Тип регуляции сердечного ритма как критерий адаптации к условиям обучения

Введение. Ведущую роль в развитии детского организма играет тип вегетативной регуляции. Многочисленные исследования подтверждают влияние типа регуляции на уровень резервных возможностей организма ребенка [5, 6, 9, 16, 17, 19, 24]. Дети с преобладанием центральной регуляции отстают по уровню зрелости регуляторных систем от сверстников с преобладанием автономной регуляции [19, 20].

Выявление типа регуляции сердечного ритма (СР) среди детей, находящихся под воздействием определенного комплекса факторов внешней среды, является актуальным направлением профилактической медицины [2, 14, 15, 17, 24]. Особый интерес вызывает формирование функциональных возможностей среди неподготовленных детей, поступающих в специализированные начальновоенные образовательные учреждения. Набор в такие учебные заведения ведется с учетом сдачи экзамена по физической подготовке, однако из общего количества поступивших до 52 % детей не обладают достаточной физической подготовленностью [10]. Новый распорядок дня, регулярные спортивные занятия, строевая подготовка, тренировки военноприкладного характера, а также условия казарменной жизни меняют стереотип поведения ребенка [4]. Кроме того, дети, находящиеся до поступления под опекой родителей, оказываются неподготовленными к самостоятельности как учебной, так и бытовой [2, 8, 11, 12]. Таким образом, изучение формирования регуляторных систем организма учащихся кадетского корпуса является весьма актуальным.

Чувствительным индикатором изменений внутренней среды организма является сердечно-сосудистая система. Регуляция деятельности сердца (ДС) является многоконтурной многоуровневой системой, направленной на поддержание оптимального уровня функцио- нирования [3]. Воздействие сверхпороговых раздражителей внутренней и внешней среды вызывает мобилизацию резервов, приводя организм в состояние повышенной готовности [1, 6, 13, 20, 25]. Сложное взаимодействие симпатического и парасимпатического отделов ВНС, основанное на акцентированном антагонизме, представляет определенный интерес в физиологии адаптации.

Для оценки функциональных резервов и особенностей регуляции ДС в настоящее время в физиологии и медицине используется методика оценки вариабельности сердечного ритма (ВСР) [7, 15, 18, 21–23, 26]. Особенно актуально применение этой методики среди детского населения, поскольку она не требует инвазивного вмешательства и довольно проста в реализации даже в условиях образовательной организации.

Цель исследования: изучение динамики формирования сердечного ритма кадетов казачьего корпуса за период обучения.

Материалы и методы. Исследование осуществлено в соответствии этическими стандартами, разработанными в соответствии с Хельсинкской декларацией Всемирной медицинской ассоциации «Этические принципы проведения научных медицинских исследований с участием человека» с поправками 2000 г. и с «Правилами клинической практики в Российской Федерации», утвержденными Приказом Минздрава РФ от 19.06.2003 № 266. В исследовании приняли участие 323 кадета, обучающихся в казачьем кадетском корпусе с 5-го (10–11 лет) по 11-й (16–17 лет) класс.

Все поступившие относились к 1-й и 2-й группе здоровья.

Особенностью образовательного процесса казачьего кадетского корпуса является круглосуточное пребывание на территории образовательного учреждения. Одним из основных направлений образовательного процесса является физическая подготовка. Режим дня кадетов включает ранний подъем, утреннюю оздоровительную зарядку, построение, строевую подготовку на плацу и занятия по общеобразовательной программе. Послеобеденное время отведено для самоподготовки и развития военно-прикладных навыков. Группа исследуемых детей посещала по расписанию уроки физической культуры 3 раза в неделю. Кроме того, кадеты посещали спортивные секции по следующим направлениям, представленным в табл. 1.

Для проведения исследования ВСР использовали аппаратно-программный комплекс «Здоровье-экспресс» по ТУ 9442-003-17635079-2009: исполнение 2 – «Здоровье-Экспресс-2» с комплектом компьютеризированных приборов для оценки уровня психофизиологического состояния, параметров физического развития и регистрации электрокардиограммы («Медицинские Компьютерные Системы», г. Зеленоград, Московская область).

При оценке использовали стандартные показатели вариабельности сердечного ритма. В качестве группирующих критериев была использована классификация типов регуляции сердечного ритма Н.И. Шлык (2003) по градации показателей SI и VLF.

