Оценка физиометрических показателей современных школьников Новосибирска

Физиометрические показатели физического развития детей традиционно характеризуют их физическую подготовленность и в целом являются индикатором здоровья. На показатели физического развития детей оказывают влияние санитарно-гигиенические, медико-социальные, экологические факторы. Изменения физического развития детей, как известно, носят цикличный характер и выражаются в периодах акселерации, децелерации, грациализации [1]. Бесспорным является значение исследования физического развития детей в педиатрической практике. По результатам многочисленных исследований, отклонения в физическом развитии детей имеют высокодостоверные связи с наличием у ребенка функциональных нарушений и хронических заболеваний [1, 2]. Антропологи, гигиенисты и педиатры в ходе проведения лонгитудинальных исследований в разные периоды XX—XXI вв. отмечают у современных детей по сравнению с их предшественниками более высокие показатели роста, массы тела, окружности грудной клетки и, наоборот, сниженные показатели кистевой динамометрии. По мнению исследователей, существенное снижение мышечной силы на фоне увеличения антропометрических показателей и ускорения полового созревания является дискоординацией морфофункционального развития современных школьников и означает необходимость осторожного подхода в части восстановления всеобщих нормативов физической подготовленности [3]. Изучение возрастно-половых особенностей динамики физического развития детского населения, а также установление взаимосвязи показателей имеет перспективное значение для медицинской науки в плане актуализации нормативов физического развития и разработки региональных стандартов. Так, по данным литературы, показатель мышечной силы имеет сильную корреляцию с другими показателями физических способностей, связанных со здоровьем. Установлено, что дети и подростки с высокими значениями кистевой силы имеют более высокие уровни минеральной плотности костей [4]. Кроме этого, получены сведения об обратной зависимости между мышечной силой рук и наличием избыточной массы тела, метаболического синдрома или дислипидемии [5, 6]. Показатель жизненной емкости легких (ЖЕЛ) имеет прямые корреляционные связи с длиной тела, окружностью грудной клетки, мышечной силой рук, но при этом динамика изменения их силы с возрастом различается у мальчиков и девочек [7]. Большое значение исследований возрастно-половых особенностей физического развития детей в практической работе врачей и гигиенистов, необходимость актуализации региональных стандартов определили выбор цели научной работы.

Цель исследования — изучить особенности физиометрических показателей современных школьников Новосибирска.

Исследование проведено в 2024 г. на базе МАОУ Новосибирска «Вторая Новосибирская гимназия». В исследование включали школьников в возрасте 12, 13, 14, 16 лет. У 174 детей исследовали функции внешнего дыхания, у 167 — измеряли мышечную силу. Проведение данного исследования одобрено Этическим комитетом ФБУН «Новосибирский НИИ гигиены» Роспотребнадзора (протокол №2 от 01.02.2024). До проведения исследования получено письменное информированное добровольное согласие от родителей (законных представителей) участников исследования.

Физическое развитие ребенка оценивали по показателю индекса массы тела (ИМТ) (ВОЗ, 2006 г.)¹. Оценка мышечной силы проведена с использованием методики динамометрии с применением аппаратно-программного комплекса НС-ПсихоТест (ООО «Нейрософт», Россия). Исследование функции внешнего дыхания осуществлялось с помощью медицинского портативного устройства — спиротест УСПЦ-1 (ООО «МИТК-М», Россия). В процессе анализа использовали показатели максимальной мышечной силы рук, средней силы рук, показатель выносливости, коэффициент выносливости, ЖЕЛ, резервного объема легких на вдохе и выдохе. Для определения максимальной мышечной силы рук с помощью динамометра обследуемый с максимально возможным усилием сдавливал пружину динамометра на 1—2 с в положении стоя (рука выпрямлена и не касается бедра). Измерение производили трижды на каждой руке. Результаты всех проб отображались на экране компьютера. Обработка результатов осуществлялась путем вычисления среднего значения силы мышц по всем трем пробам отдельно для правой и левой кистей².

Показатели должной ЖЕЛ (ДЖЕЛ) рассчитывали по методике Р.Ф. Клемента и Н.А. Зильбера³. В качестве фиксированной нижней границы нормальных значений ЖЕЛ принимали величину 80% от ДЖЕЛ.

