Спрямоване респіраторне тренування в оптимізації функціональних резервів системи зовнішнього дихання дітей дошкільного віку

Размещено на http://www.allbest.ru/

Таврійський національний університет імені В.І. Вернадського

УДК 612.3.002.2:616.329.002

03.00.13 - фізіологія людини і тварин

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

СПРЯМОВАНЕ РЕСПІРАТОРНЕ ТРЕНУВАННЯ В ОПТИМІЗАЦІЇ ФУНКЦІОНАЛЬНИХ РЕЗЕРВІВ ЗОВНІШНЬОГО ДИХАННЯ ДІТЕЙ ДОШКІЛЬНОГО ВІКУ

Алпєєва Алла Вікторівна

Сімферополь - 2008

Дисертацією є рукопис

Робота виконана на кафедрі фізичної реабілітації Таврійського національного університету ім. В.І. Вернадського.

Науковий керівник доктор біологічних наук, професор Буков Юрій Олександрович Таврійський національний університет ім. В.І. Вернадського завідувач кафедри фізичної реабілітації

Офіційні опоненти:

- доктор біологічних наук, професор Павленко Володимир Борисович Таврійський національний університет імені В. І. Вернадського, професор кафедри фізіології людини і тварин та біофізики

- доктор медичних наук, професор Клапчук Василь Васильович Дніпропетровський державний інститут фізичної культури і спорту завідувач кафедри фізичної реабілітації

Захист відбудеться "25" вересня 2008 р. о 14⁰⁰ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 52.051.04. у Таврійському національному університеті імені В. І. Вернадського за адресою: 95007, Крим, м. Сімферополь, проспект В.І. Вернадського, 4

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Таврійського національного університету ім. В. І. Вернадського за адресою: 95007, Україна, Крим, м. Сімферополь, проспект В. І. Вернадського, 4

Автореферат розісланий "18" серпня 2008 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, кандидат біологічних наук Д.Р. Хусаінов

Анотації

Алпєєва А.В. Спрямоване респіраторне тренування в оптимізації функціональних резервів системи зовнішнього дихання дітей дошкільного віку - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.13 - фізіологія людини і тварин - Таврійський національний університет ім. В.І. Вернадського, Сімферополь, 2008.

Дисертація присвячена вивченню особливостей пристосованих реакцій системи зовнішнього дихання дітей дошкільного віку при застосуванні респіраторних тренувань.

Досліджений вплив респіраторного тренування на регуляцію газового гомеостазу організму дітей дошкільного віку. Показано, що коригуючий вплив запропонованої методики виявився в оптимізації патерну дихання, ліквідації гіпервентиляції, розширенні адаптаційних можливостей системи зовнішнього дихання. Встановлено, що збільшення активності респіраторної мускулатури сприяло оптимізації вегетативних функцій. Використання дихальних вправ, заснованих на чітко цілеспрямованих діях із метою корекції функціонального стану системи зовнішнього дихання, сприяло покращенню параметрів фізичного розвитку дітей.

Зміна Р_АСО₂ відобразилася на механізмах регуляції вентиляторної функції. Зниження показників об'єму легеневої вентиляції в стані відносного спокою свідчило про перехід V_А на енергетично вигідний режим функціонування. Економізація респіраторної системи є фактором зростання забезпечення аероба організму. Оптимізація метаболічних процесів сприяла підвищенню рівня прооксидантно-антиоксидантної системи.

Біологічна доцільність респіраторного тренування обумовлена як розширенням резервних можливостей системи кисневого забезпечення, так і підвищенням функціональної активності захисних систем, покращенням взаємодії дитячого організму з чинниками навколишнього середовища.

Ключові слова: адаптація, респіраторне тренування, система зовнішнього дихання, парціальний тиск СО₂, резервні можливості, активність респіраторної мускулатури, діти дошкільного віку.

Алпеева А.В. Направленная респираторная тренировка в оптимизации функциональных резервов системы внешнего дыхания детей дошкольного возраста - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.13 - физиология человека и животных - Таврический национальный университет им. В.И. Вернадского, Симферополь, 2008.

Диссертация посвящена изучению особенностей приспособительных реакций системы внешнего дыхания детей дошкольного возраста при применении респираторных тренировок.

Исследовано влияние респираторной тренировки на регуляцию газового гомеостаза организма детей дошкольного возраста. Показано, что корригирующее влияние предложенной методики проявилось в оптимизации паттерна дыхания, ликвидации гипервентиляции, расширении адаптационных возможностей системы внешнего дыхания. Установлено, что увеличение активности респираторной мускулатуры способствовало оптимизации вегетативных функций. Использование дыхательных упражнений основанных, на четко целенаправленных воздействиях с целью коррекции функционального состояния системы внешнего дыхания, способствовало улучшению параметров физического развития детей.

Гармонизация физического развития реабилитируемых детей сопровождалась увеличением парциального давления СО₂ в альвеолярном газе. Изменение парциального давления углекислого газа в альвеолярном пространстве отразилось на механизмах регуляции вентиляторной функции. Снижение показателей объема легочной вентиляции в состоянии относительного покоя свидетельствовало о переходе V_А на энергетически выгодный режим функционирования системы дыхания. Выраженный процесс гипервентиляции, регистрируемый до применения респираторных тренировок, способствовал более активному вымыванию углекислого газа из альвеол легких, сопровождался развитием респираторного алкалоза. В работе показано, что использование дополнительного резистивного сопротивления дыханию у детей дошкольного возраста, как средства респираторной тренировки, позволяет повысить функциональные резервы дыхания у часто болеющих детей. Добавочное сопротивление, повышая требования, предъявляемые организмом к энергетической оптимизации дыхательного акта, способствовало мобилизации и эффективности кислородных режимов, росту адаптационных возможностей. Экономизация респираторной системы явилась фактором повышения аэробного обеспечения организма. Оптимизация метаболических процессов способствовала повышению уровня прооксидантно - антиоксидантной системы.

