мс при определении возрастных различий чувствительность QT составила 73 %, специфичность 75 %.
3. Предложен индекс эффективности кардиореспираторного сопряжения по формуле ИЭКРС= QT/ДД (усл. ед.). При использовании этого индекса с применением QT, сложилась явная картина дисфункционального кардиореспираторного сопряжения.
4. На основании проведенных экспериментальных исследований установлено, что численное значение отношения QT/ДДЦ возможно применять как при оценке кардиореспираторного дисбаланса, так и при оценке резерва адаптации.
Литература
1. Ананьева H. A., Ямпольская Ю. А. Физическое развитие и адаптационные возможности школьников // Вестник Российской АМН. - М.: Медицина, 1983. - № 5. - С. 19-24.
2. Баканычев А. В. Возможность управления состоянием функциональной системы дыхания / В кн.: Патофизиология органов и систем. - М.: РГМУ, 1996. - С. 81-103.
3. Баранов А. А. Здоровье российских детей // Педагогика. - 1999. - № 8. - C. 41-44.
4. Баранов А. А. Состояние здоровья детей и подростков в современных условиях: проблемы, пути решения // Российский педиатрический журнал - 1998. - № 1. - С.5-8.
5. Вельтищев Ю. Е. Концепции риска болезни и безопасности здоровья ребенка. Лекция 2. // Российский вестник перинатологии и педиатрии. Приложение к журналу. - 1994. - 83 с.
6. Сысоенко Н. В. Скрининговая оценка адаптации учащихся к учебной нагрузке // I Конгресс Российского общества школьной и университетской медицины и здоровья: Тезисы докладов. — М.: НЦЗД РАМН, 2008. — С. 171-172.
7. Файнзильберг Л. С. Компьютерная диагностика по фазовому портрету электрокардиограммы / Л. С. Файнзильберг. - К. Освита Украины, 2013. - 190 с.
