Проект Анна Евсеева «Детская кардиология. Анатомо-физиологические особенности сердечно-сосудистой системы у подростков» Всероссийский онлайн-конкурс индивидуальных проектов «Фестиваль естественно-научных проектов школьников»

ГБОУ «Губернаторская Куртамышская кадетская школа – интернат

имени генерал-майора В. В. Усманова»

Проект

« Детская кардиология. Анатомо-физиологические особенности сердечно-сосудистой системы у подростков»

Выполнила: Евсеева Анна

обучающаяся 10 класса,

предмет: биология

Руководитель проекта:

Лешукова Любовь Анатольевна

учитель биологии, химии

Куртамыш, 2025 год

Паспорт проекта

Оглавление

Введение

Для нормальной работы нашего организма важно, чтобы каждой клеточке доставлялись в необходимом ей объеме питательные вещества и кислород, а также обеспечивался вывод уже отработанных веществ. Сердечно-сосудистая система принимает на себя большую часть этих функций, а значит, от ее состояния зависит здоровье человека.

Бурные перестройки в деятельности всех морфологических, функциональных и психологических системах организма происходят в связи с переходом организма от детства к взрослости. Ребенок, обучаясь в школе, должен не только повышать свой интеллектуальный нравственный уровень, но и оставаться здоровым.

Подростковый возраст (от 14 до 18 лет) характеризуется рядом анатомо-физиологических особенностей, обусловленных энергичной нейроэндокринной перестройкой.

Проблема. В процессе развития ребенка в его сердечно - сосудистой системе происходят существенные морфологические и функциональные изменения. Недостаточное понимание анатомо-физиологических особенностей сердечно-сосудистой системы у подростков влияет на их здоровье.

Актуальность. Из различных источников мы постоянно слышим информацию о том, что болезни сердца в России, как и во всем мире, заметно помолодели. Вдвое чаще стали диагностировать патологии системы кровообращения у молодых людей. Мне стало интересно, почему молодые люди умирают от заболеваний сердечно-сосудистой системы, что влияет на ухудшение ее состояния и нарушение работы. Это и стало причиной выбора темы проекта, я решила исследовать функциональное состояние сердечно-сосудистой системы обучающихся 7 и 10класса.

Гипотеза: если получить данные о состоянии сердечно-сосудистой системы школьников, то можно выявить отклонения в её работе.

Цель: исследование возрастных особенностей анатомии и функционирования сердечно-сосудистой системы у подростков.

Задачи:

• изучить структуру и функции сердечно-сосудистой системы у подростков;

• подобрать методики исследования;

• провести мониторинг состояния сердечно-сосудистой системы обучающихся 7 и 10 класса ГБОУ «ГККШИ им. Генерал – майора В.В. Усманова»;

• обработать и проанализировать полученные результаты;

• создать макет здорового сердца человека.

Объект: сердечно-сосудистая система подростков.

Предмет: возрастные особенности сердечно – сосудистой системы подростков.

Методы: литературный анализ, измерение, сравнительный анализ данных

Практическая значимость: данная работа покажет подрастающему поколению актуальность данной проблемы, заставит задуматься о своём здоровье сейчас и в будущем

Новизна проекта: В настоящее время сердечно-сосудистые заболевания поражают всё более молодых людей, и важно как можно раньше просчитывать кардиориск. Применение цифровой лаборатории RELEON.

I.Теоретическая часть

1. Происхождение сердца

Что является самым важным в организме человека? Конечно же, сердце. Этот удивительный маленький орган, всего размером с кулак, не прекращая, работает на протяжении всей жизни человека. Именно он разносит по органам столь необходимую жидкость – кровь. Ни одна клеточка не будет без нее нормально функционировать. Все из-за того, что кровь является источником кислорода и других питательных веществ.

Сердце развивается из эмбриональных клеток мезодермы зародышевого листка. Сердце впервые возникло в ходе эволюции у моллюсков и ракообразных существ. Постепенно оно увеличивалось в размерах и становилось все сложнее. С развитием других органов у него появлялось больше камер. Так сердце с двумя камерами имеют рыбы, у амфибий оно состоит из трех камер, а птицы, млекопитающие, куда входит и человек, обрели уже сердце с четырьмя камерами. Стоит сказать, что человеческий зародыш также проходит все стадии, которым подвергалось сердце, в ходе эволюционного процесса.

