Реакция сердечно-сосудистой системы на физическую нагрузку учащихся среднего звена

Муниципальное автономное учреждение

дополнительного образования

«Детско-юношеский центр»

Реакция сердечно-сосудистой системы на физическую нагрузку учащихся среднего звена

Александрович Кристина Романовна

Муниципальное автономное образовательное учреждение

дополнительного образования детей

«Детско-юношеский центр», г. Салехард,11 класс

Степанова Любовь Александровна

педагог дополнительного образования

Муниципальное автономное образовательное учреждение

дополнительного образования детей

«Детско-юношеский центр», г. Салехард

г. Салехард, 2017

Введение

Объект исследования: физическая нагрузка.

Предмет исследования: воздействие физической нагрузки на сердечно-сосудистую систему

Целью исследования: изучение реакции сердечно - сосудистой системы на стандартную физическую нагрузку.

Гипотеза исследования: предполагается, что снижение физической активности способствует нарушению работы сердца.

Задачи:

1. Измерение основных показателей сердечно - сосудистой системы.

2. Вычисление расчетных показателей и индексов.

3. Изучение показателей сердечно - сосудистой системы после стандартной физической нагрузки.

4. Статистическая обработка полученных результатов.

База исследования: обучающиеся 5В класса МБОУ СОШ №.6 г. Салехард.

Обзор литературы

Одной из причин возникновения многих заболеваний и снижения продолжительности жизни человека является нарушение деятельности сердечно-сосудистой системы. В настоящее время наблюдается рост числа больных с поражениями сосудов сердца, а также с «омоложением» сердечно-сосудистых заболеваний. Современная биология и медицина связывает развитие сердечно-сосудистых заболеваний с тремя факторами: нерациональным питанием, гиподинамией и напряженным ритмом жизни цивилизованного общества, предъявляющем к нервной системе человека повышенные требования [1].

Отрицательное воздействие на сердечно-сосудистую систему оказывает гиподинамия (пониженная физическая активность). Современный труд не требует от человека напряженной мышечной работы. Снижение физической активности – фактор, нарушающий работу сердца. Сердечные заболевания встречаются чаще у лиц, характер работы которых требует от них большего напряжения нервной системы при недостаточной физической активности. А регулярные физические нагрузки снижают этот фактор риска и улучшают функциональное состояние сердечно - сосудистой системы [3].

Основной признак здоровья - высокая приспособляемость организма к внешней среде. Здоровый человек способен перенести огромные психические и физические нагрузки, значительные изменения условий внешней среды, сохраняя функционирование систем организма в пределах физиологических колебаний. Особенно велики возможности поддержания здоровья у физически тренированных людей, так как у них очень хорошо развиты защитно-приспособительные и компенсаторные реакции организма. В условиях покоя физиологические системы, ответственные за адаптацию, у них работают экономно [1].

Современные условия жизни негативно влияют на состояние здоровья. Образ жизни характеризуется снижением двигательной активности и снижением функциональных резервов организма. Повышенная стрессогенность учебной деятельности, информационные перегрузки на фоне погрешностей в питании, гиподинамии, сокращение сна снижают показатели физического состояния и здоровья.

Проблема здоровья школьников, связанная с двигательной активностью и уровнем тренированности организма к физическим нагрузкам, является актуальной, а тема исследования «Реакция сердечно-сосудистой системы на физическую нагрузку учащихся среднего звена» имеет практическое значение усовершенствования учебного процесса в образовательном учреждении [3].

Сердечно-сосудистая система, в сущности, обеспечивает физическую и умственную работоспособность человека и лимитирует ее при нарушениях функционального состояния.

Сердечно-сосудистая система является основным звеном, через которое центральная нервная система осуществляет свои "распорядительные и распределительные" функции, и универсальным индикатором состояния человека.

Система кровообращения по своему строению является замкнутой, что обуславливает функциональную связь между ее элементами [2].

Обучение в школе, являясь важным фактором в жизни детей, предъявляет немалые требования к организму ребенка. Общая учебная нагрузка слагается из нескольких компонентов. Главным из них является умственная нагрузка, воздействию которой подвергаются дети во время всего процесса обучения. Известно, что умственный труд существенным образом изменяет состояние системы кровообращения [2].

