VIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Функциональное состояние сердечно-сосудистой системы у старшеклассников (на примере учащихся 1 Хомустахской СОШ им. Д.Ф. Алексеева» с. Кысыл-Сыр Намского улуса)

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Стручкова А.К. 1

---

1МБОУ "1 Хомустахская СОШ им. Д.Ф. Алексеева"

Колесова Е.В. 1

---

1МБОУ "1 Хомустахская СОШ им. Д.Ф. Алексеева"

Работа в формате PDF

540.6 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Актуальность.В век информационно - коммуникативных технологий почти все дети много времени проводят за различными гаджетами, играя, общаясь, даже выполняя домашние задания. Это является причиной снижения двигательной активности и ухудшения функциональной работоспособности сердца. Поэтому каждый из нас должен знать, что гиподинамия, т.е. низкая физическая активность, приводит к заболеваниям сердечно-сосудистой системы и преждевременному старению организма.

Цель исследования: изучение функционального состояния сердечно-сосудистой системы у старшеклассников в зависимости от физической нагрузки.

Для достижения поставленной нами цели мы решили следующие задачи:

Изучить физиологию сердечной деятельности в зависимости от физической нагрузки;

Провести социологический опрос среди старшеклассников «Я и здоровый образ жизни»;

Определить индивидуальный тренировочный пульс и индекс массы тела старшеклассников;

Провести анализ результатов на основе полученных данных;

В работе обращались к литературным данным и результатам исследований Н. А. Фомина - автора по физиологии двигательной деятельности и адаптации к физическим нагрузкам.

Глава 1. Работа органов кровообращения

Сократительная функция сердца

Фазы сердечной деятельности. Непрерывное движение крови по замкнутой системе сосудов малого и большого кругов кровообращения осуществляется благодаря сократительной функции сердца. Большой круг кровообращения обеспечивает кровоснабжение органов тела богатой кислородом кровью, а также собирает венозную кровь и приносит ее к сердцу. В малом (легочном) круге кровообращения происходит обогащение крови кислородом.

Венозная кровь большого круга через правый желудочек и легочные артерии направляется к легким, а насыщенная кислородом кровь попадает через легочные вены в левое предсердие. Благодаря ритмическим сокращениям желудочков кровь из левого желудочка выталкивается в аорту, а из правого – в легочные артерии.

Сокращение сердечной мышцы происходит в строгой последовательности, с закономерным ритмом. В сердечном цикле выделяют систолу предсердий, продолжающуюся при частоте сокращений 75 раз в 1 мин 0,04 – 0,07с, систолу желудочков (0,3), диастолу желудочков (0,5 с). За 0,1 с до окончания диастолы желудочков начинается систола предсердий. Следовательно, диастола предсердий продолжается 0,7с .

Совместная диастола предсердий и желудочков (пауза) продолжается 0,4 с. Из общей продолжительности сердечного цикла, равного в рассмотренном случае 0,9с, желудочки находятся в состоянии сокращения 1/3 времени, а предсердия – втрое меньше.

Биоэлектрическая активность сердца

Электрокардиограмма – электрическая активность сердца, зарегистрированная с помощью чувствительных приборов, имеет характерную картину, позволяющую судить о возбудимости, проводимости, сократительной способности сердца. Снятие электрических потенциалов сердца с поверхности тела-электрокардиография-является объективным методом изучения деятельности сердца и диагностики некоторых нарушений в его работе.

Зубец P в электрокардиограмме является отражением биоэлектрических процессов, развивающихся при сокращении предсердий. Интервал между P и Q соответствует времени проведения возбуждения от предсердий к желудочкам. Комплекс зубцов Q, R,S, T отражает электрическое явление, связанные с различными стадиями напряжения желудочков.

Для дифференцированной физиологической характеристики изменений электрокардиограммы при мышечной деятельности необходимо определить среднюю электрическую ось и электрическую позицию сердца, ширину и высоту отдельных зубцов, фактическую и расчетную (должную) величину электрической систолу, систолический показатель.

Среднюю электрическую ось сердца можно рассматривать как линию, соединяющую правое предсердие с верхушкой сердца. Она характеризует основное направление, по которому проходят волны возбуждения. В практике электрокардиографии средняя электрическая ось сердца определяется по специальным таблицам.

