Текст книги "Возрастная физиология (физиологические особенности детей и подростков). Учебник для вузов"

Особенности гемодинамических показателей у детей

Артерии детей отличаются относительно большей шириной и эластичностью, но меньшим тонусом, чем у взрослых. С возрастом просвет сосудов увеличивается, одновременно растет толщина их мышечного слоя. В раннем возрасте стенки сосудов тонкие и обладают высокой растяжимостью, т. к. богаты эластическими волокнами. В дальнейшем растяжимость сосудов снижается, т. к. в их стенках увеличивается количество коллагеновых и мышечных волокон.

Капилляры у новорожденных наиболее широкие по сравнению с остальными возрастными периодами и относительно короткие и прямые. Число капилляров на единицу массы органа больше, а проницаемость выше, чем у взрослых. Особенно большой просвет имеют капилляры легких, кожи, почек и кишечника. К концу десятого месяца появляются небольшие капиллярные петли. У грудных детей капилляры становятся извитыми, но остаются широкими. Полная дифференцировка капилляров заканчивается к 8–13 годам.

Вены у детей узкие, их просвет приблизительно равен поперечному сечению артерий. Соотношение просвета вен и артерий 2:1, характерное для взрослых, устанавливается лишь к периоду половой зрелости. Венозные клапаны у новорожденных хорошо оформлены и практически все функционируют. С возрастом часть их перестает участвовать в венозном кровообращении, и к 30 годам функционирует лишь 80 % клапанов.

Для детского возраста характерно относительно большое количество циркулирующей крови. При этом чем меньше возраст, тем большее количество крови приходится на каждый килограмм массы. Перемещение такого количества крови у детей происходит значительно медленнее, чем у взрослых. В то же время полный кругооборот крови у новорожденных происходит за 12 сек, у детей до 3 лет – за 15 сек, у взрослого за 22 сек.

Сфигмограмму периферического пульса у детей раннего возраста регистрируют с родничка, височной, лучевой, бедренной артерий. Сфигмограмму центрального пульса регистрируют с сонной артерии.

Кривые периферического пульса у детей отличаются большим разнообразием по амплитуде, кривизне подъема и спуска, и т. д. Вероятно, это зависит от индивидуальных особенностей анатомического строения сосудов, а также от силы сердечных сокращений, систолического выброса, упругости сосудистых стенок. В отличие от взрослых, сфигмограмма ребенка имеет меньшую амплитуду, крутой анакротический подъем и пологий катакротический спуск, на котором отсутствуют вторичные подъемы. Это связано со слабостью сердечных сокращений и большей их частотой. С 14–15 лет сфигмограмма приобретает характер, свойственный взрослому человеку.

Скорость распространения пульсовой волны по сосудам мышечного типа у детей раннего возраста меньше, чем у детей старшего возраста и составляет в среднем 5,1 м/сек; 11–13 лет – 6–8 м/сек, у взрослых 6–10 м/сек. Это обусловлено большей эластичностью сосудистой стенки у детей. В сосудах эластического типа скорость распространения пульсовой волны мало меняется с возрастом и имеет почти такую же величину, как в сосудах мышечного типа (около 5,35 м/сек).

Приведенные выше морфофункциональные особенности сердечно-сосудистой системы детского возраста свидетельствуют о высокой эффективности ее деятельности, обеспечивающей лучшее, чем у взрослых, кислородное снабжение растущего организма. В свою очередь, высокая потребность развивающихся тканей в энергетическом и пластическом обеспечении является предпосылкой сравнительно малой устойчивости организма детей к недостаточности кровообращения. Эта низкая резистентность усугубляется тем, что механизмы регуляции и интеграции деятельности сердечно-сосудистой системы с другими жизненно важными органами и системами в детском возрасте еще недостаточно совершенны.

Артериальное давление и формулы его расчета у детей различного возраста. Скорость распространения пульсовой волны

В процессе онтогенеза меняются размеры и строение кровеносных сосудов. Однако темпы роста сосудов медленнее, чем у сердца. При этом вены растут быстрее, чем артерии. Кровеносные сосуды новорожденных тонкостенные. С ростом сосудов происходит развитие в них мышечной оболочки и соединительной ткани. Только в кровеносных сосудах малого круга кровообращения, наоборот, мышечная оболочка истончается и увеличивается просвет сосудов.

