Влияние дайвинга на показатели гемодинамики и вариабельности сердечного ритма у детей

Введение

В настоящее время дайвинг стал одним из популярных видов оздоровительной деятельности и активного Влияние дайвинга на показатели гемодинамики и вариабельности сердечного ритма у детей 12-летнего возрастаотдыха [2]. Нередко вместе с взрослыми дайверами подводные погружения совершают и дети. От общего числа подводных погружений это составляет 5-10%, при этом 1,5% активных дайверов составляют дети 12 лет [4].

 

Международные ассоциации подводной деятельности активно проводят сертификационные курсы для детей начиная с 12-ти лет, а некоторые из них даже с 8 лет. Несмотря на то, что для процесса обучения используется специальное подводное оборудование для детей, занятия проводят сертифицированные для такого рода работы инструкторы, до настоящего времени не изучены адаптационные возможности детей разного пола и возраста к дайвингу. Исследованиями установлено, что дети в возрасте 10-14 лет составляют наибольшую группу (36,3 %) травмированных подводных пловцов. При этом подводные происшествия связанны с временем года и их частота увеличивается в течение теплых летних месяцев — июня, июля и августа (77,8 % всех случаев) [6].

Известно, что погружения под воду оказывают значительное влияние на функцию сердечно-сосудистой системы. Неправильно организованный процесс подготовки в дайвинге, недооценка психологических и физических факторов могут приводить к нарушениям сердечной деятельности [1, 5, 7].

В последнее время для оценки функционального состояния человека находит широкое применение высокоинформативный метод оценки вариабельности сердечного ритма. Многочисленными исследованиями установлено, что частоту сердечных сокращений можно рассматривать как универсальный показатель напряжения сердечно-сосудистой системы. Вариабельность сердечного ритма проявляется в постоянном изменении частоты сердечных сокращений, что является следствием влияния как центральных систем регуляции ритма сердца, так и циклических изменений тонуса симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы. Такая изменчивость сердечного ритма является важным механизмом приспособляемости организма [11].

В доступной литературе удивительно мало приводится данных о функциональном состоянии детей занимающихся рекреационным дайвингом [9]. Единичные сообщения касаются вопросов технической подготовки детей и подростков для плавания с аквалангом и профилактике возникающих при этом осложнений. Мы не обнаружили опубликованных исследований с результатами оценки влияния занятий рекреационным дайвингом на организм ребенка или эпидемиологических данных по заболеваемости и травматизму в детском дайвинге.

Таким образом, проблема заключается в отсутствии научных данных о функциональном состоянии сердечно-сосудистой системы у детей 12-ти лет при прохождении ими сертификационного курса подготовки для плавания с аквалангом.

Целью данного исследования было изучить степень влияния погружений с аквалангом на показатели центральной гемодинамики и вариабельность сердечного ритма у здоровых детей 12-ти лет.

Методы и организация исследования. Методика анализа вариабельности ритма сердца использована в настоящем исследовании с целью оценки состояния вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы и организма в целом при воздействии факторов водной среды.

Все испытуемые в начале курса обучения дайвингу прошли кардиоинтервалографическое исследование с применением диагностического комплекса «ВНС-Спектр» («Нейрософт», г. Иваново). Показатели вариабельности сердечного ритма изучались непосредственно перед и через 10 минут после первого подводного погружения. Анализ показателей вариабельности сердечного ритма проводился в соответствии с рекомендациями Европейского общества кардиологов и Северо-Американского общества по электростимуляции и электрофизиологии (1996) [12].

Изучались следующие показатели вариабельности сердечного ритма: НR – частота сердечных сокращений в минуту; Standard Deviation (SDNN) – стандартное отклонение всех RR интервалов (нормальных интервалов RR, мс) (отражает все циклические компоненты, ответственные за вариабельность в течение периода записи); pNN50 – процент соседних RR-интервалов, отличающихся друг от друга более чем на 50 мс (%), полученное за весь период записи (отражает степень преобладания парасимпатического звена регуляции над симпатическим); RMSSD – квадратный корень из средней суммы квадратов разности величин последовательных пар интервалов RR (мс) (отражает активность парасимпатического звена вегетативной регуляции) [12].

