Возрастно-половая характеристика функциональных параметров сердца у школьников европейского Севера России

В полярных и приполярных регионах жизнь протекает под влиянием различных сочетаний экстремальных факторов внешней среды, накладывающих на биологические процессы свою специфику, неповторимость и уникальность. Условия Европейского Севера России характеризуются сочетанием колебаний температуры и атмосферного давления, высокой относительной влажностью, жестким ветровым режимом, значительным изменением солнечной активности, своеобразием поведения магнитных полей, резкой фотопериодичностью и выраженным УФ-дефицитом. Все вышеперечисленные факторы предъявляют повышенные требования к функциональным системам организма человека [3, 4, 14].

Функциональное состояние системы кровообращения у школьников Европейского Севера и ее возрастную динамику следует рассматривать, с одной стороны, как определенную «плату» за адаптацию к условиям региона, а с другой – как непосредственное влияние гелиометеоусловий на различные звенья кровообращения [16]. Установлено, что уже в молодом возрасте у северян формируются предпосылки снижения функциональных резервов кардиореспираторной системы [7, 12].

Функциональная незрелость кардиореспираторной системы у детей в условиях Севера проявляется в снижении порогового уровня мощности физической нагрузки, при которой происходит переключение типа регуляции работы дыхания и сердца с объемного на частотный, что снижает эффективность ответной реакции организма на внешнее воздействие [6, 8, 11, 13]. Нагрузочное тестирование выявляет функциональные изменения в кардиореспираторной системе у детей, связанные как с созреванием организма, так и с влиянием условий окружающей среды, причем нагрузки малой и средней мощности наиболее адекватны для выявления скрытых резервов, а максимальные нагрузки позволяют выявить скрытую функциональную недостаточность [1, 9, 10].

К выявленным особенностям функционального состояния системы кровообращения у школьников Европейского Севера России относятся также: высокое диастолическое и среднее артериальное давление, низкие величины сердечного выброса у младших школьников и высокие – у старших, фазовые сдвиги сердечной деятельности по типу высокого диастолического давления, повышение тонуса периферических и прекапиллярных сосудов, уменьшение степени раскрытия сосудов, невысокая интенсивность периферического кровотока и увеличение просвета функционирующих капилляров [3].

Таким образом, к настоящему времени имеются многочисленные исследования о развитии системы кровообращения и сердца в частности. В то же время, данные об изменениях функциональных параметров сердца в процессе роста и развития ребенка на Европейском Севере России остаются недостаточно освещенными.

Цель работы: определить возрастные и половые изменения функционального состояния сердца у детей школьного возраста, постоянно проживающих в условиях Европейского Севера России.

Методы

Исследование функциональных параметров сердца проводили у детей 7-17 лет на базе ИМБИ САФУ имени М.В. Ломоносова, родившихся и проживающих в городе Архангельске.

Всего обследован 491 ребенок. Все дети имели физическое развитие, соответствующее возрастным нормам. Исследование проводили в первой половине дня, в период наибольшей активности физиологических функций.

Для оценки состояния основных показателей сердца применяли метод трансторакальной эхокардиографии. Ультразвуковое исследование сердца проводили по стандартным методикам на эхокардиографе Aloka Alpha 7 ProSound, позволяющим визуализировать сердце в одно- и двухмерном режимах, проводить допплерэхокардиографию в импульсно-волновом и постоянно-волновом режимах, а также цветовое допплеровское исследование [2, 15, 17].

Определяли такие функциональные показатели: скорости на атриовентрикулярных клапанах, в аорте и легочной артерии, рассчитывались - конечно-систолический (КСО) и конечно-диастолический (КДО) объемы, ударный объем (УО), минутный объем кровообращения (МОК), сердечный индекс (СИ), фракция выброса (ФВ) и частота сердечных сокращений за 1 минуту (ЧСС).

Процесс комплексного нарушения структуры и функции сердца в ответ на повреждающий фактор в широком понимании означает ремоделирование сердца, в первую очередь включает в себя увеличение массы миокарда, дилатацию полостей, поэтому в исследовании дополнительно для оценки состояния миокарда рассчитывались масса миокарда левого желудочка (ММЛЖ), индекс массы миокарда левого желудочка (ИММЛЖ) и индекс относительной толщины стенок миокарда (ИОТ) [10].

