Размещено на http://www.allbest.ru/

Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна

Фізіологічні особливості функціонування серцево-судинної та дихальної систем у слабозорих дітей молодшого шкільного віку

03.00.13 - фізіологія людини і тварин

Щербина Тетяна Ігорівна

Харків 2005

Загальна характеристика роботи

серцево судинна дихальна слабозорий

Актуальність теми. В процесі онтогенезу людини необхідно, щоб вона росла і розвивалась у сенсорно збагаченому середовищі, особливо на ранніх його етапах. Нормальний розвиток обумовлений взаємозв'язком діяльності специфічних, неспецифічних та асоціативних структур мозку, що забезпечують формування адаптивної поведінки [Бехтєрєва Н.П., 1988; Хьюбел Д., 1990; Батуєв О.С., 2005]. Обмеження сенсорної аферентації ускладнює взаємодію людини з навколишнім середовищем, зумовлює формування емоційного стресу, який проявляється в мобілізації захисних сил, спрямованих на подолання конфлікту, який виникає між потребою особистості та спроможністю його задовольнити. Однак, неможливість вирішення цієї проблеми є причиною хронічного емоційного збудження і виявляється в порушеннях мотиваційно-емоційної сфери і в різних соматичних захворюваннях [Ведяєв Ф.П., Воробйова Т.М., 1983; Симонов П.В., 1987; Ноздрачьов О.Д., 1991; Селецький О.І., 1992; Зейгарник Б.В., 1994].

Згідно з теорією функціональних систем, зниження будь-якої аферентації веде до змін у взаємовідносинах організму та навколишнього середовища, а ці зміни викликають перехід на інший функціональний рівень багатьох взаємопов'язаних систем, розвиток психо-вегето-соматичних синдромів [Анохін П.К., 1980; Судаков К.В., 2000].

В процесах енергозабезпечення організму особливе значення має оптимізація функціональних характеристик серцево-судинної системи [Сагач В.Ф., 2003], які в умовах стресу набувають особливого характеру [Макаренко М.В., Лизогуб В.С., Юхименко Л.І., 2003; Магльований А.В., 2005]. Хронічне зниження зорової аферентації, супроводжується великою кількістю відмінностей у способі життя дитини, змінюються кількісні і якісні взаємозв'язки в системах життєзабезпечення [Фільчікова Л.І., 2000; Григорьєва Л. П. та інш., 2002; Плаксіна Л.І., 2004; Солнцева Л.І. та інш., 2004].

Послаблення зорових функцій не тільки негативно впливає на взаємодію необхідних для правильного розвитку аналізаторних систем, а забезпечує становлення специфічної психічної системи взагалі. У такої дитини знижені можливості спілкування, взаємодії з оточуючим світом [Григор'єва Л.П., 1983, 2002; Єрмаков В.П., Якунін Г.А., 1990; Плаксіна Л.І., 1998].

Встановлено відставання дітей з зоровими вадами від вікової норми за антропометричними показниками [Сермєєв Б.В. 1987], функціональні і морфологічні відхилення в опорно-руховій системі, які стосуються порушення постави, деформації кісток, зниження тонусу м'язів, послаблення “м'язового корсету” [Афанасьєв В.Ф., 1975; Акімова А.К., 1983; Павлов А.П., 1984; Азарян Р.Н., 1989]. В дослідженнях Властовського В.Г. [1976]; Аршавського І.А. [1979], Максютової Р.Д. [1992] доведено, що обмеження рухової активності дітей є першопричиною відхилень у здоров'ї.

Разом з тим, зазначені дослідження зорієнтовані, в більшості, на оцінку і аналіз морфометричних показників, а функціональні характеристики адаптаційних систем організму слабозорих дітей залишаються майже поза увагою. Недостатня кількість наукових робіт розкривають особливості гемодинаміки у дітей з вадами зору [Сермєєв Б.В., 1985; Попова Т.В., 1999; Пястолова Н.Б, 1999, 2001; Кокарева О.Г., 2002], слабо висвітлені питання про функціональний рівень дихальної системи [Азарян Р.Н., 1974; Ковальов В.А.,1984]. Відсутні відомості про церебральний кровообіг слабозорих дітей, стан якого залежить від вегето-соматичних функцій.

У сучасних роботах сенсорне обмеження не розглядають як пряму причину виникнення певних розладів, тому значна кількість досліджень в основному пов'язана з практичними аспектами офтальмології та тифлопедагогіки, а спеціальні роботи, присвячені вивченню фізіологічного стану дітей з сенсорними відхиленнями, стосуються переважно клінічних випадків і не дають повного уявлення про вплив сенсорного обмеження на функціональний стан дитини [Birucova T., Gasyuk E., Kravchenko J., Shmaley S., 2002].

Отже, дотепер відомі лише поодинокі дослідження характеристик функціональних систем слабозорих дітей. Не проводилось комплексне вивчення основних адаптивних систем організму - серцево-судинної та дихальної, стану церебральної гемодинаміки. Знання їх функціональних особливостей потрібні для створення системи корекційно-реабілітаційних заходів, що повинні забезпечити фізичну, психічну і соціальну адаптацію слабозорих дітей.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалась згідно з науковою темою лабораторії психофізіології кафедри фізіології людини і тварин Інституту природознавства Херсонського державного університету і є складовою теми “Актуальні проблеми підготовки вчителів сучасної школи” (реєстраційний номер 0198U007532) та теми “Дослідження фізіологічних показників функціональних систем людей із особливими потребами” (реєстраційний номер 0105U007479).

Методи дослідження. Комплекс методів дослідження включав антропометрію; аналіз функціональних параметрів серцево-судинної системи в стані спокою та за тестами з динамічним та статичним навантаженнями (пульсометрія, електрокардіографія, вимір артеріального тиску); дослідження мозкової гемодинаміки (реоенцефалографія) та функцій зовнішнього дихання (спірометрія), методи математичної статистики та кореляційного аналізу.