Статистическая обработка данных проведена с применением параметрических и непараметрических методов анализа. Оценка статистической значимости различий полученных данных выполнена по t-критерию Стьюдента (t-test). Критический уровень значимости нулевой статистической гипотезы (p) принимали равным 0,05. Показатели представлены в виде средней величины и ошибки средней величины (M±m). Номинальные данные представлены в виде абсолютных и относительных частот объектов исследования — n (%). Корреляционные связи оценивали посредством расчета коэффициента ранговой корреляции Спирмена.

Структура обследуемых с применением метода динамометрии выглядит следующим образом: мальчики — 41,9%, девочки — 58,1%. Полученные показатели мышечной силы рук сравнивали с нормативными (1993 г.). У мальчиков и девочек всех возрастных групп средние значения максимальной мышечной силы правой руки находятся в диапазоне нормативных значений⁴(табл. 1).

Таблица 1. Показатели максимальной мышечной силы рук у школьников

Примечание. Здесь и в табл. 2, 4: данные представлены в виде M±m.

Показатель выносливости у 89,5% мальчиков и 99% девочек всех возрастных групп находился на высоком уровне (выше 70% от максимальной силы мышц кисти). Коэффициенты выносливости также являлись высокими у обследуемых детей всех возрастно-половых групп и составляли в среднем 77%.

Сравнительный анализ распределения детей по величине максимальной мышечной силы правой кисти с учетом индекса массы тела (ИМТ) позволил сделать вывод, что у детей с пониженной массой тела (дефицит и недостаточная масса тела) показатели мышечной силы преимущественно ниже нормативных значений (t=2,56, p=0,01). Для детей с повышенной массой тела (избыточная масса тела и ожирение) характерны нормативные или высокие показатели (t=2,31, p=0,01). Рассчитанный t-критерий Стьюдента оказался выше критического уровня 1,97, что свидетельствует о статистической значимости различий относительных показателей в зависимости от величины ИМТ.

Сравнительный анализ показателей динамометрии современных школьников Новосибирска и школьников, проживавших в Новосибирске в 1976, 1997 гг. (данные ФБУН «Новосибирский НИИ гигиены» Роспотребнадзора), выявил устойчивый отрицательный тренд. Темп убыли 1997/1976 г. составил у мальчиков 4,2—13,7%, у девочек — 1,8—4,3%, тогда как темп убыли 2024/1997 г. более значительный и составил у мальчиков 4,4—14,2%, у девочек 9,7—18,3%.

В среднем за 48 лет максимальная мышечная сила правой руки снизилась у мальчиков на 2,8—6,3 кг в зависимости от возрастной группы, у девочек — на 3,1—6,5 кг соответственно. Следует отметить, что наибольшее снижение произошло у подростков 14 и 16 лет. Информация о статистической значимости выявленных различий не приводится в связи с отсутствием необходимых данных для расчета за 1976, 1997 гг. (табл. 2).

Таблица 2. Сравнение показателей мышечной силы правой руки у школьников в период 1976—2024 гг.

Распределение по полу детей, обследованных методом спирометрии, выглядит следующим образом: мальчики — 44,9%, девочки — 55,1%. При сравнении с нормативными величинами ЖЕЛ (1993 г.) выявлено, что у 64,4% детей показатели ЖЕЛ выше нормативных; детей с показателями ниже нижней границы нормы не было. При сравнении с должными величинами отмечено, что у 53,8% мальчиков и 69,6% девочек величина ЖЕЛ превышает должную, у 29,7% мальчиков и 17% девочек — соответствует должной, у 16,5% мальчиков и 13,4% девочек — ниже должных величин (ниже 80% от ДЖЕЛ). Резервный объем вдоха составляет не менее 55% от ЖЕЛ у 38,5% мальчиков и 29,5% девочек. В среднем только у каждого 3-го ребенка имеются достаточные резервы мощности дыхательной системы.

