Исследование уровня функционального состояния физиологических систем организма у учащихся и спортсменов



В подростковом возрасте завершается процесс формирования опорно-двигательной, сердечно-сосудистой систем, интеллектуальной и эмоциональной сфер организма. Однако подростки в современном мире, как правило, испытывают недостаток физической активности и ведут малоподвижный образ жизни, который отражается на здоровье и уровне функционального состояния организма. Регулярные занятия физической культурой и спортом обеспечивают повышение функционального состояния сердечно-сосудистой и дыхательной систем, увеличения уровня обменных процессов в организме [1].

Цель: исследование уровней функционального состояния физиологических систем организма учащихся 8–10 классов Многопрофильного лицея № 11 им. В. Г. Мендельсона г. Ульяновска и участников баскетбольной команды школы «Данко» той же возрастной категории.

Организация и методы исследования. Исследование проводилось на базе МБОУ «Многопрофильный лицей № 11 им. В. Г. Мендельсона» г. Ульяновска в период с октября 2023 года по февраль 2024 года. В эксперименте приняли участие 28 юношей возрастом 15 лет, обучающихся в 8–10 классах. Было создано две группы: 1 группа экспериментальная, в которую вошли 15 юношей, занимающихся баскетболом и имеющих 1-й взрослый разряд и вторая — контрольная группа (13 юношей), в которую вошли учащиеся школы, не занимающиеся спортом.

С целью получения экспериментальных данных была проведена оценка антропометрических, физиометрических показателей и исследование адаптационных резервов организма студентов. Для оценки морфологических особенностей организма старшеклассников были измерены длина тела, масса тела, окружность грудной клетки, сила кисти правой и левой рук [2]. Исследование функционального состояния дыхательной системы старших школьников проводили с помощью метода спирометрии для определения жизненной емкости легких. Для оценки устойчивости организма к гипоксии использовали задержку дыхания на вдохе (пробу Штанге), задержку дыхания на выдохе (пробу Генчи). У здоровых нетренированных лиц оптимальное время задержки дыхания на вдохе составляет 40–60 секунд, у спортсменов 60–90 и более секунд. Задержка дыхания на вдохе у здоровых нетренированных лиц в норме составляет 25–30 секунд, у спортсменов 40 и более секунд. Степень тренированности организма школьников определяли с помощью пробы Серкина, состоящей из нескольких этапов: измерения времени задержки дыхания на вдохе, выполнения физической нагрузки, затем опять задержки дыхания на вдохе [2]. У здоровых нетренированных лиц оптимальное время задержки дыхания после выполнения нагрузки составляет 15–30 секунд, у спортсменов 30 и более секунд. По формуле рассчитали жизненный индекс, в норме имеющий показатели 54–63. Жизненный индекс характеризует функциональные возможности респираторного аппарата человека.

Для оценки состояния сердечно-сосудистой системы организма использовали измерения систолического, диастолического давления, частоты сердечных сокращений (ЧСС). Пульсовое давление (ПД) определяли по формуле: систолическое давление — диастолическое давление. Статическую координацию определяли с помощью пробы Ромберга. Лабильность, т. е. функциональную подвижность нервной системы, определяли по результатам теппинг-теста. Функциональные резервы организма обследуемых контрольной и экспериментальной групп оценивали с помощью индекса Скибинского, который свидетельствует об уровне адаптации к нагрузке кардиореспираторной системы, а также коэффициента выносливости, определяемого по формуле: .

Полученные данные занесли в индивидуальный лист участника исследования. Для обработки полученных результатов применялся анализ дисперсии исследуемых выборок по t-критерию Стьюдента

Результаты исследования и их обсуждение. Оценка антропометрических показателей организма подростков показала, что различия в длине тела обследуемых обеих групп статистически не значимы. Так, у юношей экспериментальной группы длина тела составляет 182,73±7,33 см, а длина тела юношей контрольной группы составляет 177,77±7,57 см. Данные результаты длины тела превышают средние статистические показатели для данного возраста, которые составляют 170±6,86 см. Масса тела юношей экспериментальной группы составляет 75,20±15,70 кг, а масса тела юношей, не занимающихся спортом, равна 61,00±8,22 кг, полученные различия статистически значимы (Р≤0,05). Превышение значений массы тела у юношей-баскетболистов связано и их высоким ростом и хорошо сформированной мышечной системой. Среднестатистическая норма для юношей данного возраста составляет 61,92±7,8 кг. Различия в величинах окружности грудной клетки испытуемых экспериментальной группы (88,2±7,83 см) и испытуемых контрольной группы (84,23±5,05 см) статистически не значимы, однако окружность грудной клетки юношей, не занимающихся спортом, несколько ниже среднестатистической нормы (норма для юношей 87,17±4,98 см).