Таблица 1

Table 1

Занятия в спортивных секциях (час/неделю)

Sports classes (hours per week)

Направление / Class	5-й класс 5th grade	6-й класс 6th grade	7-й класс 7th grade	8-й класс 8th grade
Фланкировка / Flanking	1	–	–	2
Начальная военная подготовка Elementary military training	2	2	1	2
Стрелковая подготовка / Weapon training	1	1	–	–
Боевая показательная подготовка Military ceremonial training	1	3	6	5
Верховая езда / Horse riding	–	–	1	2
Хореография / Choreography	3	3	2	2
Волейбол / Volleyball	1	2	2	3
Футбол / Football	1	1	1	2
Служба (дежурство) / Military service (duty)	1	1	1	1
Итого / Total	11	13	14	19

Исследуемые были разделены на 4 группы:

1-я группа – с умеренным преобладанием центральной регуляции (ЦР) сердечного ритма (SI (усл. ед.) > 100; VLF (мс2) > 240);

2-я группа – с выраженным преобладанием ЦР сердечного ритма (SI (усл. ед.) > 100; VLF (мс2) < 240);

3-я группа – с умеренным преобладанием автономной регуляции (далее – АР) сердечного ритма (SI (усл. ед.) 25–100; VLF (мс2) > 240);

4-я группа – с выраженным преобладанием АР сердечного ритма (SI (усл. ед.) < 25; VLF (мс2) > 500, TP > 8000–10000).

Статистическая обработка результатов исследования проводилась при помощи компьютерных программ Microsoft Excel 2010 (Microsoft, США), Statistica 12 (Software, США). Для оценки различий между группами применялся t-критерий Вилкоксона и дисперсионный анализ (ANOVA). Пороговое значение достигнутого уровня значимости p было принято равным 0,05.

Результаты и обсуждение. Распределение учащихся по типам регуляции продемонстрировало, что преобладающее большинство кадетов на протяжении обучения относятся к 3-й группе, что указывает на оптимальное состояние регуляторных систем организма. Увеличение количества детей, относящихся к первой группе, указывает на рост напряжения регуляторных механизмов, что максимально наблюдается в 7-м классе (до 11,9 %). Однако снижение числа кадетов этой группы к концу обучения (на 6,8 % по сравнению с 7-м классом и на 1,9 % – с началом обучения) указывает на успешное восстановление адаптационных резервов. Рост количества детей с преобладанием центральных механизмов регуляции, приходящийся на 7-й класс, объясним периодом пубертатного возраста.

Процент детей, относящихся ко второй группе, достоверно не меняется от начала к концу обучения (p = 0,4).

Необходимо отметить достоверный (p = 0,03) рост числа детей с выраженным преобладанием автономных механизмов регуляции (4-я группа). По мнению Н.И. Шлык (2003), такой тип регуляции может носить физиологический характер среди спортсменов высокого класса, отражая их высокий уровень тренированности. В данном случае уровень занятий и количество часов в неделю, затрачиваемых на тренировки, не позволяет отнести кадетов к уровню профессиональных спортсменов. Таким образом, переход кадетов в 4-ю группу отражает состояние переутомления и перетренированности.

Распределение учащихся по типам регуляции представлено в табл. 2.

Анализ динамики вегетативного баланса продемонстрировал изменения регуляторных систем СР в зависимости от возраста испытуемых в течение исследования. В табл. 3 отражена динамика показателей ВСР в течение всего периода наблюдений.

Как видно, показатель частоты сердечных сокращений к концу обследования достоверно снизился во всех четырех группах, что является не только возрастной особенностью растущего организма, но и в условиях повышенной физической нагрузки показателем успешной адаптированности сердечно-сосудистой системы.

При изучении показателя MxDMn отмечено его снижение во второй возрастной группе (13–15 лет) при всех типах регуляции, напротив, показатель АМо при этом повышается, демонстрируя рост преобладания активности симпатического звена ВНС.

Таблица 2

Table 2

Распределение кадетов по группам в соответствии с преобладающим типом регуляции, % Distribution of cadets into groups according to the type of regulation, %

Тип регуляции Type	5-й класс 5th grade	6-й класс 6th grade	7-й класс 7th grade	8-й класс 8th grade	9-й класс 9th grade	10-й класс 10th grade	11-й класс 11th grade
1-я группа 1 group	7,0	8,7	11,9	5,4	4,6	2,2	5,1
2-я группа 2 group	22,0	22,3	22,8	24,1	28,4	12,4	19,2
3-я группа 3 group	69,0	62,2	59,9	63,4	60,5	73,0	65,4
4-я группа 4 group	2,0	6,8	5,4	7,1	6,4	12,3	10,3

