CC BY
69
ЗДОРОВЬЕ, ОБРАЗ ЖИЗНИ, ЭКОЛОГИЯ
© МИХАЙЛОВА Л.А., КИМЯЕВА С.И.
УДК 612.2:612.17:616-053.7
ВЛИЯНИЕ ДВИГАТЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ НА СОСТОЯНИЕ СИСТЕМЫ ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ СТАРШЕКЛАССНИКОВ, ИМЕЮЩИХ ПОВЫШЕННЫЕ УЧЕБНЫЕ НАГРУЗКИ
Л.А. Михайлова, С.И. Кимяева ГБОУ ВПО Красноярский государственный медицинский университет им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого Минздравсоцразвития РФ, ректор -д.м.н., проф. И.П. Артюхов; ОУ «Школа космонавтики», Железногорск.
Резюме. Обследовано 129 старшеклассников, обучающихся по специальной учебной программе и находящихся на различном двигательном режиме. Показано, что при сохранении общих тенденций развития, присущих подростковому и юношескому возрасту, у лиц, дополнительно занимающихся в течение учебного года циклическими и игровыми видами спорта, отмечено увеличение резервных возможностей системы внешнего дыхания и некоторое изменение паттерна дыхания, что сопровождается также повышением общей выносливости организма.
Ключевые слова: подростки, внешнее дыхание, повышенные учебные нагрузки, двигательная активность.
Михайлова Людмила Аркадьевна - д.б.н., проф. каф. физиологии КрасГМУ; е-mail: [email protected].
Кимяева Светлана Игоревна - аспирант кафедры физиологии КрасГМУ; е-mail: [email protected].
Для современного обучения характерны увеличение объема информации, подлежащей усвоению, переход от традиционных способов ее
передачи к использованию компьютерных средств и телекоммуникационных сетей глобального масштаба, загруженность учащихся учебными заданиями, уменьшение времени активного отдыха, повышение доли статической нагрузки и др. Успешность обучения зависит не только от уровня знаний, умений и навыков, но и в значительной степени, от функционального состояния организма детей и подростков [2,3,7]. При разработке фундаментальных и прикладных аспектов проблемы адаптации к учебному процессу и здоровья школьников значительное внимание должно уделяться вопросам оптимизации их двигательной активности, которая
рассматривается как естественная потребность на всех этапах онтогенеза человека, в особенности в период развития, который совпадает с обучением в школе [4,8]. Двигательная деятельность - неспецифический раздражитель, который вовлекает в ответную реакцию все регуляторные механизмы, и выступает в качестве общего воздействия на организм человека.
В большинстве имеющихся работ, посвященных изучению состояния системы внешнего дыхания, отсутствуют данные о динамике основных показателей этой системы у лиц, обучающихся по специальной учебной программе, а также использования различных двигательных режимов в процессе обучения [1,5,6].
Цель проведенного исследования - выявить динамику основных показателей системы внешнего дыхания у школьников старших классов с повышенной учебной нагрузкой, находящихся на различном двигательном режиме.
Материалы и методы
Проведено динамическое обследование 129 школьников 15-17 лет, из них лиц мужского пола - 69 (53,5%) и лиц женского пола - 60 (46,5%), обучающихся по специальной учебной программе, разработанной для ОУ «Школа космонавтики» (Железногорск), и находящихся на различном двигательном режиме. Школьники контрольной группы находились на
обычном двигательном режиме с 2 уроками физкультуры в неделю, учащиеся экспериментальной группы имели повышенную двигательная активность (дополнительные занятия циклическими и игровыми видами спорта до 3-х раз в неделю с мощностью работы по ЧСС 130 - 150 уд/мин.). Обследование проводилось дважды: в сентябре и мае.
