CC BY
10
УДК 57.043
МАТРИЦЫ МЕЖАТТРАКТОРНЫХ РАССТОЯНИЙ В ОЦЕНКЕ ВЕКТОРА СОСТОЯНИЯ
КАРДИО-РЕСПИРАТОРНОЙ СИСТЕМЫ РАБОТНИКОВ C ВЫСОКОЙ И НИЗКОЙ ИНТЕНСИВНОСТЬЮ ТРУДА В УСЛОВИЯХ СЕВЕРНОГО ПРОИЗВОДСТВА
А.Ю. ВАСИЛЬЕВА, В.Н. КУЗНЕЦОВА, Н.А. МИТЮЩЕНКО, М.А. ФИЛАТОВ
«Сургутский государственный университет Ханты-Мансийского автономного округа - Югры», 628412, Тюменская обл., ХМАО-Югра,г. Сургут, пр-т Ленина, 1
Аннотация. Методами расчета матриц межаттракторных расстояний были выявлены различия в динамике поведения вектора состояния кардио-респираторной системы работников в условиях сменного труда до и после трудовой смены. Установлено, что работающие с низкой интенсивностью труда в суточную смену в 1,53 раза отличается по межаттракторным расстояниям от работающих в суточную смену. А у работающих с высокой интенсивностью труда в дневную и ночную смену наблюдаются отличия в 2,5 раза.
Ключевые слова: матрицы межаттракторных расстояний, квазиаттрактор, вариабельность сердечного ритма, вектор состояния организма человека.
MATRICES OF INTERATTRACTOR DISTANCES IN ASSESSMENT OF STATE VECTOR OF CARDIORESPIRATORY SYSTEM OF WORKERS WITH HIGH AND LOW WORK INTENSITY
IN THE NORTH
A.Y. VASILYEVA, V.N. KUZNETSOVA, N.A. MITYUSHCHENKO, M.A.FILATOV
Surgut State University
Abstract. We revealed distinguishes in behavior dynamics of cardiorespiratory system vector in security officers working twenty-four-hour before and after a shift. We stated that security officers with low work intensity per shift differ in 1,53 times by interattractor distances from security officers working 24-hour-shift. Security officers with high work intensity in day and night shift have distinguishes in 2,5 times.
Key words: matrices of interattractor distances, quasi-attractors, heart rate variability, human body state vector.
Введение. Большинство людей удовлетворительно переносит работу посменно, но есть и такие для которых это оказывается трудным [1]. Необходимость систематического чередования днем, вечером и особенно ночью (периодов активности и покоя) приводит к перестройке биоритма, вызывает нарушения функций различных систем [2]. Перестройка биоритма при работе в ночное время может вызывать снижение работоспособности, нарушение кровообращения, режима сна и бодрствования, а так же ряд других изменений, получивших название десинхроноза. Степень чувствительности к десинхронозу индивидуальна.
Вовремя выявить патологические состояния работников на сегодняшний день является главной задачей в области охраны и медицины труда.
Цель исследования. С использованием метода расчета матриц межаттракторных расстояний, выявить закономерности поведения параметров квазиаттракторов у работающих с высокой и низкой интенсивностью физической нагрузки.
Объект и методы исследования. Исследования проводились на группах работников, работающих в условиях высокой и низкой интенсивности труда, имеющих режим работы в дневную и ночную смены, а также суточный режим труда. Всего было обследовано 66 человек от 24 до 59 лет до начала рабочей смены и после ее окончания.
Измерения параметров вариабельности сердечного ритма работников производилось неинвазионным методом, с помощью пульсооксиметра ЭЛОКС-01 М.