Биологическая целесообразность респираторной тренировки обусловлена как расширением резервных возможностей системы кислородного обеспечения, так и повышением функциональной активности защитных систем, улучшением взаимодействия детского организма с факторами окружающей среды.

Ключевые слова: адаптация, респираторная тренировка, система внешнего дыхания, парциальное давление СО₂, резервные возможности, активность респираторной мускулатуры, дети дошкольного возраста.

Alpeeva A.V. Purposeful respiratory training in optimization of functional reserves of preschoolers' external respiration system.

Kandidat of biological sciences scientific degree dissertation in 03. 00. 13 specialization - physiology of man and animals - Tavricheskiy National university named after V.I. Vernadskiy, Simferopol, 2007.

The dissertation concerns studying of peculiarities of adjusting reactions of external respiration system of children of preschoolers age, when respiratory trainings are employed.

The influence of respiratory training on regulation of gas homeostasis of preschoolers' organism has been investigated. It is shown that correctional influence of the methods to be offered reveals itself in optimization of respiration patterns, liquidation of hyperventilation, extension of adapting possibilities of external respiration system. It is proved that increasing of respiratory muscular system activity made for the optimization of vegetative functions. The use of respiratory exercises based on precise purposeful influence in order to correct functional state of external respiratory system made for improvement of the parameters of physical development of children.

The change of P_ACO₂ was definitely reflected on mechanisms of regulation of ventilating function. Lowering of lung ventilation volume indicators in the state of relative rest was the evidence of transition of V_A to energetically beneficial mode of functioning. The marked process of hyperventilation registered before the employing of respiratory trainings made for more active of the development of respiratory alkalosis. It is shown that the use of supplementary resistance of the respiration of preschoolers as the means of respiratory training allows to raising the functional reserves of external respiration system of children who often fall ill. Economization of respiratory system is the factor of the growth of aerobic provision of the organism. Optimization of metabolistic processes made for increasing of pro-oxygen - anti-oxygen level of the system.

Biological expedincy of respiratory training is conditioned by extension of reserve possibilies of the system of oxygen provision as well as increasing of functional activity of protective systems, improving of interrelation of children's organism with environment.

Key words: adaptation, respiratory training, external respiration system, partial pressure of CO₂, reserve possibilities, respiratory muscular system activity, preschoolers (children of preschool age).

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Оптимізація різних сторін і механізмів життєдіяльності, мобілізація захисних і пристосувальних реакцій, спрямованих на розширення резервних можливостей організму з метою збереження і зміцнення здоров'я, є актуальною проблемою сучасної фізіологічної науки (Агаджанян М.А., 2001, Лук`янова О.М., 2004, Цибіз, 2002 Іванно О.П., 2003).

У зв'язку з цим, ефективність функціонування системи зовнішнього дихання повинна розглядатися як обов'язкова умова, що дозволяє організму людини забезпечити високий рівень пристосованості до чинників місця існування. Ослаблення вентиляторної функції, що формується в результаті зниження функціональних резервів респіраторної системи, може виявитися хворобами органів дихання, що призводить до втрати працездатності (Банадіга М.В., 2004, Лук`янова О.М., 2004, Said S., 1992).

Найчастіше стан дихальної недостатності виявляється гіпервентиляцією, що змінює напругу СО ₂ в організмі (Малкін В.Б., 1990, Панін М.Н., 2003). Необхідність підтримувати стабільний рівень рСО ₂ визначається виключно важливою фізіологічною роллю вуглекислоти в організмі (Абрасимов В.Н., 1990, Бреслав І.С., 1984, Ходош Є.М., 2007, Шуригін І.А., 2000, Wignands W., 1997). Розчинений в артеріальній крові вуглекислий газ стає головним чинником, який забезпечує газовий гомеостаз, що має виключно важливе значення в пристосуванні організму до різних умов зовнішнього середовища (Агаджанян М.А., 2001, Буков Ю.О., 1998, Гуляр С.О.,1988, Ходош Є.М., 2007, Arksnstall W.W., 1974).

Особливо важливою є підтримка певного рівня гомеостазу відповідно до вікових енергетичних потреб організму (Cornett l., Levene M., 2001), коли адаптаційні резерви дітей у значній мірі визначаються адекватним формуванням структур легенів (Антипкін Л.П., 2005 Івасик Н.О., 2004 Іванно О.П., 2003, Кучма В.Р., 2002) і становленням функцій зовнішнього дихання (Баранов А.А., 2002, Вовченко І.І., 2003, Каганов С.Ю., 2003).

Підтримка і збереження резервних можливостей системи зовнішнього дихання є найбільш важливою проблемою профілактичної роботи, зокрема, з дітьми, що часто хворіють простудними захворюваннями. Вирішення цієї проблеми можливе завдяки використанню спеціальних засобів, що сприяють нормалізації рСО ₂ в альвеолах легенів і зниженню вентиляторної реактивності. До таких засобів належить респіраторне тренування. Треба зазначити, що більшість програм у реабілітації розраховані на дорослий контингент, а питання корекції функціонального стану системи зовнішнього дихання дітей дошкільного віку залишаються практично не розробленими.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Дисертаційна робота виконана в рамках наукових досліджень кафедри фізичної реабілітації Таврійського національного університету ім. В.І. Вернадського в контексті теми "Педагогічні та медико-біологічні аспекти оптимізації життєдіяльності людини у реальних умовах навколишнього середовища та можливості корекції психосоматичного здоров`я" № держ. реєстрації 0102U007130.

Мета і завдання дослідження. Метою дослідження є визначення впливу спрямованого респіраторного тренування на функціональні резерви системи зовнішнього дихання дітей дошкільного віку.

На підставі поставленої мети були визначені наступні

Завдання дослідження:

1. Оцінити рівень фізичного розвитку дітей дошкільного віку і можливості яго підвищення засобами респіраторної корекції.

2. Вивчити особливості регуляції газового гомеостазу організму, вентиляторної реактивності та механіки дихання у дітей дошкільного віку під впливом респіраторного тренування.

