Содержание к диссертации
Страницы
Введение 4
Глава I. Развитие структуры, функции и регуляции
респираторно-гемодинамической системы в постнатальном
онтогенезе (Обзор ли і ературы) 11
1. Морфо-функциональное развитие и становление регуляции
звеньев системы дыхания и гемодинамики в детском возрасте... 12 2 . Колебательные процессы в системе дыхания и гемодинамики... 31
Глава II. Объект, организация и методы исследования
1. Объект исследования 48
2. Метод спектрального анализа вариабельности ритмов сердца,
49
артериального давления и дыхания
3. Обоснование выбора функциональных проб 57
4. Организация исследования 62
5. Методы статистической обработки 66
Глава III. Спектральный анализ вариабельное і и ритмов
сердца, артериального давления и дыхания у детей младшего
школьного возраста в покое 67
1. Структура спектров вариабельности ритмов сердца,
артериального давления и дыхания 67
2. Исходный вегетативный тонус в звеньях респираторно-
гемодинамической системы уз
3. Взаимосвязи между компонентами спектров вариабельности
ритмов сердца, артериального давления и дыхания у^
Глава IV. Спектральный анализ вариабельности ритмов сердца, артериального давления и дыхания у детей 8-11 лет при функциональных пробах
1 Умственная нагрузка 82
2. Дыхательная проба 109
3 Клиноортостатическая проба 129
Глава V. Индивидуально-типологические особенности регуляции респираторно-гемодинамической системы у младших школьников
1. Автономная регуляция реснираторно-гемодинамической
системы у детей 8-11 лет с различной барорефлекторной 156
чувтвительностью
2. Автономная регуляция респираторно-гемодинамической
системы у детей 8-11 лет с различной способностью 171
удерживать навязанный ритм дыхания
3 Автономная регуляция респираторно-гемодинамической системы у детей 8-11 лет с разным исходным вегетативным
тонусом
Глава VI. Становление регуляции респираторно-
гемодинамической системы в младшем школьном
возрасте (Обсуждение результатов) 185
Выводы 207
Список использованной литера гуры 209
Введение к работе
Актуальность. Респираторно-гемодинамическая функциональная система (РГДС), осуществляющая газотранспортную функцию, во многом определяет адаптивные возможности организма (Шик Л.Л.,1994). Развитие морфофункциональных компонентов системы и ее регуляторных механизмов в препубертатном возрасте связано со значительными перестройками в системах кровообращения и дыхания, а также в их регуляции (Шалков Н.А., 1957; Аршавский И.А., 1967; Адольф А., 1971; Бирюкович А.А., 1973; Калюжная Р.А., 1975; Колчинская А.З., 1977; Меркулова Н.А., 1985). Все это сказывается на физиологических механизмах управления и взаимодействия кровообращения и дыхания как в покое, так и в условиях функциональных нагрузок (Король В.М.,1967; Сонькин В.Д., 1978; Васильева P.M., 1983).
Одним из наиболее перспективных направлений исследования регуляции висцеральных функций в наши дни является изучение волновых процессов в гемодинамике и дыхании. Многочисленные исследования колебаний сердечного ритма (Баевский P.M., 1977; 2002; Флейшман А.Н., 1999; Михайлов В.М., 2000; Akselrod S.,1995), в том числе в онтогенезе (Хаспекова Н.Б., 2003; Oberlander TF, Grunau RE, et al., 1999; Rabbia F, Grosso T, et al., 2002; Srinivasan K, Sucharita S, Vaz M., 2002; Yeragani VK, Pohl R, et al., 1994 и др.), позволили установить основные закономерности адаптивных изменений показателей вариабельности кардиоритма. Выработаны стандарты измерения, физиологической интерпретации и клинического использования вариабельности ритма сердца (Heart rate variability, 1996). Создан ряд моделей регуляции ритма сердца (Баевский P.M., 1979; Akselrod S.,1995; De Boer R.W., KaremakerJ.M.,1987; Baselli G., Diancardi L.,1991, 2001). В ряде исследований изучены особенности колебаний электрической активности моторной части дыхательной системы (Richardson С.А, 1988, Тараканов И.И., Вайсман М.В., 1997), а также вариабельности артериального давления (Ekholm ЕМ; Tahvanainen KU; 1997; Saul JP.,1998).