Показателями работы сердца являются частота сердечных сокращений (ЧСС), артериальное давление крови (АД), систолический и минутный объем кровообращения (СОК, МОК).

Увеличение минутного объема кровообращения при мышечной работе осуществляется за счет увеличения частоты сердечных сокращений и систолического объема кровообращения. Однако роль каждого из них неравнозначна. При работе повышающейся мощности частота сердечных сокращений увеличивается пропорционально мощности физической нагрузки, а величина систолического объема кровообращения достигает максимума уже при легкой работе. Дальнейшее увеличение мощности нагрузки не оказывает существенного влияния на величину систолического объема кровообращения. При крайне тяжелой работе, сопровождающейся резкой тахикардией, систолический объем кровообращения начинает уменьшаться.

Систолический объём увеличивается постепенно в результате продолжительной интенсивной тренировки выносливости и является следствием 2-х основных изменений в сердце:

1) увеличение объёма полостей сердца;

2) повышение сократительной способности миокарда.

Увеличенный максимальный систолический объём возможен благодаря прежде всего:

1)большим размерам полостей сердца (желудочков);

2)увеличенному венозному возврату крови к сердцу, что обеспечивается, в частности, за счёт относительно больших общего объёма циркулирующей крови и центрального объёма крови; 3)повышенной сократимости миокарда.

Сравнительно низкая частота сердечных сокращений при относительно большом систолическом объёме указывает на эффективную работу сердца.

Максимальные значения минутного объема кровообращения обычно регистрируются при мышечной работе большой и субмаксимальной мощности. Максимальные величины минутного объема кровообращения могут достигать 42 л/мин. Средние для разных групп тренированных лиц величины МОК колеблются в пределах 25-35 л/мин.

Чем тяжелее работа, тем большая часть минутного объема кровообращения попадает в скелетные мышцы. В покое мышечный кровоток составляет 21% от величины минутного объема кровообращения, при легкой работе он увеличивается до 49%, при напряженной - до 71%, а при максимальной - до 88%

Понятие адаптации тесно связано с представлением о функциональных резервах. Для количественного выражения их определяют разность между максимально возможным уровнем активности отдельных органов и систем и уровнем, характерным для состояния относительного покоя [1].

Организация исследования

У учениц 5В класса в условиях учебной аудитории, общепринятыми методами измеряли массу тела и рост, а также частоту сердечных сокращений (ЧСС) и артериальное давление (АД) в условиях покоя и после стандартной нагрузки. Расчетным способом определяли систолический (СОК), минутный (МОК) и должный минутный объемы крови (ДМОК). В качестве стандартной применялась распространенная в массовых исследованиях нагрузка – глубокие приседания с вытянутыми вперед руками с частотой 20 раз за 30 секунд. По специальным формулам определяли коэффициент выносливости (КВ) и коэффициент экономичности кровообращения (КЭК).

Методы исследования

Исследование показателей сердечно-сосудистой системы. Частоту сердечных сокращений и артериальное давление измеряли в состоянии покоя и после нагрузки (20 приседаний за 30 секунд) в положении сидя на лучевой артерии по общепринятой методике. У человека артериальное давление определяется непрямым методом по Короткову.

Затем вычисляли СОК и МОК в покое и после нагрузки по формулам:

СОК = 80 + (0,5 х ПД) - (0,6 х ДАД) - (2 х В), где ПД – величина, равная разнице между максимальным (систолическим) и минимальным (диастолическим) давлением, называемая пульсовым давлением; ДАД – диастолическое артериальное давление; В – возраст (полных лет).

МОК=ЧСС х СОК, где

ЧСС – частота сердечных сокращений,

СОК – систолической объем крови,

МОК – минутный объем крови.

Вычисление и оценка адаптационного потенциала ССС.