3. Визначити біоенергетичну ефективність респіраторної системи і можливості її підвищення.

4. Виявити вплив респіраторного тренування на співвідношення аероб - анаеробних і прооксидантно - антиоксидантних процесів в організмі обстежуваних дітей.

5. Розробити практичні рекомендації з використання респіраторного тренування для дітей дошкільного віку з пониженими функціональними резервами системи зовнішнього дихання.

Об'єктом дослідження є процес адаптації системи зовнішнього дихання дітей дошкільного віку до зовнішніх чинників.

Предметом дослідження є єфективність спрямованого респіраторного тренування як засіб оптимізації функціональних резервів системи зовнішнього дихання дітей дошкільного віку.

Методи дослідження. У роботі використовували: антропометрію з метою виявлення рівня фізичного розвитку обстежуваних дітей, спіропневмотахометрію, газоаналіз повітря, що видихається і альвеолярного, з метою дослідження процесів газообміну, степергометрію для оцінки працездатності і резервів респіраторної системи, гематологічні методи дослідження для виявлення кількості формених елементів. Цитохімічні методи застосовували з метою дослідження енергетичних систем по активності дегідрогеназ (ЛДГ і СДГ) в нейтрофілах периферичної крові. З метою оцінки стану процесів перекисного окислення ліпідів та активності окремих компонентів антиоксидантного захисту організму застосовували спектрофотометричні методи дослідження. Методи математичного аналізу використовували для обробки отриманих результатів, застосовуючи параметричні та непараметричні критерії, кореляційний і факторний аналіз. З метою виявлення маркерів здатності до респіраторних захворювань і ступеня зниження функціональних можливостей системи зовнішнього дихання визначали діагностичний коефіцієнт (ДК) і міру інформативності J(xij) ознак.

Наукова новизна отриманих результатів. На підставі використання фізіологічних методів уперше вивчений вплив респіраторного тренування на функціональні можливості дихальної системи дітей дошкільного віку. Уперше виявлено, що зниження адаптаційних можливостей системи зовнішнього дихання у дітей дошкільного віку (що часто хворіють на простудні захворювання) пов'язане з розвитком гіпервентиляції, що приводить до формування гіпокапнічних станів. Вперше показана роль респіраторного тренування в забезпеченні біоенергетичної ефективності системи зовнішнього дихання дітей. Уперше виявлені закономірності, які лежать в основі вдосконалення механізмів енергетичного обміну за даними аналізу цитохімичной активності дегідрогеназ в нейтрофілах периферичної крові. Уперше визначений вплив респіраторного тренування дітей дошкільного віку на процеси вільно - радикального окислення ліпідів і активність компонентів антиоксидантной системи обстежуваних. Уперше на системному рівні за допомогою вивчення інформаційно - діагностичних критеріїв виявили позитивний вплив респіраторного тренування на адаптаційні можливості системи зовнішнього дихання. Ряд становищ зафіксовано патентами. Отриманий патент на корисну модель №11373, А 61В 5/6, А 61М 16/00. Опубл. 15.12.2005. Бюл. №12 (Алпєєва А.В., Буков Ю.О.). Отримано свідоцтво про реєстрацію авторського права на працю №18283 від 18.10.2006 (Алпєєва А.В., Буков Ю.О.). Отриманий патент на корисну модель № 23628 "Пристрій для тренування діафрагмального дихання" від 11.06.2007 (Алпєєва А.В., Буков Ю.О., Белоусова І. М.).

Практичне значення отриманих результатів. Отримані результати доповнюють і розширюють знання про особливості формування функціональних резервів системи зовнішнього дихання у дітей дошкільного віку. Розроблений пристрій для тренування діафрагмального дихання у дітей дошкільного і молодшого шкільного віку Рекомендована методика проведення респіраторних тренувань в умовах дошкільної установи. На підставі матеріалів дисертації розроблені та упроваджені в практику методичні рекомендації з проведення респіраторних тренувань. Висока ефективність запропонованої методики підтверджена актами впровадження в роботу Керченської дошкільної установи №51, Керченського туберкульозного диспансеру. Акти впровадження від 17 грудня 2006 року.

Особистий внесок. Особистий внесок автора полягає у виконанні експериментальної частини роботи, обробці отриманих результатів, підборі і аналізі літератури. Планування досліджень і обговорення отриманих результатів здійснювалося спільно з науковим керівником. У працях написаних у співавторстві здобувачеві належить проведення експерименту, здійснення статистичної обробки отриманих результатів та сумісне із співавторами обговорення отриманих даних та за участю завідувача лабораторії патологічної фізіології Кримського державного медичного університету ім. С.І. Георгіївського, доцента П.Ф. Семенца. При реалізації дослідницької частини роботи морально - етичні і гігієнічні норми були дотримані.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації були викладені на ХI Міжнародній науково - практичній конференції "Сучасні досягнення спортивної медицини, лікувальної фізкультури та валеології" (9-10 червня, Одеса, 2005), на науково - практичній конференції з міжнародною участю "Фізична реабілітація в забезпеченні якості життя населення" (13-14 жовтня, Севастополь, 2005), на Кримській міжрегіональній науково-практичній конференції "Здоров'я в кожен дім" (15 березня, Сімферополь, 2007), на IV Міжнародній науково - практичній конференції (3-15 січня, Софія, 2008) і на засіданнях кафедри фізичної реабілітації Таврійського національного університету ім. В.І. Вернадського.

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковані методичні рекомендації і вісім наукових робіт, з яких 4 у фахових виданнях затверджених ВАК України і 4 в матеріалах міжнародних науково-практичних конференцій. Отриманий декларативний патент на корисну модель №11373, А 61В 5/6, А 61М 16/00, опубл. 15.12.2005, бюл. №12 (Алпєєва А.В., Буков Ю.О). Отримано свідоцтво про реєстрацію авторського права на працю №18283, від 18.10.2006 (Алпєєва А.В., Буков Ю.О.). Отриманий патент на корисну модель № 23628 "Пристрій для тренування діафрагмального дихання" від 11.06.2007 (Алпєєва А.В., Буков Ю.О., Білоусова І. М.).

