Особенности влияния динамической и статической физической нагрузки на дыхательную систему младших школьниц

Полный текст

Состояние системы дыхания во многом определяет возможности адаптации к разным видам деятельности, в том числе к началу обучения в школе [5, 9]. Известно, что организм детей младшей школы находится на границе двух важных периодов развития системы дыхания: 6-7 лет, когда происходит значительное снижение бронхиального сопротивления, что приводит к увеличению объёма вдоха и выдоха, и 10-11 лет - периода интенсивного увеличения объёмов лёгких. Возраст 7-10 лет характеризуется плавными изменениями морфофункциональных показателей. При этом происходит увеличение резервных и функциональных возможностей системы внешнего дыхания [3, 4]. Необходимый уровень минутного объёма дыхания может быть обеспечен только при наличии соответствующего функционального резерва и зрелости механизмов регуляции [3, 10]. При исследовании механизмов адаптации и функционирования дыхательной системы используют различные тестовые физические нагрузки [5, 8, 12]. Есть публикации о реакции дыхательной, мышечной и сердечно-сосудистой систем при физических упражнениях [11]. Исследуют влияние различных видов и интенсивности физической нагрузки в норме [7, 10], при патологии респираторной системы, а также у детей, проживающих в экологически неблагоприятных районах [6]. В большинстве исследований используют динамические нагрузки различной мощности, причём основной упор сделан на оценке функций сердца [3]. В других работах в основном изучают влияние статических нагрузок, характерных для учебного процесса [1]. Целью нашей работы было изучение влияния статических и динамических физических нагрузок на составляющие конвекционного транспорта газов у девочек начальной школы. В исследовании участвовали 22 девочки (n=22) 9 лет, практически здоровых, со средним уровнем физического развития, обучающихся во 2-м классе общеобразовательной школы г. Казани. В течение года проводили три обследования: в октябре, феврале и мае. С целью исключения влияния суточных и недельных ритмов испытуемых приглашали в один и тот же день недели, в одно и то же время суток [1]. Использовали автоматизированный кардиопульмонологический комплекс АД-03М на базе «Пентиум I». Функциональное состояние дыхательной системы оценивали по величине лёгочных объёмов и показателям вентиляции лёгких: жизненной ёмкости лёгких (ЖЕЛ), резервному объёму вдоха (РОвд) и выдоха (РОвыд), резервному объёму при спокойной вентиляции лёгких (РВЛ), максимальной вентиляции лёгких (МВЛ), объёму форсированного выдоха за 1 с (ОФВ1) и отношению ОФВ1/ЖЕЛ, а также минутному объёму дыхания (МОД), дыхательному объёму (ДО), частоте дыхания (ЧД), отношению времени, затраченного на выдох и вдох, к общему времени выдоха и вдоха (Твыд/Тобщ, Твд/Тобщ). Пробу изометрической нагрузкой проводили в положении испытуемого сидя путём сжатия левой рукой динамометра с усилием, равным 50% максимально производимого усилия, в течение 1 мин. За показатель максимально производимого усилия принимали среднюю величину из трёх попыток. Дозированная физическая нагрузка задавалась на велоэргометре с магнитным торможением и составляла 1,0 Вт на 1 кг массы тела ребёнка, длительность педалирования - 5 мин, частота - 60 оборотов в минуту. Лёгочные объёмы и вентиляционные показатели приведены в системе BTPS (Body Temperature and Pressure Saturated - температура тела, окружающее атмосферное давление в момент исследования, полное насыщение водяными парами). Статистическую значимость различий определяли с учётом t-критерия