Наукова новизна отриманих результатів. Отримані в роботі результати та їх інтерпретація мають фундаментальне значення оскільки з'ясовують особливості функціонування серцево-судинної і дихальної систем у слабозорих дітей, що має важливе значення для фізіології. В дослідженні вперше комплексно вивчені особливості функціонування серцево-судинної та дихальної систем дітей 7-10 років з обмеженими зоровими функціями. Вони проявлялись у вірогідно гірших, ніж у однолітків з нормальним зором, середньо статистичних показниках тонусу судин артеріального і венозного типів дрібного калібру правої півкулі мозку; кровонаповнення артеріального русла правих внутрішніх сонних артерій та хребетних артерій; периферичного опору судин та венозного відтоку правої вертебро-базилярної системи. Доведено вірогідне відставання дітей з вадами зору за показниками швидкості об'ємного пульсового кровотоку в басейні хребетних артерій; форсованої життєвої ємності легень; об'єму форсованого видиху за одну секунду; часу досягнення пікової об'ємної швидкості; максимальної об'ємної швидкості видиху на рівні 75% об'єму ФЖЄЛ; життєвої ємності легень вдиху і життєвої ємності легень видиху; резервного об'єму видиху; відношення резервного об'єму видиху до життєвої ємності легень та хвилинного об'єму дихання. Вперше показано, що хронічне обмеження зорових функцій впливає на збільшення вірогідних зв'язків між характеристиками церебрального кровотоку басейна хребетних артерій; змінюється характер сильних кореляцій при форсованому диханні в порівнянні з дітьми без зорових відхилень. Отримані нові данні, щодо меншої пристосованості слабозорих дітей до статичного локального та динамічного навантажень, що проявлялось в особливостях реактивності серцево-судинної системи та збільшенні кількості зв'язків між показниками серцево-судинної системи, особливо при динамічному навантаженні.

Проведено порівняння та детальний аналіз вищезазначених параметрів з аналогічними у дітей з нормальним зором, що необхідно для розробки шляхів корекції фізіологічних відхилень у дітей з вадами зору.

Теоретичне значення отриманих результатів. Отримані данні розширюють і поглиблюють знання про особливості та механізми функціонування серцево-судинної та дихальної систем у слабозорих дітей. Їх аналіз має значення для розуміння фізіологічних механізмів адаптації та компенсації організму людини в різні вікові періоди, для виявлення характеру напруження функціональних систем, особливості якого детермінують утворення внутрішньосистемних та міжсистемних зв'язків.

Практичне значення отриманих результатів. Результати досліджень можуть знайти застосування при вирішенні низки практичних питань з оптимізації процесу навчання, розробці психолого-педагогічних та медико-біологічних корекційно-розвиваючих та реабілітаційних програм для покращення соматичного, психологічного, соціального стану дітей з обмеженими зоровими функціями; можуть використовуватись у міждисциплінарних дослідженнях для порівняння з відповідними розробками в галузі загальної і вікової фізіології, лікувальної фізичної культури, дефектології, корекційної педагогіки і психології.

Результати дисертаційної роботи включено в лекційні та практичні курси “Фізіологія людини”, “Вікова фізіологія та шкільна гігієна”, “Валеологія та методика викладання”, “Психофізіологія”, “Екологія людини” на спеціальностях Інституту природознавства Херсонського державного університету. Данні експериментального дослідження використовуються при підготовці фахівців Центру зайнятості населення Херсонської облдержадміністрації, у процесі оптимізації оздоровчих заходів у спеціальних навчальних закладах м. Херсона.

Особистий внесок здобувача. Дослідження фізіологічних особливостей організму слабозорих дітей та дітей з нормальним зором, поглиблений аналіз наукових джерел, дослідження функціональних показників серцево-судинної та дихальної систем школярів молодшого шкільного віку з вадами зору в умовах відносного спокою та при тестуванні з фізичними навантаженнями проведено самостійно. Науковий пошук та обґрунтування напрямку комплексу досліджень були проведені у співпраці з науковим керівником кандидатом біологічних наук, доцентом Шмалєй С.В. Співавтори опублікованих наукових праць Коробова О.О., Малькович О.О., Редька І.В. брали участь в обговоренні отриманих результатів. В дисертації не використані ідеї чи розробки, які належали б співавторам опублікованих наукових праць.

Апробація результатів дисертації. Основні положення, результати та висновки, що сформульовані в дисертаційній роботі були представлені на Міжнародних наукових конференціях: ”Molecular and Physiological Aspects of Regulatory Processes of the Organism UNESCO/PAS” (Краків, Польща, 2003, 2005); “Фальцфейнівські читання” (Херсон 2003); “Культура здоров'я як предмет освіти” (Херсон, 2004); Всеукраїнських наукових конференціях: “Особливості формування та становлення психофізіологічних функцій в онтогенезі” (Київ - Черкаси, 2003); конференції молодих вчених (Симферополь, 2003), “Актуальні проблеми теоретичної та експериментальної медицини і біології” (Луганськ, 2005); “Роль довкілля у валеологічній освіті і вихованні” (Полтава, 2005); на звітних конференціях та семінарах професорсько-викладацького складу, засіданнях науково-методичної ради і кафедри фізіології людини і тварин Інституту природознавства Херсонського державного університету (Херсон 2002-2005).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 12 наукових праць, серед яких 10 статей (з них 3 статті надруковані у фахових виданнях, затверджених ВАК України за біологічним напрямком), 2 тези доповідей.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація викладена на 168 сторінках машинописного тексту і складається із вступу, 4 розділів: огляду літератури, методик дослідження, двох розділів, присвячених власним дослідженням та їх обговоренню, і висновків. Список літератури включає 236 найменувань, з них 23 видання іноземними мовами. Робота (разом із додатками) містить 35 таблиць та ілюстрована 30 діаграмами та рисунками.

