VII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Состояние кардиореспираторной системы у учащихся 8 классов лицея ИГУ г. Иркутска

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Файзулаев Р.А. 1

---

1МАОУ Лицей ИГУ г. Иркутска

Файзулаева Т.П. 1

---

1МАОУ Лицей ИГУ г. Иркутска

Работа в формате PDF

1.6 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Ведение

Эксперты ВОЗ в 80-х гг. прошлого столетия определили ориентировочное соотношение различных факторов обеспечения здоровья современного человека, выделив в качестве основных четыре производные: генетические факторы 15-20%; состояние окружающей среды 20-25%; медицинское обеспечение 10-15%; условия и образ жизни людей 50-55%. (8)

Гиподинамия в настоящее время рассматривается как один из факторов риска развития заболеваний. До 70% продолжительности дня ребенок проводит время в стенах школы. С учетом домашних заданий учебный день школьника удлиняется до 10-12 часов в начальных классах и до 15-16 часов - в старших. Проблема гиподинамии становится особенно актуальной для современных подростков многих стран, распространенность которой среди старшеклассников достигает 64-75% [37,206,215]. Ozdirenc M., Ozcan A., Akin F., Gelecek N. (2005) просматривают явную тенденцию к понижению не только спортивной двигательной активности, но и бытовой. (1)

Физическое здоровье, как считают Гладышев Ю.В. и соавтор. (2008), - это качество функционирования внутренних органов и систем, которое определяется морфофункциональными особенностями и адаптационными возможностями организма. Наиболее информативно характеризуют уровень здоровья показатели реактивности той или иной системы ор­га­низма, определенные с помощью функциональных проб. Уровень физического здоровья коррелирует с уровнем физической и функциональной готовности организма к выполнению физических нагрузок; способностью к мобилизации адаптационных возможностей организма для обеспечения его приспособления к влиянию факторов окружающей среды. (5)

Баевский Р.М. и Берсенева А.П. (1997) отмечают эволюцию сосудистого тонуса у современных школьников, показывающую отчетливую тенденцию его повышения: нормативные значения АД современных школьников повысились на 10-20 мм рт.ст., в сравнении со сверстниками 10 лет назад. В настоящее время верхней границей нормы АД для младшеклассников определен уровень 110/60 мм рт.ст., а для учащихся старших классов - 130/75 мм рт.ст. Психоэмоциональные и умственные перегрузки на фоне малоподвижного образа жизни стабилизируют эпизодический переход повышенных значений АД в хроническое нарушение регуляции тонуса кровеносных сосудов, что приводит к развитию ранних форм гипертензии уже в школьном возрасте. (8)

О функциональном состоянии сердца и сосудов судят по различным внешним проявлениям их деятельности. В физиологии кровообращения активно применяются функциональные пробы. Под пробой понимают дозированное воздействие на организм человека в стандартных условиях с целью наблюдения компенсаторных реакций, возникающих на основе автоматического регулирования.

Цель работы: Исследовать состояние сердечно-сосудистой и респираторной систем у школьников восьмых классов Лицея ИГУ г. Иркутска

Задачи:

Определить частоту сердечных сокращений в состоянии покоя и после действия физической нагрузки;

Определить зависимость пульса от физических нагрузок;

Установить влияние задержки дыхания на частоту дыхания;

Провести статистическую обработку информации по
методу Фишера - Стьюдента (достоверными считались результаты при Р<0,05).

