CC BY
22УДК: 796.01:61
ВОЗРАСТНАЯ
динамика показателей сердечно-сосудистой системы у детей школьного возраста (7-17 лет) в покое и при физической нагрузке
Доктор биологических наук, профессор Г.В. Чернова Кандидат биологических наук Т.Е. Алешина Р.Б. Тарамакин
Кандидат биологических наук, доцент И.Р. Самойлова Кандидат биологических наук А.Н. Романова Н.Б. Литовка
Калужский государственный университет им. К.Э. Циолковского, Калуга
AGE-RELATED DYNAMICS OF CIRCULATORY INDICES OF SCHOOLCHILDREN (AGED 7-17) AT REST AND DURING EXERCISE G.V. Chernova, professor, Dr.Biol. T.E. Aleshina, Ph.D. R.B. Taramakin
I.R. Samoylova, associate professor, Ph.D.
A.N. Romanova, Ph.D. N.B. Litovka
Kaluga state university named after K.E. Tsiolkovsky, Kaluga Key words: cardiovascular system, arterial pressure, heart rate, schoolchildren, physical loading, orthostatic test.
The purpose of the study was to investigate the age-related features of the HR functional indices in Kaluga schoolchildren at rest and after exercise. The analysis of the findings of the studies of the CVS functional activity of 7-17-year-olds while growing revealed a specific regularity in the age manifestation of the features. In most cases development of children is correlated with decrease and increase in some years of the indices showing the heterochronic manner of the CVS regulation during human ontogenesis. By the age of 17 the value of systolic blood pressure (SBP) significantly increased by 9,62 mmHg for boys and 6,14 mmHg for girls, diastolic blood pressure DBP rose by 7,43 and 8,97 mmHg correspondingly, pulse pressure (PP) did not change in boys and girls, HR dropped by 27,06 bpm (p<0,001, for boys), 26,63 bpm at p<0,001 (for girls), compared to the age of 7. The indices characterizing variability of the features in age groups indicate to significant variance in SBP, moderate - DBP and HR, expressed - PP, respectively. When using multiple approaches to identify the CVS response to additional physical loading, it was proved to have age issues. The exception was the orthostatic test when the unwanted effect was marked in 9, 10, 11 year olds. The allocated heterochrony in the display of the features in the aspect of CVS provokes the necessity of taking into account their peculiarities of the correct motor mode of schoolchildren.
Ключевые слова: сердечнососудистая система, артериальное давление, частота сердечных сокращений, школьники, физическая нагрузка, ортостатическая проба.
Введение. Мониторинг физического здоровья учащихся повышает оздоровительную и тренирующую эффективность физического воспитания. При этом оценка и контроль функционального состояния учащихся стимулируют внедрение в образовательную практику его новых здоровьесберегающих и здоро-вьекорригирующих технологий [7].
Известно, что в процессе развития ребенка во всех его органах и системах происходит ряд существенных морфофункциональных изменений [1-3]. Для обеспечения нормальной жизнедеятельности человека на всех этапах онтогенеза большую функциональную нагрузку выполняет сердечно-сосудистая система (ССС).
Поэтому постоянно актуальным является прослеживать не только возрастную динамику показателей ССС, но и реакции этой системы в ответ на воздействие (физическую нагрузку), так как наблюдается изменение функционального состояния не одной отдельно взятой системы, а организма в целом, мобилизация его адаптивных возможностей [4].
Целью данного исследования было изучение возрастных особенностей функциональных показателей ССС школьников обоего пола, проживающих в Калуге, в состоянии покоя и после физической нагрузки.
Методика и организация исследования.
В исследовании приняли участие 602 школьника (327 мальчиков и 275 девочек) в возрасте от 7 до 17 лет, обучающихся в СОШ г. Калуги. У них контролировали ряд морфологических признаков и основные показатели гемодинамики: частоту сер-
дечных сокращений (ЧСС), артериальное давление (АД), изменение ЧСС при уменьшении венозного возврата крови к сердцу. чСс оценивали в состоянии относительного покоя, в условиях выполнения стандартной физической нагрузки (20 приседаний за 30 с) и в период восстановления (3 мин), при проведении активной ортостатической пробы регистрировали величину ЧСС в состоянии лежа и сразу после вставания.
При обработке результатов с использованием современных компьютерных статистических пакетов были рассчитаны показатели, характеризующие общую тенденцию проявления признаков и их изменчивость [5]: средняя величина, среднее квадратичное отклонение, коэффициент вариации, ошибка репрезентативности и другие показатели.