Адаптационные компенсаторно-приспособительные механизмы, лежащие в основе поддержания оптимального функционального состояния системы кровообращения, определяется путем расчета величины адаптационного потенциала (АП) системы кровообращения в баллах по формуле:

АП=0,011·ЧСС+0,014·САД+0,008·ДАД+0,014·В+0,009·МТ-0,009·Р-0,27, где

АП – индикатор адаптационных возможностей системы кровообращения, чем выше условный балл АП, тем выше вероятность развития патологических отклонений;

ЧСС – частота сердечных сокращений (в уд./мин.);

АСД и АДД – систолическое и диастолическое артериальное давление (мм рт. ст.);

МТ – масса тела (кг);

Р – рост (см);

В – возраст (лет).

Возрастные особенности величин АП у детей и подростков, выявленные П.А. Филеши и Н.Н. Сиваковой (1989), потребовали внесения необходимых изменений в табличный метод оценки АП и методику его использования в доврачебном обследовании школьников. Дальнейшие исследования этих авторов позволили на основе ранее разработанной классификации уровней здоровья взрослого населения, для оценки уровней функциональных возможностей организма детей и подростков по адаптационному потенциалу системы кровообращения выделить у них пять групп лиц:

1. Лица с оптимальным уровнем функциональных возможностей организма, с удовлетворительной адаптацией к условиям окружающей среды.

2. Лица с достаточным уровнем функциональных возможностей организма, с неполной или частичной адаптацией к условиям окружающей среды.

3. Лица с наличием риска снижения функциональных возможностей организма и неустойчивой адаптацией к условиям окружающей среды, с напряжением механизмов адаптации.

4. Лица со сниженными функциональными возможностями организма, с неудовлетворительной адаптацией к условиям окружающей среды, перенапряжением механизмов адаптации.

5. Лица с резко сниженными функциональными возможностями организма, с явлениями истощения механизмов адаптации.

В результате такого своеобразия уровней функционирования и деятельности регуляторных механизмов системы кровообращения у детей школьного возраста выделены следующие условные границы степеней адаптации:

зона удовлетворительной адаптации определена до значений АП

зона неполной или частичной адаптации – в пределах от 1,60 до 2,09;

зона напряжения механизмов адаптации – в пределах от 2,10 до 2,59;

зона неудовлетворительной адаптации – при величине от 2,60 до 3,09;

истощение механизмов адаптации – при АП более 3,10 баллов.

Статистическую обработку полученных данных проводили по общепринятым методикам с вычислением параметров: М - средней арифметической, + - среднего квадратичного отклонения, +m - ошибки средней арифметической [по Б.А.Ашмарину,1978].

1. Вычисление среднего показателя (М).

Производится по формуле М =(х1+х2+…хn)/n, где n – количество испытуемых.

2. Вычисление среднего квадратичного отклонения(σ).

Производится по формуле: σ = (хmах – хmin)/К, где х – результат по данному показателю, К – коэффициент количества испытуемых, определяется по специальной таблице.

3.Вычисление средней ошибки среднего арифметического(m).

Вычисляется по формуле m = + σ/√n, где σ – среднее квадратичное отклонение, n – количество испытуемых [4].

Результаты исследований

Реакция частоты сердечных сокращений на стандартную нагрузку не превышает допустимых значений. В состоянии покоя у детей в возрасте 11-12 лет систолическое давление в плечевой артерии составляет 83-102 мм рт. ст., диастолическое- 47-63 мм рт. ст. Разница между систолическим и диастолическим давлениями называется пульсовым давлением, ее величина в среднем равна 40-50 мм рт. ст. Артериальное давление (сред.) девочек повышается, что говорит о нормальном артериальном давлении.

В норме показатель систолического объема кровообращений в данной группе девочек должен быть равен 44 мл. Данный показатель в норме и составляет 44 мл. В норме показатель минутного объема кровообращения составляет 3400 мл. Минутный объем кровообращения в покое выше нормы и равен 3729мл. Можно предположить, что в покое увеличено мобилизующее влияние симпатоадреналовой системы на сердечно - сосудистую систему. Показатель минутного объема кровообращения после нагрузки значительно увеличивается, и составляют 4246 мл, и это свидетельствует об избыточной реакции системы кровообращения на данную нагрузку.