Статистическая обработка данных проведена с помощью компьютерной программы «SPSS 17.0 for Windows». Все исследуемые параметры имели нормальное распределение. Для выявления различий между показателями, соответствующими критериям нормальности, использовали t – критерий Стьюдента. Пороговым уровень статистической значимости принимался при значении критерия р<0,05.

Результаты

Функциональные параметры сердца мальчиков изменяются с возрастом (табл.1). КСО ЛЖ увеличивается с 21,66±0,52 мл в 7 лет до 42,87±1,28 мл в 17 лет, при этом достоверный рост данного параметра отмечается в 10, 13 и 15 лет (р<0,05, р<0,001 и р<0,01 соответственно). КДО ЛЖ с 60,69±1,27 мл в 7 лет увеличивается до 116,62±2,85 мл в 17 лет, статистически значимый прирост данного параметра отмечается в 9, 10, 13 и 15 лет (р<0,05, р<0,05, р<0,01 и р<0,05 соответственно).

 Таблица 1. Функциональные параметры сердца мальчиков Европейского Севера 7-17 лет (M±m)

Примечание: здесь и далее достоверная разница показателей между возрастными группами:  * - р<0,05; ** - р<0,01; *** - р<0,001.

Таблица 2. Функциональные параметры сердца девочек Европейского Севера 7-17 лет (M±m)

УО, определяемый разностью объемов ЛЖ в диастолу и систолу, у мальчиков достоверно увеличивается в 9, 10, 13 и 17 лет, МОК - в 9 и 13 лет. СИ значительно уменьшается в 8 и 12 лет (р<0,05 в обоих случаях), в 13 лет отмечается его достоверное увеличение (р<0,001).

ФВ, характеризующая сократительную способность миокарда, достоверно уменьшается лишь в 13 лет (р<0,01), в остальных возрастных группах существенных изменений данного параметра не происходит.

ЧСС с возрастом изменяется, при этом в 10 лет отмечается достоверное снижение данного показателя (р<0,05), в 13 лет данный параметр статистически значимо возрастает (р<0,05), а затем в 15 и 17 лет – снова уменьшается (р<0,05 и р<0,01 соответственно).

Параметры геометрии ЛЖ такие как масса ЛЖ, индекс массы ЛЖ и индекс относительной толщины ЛЖ также с возрастом изменяются: масса ЛЖ достоверно возрастает в 9, 10, 14 и 17 лет, индекс массы ЛЖ – в 10 и 13 лет, при этом отмечается его статистически значимое уменьшение в 12 лет. ИОТ значимо не изменяются в процессе роста.

Скоростные показатели кровотока мальчиков на трикуспидальном клапане, в аорте, легочной артерии и нисходящей аорте с возрастом достоверно не изменяются. На митральном клапане отмечается достоверное снижение скорости кровотока в 16 лет до 1,02±0,02 м\с (р<0,05), что возможно, связано с гетерохронией развития сердца в подростковом периоде, обусловленная неравномерностью развития отдельных элементов органа, имеющих различную тканевую структуру. Вероятно, как следствие этого, нарушение соотношения объема сердца и сосуда или атриовентрикулярного отверстия ведет к повышению скорости потока. Поскольку известно, что функция клапана зависит как от анатомической, так и от функциональной полноценности всех его элементов, а границы и размеры предсердно-желудочкового отверстия определяются фиброзным кольцом, то нередко на фоне ускоренного роста емкость полостей сердца увеличивается быстрее, чем просвет клапанных отверстий и магистральных сосудов [5].

КСО ЛЖ девочек увеличивается с 19,87±0,69 мл в 7 лет до 36,85±2,05 мл в 17 лет, при этом в 8, 12 и 13 лет отмечается статистически значимый рост данного параметра (р<0,01, р<0,05 и р<0,05 соответственно) (табл.2). КДО ЛЖ с возрастом изменяется – с 56,28±1,75 мл в 7 лет до 100,30±5,67 мл в 17 лет, достоверное увеличение данного параметра отмечено в 8 и 13 лет (р<0,05 в обоих случаях).

УО достоверно увеличивается в 8 и 13 лет, МОК – в 12, 13 и 15 лет. СИ значительно уменьшается в 8 лет (р<0,01), в остальные возрастные периоды данный параметр существенно не изменяется.