Основний зміст роботи

Матеріали та методи досліджень. Було обстежено 154 школяра початкової школи віком від 7 до 10 років. Експериментальну групу складали 74 особи, які мали природжену або рано набуту слабозорість із статевим розподілом на хлопчиків (n=39) та дівчаток (n=35). Діти мали аномалії рефракції (природжена далекозорість, астигматизм, короткозорість), а також страждали на косоокість, амбліопію, природжений дефект зорового нерва. Гострота зору у дітей основної групи не перебільшувала 0,4 без корекції зору. В контрольну групу увійшли 80 осіб, з них хлопчиків (n=40) та дівчаток (n=40), з гостротою зору 1,0 на обидва ока та без інших відхилень зорової аферентації, які за даними анамнезу не мали хронічних діагнозів і на момент дослідження не хворіли.

Рівень фізичного розвитку дітей молошого шкільного віку вивчали за даними антропометричних показників: маси тіла, зросту, окружності грудної клітки (пауза) та їх похідних - ваго-ростовим індексом Кетле, індексом пропорційного розвитку грудної клітини та площею поверхні тіла [Дубровський В.І., 1999].

Для локальної статичної навантажувальної проби використовувався кистьовий динамометр. Обстежуваним дітям пропонували виконати роботу щодо утримання зусилля у 70-75% від максимального до появи ефекту стомлення, тобто неможливості виконати запропоноване навантаження. Статичне навантаження загального характеру визначали тестуванням витривалості м'язів спини за Турнером. Досліджувані вигиналися у положенні “ластівки”, утримуючи руки на поясі. Час відраховували секундоміром. Похибкою у виконанні навантаження і часом припинення тестування вважалося коливання тулуба, нагин голови, ліктів, опущення тулуба нижче горизонталі у досліджуваних. Проба виконувалася однократно. Стандартна динамічна проба Мартіне передбачала присідання обстежуваних зі швидкістю 20 разів за 30 секунд. Час відраховували секундоміром. Після проведення всіх видів досліджень з функціональними пробами вимірювали ЧСС та АТ. За отриманими результатами розраховували пульсовий, середній динамічний тиск, систолічний та хвилинний об'єми крові, серцевий індекс та загальний периферичний судинний опір [Вітрук С.К., 1990].

Реєстрацію ЕКГ проводили за допомогою електрокардіографа ЕК-6Т-01 за стандартною методикою відведень в трьох стандартних, шести грудних однополюсних та відведеннях від кінцівок. Електрокардіограма записувалась в лежачому положенні у стані спокою. Реєструвались інтервали R - R, Р - Q, Q - T, Q-S, Т-Р; вимірювалась амплітуда зубців P, Q, T, R, S. Аналізували положення електричної вісі серця за трикутником Ейнтховена [Коларов С., Гатєв В., 1979; Осколкова М.К, Купріянова О.О.].

Функціональні параметри церебрального кровотоку обстежували в системах внутрішньої сонної та хребетної артерій за допомогою реографа 4РГ-2М у фронтомастоїдальному та окципітомастоїдальному відведеннях. За отриманими даними розраховували показники В/А - відношення максимального систолічного значення венозної компоненти В до амплітуди артеріальної компоненти А (%), показник периферичного опору судин; І/А - дикротичний індекс (%), показник тонусу судин артеріального типу дрібного калібру; D/A - діастолічний індекс (%), показник тонусу судин венозного типу дрібного калібру; ВОА - показник венозного відтоку з даної області (%); А - амплітуда артеріальної компоненти (Ом), показник кровонаповнення артеріального русла; F - відношення амплітуди артеріальної і амплітуди венозної компонентів до тривалості серцевого циклу (Ом/с), показник швидкості об'ємного кровонаповнення. При аналізі результатів використовували метод ЯруллінаХ.Х. [1983], Ронкіна М.А. [1997].

Функціональні показники зовнішнього дихання досліджували методом спірометрії за допомогою діагностичного комплексу “Пульмовент-2” з використанням системи автоматичного діагнозу та належних величин для дітей за Knudson R.J. [1983]. При цьому аналізувалися параметри в режимі спокійного дихання: ЖЄЛвд - життєва ємність легень на вдиху (л); ЖЄЛвид - життєва ємність легень на видиху (л); РО_вид - резервний об'єм видиху (л); РО_вд - резервний об'єм вдиху (л); Є_вд - ємність вдиху (л); РО_вид/ЖЄЛ - відношення резервного об'єму видиху до життєвої ємності легенів (%); РО_вд/ЖЄЛ - відношення резервного об'єму вдиху до життєвої ємності легень (%); ДО/ЖЄЛ - відношення дихального об'єму до життєвої ємності легенів (%); ДО - дихальний об'єм (л); ЧД - частота дихання (1/хв); ХОД - хвилинний об'єм дихання (л); Т_т - середній час дихального циклу (с); Т_вд - середній час вдиху (с); Т_вид - середній час видиху (с); Т_вд/Т_вид - відношення середнього часу вдиху до середнього часу видиху (відн. один.) В режимі форсованого видиху аналізували: ФЖЄЛ - форсована життєва ємність легенів (л); ЖЄЛ - життєва ємність легенів (л); ОФВ₁ - об'єм форсованого видиху за одну секунду (л); ОФВ₁/ ФЖЄЛ - відношення об'єму форсованого видиху за одну секунду до форсованої життєвої ємності легенів (%); ІТ - індекс Тіффно, що показує відношення об'єму форсованого видиху за одну секунду до життєвої ємності легенів (%); СОШ_25-75 - середня об'ємна швидкість видиху на рівні від 25% до 75% об'єму ФЖЄЛ (л/с); Т_пош - час досягнення пікової об'ємної швидкості (с); ПОШ - пікова об'ємна швидкість (л/с); МОШ₂₅ - максимальна середня об'ємна швидкість видиху на рівні 25% від ЖЄЛ (л/с); МОШ₅₀ - максимальна середня об'ємна швидкість видиху на рівні 50% ЖЄЛ(л/с); МОШ₇₅ - максимальна середня об'ємна швидкість видиху на рівні 75% ЖЄЛ (л/с).

Достовірність даних результатів та різниці між показниками обстежених груп оцінювали за параметричним t-критерієм Ст'юдента та непараметричним критерієм Манна-Уітні. Розраховували коефіцієнт лінійної кореляції за Пірсоном.