Исследовались спектральные характеристики ритма: Total Power (TP) – общая мощность спектра в (мс2) – спектральная мощность записи за весь период (характеризует общую сумму регуляторных влияний на синусовый узел и суммарные резервы регуляции сердечного ритма); LF (n.u.) – мощность в диапазоне низких частот, соответствующем частоте 0,04–0,15 Гц (характеризующая активность симпатического отдела вегетативной нервной системы); HF (n.u.) – мощность высокочастотной составляющей спектра, определяемой в диапазоне 0,15–0,4 Гц (характеризует вклад парасимпатических влияний в модуляцию сердечного ритма); LF/HF ratio – отношение мощностей низкочастотной и высокочастотной областей спектра (LF/HF), (отражает симпато-парасимпатический баланс) [11, 12].

Расчет статистических показателей вариабельности сердечного ритма производился с помощью компьютера совместимого с IBM в программе «Statistica – 6.0 for Windows», (Stat.Soft.Inc, 2001). Достоверность различий оценивалась с помощью теста Вилкоксона. Результат считался значимым при P < 0,05. Данные в работе представлены как M±m.

В эксперименте приняли участие 19 практически здоровых мальчиков и 11 девочек в возрасте 12-ти лет, ранее не занимавшихся дайвингом и умеющих плавать (средние значения роста: мальчиков – 152,6±1,6 см, девочек – 154,8±1,8 см; массы тела: мальчиков – 41,6±1,4 кг, девочек – 42,3±1,5 кг; индекса массы тела (BMI): мальчиков – 17,9±0,5, девочек – 17,6±0,5).

Исследования были выполнены в крытом плавательном бассейне «Альбатрос» Сибирского государственного университета физической культуры и спорта между 16:00 и 19:00 часами. Подводные погружения с аквалангом осуществлялись без гидрокостюмов на глубину 4,0±0,5 м при температуре воды 27оС. Двигательная активность занимающихся ограничивалась процессом обучения дайвингу длительностью 30±5 мин.

Результаты и их обсуждение. В процессе обучения дети не предъявляли жалоб на самочувствие, у них Начинающий дайвертакже не отмечалось эмоциональной неустойчивости и повышенной утомляемости.

В начале курса обучения в покое до погружения показатели систолического (САД) и диастолического (ДАД) артериального давления у детей составили 104±1,3 и 65±1,1 мм рт.ст., что соответствует их возрастной физиологической норме. Через 10 мин после дайвинга повторное исследование показало, что артериальное давление по сравнению с исходными данными несколько повысилось. Так, значение САД в среднем составило 109±1,8, а ДАД — 73±1,8 мм рт.ст. (Р≤0,05). В ряде случаев после первых погружений было зарегистрировано повышение САД до 130 мм рт.ст., а ДАД до 89 мм рт.ст., что соответствовало нормальной физиологической реакции на нагрузку. Пульсовое давление после дайвинга у детей несколько снизилось.

Таким образом, после дайвинга у детей отмечается достоверное повышение уровня САД и ДАД. На основе литературных данных этот факт объяснить увеличением ударного объема сердца, стимуляцией артериальных барорецепторов, увеличением внутригрудного давления при подводном погружении [3]. Умеренная гипертензия у детей после первых погружений, по нашему мнению, обусловлена эмоциональным стрессом.

Исследование показателей вариабельности сердечного ритма до и после дайвинга показало, что независимо от пола исследуемых отмечаются наличие большого межиндивидуального разброса значений, а также ярко выраженные типологические особенности регуляции сердечного ритма. В связи с этим все испытуемые по изменению после подводного погружения значений показателя вегетативного баланса LF/HF (отношение мощностей низкочастотной и высокочастотной областей спектра) были разделены на две группы: дети с преобладанием влияния парасимпатического отдела и с преобладанием влияния симпатического отдела вегетативной нервной системы (Баевский Р.М. и др., 1984).