Анализ структуры функциональных показателей внешнего дыхания с учетом пола и возраста обследуемых выявил отсутствие какой-либо выраженной динамики в соответствии с возрастом, однако по полу имеются различия. Так, девочек всех возрастов с высокими показателями ЖЕЛ было больше, чем мальчиков (в среднем на 10,1%), с низким ЖЕЛ — соответственно меньше (на 0,8%). По показателю резерва мощности аппарата внешнего дыхания, наоборот, хуже ситуация у девочек, доля которых с низким значением показателя больше, чем мальчиков, на 7,4%.

Доля мальчиков, у которых ЖЕЛ выше ДЖЕЛ, в разных возрастных группах составила от 43,8 до 72,7%, доля девочек с высокими показателями ЖЕЛ — от 50,0 до 80%. Доля мальчиков с низкими показателями ЖЕЛ составила от 6,3 до 10,7%, а девочек — от 0 до 15,8%. Доля мальчиков с показателями резерва мощности ниже нормы составляет от 50,0 до 67,9%, девочек — от 60,6 до 73,7% (табл. 3).

Таблица 3. Распределение детей в зависимости от показателей спирометрии

Примечание. ДЖЕЛ — должная жизненная емкость легких; РОвд — резервный объем легких на вдохе. Здесь и в табл. 4: ЖЕЛ — жизненная емкость легких.

Установлены статистически значимые различия в числе детей, показатели ЖЕЛ которых превышают должные величины, в зависимости от ИМТ (t=3,02, p<0,05; t=2,41, p=0,01). Значения t-критерия Стьюдента выше критических значений — 1,99 и 1,97 соответственно, что свидетельствует о статистической значимости различий относительных показателей в зависимости от значений ИМТ (см. рисунок). Таким образом, можно утверждать, что у детей с нормальной и повышенной массой тела показатели ЖЕЛ будут чаще находиться на уровне должных величин и выше, чем у детей с пониженной массой тела.

Распределение детей с учетом индекса массы тела и показателя жизненной емкости легких.

ЖЕЛ — жизненная емкость легких.

Сравнительный анализ средних величин ЖЕЛ у школьников Новосибирска в 1976 и 2024 гг. выявил тенденцию увеличения показателя. Так, за 48 лет темп прироста ЖЕЛ составил 24,4—47,8% у мальчиков разных возрастов и 30,9—33,8% у девочек (табл. 4).

Таблица 4. Сравнение показателей жизненной емкости легких у школьников

При оценке корреляционных связей в исходной выборке (n=167) выявлена значимая сильная прямая связь ЖЕЛ с длиной тела, резервным объемом легких на вдохе (РОвд) с длиной тела (p<0,05). Выявлены прямые корреляционные связи средней силы между средней силой рук, длиной тела, массой тела (p<0,05); между ЖЕЛ, массой тела, средней силой рук (p<0,05); между РОвд и средней силой рук (p<0,05), между резервным объемом легких на выдохе, длиной тела, средней силой рук. Остальные корреляционные связи являются слабыми (Spearman Rank <0,3) либо статистически незначимыми (p>0,05). Корреляционные связи между показателями динамометрии и спирометрии с показателями выносливости мышц рук оказались статистически незначимыми.

Сравнительный анализ физиометрических показателей современных школьников Новосибирска с аналогичными у их предшественников свидетельствует о тенденции снижения показателей динамометрии и увеличения показателей спирометрии за последние 48 лет. Данный вывод находит отражение в научных работах, посвященных изучению морфофункциональных показателей детей и факторов, влияющих на них. Так, ряд авторов, в том числе по данным лонгитудинальных исследований, свидетельствуют, что в течение последних 20—50 лет наблюдается отчетливое снижение показателей кистевой динамометрии у молодежи [3, 8, 9]. Отмечается особенное уменьшение мышечной силы кисти, начиная с пубертатного периода. По данным кистевой динамометрии, современные юноши 17 лет отстают от ровесников 60-х годов прошлого столетия на 18,5% (на 10 кг), девушки — на 21% (на 7 кг) [9, 10]. Авторы (2003 г.) указывают на то, что юноши (17 лет) отстают по силе кисти от своих сверстников 70-х годов в среднем на 11 кг, а девушки — на 3,3 кг [11]. По данным И.И. Саливон, за 15 лет (2002—2017 гг.) произошло снижение показателей кистевой динамометрии у детей школьного возраста в среднем на 1,7 кг [12]. Исследователи указывают на неблагоприятные факторы, влияющие на снижение силовых возможностей детей, такие как гиподинамия, нарушение режима приема пищи и активное внедрение в быт информационных технологий [13]. Отмечено, что у современных детей ЖЕЛ превышает показатели детей 80—90-х годов XX века (период исследования 15 лет) [14].