Результати досліджень та їх обговорення. Виявлено, що найбільш поширеними факторами, що спричинюють зниження гостроти зору у дітей експериментальної групи є гіперметропія - 17,1%, астигматизм - 14%, амбліопія - 8,5%, косоокість - 5,4%, міопія - 2,3%, альбінізм - 2,3%, фіброз - 0,8%, спазм обох очей - 0,8%.

Обмеження зорової функції в дитячому віці уповільнює природний фізичний розвиток. У слабозорих дітей відмічається відставання від дітей з нормою зору за зростом, масою тіла, окружністю грудної клітини, що співпадає з даними (Єрмаков В.П., Якунін Г.А., 1990, Сермєєв Б.В., 1987).

Данні антропометричних досліджень підтверджують достовірне відставання слабозорих хлопчиків від однолітків з нормальним зором за показниками зросту у 8 років на 5,08%, у 9 років на 1,65%, у 10 років на 2,50%; за масою тіла у 7 років на 7,83%, у 8 років на 12,13%, у 9 років на 16,11%, у 10 років на 17,23 %. Серед дівчаток з вадами зору відставання за показниками зросту складало у 7 років на 4,13%, у 8 років на 2,31%, у 9 років на 2,59%, у 10 років на 2,36%; за масою тіла у 7 років на 8,16%, у 8 років на 12,53% , у 9 років на 13,91%, у 10 років на13,93 %. Відповідно з'ясовано, що у дітей з вадами зору площа поверхні тіла достовірно менша в порівнянні з однолітками контрольної групи. З віком різниця між основною та контрольною групами збільшується за абсолютними антропометричними даними. Більш низький рівень фізичного розвитку слабозорих школярів можна пояснити наявністю основного дефекту і вторинного порушення розвитку, який обумовлений вимушеною гіподинамією.

За підсумками дослідження реактивності серцево-судинної системи слабозорих дітей на фізичні навантаження надано аналіз функціональних змін у центральній гемодинаміці в умовах відносного спокою та після фізичних навантажень у обстеженого контингенту дітей. Аналіз загальних показників системної гемодинаміки в умовах відносного спокою виявив закономірні розбіжності у осіб з обмеженими зоровими функціями. У слабозорих молодших школярів зафіксовано більш низькі середньостатистичні значення систолічного артеріального тиску (загалом по групі - 98,28±0,93 мм рт.ст. та 102,70±1,16 мм рт.ст (р<0,05), при цьому найбільш суттєве зменшення величини показника виявилось в групі хлопчиків (97,72±1,22 мм рт.ст. та 104,96±1,81 мм рт.ст. (р<0,05). Діастолічний тиск у слібозорих дітей виявився 62,31±0,63 мм рт.ст., тоді як в контрольній групі його величина склала 65,38±1,06 мм рт.ст (р < 0,01), при цьому зменшенню загального по групі значення показника сприяло зниження його величини у слабозорих хлопчиків - 61,43±0,90 мм рт.ст. на відміну від хлопчиків з нормальним зором - 67,74±1,45 мм рт.ст (р < 0,01).

Встановлено, що у дітей молодшого шкільного віку з вадами зору достовірно вищій показник серцевого індексу (загалом по групі - 4,68±0,08 л/хв·мІ і 4,19±0,10 л/хв·мІ (р<0,001) та серед хлопчиків - 4,69±0,12 л/хв·мІ і 4,12±0,14 л/хв·мІ (р<0,05), що зумовлено збільшенням артеріального тиску і, водночас, зменшенням площі тіла, яка спричинена меншою масою тіла і зростом. Достовірних відмінностей в цьому випадку серед дівчаток не виявлено. Середньостатистичні значення ЧСС спокою у дітей з вадами зору (88,73±0,87 уд/хв.) дещо вищі, ніж у дітей з нормальним зором (87,36±1,29 уд/хв.), але різниця виявилась не достовірною. В групі слабозорих дітей спостерігалися статеві розбіжності за величинами показників САТ, ДАТ, ЧСС, які за абсолютними значеннями виявилися більшими у дівчаток. Отримані дані всіх дітей знаходились в межах вікової норми.

Отже, показники системної гемодинаміки слабозорих в стані умовного спокою мають певні відмінності від параметрів дітей з нормальним зором. Виявлені особливості необхідно враховувати при складанні корекційних програм щодо поліпшення функціонального стану організму.

Дослідження реактивності серцево-судинної системи слабозорих дітей на фізичні навантаження з'ясувало, що при виконанні вправ локального статичного характеру діти експериментальної групи реагували меншим підйомом САТ, ПТ, зниженням СОК та ХОК і підвищенням ЗПСО, ДАТ та ЧСС. На вправи загального статичного характеру слабозорі діти відповідали значним збільшенням САТ, ДАТ, ПТ, ЧСС, але зменшенням СОК і підвищенням ЗПСО. При цьому ХОК змінювався незначно. Динамічне навантаження у дітей з вадами зору характеризувалось збільшенням САТ, ДАТ, ЧСС, а також значним приростом ПТ, СОК та ХОК. При цьому в групі хлопчиків з вадами зору приріст показників САТ, ДАТ та ЧСС при руховому навантаженні значно переважав показники однолітків з нормальним зором. В групі дівчаток навпаки спостерігався більший приріст цих показників у осіб з нормою зорових функцій.

Фізичні вправи у слабозорих дітей супроводжуються значною динамікою загального судинного опору на відміну від дітей з нормальним зором. В умовах фізичного навантаження більше закономірних змін функціональних показників спостерігалося у слабозорих хлопчиків ніж у дівчаток з вадами зору.

Данні кореляційного аналізу дали змогу встановити певні особливості у механізмах зміни кровозабезпечення організму під час різного за характером навантаження. Так, при виконанні локального статичного навантаження у всіх обстежених дітей посилювалась реакція з боку як серця, так і судин. Велика кількість кореляцій між показниками вказує на незадовільну пристосованість організму, що знаходиться на ранніх етапах розвитку, до локального статичного навантаження незалежно від стану зорових функцій. Загальне статичне навантаження викликало більшу реактивність серцево-судинної системи з боку серця, ніж судин. При цьому у слабозорих дітей ці зв'язки виявилися сильнішими. Динамічне навантаження спричинювало утворенню значно більшої кількості сильних кореляцій у дітей з обмеженням зорових функцій на відміну від однолітків з нормальним зором. Крім того, змінюється характер кореляцій. У дітей з вадами зору збільшується щільність зв'язків між показниками артеріального тиску та сила зв'язків між ЧСС та ЗПСО, не виявлено зв'язків ХОК і ЗПСО між вихідним станом та після навантаження. В той же час у дітей контрольної групи зв'язки між показниками розподіляються у більшості рівномірно.