Глава 1. Обзор литературы

Функциональные различия в сердечно-сосудистой системе детей
и подростков сохраняются до 12 лет. Частота сердечного ритма у детей
больше, чем у взрослых, что связано с преобладанием у детей тонуса симпатических центров. В процессе постнатального развития тоническое
влияние на сердце блуждающего нерва постепенно усиливается. Частота сердечных сокращений у детей бо­лее подвержена влиянию внешних воздействий: физических упражнений, эмоционального напряжения и т. д. Кровяное давление у детей ниже, чем у взрослых, а скорость кровообращения. С возрастом увеличиваются ми­нутный и резервный объем крови, что обеспечивает сердцу возрастающие адаптационные возможности к физическим нагрузкам. Частота сердечных сокращений являет­ся весьма лабильным и информативным показателем, отражающим функциональное состояние не только сердечно-сосудистой системы, но и орга­низма в целом. (3)

О частоте сердечных сокращений судят по величине артериального пульса. Артериальным пульсом называют ритмические колебания стенок артерий, обусловленные колебаниями артериального давления. Для здоровых взрослых людей принято считать нормальной частоту
пульса в покое от 60 до 80 уд/мин у женщин, и от 60 до 75 уд/мин у мужчин.
Стабильность пульса в покое свидетельствует о нормальном функ­ционировании сердечно-сосудистой системы. Превышение диапазона нормальной величины пульса в покое более чем на 5-6 уд/ мин. называется та­хикардией... (3)

Зависимость между потреблением кислорода и общей легочной вентиляцией при разных уровнях нагрузки линейная. Дыхательная система в норме – не главный ограничивающий фактор в доставке кислорода к мышцам во время их максимального аэробного метаболизма. Обычно более значимым ограничивающим фактором является способность сердца доставлять кровь к мышцам. (4)

Работа мышц, потребление кислорода и сердечный выброс при физической нагрузке. Между мышечной работой, потреблением кислорода и сердечным выбросом во время физической нагрузки линейные отношения, т.к. мышечная работа увеличивает потребность в кислороде. А это, в свою очередь, ведет к расширению кровеносных сосудов мышц, увеличивая венозный возврат и сердечный выброс. Далее приведены типичные показатели сердечного выброса при нескольких уровнях физической нагрузки.

Итак, у нетренированного здорового человека сердечный выброс может увеличиваться немногим более чем в 4 раза, а у хорошо тренированного спортсмена – примерно в 6 раз. (4)

При физической нагрузке необходимо доставлять на периферию возможно большее количество крови. Это происходит благодаря увеличению частоты сердечных сокращений, систолического выброса за счет расширения полостей сердца, ускорение кровотока в 3 раза, увеличению массы циркулирующей, а также изменение артериального давления. Под воздействием симпатической нервной системы кровь отводится из участков, где ее наличие необязательно, и направляется в участки, принимающие активное участие в выполнении упражнения.

В норме при функциональной пробе происходят однонаправленные изменения АД и ЧСС. Повышается пульсовое давление, что косвенно свидетельствует об увеличении ударного объема сердца, учащается пульс. Все эти изменения возвращаются к исходным данным в течении 3-5 минут, причем, чем быстрее это происходит, тем лучше функция сердечно-сосудистой системы. Чем интенсивнее выполняемая нагрузка, тем более выражены изменения ЧСС и АД. Однако разные величины сдвигов ЧСС, АД и длительности восстановления их до исходных цифр зависят не только от интенсивности применяемой функциональной пробы, но и от физической подготовленности обследуемого.

Функциональные методы применяются не столько для выявления заболевания, сколько для оценки того, как орган или система органов справляется со своими обязанностями. Однозначной трактовки результатов, полученных функциональными методами, нет и быть не может, поскольку каждый организм уникален и работает по-своему. (7)

Глава 2 Практическая часть

2.1 Методы исследования

Для определения пульса 2, 3 и 4-й пальцы накладывали несколько выше лучезапястного сустава, артерию нащупывали и прижимали к кости. После высокой нагрузки более точно можно подсчитать частоту сердцебиений (которая равна частоте пульса), положив руку на область сердца. В состоянии покоя пульс можно считать 10-, 15-, 30- и 60-секундными интервалами. После физической нагрузки пульс считали 10-секундными интервалами. При подсчете пульса придерживались определенных требований: пульс необходимо измерять: 1) в одном и том же положении (лежа, сидя или стоя); 2) лучше сразу после сна в положении лежа; 3) желательно сидя до и после занятий (8).