В период полового созревания, когда масса тела увеличивается, а рост сердца опережает рост сосудов, наблюдается так называемая юношеская гипертония. Систолическое артериальное давление в таких случаях повышается до 130–140 мм рт. ст. Однако такое повышение, как правило, носит временный характер.

Низкий тонус сосудов, короткие и прямые капилляры уменьшают периферическое сопротивление, благодаря чему артериальное давление у детей более низкое, чем у взрослых. Для более точного изменения артериального давления у детей имеется возрастной набор манжет, позволяющий подобрать нужную манжету, соответствующую окружности плеча ребенка. Возрастные особенности динамики артериального давления следующие: у новорожденных и грудных детей АД сравнительно низкое, что объясняется слабой силой сердечных сокращений и широким просветом сосудов. У новорожденных в среднем максимальное АД составляет до 76–78 мм. рт. ст., а минимальное – 48–58 мм рт. ст. На первом году жизни максимальное артериальное давление можно рассчитать по формуле 76+2n, где n – число месяцев жизни ребенка. Для детей старше одного года жизни расчет производится по формуле: 100+2n, где n – число лет ребенка. Минимальное давление, как и у взрослого, составляет приблизительно 1/3–1/2 от максимального.

Кровяное давление у детей нарастает неравномерно. Так, от 1 года до 4 лет давление мало меняется, а от 6 до 10 лет нарастает быстрее. У грудных детей большого веса и роста давление более высокое. До пяти лет давление у мальчиков и девочек одинаковое, а между 5 и 9 годами жизни оно на 2–5 мм больше у мальчиков, чем у девочек. В возрасте от 9 до 12 лет, напротив, у девочек давление, на 2–5 мм рт. ст. больше, чем у мальчиков.

С периода полового созревания АД становится более высоким у мальчиков.

Для детей раннего возраста характерны резкие колебания давления в связи с повышенной рефлекторной возбудимостью, присущей детям.

Особенности ЭКГ плода и новорожденного ребенка, направление электрической и анатомической осей сердца и причины их изменения с возрастом. Типы ЭКГ в возрасте 1–7 лет и 12–18 лет

У плода ЭКГ регистрируется на 15–17-й неделе и состоит из желудочкового комплекса. Амплитуда зубцов мала. Особенности ЭКГ новорожденного обусловлены тем, что сердце расположено более горизонтально, чем у взрослых, а масса правого сердца больше, чем левого.

ЭКГ детей отличается от электрокардиограммы взрослых тем, что электрическая ось сердца с возрастом смещается справа налево. Специфической особенностью для новорожденных детей являются правый тип ЭКГ (правограмма) – при котором вольтаж зубцов R наиболее высок в III отведении. Зубец S у новорожденных больше зубца R в три раза, особенно в I отведении.

Рост сердца идет преимущественно за счет левого желудочка, и с трех месяцев жизни электрическая ось сердца имеет тенденцию к отклонению влево. Поэтому у половины детей к концу первого года жизни вместо правограммы встречается нормограмма, при которой вольтаж зубцов R наиболее высок во II отведении.

У детей дошкольного возраста отношение амплитуды P: R составляет 1:8–1:10, зубец Q в стандартных отведениях встречается реже, а глубина его меньше, чем у детей раннего возраста. Характерно значительное увеличение зубца Т, особенно в I и II стандартных отведениях. Сегмент ST расположен на изолинии.

У школьников в большинстве случаев наблюдается нормограмма, правограмма – редко, левограмма (когда зубец R наибольший в I отведении) – чаще, чем у дошкольников. Этому возрасту свойственны дыхательные аритмии, особенно резко выраженные в период полового созревания.

На «подростковых» ЭКГ нередко встречается расщепление или зазубренность комплекса QRS в III отведении. Сегмент ST часто плавно поднимается и переходит в большой зубец Т, у 27 % подростков в III отведении он отрицателен.

Средняя продолжительность предсердно-желудочковой проводимости (длительность интервала PQ) с возрастом изменяется с 0,11 сек у новорожденных до 0,15 сек у взрослых. Средняя продолжительность внутри желудочковой проводимости (интервал QRS) тоже увеличивается от 0,04 сек при рождении до 0,07–0,09 сек. у взрослых.