Загалом у слабозорих дітей встановлено більшу кількість високих кореляцій під час фізичних випробувань, що свідчить про гіршу пристосованість їх серцево-судинної системи до виконання локальних статичних та динамічних навантажень ніж у дітей з нормальним зором.

У ході дослідження було виявлено, що показники церебрального кровотоку у молодших школярів з вадами зору мають певні особливості (табл.1).

Виявлено, що середньостатистичні величини периферичного судинного опору в правій півкулі у дітей з вадами зору вищі, ніж у дітей контрольної групи в обох відведеннях. У лівій гемісфері величина В/А в обох групах однакова (p>0,05). У 84,58% дітей з вадами зору та 78% у контрольній групі відмічено високі показники В/А. У дітей основної групи високі показники периферичного судинного опору переважають в вертебро-базилярній системі, тоді як у дітей з нормальним зором високі показники В/А розподіленні майже рівномірно між каротидною та вертебро-базилярною системами головного мозку. Низькі показники В/А зафіксовані тільки в 3% дівчаток контрольної групи у вертебро-базилярній системі лівої гемісфери.

Аналіз середньостатистичних показників тонусу судин артеріального типу дрібного калібру показав, що діти основної групи мають значно вищі показники дикротичного індексу в правій півкулі як в каротидній (p<0,01), так і в вертебро-базилярній системах (p<0,001) мозку. В той же час, у лівій півкулі ці показники однакові. Більшість дітей обох груп мали підвищений тонус судин артеріального типу дрібного калібру. Низький тонус артеріол був зафіксований лише у 6% дівчаток контрольної групи у вертебро-базилярній системі обох гемісфер.

Таблиця 1. Середньостатистичні показники церебральної гемодинаміки молодших школярів (М±m)

Примітка: В/А - показник периферичного судинного опору, І/А - дикротичний індекс, Д/А - діастолічний індекс, ВОА - показник венозного відтоку, А - амплітуда кровонаповнення артеріального русла, F - швидкість об'ємного кровотоку; вірогідність різниці з контрольною групою на рівні: ^¦- р< 0,05; ^¦¦- р< 0,01; ^¦¦¦- р< 0,001.

Тонус судин венозного типу дрібного калібру виявився вищім у групі слабозорих дітей в усіх відведеннях РЕГ з більшим значенням показника у правій півкулі. У дітей з нормальним зором величини діастолічного індексу у правій та лівій півкулях мозку не мали значної різниці. Знижений тонус судин венозного типу дрібного калібру спостерігався лише у 6% дівчаток з нормальним зором у вертебро-базилярній системі лівої гемісфери.

У більшості обстежених дітей (62,5% дітей з нормальним зором та 63,08% дітей із зниженою зоровою функцією) було зареєстровано венозну пресистолічну хвилю.

Отже, у дітей з обмеженими зоровими функціями, на відміну від дітей з нормальним зором, високий периферичний судинний опір, підвищений тонус артеріол і венул зустрічаються частіше (особливо в вертебро-базилярній системі), що призводить до ускладнення кровотоку в головному мозку.

З'ясовано, що у дітей молодшого шкільного віку краще відбувається венозний відтік з вертебро-базилярної системи, ніж з басейна внутрішньої сонної артерії. Нормальний венозний відтік в обох судинних системах головного мозку переважав у правій півкулі у всіх обстежених дітей (у слабозорих дівчаток він спостерігався лише у вертебро-базилярній системі). Полегшений венозний відтік в умовах потужного діастолічного наповнення шлуночків серця на фоні нормального тонусу вен спостерігався у всіх дітей експериментальної групи, тоді як в контрольній групі зустрічався лише у дівчаток. З'ясовано, що для всіх дітей ускладнення венозного відтоку за гіпертонічним типом більш характерно для потиличного кровообігу, а ускладнення венозного відтоку за гіпотонічним типом більш властиво загальній мозковій гемодинаміці.

Діти із зниженою зоровою функцією мають краще кровонаповнення артеріального русла в басейні каротидної артерії (для правої півкулі p<0,001; для лівої p<0,05). У дівчаток контрольної групи артеріальне кровонаповнення переважає у вертебро-базилярній системі головного мозку (для правої півкулі p>0,05; для лівої p<0,05), тоді як у хлопчиків з нормальним зором - в каротидній системі (p>0,05). У дітей з вадами зору високі показники артеріального кровонаповнення басейну хребетних артерій склали 16,82%, а у дітей з нормальним зором - 42%. На гірше кровопостачання головного мозку дітей з вадами зору вказує наявність у 11,52% (проти 3% контрольної групи) дітей низького кровонаповнення артеріального русла, особливо у потиличних долях.

Отже, підвищене кровонаповнення артеріального русла у дітей з вадами зору більш характерно для каротидної системи та переважає у лівій півкулі мозку, тоді як у дітей контрольної групи високі показники кровонаповнення артеріального русла спостерігаються у вертебро-базилярній системі та мають рівномірний розподіл між правою та лівою півкулями.

Статистично доведено вірогідну різницю між експериментальною та контрольною групами за показниками периферичного судинного опору, тонусу артеріальних судин дрібного калібру, тонусу судин венозного типу дрібного калібру, амплітудою артеріального кровонаповнення в каротидному басейні та за всіма отриманими показниками вертебро-базилярної системи правої гемісфери мозку. Значно менше достовірних відмінностей між групами спостерігалося у показниках гемодинаміки лівої гемісфери мозку (лише в показниках венозної хвилі. У дітей з зоровими обмеженнями високий периферичний судинний опір, підвищений тонус артеріол і венул зустрічаються частіше і переважно у вертебро-базилярній системі.