Для оценки степени тренированности сердечно-сосудистой системы к выполнению физической нагрузки вычисляли коэффициент выносливости по формуле:

Показатель нормы: 12-16 усл. ед.

Исследование вегетативного статуса проводили по значениям индекса Кердо.

Где ВИ-вегетативный индекс, ДД- диастолическое давление. мм рт. ст., ЧСС – частота сердечных сокращений, уд./мин. Показатель нормы: ВИ= от -10 до 10 %.

Проба Мартинета

В среднем ритме, одновременно все учащиеся, выполняли 20 приседаний. Затем после посадки на стул каждый ученик подсчитал число пульсовых ударов за 10 с сразу после нагрузки, затем спустя 30, 60, 90, 120, 150, 180, 240, 300 с.

Функциональные пробы дыхания

Функциональными пробами, характеризующими устойчивость организма к гипоксии, являются проба Штанге (время максимальной задержки дыхания на вдохе) и проба Генчи (время максимальной задержки дыхания на выдохе).

Проба Штанге – произвольная остановка внешнего дыхания (ПОВД) на высоте глубокого вдоха и проба Генчи - ПОВД на выдохе – может проводиться в состоянии покоя и после физической нагрузки.

Проба Штанге позволяет оценить устойчивость организма человека к смешанной гиперкапнии и гипоксии, отражающую общее состояние кислород обеспечивающих систем организма.

Технология выполнения пробы Штанге

В положении стоя делали несколько дыхательных движений и после полного вдоха закрывали рот, а большим и указательным пальцами зажимали крылья носа. По секундомеру отмечали время с момента остановки дыхания до его возобновления. Результат оценивали по таблице.

Оценка результатов функциональных проб Штанге и Генчи:

Технология выполнения пробы Генчи

После нескольких дыхательных движений учащиеся делали полный выдох, закрывали рот и зажимали пальцами нос. По секундомеру отмечали время с момента остановки дыхания до его возобновления. Результат оценивали по таблице.

Методика проведения экспериментов: задержка дыхания в покое и после дозированной нагрузки

А) Определение времени задержки дыхания на глубоком вдохе

Работа проводилась в парах. Учащиеся в течение 3-4 минут в положении сидя спокойно дышали, а затем, после обычного выдоха делали глубокий вдох и задерживали дыхание насколько могли, зажав нос. Пользуясь секундомером, определяли время от момента задержки дыхания до момента его возобновления. Результат фиксировали. Использовали три попытки и брали среднее арифметическое.

Для здорового ребенка (6-18 лет) время задержки дыхания на глубоком вдохе составляет в среднем от 16 до 55 с. (5)

Б) Определение времени максимальной задержки дыхания на глубоком выдохе

Учащиеся в течение 3-4 минут в положении сидя спокойно дышали, а затем после обычного выдоха делают глубокий выдох и задерживают дыхание насколько смогут, зажав при этом нос. Испытатель, пользуясь секундомером, определяет время от момента задержки дыхания до момента его возобновления. Результат фиксируется. Для определения времени максимальной задержки дыхания используют данные трех попыток и берут среднее арифметическое.

Для здорового ребенка (6-18 лет) время задержки дыхания на выдохе составляет 12-13 с., для взрослого – 25-30 с.(5)

В) Определение времени максимальной задержки дыхания после искусственной гипервентиляции легких (учащенного дыхания)

Учащиеся в течение 1-2 минут дышали с наибольшей глубиной, а затем по команде задерживали дыхание на максимальном выдохе. Результат фиксировали. Для определения времени максимальной задержки дыхания использовали данные трех попыток и брали среднее арифметическое значение.(5)

Г) Определение времени максимальной задержки дыхания после дозированной нагрузки (проба Серкина)

В положении сидя учащиеся задерживали дыхание на максимальный срок на спокойном выдохе. Время задержки фиксировали. После отдыха (около 5 мин) ученики делали 20 приседаний за 30 секунд. По окончании работы, учащиеся садились на стул и задерживали дыхание. Время задержки вновь фиксировали. После отдыха (1 минута) ученики повторяли упражнение с задержкой дыхания на спокойном вдохе.(5)

Выявление взаимосвязи между максимальной задержкой дыхания на глубоком вдохе (X) и ростом учащихся (Y)

Изучим зависимость между тремя признаками (Х,Y, Z). Для выявления тесноты связи одного из них (X) c двумя другими признаками (X и Z) используется коэффициент множественной корреляции R_xyz, элементами которого служат парные коэффициенты корреляции (r _xy).