Обсяг та структура дисертації. Основній текст дисертації складається з 200 сторінок. Виконана дисертація складається зі вступу, 4 розділів, висновків і списку використаної літератури, до якого увійшли 225 вітчизняних та 75 іноземних джерел. Фактичні дані наведені в 25 таблицях і проілюстровані 44 рисунком.

Основний зміст роботи

У "Вступі" обґрунтовується актуальність теми дослідження, формулюється мета і завдання дослідження, відзначається наукова новизна й практична цінність отриманих результатів. Зазначається особистий внесок здобувача, а також внесок співавторів, разом з якими були опубліковані наукові праці. Зазначено, на яких наукових з`їздах і конференціях апробовані результати досліджень і кількість опублікованих робіт на тему дисертації.

У першому розділі "Огляд літературних даних" проведений аналіз літератури про особливості адаптації системи дихання дітей дошкільного віку до середової дії. Проведений аналіз літератури про фактори, які сприяють розвитку дихальної недостатності, та методи її корекції. Вплив спеціальних дихальних вправ та респіраторних тренувань на функціональний стан дихальної системи дітей 5-6 років.

Матеріали й методи дослідження. У дослідженні брали участь 140 дітей у віці 5-6 років (73 - дівчини та 67 - хлопців), які відвідують дитячі дошкільні установи. Дітей, що беруть участь в обстеженні, розділили на три групи. 1-а група - контрольна (n=61) - практично здорові діти. 2-а група - I основна група (n=41) -діти, які часто хворіють, і відвідують дитячу дошкільну установу не санаторного типу. 3-а група - II основна група (n=38) - діти, які часто хворіють, і відвідують дитячу дошкільну установу санаторного типу (що знаходяться на обліку в міському туберкульозному диспансері). Респіраторне тренування проводилося в I і II основною групах.

Пропоновані дії складалися з трьох етапів: 1 етап включав щоденне виконання дітьми підготовчих дихальних вправ протягом 2 тижнів. 2 етап - освоєння протягом трьох місяців основного комплексу дихальних вправ. На 3 етапі виконання дихальних вправ поєднувалося із застосуванням дихального тренажера (рис. 1.).

При використанні тренажера були виконані всі необхідні санітарно - гігієнічні вимоги. Тренування діафрагмального дихання у дітей дошкільного віку досягалося тим, що під час використання тренажера проводили триразову зміну трубок.

Рис.1. Дихальний тренажер для тренування діафрагмального дихання у дітей дошкільного віку.

Використовували трубки завдовжки від 1,4-1,5м, діаметром від 1-2,0 см, окремо скручені в спіраль із внутрішнім діаметром 9-10 см, що складається з 5 витків (внутрішня поверхня трубки мала шорстку поверхню). На одному з кінців трубки знаходився надуваний гумовий предмет.

Дослідження функції системи зовнішнього дихання дітей проводили спіропневмотахометричним методом за допомогою приладу "Спіротест" з комп'ютерною обробкою реєстрованих показників. При цьому фіксували наступні функціональні показники: об'єм легеневої вентиляції (МV, л · хв^-1), дихальний об'єм (TV, мл), частоту дихальних рухів (F, цикл·хв^-1), форсовану IVC (FVC, л), об'єм форсованого видиху за 1 секунду (FEV1, л), пікову об'ємну швидкість (PEF, л · с^-1), максимальну об'ємну швидкість на рівні 25, 50, 75% IVC (МEF₂₅, МEF₅₀, МEF₇₅, л · с-1), резервний об'єм вдиху (TRV, мл), резервний об'єм видиху (ERV_, мл), місткість вдиху (IC, мл), життєву місткість легенів (IVC, л), максимальну вентиляцію легенів (МVV, л). Процентні величини розраховувалися щодо належних значень. Газообмінну функцію вивчали за допомогою газоаналізаторів типу ПГА-КМ. і ПГ-ДУМ. Як досліджувані показники реєстрували: парціальний тиск кисню (P_ЕO₂ мм рт. ст.) і двоокису вуглецю (P_ЕСO₂ мм рт. ст.) в повітрі, що видихається, і альвеолярному просторі (P_АO₂ мм рт. ст., P_АСO₂ мм рт. ст.), величину утилізації кисню (ДFО₂, %). Газообмінні показники коректувалися з урахуванням умов STPD.

Оцінка внеску нейрогенного і хеморецепторного драйву у формуванні реакцій вентиляторів проводилася з використанням рівняння (Бреслав І.С., 1984) (1):

S= V_Е/(Р_АСО ₂+А) (1)

де: S - кількісна характеристика гіперкапнічного стимулу;

Р_АСО₂ - парціальний тиск СО₂ в альвеолярному повітрі;

V_Е - легенева вентиляція;

А - робочий стимул.

Дослідження проводили в стані спокою, після закінчення виконання фізичного навантаження і після трихвилинного відпочинку. Надалі розраховували наступні показники: КВО₂ (коефіцієнт використання кисню, умов. од.); VО₂ (швидкість споживання кисню, мл·л-1); VСО ₂ (швидкість виділення двоокису вуглецю, мл·хв^-1); R (дихальний коефіцієнт або коефіцієнт легеневого газообміну, умов. од.); ВЕ (вентиляційний еквівалент по кисню, умов. од.); V_А (альвеолярна вентиляція, л); ФМП (функціональний мертвий простір, мл); ІЕЗД (індекс економічності зовнішнього дихання, відн. од.); РЕЗД (рівень економічності зовнішнього дихання %); АПЭ ₁ - постачання аероба енергії по VО₂, ккал, АПЕ₂ - постачання аероба енергії по КВО ₂, ккал (Бреслав И.С.,1984, Агадженян М.А., 1987).

Гематологічні методи включали визначення кількості лейкоцитів (109·л^-1) і швидкості осідання еритроцитів (СОЕ, мм·ч^-1), зміст гемоглобіну в крові (г·л^-1) мікрометодом Панченкова (Козловська Л.В., Ніколаєв А.Ю.,1985).