ФВ сердца девочек изменяется в процессе роста, при этом в 8 и 16 лет отмечается достоверное снижение данного параметра, в 14 лет – его повышение (р<0,05 в каждом случае).

Существенных изменений ЧСС у девочек отмечено не было, исключением является возрастная группа 14 лет, когда отмечается достоверное снижение данного параметра (р<0,01).

Параметры геометрии ЛЖ, такие как масса ЛЖ, индекс массы ЛЖ и ИОТ также изменяются в процессе роста. Масса ЛЖ достоверно увеличивается в 8, 13 и 16 лет (р<0,01, р<0,05 и р<0,05 соответственно), индекс массы ЛЖ – в 8 и 16 лет (р<0,05 в каждом случае), в 10 лет отмечается значительное уменьшение данного параметра (р<0,05). ИОТ не имеет выраженной динамики в процессе роста.

Скоростные показатели кровотока у девочек также с возрастом изменяются. Скорость кровотока на митральном клапане достоверно увеличивается в 16 лет до 1,11±0,02 м\с, на трикуспидальном клапане значимых изменений выявлено не было. Скорость кровотока в аорте значимо снижается в 15 и 16 лет, в 17 лет выявлено ее достоверное повышение (р<0,05 во всех случаях). В легочной артерии отмечается достоверное снижение скорости кровотока в 8 и 15 лет, затем в 16 лет - значительное ее повышение (р<0,05 во всех случаях). Значимых изменений скорости кровотока в нисходящей аорте у девочек с возрастом не происходит. Данные изменения скоростей кровотока у девочек также объясняется гетерохронией развития сердца.

Преобладание некоторых функциональных параметров сердца мальчиков над показателями сердца девочек, определяются в 7 лет и касается преимущественно КСО ЛЖ и КДО ЛЖ (р<0,05 в каждом случае). В 8 лет выявлены половые отличия скорости кровотока на трикуспидальном клапане – скорость кровотока мальчиков выше. В 9 лет – МОК, СИ и ФВ мальчиков достоверно преобладают над данными показателями девочек. В 10 лет отмечается статистически значимое преобладание таких параметров сердца мальчиков как КСО ЛЖ, КДО ЛЖ, УО, МОК, масса ЛЖ и индекс массы ЛЖ, в 11 лет сохраняется достоверное преобладание данных параметров у мальчиков. В 12 лет отмечается значимое преобладание скорости кровотока в нисходящей аорте у мальчиков ( р<0,05), ЧСС в данном возрасте преобладает у девочек (р<0,05). В 13 лет половые отличия рассмотренных параметров не определяются. В 14 лет отмечается лишь достоверное преобладание ФВ девочек (р<0,05). В 15 лет статистически значимо преобладают такие параметры сердца мальчиков как скорость кровотока в легочной артерии, КСО ЛЖ. КДО ЛЖ, УО, МОК, масса миокарда ЛЖ и индекс массы миокарда ЛЖ, при этом ФВ девочек достоверно больше показателя мальчиков. В 16 лет - достоверное преобладание следующих функциональных параметров сердца мальчиков: КСО ЛЖ, КДО ЛЖ, УО, МОК, масса ЛЖ, при этом у девочек в данном возрасте статистически значимо преобладает скорость кровотока на митральном клапане. В 17 лет отмечается значимое преобладание у мальчиков скорости кровотока в легочной артерии, КСО ЛЖ, КДО ЛЖ, УО и массы ЛЖ (р<0,05 в каждом случае), у девочек в данном возрасте преобладает ЧСС (р<0,05).

Таким образом, основные функциональные параметры сердца у мальчиков достоверно изменяются к 9-10 и 13 годам, у девочек – к 8, 12-13 годам, при этом некоторые показатели сердца мальчиков преобладают над показателями девочек уже в 7 лет. Данные изменения подтверждают, что, вероятнее всего, ростовые скачки у девочек и мальчиков идут в различные возрастные периоды, что подтверждается данными литературы, поскольку параметры сердца напрямую зависят от физического развития ребенка. Созревание симпатоадреналовой системы происходит у мальчиков раньше, чем у девочек, что подтверждается в основном изменениями в процессе роста ЧСС и ФВ.