Расчет матриц межаттракторных расстояний производился на основании зарегистрированных параметров функциональных систем организма (ФСО) работников, которые образовывали наборы (компартмен-ты) диагностических признаков в пределах одной фазовой координаты xi - из набора всех координат m-мерного фазового пространства с одинаковыми диагностическими характеристиками. Каждый работник, имеющий свои компаненты вектора состояния организма данного человека задавался точкой в этом фазовом пространстве состояний (ФПС). А группа испытуемых образовывала некоторый квазиаттрактор. При этом разные группы обследуемых из-за разных воздействий на них образовывали различные квазиаттракторы в ФПС и расстояния Zkf - (k и f - номера групп обследуемых) Между хаотическими или стохастическими центрами этих квазиаттракторов формируется матрица Z. Эта матрица задает все возможные расстояния между хаотическими или стохастическими центрами квазиаттракторов, описывающих состояние разных групп обследуемых до и после рабочей смены и различных по степени интенсивности труда.
Полученные расстояния между центрами k-го и f-го хаотического (или стохастического) квазиаттракторов количественно представляют степень близости (или, наоборот, удаленности) этих 2-х сравниваемых
квазиаттракторов в фазовом пространстве состояний, что является интегративной мерой оценки состояния кардио-респираторной системы (КРС) человека, находящегося в различных производственных условиях, или с учетом других различий [3-6].
Результаты и их обсуждение. Таблица 1 представляет набор межаттракторных расстояний для двух кластеров испытуемых (работников с низкой интенсивностью труда до и после смены). Параметр - расстояния между (/-ми, у-ми) хаотическими центрами квазиаттракторов двух изучаемых групп (компартмен-тов) испытуемых.
Таблица 1
Матрицы идентификации расстояний у.е.) между хаотическими центрами квазиаттракторов вектора состояния организма работающих с низкой интенсивностью труда в ночную и суточную смены до и после смены в 15-мерном фазовом пространстве
Работники до смены
Работники после смены Ночная смена (1 группа) Суточная смена (2 группа) Сумма Ср.знач.
Ночная смена (1 группа) ^=7402,54 712=7438,64 14841,18 7420,59
Суточная смена (2 группа) 721=11713,79 г22=11357,29 23071,08 11535,54
Сумма 19116,33 18795,93
Ср.знач. 9558,17 9397,97
Минимальное межаттракторное расстояние 2у отмечается при сравнении работников 1-й группы до трудовой смены с 1-й группой работников после смены, которое составляет 7^=7402,54 у.е. Продолжая сравнение с 2-й группой, отмечаем межаттракторное расстояние 112=7438,64 у.е.
Наибольшее межаттракторное расстояние можно наблюдать при сравнении работников 2-й группы после суточной смены с 1-й группой до ночной смены ^1=11713,79 у.е., а также при сравнении с 2-й группой работников до суточной смены - 722=11357,29 у.е. Полученный результат свидетельствует о влиянии производственных факторов на организм следующим образом: происходит рассогласование параметров ФСО, что наблюдается при сравнительном анализе межаттракторных расстояний 2-х групп работников (кластер работников до смены) со 2-й группой работников 2-го кластера (после смены), где наблюдаются наибольшие значения параметров В отличие от аналогичного сравнения 2-х групп кластера работников до смены с 1-й группой 2 кластера работников после смены, где установлены наименьшие значения параметра что свидетельствует о формировании состояния адекватной мобилизации для группы испытуемых, работающих в ночную смену (табл. 1).
Далее представлены результаты идентификации расстояний между хаотическими центрами квазиаттракторов вектора состояния организма работников с высокой интенсивностью труда в 15-мерном фазовом пространстве состояний.
Таблица 2 представляет набор межаттракторных расстояний для двух кластеров испытуемых (кластер работников до смены, который содержит 2 КА (работающих в дневную и ночную смены), и кластер работников после смены). Параметр 2у - расстояния между (/-ми,у-ми) хаотическими центрами квазиаттракторов двух изучаемых компартментов испытуемых.
Из таблицы 2 можно заметить, что между положением квазиаттракторов ВСОЧ работающих с высокой интенсивностью труда имеется существенная разница при сравнении двух кластеров данных до и после смены. Наибольший параметр отмечается при сравнении компартментов до и после дневной смены 733=12102,27 у.е., что свидетельствует о существенном влиянии трудовой нагрузки на параметры ФСО (табл. 2).