Области выслушивания тонов сердца у детей и их отличительные особенности. Функциональные шумы

У детей выслушивание тонов сердца происходит в тех же точках, что и у взрослых, но у новорожденного они несколько глуховаты и отчетливо слышны с 1,5–2 лет, а затем становятся громче, чем у взрослых.

У детей первого года жизни на основании сердца первый тон громче второго, что связано с низким давлением и широким просветом сосудов. В отличие от взрослых, у детей при фонокардиографии можно регистрировать, помимо двух основных, еще и III и IV тоны. Происхождение I и II тонов у ребенка то же, что и у взрослого, но продолжительность I тона меньше (0,7–0,12 сек), а II длиннее, чем у взрослых, и составляет 0,07–0,1 сек.

I тон состоит из 5–6 зубцов различной амплитуды, которые можно разделить на три группы:

первые 1–2 зубца небольшой амплитуды образуют начальный компонент I тона и совпадают с периодом асинхронного сокращения желудочков, пока еще створчатые клапаны открыты;

следующие 2–3 высоких зубца называются клапанным компонентом первого тона и объясняются закрытием двух– и трехстворчатых клапанов;

конечные 1–2 зубца малой амплитуды называются сосудистым компонентом первого тона, т. к. они возникают в результате вибрации стенок аорты и легочных артерий во время изгнания крови.

У многих здоровых детей отмечается расщепление первого тона с интервалом 0,02–0.03 сек. В 40 % случаев это объясняется неодновременным закрытием двух– и трехстворчатого клапанов за счет диспропорций между ростом сердца и аорты и ростом всего организма.

II тон состоит из 3–4 зубцов. У детей в дошкольном и старшем школьном возрасте он бывает раздвоенным в 64–65 % случаев, а в младшем школьном возрасте – в 45 %. Это объясняется неодновременным закрытием аортальных и пульмональных клапанов, замедленной систолой правого желудочка. Эти зубцы образуются за счет напряжения и вибрации полулунных клапанов, вибрацией стенок сосудов и открытием створчатых клапанов. Длится II тон у детей 0,07–0,1 сек.

III тон возникает через 0,11–0,18 сек после второго тона, он образован 1–2 зубцами малой амплитуды, образуется в начале диастолы в результате быстрого растяжения мышечной стенки желудочков при наполнении их кровью. Ухом улавливается плохо, т. к. обладает низкой частотой. Длительность его 0,03–0,05 сек.

IV тон возникает при сокращении миокарда предсердий и левого ушка. Этот тон отличается малой интенсивностью и частотой. Регистрируется в виде первого зубца малой амплитуды перед I тоном. Встречается у детей в 32–36 % и может быть обнаружен только на фонокардиограмме. У взрослых регистрируется в 20 % случаев.

В детском возрасте у практически здоровых детей нередко прослушиваются функциональные шумы, не связанные с органическими повреждениями клапанного аппарат сердца. Они связаны с диспропорцией в росте сердца, аорты и скоростью роста всего организма в дошкольном и старшем школьном возрасте.

Особенности нервной регуляции деятельности сердца новорожденного ребенка и причины их изменения с возрастом. Развитие регуляции сердечной деятельности в онтогенезе

У новорожденных детей тонус центра вагуса отсутствует. Поэтому сердце у них сокращается очень часто. Отсутствие тонуса ядер вагуса у новорожденных связано с незрелостью рецепторов аортальной и синокаротидной рефлексогенных зон, а также с малой подвижностью ребенка. У новорожденных сердечная деятельность не приспособлена к большим физическим нагрузкам, но в этом и нет необходимости, т. к. грудной ребенок постоянно находится в горизонтальном положении, мало двигается и много спит. Адаптация сердечной деятельности в этот период осуществляется в основном за счет симпатической нервной системы.

С возрастом у ребенка уменьшается частота дыхания и понижается парциальное давление кислорода в крови. Это раздражает хеморецепторы синокаротидной и аортальной зоны, что способствует поддержанию тонуса вагуса.

По данным Аршавского, повышению тонуса вагуса значительно способствует афферентная импульсация с проприорецепторов. На втором и особенно на третьем году жизни усиливается двигательная активность ребенка, в связи с чем усиливается раздражение проприорецепторов и усиливается влияние вагуса в регуляции деятельности сердца. Оно начинает постепенно доминировать над влиянием симпатических нервов. Следовательно, мышечная деятельность является стимулирующим фактором для развития вагусного влияния на сердце. Сердечная деятельность замедляется, и частота пульса к третьем годам уменьшается до 90–80 ударов в минуту.