Результаты исследования и их обсуждение. АД, являясь одним из наиболее важных показателей периферической гемодинамики, отражающих работу всей ССС, в процессе развития детей обнаруживает определенные изменения (табл. 1 и 2). При этом в некоторые возрастные периоды отмечается рост систолического и диастолического давления (САД и ДАД).
Из данных табл. 1 следует, что САД у мальчиков 7-8 лет статистически значимо не изменялось, к 9 годам несколько понизилось (р<0,05), затем в 11 лет возросло на 9,5 мм рт. ст. (р<0,01), следующее повышение (р<0,05) произошло к 14 годам без дальнейших достоверных сдвигов до 17 лет. В ряду последовательных годичных изменений САД у девочек имелось 2 повышения: в 11 (р<0,05) и в 16 лет (р<0,05) при тенденции к изменению (р<0,1) к 10 годам (по сравнению с предыдущим возрастным периодом), половые различия с превышением САД у мальчиков отмечены в 14 (р<0,05), 15 (р<0,001) и 17 лет (р<0,01).
Возрастные изменения ДАД более выраженными были у мальчиков (см. табл. 1). У них наблюдалось достоверное повышение ДАД на 21,29 мм рт. ст. (р<0,001) в 9 лет (по сравнению с 8 годами), понижение на 18,02 мм рт. ст. (р<0,001) к 10 годам. Можно отметить еще 2 изменения: снижение (р<0,01) у 13-летних мальчиков по сравнению с 12-летними (р<0,01), возрастание (р<0,001) к 14 годам без дальнейших существенных изменений до 17 лет.
У девочек ДАД не претерпевало статистически значимых изменений. Заметна лишь тенденция (р<0,1) к уменьшению у 15-летних девочек по сравнению с 14-летними. Половая принадлежность детей обусловила различия в величинах ДАД у 7 (р<0,05), 9 (р<0,001), 15 (р<0,05), 17-летних (р<0,05) (см. табл. 2).
Очевидно, что особенность динамики САД и ДАД должна была отразиться на изменении пульсового давления (ПД). Видно (см. табл. 1, 2), что оно не испытывало существенных сдвигов у мальчиков и девочек в ряду последовательных возрастных периодов. Достоверное повышение ПД (р<0,001) выявлено у мальчиков только в 11-летнем возрасте. В 8, 9-летнем возрасте (по сравнению с предыдущими годами) наблюдалась лишь тенденция к увеличению или уменьшению ПД. У девочек статистически значимые изменения (р<0,05) проявились (по сравнению с предшествующим возрастом) в 8, 14, 16, 17 лет. Половые различия с изменениями ПД отмечены у детей 15 (р<0,001) и 17 лет (р<0,05).
Можно заметить (см. табл. 1), что повышение САД у мальчиков от 7 до 17 лет было сопряжено с определенными интервалами в его изменениях: 1-й период включает возраст 7-10 лет, когда не наблюдалось возрастания САД, 2-й период (11-13 лет) характеризовался выраженным подъемом его значений; 3-й (14-17 лет) - обнаруживал самые высокие показатели, в то время как в изменении ДАД до 13 лет включительно происходило как увеличение, так и уменьшение значения признака, в 14 лет он установился на определенном уровне и статистически не изменялся до 17 лет. Такие изменения САД и ДАД не приводили в большинстве случаев к существенным сдвигам ПД.
В возрастной динамике САД, ДАД и ПД девочек трудно выделить какую-либо периодизацию, так как проявлялась гетерохронность изменений. Данная особенность было свойственна и частоте сердечных сокращений (ЧСС). Выявлено [6], что формирование системы управления деятельностью сердца имеет гетерохронный характер во всех возрастно-половых группах детей независимо от группы здоровья.
Половые особенности обнаружены в частоте сердечных сокращений только у детей 11 лет при более высоком значении (р<0,05) у девочек (см. табл. 1, 2). В целом же ЧСС снижалась с возрастом.