Проведений кореляційний аналіз виявив 41 спільний зв'язок між показниками реоенцефалографії для обох груп дітей. Зв'язки між периферичним судинним опором, тонусом судин артеріального та тонусом судин венозного типу, а також зв'язок між показником кровонаповнення артеріального русла та об'ємною швидкістю кровотоку обумовлені біофізичними закономірностями і зустрічаються у всіх обстежених груп незалежно від статі. В той же час виявлено, що зв'язки між 18 показниками церебральної гемодинаміки (з 24) властиві тільки дітям з вадами зору.

Загалом, більша кількість кореляцій виявлена у дітей з вадами зору між показниками окципітомастоїдального відведення, а у дітей з нормальним зором, навпаки, між показниками фронтомастоїдального відведення.

Результати досліджень показали, що обмеження зорової аферентації впливає на динаміку функціонування дихальної системи у дітей молодшого шкільного віку. Аналіз характеристик легеневої вентиляції в умовах спокійного дихання виявив достовірне відставання слабозорих дівчаток за показниками дихального об'єму (p<0,001), слабозорих хлопчиків за частотою дихання (p<0,05); та всіх дітей основної групи за показниками хвилинного об'єму дихання (у дівчаток - (p<0,001), у хлопчиків - (p<0,01). Діти експериментальної групи достовірно поступаються одноліткам з нормою зору за величинами статичних дихальних об'ємів: хлопчики - за життєвою ємністю легень на вдиху (p<0,01); всі слабозорі діти - за життєвою ємністю легень на видиху (p<0,05) та резервного об'єму видиху (p<0,001).

Дослідження резервів дихання в умовах форсованого видиху виявили більше достовірних відмінностей в підгрупі хлопчиків ніж серед дівчаток (табл.2).

Таблиця 2. Середньостатистичні значення показників зовнішнього дихання молодших школярів в режимі форсованого видиху (М±m)

Примітка: ФЖЄЛ - форсована життєва ємність легень (л); ЖЄЛ - життєва ємність легень (л) ОФВ₁ - об'єм форсованого видиху за одну секунду (л); ОФВ₁/ ФЖЄЛ (%); ІТ - індекс Тіффно (%); СОШ_25-75 - середня об'ємна швидкість видиху на рівні від 25% до 75% об'єму ФЖЄЛ (л/с); Т_пош - час досягнення пікової об'ємної швидкості (с); ПОШ - пікова об'ємна швидкість (л/с;) МОШ₂₅ - середня об'ємна швидкість видиху на рівні 25% \ ЖЄЛ (л/с); МОШ₅₀ - середня об'ємна швидкість видиху на рівні 50% ЖЄЛ (л/с); МОШ₇₅ - середня об'ємна видкість видиху на рівні 75% ЖЄЛ (л/с)

У слабозорих хлопчиків в порівнянні з хлопчиками контрольної групи спостерігається достовірне зниження миттєвих об'ємних швидкостей видиху на рівні 25% та 50 % від ЖЄЛ, які майже не залежать від м'язових зусиль під час видиху і досягаються величинами інтраторакального опору. Ці показники залежать від опору з боку дистальних дихальних шляхів і можуть характеризувати зміни обструктивного типу у бронхах. У слабозорих дівчаток ці відмінності виявилися не достовірними. В той же час слабозорі діти виявляють значні достовірні зниження миттєвих об'ємних швидкостей видиху на рівні 75% ЖЄЛ. Можна припустити, що зниження величин максимальних об'ємних швидкостей видиху у слабозорих дітей спричинено слабкістю м'язів, які функціонують під час дихального циклу або зменшенням периферичного опору бронхів крупного калібру. Всі діти експериментальної групи виявляють статистично вірогідне скорочення часу досягнення пікової об'ємної швидкості.

Аналіз даних спірографічного дослідження у обстежених груп дітей виявив три типи вентиляторної недостатності: рестриктивний, обструктивний і змішаний (рис.1).

Рис. 1 Структура типів вентиляторного стану у дітей молодшого шкільного віку з різним станом зорової функції

Рестриктивний тип порушень, що супроводжується зниженнями екскурсій легень, у відсотковому співвідношенні серед слабозорих дітей і сенсорно повноцінних дітей виявився майже однаковим (18,92% слабозорих і 18,75% діти з нормою зору). Вентиляторні зміни обструктивного характеру, які відбуваються при звуженні просвіту бронхів внаслідок бронхоспазму, спостерігалися у 32,43% слабозорих дітей та у 16,25% дітей без зорових вад. Вентиляторна недостатність змішаного типу, яка зафіксована у 16,22% дітей з вадами зору і 1,25% дітей контрольної групи, пов'язана з зменшенням поверхні легень і збільшенням динамічної роботи дихання.

Збільшення випадків обструктивних порушень у слабозорих дітей, що забезпечує зниження показників форсованого видиху, може зростати внаслідок низхідних кортико-гіпоталамічних впливів. Зниження рівня сенсорної імпульсації сприяє розвитку у коркових нейронів гальмівних фазових станів, при цьому послаблюється регулюючий вплив кори на підкоркові структури (Пальчун В.Т., 1977), що може впливати як на центр дихання, так і на тонус м'язів.

За даними кореляційного аналізу виявлено більше зв'язків між показниками зовнішнього дихання у слабозорих дітей, особливо в умовах форсованого видиху. Кореляції в експериментальній групі мають певні особливості. Так, форсована ЖЄЛ в більшості залежить від середньої об'ємної швидкості видиху та часу пікової об'ємної швидкості, тоді як у дітей контрольної групи форсована ЖЄЛ залежить в більшості від миттєвих об'ємів дихання, що характеризують прохідність бронхів різного калібру. Ці та інші взаємозв'язки між показниками зовнішнього дихання в певній мірі пояснюють достовірно гірший стан зовнішнього дихання слабозорих дітей, з яких 67,57% виявили вентиляторну недостатність різних типів проти 36,25% дітей з нормальним зором.