Коэффициент множественной корреляции рассчитывается по формуле:

где, r_xy, r_xz и r_yz-коэффициенты линейной корреляции между парами признаков (X иY, Z и Z, Yи Z).

Коэффициент множественной корреляции имеет всегда положительный знак и принимает значение от нуля до единицы) 0≤R_xyz≤1). Значимость коэффициента множественной корреляции принято оценивать по величине t- критерия Стьюдента с числом степеней свободы k=n-3 при принятом уровне значимости.

Для определения коэффициента множественной корреляции необходимо предварительно рассчитать парные коэффициенты корреляций. (6)

2.2. Результаты и обсуждения

В исследованиях приняли участие 64 ученика: 33 девочки и 30 мальчиков, возраст которых 14 лет и один тринадцатилетний подросток. Особенности функциональных резервов системы кровообращения определяли по ЧСС, измеряли артериальное давление.

Пульс – ритмические колебания стенки артериальных сосудов, вызываемые повышением давления в период систолы.

Учащиеся измерили пульс в состоянии покоя (5 раз) и нашли среднее арифметическое значение.

Среднее значение пульса у девочек составило – 73 удара в минуту, что соответствует норме (для 14 лет норма 72-78).

Средний показатель пульса мальчиков – 74 удара в минуту, что соответствует нормальному значению (72-78 уд./мин) Для измерения артериального давления использовали автоматический тонометр. Среднее значение систолического артериального давления у мальчиков – 115 мм рт. ст., что на 6 % выше нормы (норма – 108 мм рт.ст.). Среднее значение диастолического артериального давления составило -71 (при норме -61), что выше на 16%. Диастолическое артериальное давление у девочек в среднем на 18 % выше норм, а систолическое составило 109, при норме 106.

В норме значения частоты сердечных сокращений и частоты пульса равны, но в некоторых случаях, например, при аритмиях, они отличаются – в этих случаях говорят о дефиците пульса. У 19 % мальчиков и 11 % девочек были выявлены несовпадения.

Определение коэффициента выносливости

Увеличение коэффициента выносливости связано с уменьшением пульсового давления, что свидетельствует о детренированности сердечно-сосудистой системы, что было выявлено у 74 % учащихся. Уменьшение коэффициента у 9 % учащихся свидетельствует об утомлении учащихся.

Оценка вегетативного статуса сердечно-сосудистой системы

Нами было выявлено, что у мальчиков преобладают нормотония и симпатикотония, соответственно 40% и 44%. Эйтония и ваготония – по 8 %. У 89 % девочек преобладает нормотония и симпатикотония. У 11 % девочек – эйтония и ваготония.

Проба Мартинета

Также провели эксперимент по определению частоты сердечных сокращений в состоянии покоя до и после действия физической нагрузки. Полученные результаты сведены в таблицу № 1 и 2

Среднее значение ЧСС для девочек в состоянии покоя составляет 73 уд в мин. Частота сердечных сокращений сразу после нагрузки увеличилась на 53 %, что является плохим показателем, сказывается недостаточная тренированность девочек (только 5 девочек занимаются спортом).

У 19 (56%) девочек ЧСС возвращается к норме за 2 минуты и меньше (хороший результат), у 10 (30%) –свыше 3 минут (плохой результат). X

Среднее значение ЧСС для мальчиков в состоянии покоя -74 уд в мин. Частота сердечных сокращений сразу после нагрузки увеличилась на 39 %, что является плохим показателем, сказывается недостаточная тренированность (7 человек занимаются спортом). У 20 (65%) мальчиков ЧСС возвращается к норме за 2 минуты и меньше, у 9 (29%) –свыше 3 минут (плохой результат).