Положение электрической оси изменяется после физических нагрузок. Оно зависит также от конституционных особенностей и спортивной специализации спортсменов. У спортсменов, в тренировке которых преобладают преимущественно упражнения на выносливость, электрическая ось отклонена вправо; у спортсменов, тренирующихся преимущественно с силовой направленностью, - влево.

У молодых спортсменов, а также у лиц, имеющих астеническое телосложение, наблюдается отклонение электрической оси вправо, а у лиц гиперстенического телосложения - влево, что является вариантом нормы.

Электрическая позиция сердца определяется с целью дифференцирования изменений отдельных зубцов электрокардиограммы. В зависимости от позиции сердца эти изменения могут свидетельствовать или об отклонении от нормы, или о нормальном протекании процессов жизнедеятельности в сердечной мышце.

Электрическая позиция сердца может быть определена по форме и направлению зубцов R и S в усиленных отведениях от конечностей (метод Гольдбергера). Так, для вертикальной электрической позиции характерно резкое увеличение зубца S в усиленном отведении от левой руки. Маловыраженный зубец S и высокий R в этом же отведении характерны для горизонтальной позиции.

Артериальное давление

Артериальное давление является одним из важных показателей гемодинамики. В нормальных условиях жизнедеятельности оно обусловлено силой сердечного выброса, объемом кровотока, эластическим сопротивлением сосудистых стенок.

Во время систолы давление в артериальных сосудах максимально возрастает, во время диастолы – падает. Различие в показателях систолического и диастолического давления измеряемого на плечевой артерии по методу Короткова, составляет 35-40мм рт.ст.

В нормальных условиях у взрослого человека систолическое (максимальное) давление составляет 110-125 мм рт.ст., диастолическое (минимальное) – 70-85 мм рт.ст. Непрерывная регистрация артериального давления в плечевой артерии при помощи электронного манометра показывает, что в течение суток оно периодически меняется. Наиболее низкие показатели отмечены ночью.

У здорового человека в дневное время систолическое давление колеблется в пределах от -60 до 150 мм рт.ст., диастолическое – от 30 до 100 рт.ст.

Но отдельные всплески максимального давления достигает 240 мм рт.ст., а минимального – 200 мм рт.ст.

Энергия непрерывного движения крови по артериям отражается на величине так называемого среднего давления.

Это средняя между максимальным и минимальным давлением величина, которая ближе к показателям минимального давления, т.к. продолжительность понижения давления во время диастолы больше, чем повышения во время систолы желудочков. Артериальное давление в мелких артериях составляет 70-90 мм рт.ст., в артериолах – 40-60 мм рт.ст, а в капиллярах – 20-40 мм рт.ст.

Артериальное давлениезависит от объема крови, поступающей в кровяное русло, и сопротивления ее оттоку в мелких артериях и капиллярном русле. Сопротивление кровотоку резко возрастает в мелких артериях и артериолах (резистивных сосудах).

Функциональное состояние сердечно-сосудистой системы при мышечной деятельности

Мышечная деятельность сопровождается как функциональными, так и структурными изменениями в аппарате кровообращения. Эти изменения по-разному проявляются в состоянии покоя и при мышечной работе. У тренированных спортсменов в состоянии покоя, как правило, увеличивается продолжительность сердечного цикла, снижается частота сердечных сокращений, улучшается сократительная способность миокарда.

Увеличение продолжительности сердечного цикла неодинаково проявляется в отдельных фазах систолы желудочков: асинхронного и изометрического сокращения (период напряжения) и в фазе опорожнения. У тренированных спортсменов в состоянии покоя отмечается абсолютное и относительное увеличение продолжительности периода напряжение систолы желудочков. Фаза опорожнения, как правило, укорачивается. Эти изменения связаны с усилением симпатико-ингибиторных и холинергических влияний в связи с повышением тонуса блуждающего нерва при систематической мышечной работе.

При удлинении периода напряжении систолы желудочков уменьшается скорость нарастания внутрижелудочкового давления. Вследствие укорочения периода опоржнения систолы желудочков у спортсменов в покое отмечается увеличение остаточного (постсистолического) объема крови. Комплекс изменений деятельности сердца, связанный с относительным увеличением фазы асинхронного сокращения, укорочением фазы опоржнения и ростом постсистолического объема, получил название синдрома регулируемой гиподинамии миокарда.

