Методы изучения функционального состояния сердечно-сосудистой и дыхательной системы

Для изучения функциональных возможностей энергообеспечивающих систем могут использоваться функциональные пробы сердечно-сосудистой системы. При этом должны быть выполнены следующие требования:

-   возможность количественного измерения физической нагрузки;

-   участие в работе не менее двух третей мышечной массы организма;

-   точная воспроизводимость при повторном применении теста;

-   стандартность условий проведения исследований;

-   безопасность и доступность теста для детей.

Исследование частоты сердечных сокращений и артериального дав­ления широко распространены для оценки влияния различных нагрузок на организм детей и подростков.

Частота сердечных сокращений (ЧСС) - лабильный и информативный показатель функционального состояния сердечно сосудистой системы, определяется пальпаторно за определенный отрезок времени (10-30 с).

Исследование артериального давления (АД) имеет большое значение для выявления влияния негативных факторов на организм детей, а также в объективной оценке состояния здоровья. Установлена значительная рас­пространенность гипертонических состояний у учащихся школ с углуб­ленным изучением математики, информатики и вычислительной техники, иностранных языков и других предметов.

Артериальное давление измеряется тоно­метром (по методу Н.С. Короткова) на правой руке в положении сидя, после 10-минутного отдыха. Манжетку накладывают на середину обна­женного плеча на 1-2 см выше локтевого сгиба. Рука обследуемого ребен­ка должна быть удобно расположена на столе ладонью вверх. Измерения проводятся не менее 3-х раз, фиксируются повторяющиеся параметры.

Отсутствие в образовательных учреждений "возрастных" манжет может затруднить выполнение исследования АД. Однако специальные возрастные коррективы с учетом физического развития позволяют прово­дить оценку АД и у младших школьников при использовании стандартной манжеты в массовых осмотрах. Корректировке подлежат лишь показатели систолического давления (таблица 3).

 

 

Таблица 3

Величины поправок к показателям систолического АД, полученным при использовании стандартной манжеты

Оценка физического развития
Возраст	Нормальное физическое развитие	Дефицит массы тела	Избыток массы тела
7	+10	+15	+5
8	+10	+15	+5
9	+10	+15	+5
10	+10	+15	0
11	+5	+10	0
12	0	+5	0

   Оценка результатов проводится с использованием процентильных таблиц распределения артериального давления у детей и подростков (НИИ ГИОЗДИП НЦЗД РАМН, 2006). При этом нормальное артериальное давление определяется, когда значения систолического и диастолического давления находятся в пределах 10-89 процентилей кривой распределения артериального давления в популяции для соответствующего возраста и пола; пограничная артериальная гипертензия - при значениях в пределах 90-94 процентилей; артериальная гипертензия диагностируется, если уровень систолического и диастолического давления превышает 95 процентиль; артериальная гипотензия, когда они находятся ниже 5 процентиля.

   Полученные данные сравниваются со средневозрастными показате­лями АД для школьников данного региона.

Расчет адаптационного потенциала, характеризующего адаптационные резервы системы кровообращения, проводится по следующей формуле:

АП=0,011*(ЧП)+0,014*(САД)+0,008*(ДАД)+0,009*(М)-0,009*(Р)+0,014*(КВ)-0,27,

где АП – адаптационный потенциал; ЧП – частота пульса, уд./мин.; САД – систолическое давление, мм рт.ст.; ДАД – диастолическое давление, мм рт.ст.; М – масса тела, кг; Р – рост, см; КВ – возраст, лет. Оценка результатов проводится с использованием шкалы для оценки уровня здоровья школьников в зависимости от степени адаптации (Приложение 2, таблица 3). Оценка результатов у студентов проводится с использованием следующих критериев: удовлетворительная адаптация - 2,20 и менее - для юношей; 1,96 и менее – для девушек; напряжение адаптации – 2,21 - 2,43 - для юношей; 1,97- 2,23 - для девушек; неудовлетворительная адаптация и срыв адаптации – 2,44 и более - для юношей; 2,24 и более – для девушек.

Систолический объем крови (СОК, ударный объем) – количество (объем) крови, выбрасываемое каждым из желудочков сердца при одном сокращении.

Для определения СОК применяется формула Старра:

СОК=90,97+0,54*ПД–0,54*ДАД–0,61*В,

   где ПД – пульсовое давление, ДАД – диастолическое артериальное давление, В – возраст испытуемого. У детей и подростков 7-18 лет увеличение СОК происходит по мере роста ребенка (от 36 до 60 мл). У девочек максимальное увеличение приходится на период 12-14 лет (+10 мл), у мальчиков - на 13-16 лет (+10,6 мл). Это связано с несколько более поздним началом и окончанием пубертатного скачка у мальчиков и соответственной разницей в сроках окончательного структурного завершения развития элементов миокарда. У спортсменов величины СОК в покое чаще всего колеблются в диапазоне от 50 до 100 мл. При мышечной деятельности СОК увеличивается у юных спортсменов 15-18 лет – от 100 до 125 мл.