Что же такое сердце? Это орган-мышца, немного вытянутой, конусообразной формы. Сердечная мышечная ткань относится к поперечнополосатой мышечной ткани. В среднем, его размер 10-15 сантиметров, с массой от 200 до 300 грамм. Оно находится слева в грудной клетке. Вокруг него расположен перикард, или иначе оболочка. Он не дает сердцу касаться остальных органов.[1]

1. Строение и работа сердца

Сердце — один из самых важных органов человека. Пока сердце бьётся, человек живёт. Поэтому часто можно услышать мнение, что сердце трудится постоянно. Возникает удивление: когда же оно отдыхает, ведь не может же оно работать постоянно! На самом деле сердце — довольно сложный орган, предназначенный для осуществления движения крови в теле.

Сердце состоит из четырёх камер. Каждая камера сердца чередует работу и отдых. Богатая кислородом кровь от лёгких собирается в левое предсердие (здесь заканчивается малый круг кровообращения) и оттуда попадает в левый желудочек. Благодаря мощным мышечным сокращениям стенок желудочка кровь с силой выбрасывается в артерии большого круга кровообращения и снабжает кислородом все клетки тела. Назад к сердцу кровь возвращается по венам «отработанной», уже без кислорода. Она собирается в правое предсердие и, перейдя в правый желудочек, направляется к лёгким — снова по малому кругу. Цикл повторяется.

Между желудочками и предсердиями находятся створчатые клапаны. Между правым предсердием и правым желудочком расположен трехстворчатый (трикуспидальный) клапан, между левым предсердием и левым желудочком - двустворчатый (митральный) клапан.

От левого желудочка отходит самый крупный сосуд человека - аорта, диаметром 2.5 см, кровь в которой течет со скоростью 50 см в секунду. От правого желудочка отходит легочный ствол. Между левым желудочком и аортой – полулунный (клапан аорты), а также между правым желудочком и легочным стволом находятся полулунный клапан (легочный).

Сердце поддерживает ритмический цикл. В среднем оно делает около 70 ударов в минуту, что считается нормой для здорового человека. Один цикл или сокращение, можно поделить на три этапа:

• Сокращается желудочек (0,1 секунда)

• Сокращается предсердие (0,3 секунды)

• Отдых (0,4 секунды)

Таким образом, в жизни сердца чередуются периоды сокращений предсердий, желудочков и общее расслабление. Сердце за год проталкивает через себя 3000 тонн крови. Этот объём мог бы занять целый товарный поезд. [2]

1. Анатомо-физиологические особенности сердца и сосудов у подростков

У детей происходит непрерывный рост и функциональное совершенствование сердечно – сосудистой системы. Особенно энергично растет и совершенствуется сердце у детей с 2-6 лет, а также в период полового созревания. Сердце новорожденного имеет уплощенную конусообразную, овальную или шарообразную форму из-за недостаточного развития желудочков и сравнительно больших размеров предсердий. Только к 10-14 годам сердце приобретает такую же форму, что и у взрослого человека. Масса сердца новорожденного составляет 0,8% от общей массы тела, она относительно больше чем у взрослого человека. К концу первого года жизни вес сердца удваивается, к трем годам утраивается. В дошкольном и младшем школьном возрасте рост сердца замедляется и снова нарастает в период полового созревания. К 17 годам масса сердца увеличивается в 10 раз.

Особенности сосудов. Сосуды проводят и распределяют кровь по органам и тканям ребенка. По ширине артерии равны венам. Соотношение их просвета составляет 1: 1, затем венозное русло становится шире, к 16 годам их соотношение составляет 1: 2. Рост артерий и вен часто не соответствует росту сердца.

Строение артерий также меняется. У новорожденных стенки сосудов тонкие. До 5 лет быстро растет мышечный слой, в 5–8 лет равномерно развиты все оболочки сосудов, к 12 годам структура сосудов у детей такая же, как у взрослых.

Частота пульса у детей зависит от возраста. У новорожденного она составляет 160–140 ударов в 1 мин, в 1 год – 110–140, в 5 лет – 100, в 10 лет – 80–90, в 15-16 лет – 80.