С конца второго и начала третьего года жизни, т. е. когда происходит смена типа нервной регуляции сердца, у ребенка появляется дыхательная аритмия (урежение сердцебиений при выдохе и учащение при вдохе). У некоторых детей дыхательная аритмия проявляется уже в конце первого – начале второго года жизни.

Несмотря на отсутствие тонуса вагуса, у новорожденных детей можно получить рефлекс Данини—Ашнера, т. е. сам нерв оказывает свое действие на сердце при отсутствии тонуса его центров. Следовательно, структурно и функционально вагусная иннервация уже сформирована.

Таким образом, у новорожденных детей регуляция работы сердца осуществляется вначале только через симпатический нерв, вагус начинает достаточно функционировать приблизительно к 2,5–3 годам. Полностью иннервационный аппарат сердца развивается к 7–8 годам.

Регионарное кровообращение и его возрастные особенности. Снабжение тканей кислородом и питательными веществами зависит в большей мере не от работы магистральных сосудов, а от того, как организовано кровообращение в той или иной ткани. Мельчайшие капилляры, доставляющие кровь к отдельным клеткам, определяют эффективность снабжения этих клеток. При этом в разных тканях имеются свои специфические, регионарные, особенности организации сосудистого русла и управления током крови. Общая тенденция возрастных изменений регионарного кровообращения состоит в том, что у детей капилляризация органов и тканей носит относительно избыточный характер, количество крови (в расчете на единицу массы ткани), приносимой в ткань, обычно выше, чем у взрослых, и вся система кровоснабжения отличается сниженной экономичностью. Это обусловлено большими потребностями детей в кислороде, тканей детского организма – в питательных веществах, а также повышенной чувствительностью этих тканей к содержанию в крови продуктов клеточного метаболизма. Именно по этой причине организм затрачивает чрезмерные усилия на работу системы кровообращения, сохраняя, однако, высокую ее надежность и адекватное снабжение тканей кислородом и субстратами.

Наибольший интерес представляют возрастные изменения мозгового кровообращения и периферического кровообращения в конечностях.

Мозговое кровообращение. У новорожденных общая незрелость регуляторных механизмов проявляется в нестабильности и изменчивости мозгового кровотока. При этом на протяжении всего грудного возраста отмечаются наиболее высокие показатели интенсивности кровоснабжения мозга. Очевидно, это связано с особенно высокими в это время метаболическими потребностями мозга. В период от 1 года до 5 лет интенсивность мозгового кровотока постепенно снижается, причем отмечается низкий тонус крупных артериальных сосудов и повышенный тонус мелких сосудов мозга. В возрасте 5–6 лет, на фоне ростового скачка и множества качественных изменений в функциональных проявлениях организма перестраивается и мозговой кровоток. Объемный кровоток снижается, т. е. кровообращение становится более экономичным. Снижается также тонус мелких сосудов, тогда как крупные сосуды приобретают более характерные для взрослых параметры тонического напряжения. Это сочетается с созреванием структуры стенок кровеносных сосудов, с этого возраста приобретающих близкие к взрослым свойства. Новая организация кровообращения в головном мозге отражает новый этап организации деятельности самого мозга: его реакции на внешние стимулы становятся менее генерализованными и более экономичными. К 9 годам значительно возрастают показатели артериального давления, и это вызывает дальнейшее увеличение тонуса сосудов мозга.

С началом пубертатных перестроек тонус крупных сосудов мозга достигает наивысших значений. Это, видимо, является одной из причин довольно распространенного явления – юношеской гипертонии. В этот же период вновь резко увеличивается объемная скорость кровотока, отражая неэкономичный характер регионарного кровообращения. Однако уже к 16–17 годам ситуация нормализуется, и мозговое кровообращение юношей и девушек не отличается по своим параметрам от типичной взрослой нормы. Интересно, что с возрастом мозговой кровоток становится менее чувствительным к физической нагрузке, т. е. надежность механизмов кислородного обеспечения мозга в разнообразных условиях деятельности заметно повышается.

