Определение толерантности к физической нагрузке у здоровых детей с использованием модифицированного гарвардского степ-теста

Изучение физиологического состояния растущего организма детей и подростков является одной из актуальных проблем возрастной физиологии. В настоящее время все больше детей дошкольного и школьного воз- раста начинают заниматься профессиональным спортом. Именно в это время происходят наиболее важные изменения морфофункциональных характеристик ССС и перестройки механизмов регуляции сердечной деятельности. В этом возрасте миокард детей наиболее чувствите- лен к различным эндо- и экзогенным факторам [1–5]. Учитывая морфофункциональные изменения растущего организма и увеличение умственных и физических нагрузок, становится актуальным определение функционального состояния ССС. Основным показателем, характеризующим деятельность ССС, является ТФН. Протокол одноступенчатого теста является одним из самых простых в использовании [6, 7]. Одним из самых первых и популярных степ-тестов является одноступенчатый Гарвардский степ-тест (ГСТ) [8]. В первоначальном виде ГСТ использовался для определения кардиореспираторной подготовленности в отдельных группах испытуемых, протокол тестирования был излишне интенсивен. В частности на ступень высотой 50,8 см необходимо было подниматься со скоростью 30 шагов в минуту в течение 5 мин, что резко ограничило применение данного теста у многих групп испытуемых. В течение длительного времени тест подвергался различным модификациям, которые были связаны с изменениями одного или нескольких параметров выполнения теста. Были предприняты попытки для того, чтобы сделать тесты более вариабельными с учетом пола и возраста пациентов. В настоящее время полученные вариации ГСТ сводятся к следующему: высота степа в пределах от 30 до 50 см, частота выполнения теста от 18 до 36 шагов в минуту. В настоящее время доступные модификации ГСТ позволяют определить ТФН у детей, начиная с 8 лет. У детей более раннего возраста определение ТФН не проводилось. Цель: представить результаты оценки толерантности к физической нагрузке у условно здоровых детей в различных возрастных группах с использованием модифицированного Гарвардского степ-теста.

Материал и методы

В исследование было включено 110 условно здоровых детей в возрасте от 6 до 16 лет, по 10 человек в каждой возрастной группе (5 мальчиков и 5 девочек). Средний возраст пациентов составил 10,6±3,6 лет. Критериями включения в исследование были: отсутствие острых инфекционных заболеваний или обострения хронических процессов на момент исследования и в течение 3 недель до него, отсутствие заболеваний опорно-двигательного аппарата и центральной нервной системы (ЦНС), ограничивающих двигательную активность, соответствие биологического возраста паспортному, нормальные показатели ЧСС и артериального давления (АД) на момент исследования, отсутствие жалоб на момент исследования, согласие пациента на выполнение теста. Критерием исключения являлось отсутствие хотя бы одного из вышеперечисленных критериев. Учитывая тот факт, что у детей разного возраста сложно объективно оценить уровень выносливости и степень тренированности, было предложено определение ТФН по изменению ЧСС с последующим расчетом индекса ГСТ. Существующий в настоящее время ГСТ рассчитан на детей в возрасте от 8 лет, минимальная высота ступени составляет 35 см, а время выполнения теста – 5 мин [9], поэтому было принято решение о модификации ГСТ. МГСТ представляет собой одноступенчатый степ-тест с фиксированной вы- сотой ступени 20 см вне зависимости от веса и роста пациентов. Перед проведением теста обследуемому проводилось измерение АД и ЧСС. Затем испытуемому предлагалось на протяжении 3 мин совершать восхождение на ступеньку, также вне зависимости от возраста и пола со скоростью 30 шагов в минуту. При подъеме и спуске руки выполняли обычные для ходьбы движения. Во время выполнения теста можно было несколько раз сменить ногу, с которой начинался подъем. Для строгого дозирования частоты восхождений на ступеньку и спуска с нее можно использовать метроном, частоту которого устанавливали равной 120 ударам в минуту. В этом случае каждое движение соответствовало одному удару метронома. Перед проведением МГСТ испытуемому демонстрировали тест, а затем давали ему возможность опробовать его. Если испытуемый был не в состоянии совершать восхождение на ступеньку в течение 3 мин, то фиксировалось то время, в течение которого выполнялась мышечная работа. Для этого при проведении пробы необходимо иметь секундомер. Тест прекращался, если испытуемый в результате утомления начинал отставать от заданного ритма восхождений в течение 20 с [9]. При выполнении МГСТ могут быть допущены следующие ошибки: несоблюдение правильного ритма, неполное выпрямление коленных суставов на ступеньке, неполное выпрямление тела на ступеньке, постановка ноги на пол на носок. О возможных ошибках при выполнении этого теста обследуемый был информирован заранее. При проведении МГСТ нами была сделана попытка строго дозировать физическую нагрузку. Вместе с тем эта дозировка является в определенной степени условной, так как мощность выполнения физической нагрузки нельзя определить точно. При проведении теста время его выполнения является фиксированным. Однако если испытуемый прекращает работу раньше указанного времени, то его работоспособность все равно можно оценить, так как уменьшается влияние субъективного отношения испытуемого к процедуре тестирования [9]. После окончания физической нагрузки испытуемый отдыхал сидя. ЧСС подсчитывалась на 2, 3 и 4-й мин в течение 30 с. Если обследуемый в процессе тестирования отставал от заданного темпа, то тест прекращался. Индекс МГСТ рассчитывают по формуле: ИМГСТ = tx100/(f1+f2+f3)х2, где t – время восхождения в с; f1, f2, f3 – ЧСС, измеренные на 2, 3 и 4-й мин в течение 30 с восстановления соответственно. При массовых обследованиях можно пользоваться сокращенной формулой: ИМГСТ = tx100/fx5,5, где t – время восхождения в с; f – ЧСС, которая учитывает время выполнения теста у пациентов с признаками сердечной недостаточности (СН). При определении ИМГСТ не учитывается ЧСС за первую минуту восстановительного периода. Это имеет свои положительные и отрицательные моменты. Положительный момент заключается в том, что в раннем восстановительном периоде ЧСС зависит от большого числа факторов, некоторые из которых не связаны с мышечной работой (например, переход из вертикального положения во время восхождения на ступеньку в положение сидя). Отрицательный момент связан с тем, что при МГСТ не учитывается в достаточной степени индивидуальная реактивность ССС человека в первую минуту восстановления.