Вивчення особливостей метаболічних реакцій організму дітей дошкільного віку проводилося цитохіміченим методом: вивчали активність дегідрогеназ, що беруть участь в окислювальних процесах (ЛДГ і СДГ). Для оцінки активності ферментів у клітинах крові застосовували стандартні методики.

Стан процесів перекисного окислення ліпідів (ПОЛ) і антиоксидантного захисту вивчали в еритроцитах крові за допомогою спектрофотометричного методу. Зміст ТБК - активних продуктів визначали за загальноприйнятим методом (КолбВ.Г., Камишников В.С., 2000). Стан антиокислювальної активності сироватки крові досліджували спектрофотометричним методом за загальною антиокислювальною активністю (АОА) сироватці крові (Семенов В.Л., Ярош А.М., 1985), рівню змісту церулоплазміну (ЦП) в сироватці крові (Базарнова Н.О., 1986). Каталазовидну активність визначали за загальноприйнятим методом (Королюк М.А., Іванової Л.І., Майорової І.Г., Токарева В.Е., 1988). СОД визначали за методом (Дубініної Е.Е., Сальникової Л.А., Єфимової Л.Ф., 1983).

Дослідження фізичної працездатності дітей проводили за допомогою степергометричного фізичного навантаження. Використовували модифікований варіант (одноступінчате навантаження). Висота сходинки склала 14 см. Виконана робота в одиницю часу визначалася за формулою (2):

W=Р*h*n*1,33 (2),

де W- потужність роботи (кгм·хв^-1), Р-маса тіла (кг); h-висота сходинки (м); n-кількість підйомів за хв.; 1,33-поправочний коефіцієнт. До початку тесту, після його виконання і у відновлювальному періоді реєстрували показники функції вентилятора, механіки дихання, газообміну. При дозуванні навантаження передбачалося збільшення пульсу у дітей не вище 135-140 уд/хв (Доськін, 1997, Губа, 2003).

З метою виявлення маркерів схильності до респіраторних захворювань і ступеня зниження функціональних можливостей системи зовнішнього дихання дітей дошкільного віку визначали діагностичний коефіцієнт (ДК) і міру інформативності J(xij), використовуючи формулу (3, 4) (Гублер Є.С., 1978).

ДК=10·log(Р(ху/А 1))/(Р(ху/А 2)) (3)

Де: (Р(ху/А 1)) - частота ознаки в групі дітей, які часто хворіють;

(Р(ху/А 2)) - частота ознаки в контрольній групі.

J(xij)=(10·log(Р(ху/А 1))/(Р(ху/А 2)))·[(Р(ху/А 1))-Р(ху/А 2))] (4)

Де: (Р(ху/А 1)) - частота ознаки в групі дітей, які часто хворіють;

(Р(ху/А 2)) - частота ознаки в контрольній групі.

Перевіряли вид розподілу одержаних даних за допомогою критеріїв Колмогорова - Смірнова. Якщо вид розподілу був нормальним, надалі використовували параметричні критерії. При порівнянні вибірок з ненормальним розподілом даних, відмінних від нормальних, використовували непараметричний критерій U Вілкоксона - Манна - Уїтні.

Результати дослідження і їх обговорення. Дихання можна визначити як складний, багатогранний, багатоступінчатий процес постачання організму біологічною енергією. У вузькому розумінні процес дихання зазвичай пов'язують з системою зовнішнього дихання, яка забезпечує адекватний метаболічному запиту рівень вентиляції, дифузію газів в альвеолах легенів. При адаптації до чинників місця існування провідного значення набуває необхідність забезпечення гомеостазу і передусім газового. До числа найважливіших гомеостатичних параметрів організму належить рівень напруги вуглекислого газу в тканинах.

Дослідження функціонального стану системи зовнішнього дихання дітей у стані спокою дали змогу виявити значні зрушення у складі альвеолярного повітря в обстежуваних 1 і 2 основних груп (рис. 2.).

Рис. 2. Показники Р_АСО ₂ обстежуваних дітей до респіраторних тренувань і після їх проведення. Примітка: - показники, отримані при фоновому дослідженні; - - - - - показники, отримані після респіраторних тренувань.

Розвиток гіпокапнічного стану був пов'язаний із гіпервентиляцією, яка сприяє вимиванню метаболічного СО ₂ з організму і, як наслідок, формуванню респіраторного алкалозу (Малкін В.Б., Гора Е.П., 1990). На підставі гіпервентиляційного синдрому відзначено різке зниження ефективності вентиляції, падіння швидкісних показників повітряного потоку в бронхах, зменшення газообмінної поверхні легенів. Стратегія респіраторного тренування була спрямована на формування ізокапнічного стану, тобто підвищення рівня парціального тиску вуглекислого газу в альвеолярному повітрі. Використання резистивного опору диханню дозволило змінити склад вдихуваного повітря і в значній мірі підсилити активність діафрагми і респіраторної мускулатури.

Підвищення енергетичних витрат респіраторної мускулатури супроводжувалося посиленням продукції вуглекислоти. Активізація метаболічних процесів поєднувалася із зростанням концентрації СО ₂ у вдихуваному повітрі, що перешкоджає елімінації рСО ₂. У результаті взаємодію цих двох процесів забезпечило посилення процесів ретенций СО ₂ в альвеолярному просторі. Коригуючий ефект респіраторного тренування виявлявся також у гармонізації фізичного розвитку (рис.3.).

Рис. 3. Показники фізичного розвитку дітей у відсотках, визначуваних за центильною таблицею (Усов І. Н., 1990).

Відзначено зниження числа дітей із дисгармонійним розвитком і зростання кількості дітей з гармонійним і вищесереднім гармонійним розвитком у групах, які пройшли курс корекції.

Проте найбільш виражені зміни були зареєстровані у функціональному стані системи зовнішнього дихання. Під впливом регулярних респіраторних тренувань відзначено збільшення співвідношення EPV/TPV у стані спокою, при виконанні дозованого фізичного навантаження, а також у відновному періоді (рис. 4.).

