Одним из важнейших показателей работы респираторной системы, уровня развития легких и дыхательных мышц является функция внешнего дыхания. На ее параметры влияют многие факторы, в том числе образ жизни (курение, занятия спортом) [5] и генетические особенности. Современные студенты - это достаточно разнообразная группа молодых людей, к которой относятся и подростки (16-17 лет) и уже довольно взрослые люди. Как известно, показатели функции внешнего дыханию не имеют ярко выраженных гендерных различий в детском возрасте (до начала пубертатного периода) и сильно отличаются у взрослых людей [4]. В связи с этим целью нашего исследования является анализ поло-возрастных особенностей показателей функции внешнего дыхания у студентов.
Методы исследования
Исследование функции внешнего дыхания проведено у 210 студентов 1-4 курсов СамГУ в возрасте от 16 до 22 лет, из них 87 юношей и 123 девушки. Студенты были разделены на 2 возрастные группы: 16-18 и 19-22 лет.
Оценка функции внешнего дыхания проводилась на спирографе микропроцессорном портативном СМП-21/01- «Р-Д» (Россия) по стандартным методикам в положении сидя, после 15 минут пребывания в данном положении, необходимого для стабилизации легочных функций. Оценивались: ЧД - частота дыхания; МОД - минутный объем дыхания; ДО - дыхательный объем; РО вд. - резервный объем вдоха; РО выд. - резервный объем выдоха; ЖЕЛ - жизненная емкость легких; ФЖЕЛ - форсированная жизненная емкость легких; РО фвыд. - резервный объем форсированного выдоха; МОС 25-75 - мгновенная объемная скорость в момент выдоха 25-75% ФЖЕЛ; СОС 25-75 - средняя объемная скорость выдоха; ОФВ ПОС - объем форсированного выдоха до достижения ПОС; ОФВ1 - объем форсированного выдоха за первую секунду; ОФВ1/ЖЕЛ - индекс Тиффно; ОФВ ПОС/ФЖЕЛ - отношение объема форсированного выдоха до достижения пиковой объемной скорости к объему форсированного выдоха; ПОС - пиковая объемная скорость; ТПОС - время достижения пиковой объемной скорости; ТФЖЕЛ - время форсированного выдоха; МВЛ - максимальная вентиляция легких; ДО мвл - дыхательный объем при максимальной вентиляции легких; ЧД мвл - частота дыхания при максимальной вентиляции легких. Интерпретация показателей спирографии проведена между группами, а также по отношению к расчетным должным величинам (ДЖЕЛ, ДФЖЕЛ, ДПОС), зависящим от антропометрических данных (роста, пола, возраста).
Помимо этого проводились 2 пробы на задержку дыхания: на вдохе (проба Штанге) и на выдохе (проба Генчи).
Математическая обработка проведена методами вариационной статистики с определением среднего значения и среднеквадратического отклонения. Для оценки статистической значимости различий применяли t-критерий Стьюдента для независимых выборок, а также его непараметрический аналог U-критерий Манна-Уитни. Для оценки различия долей применяли критерий χ2.
Результаты исследования и их обсуждение
В таблице 1 приведены средние показатели функции внешнего дыхания юношей и девушек в сравнительном аспекте. Выявлено, что статистически значимые различия обнаружены по всем показателям, кроме ЧД, индекса Тиффно, ТПОС, ТФЖЕЛ, ЧД мвл.
Согласно полученным результатам (табл. 1-2), частота дыхания составляет в среднем 17 дыхательных движений в минуту, что соответствует нормальным значениям [7]. Время задержки дыхания на вдохе во всех группах в 2 раза больше, чем на выдохе. Выявлены и гендерные отличия: у юношей результаты проб больше, что вполне объяснимо, т.к. полученные данные укладываются в референтные значения и соответствуют результатам Э.М. Османова и Н.Г. Романовой (2007) [6]. Хотя необходимо отметить, что в наших исследованиях принимали участие студенты, профессионально не связанные со спортом, в то время как цитируемая работа посвящена изучению параметров функции внешнего дыхания студентов института физической культуры.