Состояние системы внешнего дыхания исследовалось на аппаратнопрограммном комплексе «Уа1еП;а+». 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 результатам функциональных проб Штанге и Г енчи. Полученные материалы обработаны с помощью пакета прикладных программ для Windows-2000. Анализ распределения исследуемых величин показал отклонения от нормального, что послужило основанием использовать непараметрические критерии Уилксона (анализ динамики показателей) и Фишера (межгрупповые различия) для расчета коэффициентов достоверности между группами. Обследования проведены в соответствии с юридическими и этическими принципами медико-биологических исследований у человека (заключение локального этического комитета КрасГМУ, протокол №40 от 04.05.2012).
Результаты и обсуждение Анализ динамики показателей системы внешнего дыхания (СВД) у старшеклассников, имеющих повышенную учебную нагрузку, выявил следующее. Отклонение основных показателей СВД от должных значений у всех обследованных групп не превышают допустимого в статистике уровня ±15%. Статистически значимые более высокие значения относительно должных величин отмечены в конце учебного года у школьников экспериментальной группы. Для юношей отклонения выявлены по следующим показателям: ЖЕЛ (на 8,0%, р<0,05); ОФВ1 (на 6,0 %, р< 0,05). Для девушек - это ЖЕЛ (на 10,0%, р< 0,05) и ФЖЕЛ (на 9,9%, р< 0,05), а для ряда скоростных показателей форсированного дыхания (МОС25, МОС50, ПОС) их уровень статистически значимо ниже должного уровня
на 12,0 - 7,0%. Для представителей контрольной группы отклонение исследуемых показателей СВД от должных величин находились в пределах 2 - 10%.
Согласно полученным данным, у школьников обеих групп отмечается положительная динамика основных показателей СВД. Однако, степень прироста их различна (табл. 1, 2).
Таблица 1
Основные параметры системы внешнего дыхания у юношей,
находящихся на разном двигательном режиме (медиана и квартили)
Показатель Контрольная группа (П = 31) Экспериментальная группа (n =38) Достовер ность различий
Начало года Конец года Начало года Конец года
1 2 3 4
ЖЕЛвд, л 4,52 [4,144,88] 4,50 [4,21-4,89] 4,79 [4,45-5,32] 5,05 [4,61-5,28] р2-4<0,01
РОвд, л 2,52 [2,353,03] 2,61 [2,26-2,83] 2,68 [2,43-3,02] 2,76 [2,60-3,10] р2-4<0,05
РОвыд, л 1,31 [1,151,46] 1,30 [1,18-1,44] 1,36 [1,25-1,50] 1,43 [1,32-1,56] р2-4=0,053
ДО, л 0,56 [0,480,59] 0,59 [0,56-0,60] 0,57 [0,49-0,60] 0,58 [0,55-0,60] р1-3=0,096 р1-2< 0,01 р3-4=0,093
ФЖЕЛ, л 4,28 [3,814,76] 4,12 [3,65-4,44] 4,43 [4,07-4,71] 4,47 [4,14-4,92] р 1 -3=0,057 р2-4< 0,01
ОФВ1, л 3,59 [3,264,05] 3,68 [3,40-4,06] 3,89 [3,63-4,15] 4,04 [3,73-4,30] р1-3< 0,05 р2-4< 0,01 р3-4< 0,01
Индекс Тиффно, % 86,4 [78,896,2] 92,8 [86,2-97,1] 89,4 [81,6-94,2] 90,6 [85,8-96,8]
ПОС, л/мин 7,29 [6,067,90] 7,18 [6,47-8,11] 7,54 [6,42-8,43] 7,73 [7,18-8,62] р 2-4< 0,01 р3-4< 0,05
МОС 25, л 6,64 [5,667,37] 6,67 [5,67-7,59] 7,10 [6,17-7,87] 7,14 [6,73-8,01] р 2-4< 0,05
МОС 50, л 4,92 [4,416,13] 5,35 [4,19-6,28] 5,58 [4,94-6,07] 5,52 [4,90-6,36]