Таблица 3

Table 3

Показатель Parameter	Воз	раст / тип регуляции / Age / Type
	10–12 лет 10–12 years old	13–15 лет 13–15 years old	16–17 лет 16–17 years old
	1-я группа / 1 group
Ps, уд./мин / bpm	92 (82; 95)	82 (78; 88)	81 (79; 88)*
RMSSD, мс / ms	31,9 (27,5; 35,3)	32,3 (27,2; 36,8)	28,9 (26,9; 32,5)
АМо, %	43,7 (41,6; 50,1)	45,7 (41,1; 57,9)	43,8 (43,1; 44,6)
TP, мс2 / ms2	1873,1 (1283,5; 2545,2)	1754,2 (834,0; 2196,5)	1195,4 (1107,1; 1765,7)
LF, %	48,9 (33,5; 53,3)	51,7 (39,8; 58,4)	50,5 (35,2; 53,1)*
VLF, %	24,7 (20,7; 34,4)	27,1 (16,8; 34,7)	29,2 (26,3; 40,7)*
HF, %	25,1 (18,7; 33,9)	20,9 (77,4; 29,6)	20,1 (9,4; 24,1)
LF/HF, усл. ед. / c. u.	2,0 (1,2; 2,6)	2,1 (2,0; 2,7)	2,7 (1,5; 5,2)*
IC	2,9 (2,0; 4,0)	2,2 (1,5; 2,6)	3,4 (2,3; 4,5)*
SI	129,2 (111,8; 159,2)	130,0 (104,1; 174,0)	129,5 (108,0; 144,1)
	2-я группа / 2 group
Ps, уд./мин / bpm	86 (80; 91)	83 (75; 91)	82 (75; 91)*
RMSSD, мс / ms	33,6 (25,3; 38,4)	39,3 (25,2; 45,7)	33,3 (24,9; 40,2)
АМо, %	48,9 (44,4; 56,4)	44,1 (39,8; 53,9)	48,6 (45,1; 52,6)
TP, мс2 / ms2	1028,9 (679,1; 1375,6)	1243,7 (737,1; 1929,8)	1099,3 (955,5; 1459,7)
LF, %	39,3 (30,6; 57,8)	41,4 (31,4; 48,7)	50,9 (33,6; 57,2)*
VLF, %	12,8 (8,7; 17,5)	12,3 (7,5; 17,6)	13,9 (9,5; 18,5)
HF, %	42,9 (30,6; 57,8)	46,3 (33,4; 55,6)	31,9 (28,6; 50,1)*
LF/HF, усл. ед. / c. u.	0,9 (0,5; 1,7)	0,9 (0,6; 1,6)	1,4 (0,7; 2,1)*
IC	1,3 (0,7; 2,3)	1,2 (0,8; 2,0)	2,2 (1,0; 2,5)*
SI	144,4 (118,0; 203,4)	130,4 (59,5; 202,8)	149,4 (11,4; 184,5)
	3-я группа / 3 group
Ps, уд./мин / bpm	77 (73; 82)	75 (69; 80)	69 (63; 74)*
RMSSD, мс / ms	66,3 (54,7; 80,5)	55,5 (42,2; 73,3)	57,1 (43,9; 76,8)
АМо, %	32,4 (27,5; 38,2)	34,3 (28,2; 41,9)	34,5 (27,8; 39,2)*
TP, мс2 / ms2	3980,5 (2773,1; 6275,6)	3433,4 (1773,8; 5660,2)	941 (552,6; 1715,5)
LF, %	37,7 (26,0; 46,6)	40,3 (31,0; 50,6)	41,5 (30,4; 54,0)*
VLF, %	14,5 (8,2; 22,9)	16,5 (10,8; 26,4)	17,6 (11,6; 29,1)
HF, %	45,3 (31,1; 59,0)	36,9 (34,4; 50,4)	33,6 (24,2; 48,9)*
LF/HF, усл. ед. / c. u.	0,9 (0,5; 1,5)	1,2 (0,7; 2,1)	1,2 (0,7; 2,3)*
IC	1,2 (0,7; 2,2)	1,7 (1,0; 3,1)	1,9 (1,1; 3,1)
SI	59,0 (43,1; 77,2)	62,1 (41,9; 89,5)	54,2 (36,8; 75,0)
	4-я группа / 4 group
Ps, уд./мин / bpm	68 (64; 69)	62 (59; 67)	61 (55; 64)*
RMSSD, мс / ms	118,5 (97,7; 124,3)	113,0 (101,9; 154,5)	131,5 (112,0; 150,0)*
АМо, %	19,5 (19,0; 22,2)	17,9 (16,8; 20,1)	19,0 (18,0; 22,0)
TP, мс² / ms2	16997,1 (8058,2; 23940,9)	13216,2 (10231,5; 27872,4)	13829,2 (10733,6; 20888,0)
LF, %	14,4 (8,8; 15,3)	19,7 (19,2; 23,6)	21,0 (19,5; 22,0)*
VLF, %	12,1 (8,6; 18,5)	26,8 (10,8; 29,5)	15,7 (12,5; 28,8)*
HF, %	75,4 (68,5; 78,3)	75,4 (68,4; 76,7)	71,0 (64,4; 72,5)*
LF/HF, усл. ед. / c. u.	0,5 (0,4; 0,8)	0,6 (0,4; 0,9)	0,7 (0,5; 0,8)*
IC	2,9 (1,6; 7,0)	1,8 (1,1; 3,4)	2,2 (1,2; 7,1)*
SI	22,1 (19,8; 23,4)	18,1 (15,9; 20,3)	20,4 (15,9; 23,3)

