Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Функциональное состояние внешнего дыхания учащихся старшего школьного возраста

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Ульяновский государственный университет

Институт медицины, экологии и физической культуры

Кафедра адаптивной физической культуры

Курсовая работа

Функциональное состояние внешнего дыхания учащихся старшего школьного возраста.

Специальность 032102 – физическая культура для лиц с отклонениями в состоянии здоровья (адаптивная физическая культура)

Выполнил: студентка гр. АФ-41/з

Лопатина Л.Р.

Научный руководитель:

Ульяновск, 2013

Содержание

Введение ………………………………………………………………………..3

1 глава. Литературный обзор ………………………………………………… 5

Аппарат внешнего дыхания …………………………………………… 5
Влияние физических нагрузок на внешнее дыхание ………………….8

1.3. Особенности функционального дыхания учащихся старших классов...10

II. Глава. Объект и методы исследования ……………………………………………12

2.1. Организация исследования ……………………………………………………….12

2.2 Методики исследования ………………………………………………………….. 12

Глава 3. Результаты исследования и их обсуждение …………………………15

Заключение ………………………………………………………………………21

Вывод ……………………………………………………………………………23

Введение

Дыханием называется совокупность физиологических процессов, обеспечивающих поступление кислорода в организм, использование его тканями для окислительно-восстановительных реакций и выведения из организма углекислого газа.

Дыхательная функция осуществляется с помощью внешнего (легочного) дыхания, переноса кислорода к тканям и углекислого газа от них, а также газообмена между тканями и кровью. Внешнее дыхание наиболее доступно для наблюдения, качественной и количественной оценки.

Газообмен осуществляется за счет чередующихся фаз вдоха и выдоха. Организм человека обладает большими резервными возможностями по усилению внешнего дыхания, используемыми при различных физических нагрузках, изменении напряжения кислорода и углекислого газа в крови. Регуляция внешнего дыхания осуществляется при помощи нервных и гуморальных воздействий на дыхательный центр. Во время выполнения физической нагрузки дыхание значительно активизируется, что выражается в увеличении глубины, частоты дыхания и возрастании легочной вентиляции, уменьшении резервного объема вдоха и выдоха.

Школьный возраст особенно благоприятен для физического воспитания, так как соответствует проявлениям многих сенситивных периодов развития физических качеств, т.е. периодов, наиболее чувствительных к тренирующим воздействиям (Богословский В.П.,1998).

А также школьный возраст наиболее благоприятен для развития дыхательной системы. Следовательно, педагогические воздействия, направленные на развитие дыхательной системы, дают наибольший эффект, если их систематически и целенаправленно применять именно в этом возрасте (Матвеев Л.П., 1991).

Была поставлена следующая цель исследования: изучить особенности функционального состояния внешнего дыхания учащихся старших классов.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. изучить особенности внешнего дыхания школьников в состоянии мышечного покоя;

2. изучить изменения показателей внешнего дыхания при физических нагрузках.

1 глава. Литературный обзор

1.1. Аппарат 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.,1998).

Внешнее дыхание представляет собой процесс газообмена между атмосферой и кровью легочных капилляров, результатом которого является артериализация притекающей к легким смешанной венозной крови, т. е. обогащение ее кислородом и удаление избытка СO2.

Принято выделять во внешнем дыхании три функциональных звена: вентиляцию (газообмен между атмосферой и альвеолами), диффузию (транспорт газов через альвеолярно-капиллярные мембраны) и легочный кровоток, или перфузию. Аппарат, обеспечивающий процессы внешнего дыхания, включает воздухопроводящие пути и альвеолы, костно-мышечный каркас грудной клетки и плевру, дыхательную мускулатуру, малый круг кровообращения и нейрогуморальный аппарат регуляции (Захаров Е.Н., Королёв А.В., 2004)

Основной задачей внешнего дыхания является функция обеспечения адекватного, для метаболических потребностей организма, газообмена с окружающей средой. При этом, рабочими параметрами этого процесса являются парциальное напряжение кислорода(РаО2) и углекислого газа (РаCO2) в артериальной крови. Кроме газообмена, в человеческом организме, во время процесса внешнего дыхания обеспечиваются процессы речи и гемодинамики.

1.1.1 Функции внешнего дыхания

Основные показатели, характеризующие состояние функции внешнего дыхания.

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) (Солодков А.С., Сологуб Е.Б, 2001).

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 (Матвеев Л.П., 1991).

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).