В покое в положении лежа непосредственно перед погружением под воду частота сердечных сокращений у испытуемых составляла в среднем у мальчиков – 81,1±1,8 уд./мин, у девочек – 81,3±2,9 уд./мин. Было установлено, что данный показатель после дайвинга был значительно снижен и в среднем составил у мальчиков – 73,5±2,3 уд./мин, а у девочек – 75,3±2,9 уд./мин (P < 0,01). Необходимо отметить, что изменения не зависели от преобладания симпатического или парасимпатического отдела вегетативной нервной системы. Этот факт указывает на то, что в процессе погружения у всех испытуемых отмечался выраженный отрицательный хронотропный эффект обусловленный повышением тонуса блуждающего нерва (табл. 1).

 

Таблица 1.

Показатели частоты сердечных сокращений детей 12 лет в начале курса обучения дайвингу (n = 29, M±m)

HR, уд./мин До дайвинга После дайвинга
Реагирование по симпатическому типу мальчики 81,9±3,1 76,7±4,0*
Реагирование по парасимпатическому типу мальчики 80,3±2,3 70,6±2,5*
девочки 82,3±3,0 76,5±2,9*

− P < 0,05 по сравнению с данными до дайвинга;

− из 11 девочек только у одной было отмечено реагирование по симпатическому типу.

Известно, что показатели RMSSD и pNN50 отражают в основном изменения спектральной плотности в диапазоне HF. Установленное ранее увеличение значений обоих показателей после дайвинга свидетельствует о том, что подводное плавание повышает тонус парасимпатического отдела вегетативной нервной системы [2, 4]. проведенное исследование у детей также подтвердило данный факт.

Суммарная мощность спектра сердечного ритма (ТР) является одним из наиболее информативных показателей при анализе функциональной адаптации сердечно-сосудистой системы в ответ на физическую нагрузку. Представляет интерес общая мощность спектра (ТР) и три его составляющих у детей представленных групп. Так, показатели общей мощности спектра до и после погружения в среднем у детей составляли соответственно: TP – 5196,9±802,9 и 6158,1±926,7 (P > 0,05). Из представленных данных видно, что после дайвинга наблюдалась тенденция к увеличению общей мощности спектра. Величина данного показателя в большей степени возрастала у мальчиков с реакцией по парасимпатическому типу.

Примечательно, что диапазон HF после погружения у большинства мальчиков и девочек увеличился и только у мальчиков с реакцией по симпатическому типу несколько уменьшился. Незначительное снижение спектральной плотности в диапазоне HF у этих испытуемых можно объяснить переходом части мощности спектра в область LF а, кроме того, влиянием психологического стресса присутствующего на первых погружениях [8].

В диапазоне LF спектральная плотность после подводного плавания у большинства детей снизилась. Вместе с тем величина данного показателя у мальчиков с реакцией по симпатическому типу увеличилась и составила соответственно: LF – 31,3±5,6 n.u. и 48,7±4,9 n.u. (P > 0,05).

Коэффициент между спектральной плотностью в диапазоне LF и диапазоне HF (LF/HF ratio) у детей после дайвинга по сравнению с исходными данными имел тенденцию к уменьшению и в среднем составил соответственно 1,1±0,2 и 0,8±0,1 (P > 0,05). Так, например, этот показатель у мальчиков с реакцией по симпатическому типу достоверно повысился, а у мальчиков и девочек, реагирующих по парасимпатическому типу, он достоверно снизился. Можно сделать заключение, что баланс между двумя отделами вегетативной нервной системы у детей после первого подводного погружения сдвигается в сторону парасимпатикотонии (табл. 2).

Таблица 2.