МОС75, л 3,44 [2,834,16] 3,55 [2,87-4,21] 3,23 [2,87-3,74] 3,32 [2,79-3,83]
МОС85, л 2,37 [1,943,23] 2,65 [2,06-3,15] 2,32 [1,98-2,97] 2,34 [1,81-2,96]
СОС 25-75, л 4,90 [4,115,79] 5,03 [4,02-5,91] 5,24 [4,39-5,70] 5,22 [4,59-5,74]
СОС75-85, л 2,90 [2,393,72] 3,05 [2,47-3,58] 2,74 [2,29-3,31] 2,79 [2,34-3,23]
МОС200-1200, л 11,36 [10,020,8] 18,55 [11,6-30,4] 17,86 [10,925,0] 25,00 [16,731,3] р1-3< 0,05 р1-2< 0,05 р3-4< 0,05
ОПОС, л 0,70 [0,56- 0,67 [0,48-1,10] 0,84 [0,66-1,00] 0,71 [0,55-0,88]
1,11]
Тфорс.выд., с 1,98 [1,402,47] 1,75 [1,43-2,31] 1,93 [1,56-2,18] 1,71 [1,39-2,28]
Т ПОС, с 0,29 [0,200,41] 0,23 [0,18-0,37] 0,26 [0,20-0,37] 0,20 [0,15-0,27]
ПОС/МОС50, уе. 1,30 [1,221,54] 1,32 [1,20-1,57] 1,32 [1,21-1,43] 1,37 [1,27-1,60]
ОФВ1/ПОС, уе. 0,50 [0,470,56] 0,51 [0,47-0,57] 0,52 [0,49-0,58] 0,52 [0,48-0,57]
Таблица 2
Основные параметры системы внешнего дыхания у девушек, находящихся на разном двигательном режиме (медиана и квартили)
Показатель Контрольная группа (n = 35) Экспериментальная группа (П =25) Достовер ность различий
Начало года Конец года Начало года Конец года
1 2 3 4
ЖЕЛвд, л 3,46 [3,24-3,83] 3,47 [3,14-3,84] 3,62 [3,47-3,73] 3,61 [3,41-3,88] р 2-4=0,051
РОвд, л 2,00 [1,81-2,20] 1,89 [1,68-2,17] 2,12 [1,86-2,30] 2,08 [1,76-2,22]
РОвыд, л 0,97 [0,84-1,07] 0,94 [0,83-1,05] 0,96 [0,91-1,06] 1,00 [0,92-1,08] р2-4=0,097
ДО, л 0,46 [0,42-0,52] 0,49 [0,45-0,51] 0,49 [0,42-0,52] 0,50 [0,45-0,54]
ФЖЕЛ, л 3,12 [2,86-3,49] 3,02 [2,81-3,30] 3,34 [3,08-3,40] 3,27 [3,13-3,45] р2-4< 0,05
ОФВ1, л 2,85 [2,66-3,08] 2,77 [2,63-3,08] 2,74 [2,55-2,95] 2,96 [2,80-3,09] р2-4< 0,05
Индекс Тиффно, % 93,1 [85,7-97,8] 93,8 [88,4-98,9] 90,0 [81,5-95,6] 92,3 [85,9-96,6]
ПОС, л/мин 5,78 [5,05-6,11] 5,57 [4,70-6,05] 5,63 [5,05-6,13] 5,94 [5,13-6,46] р2-4< 0,05
МОС 25, л 5,44 [4,88-5,86] 5,31 [4,50-5,80] 5,35 [4,55-5,80] 5,52 [4,85-5,97]
МОС 50, л 4,57 [3,91-5,33] 4,21 [3,57-4,86] 4,42 [3,59-4,70] 4,24 [3,60-4,68]
МОС75, л 2,87 [2,22-3,39] 2,49 [2,17-3,39] 2,67 [2,40-3,36] 2,53 [2,13-2,95]
МОС85, л 2,09 [1,69-2,40] 1,81 [1,52-2,40] 1,75 [1,45-1,97] 1,76 [1,41-2,08] р1-3= 0,087
СОС 25-75, л 4,29 [3,65-4,83] 3,94 [3,30-4,56] 4,13 [3,29-4,49] 4,08 [3,39-4,35]
СОС75-85, л 2,45 [1,78-2,84] 2,09 [1,83-2,66] 2,14 [1,95-2,80] 2,09 [1,79-2,39]
МОС200-1200, л 11,9 [9,06-16,67] 19,23 [13,9-22,7] 11,9 [10,0-15,63] 19,23 [14,7-27,8]
ОПОС, л 0,80 [0,57-1,00] 0,65 [0,53-0,81] 0,68 [0,57-0,91] 0,53 [0,42-0,69]
Тфорс.выд., с 2,01 [1,58-2,90] 1,76 [1,41-2,06] 2,06 [1,90-2,30] 1,80 [1,57-2,32]
Т ПОС, с 0,34 [0,24-0,48] 0,24 [0,20-0,35] 0,31 [0,27-0,49] 0,23 [0,16-0,31]
ПОС/МОС50, у.е. 1,22 [1,10-1,30] 1,23 [1,15-1,39] 1,27 [1,15-1,42] 1,36 [1,29-1,50] р2-4 < 0,05
ОФВ1/ПОС, у.е. 0,52 [0,47-0,58] 0,53 [0,48-0,57] 0,52 [0,44-0,60] 0,49 [0,47-0,58]
Важнейшей характеристикой СВД, отражающей резервные возможности этой системы, является жизненная емкость легких (ЖЕЛ). Независимо от уровня двигательной активности и половой принадлежности во всех обследованных группах к концу учебного года наблюдается положительная динамика этого показателя, причем, у юношей экспериментальной группы это