Рис. 4. Показники рівня дихання дітей, що пройшли респіраторну корекцію.

Переведення дихання дітей на вищий рівень забезпечувався і значним зростанням загальної інспіраторної і експіраторної активності. Посилення діафрагмального дихання сприяло збільшенню легеневих об'ємів і місткостей. Значно зросли показники, що характеризують резерви потужності системи дихання дітей. Вентиляторні показники в стані спокою максимально наблизилися до параметрів вікової норми. Зниження вентиляторної реактивності виявилося зменшенням об'єму легеневої вентиляції до 4,5 +_-0,2 л·хв^-1, (р<0,01), що було необхідною умовою для підтримки рСО₂ в альвеолах в межах 27,8 мм рт.ст. (рис. 5.).

Рис. 5. Показники вентиляторної функції легенів до і після респіраторних тренувань. Примітка: ----°- фізіологічна норма, прийнята за 100%; * - фактичні показники у відсотках по відношенню до норми.

Проведені коригуючі дії сприяли зростанню функціональних можливостей повітряносних шляхів. Зареєстровано посилення швидкості повітряного потоку при форсованому видиху на всіх рівнях бронхіального дерева. Так, пікова об'ємна швидкість форсованого видиху збільшилася в середньому на 1,0 л·с^-1. (р<0,01). Майже лінійно зросли показники бронхіальної прохідності на рівнях МEF₂₅, МEF ₅₀, МEF ₇₅, досягнувши значень вікової норми (рис. 6.).

Рис. 6. Показники механіки дихання дітей, що пройшли курс корекції. Примітка: -_°- - показники в % щодо належних значень.

Зростання бронхіальної прохідності в результаті респіраторної корекції супроводжувалося зсувом точки експіраторного закриття дихальних шляхів, зниженням кількості погано вентильованих зон, створенню сприятливих умов для здійснення газообміну в легенях. Ефективність респіраторної системи значно зросла. Цей процес повною мірою відповідає принципу підвищення економічності функцій системи зовнішнього дихання: потенційні можливості з надходження енергії для повного забезпечення метаболічного запиту організму, що росте, підвищувалися (рис.7.). При цьому енергетичні витрати респіраторної мускулатури знизилися і досягли значень у середньому 0,285 ккал на літр вентильованого повітря, (р?0,001). До респіраторної корекції цей показник складав 0,460 ккал·л^-1. Ефективність дихання зросла більш ніж у 2 рази.

Рис. 7. Показники ефективності дихання дітей, що пройшли курс корекції. Примітка: * - зміни показників достовірні щодо фонових значень.

Можливості забезпечення організму киснем при низькій біоенергетичній ефективності системи дихання до респіраторних тренувань, характерної для дітей першої і другої основних груп, визначалися високими показниками частотних характеристик вентиляторної функції, рівнем Р_ЕО ₂ і Р_ЕС₂ (рис.8.).



Рис. 8. Рівні кореляційних зв'язків параметрів вентиляції і газообміну з ефективністю аероба респіраторної системи у дітей 5-6 років.

Після проведення респіраторного тренування спрямованість кореляційних взаємозв'язків змінилася, а біоенергетичні можливості респіраторної системи стали залежати, більшою мірою, від функціональних характеристик механіки дихання. Найбільш виражені кореляційні взаємозв'язки зафіксовані між рівнем об'єму вентиляція в стані спокою і АПЕ ₂. Коефіцієнт кореляції склав -0,87, (р<0,01). Впливи інспіраторної активності і величини дихального об'єму на ефективність аероба дихання визначалися наявністю негативної кореляційної залежності при r= -0,74 і r= -0,75, відповідно (р<0,01). Істотне значення має і величина об'ємної швидкості повітряного потоку. Наявність негативної залежності показників механіки дихання і біоенергетичною ефективністю дихання укладається в концепцію біологічної, що економізує функції організму як прояв ефективності механізмів адаптації до дії зовнішніх чинників середовища (Мейєрсон Ф.З, Шенникова М.Г.,1986). Економізація респіраторної системи була чинником зростання забезпечення аероба організму дітей приблизно в 2 рази. Виявлена висока діагностична значущість цього показника. Із зростанням АПЕ ₂ зареєстровано достовірне зниження респіраторних захворювань у дітей.

Нормалізація газового гомеостазу організму поєднувалася із зміною спрямованості регулюючих впливів на функції системи зовнішнього дихання дітей. При гіпокапнічному рівні рСО₂ в альвеолярному повітрі основним механізмом, таким, що забезпечує вентиляторну відповідь при фізичних навантаженнях, був так званий робочий стимул (Бреслав І.С., 1981), що викликає надмірну вентиляторну реакцію (рис. 9.).

Коригуючі дії, пов'язані з нормалізацією Р_АСО₂, сприяли зниженню вентиляторної чутливості до гіперкапнічного стимулу, оптимізуючи вентиляторну відповідь щодо метаболічного запиту організму. При аналізі цитохімічної активності дегідрогеназ у нейтрофілах периферичної крові при фонових дослідженнях дітей, що часто хворіють, виявлено статистично значиме, (р<0,01), зниження активності сукцинатдегідрогенази і зростання активності лактатдегідрогеназа щодо показників контрольної групи.

Рис. 9. Динаміка вентиляторної чутливості до гіперкапнічного стимулу в дітей.

У результаті респіраторної корекції відзначено підвищення показників СДГ активності на 16, 0%, (р<0,05) і зниження активності ЛДГ на 14,0% (р<0,05) (Таблиця 1.).

Очевидно, оптимізація кисневого режиму організму сприятливим чином відбилася на спрямованості енергетичного обміну в клітинах крові. Переважання реакції спрямованості аероба забезпечило зростання АТФ - азной активності за рахунок посилення процесів окислювального фосфорелювання в клітинному метаболізмі.