Сердце и сосуды в период полового созревания. В пубертатном возрасте происходит интенсивный рост различных органов и систем. В этом периоде происходят нарушения их функционирования в связи с нарушениями их взаимоотношений и координации функций. У подростков в связи с особенностями роста, как сердца, так и всего тела отмечаются относительно малые масса и объем сердца по сравнению с массой и объемом тела. Отношение объема тела к объему сердца у детей равно 50 %, у взрослого – 60 %, а в пубертатном периоде составляет 90 %. Кроме этого, имеются анатомические особенности сердечно-сосудистой системы у подростков, которые связаны с соотношением объема сердца и сосудов.

У подростков объем сердца увеличивается быстрее, чем емкость сосудистой сети, это увеличивает периферическое сопротивление, что приводит к гипертрофическому варианту подросткового сердца.

Таким образом, у детей имеются функциональные особенности органов кровообращения, которые характеризуются:

- высоким уровнем выносливости детского сердца вследствие его достаточно большой массы, хорошего кровоснабжения;

- физиологической тахикардией, обусловленной малым объемом сердца при высокой потребности детского организма в кислороде, а также симпатотомией;

- низким артериальным давлением с малым объемом крови, поступающей с каждым сердечным сокращением, а также низким периферическим сопротивлением сосудов;

- неравномерностью роста сердца и связанными с этим функциональными расстройствами.

Для подростков симптоматикой проблем с сердечно-сосудистой системой являются обмороки (особенно во время физических нагрузок), повышенная утомляемость, частое появление одышки, головокружений и/или обмороков, боли и дискомфорт в области грудной клетки. [3]

1. Факторы риска сердечно-сосудистых заболеваний у подростков

Выделение комплекса факторов, способствующих развитию сердечно – сосудистых заболеваний, является одним из достижений кардиологии. Концепция факторов риска сложилась в результате обобщения данных эпидемиологических исследований. Результаты показали, что основными факторами риска являются гиперхолестеринемия, артериальная гипертензия и курение. Комбинация этих факторов повышает вероятность развития сердечно – сосудистых заболеваний в 3-10 раз.

Выделяют целый ряд факторов риска

• наследственную предрасположенность к заболеванию;

• избыточную массу тела,

• гиподинамию,

• психоэмоциональное напряжение,

• сахарный диабет и другие.

Чем же опасны эти факторы?

Повышенное артериальное давление (АД).

Доказано, что артериальная гипертензия (АГ) является главной причиной инсульта и инфаркта миокарда. Почти 30% случаев повышения артериального давления у детей и подростков переходят с ними во взрослое состояние. Чаще всего АГ регистрируется в подростковом возрасте, что связано с гормональной перестройкой в организме. К отягощающим факторам относятся: наличие артериальной гипертензии и атеросклероза среди родственников, а также низкая физическая активность, ожирение и курение.

Ожирение – в наше время выходит на ведущее место среди причин, приводящих ко многим опасным заболеваниям сердца, сосудов, эндокринной системы.

Для оценки степени ожирения используется индекс массы тела (ИМТ): вес/рост в квадрате (ИМТ до 25 кг/м – норма, 25-29 кг/м - избыточный вес, 30-39 кг/м – ожирение, 40 кг/м - резко выраженное ожирение)

Гиподинамия – уровень физической активности.

Высокий уровень физической активности можно поддерживать, выполняя простые мероприятия:

• утренняя зарядка ежедневно;

• пребывание на улице, более часа в день;

• подвижные игры;

• спорт, уроки физкультуры;

• ограничение просмотра телепередач и работы за компьютером не более 2-х часов в день.

Школьники и молодые люди не придерживаются этих рекомендаций и бывают на свежем воздухе только по дороге домой и в школу, игнорируют уроки физкультуры и спорт, проводят у телевизора и компьютера более 4 часов в сутки, сочетая при том просмотр с приемом пищи. Все это негативно сказывается на организме в целом и сердечно-сосудистой системе в частности.

Режим питания и диетические предпочтения

В подавляющем большинстве дети с избыточной массой тела не придерживаются режима дня: питаются по потребности на протяжении всего дня, нередко в ночное время, перед сном, с большим интервалом между приемом пищи (более 6 часов), при этом не завтракая, а 60% суточной калорийности откладывая на вечернее время. Многие досаливают пищу, часто употребляют газированную воду, чипсы, шоколад и продукты быстрого питания. Все это отрицательно сказывается на состоянии жирового обмена, и в крови появляется избыточное количество холестерина и его составляющих, которые начинают откладываться на стенках сосудов в виде бляшек, ухудшая кровоснабжение сердца, мозга и других органов.