увеличение происходит, в основном, за счет роста резервных объемов вдоха (РОвд: р < 0,05) и выдоха (РОвыд: р = 0,053), а для девушек только за счет РОвыд (р =
0,097). В конце учебного года ЖЕЛ у юношей экспериментальной группы превышает уровень контрольной на 12,2% (р<0,05). Показатель дыхательного объема (ДО) изменяется в пределах доверительного интервала. У старшеклассников контрольной группы статистически значимых отличий перечисленных показателей в начале и конце учебного года не выявлено.
Использование теста с форсированным дыханием позволило выявить следующие отличия в уровне функционирования СВД для лиц, находящихся на различном двигательном режиме. Установлено, что у школьников экспериментальной группы в отличие от сверстников, имеющих обычную двигательную активность, отмечен статистически значимо более высокий уровень показателей форсированного дыхания. Так, в конце учебного года объемные показатели форсированной ЖЕЛ (ФЖЕЛ) и форсированного вдоха за 1с (ОФВ1) у юношей, находящихся на повышенном двигательном режиме, отличаются от показателей контрольной группы на 8,5% (р < 0,01) и 9,6% (р < 0,01) соответственно. У девушек с повышенной двигательной активностью к концу года абсолютные значения РОвыд увеличиваются на 6,4%, ФЖЕЛ на 8,3%, ОФВ1 на 6,9%.
Индекс Тиффно относительно стабилен во всех обследованных группах.
Скоростные характеристики воздушных потоков также имеют отличия. Пиковая объемная скорость (ПОС) у школьников контрольной группы в течение года практически не изменяется, в то время как у представителей экспериментальной группы имеет место статистически значимый рост ПОС (на 6,6%, р<0,05), и в конце учебного года превышает показатели контрольной группы (р<0,05). Объем воздуха на пиковой скорости (ОПОС) имеет тенденцию к снижению в обеих группах. Кроме этого, время форсированного выдоха (Тфорс.выд.), как и время пиковой объемной скорости (Т ПОС) к концу учебного года в обеих группах независимо от пола
имеет тенденцию к снижению. Для юношей, имеющих повышенную двигательную активность, по сравнению с контрольной группой, в конце учебного года различия ТПОС было ниже на 13,3%, а Тфорс.выд. не выходило из доверительного интервала. У обследованных групп девушек эти показатели в конце года не отличаются. Статистически значимых отличий в показателях максимальной (МОС25 - МОС85) и средней объемных скоростях (СОС) в крупных и средних бронхах между исследуемыми группами в течение наблюдаемого периода не выявлено. Однако, максимальная скорость воздушного потока в мелких бронхах (МОС200-1200) к концу учебного года по сравнению с первым измерением в обеих группах возрастает: в экспериментальной группе у юношей на 40% (р<0,05), у девушек на 61,6% (р<0,001), а в контрольной эти изменения составили 63,2 % (р<0,01) и 53,8% (р<0,01) соответственно. Вместе с тем, относительные коэффициенты П0С/М0С50 и ОФВ1/ПОС являются величинами относительно стабильными, их медианы составляют 1,30-1,37 и 0,50 - 0,52 у.е.