В отличии патологической гиподинамии, характеризующейся нарушением сократительной способности миокарда, регулируемая гиподинамия повышает экономичность в работе сердца в покое. Во время мышечной работы длительность сердечного цикла уменьшается преимущественно за счет фазы изометрического сокращения. Укорочение фазы опорожнения при работе сопровождается значительным уменьшением продолжительности механической систолы.

Функциональные изменения сердечно-сосудистой системы у юных спортсменов

К 18 годам объем сердца юного спортсмена достигает показателей взрослых спортсменов. Однако полного морфологического и функционального совершенства сердце человека достигает только к 20 -21 году.

Возрастные изменения сердечно-сосудистого аппарата ребенка в период от 7 до 11 лет отличается равномерностью и относительно медленными темпами увеличения объема сердца против суммарного просвета сосудов. Площадь поперечного сечения крупных сосудов, а также прекапиллярного и капиллярного русла у детей в этом возрасте относительно больше, чем у взрослых.

Это является одной из существенных причин низкого артериального давления у детей с 7-11-летнего возраста.

Частота сердечных сокращений у детей 7-8 – летнего 86-88 ударов в 1 минуту. К 11-12-летнему возрасту пульс снижается до 82-84 ударов в 1 минуту. У девочек пульс немного чаще, чем у мальчиков.

Рост тренированности у юношей не приводит существенному урежению пульса. Продолжительность сердечного цикла у них оказывается меньше, чем у взрослых спортсменов одинаковой спортивной специализации. Артериальное давление имеет четкую возрастную тенденцию к увеличению. Существенные возрастные различия в деятельности сердечно-сосудистой системы обнаруживаются при фазовом анализе сердечной деятельности.

Если у взрослых спортсменов укорочение механической систолы сопровождается параллельно идущим уменьшением электрической систолы, то у детей наблюдается расхождение во времени механической и электрической систол. Механическая систола у детей уменьшается больше, чем электрическая. Вследствие этого появляется отрицательный интервал между зубцом T на ЭКГ и вторым тоном на фонокардиограмме. Второй тон заканчивается на 0,03-0,04 с раньше, чем зубец T . Такое явление, носящее название феномена Хегглина, может наблюдаться в патологических случаях при энергетической недостаточности миокарда.

У взрослых спортсменов адаптация сердца к нагрузке происходит за счет увеличения ударного объема сердца при меньшей частоте сердечных сокращений. У подростков отмечается более выраженная пульсовая реакция на нагрузку.

В показателях артериального давления между юными и взрослыми спортсменами имеются существенные различия состоянии относительного мышечного покоя у юных спортсменов артериальное давление выше, чем у взрослых спортсменов. При этом, обычное для взрослых, тенденция к падению давления в результате систематических занятий спортом у юных спортсменов является маловыраженной. Повышение артериального давления у взрослых спортсменов сопряжено, как правило, с нарушением режима тренировки.

У взрослых спортсменов в состоянии покоя величины ударного и минутного объема крови больше, чем у юных спортсменов. Однако по сравнению с нетренированными лицами зрелого возраста ударный объем крови в покое у взрослых спортсменов меньше.

У юных спортсменов чаще, чем у взрослых, отмечаются так называемые атипические реакции на стандартную мышечную нагрузку. У детей младшего школьного возраста и подростков не всегда удается выявить улучшение приспособляемости к физической нагрузке, применяемой в функциональных пробах, несмотря на систематические занятия физическими упражнениями. В то же время у нетренированных подростков зачастую отмечается нормотоническая реакция, с коротким восстановительным периодом, характерная для взрослых тренированных спортсменов.

Адаптация детей младшего школьного и подросткового возраста к физической нагрузке идёт за счет более выраженного учащения сердечной деятельности и меньшего увеличения максимального артериального давления. Для правильной физиологической интерпретации этих показателей нужно учитывать не только возрастные особенности системы кровообращения, но и мощность работы.

Скорость восстановления функции сердечно-сосудистой системы после физической нагрузки в большой мере зависит от величины нагрузки, чем от возраста. Оптимальных значений темпы восстановительных процессов достигают у спортсменов к 20-21 году.

Зависимости возрастных особенностей и степени тренированности характер адаптации к физическим нагрузкам изменяется. Можно выделить приспособительных реакций:

стабильная и параллельная повышение пульса и артериального давления с сохранением устойчивых результатов от забега к забегу;

неустойчивые спортивные результаты и уменьшение интенсивности функциональных сдвигов;

устойчивые результаты в забегах с резким ухудшением функционального состояния сердечно-сосудистой системы.

