Курсовая работа: Характеристика показателей внешнего дыхания (ЧД, время произвольной задержки дыхания) в покое и после работы различной мощности у детей среднего школьного возраста
В возрасте 8-18-ти лет значительно изменяется длина и толщина мышечных волокон. С окончанием переходного периода устанавливается индивидуальный тип соотношения медленных и быстрых волокон в скелетных мышцах. Неправильное соотношение тонуса симметричных мышц приводит к асимметрии плеч и лопаток, сутулости, функциональным нарушениям осанки. В среднем школьном возрасте нарушения осанки встречаются в 20-30% случаев, искривления позвоночника – в 1-10% случаев. У девочек и девушек осанка в любом возрасте является более прямой, чем осанка мальчиков и юношей. (Сологуб Е.Б., Солодков А.С.,2001)
Созревание опорно-двигательного аппарата и центральных регуляторных механизмов обеспечивает развитие важнейших качественных характеристик двигательной деятельности. На средний школьный возраст приходятся сенситивные периоды развития силы, быстроты, ловкости и выносливости. (Холодов Ж.К., Кузнецов В.С.,2002)
К возрасту 13-15 лет устанавливается взрослый уровень объема и концентрации выделяемых пищеварительных соков, достигается максимальная активность пищеварительных ферментов, повышается кислотность желудочного сока, развивается полостное пищеварение.
В среднем школьном возрасте заканчивается функциональное созревание процессов мочеобразования.
В этом возрасте происходит резкое изменение деятельности желез внутренней секреции, вызванное включением генетических влияний на ЦНС и эндокринную систему.
1.1.4 Особенности сердечно-сосудистой и дыхательной систем организма
Количество крови в организме в процентах к весу тела уменьшается, но ещё превышает конечные значения. На протяжении среднего школьного возраста увеличивается количество эритроцитов и гемоглобина, снижается количество лейкоцитов. Скорость оседания эритроцитов достигает взрослого значения – 8-10 мм/час. Полностью формируется система кровообращения. Растут масса и объём сердца, причём рост массы сердца происходит с некоторым отставанием от роста массы тела. Объём сердца достигает 130-150 мл, МОК (минутный объем крови) – 3-4 л/мин, причём он увеличивается за счёт возросшего систолического объёма. За счёт увеличенного систолического объёма крови и повышения тонуса парасимпатического отдела нервной системы происходит дальнейшее снижение частоты сердечных сокращений (ЧСС).
Также у подростков 14-ти лет выражена дыхательная аритмия, которая после 16 лет практически исчезает. В связи с тем, что сердце выбрасывает за одно сокращение больший объём крови, нарастает артериальное давление.
Рост просвета сосудов в период этого возраста отстаёт от сократительной силы миокарда, что вызывает в ряде случаев юношескую гипертонию. В результате урежения ЧСС и увеличения длины сосудов происходит замедление кругооборота крови. В целом, происходящие в сердечно-сосудистой системе изменения свидетельствуют об экономизации функций сердца. (Сологуб Е.Б., Солодков А.С.,2001)
Система дыхания совершенствуется с возрастом. Увеличивается длительность дыхательного цикла и скорость вдоха, продолжительнее становиться выдох (особенно пауза на вдохе), снижается чувствительность дыхательного центра к недостатку кислорода и избытку углекислого газа, совершенствуется регуляция дыхания, экономизируется дыхательные реакции на нагрузки. Возрастает дыхательный объём и снижается частота дыхания в одну минуту. В период полового созревания у подростков наблюдается неритмичность дыхания, не завершён ещё процесс расширения воздухоносных путей. Происходит бурное развитие альвеол. Объёмы лёгких зависят от стадии полового созревания.
ЖЕЛ зависит от многих факторов: возраста, пола, стадии полового созревания, влияний эпохальной и индивидуальной акселерации. Характера морфотипа и популяционных особенностей строения тела, климатогеографических и социально-экономических условий жизни и т.п. К 16-17-ти годам развитие дыхательных функций в основном завершается (Сапин М.Р., Брыксина З.Г., 1995).