Показатели вариабельности ритма сердца детей 12 лет в начале курса обучения дайвингу (фоновая запись, n = 29, M±m)

Мальчики (реагирование по симпатическому типу, n=9)
до дайвинга после дайвинга P
SDNN, мс 69,6 7,9 70,0 11,5
RMSSD, мс 71,2 10,3 68,9 15,4
pNN50, % 33,3 6,2 29,0 7,6
TP, мс-2 6208,8 1183,5 6134,2 1770,6
LF norm, n.u. 31,3 5,6 48,7 4,9 <0.05
HF norm, n.u. 68,7 5,6 51,3 4,9 <0.05
LF/HF 0,6 0,2 1,1 0,2 <0.05
Мальчики (реагирование по парасимпатическому типу, n=10)
SDNN, мс 56,7 8,2 73,2 5,2
RMSSD, мс 53,1 9,7 78,1 8,1 <0.05
pNN50, % 25,1 6,0 38,8 6,1 <0.05
TP, мс-2 4285,1 1120,6 6179,6 978,8
LF norm, n.u. 44,4 5,8 32,6 3,5 <0.05
HF norm, n.u. 55,6 5,8 67,4 3,5 <0.05
LF/HF 1,0 0,3 0,5 0,1 <0.05
Девочки (реагирование по парасимпатическому типу, n=10)
SDNN, мс 74,6 13,5 75,1 11,8
RMSSD, мс 74,7 19,4 82,4 19,4
pNN50, % 32,8 9,2 36,0 8,8
TP, мс^2 7773,9 2881,4 7047,7 2041,8
LF norm, n.u. 53,4 7,5 38,2 6,9 <0.05
HF norm, n.u. 46,6 7,5 61,8 6,9 <0.05
LF/HF 1,8 0,5 0,8 0,2 <0.05

 

Главным результатом этого исследования является то, что вариабельность сердечного ритма у 30 здоровых детей 12-ти лет была преимущественно увеличена после подводного плавания. Не смотря на то, что после дайвинга частота сердечных сокращений достоверно уменьшилась в целом было отмечено увеличение показателей вариабельности сердечного ритма и повышение парасимпатической активности вегетативной нервной системы. При этом важно отметить, что в результате воздействия факторов водной среды (давление воды 0,4 бар, термонейтральная вода 27оС) у части испытуемых отмечалось умеренное напряжения адаптационных механизмов. Данный факт объясняется гетерохронным созреванием анатомических структур сердца и незаконченным процессом развития физиологических механизмов регуляции сердечно-сосудистой системы у детей данного возраста. Важно отметить, что результаты нашей работы согласуется с данными, полученными при исследовании взрослых дайверов в сходных условиях [10].

 

Выводы

Таким образом, представленный в работе материал позволяет заключить, что подводное плавание с Занятия детей дайвингу в Детско-юношеской школе подводного спорта клуба "Балтика"аквалангом в режиме обучающей программы вызывает уменьшение частоты сердечных сокращений у мальчиков и девочек 12-ти лет. Первые погружения с аквалангом на глубину вызывают у детей данного возраста незначительное повышение САД и ДАД. Мы считаем, что у детей при занятиях дайвингом необходимо контролировать АД непосредственно до и после занятий.

Полученные результаты свидетельствуют, что подводные погружения в бассейне (27°C) вызывают у детей 12-ти лет разнонаправленное изменение вариабельности сердечного ритма. Так, у части мальчиков и у большинства девочек вариабельность сердечного ритма увеличивается на фоне повышения тонуса парасимпатического отдела вегетативной нервной системы. У другой части мальчиков и одной девочки отмечалось уменьшение вариабельности сердечного ритма и повышение тонуса симпатического отдела вегетативной нервной системы. Надо отметить, что второй тип реагирования считается неблагоприятным и может быть объяснен влиянием стресса подводного погружения.

По нашему мнению дети, в частности в возрасте 12-ти лет, из-за недостаточной физиологической зрелости и ограниченных адаптивных возможностей организма требуют контроля и пристального внимания при начальном обучении их таким экстремальным, на данном этапе, видом деятельности как дайвинг.