Периферический кровоток. За период от 3 до 7 лет интенсивность периферического кровотока снижается в 1,5 раза, а к 16 годам – еще в 4 раза. Это примерно соответствует темпам возрастного снижения интенсивности обменных процессов. Поскольку значительную долю массы конечностей составляют скелетные мышцы, важным фактором возрастных изменений периферического кровотока являются возрастные преобразования состава скелетных мышц. В раннем возрасте большая часть мышечных волокон представлена теми их типами, которые нуждаются в регулярных и значительных по объему поставках кислорода. По окончании полового созревания мышцы становятся значительно менее чувствительными к недостатку кислорода, причем у мальчиков доля таких мышечных волокон гораздо больше, чем у девочек. Периферический кровоток в плече у юношей почти в 2 раза менее интенсивный, чем у девушек. В первой фазе полового созревания, когда скелетные мышцы только готовятся к дифференцировочным процессам, заметно увеличивается их капилляризация и величина периферического кровотока временно вновь возрастает. Это сочетается с увеличением потребления кислорода мышцами в процессе работы. Кажущаяся неэффективность таких реакций объясняется потребностями тканей в энергии, необходимой для серьезных морфофункциональных перестроек. Но уже к 15 годам ситуация нормализуется, объемная скорость кровотока снижается, капилляризация достигает обычного для взрослых уровня, и вся организация периферического кровотока становится такой, как у взрослых.

Если мышцы конечностей выполняют статическую нагрузку, то после ее завершения наблюдается усиление кровотока (рабочая гиперемия). Кровоток может вырасти в этих условиях на 50–200 % в зависимости от возраста и уровня нагрузки. У юношей степень выраженности послерабочей гиперемии выше, чем у детей младшего школьного возраста, что связано с особенностями регуляции тонуса сосудов, а также с различиями в метаболических потребностях мышц.

Глава 6
Физиология дыхания

Характеристика органов дыхания плода и новорожденного, механизм первого вдоха. Показатели вентиляции легких. Особенности газообмена в легком и транспорта газов кровью у новорожденного

Задолго до рождения грудная клетка плода совершает 38–70 ритмических движений в минуту. При гипоксемии они могут усиливаться. В процессе этих движений легочная ткань остается спавшейся, однако между листками плевры при расширении грудной клетки создается отрицательное давление. Колебания давления грудной полости плода создают благоприятные условия для притока крови к сердцу. При ритмических движениях грудной клетки в дыхательные пути плода может попадать амниотическая жидкость, особенно когда ребенок рождается в асфиксии. В этих случаях, прежде чем начать искусственное дыхание, жидкость из воздухоносных путей отсасывают.

Первый самостоятельный вдох непосредственно после рождения является началом собственного газообмена в легких ребенка. Механизм возникновения первого вдоха новорожденного складывается из многих факторов. Основные из них: прекращение газообмена через плаценту в связи с перевязкой пуповины, вследствие чего развивается гипоксия и гиперкапния; рефлекторное раздражение термо– и механорецепторов кожи и слизистых оболочек новорожденного факторами внешней среды. Как правило, после рождения через 1–3 дыхательных движения легочная ткань становится равномерно прозрачной. При первом вдохе на преодоление упругости легочной ткани и поверхностного натяжения альвеол затрачивается в 10–15 раз больше энергии, чем при последующих. Позднее растяжимость легочной ткани повышается. С началом легочного дыхания изменяется кровообращение через малый круг за счет уменьшения сопротивления в легочной артерии. В первые дни, а иногда недели, может поддерживаться гипоксия за счет направления потока крови из легочной артерии в аорту, минуя малый круг.

После рождения содержание газов в крови ребенка меняется, однако оно по-прежнему существенно отличается от газового состава крови взрослого человека. Содержание кислорода и углекислого газа в крови детей ниже, чем у взрослых. Наблюдается состояние физиологической гипоксемии и гипокапнии.

Ввиду незрелости аппарата дыхания и, соответственно, неэффективности реберного дыхания у новорожденных имеет место диафрагмальное дыхание.

С возрастом происходит уменьшение угла наклона ребер по отношению к позвоночнику, соответственно увеличивается объем легких. В связи с этим увеличивается глубина и снижается частота дыхания – от 30–70 дыханий в минуту у новорожденных до 12–18 у взрослых.