Стьюдента. При изучении реакции респираторной системы на разные виды нагрузки для каждого среза в качестве контроля принимали значения параметров внешнего дыхания в состоянии покоя. После динамической нагрузки в начале учебного года у девочек второго года обучения изменялись некоторые параметры внешнего дыхания. Увеличивались ЖЕЛ с 1,55±0,15 до 1,86±0,17 л (р ≤0,001) (рис. 1), РОвыд с 0,32±0,14 до 0,52±0,16 л (р ≤0,01). Экономичность дыхания при этом несколько снизилась, о чём свидетельствует снижение соотношения Твыд/Тобщ с 0,53±0,06 до 0,44±0,10 (р ≤0,05). В исследованиях, проведённых в начале учебного года, изометрическая нагрузка у девочек второго года обучения привела к увеличению ЖЕЛ с 1,55±0,15 до 1,73±0,16 л (р ≤0,01), РОвыд с 0,32±0,14 до 0,57±0,16 л (р ≤0,01), уменьшению РОвд с 0,85±0,17 до 0,62±0,16 л (р ≤0,05). МОД имел тенденцию к увеличению за счёт возрастания ЧД с 16,42±0,61 до 17,09±0,69 в минуту (р ≤0,05) (см. рис. 1). Зарегистрировано увеличение РВЛ/МВЛ с 79,14±0,9 до 84,49±0,65% (р ≤0,05). Значение Твыд/Тобщ уменьшалось с 0,53±0,06 до 0,44±0,10 (р ≤0,05), что свидетельствует о снижении экономичности дыхания. Таким образом, реакция системы внешнего дыхания на динамическую и изометрическую нагрузку у девочек в начале учебного года имела некоторые различия. К примеру, изометрическая нагрузка вызывала увеличение ЧД (р ≤0,05), а динамическая приводила к снижению данного показателя в аналогичный период времени (см. рис. 1). В то же время, оба вида нагрузки вызывали увеличение ЖЕЛ и РОвыд. РОвд в большей степени снижался (р ≤0,05) после изометрической нагрузки. После неё в большей степени увеличивалось отношение РВЛ/МВЛ (р ≤0,05). Динамическая нагрузка в середине учебного года у девочек второго года обучения не оказывала влияния на значения МОД, ЧД и ДО (рис. 2). При этом отмечалось увеличение ЖЕЛ с 1,52±0,17 до 1,84±0,15 л (р ≤0,05), РОвд с 0,65±0,15 до 0,88±0,15 л (р ≤0,05), Твыд/Тобщ с 0,42±0,07 до 0,52±0,09. Зарегистрировано увеличение таких показателей, как РВЛ с 38,73±1,11 до 42,48±1,23 л (р ≤0,01) и отношение РВЛ/МВЛ с 79,14±0,9 до 84,49±0,65%. В исследованиях, проведённых в середине учебного года, после изометрической нагрузки было зафиксировано увеличение ЖЕЛ с 1,52±0,17 до 1,62±0,16 л (р ≤0,01) за счёт увеличения РОвд с 0,65±0,15 до 0,79±0,18 л (р ≤0,05). Отмечено уменьшение РВЛ с 38,73±1,11 до 24,37±0,97 л (р ≤0,05) и РВЛ/МВЛ с 81,28±1,09 до 67,65±1,37% (р ≤0,05). Возрастало отношение Твыд/Тобщ с 0,42±0,07 до 0,52±0,09 (р ≤0,01), что свидетельствует об увеличении экономичности дыхания. Динамическая нагрузка в конце учебного года у девочек второго года обучения привела к увеличению ЖЕЛ с 1,57±0,17 до 1,95±0,18 л (р ≤0,05) (рис. 3), РОвыд с 0,32±0,13 до 0,44±0,1 л и РОвд с 0,74±0,17 до 0,91±0,17 л (р ≤0,05). Наблюдалось увеличение МОД с 10,75±0,39 до 15,21±0,58 л (р ≤0,01). Отношение Твыд/Тобщ увеличивалось с 0,47±0,07 до 0,51±0,05 (р ≤0,05), что свидетельствует о повышении экономичности дыхания. В ходе исследований, проведённых в конце учебного года, было выявлено, что изометрическая нагрузка приводила к увеличению МОД с 10,75±0,39 до 13,04±0,75 л (р ≤0,01) при равном участии частотной и объёмной составляющих (см. рис. 3), а также ЖЕЛ с 1,57±0,17 до 1,72±0,13 л (р ≤0,01), РОвыд с 0,32±0,13 до 0,46±0,17 л (р ≤0,05). При этом мы зафиксировали существенное увеличение МВЛ с 45,77±1,18 до 54,02±1,23 л (р ≤0,05). Индекс Тиффно (ОФВ1/ЖЕЛ) возрос с 67,5±1,36 до 80,44±1,03% (р ≤0,05), что свидетельствует об увеличении лёгочной проходимости. Отношение Твыд/Тобщ изменялось с 0,47±0,07 до 