1.2 Функции внешнего дыхания
1.2.1 Основные показатели, характеризующие состояние функции внешнего дыхания
Дыхание – это процесс потребления кислорода и выделения углекислого газа тканями живого организма. Различают легочное (внешнее) дыхание и тканевое (внутриклеточное) дыхание. Внешним дыханием называют обмен воздуха между окружающей средой и лёгкими, внутриклеточным – обмен кислородом и углекислым газом между кровью и клетками тела (кислород переходит из крови в клетки, а углекислый газ – из клеток в кровь). (Михайлов В.В.,1980).
Дыхательный аппарат человека составляют:
- воздухоносные пути - носовая полость, трахея, бронхи, альвеолы;
- легкие – пассивная эластичная ткань, в которой насчитываются от 200 до 600 млн. альвеол, в зависимости от роста тела;
- грудная клетка – герметично закрытая полость;
- плевра - оболочка из специфической ткани, которая покрывает легкие снаружи и грудную клетку изнутри;
- дыхательные мышцы – межреберные, диафрагма и ряд других мышц, принимающие участие в дыхательных движениях, но имеющих основные функции.
Все показатели, характеризующие состояние функции внешнего дыхания, условно можно разделить на четыре группы.
К первой группе относятся показатели, характеризующие легочные объемы и емкости. К легочным объемам относятся: дыхательный объем, резервный объем вдоха, резервный объем вдоха, резервный объем выдоха и остаточный объем (количество воздуха, остающееся в легких после максимально глубокого выдоха). К емкостям легких относятся: общая емкость (количество воздуха, находящегося в легких после максимального вдоха), емкость вдоха (количество воздуха, соответствующее дыхательному объему и резервному объему вдоха), жизненная емкость легких (состоящая из дыхательного объема, резервного объема вдоха и выдоха), функциональная остаточная емкость (количество воздуха, остающееся в легких после спокойного выдоха - остаточный воздух и резервный объем выдоха).
Ко второй группе относятся показатели, характеризующие вентиляцию легких: частота дыхания, дыхательный объем, минутный объем дыхания, минутная альвеолярная вентиляция, максимальная вентиляция легких, резерв дыхания или коэффициент дыхательных резервов. К третьей группе относятся показатели, характеризующие состояние бронхиальной проходимости: форсированная жизненная емкость легких (проба Тиффно и Вотчала) и максимальная объемная скорость дыхания во время вдоха и выдоха (пневмотахометрия).
В четвертую группу входят показатели, характеризующие эффективность легочного дыхания или газообмен. К этим показателям относятся: состав альвеолярного воздуха, поглощение кислорода и выделение углекислоты, газовый состав артериальной и венозной крови (Карпенко Л.И.,1964).
Общая емкость легких - количество воздуха, находящегося в легких после максимального вдоха (4-6л). В ней выделяют четыре составляющих ее компонента:
Дыхательный объем – это количество воздуха, проходящего через легкие при спокойном вдохе (выдохе) и равное 400-500мл.
Резервный объем вдоха – воздух, который можно вдохнуть дополнительно после обычного вдоха (1-3л).
Резервный объем выдоха – объем воздуха, который еще можно выдохнуть после обычного выдоха (1-1,5л).
Остаточный объем – это количество воздуха, которое остается в легких после максимального выдоха и выходит только при пневмотораксе.
Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) – сумма дыхательного воздуха, резервных объемов вдоха и выдоха (3,5-5л)
Минутный объем дыхания определяется как произведение дыхательного объема на число дыханий в минуту.(6-8л)
1.2.2 Влияние физических нагрузок на внешнее дыхание
Работающие мышцы потребляют значительно больше кислорода, чем в покое, поэтому процессы доставки к ним кислорода, включая внешнее дыхание и перенос кислорода кровью, должны протекать более интенсивно. Во время напряженной работы поглощение кислорода может повышаться до 4 л/мин (в покое - 300 мл/мин). Это возможно лишь при существенном увеличении вентиляции легких. В тех пределах, в которых уровень метаболизма изменяется при длительной нагрузке, вентиляция легких возрастает прямо пропорционально поглощению кислорода.
Ряд данных свидетельствует о том, что определенное значение для увеличения вентиляции легких при физической нагрузке имеет центральная коиннервация дыхательных центров. Импульсы от двигательных центров проводятся не только к рабочей мускулатуре, но также к дыхательным центрам, вызывая возбуждение дыхательных нейронов. В условиях стационарного состояния, при котором дыхание и гемодинамика точно соответствуют интенсивности работы, величина вентиляции, по-видимому, определяется целым рядом факторов - не только центральной коиннервацией дыхательных центров, но и влиянием химических агентов, и афферентацией от механорецепторов и хеморецепторов работающих мышц. Скорость возврата показателей вентиляции легких к уровню покоя зависит в основном от химических факторов крови (Михайлов В.В., Козлов А.Б., Апсит С.О.,1977).
В системе дыхания под влиянием длительных физических нагрузок повышается эффективность и экономичность дыхательной функции, увеличивается ЖЕЛ, что обеспечивает быстрый рост МПК. Снижается чувствительность дыхательного центра к недостатку кислорода (гипоксии) и избытку углекислого газа (гиперкапнии). Это позволяет существенно увеличить переносимость кислородного долга и продлить задержку дыхания.
При адаптации организма детей к физическим нагрузкам показатели дыхательной системы становятся подвижными. Точнее следуют за текущими изменениями мощности нагрузки.
1.2.3 Центральная регуляция внешнего дыхания
Регуляция внешнего дыхания представляет собой физиологический процесс управления легочной вентиляцией для обеспечения оптимального газового состава внутренней среды организма в постоянно меняющихся условиях его жизнедеятельности. Основную роль в регуляции дыхания играют рефлекторные реакции, возникающие в результате возбуждения специфических рецепторов, заложенных в легочной ткани, сосудистых рефлексогенных зонах и скелетных мышцах. Центральный аппарат регуляции дыхания представляют нервные образования спинного, продолговатого мозга и вышележащих сегментов ЦНС.
Существенное воздействие на регуляцию дыхания оказывают и условнорефлекторные влияния. В частности, эмоциональные нагрузки, предстартовые состояния, гипнотические внушения, влияния индифферентных раздражителей, сочетавшихся ранее с избытком углекислого газа, самообучение управлению дыханием (Солодков А.С.,1988).
Ритмичное чередование вдоха и выдоха обусловлено взаимодействием различных групп нервных клеток. За чередование вдоха и выдоха отвечает "центр", расположенный в нижних отделах ствола мозга. При этом изолированный продолговатый мозг способен генерировать дыхательный ритм. Однако для стабилизации и координации этого ритма необходимо участие нервных образований, расположенных в среднем и верхних отделах моста ствола мозга. Экспериментально было показано, что в двух ограниченных участках продолговатого мозга с обеих сторон располагаются инспираторные нейроны, разряжающиеся незадолго до вдоха и в течении самого вдоха. Область, занимающая более латеральное положение, совпадает с ростральным отделом обоюдного ядра. Медиальная область, прилегающая к одиночному тракту, несколько меньше. Этот участок, где располагаются инспираторные нейроны, называется центром вдоха (Васильева В.В., Коссовская Э.Б., Попова Г.М., Трунин В.В.,1984).
В участке, расположенном вдоль обоюдного ядра, каудальнее инспираторной области, обнаружены экспираторные нейроны, которые разряжаются при выдохе и во время дыхательной паузы. Этот участок называется центром выдоха.