Представляет интерес исследование некоторых показателей физической подготовленности и их динамика в течение исследуемого периода для лиц, находящихся на различном двигательном режиме. Результаты проведенных тестов с задержкой дыхания (пробы Штанге и Генчи) свидетельствуют о более высоких резервных возможностях СВД у лиц с повышенной двигательной активностью (рис.1,2).
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
71
80
61
I I
□ юнош/i
□ девушки
66
51
70
52,5
начало года
конец года I группа
начало года
конец года
II группа
Рис. 1. Медианы показателей пробы Штанге (с) у подростков с различной двигательной активностью.
Примечание:обозначения: * -р<0,05; ** -р<0,01 - внутригрупповые различия в
течение года;
# -р<0,05; ## -р<0,01; ### -р< 0,001 -межгрупповые отличия.
40
35
30
25
20
34
36
32
* # _|________
□ KHOLLM
□ девуи_ки
30
27
33
I
начало года
конец года I группа
начало года конец года II группа
*
*
Рис. 2. Медианы показателей пробы Генчи (с) у подростков с различной двигательной активностью.
Примечание: * -р<0,05 - внутригрупповые различия в течение года;
# - р<0,05 - межгрупповые отличия.
Так, старшеклассники (юноши и девушки), занимающиеся
циклическими видами спорта в течение учебного года, имеют положительную динамику указанных показателей: 15,1 и 14,3% (р<0,01), и 12,7 и 5,9% (р<0,05). Для юношей, находящихся на обычном двигательном режиме, эти изменения составляют 10% и 7,4%, для девушек этой группы различия не достоверны.
Кроме этого, следует отметить, что дополнительные занятия циклическими и игровыми видами спорта сопровождаются повышением показателей выносливости организма при выполнении прыжков на скакалке в течение одной, двух или трех минут (рис.3).
290
240
190
140
90
207
121
#########
233
130
□ 1 мин
□ 2 мин
□ 3 мин
юноши
J___I___L
202
20S
112
J----------1________L
390
340
290
240
190
140
90
начало года
294
213
127
## # #
конец годэ I группа
329,5
начало года
конец годэ
II группа
230
130
□ 1 мин
□ 2 мин
□ 3 мин
268,5
27S
девушки
200
119,5
* *
_1_
начало года конец года
I группа
начало года конец года
II группа
Рис.З. Медианы числа прыжков на скакалке (шт.) подростков с различной двигательной активностью.
Примечание: * -р<0,05; ** -р<0,01 - внутригрупповые различия в течение года;
# -р<0,05; ## -р<0,01 - межгрупповые отличия.
Юноши с повышенным двигательным режимом по общей выносливости в беге на 3 км на 8,7-14,1% превосходят результат сверстников контрольной группы; в скоростной выносливости в прыжках на скакалке: на 1-й минуте на 10-16,1 %; на 2-й минуте на 8,4-15,3%; на 3-й минуте на 11,1-19,3%. Согласно расчету по тесту Купера, общую физическую работоспособность юношей контрольной группы можно оценить как удовлетворительную в течение всего учебного года, в экспериментальной группе физическая работоспособность увеличивается к концу года и достигает хорошего уровня [1]. По физической подготовленности результаты девушек экспериментальной группы достоверно выше, чем у девушек
контрольной группы: по общей выносливости в беге на 2 км на 6,7 - 9,9%; по показателям скоростной выносливости увеличение в конце года составило 8,8 - 15
- 18,3 % соответственно на 1, 2, 3 минутах в прыжках на скакалке. Расчет по тесту Купера свидетельствует о том, что показатели девушек контрольной группы находятся в пределах удовлетворительной оценки общей физической работоспособности, а представительницы экспериментальной группы в начале года находятся в пределах хорошей физической работоспособности, а в конце года достигают высокого уровня общей физической работоспособности [1].