Таблица 1
Показатели функции внешнего дыхания обследованных студентов
Показатели |
Юноши (n=87) |
Девушки (n=123) |
Различия, % |
ДО (л) |
1,43±0,76 |
0,81±0,46 |
-43,36** |
ЧД (в мин) |
17,78±5,74 |
17,03±5,16 |
-4,22 |
МОД (л/мин) |
26,35±19,51 |
13,99±12,42 |
-46,91** |
ЖЕЛ (л) |
6,32±1,58 |
3,99±0,93 |
-36,87** |
ДЖЕЛ (л) |
5,02±0,52 |
3,64±0,32 |
-27,49** |
РО вд. (л) |
3,13±1,84 |
1,84±1,18 |
-41,21** |
РО выд. (л) |
2,08±1,53 |
1,43±1,04 |
-31,25** |
ФЖЕЛ (л) |
5,91±1,45 |
3,80±1,02 |
-35,70** |
ДФЖЕЛ (л) |
4,87±9,14 |
3,57±0,26 |
-26,69** |
ПОС (л/с) |
9,41±3,86 |
6,04±2,05 |
-35,81** |
ДПОС (л/с) |
9,14±0,78 |
6,83±0,37 |
-25,27** |
ОФВ1 (л) |
4,78±1,69 |
3,14±1,15 |
-34,31** |
Индекс Тиффно |
80,76±21,77 |
83,30±21,76 |
-3,15 |
РОф выд. |
1,53±1,29 |
1,00±0,81 |
-34,64** |
МОС 25 (л/с) |
8,43±3,70 |
5,49±1,94 |
-34,87** |
МОС 50 (л/с) |
7,00±2,83 |
4,78±1,61 |
-31,71** |
МОС 75 (л/с) |
4,66±1,92 |
3,12±1,22 |
-33,05** |
СОС 25-75 (л/c) |
6,54±2,72 |
4,53±1,65 |
-30,73** |
ОФВПОС (л) |
1,32±0,89 |
0,97±0,55 |
-26,52** |
ОФВПОС/ФЖЕЛ (%) |
22,76±14,68 |
26,71±14,99 |
+17,36* |
ТПОС (с) |
0,42±0,81 |
0,39±0,73 |
-7,14 |
ТФЖЕЛ (с) |
1,75±1,08 |
1,69±0,91 |
-3,43 |
МВЛ (л/мин) |
160,31±86,05 |
86,50±40,68 |
-46,04* |
ДО мвл (л) |
2,93±1,57 |
1,51±0,64 |
-48,46* |
ЧД мвл (в мин) |
62,02±32,45 |
62,99±36,95 |
+1,56 |
Проба Штанге (с) |
76,65±22,21 |
57,72±18,79 |
-24,70** |
Проба Генчи (с) |
32,55±10,90 |
29,90±10,36 |
-8,14* |
Обозначения: *- p<0,05; ** - p<0,01
Сравнительный анализ спирографических показателей студентов в зависимости от возраста выявил более высокие значения ряда показателей у юношей и девушек старшей возрастной группы. Так, у девушек 19-22 лет отмечены более высокие значения РО выдоха, ПОС и ОФВ1 по сравнению с 16-18-летними (табл. 2). У юношей 19-22 лет достоверно выше значения ПОС, МОС 25-75, СОС 25-75, ОФВПОС, а также ОФВПОС/ФЖЕЛ (табл. 2).