0,51±0,05 (р ≤0,05), что свидетельствует о повышении экономичности дыхания. Исследования, проведённые в конце учебного года, показали, что реакция показателей внешнего дыхания на разные виды нагрузки в данной возрастной группе девочек также была однонаправленной: и динамическая, и изометрическая нагрузка приводила к увеличению МОД (р ≤0,05) и ЖЕЛ (р ≤0,05) (см. рис. 3), причём динамическая нагрузка приводила к увеличению РОвд (р ≤0,05), а изометрическая вызывала увеличение РОвыд (р ≤0,05). ВЫВОДЫ 1. Сравнительный анализ реакции системы внешнего дыхания девочек в начале учебного года показал, что изометрическая нагрузка вызывала увеличение частоты дыхания, а динамическая приводила к снижению данного показателя, оба вида нагрузки вызывали снижение экономичности дыхания. 2. В середине учебного года изометрическая нагрузка вызывала снижение частоты дыхания и резервной вентиляции лёгких. В середине и конце учебного года система внешнего дыхания девочек 9-летнего возраста в ответ на разные виды нагрузки реагировала адекватными изменениями показателей, свидетельствующими о повышении экономичности дыхания. 3. Таким образом, наиболее неблагоприятная реакция системы внешнего дыхания на статическую и динамическую нагрузку у девочек 9-летнего возраста зарегистрирована в начале учебного года. 4. Оптимальная реакция показателей биомеханики дыхательной системы младших школьниц на динамическую нагрузку выявлена и в середине, и в конце учебного года, на изометрическую нагрузку - только в конце учебного года 5. Реакция системы внешнего дыхания девочек 2-го класса на разные виды нагрузки в целом гораздо благоприятнее, чем таковая у первоклассниц [2]. Данный факт можно расценивать как позитивную адаптивную реакцию организма девочек, обучающихся в начальных классах общеобразовательной школы. Работа выполнена при поддержке проекта РГНФ №12-16-16 000 а (р). Рис. 1. Реакция показателей внешнего дыхания девочек 9 лет на статическую и динамическую нагрузку в начале учебного года. ЧД - частота дыхания, ДО - дыхательный объём, МОД - минутный объём дыхания, ЖЕЛ - жизненная ёмкость лёгких, ОФВ1/ЖЕЛ - индекс Тиффно, МВЛ - максимальная вентиляция лёгких. Статистическая значимость различий показателей после нагрузки по отношению к исходному показателю (принят за 100%): *p <0,05; **p <0,01. Рис. 2. Реакция показателей внешнего дыхания девочек 9 лет на статическую и динамическую нагрузку в середине года. ЧД - частота дыхания, ДО - дыхательный объём, МОД - минутный объём дыхания, ЖЕЛ - жизненная ёмкость лёгких, ОФВ1/ЖЕЛ - индекс Тиффно, МВЛ - максимальная вентиляция лёгких. Статистическая значимость различий показателей после нагрузки по отношению к исходному показателю (принят за 100%): *p <0,05; **p <0,01. зай_2.tif зай_1.tif Рис. 3. Реакция показателей внешнего дыхания девочек 9 лет на статическую и динамическую нагрузку в конце учебного года. ЧД - частота дыхания, ДО - дыхательный объём, МОД - минутный объём дыхания, ЖЕЛ - жизненная ёмкость лёгких, ОФВ1/ЖЕЛ - индекс Тиффно, МВЛ - максимальная вентиляция лёгких. Статистическая значимость различий показателей после нагрузки по отношению к исходному показателю (принят за 100%): *p <0,05; **p <0,01.

Об авторах

Марсель Муратханович Зайнеев

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Нафиса Ильгизовна Зиятдинова

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Олег Петрович Мартьянов

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Тимур Львович Зефиров

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Email: zefirovtl@mail.ru

Список литературы

Дополнительные файлы