Функциональные сдвиги, характерные для первого, наиболее оптимального варианта адаптации, при повторном беге на 150 и 300 метров обнаруживаются у подростков и юношей-легкоатлетов только 40% случаев. Второй вариант отмечен от 23% подростков и 30% юношей. Третий вариант встречается в 12 и 40% случаев соответственно (Р.Е. Мотылянская).

Повторный бег на удлиненных отрезках не вызывает неблагоприятных изменений в деятельности сердечно-сосудистой системы у юношей, специализирующихся в беге на средние дистанции. Показатели реакции организма на эти нагрузки у них вполне удовлетворительны. Однако юноши значительно уступают взрослым спортсменам в уровне скоростной выносливости. У 80% юных спортсменов наблюдается падение скорости в повторных забегах. У взрослых спортсменов падение скорости в подобных условиях отмечается примерно в половине случаев.

Восстановительные процессы после повторных физических нагрузок у подростков и юношей оказывается более замедленными по сравнению со спортсменами зрелого возраста.

Глава 2. Методика исследования

2.1. Объект, предмет и методы исследования

В качестве объекта исследования мы взяли старшеклассников МБОУ «1 Хомустахская СОШ им. Д.Ф. Алексеева». Предметом исследования: функциональное состояние сердца старшеклассников до и после физической нагрузки.

Методы исследования:

Социологический опрос

Измерение пульса до и после нагрузки

Метод определения ИТП по формуле Карвонена

Метод определения ИМТ (Индекса массы тела)

2.2. Результаты собственного исследования

Для соцопроса старшеклассникам предложили заполнить анкеты со следующими вопросами анкеты «Я и здоровый образ жизни»:

ФИО

Класс

Делаешь ли ты утреннюю зарядку?

Какие спортивные секции ты посещаешь?

Занимаешься ли ты танцами?

Устаешь ли ты на занятиях?

Имеются ли у тебя проблемы с сердцем?

Как ты в учебе?

Кто в семье занимается спортом, скандинавской ходьбой, танцами?

Таблица 1. Результаты соцопроса «Я и здоровый образ жизни»

По результатам соцопроса среди старшеклассников (9-11 классы) нами выявлено:

из 38 исследуемых в среднем 17 и столько же человек из их семей занимаются спортом и танцами, что составляет по 44,7%;

18 учащихся, т.е. 47,4 % по итогам четвертных и годовых оценок успевают на «4» и «5»;

проблемы с сердцем имеют 5 старшеклассников – 13%.

Рисунок 1. Результаты соцопроса

Отсюда можно сделать вывод, что занятие спортом и танцами положительно влияет на успеваемость учащихся.

Метод определения индивидуального тренировочного пульса по формуле Карвонена

Определили индивидуальный тренировочный пульс (ИТП) по формуле Карвонена и оценили деятельность сердечно-сосудистой системы старшеклассников.

- от цифры 220 надо отнять свой возраст в годах

- от полученной цифры отнять число ударов своего пульса за минуту в покое

- умножить полученную цифру на 0,6 и прибавить к ней величину пульса в покое

Предположим нам необходимо рассчитать рабочий пульс для 16-летнего старшеклассника, пульс в покое составляет 60 уд./мин., то расчёты покажут, что его ИТП равен 146 уд./мин.

ЧССр = [(220 – 16) – 60] х 0,6 + 60 = 146 уд/мин.

Определение максимально возможной нагрузки на сердце

ИТП + 12 = максимально возможная нагрузка

Например: 146 + 12 = 158 уд./мин. Дальнейшее повышение ЧСС противопоказано. Это верхний предел.

Определение минимальной нагрузки на сердце

ИТП – 12 = минимальная нагрузка на сердце

Например: 146-12 = 134 уд./мин. При более низком пульсе занятия неэффективны.

Таблица 2. Определение ИТП учащихся 9 класса в октябре 2019 г.

Таблица 3. Определение ИТП учащихся 9 класса в ноябре 2019 г.

Таблица 2. Определение ИТП учащихся 10 класса в ноябре 2019 г.

Таблица 2. Определение ИТП учащихся 11 класса в ноябре 2019 г.