Функциональные пробы дыхания

Зафиксировали средний результат трех попыток. У 83% учащихся хороший и отличный результат.

Пробу Генчи используют для определения кислородной обеспеченности организма и оценки общего уровня тренированности человека. Хороший и отличный результат зафиксирован у 92% учащихся, что соответствует высоким функциональным резервам системы кислородообеспечения человека.

Результаты экспериментов по задержке дыхания в покое и после дозированной нагрузки

Средние результаты на параллели среди мальчиков:

максимальная задержка дыхания на глубоком вдохе (с)-60

максимальная задержка дыхания на глубоком выдохе (с)-41

максимальная задержка дыхания после искусственной гипервентиляции легких (учащенного дыхания)-107

максимальная задержка дыхания после дозированной нагрузки (20 приседаний за 30с)-18

максимальная задержка дыхания после дозированной нагрузки (20 приседаний за 30с), задержка дыхания на спокойном вдохе после 1 мин отдыха-37.

Средние результаты на параллели среди девочек:

максимальная задержка дыхания на глубоком вдохе (с) -52

максимальная задержка дыхания на глубоком выдохе (с) -38

максимальная задержка дыхания после искусственной гипервентиляции легких (учащенного дыхания) -78

максимальная задержка дыхания после дозированной нагрузки (20 приседаний за 30с)-18

максимальная задержка дыхания после дозированной нагрузки (20 приседаний за 30с), задержка дыхания на спокойном вдохе после 1 мин отдыха-40 с.

Эксперимент показал, что максимальная задержка дыхания на глубоком вдохе и выдохе соответствуют норме. После 20 приседаний было выявлено: мальчики - здоровые нетренированные (изменения на 35% от первой фазы), девочки – здоровые тренированные (на 55 % выявлены изменения от первой фазы). Через минуту отдыха упражнение с задержкой дыхания на спокойном вдохе показало такой же результат. Среди исследуемой группы учащихся 45 % мальчиков и 50 % девочек занимаются спортом.

Для выявления тесноты связи одного признака (X-максимальная задержка дыхания на глубоком вдохе) с двумя другими признаками (Y -рости Z-масса тела) используется коэффициент множественной корреляции (Rxyz), элементами которого служат парные коэффициенты корреляции (rxy). Коэффициент множественной корреляции рассчитывали по следующей формуле:
где, rxy, rxz и ryz – коэффициенты линейной корреляции между парами признаков (X и Y, Z и Z, Y и Z). Коэффициент множественной корреляции имеет всегда положительный знак и принимает значение от нуля до единицы (0 ≤ Rxyz≤1). Значимость коэффициента множественной корреляции принято оценивать по величине t-критерия Стьюдента с числом степеней свободы k = n-3 при принятом уровне значимости.

Взаимосвязь между максимальной задержкой дыхания на глубоком вдохе (Х) и ростом учащихся (Y)

Последовательность вычислений следующая:

1. Определили средние арифметические значения для 1 и 2 признака.

2. Вычислили значения xᵢ-x̅ и yᵢ-y̅, т. е. разности между отдельными показателями и среднеарифметическими значениями каждого признака.

3. Возвели полученные значения разности в квадрат: (xᵢ - x̅ )² и (yᵢ - y ̅)²

4. Определили суммы квадратов разностей – Σ (xᵢ - x̅ )² и Σ (yᵢ - y ̅)²

5. Определили произведение разностей (xᵢ-x̅)· (yᵢ-y̅)

6. Определили сумму произведений разностей – Σ(xᵢ-x̅) · yᵢ-y̅.

7. Подставили полученные значения в формулу и вычислили коэффициент корреляции. (2)

Используя данные X, Y и Z, построили таблицы (приложение 1,2,3) на основе которых вычислили парные коэффициенты корреляций: , и

= 55.9

и , – средние арифметические признаков

После того, как рассчитали все коэффициенты парных корреляций, определили коэффициент множественной корреляции по формуле:

где, rxy, rxz и ryz – коэффициенты линейной корреляции между парами признаков (X и Y, Z и Z, Y и Z).