Литература:

  1. Аикин, В.А. Оценка состояния адаптационных резервов по данным вариабельности ритма сердца при обучении дайвингу в бассейне / В.А. Аикин, С.К. Поддубный, М.Ю. Максимова // Теория и практика физической культуры. – 2007. – № 10. – С. 34–36.
  2. Аикин В.А. Релаксационный дайвинг / В.А. Аикин // Экономико-правовые и организационно-управленческие аспекты деятельность в сфере физической культуры и спорта. – Омск, 2006. – C.9-13.
  3. Arterial pulse pressure and vasopressin release during graded water immersion in humans / A.Gabrielsen [et al.], // Am. J. Physiol. Regulatory Integrative Comp. Physiol. – 2000. – 278. – Р. 1583-1588.
  4. Assessment of Diving Medical Fitness for Scuba Divers and Instructors / P.B.Bennett [et al.] // Best Publishing:Flagstaff, AZ , 2006. − 241 pp.
  5. Boussuges, А. Hemodynamic Changes Induced by Recreational Scuba Diving / А. Boussuges, F. Blanc, D. Carturan // Chest. – 2006. – №5 (129). – Р. 1337-1343.
  6. Day C, Stolz U, Mehan TJ, Smith G.A., McKenzie L.B. Diving-related injuries in children <20 years old treated in emergency departments in the : 1990-2006 // Pediatrics. – 2008. – Vol. – №2. – Р.388-394
  7. First aid normobaric oxygen for the treatment of recreational diving injuries / J.M. Longphre [et al.] // Undersea Hyperb. Med. − 2007. − №34(1). −Р. 43-49.
  8. Flouris, A.D. Heart rate variability responses to a psychologically challenging scuba dive / A.D. Flouris, J.M.Scott // J. Sports Med. Phys. Fitness. – 2009. –№49 (4). – Р.382-386.
  9. Pollock, N.W. Aerobic fitness and underwater diving / N.W. Pollock // Diving Hyperb. Med. − 2007. − №37(3). − Р. 118-124.
  10. Schipke, J.D. Effect of immersion, submersion, and scuba diving on heart rate variability / J.D. Schipke, M. Pelzer // Br. J. Sports Med. – 2001. – №35. – Р. 174-180.
  11. Stauss, H.M. Heart rate variability / H.M. Stauss // Am. J. Physiol.: Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. –2003. –№285 (5). – Р. 927–931.
  12. Task Force of the European Society of Cardiology and the North American Society of Pacing and Electrophysiology. Heart Rate Variability. Standards of Measurements, Рhysiological interpretation, and Сlinical Use // Circulation. – 1996. – № 93. – Р. 1043–1065
  13. Tetzlaff1, K. Tauchtauglichkeit von Kindern und Jugendlichen / K.Tetzlaff1, C.M. Muth, C.Klingmann // H.N.O. – 2008. – №5; 56. – Р. 493–498.

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ

ФИО: Аикин Владимир Анатольевич

ученая степень, ученое звание: д.п.н., профессор

город: Омск, представляемая организация и должность: Сибирский государственный университет физической культуры и спорта, проректор по научной работе

почтовый адрес: Россия, г. Омск, 644019, ул. Масленникова, 144

тел. (3812) раб. 36-41-40, сот. 8 913 6282 552

ФИО: Поддубный Сергей Константинович

ученая степень, ученое звание: к.б.н., доцент

город: Омск, представляемая организация и должность: Сибирский государственный университет физической культуры и спорта, доцент кафедры спортивной медицины и гигиены

почтовый адрес: Россия, г. Омск, 644019, ул. Масленникова, 144

тел. (3812) раб. 36-43-75, дом. 223-441, сот. 8 913 6060 648

ФИО: Огородников Максим Анатольевич

представляемая организация и должность: Сибирский государственный университет физической культуры и спорта, аспирант