Таблица 1. Возрастные изменения показателей сердечно-сосудистой системы у мальчиков
Возраст, лет Значение признака
САД ДАД ПД ЧСС
7 104,23±1,88 65,65±1,76 38,55±1,31 93,68±2,06
8 106,00±2,17 63,21±1,80 42,79±2,00* 91,14±2,48
9 100,00±1,93* 84,50±2,05*** 38,33±1,80* 84,50±2,05*
10 104,44±1,95 66,48±1,68*** 37,96±1,34 83,56±2,04
11 113,94±1,95** 69,03±1,71 44,90±1,42*** 85,42±2,25
12 116,59±1,61 71,88±1,48 44,72±1,59 87,25±2,73
13 111,96±2,31 64,46±1,69** 47,50±2,28 86,71±2,89
14 118,50±2,38* 74,58±1,67*** 43,93±2,09 80,70±2,03*
15 116,91±1,98 72,21±1,73 44,71±1,49 77,06±1,88
16 116,23±2,51 72,42±1,83 43,81±2,28 73,54±1,71
17 113,85±1,48 73,08±1,21 40,77±0,53 66,62±1,09**
Примечание. Здесь и в табл. 2 показатели выражены в виде средней величины с ее ошибкой репрезентативности. Достоверность между последующими возрастными группами показана при р<0,05 - *, р<0,01 - **, р<0,001 - ***, р<0,1 (тенденция к изменению) - *, половые различия - в скобках.
Таблица 2. Возрастные изменения показателей сердечно-сосудистой системы у девочек
Возраст, лет Значение признака
САД ДАД ПД ЧСС
7 102,00±1,84 60,33±1,64(*) 41,67±1,30(*) 92,40±2,17
8 106,17±2,18 61,17±1,47 45,00±2,08* 93,60±1,81
9 101,43±3,89 66,43±3,73(***) 35,00±3,45 90,86±6,69
10 109,23±2,18* 67,31±2,16 41,92±3,33 79,69±2,92
11 115,28±1,61* 68,45±1,65 46,83±1,44 92,00±2,43**(*)
12 117,95±3,06 71,10±1,28 45,70±2,83 92,20±3,06
13 113,28±1,89 68,62±1,33(*) 44,66±1,72 90,76±1,93
14 109,57±2,54(*) 71,90±2,20 37,67±2,76*(*) 79,24±2,74**
15 104,29±2,27(***) 66,79±1,71*(*) 37,50±1,22(***) 69,14±1,62**
16 112,00±2,53* 69,00±2,00 43,00±1,73* 72,64±1,12*
17 108,14±1,31(**) 69,30±1,02(*) 38,84±0,66*(*) 65,77±0,91***
У мальчиков первое понижение (р<0,05) произошло к 9 годам, в 14-летнем возрасте отмечена тенденция к уменьшению, и самые низкие показатели ЧСС имели 17-летние мальчики. По сравнению с величиной ЧСС в 7-летнем возрасте она у мальчиков 17 лет была ниже на 27,06 уд/мин, у девочек эта разница была близкой (26,63 уд/мин). Что касается возрастной динамики ЧСС у девочек, то она повысилась в 11 лет (по сравнению с 10 годами), что и обусловило половые различия.
16 17 Возраст, лет
Рис. 1. Изменения показателей ЧСС в состоянии покоя и в разное время после физической нагрузки у мальчиков с 7 до 17лет. Представлены показатели ЧСС у мальчиков в состоянии покоя (слева направо 1-й столбик), сразу после физической нагрузки (2-й), в конце восстановительного периода (3-й); по оси абсцисс - единицы времени (лет), ординат - значения признака (уд/мин). На рис. 1 и 2: различия по сравнению с ЧСС в покое достоверны при р<0,05 - *; при р<0,01 - **; при р<0,001 - ***
12 {
16 17 Возраст, лет
Рис. 2. Изменения показателей ЧСС в состоянии покоя и в разное время после физической нагрузки у девочек от 7 до 17 лет. Обозначения те же, что и на рис. 1
В дальнейшем, начиная с 14 лет, а также к 15, 17 годам значения ЧСС достоверно уменьшились.
Рассчитанные нами значения среднего квадратичного отклонения (о) и коэффициента вариации (Су) показали различную вариативность изученных признаков, что позволило получить представление об уровне их изменчивости.
Приведенные данные дают представление о функциональной активности ССС в обычных условиях жизни школьников разного возраста, но не позволяют получить представление о ее резервных и адаптационных возможностях. В то же время известно, что процесс восстановления ЧСС после физической нагрузки является одним из важнейших показателей здоровья.
Данные рис. 1 и 2 свидетельствуют о том, что реакция сердца на дополнительную нагрузку имеет возрастные особенности.