Сила кисти правой руки у юношей-спортсменов составляет 46,6±5,48 кг, что соответствует среднестатистическим значениям (48,90±9,06 кг) а у юношей, не занимающихся спортом — 38,23±6,82 кг, что значительно ниже нормы. Полученные различия статистически значимы (Р≤0,05). Сила кисти левой руки у юношей-спортсменов составляет 42,07±5,66 кг, у юношей, не занимающихся спортом — 34,69±6,18 кг, полученные различия также статистически значимы (Р≤0,05). В норме для юношей сила кисти левой руки составляет 45,57±8,46 кг, т. е. сила кисти левой руки юношей-спортсменов несколько ниже нормы, а сила кисти юношей, не занимающихся спортом, значительно ниже нормативных значений.

Сравнительная характеристика параметров дыхательной системы показала, что величина жизненной емкости легких (ЖЁЛ) у юношей-баскетболистов составляет 4,15±0,35 л, что превышает среднестатистические значения (3,89±0,49 л) а у обследуемых контрольной группы — 3,49±0,43 л, что находится ниже средних значений для данного возраста. Полученные различия статистически значимы (Р≤0,05). Показатель жизненного индекса у юношей-спортсменов составляет 56,53±9,14, а значение данного индекса у юношей, не занимающихся спортом, составляет 58,62±11,59, различия статистически не значимы. Показатели жизненного индекса испытуемых находятся в диапазоне нормы, который составляет от 54 до 63.

Проведенные пробы с задержкой дыхания позволяют оценить адаптацию человека к гипоксии и гипоксемии. Люди, у которых обнаружены высокие уровни гипоксемических проб, демонстрируют более высокую способность к переносу физических нагрузок. Задержка дыхания на вдохе (проба Штанге) у юношей-спортсменов составляет 83,47±16,04 сек, у юношей, не занимающихся спортом, составляет 70,23±19,73 сек. Различия полученные данных статистически не значимы и находятся в диапазоне норм для лиц, занимающимся физкультурой и спортом (60–90 сек и более). Величина задержки дыхания на выдохе (проба Генчи) у юношей-спортсменов составляет 54,27±17,99 сек и находятся в диапазоне норм для лиц, занимающимся физкультурой и спортом (40 сек и более), у юношей, не занимающихся спортом, составляет 37,23±13,36 сек, полученные различия статистически значимы (Р≤0,05). Величина задержки дыхания на вдохе после нагрузки (проба Серкина) у юношей-спортсменов составляет 31,47±5,53 сек и находятся в диапазоне норм для лиц, занимающимся физкультурой и спортом (30 сек и более), у юношей, не занимающихся спортом, составляет 24,85±7,79 сек, полученные различия статистически значимы (Р≤0,01) (Таблица 1).

Таблица 1

Сравнительная характеристика параметров функционального состояния дыхательной системы школьников

Показатель	Испытуемые экспериментальной группы (n=15)		Испытуемые контрольной группы (n=13)
Жизненная ёмкость лёгких (ЖЕЛ), л	4,15±0,35		3,49±0,43
	Различия значимы, при уровне ошибки не более 5 % (P≤0.05)
Жизненный индекс (ЖИ), мл/кг	56,53±9,14		58,62±11,59
	Различия статистически не значимы
Задержка дыхание на вдохе (проба Штанге), сек	83,47±16,04	70,23±19,73
	Различия статистически не значимы
Задержка дыхание на выдохе (проба Генчи), сек	54,27±17,99		37,23±13,36
	Различия значимы, при уровне ошибки не более 5 % (P≤0.05)
Задержка дыхания после выполнения нагрузки (проба Серкина), сек	31,47±5,53		24,85±7,79
	Различия значимы, при уровне ошибки не более 1 % (P≤0.01)

Для оценки функционального состояния сердечно-сосудистой системы юношей были проведены измерения артериального давления и частоты сердечных сокращений в покое. Величина ЧСС юношей-спортсменов составляет 76,13±8,78 уд/мин, соответствуют средним статистическим показателям для данного возраста, которые составляют 77,46±8,67 уд/мин, а ЧСС юношей контрольной группы значительно превышает эти значения и составляет 88,39±12,76 уд/мин. Полученные различия статистически значимы (Р≤0,05). Систолическое давление юношей-спортсменов составляет 131,43±6,68 мм.рт.ст, а систоличесткое давление юношей контрольной группы составляет 134,46±15,18 мм.рт.ст., полученные различия статистически не значимы и значительно превышают средние статистические показатели артериального давления для данного возраста (115,88±8,29 мм.рт.ст). Пульсовое давление юношей-спортсменов, свидетельствующее о величине сердечного выброса, составляет 52,06±4,48 мм.рт.ст, а пульсовое давление юношей контрольной группы составляет 46,31±9,94 уд/мин, полученные различия статистически значимы (Р≤0,01) и превышают средние статистические показатели пульсового давления для данного возраста (40,13±2,18 мм.рт.ст).