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 (Смирнов В.М., Дубровский В.И., 2002).

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 (Шабатура Н.Н., Матяш Н.Ю., Мотузный В.А., 2000).

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 (Малахов Г. П., 2007).

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 (Касаткина В.Н., Шеплягина Л.А., 2007).

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 (Навроцкий В.В., Сюрин С.А., 1998).

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.

В медиальной инспираторной области, расположенной вдоль одиночного тракта, были обнаружены как альфа-нейроны, возбуждающиеся при вдохе, так и бета- нейроны, которые разряжаются не только одновременно с альфа - нейронами, но и во время их паузы. Активность бета-нейронов увеличивается при максимальном растяжении легких, поэтому полагают, что они оказывают тормозное действие на альфа-нейроны.

Поддержание постоянства газового состава внутренней среды организма регулируется с помощью центральных и периферических хеморецепторов.

Таким образом, ритмическое чередование вдоха и выдоха связано с попеременными разрядами инспираторных и экспираторных нейронов. Во время активности инспираторных нейронов экспираторные нейроны не разряжаются, и наоборот. Это позволяет предположить, что инспираторные и экспираторные нейроны оказывают друг на друга реципрокное тормозное влияние (Велитченко В.К., 2000) .

1.3. Особенности функционального дыхания учащихся старших классов

С возрастом происходят изменения и в дыхательной системе с ростом тела потребность в кислороде увеличивается и органы дыхания работают более напряженно. Так, минутный объем дыхания у 14-летнего подростка составляет на 1 кг веса 110—130 мл, у взрослого же всего лишь 80—100 мл. Функциональные возможности аппарата дыхания еще недостаточно совершенны. Жизненная емкость легких и максимальная легочная вентиляция меньше, чем у взрослых. Объем вентиляции составляет в 14—16 лет — 45л, в 17—18 лет — 61 л в минуту.

Особенно велика роль физического воспитания в развитии дыхательного аппарата. Преподаватель должен обращать внимание на правильное формирование и увеличение подвижности (экскурсии) грудной клетки, на укрепление дыхательных мышц. Учащихся необходимо научить правильно дышать и помочь им овладеть навыками грудного и диафрагмального (брюшного) дыхания. При этом следует учитывать, что развитие дыхательной системы происходит в единстве с развитием других систем организма и в различные возрастные периоды

предъявляются разные требования к развитию физических качеств. Развитие тех или иных физических качеств надо рассматривать не только с точки зрения совершенствования двигательных способностей, но и обязательно с точки зрения обеспечения нормального протекания процесса физического развития и повышения функциональных возможностей растущего организма (Ю.Ф. Курамшина, В.И.Попова, 2009).

II. Глава. Объект и методы исследования

2.1. Организация исследования

Для достижения цели и поставленных задач было проведено исследование, учащихся 10-11 классов, девушки в возрасте 16-17 лет, численностью 5 человек, помимо занятий физ. культурой в урочное время, дополнительно занимались в спортивной секции (по волейболу, тренировки проводились 3 раза в неделю по 2 часа). Опытно исследовательская работа была проведена нами с 8 февраля по 14 марта 2013г. Обследования проводились с 11.00 до 12.00 ч. в спортивном зале школы, при естественном освещении, температура и влажность соответствуют нормам, при хорошем самочувствии обследуемых.

2.2 Методики исследования

Антропометрия дает количественную характеристику показателей физического развития. Ведущими антропометрическими признаками, несущими оценочную информацию для установления степени физического развития ребенка или подростка, являются рост, масса тела, окружность грудной клетки, ЖЕЛ и сила мышц кистей. В антропологическом плане, физическое развитие понимается как комплекс морфофункциональных свойств, определяющих запас физических сил организма.

Окружность грудной клетки измеряется прорезиненной сантиметровой лентой. Лента накладывается сзади под нижними углами лопаток (они хорошо выявляются при поднятии рук вверх), спереди прикрывает нижние сегменты околососковых кружков (у старшеклассниц в пубертатном периоде лента спереди проходит по верхнему краю корня грудной железы на уровне четвертого межреберья). При измерении необходимо натянуть ленту и слегка прижать мягкие ткани. Конец ленты с началом отсчета всегда должен находиться справа (Алексеева Э.Н., Мельников В.С.,2003).