Полученный коэффициент указывает на существенную тесноту корреляции, признаки Y и Z оказывают значительное влияние на признак X. Таким образом, можно утверждать, чтомаксимальная задержка дыхания на глубоком вдохе зависит от роста и массы тела учащихся.

Проверили значимость полученного коэффициента множественной корреляции по t-критерию Стьюдента. Определили в начале tф по

формуле:

По таблице (приложение 4) определим значение tгр для 5%-ного уровня значимости при числе степеней свободы (k = n-3=36-3=33) равно 2,035. Так как tф =6.322> tгр = 2,035 можно говорить о статистической значимости полученного коэффициента множественной корреляции.

Максимальная задержка дыхания на глубоком вдохе зависит от массы и роста тела учащихся.

Заключение

Функциональные показатели системы кровообращения обследуемых школьников:

Пульс находится в пределах нормальных возрастных значений.

Выявлены незначительные отклонения от нормальных значений артериального давления.

2. Изучение вегетативного статуса проводилось по значениям индекса Кердо. У девочек и мальчиков преобладает тонус симпатической нервной системы (симпатикотония и нормотония)

3. Коэффициент выносливости показал, что для 74 % учащихся характерна детренированность сердечно-сосудистой системы.

4. Пробы Штанге и Генчи показали высокие функциональные резервы системы кислородообеспечения учащихся.

5. У девочек повышаются адаптивные возможности организма

6. Максимальная задержка дыхания на глубоком вдохе зависит от массы и роста тела учащихся.

7. Выявлено, что у учащихся ЧСС возвращается в нормальное состояние в течении 2 минут, после действия физической нагрузки, что является хорошим показателем.

Список литературы

Гладышев, Ю.В. Валеология: Учебно-методический комплекс / Ю.В. Гладышев, Н.Г.Гладышева - Новосибирск: НГУЭУ, 2008. - 108 с.

Возрастная анатомия, физиология и гигиена: учебное пособие / Казань, КФУ, 2013. - 166 с.

Есаков С.А. Возрастная анатомия и физиология (курс лекций) /УдГУ.- Ижевск, 2010

Медицинская физиология по Гайтону и Холу/Дж.Э. Холл/Пер. с англ.; Под ред. В.И. Кобрина, М.М. Галагудзы, А.Е. Умрюхина.- М.: Логосфера, 2018

Рохлов Ш.С. Школьный практикум. Биология. Человек. 9 класс.- М.: Дрофа, 2000.-96с.

Петров П.К. Математико-статистическая обработка и графическое представление результатов педагогических исследований с использованием информационных технологий: учеб. пособие, Ижевск: Изд-во «Удмуртский университет», 2013, 179 с.

Л.С. Намазова-Баранова,  Проблемы здоровья подростков в Российской Федерации: [Электронный ресурс]// Альманах Института коррекционной педагогики.-2017.-№31.-Режим доступа: https://alldef.ru/ru/articles/almanac-no-31/difficulties-of-development-of-communication-in-children-first-years-of-life-with-disabilities).

Жулин Н.В. Калюжный Е.А., Кузмичев Ю.Г., Михайлова С.В. Проблемы здоровья современных школьников [Электронный ресурс]//NovaInfo.Ru.- 2014 г. – № 25 .- Режим доступа: (https://novainfo.ru/article/2177)

Приложение 1.

Взаимосвязь между максимальной задержкой дыхания на глубоком вдохе (Х) и ростом учащихся (Y)

Приложение 2.

Взаимосвязь между максимальной задержкой дыхания на глубоком вдохе (X) и массой тела учащихся (Z)

Приложение 3.

Взаимосвязь между ростом учащихся (Y) и массой их тела (Z)

Приложение 4.

Критические значения коэффициентов корреляции r при Р = 0,05