Роль стрессовых воздействий

Доказано, что нездоровая обстановка в семье, дома и в школе приводит к стрессу, который запускает цепочку опасных процессов в организме не только у взрослых, но и детей. Многое зависит от личностно-психологической настроенности в поведении.

Курение – причина многих опасных заболеваний

Курение ведёт к преждевременному изнашиванию сердечной мышцы. Никотин повышает тонус и вызывает спазм сосудов. Это увеличивает нагрузку на сердце, так как протолкнуть кровь по суженным сосудам гораздо труднее. Приспосабливаясь к повышенной нагрузке, сердце растёт за счёт увеличения объёма мышечных волокон. В дальнейшем деятельность сердца обременяется ещё тем, что сосуды у курящих подростков теряют эластичность намного интенсивнее, чем у некурящих. Смертность людей, начавших курить в подростковом возрасте (до 20 лет), значительно выше, чем среди тех, кто впервые закурил после 25 лет. (Приложение 4) [4]

Таким образом, физическая активность, психологический настрой на доброжелательное отношение к себе и миру, правильное питание, отказ от вредных привычек – вот тот минимум, который необходим для того, чтобы сердечно-сосудистые заболевания обошли подростков стороной.

II. Практическая часть

Главными показателями состояния сердечно-сосудистой системы являются давление и пульс. Пульс-толчкообразные ритмические смещения стенок сосудов, вызванные движением крови, выбрасываемой сердцем. Пульс является одним из важнейших показателей функционального состояния сердечно-сосудистой системы. Основной способ измерения – пальпация.

Неотъемлемой частью комплексного врачебно-физкультурного обследования является функциональная сердечно-сосудистая проба (ФССП). Ведь именно она помогает определить резервные возможности организма в связи с физическими нагрузками. Показатели этих проб дополняют представление об общей физической подготовленности и степени тренированности исследуемых.

Проба Руфье

Производится измерение в состоянии покоя, после чего испытуемому предлагается выполнить некоторую физическую нагрузку и обследование производится повторно и затем еще через 30 секунд.

Тест проводится для того, что бы узнать тренированность сердечной мышцы у испытуемого. Испытуемыми являлись 24 обучающихся 7 класса. (Приложение 1)

Чтобы измерить пульс и частоту ударов сердца в покое и при зарядке, нужно повернуть руку ладонью вверх, положить два пальца на запястье, почувствовать толчки крови.

Для начала подсчитывается пульс за 15 секунд в спокойном положении (R1). После этого испытуемый совершает 30 (или сколько успеет) приседаний за 45 секунд. Сразу после нагрузки снова измеряют пульс в течении 15 секунд (R2). И ещё через 30 секунд измеряют пульс(R3) [1].

Далее по формуле 4*(R1+R2+R3)/100 вычисляют индекс Руфье и сверяют по таблице 1.

Таблица 1

Получили следующие результаты, отражены в таблице 2:

Таблица 2

В ходе проведения пробы Руфье мы узнали, что у 2 из 24 учеников имеются отклонения в работе сердечно-сосудистой системы. Из этого можем сделать вывод что, у этих двух испытуемых в будущем более вероятны развития заболеваний сердца и сосудов, чем у других испытуемых.

Измерение артериального давления обучающихся

Для количественной оценки энергопотенциала организма человека применяется индекс Робинсона. Он используется для оценки уровня обменно-энергетических процессов, происходящих в организме. Индекс Робинсона характеризует систолическую работу сердца. Чем больше этот показатель, тем больше функциональная способность мышц сердца.

Данные измерения были проведены на обучающихся 10 класса. Измерения проводились с помощью цифровой лаборатории RELEON. (Приложение 2)

Для расчёта индекса Робинсона:

1. После отдыха определяют пульс за одну минуту в положении стоя.

2.Измеряют давление и запоминают «верхнее» значение (систолическое).