Превышение показателей ЖЕЛ у современных школьников некоторыми авторами трактуется как проявление компенсаторно-адаптационной реакции на хроническую гипоксию детей — жителей городов [15]. При этом некоторые исследователи указывают, наоборот, на значительное снижение показателей функции внешнего дыхания у школьников Волгограда, Казахстана, Екатеринбурга по сравнению с показателями у их предшественников [11, 16, 17]. Выявленные корреляционные связи между физиометрическими и антропометрическими показателями, зависимость их от ИМТ согласуются с данными, полученными в других исследованиях [5—7, 18, 19].

Результаты исследования выявили особенности в физиометрических показателях современных школьников, проживающих в Новосибирске. Установлено, что у обследуемых подростков показатели мышечной силы рук находятся в пределах нормативов 1993 г., показатели выносливости мышц рук являются высокими у школьников всех возрастных групп, а показатели жизненной емкости легких превышают должные величины у 63,6% детей, что свидетельствует об их хорошем физическом развитии и физической подготовленности. Сравнительный анализ распределения детей в зависимости от показателей динамометрии и спирометрии позволяет сделать вывод, что у детей с нормальной и повышенной массой тела физиометрические показатели статистически значимо чаще соответствуют нормативным и выше, чем у детей с пониженной массой тела. Сравнение физиометрических показателей современных школьников Новосибирска с аналогичными у их предшественников выявило сложившуюся за 48 лет устойчивую тенденцию снижения показателей динамометрии в среднем на 14,2% у мальчиков и девочек всех возрастных групп и увеличения показателей спирометрии в среднем на 35,3%.

Выявлены прямые корреляционные связи между мышечной силой рук и жизненной емкостью легких, а также между физиометрическими и антропометрическими показателями, что представляет интерес для практикующих врачей.

Таким образом, особенности физиометрических показателей современных подростков Новосибирска заключаются в значительном снижении максимальной мышечной силы рук и увеличении показателя жизненной емкости легких по сравнению с данными у их предшественников, а также в прямой зависимости физиометрических показателей от индекса массы тела.

Вклад авторов: концепция и дизайн исследования — Новикова И.И.; сбор и обработка материала — Сарычев В.В., Зубцовская Н.А.; статистическая обработка — Зубцовская Н.А.; написание текста — Зубцовская Н.А.; научное редактирование — Новикова И.И.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Authors contribution: study design and concept — Novikova I.I.; data collection and processing — Sarychev V.V., Zubtsovskaya N.A.; statistical analysis — Zubtsovskaya N.A.; text writing — Zubtsovskaya N.A.; scientific editing — Novikova I.I.

¹WHO Child Growth Standards. 2006. Ссылка активна на 15.12.24. www.who.int/childgrowth

² Показатель средней силы рук представляет собой среднее арифметическое значений максимальной мышечной силы правой и левой рук. Показатель выносливости мышц руки характеризуется длительностью сжатия динамометра с усилием 50—75% от индивидуальной силы мышц (%). Коэффициент выносливости — это соотношение показателя максимального усилия руки в конце теста к максимальному усилию руки в начале теста (%); чем выше коэффициент, тем больше выносливость.

³ Клемент Р.Ф., Лаврушин А.А., Котегов Ю.М. и соавт. Инструкция по применению формул и таблиц должных величин основных спирографических показателей. Л.: ВНИИ пульмонологии МЗ СССР; 1986.

⁴ Организация медицинского контроля за развитием и здоровьем дошкольников и школьников на основе массовых скрининг-тестов и их оздоровление в условиях детского сада, школы. Методическое пособие. Под ред. Сердюковской Г.Н. М.: «Промедек»; 1993.