Масса тела. Определяется взвешиванием на медицинских или напольных весах с точностью до 50 граммов. Взвешивание лучше всего проводить утром натощак в трусах, плавках или обнаженным. Наблюдая за динамикой своего веса, необходимо соблюдать ряд условий: взвешиваться в одно и то же время, в одной и той же форме, использовать для этого выверенные весы (Дембо А.Г., 1988).

Длина тела. Измерение длины тела проводится при помощи деревянного ростомера. Обследуемый становится спиной к вертикальной стойке ростомера, касаясь его пятками, ягодицами и лопатками (или межлопаточной областью). Голову при этом необходимо держать так, чтобы верхний край глазницы и верхний край наружного слухового отверстия находились на одной горизонтальной линии. Подвижная планка ростомера опускается до соприкосновения с головой. Точность измерения - до 0,5 см (Дембо А.Г., 1988).

(ЖЕЛ) жизненная емкость легких - важный показатель, отражающий функциональные возможности системы дыхания. Измеряется с помощью спирометра. Исследуемый берет мундштук спирометра с резиновой трубкой в руки. Затем, сделав предварительно 1-2 вдоха, быстро набирает максимальное количество воздуха и плавно выдувает его в мундштук до отказа. Необходимо следить, чтобы воздух не выходил через нос. Проводят замеры три раза подряд и фиксируют лучший результат (Дембо А.Г., 1988).

Частота дыхания (ЧД) - это количество дыханий в 1 минуту. Определение ЧД производили по спирограмме. Дышать при этом следует равномерно, не изменяя частоту дыхания. Средняя частота дыхания у здоровых лиц - 16-18 в минуту. Во время мышечных нагрузок она увеличивается тем больше, чем выше ее интенсивность: при легкой работе - 20-25, работе средней тяжести - 26-40, тяжелой работе - более 40.

При занятиях физическими упражнениями нагрузку следует регулировать так, чтобы частота дыхания после занятий не превышала 30 у взрослых и 40-у детей, а восстановление ее до исходной величины происходило не позднее чем через 9 минут (Дубровский В.И., 2002; Левушкин С.П., 2000).

Функциональная проба Штанге с задержкой дыхания на вдохе: после 2-3 глубоких вдохов-выдохов человека просят задержать дыхание на глубоком вдохе на максимально возможное для него время. После проведения первой пробы необходим отдых 2-3 минуты (Ланда Б.Х., 2006).

Проба Генчи после 2-3 глубоких вдохов- выдохов человека просят глубоко выдохнуть и задержать дыхание на максимально возможное для него время (Ланда Б.Х., 2006).

Проба Серкина применяется для анализа системы внешнего дыхания.

1 фаза. Определите время задержки на вдохе в положении сидя. 2 фаза. Выполните 20 приседаний за 30 секунд и снова замерьте время задержки. 3 фаза. Отдохните 1 минуту стоя и вновь замерьте длительность задержки дыхания в положении сидя (Ланда Б.Х., 2006).

Математическая обработка полученных данных, для этого использовались методы математического анализа с расчётом: среднего арифметического (M), квадратического отклонения (c), допустимой ошибки среднего арифметического (m), достоверности (Tst):

1. Среднее арифметическое (М): М =∑v/ n, где v - исходные значения, n – количество обследуемых.

2. Квадратическое отклонение (с): с = ∑ v2 – (∑v)2 / n.

3. Допустимая ошибка среднего арифметического (m): m = σ / √ n.

4. Достоверность (Тst ): Тst = М1 – М2 / √ (m1 + m2) где М – средняя арифметическая величина, m – ошибка средней арифметической (Лакин, 1990).

Глава 3. Результаты исследования и их обсуждение

Для решения цели и поставленных задач было проведено исследование основных показателей физического развития школьниц 16- 17 лет с февраля по март 2013 учебного года.

Таблица 3.1.1.

Антропометрические и физиометрические показатели обследуемых школьниц

№ п/п	Возраст обследуемых	Класс	Длина тела, см	Масса тела, кг	ЖЕЛ, мл	ЧД, дыхательных движений в минуту
1	17 лет	11	166	55	2700	25
2	17 лет	11	164	57	2620	22
3	16 лет	10	167	54	2750	26
4	16 лет	10	169	59	2700	25
5	17 лет	11	166	55	2800	29
М ± m			166±0,81	56,2±0,89	2714±29,93	25,4±1,12

Исследуемые показатели физического развития и функционального состояния детей старшего школьного возраста сравнивали со стандартами морфофункционального состояния учащихся г. Ульяновска (С.П. Левушкин, 2000).