Фактический минутный объем кровообращения значительно превышает должный минутный объем у каждой испытуемой, достигая 4,7 л/мин и выше, хотя должный минутный объем кровообращения должен быть не выше 3,4 л/мин. Интенсивность кровообращения в покое у школьниц выше нормы.

Превышение среднестатистического фактического минутного объема кровообращения над должным минутным объемом свидетельствует об избыточной функции сердечно - сосудистой системы в покое.

Коэффициент экономичности кровообращения в покое выше нормы и составляет 3778 мл (норма 2600), а после нагрузки существенно увеличивается до 4626 мл, и кровообращение становится избыточным. Его увеличение свидетельствует о напряженности в работе сердечно - сосудистой системы и утомлении.

Коэффициент выносливости характеризует степень тренированности сердечно - сосудистой системы, его увеличение указывает на уменьшение функциональных возможностей сердечно - сосудистой системы. В нашей работе у испытуемых в покое коэффициент выносливости равен 19,4, при норме 16 и показывает снижение выносливости.

Выводы

Изучение состояния сердечно - сосудистой системы является актуальной задачей не только для углубления научных знаний о динамике адаптационных процессов в ходе обучения, но и для решения задач по профилактике нарушений физического состояния организма. В качестве важнейших физиологических переменных для анализа деятельности, состояний и резервных возможностей функциональных систем, обеспечивающих гомеостаз, использовали показатели частоты сердечных сокращений, систолического артериального давления, диастолического артериального давления, артериального давления (сред.), пульсового давления, систолического объема кровообращения, минутного объема кровообращения, коэффициента экономичности кровообращения, коэффициента выносливости в покое и после стандартной нагрузки. Исходя из цели результатов данного исследования о функциональном состоянии сердечно - сосудистой системы студенток, в зависимости от уровня их двигательной активности, были сформулированы следующие выводы:

1. Артериальное давление у учащихся с возрастом закономерно уве­личивается. Частота сердечных сокращений увеличивается на не значительную величину, которое с возрастом должно уменьшаться.

2. У учениц 5В класса давление повышается, что говорит о нормальном состоянии артериального давления.

3. Учебная нагрузка вызывает незначительное повышение артериального давления и частоты сердечных сокращений к концу учебного года.

Коэффициент выносливости (по формуле Кваса) – это интегральная величина, которая характеризуется функциональным состоянием сердечно -сосудистой системы. У девочек этот показатель составляет 0,7 единиц, т.е наблюдается уменьшение, это говорит об усилении ССС.

Систолический объем кровообращения (по формуле Старра) в норме 44 мл, у девочек он в норме, что говорит о нормальном состоянии систолического объема крови. Минутный объем кровообращения в покое выше нормы и равен 3729мл, можно предположить, что в покое увеличено мобилизующее влияние симпатоадреналовой системы на сердечно-сосудистую систему. Показатель минутного объема кровообращения после нагрузки значительно увеличивается и составляют 4246 мл, и это свидетельствует об избыточной реакции системы кровообращения на данную нагрузку.

Рекомендации по профилактике сердечно-сосудистой системы: Прежде всего, заболевания сердечно-сосудистой системы возникают на основе нервно-психических напряжений.

Физическая активность, психологический настрой, правильное питание, отказ от вредных привычек и регулярные профилактические осмотры у кардиолога – вот тот минимум, который необходим для того, чтобы быть уверенными в том, что сердечно-сосудистые заболевания обойдут вас стороной.

Список литературы

1. Адаптация и здоровье: учеб, пособие /Под ред. Э.М. Казина и др. – Кемерово: Кузбассвузиздат, 2009. - 301 с.

2. Амосов, Н. М. Физическая активность и сердце. – Киев: Здоровье, 2008 - 232 с.

3. Возрастные особенности сердечно-сосудистой системы детей /Под ред. Семеновой Л.Н.-М.: Педагогика, 2008.-224с.

4. Инструментальные методы исследования сердечно-сосудистой системы (Справочник)/ Под ред. Т.С. Виноградовой. – М.: Медицина, 2006.- 416с.

5. Калюжная Р.А. Актуальные вопросы возрастной кардиологии/ Вопросы физиологии сердечно-сосудистой системы школьников. – М.: Медицина, 2010.-С.3-17.