Таким образом, проведенные исследования позволили выявить отличия в уровне функционирования системы внешнего дыхания у старшеклассников, имеющих повышенные учебные нагрузки и находящихся на различном двигательном режиме. В течение года обучения у представителей всех групп выявлена положительная динамика таких показателей, как жизненная емкость легких, форсированная жизненная емкость легких, а также некоторых показателей, характеризующих выносливость организма. При сохранении общих тенденций развития, присущих подростковому и юношескому возрасту, у лиц, дополнительно занимающихся в течение учебного года циклическими и игровыми видами спорта, отмечено увеличение резервных возможностей системы внешнего дыхания и изменение паттерна дыхания. Так, у юношей с повышенной двигательной активностью в конце года сокращается время
форсированного выдоха; объем воздуха на пиковой скорости снижается, но возрастает максимальная скорость воздушного потока в мелких бронхах. Этот факт можно рассматривать как косвенное доказательство увеличения силы дыхательных мышц, что должно сопровождаться повышением экономичности работы системы внешнего дыхания. Значимые отличия между группами выявлены также по показателям нагрузочных тестов с задержкой дыхания на вдохе и выдохе. Для девушек эта динамика более сглажена. Параллельно с этим процессом наблюдается повышение общей выносливости организма.
THE INFLUENCE OF THE PHYSICAL ACTIVITY TO THE STATE OF EXTERNAL RESPIRATION IN SENIOR PUPILS WITH INCREASED
STUDY LOAD L.A. Mikhaylova, S.I. Kimyaeva Krasnoyarsk State Medical University named after prof. V.F. Voino-Yasenetsky
Abstract . Were examined 129 senior pupils studied by special education programs and under different physical activity. It is shown that under the general trends of development inherent in adolescence and early adulthood, the persons involved in additional activity during the school year by cyclical and competitive kinds of sports, was marked the increase of reserve capacity of external respiratory system and some changes in breathing pattern, which is also accompanied by increasing in overall stamina .
Key words: adolescents, external respiration, increased study load, physical activity.
Литература
1. Дубровский В.И. Валеология. Здоровый образ жизни. - М.:
КЕТОШСЛ-Л: Флинта, 1999. - 560 с.
2. Ирхина И.В., Ирхин В.Н., Ковалева Р.Е. Исследование взаимосвязи между состоянием здоровья и успешностью в обучении студентов
// Культура физическая и здоровье. - 2010. - №4.- С.54-55.
3. Криволапчук И.А. Психофизиологическая цена напряженной информационной нагрузки у детей и подростков 5-14 лет // Физиология человека. - 2008. - Т. 34, № 4. - С. 28-35.
4. Кокаева И.Ю. Формирование ресурса здоровья школьников в условиях регионального образовательного пространства // Вестник Адыгейского государственного университета. Серия 3: Педагогика и психология.-2010.-№4.-С.31-37.
5. Ламсков А. В. Физическая культура как средство гармонизации физического и социального здоровья студентов// Рос. научный журнал.
- 2010. - №15. - С.203-207.
6. Толстикова Н. В. Морфофункциональная оценка адаптации организма учащихся среднего Приобья к различным двигательным режимам// автореф. дис. ...канд. мед. наук. - Тюмень, 2007. - 25с.
7. Шенченко И. Ю., Климацкая Л. Г. Условия обучения и заболеваемость детей в школах малых городов Красноярского края // Гигиена и санитария. - 2008. - №5. - С.55-59.
8. Ямпольская Ю.А. Физическое развитие и функциональные возможности подростков 15-17 лет, обучающихся в школе и профессиональном училище // Педиатрия. - 2007. - №5. - С.69-72.