С появлением неинвазивных методов исследований колебаний артериального давления и внешнего дыхания и одновременной их регистрации открываются возможности в изучении механизмов автономной регуляции респираторно-гемодинамической системы как единого функционального комплекса (Kurki Т, Smith NT, Head N,1987; Penaz J., 1992).
Исследование возрастных изменений общей мощности и волновой структуры спектров вариабельности ритмов сердца, артериального давления и дыхания может дать ценную информацию для понимания физиологических механизмов регуляции деятельности РГДС и ее становления в онтогенезе. Актуальность такого исследования усиливает то обстоятельство, что международные стандарты, используемые для анализа и интерпретации результатов исследований периодических процессов в РГДС, разработаны только для оценки вариабельности сердечного ритма, причем без учета возрастных особенностей протекания этих процессов у детей и подростков.
Остается также спорным и мало исследованным вопрос о взаимоотношениях и согласованности механизмов регуляции отдельных звеньев РГДС (Кедер-Степанова И.А.,1966; Килина Т.С.,Селезнев В.И.,1981).
Одновременных исследований колебаний ЧСС, АД и дыхания при выполнении различных функциональных проб не проводилось, тем более у практически здоровых детей школьного возраста.
В то же время, именно на период, предшествующий пубертатным процессам, приходятся значительные перестройки в сосудистых реакциях, изменение чувствительности дыхательного центра (Колчинская А.З., 1973) и формирование близкого к дефинитивному паттерна дыхания (Ширяева И.С., 1977; Кузнецова Т.Д., 1983), важный этап морфофункционального созревания миокарда (Кмить Г.В., 1992). Все это не может не сказаться на физиологических механизмах управления и взаимодействия звеньев РГДС как в покое, так и в условиях функциональных нагрузок. Эти обстоятельства определили выбор возрастного диапазона испытуемых для проведенного нами исследования.
Цель исследования
Выявить возрастные, половые и индивидуальные особенности регуляции ключевых звеньев РГДС (сердца, сосудов, дыхания) у детей 8-11 лет в покое и при функциональных нагрузках.
Задачи
Исследовать спектральные характеристики вариабельности, отражающие особенности автономной регуляции различных звеньев РГДС, в покое и при функциональных нагрузках (умственная нагрузка; дыхание с навязанным ритмом; клиноортостатическая проба) у мальчиков и девочек 8-11 лет;
Выявить особенности взаимодействия звеньев РГДС в покое и при функциональных пробах у детей 8-11 лет.
Определить индивидуально-типологические особенности регуляции РГДС у детей 8-11 лет.
Научная новизна исследования
Впервые были исследованы особенности регуляции четырех звеньев РГДС в состоянии спокойного бодрствования методом спектрального анализа вариабельности ритмов сердца, дыхания, систолического и диастолического артериального давления при одновременной и непрерывной регистрации ЭКГ, артериального давления и объемно-скоростных показателей дыхания у здоровых детей обоего пола от 8 до 11 лет; выявлены возрастные изменения и половые различия общей мощности и структуры спектров исследованных ритмов.
Впервые определен исходный вегетативный тонус в различных звеньях РГДС и проведен анализ корреляционных взаимосвязей между спектральными составляющими вариабельности ритмов сердечных сокращений, объемно-скоростных показателей воздушного потока, систолического и диастолического артериального давления.
Впервые проведен спектральный анализ вариабельности ритмов сердца, артериального давления и дыхания в процессе выполнения умственной, дыхательной и клиноортостатической нагрузок при одновременной и непрерывной регистрации ритмов сердца, дыхания и артериального давления.
Выявлены возрастные и половые отличия функционирования регуляторных механизмов звеньев РГДС в покое и при функциональных нагрузках; описаны основные возрастные тенденции динамики реактивности исследуемых ритмов от 8 к 11 годам и от детского возраста к взрослому.
Впервые исследованы особенности индуцированного и спонтанного барорефлекса у детей и выявлены половые особенности, проявляющиеся у детей до начала пубертатного периода, а также тенденции возрастных изменений барорефлекторной чувствительности.
Впервые исследованы индивидуально-типологические особенности автономной нервной регуляции РГДС в группах детей, различающихся барорефлекторной чувствительностью и успешностью удержания навязанного ритма дыхания при выполнении дыхательной нагрузки. Показана высокая информативность и устойчивость барорефлекторной чувствительности как критерия выделения групп с индивидуально-типическими особенностями автономной нервной регуляции.