Істотні зміни виявлені в процесах неферментативного окислення ліпідів. Фонові дослідження свідчили про наявність дисбалансу в системі ПОЛ - АОА, що виявляється переважанням перикисних продуктів. Активізація ПОЛ була зареєстрована в перші дні коригуючих дій, що можна пов'язати з підвищенням кисневого режиму організму. Проте надалі, у міру вдосконалення пристосовних реакцій і зростання функціональних резервів системи зовнішнього дихання, характер антиоксидантного статусу організму дітей змінювався. Відзначено зниження ТБК - активних продуктів понад 50%, (р<0,01), при цьому АОА сироватки крові зросла на 31,4% (р<0,05). Відношення ТБК - АОА знизилося більш ніж у 3 рази (р<0,001). Зростання антиоксидантного статусу організму визначалося активізацією ферментативних чинників захисту (Таблиця 1.).

Концентрація основного антиоксидантного ферменту СОД зросла на 39,9%, (р<0,01), каталазавидна активність збільшилася на 22,0%, (р<0,05), а зміст цирулоплазміну на 45,6%, (р<0,01), щодо фонових показників. Активізація ПОЛ тісним чином пов'язана з клітинним метаболізмом. Посилення анаеробної ланки в реакціях енергетичного обміну до респіраторних тренувань можна віднести до прооксидантного чинника (r =0,58), тоді як переважання окислювальних процесів, на тлі економізації системи кисневого забезпечення організму, забезпечує підвищення антиоксидантного статусу організму (r =0,62).

Таким чином, профілактичний ефект дихальної корекції визначається також активізацією антиоксидантної системи організму і розширення ланки аероба енергозабезпечення.

Таблиця 1. Показники клітинного метаболізму у дітей 5-6 років.

Умови	Показники
	ЛДГ, від. од	СДГ, від. од.	ТБК-активні продукти, нМоль·л-1	АОА, мкМ·мл-1	СОД, Ед·мгНв-1	КА, мМ·гНв-1с	ЦП, Мг·л-1
До тренувань	2,59±0,12	1,51±0,11	182,0+8,28	0,59+0,03	2,28+0,36	0,71+0,05	119,9+19,74
Після тренувань	2,26±0,40	1,81±0,11	83,3+10,38	0,78+0,05	3,19+0,28	0,87+0,03	174,6+21,36
Р	<0,05	<0,05	<0,001	<0,05	<0,05	<0,05	<0,05

Оцінити ефективність запропонованої програми корекції дозволяє розрахунок діагностичних коефіцієнтів (ДК), що визначають логарифм співвідношення вірогідності прояву симптомів хвороби. Позитивним ДК є у разі переважання вірогідності захворювання, тоді як негативне значення свідчить про високий ступінь стійкості до бронхо-легеневої патології. Як показали наші дослідження зниження функціональних резервів системи зовнішнього дихання, що поєднуються з гіпокапнічним станом, є чинником ризику розвитку патологічних змін. ДК в цьому випадку був + 22 від.од. (рис. 10.).

Рис. 10. Показники діагностичних коефіцієнтів (ДК) у дітей тих, що пройшли курс корекції.

Респіраторна корекція забезпечила зниження вірогідності розвитку хвороб системи зовнішнього дихання, на це вказує негативне значення ДК (зверху -30від.од.).

Таким чином, коригуючі ефекти запропонованої програми респіраторного тренування виявлялися оптимізацією патерну дихання, ліквідацією гіпервентиляції, нормалізацією газового гомеостазу, розширенням адаптаційних можливостей системи зовнішнього дихання дітей дошкільного віку. Крім того, дихальна гімнастика може також вирішувати проблеми, пов'язані з гармонізацією фізичного розвитку дітей, профілактикою респіраторних захворювань.

Висновки

респіраторний тренування легеневий вентиляція

В роботі наведені теоретичні обґрунтовування і нові рішення впливу спрямованого респіраторного тренування на функціональні резерви системи зовнішнього дихання дітей дошкільного віку, що має істотне значення для вікової фізіології. Поставлена перед нами мета була вирішена за допомогою використання розробленого нами дихального тренажера.

1. Використання спрямованого респіраторного тренування в оздоровчо-профілактичній роботі з дітьми дошкільного віку сприяло стимулюванню процесів фізичного розвитку дітей, розширенню функціональних резервів системи зовнішнього дихання, зростанню фізичної працездатності.

2. Для більшості дітей дошкільного віку, які часто хворіють, характерна гіпервентиляція спокою, що приводила до розвитку гіпокапнії, зниження резервів системи зовнішнього дихання. Застосування респіраторних тренажерів забезпечило підвищення парціального тиску вуглекислого газу в альвеолярному просторі (Р_АСО₂) до ізокапнічного рівня, нормалізації газового гомеостазу організму. На підставі нормалізації Р_АСО₂ відзначено зниження реактивності системи зовнішнього дихання на 22,0 %, (р<0,01), посилення ролі хеморецепторного драйву в регуляції реакцій вентиляторів. Нормалізація газового гомеостазу і функціональних можливостей респіраторної мускулатури під впливом коригуючих дій сприяла підвищенню пропускної спроможності трахео-бронхіальної системи. Відзначено значне зростання показників пікової об'ємної швидкості форсованого видиху на 45%, (р<0,001), об'ємної швидкості повітряного потоку в бронхах великого на 45%, (р<0,001), середнього на 40% (р<0,001), малого на 35% (р<0,001) калібру у дітей I основної групи.

3. Дезекономізація зовнішнього дихання у дітей дошкільного віку, які часто хворіють, була вирішальним чинником, яка лімітує можливості аеробів респіраторної системи. Ефективність аероба дихання складала в середньому 0,12+0,01 ккал·л^-1 при низькому рівні дихання, дефіциті рівня економічності зовнішнього дихання, що не перевищувало значень 67%. Під впливом регулярного респіраторного тренування рівень дихання збільшився на 25,5%, (р<0,01), що сприяло ретенції метаболічного СО ₂. Підвищення інспіраторної активності супроводжувалося зростанням біоенергетичної ефективності дихання на 83,0% (р<0,01). Відповідно до принципу економічності потенційні можливості щодо надходження енергії для забезпечення метаболічного запиту зросли із зменшенням енергетичних витрат респіраторної системи (r=-0,72 - 0,85, р<0,01).