Величина ИМГСТ характеризует скорость восстановительных процессов после напряженной физической нагрузки и оценивается по шкале. Чем быстрее восстанавливается ЧСС после степ-теста, тем выше ИМГСТ [9].

Математические расчеты проводили с помощью пакета программ MYSTAT 12 Version (SYSTAT Software, Inc, 2007). Для оценки нормальности распределения признака использовали критерий Колмогорова–Смирнова. Описание количественных признаков представлено в виде Me (QRI 10–90%), где Me – медианное значение показателя, а (QRI 10–90%) – интерквартильный разброс. Для оценки достоверности различий зависимых мы использовали критерий Манна–Уитни. Достоверность результата оценивалась при p<0,05.

Результаты

Все обследуемые выполнили МГСТ по полному протоколу. Прирост ЧСС на 15–20% был выявлен у 79 (71,8%) детей, при этом преобладали мальчики (57%). У остальных 31 (28,2%) обследованных после физической нагрузки было выявлено снижение ЧСС на 5–10% от исходной. Данные прироста и снижения ЧСС укладываются в возрастные нормативы [10]. Значения медианы ИМГСТ в группе здоровых мальчиков и девочек составили 74,3 (IQR: 63,2:85,5) и 70,3 (IQR: 62,2:82,5) соответственно (p=0,94). На основании проведенного обследования были определены максимальные показатели ИМГСТ в каждой возрастной группе, которые представлены в таблице.

На основании полученных данных (таблица) мы предложили градацию показателя ИМГСТ в детском возрасте, взяв за основу систему оценки ГСТ у взрослых [11]. Показатель ИМГСТ ниже 38 расценивался как ниже среднего, от 39 до 54 – как средний, от 55 до 69 – как хороший показатель, выше 70 – как отличный результат. Результаты “ниже среднего” и “средний” не были выявлены ни у одного здорового ребенка. ИМГСТ у обследованных детей составил от 56,3 до 88. Среди обследованных детей в большинстве случаев (75,5%) преобладал “хороший уровень” ТФН. В остальных 24,5% уровень соответствовал оценке “отлично”.

Таблица

Максимальные значения ИМГСТ у здоровых детей, соответствующие оценке “отлично”

Обсуждение

В настоящее время для определения ТФН у детей наиболее часто используют велоэргометрию (ВЭМ). У этой методики есть свои плюсы и минусы. Основной проблемой данного метода являются возрастные и весо-ростовые ограничительные факторы. Например, проведение ВЭМ возможно только у детей при росте 131 см и выше, чтобы ребенок мог свободно крутить педали. Поэтому это пробу чаще всего используют в подростковом возрасте. Что же касается МГСТ, то его выполнение одинаково хорошо переносится как детьми дошкольного возраста (6–7 лет), так и подростками, что было продемонстрировано в нашем исследовании. Все обследованные вне зависимости от возраста выполнили тест полностью, что указывает на возможность использования данного метода обследования при определении ТФН у детей различных возрастных групп. Причинами прекращения МГСТ является появление одышки или отказ ребенка выполнять тест дальше. Предложенная фиксированная высота ступени при выполнении теста не выявила взаимосвязь между возрастом, полом и уровнем максимального значения ИМГСТ, что представлено в таблице. Полученные результаты указывают на объективность данного метода исследования вне зависимости от возраста пациента и весоростовых показателей. В основе МГСТ лежит оценка ЧСС в восстановительном периоде после физической нагрузки. По данным литературы, при одном и том же уровне нагрузки девочки имеют более высокую ЧСС, чем мальчики [12]. По нашим данным, значения медианы ИМГСТ в группе здоровых мальчиков и девочек достоверно не различались – 74,3 (IQR: 63,2:85,5) и 70,3 (IQR: 62,2:82,5) соответственно, p=0,94, что указывает на возможность использования данного метода вне зависимости от гендерной принадлежности обследуемого.

Заключение

Таким образом, МГСТ может быть использован для оценки ТФН у детей различных возрастных групп вне зависимости от гендерной принадлежности.