Предложен способ типизации автономной регуляции РГДС на основе исходного вегетативного тонуса, профиль которого определяется комбинацией из 4 показателей вегетативного баланса (в спектрах вариабельности ритмов сердца, дыхания, систолического и диастолического давления).
Получены ориентировочные параметры спектральных показателей ритмов систолического и диастолического АД и дыхания у детей 8-11 лет в покое и при функциональных пробах.
Научно-теоретическая и практическая значимость
Полученные в настоящем исследовании данные расширяют и углубляют современные представления об особенностях функционирования различных звеньев РГДС, как компонентов единой функциональной системы, а также о механизмах регуляции дыхания и гемодинамики у детей разного пола и возраста. Результаты проведенного исследования могут помочь в решении проблемы формирования интеграционных механизмов регуляции респираторно-гемодинамической системы в онтогенезе.
Настоящее исследование, проведенное на основе нового методического подхода, ранее труднодоступного из-за отсутствия технической возможности неинвазивных широкомасштабных исследований здоровых людей, позволяет выйти на новый уровень исследования регуляции системы дыхания и гемодинамики. Результаты проведенных исследований позволяют рассматривать вопрос регуляции РГДС в разных плоскостях: в плоскости физиологических закономерностей управления отдельными ключевыми звеньями единой функциональной системы и их взаимодействия при выполнении единой задачи в условиях изменяющейся среды; в плоскости возрастного развития данные исследования выявляют характер функционирования как отдельных звеньев, так и всей системы РГДС в целом, а также особенности становления регуляторных механизмов РГДС у представителей разного пола; еще один важный аспект, вскрытый данным исследованием представляют индивидуально-типологические особенности регуляции РГДС. Выявленные критерии типизации регуляции АНС дают более полное представление о многообразии и многомерности форм биологического регулирования.
Выявленный в настоящем исследовании комплекс частотных показателей в волновой структуре колебаний дыхания и гемодинамики в покое и при функциональных пробах может служить основой для работы над созданием нормативов спектральных составляющих вариабельности ритмов АД и дыхания у детей младшего школьного возраста.
Положения, выносимые на защиту
Период II детства является важным этапом развития регуляции РГДС. Становление регуляции ключевых звеньев РГДС протекает в этом возрасте гетерохронно, с различной скоростью и интенсивностью, несмотря на то, что сердце, сосудистая система и дыхательный аппарат связаны единой газотранспортной функцией.
Гетерохронность и гетеродинамность развития регуляции ключевых звеньев РГДС проявляется в том, что регуляторные механизмы сердца к 8-11 годам уже в значительной мере сформированы и относительно устойчивы. В отличие от них, в сосудистой системе и, особенно, в системе дыхания продолжаются активные процессы развития автономной регуляции.
Барорефлекторная чувствительность может служить одним из критериев для выделения устойчивых индивидуально-типологических особенностей автономной регуляции ключевых звеньев РГДС у детей 8-11 лет.
Характеристика исходного вегетативного тонуса автономной регуляции респираторно-гемодинамической системы, должна включать комплекс показателей соотношения симпато-парасимпатических влияний в каждом из ключевых звеньев РГДС (сердечном, сосудистом и дыхательном).
Апробация работы
Материалы диссертационного исследования докладывались и обсуждались на конференции молодых ученых «Ломоносов-2001» (Москва, 2001); конференции молодых ученых Института возрастной физиологии РАО (Москва, 2003); на XIX Съезде физиологов России (Екатеринбург, 2004); Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы охраны здоровья учащейся молодежи» (Брянск, 2004); международной конференции «Физиология развития человека» (Москва, 2004), X Юбилейной международной научно-практической конференции «Современные достижения спортивной медицины, физкультуры и
валеологии» (Одесса, 2004); Всероссийской конференции с международным участием «Биологические аспекты экологии человека» (Архангельск, 2004); IV Всероссийском Симпозиуме с международным участием «Медленные колебательные процессы в организме человека. Теоретические и прикладные аспекты нелинейной динамики в физиологии и медицине» (Новокузнецк, 2005); на I Съезде физиологов СНГ (Сочи, 2005); на Всероссийской конференции молодых исследователей «Человек и его здоровье» (Санкт-Петербург, 2006).
По материалам диссертации опубликовано 12 работ.
Структура и объем диссертации
Диссертация изложена на 238 страницах формата А4, включая 34 таблицы и 60 рисунков, и состоит из Введения, шести глав, Выводов и Списка использованной литературы, включающего 237 работ на русском языке и 145 работ на английском языке.