4. При аналізі цитохімічної активності дегідрогеназ в нейтрофілах периферичної крові у дітей дошкільного віку, які часто хворіють на простудні захворювання, виявлено статично значуще зниження активності лактатдегідрогенази і зростання сукцинатдегідрогенази Використання розробленої методики спрямованого респіраторного тренування супроводжувалося стабілізацією окислення аероба і анаеробного гліколізу.

5. Респіраторне тренування, засноване на використанні додаткового резистивного опору диханню, зробило значний вплив на процеси перекисного окислення ліпідів. Відзначено підвищення загальної антиокислювальної активності сироватки крові на 31,4%, (р<0,01), що виявилося зниженням концентрації ТБК - активних продуктів на 54,2%, (р<0,01), зростанням каталазовидної активності на 22,0%, (р<0,01), підвищенням активності супероксиддисмутази на 39,9%, (р<0,01) і зміст церулоплазміну на 45,6% (р<0,01).

6. Регулярне застосування дихальних вправ підвищує стійкість системи зовнішнього дихання дітей дошкільного віку, знижуючи вірогідність розвитку бронхо-легеневих патологій. Діагностичний коефіцієнт, як інтегральна характеристика схильності до патологічних змін, у міру реалізації програми респіраторної корекції знижувався в середньому від 22 від. од., досягаючи негативних значень понад -30 від.од.

Список опублікованих робіт за темою дисертації

1. Буков Ю.А. Алпеева А.В. Гипервентиляционный синдром и возможности его коррекции у детей дошкольного возраста при помощи увеличения объема дыхательных путей // Ученые записки, Симферополь. - 2005.- Т. 18, №2. - С. 3-6.

Особистий внесок: здобувачем проведені експериментальні дослідження, статистична обробка даних, та сумісно із співавтором формування мети і обговорення отриманих результатів.

2. Буков Ю.А. Алпеева А.В. Респираторная тренировка в активизации механизмов гомеостатической регуляции и адаптационных возможностей дыхательной системы детей дошкольного возраста // Ученые записки, Симферополь. - 2006. - Т. 19, №3. - С. 9-14.

Особистий внесок: здобувачем проведені експериментальні дослідження, статистична обробка даних, та сумісно із співавтором формування мети і обговорення отриманих результатів.

3. Буков Ю.А. Алпеева А.В. Биоэнергетическая эффективность системы внешнего дыхания в возрасте 5-6 лет в условиях адаптации к респираторному тренингу // Ученые записки, Симферополь, 2006. - Т. 19, №4. - С. 20-26.

Особистий внесок: здобувачем проведені експериментальні дослідження, статистична обробка даних, та сумісно із співавтором формування мети і обговорення отриманих результатів.

4. Буков Ю.О., Алпєєва А.В. Респіраторне тренування в корекції метаболізму і функціональних резервів системи зовнішнього дихання дітей дошкільного віку // Педагогіка, психологія та медико-біологічні проблеми фізичного виховання і спорту. - 2008. - №2. - С. 22-24

Особистий внесок: здобувачем проведені експериментальні дослідження, статистична обробка даних, та сумісно із співавтором формування мети і обговорення отриманих результатів.

5. Сучасні досягнення спортивної медицини, лікувальної фізкультури та валеології : зб. наук. праць за матеріалами ХII Міжнародної науково - практичної конференції, Одеса, 5 - 6 жовтня 2006 р. / МОЗ України, Одеський держ. мед. ун-т, НДІ валеології та спортивної медицини. - Одеса: Одеський держ. мед. ун-т, 2006. - 280 с.

6. Лекарство. Биологии. Физическа култура и спорт: зб. наук. праць за матеріалами IV міжнар. наук.-практ. конф., 3 - 5 січня 2008 р., Софія, Т. 12 / відп. ред. Мілко Т.П. - Софія: "Бял ГРАД-БГ" ООД, 2008. - С. 112.

7. Физическая реабилитация в обеспечении качества жизни населения: зб. науч. работ по материалам научно - практической конференции с международным участием, Севастополь, 13 - 14 октября 2005 г. / МОН Украины, Таврический нац. ун-т им. В.И. Вернадского. - Севастополь: РИБЭСТ, 2005. - 112 с.

8. Сучасні досягнення спортивної медицини, лікувальної фізкультури та валеології : зб. наук. праць за матеріалами ХI Міжнародної науково - практичної конференції, Одеса, 9 - 10 червня 2005 р. / МОЗ України, Одеський держ. мед. ун-т. - Одеса: Одеський держ. мед. ун-т, 2005. - 250 с.

9. Пат. № 11373 Україна, МПК ⁷ А 61 В 5/08, А 61 М 16/00 Пристрій для тренування диафрагмального дихання у дітей дошкільного і молодшого шкільного віку / Алпєєва А.В., Буков Ю.О.; заявник і власник Таврійський національний ун-т ім. В.І. Вернадського. - № u 2005 06540 ; заявка 04.07.05 ; опубл. 15.12.05, Бюл. № 12.

10. А. с. № 18283 Україна, МПК ⁷ А 61 В 5/08, А 61 М 16/00 Науковий твір "Методичні рекомендації по застосуванню респіраторних тренувань" / Алпєєва А.В., Буков Ю.О. №18283 від 18.10.2006.

11. Пат. № 23628 Україна, МПК ⁵¹ А 61 В 5/08, А 61 М 16/00 Пристій для тренування діафрагмального дихання / Алпєєва А.В., Буков Ю.О., Белоусова І. М.; заявник і власник Таврійський національний ун-т ім. В.І. Вернадського. - № u 2006 09365 ; заявка 28.08.06 ; опубл. 11.06.07, Бюл. №8.

Размещено на Allbest.ru