Показатели физического развития, такие как длина тела, масса тела, частота дыхательных движений, в группе обследуемых девушек находились на среднем уровне согласно стандартам морфофункционального развития школьников г. Ульяновска (Левушкин С.П., 2007). Лишь у одной обследуемой данные показатели находились на уровне выше среднего.

Жизненная емкость легких зависит от массы тела, возраста, пола, при этом показатель ЖЕЛ детей старшего школьного возраста находится на среднем уровне развития.

Таким образом, физическое развитие детей среднего школьного возраста находится на среднем уровне развития. Дети развиваются согласно своей возрастной категории.

Объективную оценку состояния дыхательной системы нам может дать функциональная проба Серкина (табл. 3.1.2.)

Таблица 3.1.2.

Результаты пробы Серкина в группе обследованных

Результат по группе	Задержка дыхания на первой фазе (с)	Задержка дыхания на второй фазе (с)	Задержка дыхания на третье фазе (с)
М ± m	39±2,7	16,5±2,4	36±3,1

Для оценки состояния дыхательной системы исследуемых школьниц была проведена функциональная проба – проба Серкина. Результаты выполненной пробы, заключающейся в определении задержки дыхания на вдохе в положении сидя, после 20 приседаний и стоя, показатели оцениваются удовлетворительно, обследованные лица относятся к группе здоровых, но не тренированных.

Таблица 3.1.3.

Исходные показатели проб Штанге и Генчи у школьниц 10 и 11 классов

Школьницы, № п/п	Проба Генчи (с)	Оценка результата	Проба Штанге (с)	Оценка результата
1	24	Ниже нормы	39	Ниже нормы
2	30	Норма	41	Норма
3	29	Норма	43	Норма
4	23	Ниже нормы	37	Ниже нормы
5	32	Норма	47	Норма
М ± m	27,6±1,7	Норма	41,4±1,7	Норма

Функциональное состояние испытуемых оценивали по данным функциональных проб Штанге, Генчи. Подтверждением этому могут служить результаты исследования функции внешнего дыхания, в частности времени задержки дыхания на вдохе (проба Штанге).

Результаты проведенных проб, позволяют сделать вывод, что испытуемые соответствуют уровню допустимой нормы, характерным здоровым нетренированным лицам. Так, проба Штанге результаты составили 41,4 секунды, при нормальных значениях 40-50 секунд. Результат пробы Генчи в группе составил 27,6 секунды, что также находится на удовлетворительном уровне (норма = 25-30 секунд).

После месячного курса занятий (2 раза в неделю) лечебной физической культурой мы снова оценили параметры внешнего дыхания с помощью спирометрии и проб Штанге, Генчи, Серкина. Полученные результаты представлены ниже.

Оценка функционального состояния учащихся старшего школьного возраста после проведения курса ЛФК

В течение одного месяца после полученных исходных данных был проведен курс лечебной физической культуры. Затем была проведана повторная оценка состояния дыхательной системы учащихся старшего школьного возраста с помощью проб Штанге, Генчи и Серкина (Рис. 3.2.1.и 3.2.2.)

Примечание: здесь и далее* - достоверность различий показателей при р≤0,05.

Рис. 3.2.1. Результаты пробы Серкина в группе обследованных после занятий ЛФК

Результаты выполненной пробы Серкина, показали средние результаты, а именно обследуемые школьницы относятся к группе здоровых, нетренированных лиц. Такие улучшенные результаты объясняются эффективным действием на состояние бронхолегочной системы выбранных и использованных упражнений.

Таким образом, проведённый курс ЛФК указывает на благотворное влияние на дыхательную систему учащихся старшего школьного возраста.

Рис. 3.2.2. Результаты проб Штанге и Генчи у школьниц 10 и 11 классов после ЛФК

Результаты проведенных проб Штанге и Генчи, позволяют сделать вывод, что после месячного курса занятий ЛФК они соответствую нормальным значениям, характерным здоровым, нетренированным лицам. Так, результат пробы Штанге улучшился достоверно (при подсчете Т-критерия Стьюдента) на 3,9% и составил средние значения по группе - 43 секунда (р≤0,05), результат ниже нормы сохранился только у одной школьницы. Выросли результаты пробы Генчи, так у трех из 5 девушек результат стал соответствовать норме, у двух сохранился ниже нормы. Теперь средний результат по группе равен 28,4 (р≤0,05) секунды, прирост результата составил 2,9 %.