Таблица 2

Сравнительная характеристика параметров функционального состояния школьников

Показатель	Испытуемые экспериментальной группы (n=15)	Испытуемые контрольной группы (n=13)
Коэффициент выносливости (КВ), усл. ед.	14,62±2.49	19,09±3.07
	Различия значимы, при уровне ошибки не более 1 % (P≤0.05).
Индекс Скибинского усл.ед.	41,93±6,45	31,77±4,39
	Различия значимы, при уровне ошибки не более 5 % (P≤0.05)

Исследование функционального состояния нервной системы у юношей показало, что статическая координация организма юношей-спортсменов, определяемая с помощью пробы Ромберга, имеет более высокий уровень, чем у юношей, не занимающихся спортом: среди юношей-баскетболистов 20,0 % обследуемых не выполнили пробу, а среди обследуемых контрольной группы — 38,5 %. Лабильность, т. е. функциональная подвижность нервной системы, определяемая по результатам теппинг-теста, для правой руки у юношей-спортсменов составила 9,47±0,83 ударов в секунду, у юношей, не занимающихся спортом — 8,32±1,01. Результаты лабильности для левой руки у юношей-спортсменов (8,53±1,21 уд/сек), также превышают данные значения для обследуемых контрольной группы (7,13±0,9). Полученные результаты статистически значимы (Р≤0,05).

Оценка уровня функциональных резервов организма обследуемых контрольной и экспериментальной группы, проведенное с помощью индекса Скибинского, показала, что у юношей-спортсменов данный коэффициент составляет 41,93±6,45 ед., что свидетельствует о хорошем уровне адаптации к нагрузке кардиореспираторной системы. У юношей, не занимающихся спортом, данный коэффициент составил 31,77±4,39 ед., что соответствует нижней границе хорошего уровня адаптации. Значение коэффициента выносливости юношей-спортсменов составило 14,62±2,49 ед., что говорит об усилении функции сердечно-сосудистой системы. У юношей контрольной группы значения данного коэффициента составило 19,09±3,39, что свидетельствует об ослаблении функции сердечно-сосудистой системы.

Проведенные исследования показали, что большинство антропометрических показателей юношей-спортсменов (длина тела, окружность грудной клетки, ЖЁЛ, сила кисти правой и левой рук) выше, чем у юношей, не занимающихся спортом, что свидетельствует о высоком уровне физической подготовленности их организма. Более низкие значения у юношей-спортсменов ЧСС и артериального давления, более высокие значения пульсового давления, и времени задержки дыхания в процессе дыхательных проб, свидетельствуют о том, что у юношей-спортсменов сформирован более высокий уровень функционального состояния этих систем, что свидетельствует о более высоком уровне компенсаторно-приспособительных реакций организма, выносливости и высокой способности организма противостоять гипоксии. Юноши-баскетболисты обладают более высоким уровнем адаптации кардиореспираторной системы к физическим нагрузкам, коэффициент выносливости их организма свидетельствует об усилении функции сердечно-сосудистой системы

Таким образом, регулярные занятия физической культурой и спортом помогают улучшить функциональное состояние кардиореспираторной, дыхательной систем и опорно-двигательного аппарата подростков, повысить их уровень физической работоспособности.

Литература:

1. Черясова, О. Ю. Физическая культура и спорт в жизни современного общества / О. Ю. Черясова, М. А. Онищук. — Текст: непосредственный // Молодой ученый. — 2018. — № 48 (234). — С. 332–336.
2. Павленкович С. С. Методы оценки функционального состояния организма спортсменов // Изд-во Саратовского государственного университета.- Саратов: 2019. — 60 с.
3. Едышев Д. В., Валкина О. Н., Назаренко О. С. Теоретическое обоснование эффективности занятий физической культурой и спортом для коррекции физического, нравственного и психического здоровья детей и подростков // Педагогико-психологические и медико-биологические проблемы физической культуры и спорта. — Набережные Челны: 2018. — Том 13, № 2, 2018. — С. 136–143.