В нашем исследовании приняли участие 38 старшеклассников. Все измерения проводились во время уроков физкультуры и занятий хореографического класса музыкальной школы. Пульс был подсчитан во время покоя и после определенной нагрузки в виде приседаний в течение 30 сек. Также пульсы измерила до и после занятий танцами.

Вывод по ИТП: В результате выявления индивидуального тренировочного пульса мы выявили, что при малой двигательной активности работоспособность сердца ухудшается у 10% старшеклассников и у 16% отмечается переизбыток массы тела, что свидетельствует наличие проблемы гиподинамии среди них.

Метод определения ИМТ (индекса массы тела)

Например, ИМТ учащихся 9 класса

Вывод по ИМТ: По результатам определения ИМТ старшеклассников выявлено, что у 16% учащихся выявили переизбыток массы тела

В нормальных условиях у взрослого человека систолическое (максимальное) давление составляет 110-125 мм рт.ст., диастолическое (минимальное) – 70-85 мм рт.ст.

Непрерывная регистрация артериального давления в плечевой артерии при помощи электронного манометра показывает, что в течение суток оно периодически меняется.

Измерение артериального давления при проведении нагрузочного тестирования необходимое дополнение к оценке частоты сердечных сокращений (ЧСС)

Но АД после физической нагрузки измерять очень сложно.

Поэтому мы АД измеряли только у спортсменов после секционных занятий.

С увеличением физической нагрузки повышается артериальное давление.

АД 110/80 у подростков после нагрузки, 120/80 , у некоторых 130/80

Заключение по результатам исследования

Для проведения данного исследования мною изучена физиология сердечной деятельности в зависимости от физической нагрузки, методика определения ЧСС и ИТП;

По результатам соцопроса среди старшеклассников (9-11 классы) 1 Хомустахской СОШ им. Д.Ф. Алексеева нами выявлено, что спортом и танцами занимаются 44,7% учащихся и примерно столько же детей считаются хорошистами учебы. Отсюда, занятие спортом и танцами положительно влияет на успеваемость учащихся.

В результате выявления индивидуального тренировочного пульса мы выявили, что при малой двигательной активности работоспособность сердца ухудшается у 10% старшеклассников и у 16% отмечается переизбыток массы тела, что свидетельствует наличие проблемы гиподинамии среди них.

Таким образом, у старшеклассников, занимающихся спортом и танцами ЧСС и ИТП в покое ниже, т.е. их сердце работает экономно, чем у нетренированных сверстников. Мы все должны знать дозирование физической нагрузки по пульсу на практических и самостоятельных занятиях физической культурой или фитнесом.

Список литературы

Биология. Человек: Учеб. для 9 кл. общеобразоват. учреждений/ А.С. Батуев, И.Д. Кузьмина, А.Д. Ноздрачев и др.; Под ред. А.С. Батуева. – 9-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2004.-240 с.

Матвеев А.П.

Физическая культура. 8-9 классы : учеб. для общеобразоват.

Организаций / А.П. Матвеев. – 3-е изд. – М. : Просвещение,

2015. – 152 с.

Фомин Н.А. Физиология человека: Учеб. пособие для студентов фак. Физ. Воспитания пед. ин-тов.-М.: Просвещение, 1982.-320 с.

Холодов Ж.К., Кузнецов В.С.

Практикум по теории и методике физического воспита-

ния и спорта: Учеб. пособие для студ. выс. учеб. заведений

физ. Культуры. – М.: Издательский центр «Академия», 2001. –

144 с.

Приложение 1

Сводная таблица данных ЧСС в покое, ИТП, оценки работоспособности учащихся 9 класса

Сводная таблица данных ЧСС в покое, ИТП, оценки работоспособности учащихся 10 класса

Сводная таблица данных ЧСС в покое, ИТП, оценки работоспособности учащихся 11 класса

Индекс массы тела (ИМТ)

Гармоничность физического развития можно измерить. Существует достаточно много разных способов. Остановимся на самом простом, который основывается на показателях массы и длины тела:

V= Масса тела (кг) : Длина тела (см) – 100 =…

Стандартные показатели гармоничности телосложения

Рост и вес 9-го класса

Рост и вес 10-го класса

Рост и вес 11-го класса

Сводная таблица данных ЧСС в покое, ИТП, оценки работоспособности учащихся 9 класса , 11.11.19.