Если у школьников 7-10 лет к концу восстановительного периода ЧСС нормализуется, то у старшеклассников этот процесс замедлен. Так, ЧСС у 11-летних мальчиков в конце восстановительного периода выше «нормы» на 19,3 %, 12-летних -на 18,5 %, 13-летних - на 18,0 %, 14-летних - на 31,0 %, 15-летних - на 36,8 %, 16-летних - на 32,8 %, 17-летних -на 51,5 %. У девочек этих возрастных групп ЧСС принимала следующие значения: у 11-летних - на 15,0 %, 12-летних - на 4,6 %, 13-летних - на 25,1%, 14-летних -на 33,6 %, 15-летних - на 61,6 %, 16-летних - на 41,9 %, 17-летних - на 59,5 %.
Такой анализ позволяет выделить два возрастных этапа в реакции ССС на физическую нагрузку. 1-й -это дети 11-13 лет. У них пульс в восстановительном периоде не превышал показателей в состоянии покоя более чем на 25,1 %, 2-й - школьники 14-17 лет, у которых пульс учащался на 31,0- 61,6 %. Это может свидетельствовать о том, что с увеличением возраста могут обнаруживаться отрицательные возрастные реакции организма на физическую нагрузку. Выражена зависимость ЧСС от массы тела. Отношение ЧСС к массе тела с возрастом существенно снижается (даже сразу после физической нагрузки). Так, если у 7-летних мальчиков оно составило 5,01 (у девочек 4,44), то к 17 годам уменьшилось до 1,83 у мальчиков и 2,19 у девочек. В восстановительном периоде данные отношения (индексы) соответствовали 3,58 и 1,47 (у мальчиков), 3,08 (у девочек 7 лет) и 1,77 у 17-летних.
Для сравнения приведем показатели индексов, характерные для детей 7 и 17 лет в покое: 3,64 и 0,98 (мальчики), 3,12 и 1,11 (девочки). Вышесказанное свидетельствует о затянутости восстановительного периода у старших школьников. Описанная выше гетерохрон-ность в динамике признаков отчетливо проявляется в величинах, отражающих отношения: ЧСС/ДАД, ЧСС/ПД у школьников обоего пола.
Оценка результатов активной ортостатической пробы, характеризующей венозный тонус и полноценность рефлекторных механизмов регуляции гемодинамики [4], свидетельствует об удовлетворительной ортостатической устойчивости (рис. 3) у детей 7-15 лет. Неудовлетворительной следует признать реакцию на ортостатическую пробу 16-летних девочек и 17-летних детей обоих полов, так как повышение ЧСС у них составило больше 20 уд/мин. Следует также отметить повышение показателей ортостатической пробы у 10-летних мальчиков, снижение у 14-летних девочек по сравнению с величиной прироста ЧСС в предшествующем им возрасте. Половые различия в реакции ЧСС обнаружены только у детей 16 лет.
При оценке ортостатической пробы на основании реальных изменений ЧСС не выявлено значительной возрастной динамики в проявлении признака. Небольшие, но высокодостоверные сдвиги в ЧСС отмечались у 9- и 17-летних мальчиков, 11- и 14-летних девочек. Они выражались как в понижении, так и в повышении ЧСС по сравнению с предыдущим годом. Такие изменения могут свидетельствовать о проявлении низкой ортостатической устойчивости детей.
Заключение. Анализ результатов исследования функциональной активности сСс (САД, ДАД, ПД, ЧСС) в процессе роста детей-школьников от 7 до 17 лет на уровне не позволил выявить определенной закономерности в возрастном проявлении признаков. В большинстве случаев развитие детей было сопряжено как с уменьшением, так и с возрастанием в отдельные годы показателей, что выражает гетерохронный характер регуляции ССС в этот период онтогенеза человека. При этом к 17 годам по сравнению с 7-летним возрастом величина САД достоверно повысилась на 9,62 мм рт. ст. у мальчиков и на 6,14 мм рт. ст. у девочек, ДАД
й
и
ш
7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
Возраст, лет
Рис. 3. Изменение ЧСС при переходе из горизонтального в вертикальное положение тела (ортостатическая проба). Столбик слева - мальчики, столбик справа - девочки; по оси абсцисс - возраст (лет), по оси ординат - показатели ЧСС (уд/мин)
увеличилось на 7,43 и 8,97 мм рт. ст. соответственно, ПД статистически не изменилось у детей обоего пола, ЧСС уменьшилась на 27,06 уд/мин при р<0,001 - у мальчиков, на 26,63 уд/мин при р<0,001 - у девочек. Показатели, характеризующие изменчивость признаков (о и Cv), свидетельствуют о небольшом варьировании в возрастных группах САД (Cv не превышал 11,50±2,17 %), умеренном - ДАД (15,10±2,85 %) и ЧСС (19,48±7,36%), выраженном - ПД (54,33±10,09 %) соответственно.