Формула индекса Робинсона:

Оценить результаты подсчётов можно в этой таблице 3:

Таблица 3

Результаты показаны в таблиц 4:

Таблица 4

Вывод: По окончанию вычисления индекса Робинсона я установила, что функциональные резервы сердечно-сосудистой системы в отличной форме имеет 4 человек(33,3%), функциональные резервы сердечно-сосудистой системы в норме у 6 человек (50%), есть признаки нарушения регуляции деятельности сердечно-сосудистой системы – у 1 человек (8,3%).

2.2. Рекомендации для сохранения здоровья сердца и сосудов

Для того, чтобы сохранить здоровье сердца и сосудов можно следовать простым правилам.

1.Отказаться от вредных привычек (курение, алкоголь).

2.Следить за своим питанием. Оно должно быть разнообразным, нужно исключить чрезмерное употребление жирного и сладкого. Для правильной работы сердца необходимо питать свой организм витаминами, калием и магнием.

3.Естественный путь профилактики сердечных недугов – ходьба. Она даёт прекрасные результаты даже на начальных стадиях гипертонической болезни. 30 минут в день достаточно для поддержания сосудов в норме.

4.Соблюдать режим дня. Обязательно нужно высыпаться.

5.Если уже прослеживаются нарушения в работе сердечно – сосудистой системы, нужно регулярно измерять артериальное давление. При его стабильном повышении или частых перепадах необходимо обязательно пройти обследование.

2.3. Технологическая карта изготовления макета сердца человека

После исследования работы сердечно – сосудистой системы обучающихся, я решила изготовить модель здорового сердца человека. (Приложение 3) Затем сравнить его с иллюстрациями сердца, пострадавшего от различных факторов. (Приложение 4)

Для изготовления макета выбрала пластичный материал – полимерную глину. Так из нее изделие получится достаточно прочное и долговечное.

Заключение

На основе экспериментальных измерений был подсчитан индекс Руфье и Робинса. Результаты показали, что отклонения в возрастной динамике деятельности сердечно-сосудистой системы (ССС) у школьников могут указывать на нарушение её физиологически закономерного развития. 

Таким образом, развитие сердечно-сосудистой системы подростков характеризуется гетерохронией (неравномерностью). Многие показатели, характеризующие состояние сердца и кровообращения в пубертатный период, приближаются по значению к показателям взрослых, что выражается в повышении ударного объема и сердечного выброса, росте артериального давления и увеличении длительности сердечного цикла.

Причины таких показателей варьируются и зависят от индивидуальных особенностей каждого ученика. Безусловно, мы не можем дать квалифицированную медицинскую оценку здоровья ребят, однако у нас есть некоторые предположения относительно факторов, отрицательно влияющих на функциональное состояние ССС учеников. Прежде всего, это недосып. Молодежь загружена, мало спит и все это происходит на фоне огромной загруженности информацией, а так же телефонозависимости. В результате, проблемы с нервами, аритмии и скачки давления.

Для того, чтобы сохранить здоровье сердца и сосудов можно следовать простым правилам.

Список использованных ресурсов

1.https://tvorcheskie-proekty.ru/node/3027 - происхождение сердца

2.https://globallab.ru/ru/project/list/b6c4f0f1-60cb-412e-b86f-f87cfd5f390d/general - строение и работа сердца

3.https://school-science.ru/15/1/50880 - анатомо-физиологические особенности сердца и сосудов у подростков

4.https://www.20gdp.by/informatsiya/shkola-patsienta/faktory-riska-zabolevanij-serdechno-sosudistoj-sistemy-u-detej-i-podrostkov?cjecjmophdbaiecb - факторы риска сердечно-сосудистых заболеваний у подростков.

Приложение 1

Проба Руфье

(испытуемые: 24 обучающихся 7 класса)

Приложение 2

Проба Робинсона

(испытуемые: 12 обучающихся 10 класса)

Приложение 3

Технологическая карта изготовления макета сердца человека

Приложение 4

Иллюстрации сердца, пострадавшего от различных факторов

Повышенное артериальное давление - гипертония

Ожирение

Сердце человека, ведущего сидячий образ жизни- гиподинамия

Режим питания и диетического предпочтения людей, которые питаются по потребности и с большим интервалом между приемами пищи

Сердце при стрессовых воздействиях в спокойном состоянии перекачивает 5-6 литров крови, а в стрессовой 15-20 литров. Увеличивается риск развития инсультов и инфарктов.

Сердце при курении