Динамика вегетативного баланса в разных возрастных группах (Me (Q 1 ;Q 2 )

Dynamics of vegetative balance in different age groups (Me (Q1;Q2)

Примечание: *– p изменения достоверны при сравнении 1-й и 3-й возрастных групп.

Note: * – p changes are significant when comparing groups 1 and 3.

Исследование спектрального анализа ритма сердца выявило достоверный рост относительного показателя низкочастотного компонента (LF) на протяжении обучения по всех группах, что указывает на неспецифическую регуляцию при участии вазомоторного центра. Однако, как отмечает Н.И. Шлык, рост низкочастотного компонента наблюдается при спортивной нагрузке. Динамика VLF отражает повышение относительного уровня показателя с возрастом. В первой группе отмечается рост относительного показателя VLF на 4,5 % (p = 0,03) за период обучения, во второй группе – на 1,1 % (p = 0,09), в третьей – на 3,1 % (p = 0,04), в четвертой группе – на 3,6 % (p = 0,04). Спектральный показатель активности симпатического звена ВНС – высокочастотный компонент (HF) коррелирует с изменениями низкочастотного компонента.

Соотношение спектральных составляющих LF/HF сердечного ритма выявило превалирование симпатической активности с возрастом. Достоверного роста показателя SI в период обучения во всех четырех группах выявлено не было (p = 0,06, p = 0,09, p = 0,08, p = 0,1), однако в 1-й и 2-й группах отмечаются показатели, превышающие норму, в 4-й группе – ниже нормы. Снижение показателя SI в 4-й группе демонстрирует перетренирован-ность, что совместно с увеличением процента детей, относящихся к этой группе, свидетельствует о неадекватности физической нагрузки в кадетском корпусе. Необходимо отметить, что увеличение доли VLF в спектральной характеристике ритма сердца среди кадетов также подтверждает рост напряжения регуляторных механизмов. При этом большая роль в этом отводится психоэмоциональному состоянию подростков [10, 15].

Заключение. В результате проведенного исследования выявлен ряд общих и специфических закономерностей регуляции сердечного ритма для каждой возрастной группы в период обучения в условиях казачьего кадетского корпуса. Для всех исследованных групп в той или иной степени характерно напряжение регуляторных механизмов сердца в процессе обучения. Адаптация к новым условиям совпадает с переходом ребенка в период пубертатного возраста, чем и объясняется резкое напряжение регуляторных систем. Наименее остро на это реагируют подростки с умеренным преобладанием парасимпатического влияния. Также отмечаются стабильные пока- затели среди кадетов с умеренным преобладанием центральных механизмов регуляции. Опасения в состоянии регуляторных систем вызывают дети, относящиеся к 4-му типу регуляции, где наблюдаются наиболее значительные сдвиги регуляторных механизмов. Кроме того, психоэмоциональный фон, создающийся в условиях кадетского корпуса, усугубляет процессы адаптации подростков. Неадекватность физических нагрузок, эмоциональное состояние на фоне выраженного преобладания парасимпатических влияний на ритм сердца способствуют срыву адаптационных механизмов, что впоследствии приведет к развитию соматических заболеваний.

Учет этих показателей на момент приема детей в учебное заведение снизит риск развития подобных состояний. Контроль показателей сердечного ритма в процессе обучения с целью корректировки физической нагрузки также положительно отразится на состоянии адаптационных резервов учащихся. Необходимо отметить значение изучения психологического состояния и эмоционального фона в перспективе для оптимизации условий обучения.