Отже, дослідженні параметри системної, церебральної гемодинаміки та зовнішнього дихання слабозорих дітей молодшого шкільного віку вказують на функціональне напруження цих систем в стані умовного спокою та, особливо, під час навантажень.

Висновки

1. Оцінка серцево-судинної та дихальної систем має важливе значення для встановлення ступеня адаптованості слабозорих дітей в умовах хронічного стресу з причини дефіциту зорової інформації.

2. У дітей 7-10 років з вадами зору спостерігаються відхилення від норми за основними антропометричними показниками, церебральної гемодинаміки, зовнішнього дихання, функціонального стану серцево-судинної системи в умовах спокою та фізичних навантажень на відміну від дітей з нормальним зором.

3. Серцево-судинна система слабозорих дітей має меншу пристосованість до статичного локального та динамічного навантажень, що необхідно враховувати при розробці корекційних фізичних навантажень в роботі з ними.

4. У дітей із зниженими зоровими функціями високий тонус судин артеріального типу дрібного калібру і тонус судин венозного типу дрібного калібру в правій півкулі головного мозку; низьке кровонаповнення артеріального русла правої півкулі головного мозку; високий периферичний опір судин та утруднений венозний відтік в правій частині вертебро-базилярної системи; низька швидкість об'ємного кровотоку в басейні хребетних артерій.

5. У дітей з вадами зору виявлена асиметрія тонусу судин артеріального та венозного типів дрібного калібру, кровонаповнення артеріального русла в правій півкулі головного мозку; венозного відтоку з вертебро-базилярної системи правої півкулі; швидкості об'ємного кровотоку в басейні хребетних артерій.

6. Слабозорі діти 7-10 років характеризуються низькими показниками форсованої життєвої ємності легень; об'єму форсованого видиху за одну секунду; часу досягнення пікової об'ємної швидкості; максимальної об'ємної швидкості видиху на рівні 75% об'єму ФЖЄЛ; життєвої ємності легень вдиху і життєвої ємності легень видиху; резервний об'єм видиху та відношення резервного об'єму видиху до життєвої ємності легень; хвилинного об'єму дихання. У дітей з вадами зору існує три типи вентиляторної недостатності: рестриктивний, обструктивний та змішаний.

7. У дітей 7-10 років з вадами зору більше статистично вірогідних зв'язків між досліджуваними параметрами, ніж у контрольної групи, що вказує на певні особливості модулюючої та регулюючої систем в умовах зниження зорової аферентації. Хронічне обмеження зорових функцій змінює характер вірогідних внутрішньосистемних кореляцій між показниками центральної гемодинаміки та респіраторної системи. Ці зміни, поряд з індивідуальною резистентністю організму до послаблення зорової функції, є постійними та специфічними для даного типу сенсорного обмеження.

8. Отримані данні можуть бути використані як обґрунтування розробки фізіологічних та психолого-педагогічних засобів корекції функціональних станів організму у молодших школярів з вадами зору.

Список робіт, опублікованих за темою дисертації

1. Щербина Т.І. Особливості функціонування серцево-судинної системи слабозорих дітей старшого дошкільного віку // Наукові записки Тернопільського державного педагогічного університету. Серія: Біологія. - 2003. - № 1 (20). - С. 69-73.

2. Щербина Т.І. Функціональні зміни серцево-судинної системи школярів з порушенням зору при статичному навантаженні // Природничий альманах. Біологічні науки. Зб. наук. праць. Випуск 4. - Херсон: Персей, 2004. - С. 192-197.

3. Щербина Т.І. Особливості мозкової гемодинаміки молодших школярів з порушенням зору // Вісник Луганського державного педагогічного університету. Серія: Біологія: Зб. наук. праць. - 2005. - № 6 (86). - С. 190-197.

4. Щербина Т.І. Фізіологічні аспекти формування довільних рухів у молодших школярів з порушенням зору // Матер. міжнар. наук.-практ. конф. “Фальцфейнівські читання”. - Херсон: Видавництво ХДУ, 2003. - С. 389-391.

5. Tatyana Shcherbina Functional conditions of the central blood-circulation of the weak-eyed children of senior preschool age // Materials of 12^th International Symposium of Polish Network of Molecular and Cellular Biology UNESCO/PAS “Molecular and Physiological aspects of Regulatory Processes of the Organism”. - Cracow, - 2003. - Р . 381-384.

6. Коробова О., Щербина Т. Реакції серцево-судинної системи дітей молодшого шкільного віку з порушенням зору на фізичне навантаження // Матер. IV міжнар. наук.-практ. конф. “Культура здоров'я як предмет освіти”. - Херсон: Персей, 2004. - С. 132-135

Щербині Т.І. належить обґрунтування, організація та аналіз комплексу функціонального дослідження.

7. Малькович О.О., Щербина Т.І. Дослідження фізичного розвитку молодших школярів з порушенням зору та корекція його стану засобами фізичних навантажень // Матер. IV міжнар. наук.-практ. конф. “Культура здоров'я як предмет освіти”. - Херсон: Персей, 2004. - С.183-186.

8. Щербина Т.І., Редька І.В. Особливості церебральної гемодинаміки дітей молодшого шкільного віку з вадами зору // Матер. IV міжнар. наук.-практ. конф. “Культура здоров'я як предмет освіти”. - Херсон: Персей, 2004. - С.308-311

9. Щербина Т.І. Валеологічні аспекти профілактики та реабілітації фізичного розвитку слабозорих дітей молодшого шкільного віку // Матер. всеукр. наук.-практ. конф. “Роль довкілля у валеологічній освіті і вихованні”- Полтава: Друкарська майстерня, 2005. - С. 160-163.

10. Tatyana Shcherbina Functional conditions of the cerebral blood-circulation of the weak-eyed children of senior school age // Materials of 14^th International Symposium of Polish Network of Molecular and Cellular Biology UNESCO/PAS “Molecular and Physiological aspects of Regulatory Processes of the Organism”. - Cracow, - 2005. - Р. 415-418.