Таблица 2
Показатели функции внешнего дыхания девушек и юношей разного возраста
Показатели |
Девушки, возраст в годах |
Юноши, возраст в годах |
||
16-18 (n=39) |
19-22 (n=84) |
16-18 (n=33) |
19-22 (n=54) |
|
ДО (л) |
0,90±0,62 |
0,77±0,37 |
1,45±0,76 |
1,42±0,77 |
ЧД (в мин) |
17,41±5,87 |
16,86±4,82 |
19,85±6,35** |
16,52±4,99** |
МОД (л/мин) |
17,28±19,68 |
12,47±6,47 |
30,23±21,96 |
23,98±17,66 |
ЖЕЛ (л) |
3,84±0,83 |
4,06±0,97 |
5,92±1,39 |
6,57±1,65 |
ДЖЕЛ (л) |
3,59±0,27 |
3,67±0,33 |
4,86±0,53 |
5,11±0,50 |
РО вд. (л) |
1,96±1,18 |
1,79±1,19 |
2,91±1,62 |
3,27±1,97 |
РО выд. (л) |
1,19±0,98* |
1,54±1,06* |
1,88±1,43 |
2,20±1,59 |
ФЖЕЛ (л) |
3,64±0,88 |
3,87±1,08 |
5,7±1,28 |
6,04±1,55 |
ДФЖЕЛ (л) |
3,53±0,28 |
3,58±0,25 |
4,71±0,52 |
4,96±0,48 |
ПОС (л/с) |
5,57±1,78** |
6,25±2,14** |
8,02±3,21** |
10,27±4,01** |
ДПОС (л/с) |
6,77±0,39 |
6,86±0,36 |
8,89±0,80 |
9,29±0,73 |
ОФВ1 (л) |
2,79±1,08* |
3,30±1,15* |
4,50±1,32 |
4,95±1,86 |
Индекс Тиффно |
78,42±27,12 |
85,57±18,51 |
80,39±20,13 |
80,98±22,90 |
РОф выд. |
0,89±0,70 |
1,05±0,85 |
1,65±1,55 |
1,46±1,11 |
МОС 25 (л/с) |
5,17±1,70 |
5,63±2,03 |
7,22±3,00* |
9,16±3,91* |
МОС 50 (л/с) |
4,48±1,48 |
4,92±1,66 |
5,95±2,08** |
7,64±3,04** |
МОС 75 (л/с) |
2,92±1,00 |
3,21±1,31 |
4,09±1,53* |
5,01±2,06* |
СОС 25-75 (л/c) |
4,41±1,82 |
4,58±1,57 |
5,69±1,96* |
7,06±2,99* |
ОФВПОС (л) |
0,89±0,43 |
1,01±0,60 |
1,08±0,74* |
1,46±0,94* |
ОФВПОС/ФЖЕЛ (%) |
24,52±10,10 |
27,72±16,74 |
19,56±12,00* |
24,71±15,90* |
ТПОС (с) |
0,37±0,37 |
0,40±0,85 |
0,28±0,26 |
0,50±1,00 |
ТФЖЕЛ (с) |
1,77±0,94 |
1,65±0,89 |
1,77±0,76 |
1,74±1,25 |
МВЛ (л/мин) |
90,73±53,25 |
84,54±33,50 |
142,17±79,30 |
171,40±88,81 |
ДО мвл (л) |
1,48±0,68 |
1,53±0,62 |
2,55±1,18 |
3,18±1,74 |
ЧД мвл (в мин) |
66,57±35,64 |
61,33±19,42 |
61,67±30,74 |
62,23±33,73 |
Проба Штанге (с) |
53,36±17,08 |
60,38±19,42 |
73,00±24,59 |
79,21±20,24 |
Проба Генчи (с) |
28,92±8,84 |
30,5±11,21 |
33,55±12,71 |
31,85±9,51 |
Обозначения: *- p<0,05; ** - p<0,01 (статистически значимые различия рассматривались отдельно у юношей и девушек)
Значения такого важного диагностического показателя, как ЖЕЛ, не имеют статистически значимых возрастных различий, в то время как исследование, проведенное в Туве, показало достоверное увеличение жизненной емкости легких у студентов старших курсов [2], что можно объяснить этническими различиями исследованных студентов.
Средние значения проб Штанге и Генчи соответствуют нормальным значениям [3], при этом у 10% студентов наблюдается уменьшение времени задержки дыхания на выдохе и у 3,75% юношей и 21,36% девушек - на вдохе. Таким образом, у девушек устойчивость организма к гипоксии и гиперкапнии значительно ниже (низкие значения пробы Штанге встречаются в 5,7 раза чаще, чем у юношей, табл. 3). Межвозрастных различий нами не обнаружено, что свидетельствует о схожем уровне устойчивости к гипоксии у студентов младших и старших курсов.
Как известно, параметры легочной вентиляции не являются жестко детерминированными и отличаются значительной вариабельностью [1], поэтому полученные фактические величины всегда сопоставляются с должными значениями. Исследование показало, что средние значения таких показателей, как ЖЕЛ, ФЖЕЛ, а также ПОС, находятся в пределах должных значений либо превышают их. Несмотря на столь высокие показатели, следует отметить, что уменьшение ЖЕЛ выявлено у каждого десятого студента (у 6,90% юношей и 13,01% девушек), ФЖЕЛ - у 13,33% молодых людей (у 8,05% юношей и 17,07% девушек), что может свидетельствовать об устойчивом снижении функции внешнего дыхания.