При использовании нескольких подходов при выявлении реакции ССС на дополнительную физическую нагрузку, показано, что она имеет возрастные аспекты: с увеличением возраста детей неблагоприятные проявления наблюдались в большем проценте случаев, а восстановительный период затягивался. Исключением явилась ортостатическая проба, когда нежелательный эффект замечен у 9, 10, 11-летних детей. Выявленная гетерохронность в проявлении признаков со стороны ССС вызывает необходимость учитывать их особенности при выработке правильного двигательного режима детей школьного возраста.
Литература
1. Антропова М.В. Проблемы здоровья детей и их физическое развитие / М.В. Антропова, Г.В. Бородкина, Л.М. Кузнецова и др. // Здравоохранение РФ. - 1999. - № 5. - С. 17-20.
2. Бережков Л.Ф. Динамика состояния здоровья детей школьного возраста и значение медико-биологических факторов в его формировании / Л.Ф. Бережков, Н.М. Бондаренко, А.С. Зутлер и др. // Вестник РАМН. - 1993. - № 5. - С. 8-15.
3. Бутова О.А. Морфофункциональная оценка состояния здоровья подростков / О.А. Бутова, Н.А. Агаджанян, В.А. Батурин и др. // Физиология человека. - 1998. - № 3. - С. 15-18.
4. Карпман В.Л. Тестирование в спортивной медицине / В.Л. Карпман, З.Б. Белоцерковский, Гудков И.А. - М.: Физкультура и спорт, 1988. - 288 с.
5. Медик В.А. Математическая статистика в медицине / В.А. Медик, М.С. Токмачев. - М.: Финансы и статистика, 2007. - 800 с.
6. Мухетдинова А.Р. Функциональные особенности сердечнососудистой системы младших школьников разных групп здоровья: автореф. дис. ... канд. биол. наук / А.Р. Мухетдинова.
- Казань, 2000. - 21 с.
7. Поляков С.Д. Мониторинг и коррекция физического здоровья школьников / С.Д. Поляков, С.В. Хрущев, И.Т. Корнеева.
- М.: Айрис-пресс, 2006. - 96 с.
References
1. Antropova, M.V. Health problems of children and their physical development / M.V. Antropova, G.V. Borodkina, L.M. Kuznetsova et al. // Zdravookharanenie RF. - 1999. - № 5. - P. 17-20. (In Russian)
2. Berezhkov, L.F. The health dynamics of schoolchildren and the value of medicobiological factors of its formation / L.F. Berezhkov, N.M. Bondarenko, A.S. Zutler et al. // Vestnik RAMN. - 1993. - № 5. - P. 8-15. (In Russian)
3. Butova, O.A. The morphofunctional health evaluation of adolescents / O.A. Butova, N.A. Agadzhanyan, V.A. Baturin et al. // Fiziologiya cheloveka. - 1998. - № 3. - P. 15-18. (In Russian)
4. Karpman, V.L., Belotserkovsky, Z.B., Gudkov, I.A. Test in sports medicine / V.L. Karpman, Z.B. Belotserkovsky. - Moscow: Fizkultura i sport, 1988. - 288 P. (In Russian)
5. Medik, VA.. Mathematical statistics in medicine / V.A. Medik, M.S. Tokmachev. - Moscow: Finansy i statistika, 2007. - 800 P. (In Russian)
6. Mukhetdinova, A.R. The functional features of cardiovascular system of junior schoolchildren from different health groups: abstract of Ph.D. thesis / A.R. Mukhetdinova. - Kazan, 2000. - 21 P. (In Russian)
7. Polyakov, S.D. Monitoring and correction of physical health of schoolchildren / S.D. Polyakov, S.V. Khruschev, I.T. Korneeva. -Moscow: Airis-press, 2006. - 96 P. (In Russian)
Информация для связи с автором:
ruslan-03@yandex.ru
Поступила в редакцию 12.09.2013 г.