11. Щербина Т. И., Коробова Е. А. Уровень состояния здоровья и физичес-кого развития младших школьников с нарушениями зрения // Тезисы докладов всеукр. конф. “Актуальные вопросы современного естествознания”. - Симферополь. - 2003. - С. 98-99.

12. Щербина Т.І. Особливості фізичного розвитку молодших школярів з порушенням зору // Матер. Всеукр наук. симпозіуму “Особливості формування та становлення психофізіологічних функцій в онтогенезі” - Київ; Черкаси: Вид-во ЧДУ, 2003.- С. 113.

Анотація

Щербина Т.І. Фізіологічні особливості функціонування серцево-судинної та дихальної систем у слабозорих дітей молодшого шкільного віку. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.13 - фізіологія людини і тварин. - Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, Харків 2005.

Дисертаційна робота присвячена дослідженню антропометричних показників та фізіологічних особливостей серцево-судинної і дихальної систем в умовах відносного спокою та при виконанні статичного та динамічного навантаження у дітей з обмеженими зоровими функціями.

Діти молодшого шкільного віку відстають від однолітків за зростом та масою тіла. Мають певні відмінності у системній гемодинаміці, формують специфічні функціональні відповіді на фізичне навантаження статичного та динамічного характеру. Показано, що більш суттєві відмінності мозкового кровотоку слабозорих дітей стосуються басейну хребетних артерій, а не басейну внутрішніх сонних артерій, і, переважно, у правій гемісфері великого мозку. У дітей з вадами зору більше випадків асиметрії у показниках церебральної гемодинаміки правої та лівої півкуль мозку.

У дітей з обмеженими зоровими функціями спостерігаються гірші показники об'ємних та швидкісних характеристик зовнішнього дихання, як у режимі спокійного, так й при форсованого дихання. У слабозорих дітей виявлено більше випадків вентиляторної недостатності, особливо обструктивного характеру.

Ключові слова: слабозорі діти, системна і мозкова гемодинаміка, зовнішнє дихання, спірографія, реоенцефалографія, внутрішньосистемні зв'язки.

Аннотация

Щербина Т.И. Физиологические особенности функционирования сердечно-сосудистой и дыхательной систем у слабовидящих детей младшего школьного возраста.- Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.13 - физиология человека и животных. - Харьковский национальный университет имени В. Н. Каразина, Харьков 2005.

Диссертационная работа посвящена изучению антропометрических показателей, физиологических особенностей сердечно-сосудистой и дыхательной систем в условиях относительного покоя и при выполнении нагрузки у детей 7-10 лет с нарушениями зрительных функций. Оценка сердечно-сосудистой и дыхательной систем имеет особое значение для установления уровня приспособленности слабовидящих детей в условиях хронического стресса из-за дефицита зрительной информации, которая особенно важна в процессах внешнего и внутреннего гомеостаза.

Преобладающее большинство физиологических параметров у слабовидящих детей отклоняется от нормы в отличии от аналогичных показателей детей со зрительной нормой. Выявленная гендерная дифференциация в показателях существенно не влияет на разницу в исследованных характеристиках внешнего дыхания, системного и церебрального кровообращения между экспериментальной и контрольной группами.

У детей 7-10 лет с ограниченными зрительными возможностями по сравнению со сверстниками без зрительных отклонений выявлено 23 достоверно худших показателя из 76 всех исследуемых параметров. Ограничение зрительных возможностей в детском возрасте ограничивает физическое развитие. У слабовидящих детей наблюдается отставание по росту, массе тела, окружности грудной клетки, площади поверхности тела от нормальновидящих сверстников. Более низкий уровень физического развития можно объяснить наличием основного дефекта и вторичными отклонениями, вызванными вынужденной гиподинамией. Слабовидящие дети имеют более низкие величины артериального давления и повышенные показатели частоты сердечных сокращений в состоянии условного покоя. Они формируют специфические функциональные ответы на физические нагрузки статического и динамического характера. Показано, что сердечно-сосудистая система слабовидящих детей менее приспособлена к локальным статическим и динамическим нагрузкам, что проявляется в изменении реактивности сердечно-сосудистой системы и увеличении количества связей между показателями в сравнении с контрольной группой.

Более существенные изменения в мозговой гемодинамике слабовидящих детей происходят в бассейне позвоночных артерий, а не в бассейне внутренних сонных артерий. Отличия в показателях мозгового кровотока от контрольной группы наблюдаются в большей степени в правой гемисфере головного мозга, и заключаются в высоком периферическом сосудистом сопротивлении, высоком тонусе сосудов артериального и венозного типов мелкого калибра, низком кровенаполнении артериального русла и низкой скорости объемного кровотока в бассейне позвоночных артерий.

У детей с ограниченными зрительными возможностями более выражена асимметрия тонуса сосудов артериального и венозного типа мелкого калибра, кровенаполнения артериального русла в правом полушарии, венозного оттока из вертебро-базилярной системы правого полушария, скорости объемного кровотока в бассейне позвоночных артерий.

У детей с ослабленным зрением наблюдается ухудшение показателей объемных и скоростных характеристик внешнего дыхания, как в режиме спокойного дыхания, так и при форсированном выдохе. Слабовидящие дети 7-10 - летнего возраста имеют более низкие показатели форсированной жизненной емкости легких; объема форсированного выдоха за одну секунду; времени достижения пиковой объемной скорости; максимальной объемной скорости выдоха на уровне 75% объема ЖЕЛ; жизненной емкости легких на вдохе и жизненной емкости легких на выдохе; минутного объема дыхания; резервного объема выдоха и отношения резервного объема выдоха к жизненной емкости легких. У слабовидящих детей выявлено больше случаев вентиляторной недостаточности, особенно обструктивного характера.

Анализ внутрисистемных корреляционных связей между параметрами системной, церебральной гемодинамики, внешнего дыхания позволил выявить некоторые особенности в механизмах регулирования этих процессов у слабовидящих детей. Показано, что хроническое ограничение зрительных функций влияет на увеличение достоверных связей между характеристиками церебрального кровотока бассейна позвоночных артерий; изменяется характер сильных кореляций при форсированом дыхании в сравнении с детьми без зрительных отклонений.