Таблица 3
Доля студентов (%) со сниженными значениями некоторых показателей функции внешнего дыхания
Снижение показателей |
Юноши, возраст в годах |
Девушки, возраст в годах |
||||
n=87 |
16-18, n=33 |
19-22, n=54 |
n=123 |
16-18, n=39 |
19-22, n=84 |
|
ЖЕЛ |
6,90 |
3,03 |
9,56 |
13,01 |
12,82 |
13,10 |
ФЖЕЛ |
8,05 |
3,03 |
11,11 |
17,07 |
17,95 |
16,67 |
ПОС |
34,48 |
42,42 |
29,63 |
43,09 |
46,15 |
41,67 |
Индекс Тиффно |
24,14 |
21,21 |
25,93 |
17,07 |
25,93 |
14,89 |
Проба Штанге |
3,75** |
6,06* |
2,13** |
21,36** |
25,64* |
18,75** |
Проба Генчи |
10,00 |
9,09 |
10,64 |
10,68 |
10,26 |
10,94 |
Обозначения: * - p<0,05, ** - p<0,01
Выявлено, что 39,52% студентов имеет снижение ПОС разной степени тяжести. Известно, что низкие значения данного показателя обусловлены сужением просвета бронхов [8]. У 10,9% студентов наблюдается резкое уменьшение ПОС, что может являться показателем дыхательной недостаточности.
Нами обнаружено снижение индекса Тиффно практически у каждого пятого студента, что может свидетельствовать о наличии бронхиальной обструкции той или иной степени выраженности.
В результате проведенного корреляционного анализа обнаружено: сильные корреляционные связи наблюдаются между показателями, закономерно связанными между собой. Так, сильным корреляционным взаимодействием связаны ДО и минутный объем дыхания (при этом связь МОД и частоты дыхания имеет среднюю степень корреляции, что свидетельствует о преобладании дыхательного объема над частотой дыхания при подсчете минутного объема дыхания), ЖЕЛ и ФЖЕЛ. ОФВ1 имеет сильную корреляционную связь с ФЖЕЛ, ПОС, а также с МОС 25 и МОС 50. Также сильная корреляция наблюдается между ТПОС и ТФЖЕЛ.
Корреляционная связь средней степени отражает не столь очевидные зависимости показателей функции внешнего дыхания. Такая корреляция обнаружена между дыхательным объемом и ЖЕЛ, РО вдоха и ФЖЕЛ. ПОС, МОС 25-75 и СОС 25-75, РО вдоха, а также МВЛ имеют среднюю степень корреляции с ЖЕЛ и ФЖЕЛ. Кроме этого, МВЛ имеет среднюю степень корреляционного взаимодействия с ОФВ1.
Представляет интерес тот факт, что не выявлено корреляции между временем задержки дыхания и показателями функции внешнего дыхания. Следовательно, можно предположить, что время задержки дыхания характеризует в большей степени волевые качества индивида.
Таким образом, результаты проведенного исследования показали наличие поло-возрастных особенностей функции внешнего дыхания у студенческой молодежи. Выявлено, что уменьшение жизненной емкости легких и форсированной жизненной емкости в 2 раза чаще встречается у девушек, чем у юношей, и в 3 раза чаще у студентов-старшекурсников по сравнению с юношами в возрасте 16-18 лет. У каждого пятого студента отмечено уменьшение индекса Тиффно, у почти 40% - пиковой объемной скорости, что может свидетельствовать о начинающейся дыхательной недостаточности. Показано, что снижение устойчивости организма к гипоксии и гиперкапнии чаще наблюдается у девушек.
Рецензенты:
Ведясова О.А., д.б.н., профессор, профессор кафедры физиологии человека и животных ФГБОУ ВПО «Самарский государственный университет», г. Самара.
Березин И.И., д.м.н., профессор, заведующий кафедрой общей гигиены ГБОУ ВПО «Самарский государственный медицинский университет» Минздрава России, г. Самара.