Минутный объем крови (МОК) – это количество крови, выбрасываемое сердцем в течение 1 мин. Он характеризует уровень кровоснабжения тканей и связанную с ним доставку к тканям кислорода и выведение из них углекислоты. Определяется по формуле:

МОК = СОК*ЧСС,

где МОК – минутный объем крови; СОК – систолический объем крови; ЧСС – частота сердечных сокращений за 1 мин. У детей и подростков в покое МОК – от 3 до 4,5 л/мин, при физической нагрузке может достигать у 15-летних спортсменов 9-10 л/мин.

Пульсовое давление (ПД) – это разница между систолическим и диастолическим артериальным давлением и косвенно свидетельствует о величине систолического выброса, т.е. об увеличении ударного объема сердца. Средние показатели пульсового давления в покое составляет 40-70 мм рт.ст. Чем выше показатель пульсового давления, тем более тренированнее сердечно-сосудистая система.

   Коэффициент выносливости (KВ) представляет собой интегральную величину, объединяющую ЧСС и систолическое и диастолическое давление, определяется по формуле Kваса:

КВ=(ЧСС*10)/ПД,

где КВ - коэффициент выносливости, ЧСС – частота сердечных сокращений уд.мин., ПД – пульсовое давление мм рт.ст.. В норме KВ равен 12-16 усл. ед. Увеличение его указывает на ослабление деятельности сердечно-сосудистой системы, уменьшение на усиление. Учитывалось, что увеличение КВ, связанное с уменьшением ПД, являлось показателем детренированности сердечно-сосудистой системы.

Коэффициент экономичности кровообращения (KЭK) вычисляется по формуле:

KЭK=ПД*ЧСС.

КЭК в норме равен 2600, при утомлении - увеличивается, а с ростом тренированности сердечно-сосудистой системы - уменьшается.

Индекс Робинсона (ИР) или «двойное произведение» (ДП) представляет собой интегральную величину, объединяющую систолическое артериальное давление и ЧСС. ИР используется для оценки уровня обменно-энергетических процессов в миокарде, определяется по следующей формуле:

ИР=ЧСС*СД/100,

где ЧСС – частота сердечных сокращений, САД – систолическое артериальное давление. Критерии для оценки: низкий – более 111, ниже среднего – 110-95, средний – 94-85, выше среднего – 84-70, высокий – менее 70.

Проба Мартине-Кушелевского (20 приседаний за 30 секунд).

Обследуемый школьник садится у края стола слева от врача. На ле­вом плече его закрепляют манжетку тонометра, левую руку он кладет на стол ладонью кверху. После 5-10-минутного отдыха подсчитывают пульс по десятисекундным отрезкам времени до получения устойчивых данных. Затем измеряют артериальное давление. Затем обучающийся, не снимая ман­жетки (тонометр отключается), встает и проделывает ритмично (лучше под метроном) 20 глубоких приседаний за 30 секунд, вытягивая при каждом приседании обе руки вперед, после чего быстро садится на свое место. По окончании нагрузки подсчитывают пульс в течение первых 10 секунд, а затем измеряют артериальное давление, на что уходит 30-40 секунд.

Начиная с 50-й секунды вновь подсчитывают частоту пульса по десятисе­кундным отрезкам времени до возвращения его к исходным данным. Пос­ле этого вновь измеряют артериальное давление.

Для детей 3 и 4 лет проба выполняется с помощью взрослых, и нагрузкой являются 10 приседаний за 15 секунд. Оценку результатов пробы производят по степени учащения пульса и дыхания и по времени возвращения показателей к исходным величинам.

В норме после физической нагрузки пульс учащается на 25-50 % по отношению к исходной величине, а дыхание — на 4-6 дыхательных движений в минуту. При этом данные показатели должны вернуться к исходным величинам через 2-3 минуты. Отклонениями от нормы считают учащение пульса более чем на 50 % и более значительное увеличение показателей дыхания.

Ортостатическая проба служит для характеристики функциональной полноценности рефлекторных механизмов регуляции гемодинамики. У обследуемого после 5-минутного пребывания в положении лежа дважды подсчитывают частоту сердечных сокращений и измеряют артериальное давление. Затем по команде обследуемый спокойно (без рывков) занимает положение стоя. Пульс подсчитывается на 2-й и 3-й минутах пребывания в вертикальном положении, артериальное давление определяется на 3-й и 5-й минутах. Оценка пробы может быть осуществлена или по пульсу, или по пульсу и артериальному давлению по трехбалльной системе (таблица 4).

Таблица 4

Оценка ортостатической пробы

Показатели	Переносимость пробы
	хорошая	удовлетвори- тельная	неудовлетвори- тельная
Частота сердечных сокращений	Учащение не более чем на 11 ударов	Учащение на 12-18 ударов	Учащение на 19 ударов и более
Систолическое давление	Повышается	Не меняется или в пределах 5-10 мм рт. ст.	Снижается
Диастолическое давление	Снижается	Не изменяется или несколько повышается	Повышается
Переносимость пробы	хорошая	удовлетвори- тельная	неудовлетвори- тельная
Пульсовое давление	Повышается	Не изменяется	Снижается
Вегетативные реакции	Отсутствуют	Потливость	Потливость, шум в ушах

 

Реакцию системы кровообращения на функциональную пробу у де­тей можно оценить путем использования различных формул, косвенно характеризующих интегральный показатель функции кровообращения - минутный объем кровообращения.

Наиболее распространена формула Б.П. Кушелевского, названная им показателем качества реакции (ПКР):

ПКР = РД₂-РД₁/Р₂-Р₁

где РД₁ - пульсовое давление до нагрузки, РД₂ - пульсовое давление после нагрузки, Р₁ - пульс до нагрузки, Р₂ - пульс после нагрузки в мин.

Принято считать, что ПКР в пределах от 0,5 до 1 является показате­лем хорошего функционального состояния системы кровообращения. Отклонения в ту или иную сторону свидетельствуют об ухудшении функ­ционального состояния сердечно-сосудистой системы.

Функциональное состояние системы дыхания может быть оценено по частоте дыхания, жизненной емкости легких в покое, после физических нагрузок, а также по функциональным пробам дыхательной системы.

В практике контроля за физическим воспитанием школьников ис­пользуются простые и доступные пробы, позволяющие в определенной степени оценить функциональное состояние системы дыхания.

Проба с задержкой дыхания позволяет судить о кислородном обеспечении организма и необходима при ведении самоконтроля за дыхательной системой. Благодаря простоте и информативности наиболее доступной является проба Штанге и Генчи. Кроме того, этот тест характеризует общий уровень тренированности организма, не требуя специальной подготовки и инвентаря.

Проба Штанге.

Для проведения пробы понадобится секундомер. До основного тестирования необходимо измерить пульс за 30 секунд в положении стоя. Затем уже в положении сидя нужно задержать дыхание на полном вдохе, предварительно сделав три вдоха на 3/4 глубины. На нос рекомендуется одеть специальный зажим или просто придержать его пальцами. Время задержки фиксируется в секундах. Сразу после возобновления дыхания снова подсчитывается пульс за 30 секунд.

Принципы оценки: 5 лет - 24-22 с; 6 лет - 30-26 с; 7 лет - 36-30 с; 8 лет - 40-36 с; 9 лет - 44-40 с; 10 лет - 50 с; 11 лет - 51-44 с; 12 лет - 60-48 с; 13 лет-61-50 с; 14 лет - 64-54 с; 15 лет-68-60 с; 16 лет - 71-64 с.

Кроме длительности задержки дыхания на вдохе, необходимо обратить внимание на изменение пульса и вычислить значение ПР.

ПР = ЧСС за 30 сек (после теста) / ЧСС за 30 сек (до теста)

У здоровых людей этот показатель не должен превышать 1,2 – в противном случае можно говорить о неблагоприятной реакции сердечно-сосудистой системы на недостаток кислорода.

Проба Генча.

Для проведения пробы также понадобится секундомер. До основного тестирования необходимо измерить пульс за 30 секунд в положении стоя. Дыхание задерживается на полном выдохе, после трех дыханий на 3/4 глубины. Во время задержки можно пользоваться зажимом для носа или держать нос пальцами. Время фиксируется по секундомеру в секундах. Также как и в предыдущем тесте, нужно измерить пульс за 30 секунд сразу после возобновления дыхания.

У детей и подростков продолжительность задержки дыхания на выдохе в среднем составляет 12-13 с. При снижении устойчивости организма к гипоксии продолжительность задержки дыхания на вдохе и выдохе уменьшается.

Оценку проводят по индексу устойчивости к гипоксии (ИУГ) с учетом времени задержки дыхания:

ИУГ= ЧСС за 30 сек. после задержки дыхания/время задержки дыхания

В норме ИУГ меньше или равен 1 (чем меньше, тем выше устойчивость к гипоксии).

Каждую из проб можно проводить повторно, только рекомендуется выдержать интервал в пределах 5 минут. Так, проба Штанге и Генчи является отличным тестом не только при самоконтроле за дыхательной системой, но и за сердечно-сосудистой.

Функциональное состояние нервно-мышечного аппарата детей и подростков может определяться по показателям динамометрии. Измерение силы правой и левой руки производится детским или взрослым ручным динамометром в положении стоя с выпрямленной и поднятой в сторону рукой. Динамометр берется в руку стрелкой к ладони. Во время тестирования ни динамометр, ни кисть не должны касаться тела. Нельзя разрешать делать резких движений, сходить с места и опускать руку. Выполняется 2-3 попытки, сначала левой, затем правой рукой. Реги­стрируется лучший результат.

Показателем мышечной выносливости является время удержания усилия, равного 3/4 от максимального. Исследование проводится с по­мощью динамометров, позволяющих визуально контролировать поддер­жание усилия на заданном уровне (динамометр Розенблата, электродина­мометр).