При общем (суммарном) значении расстояний между хаотическими центрами квазиаттракторов (при сложении всех элементов столбцов) наибольшие отличия были получены для 2-й группы после суточной смены (23071,08 абсолютно и 11535,54 усреднено). В отличие от 4-й группы работников (работающих в ночную смену в условиях) установлены наименьше значения расстояний между квазиаттракторами: 6779,06 - абсолютно и 3389,53 - усреднено.
Далее рассмотрим динамику параметра 2/ - расстояния между (к-ми, /-ми) стохастическими центрами двух изучаемых групп (компартментов) испытуемых.
Для групп работников с низкой интенсивностью труда коэффициент корреляции Спирмена Яху - 0,94, что является показателем высокой тесноты связи между матрицами межаттакторных расстояний между стохастическими и хаотическими центрами квазиаттракторов ВСОЧ.
Наибольший средний параметр отмечается после суточной смены 3666,29 у.е., а наименьший после ночной смены 1948,87 (табл. 3).
Таблица 2
Результаты идентификации расстояний ,у.е.) между хаотическими центрами квазиаттракторов вектора состояния организма работников с высокой интенсивностью труда до и после смены в 15-
мерном фазовом пространстве
Работники до смены
Работники после смены Дневная смена (3 группа) Ночная смена (4 группа) Сумма Ср.знач.
Дневная смена (3 группа) 7 33= 12102,27 7 34= 6630,30 18732,57 9366,29
Ночная смена (4 группа) 7 43= 1896,53 744= 4882,53 6779,06 3389,53
Сумма 13988,80 11512,83
Ср.знач. 6999,4 5756,42
Таблица 3
Матрицы идентификации расстояний ^¡фу.е.) между стохастическими центрами для работающих с низкой интенсивностью труда в ночную и суточную смены до и после выполнения дозированной физической нагрузки в 15-мерном фазовом пространстве
Работники до смены
Работники после смены Ночная смена (1 группа) Суточная смена (2 группа) Сумма Ср.знач.
Ночная смена (1 группа) 7ц=1918,29 712=1979,45 3897,74 1948,87
Суточная смена (2 группа) 721=3885,35 722=3447,23 7332,58 3666,29
Сумма 5803,64 5426,68
Ср.знач. 2901,82 2713,34
Таблица 4
Результаты идентификации расстояний у.е.) между стохастическими центрами для работников с высокой интенсивностью труда до и после смены в 15-мерном фазовом пространстве
Работники до смены
Работники после смены Дневная смена (3 группа) Ночная смена (4 группа) Сумма Ср.знач.
Дневная смена (3 группа) 7 33=2804,75 7 34= 687,35 3492,10 1746,05
Ночная смена (4 группа) 7 43= 1225,56 744= 1852,59 3078,15 1539,08
Сумма 4030,31 2539,94
Ср.знач. 2015,16 1269,97
Отличающиеся результаты получены для матриц идентификации расстояний (Ху, у.е.) между стохастическими центрами для работающих с высокой интенсивностью труда (табл. 4).
Коэффициент корреляции Спирмена Яху - 0,73 между матрицами межаттакторных расстояний между стохастическими и хаотическими центрами квазиаттракторов ВСОЧ, что значительно ниже связи между двумя этими показателями в группах с низкой интенсивностью труда. Наибольший параметр также отмечается при сравнении компартментов до и после дневной смены 733=12102,27 у.е., но динамика матриц межаттакторных расстояний между стохастическими центрами квазиаттракторов вектора ВСОЧ по усредненным значениям до и после трудовой смены резко отличается: рост усредненных межаттакторных расстояний между стохастическими центрами квазиаттракторов вектора состояния работников после смены
наблюдается в 4-й группе, а снижение в 3-й группе (что является диаметральным результатом по сравнению с хаотическими матрицами).
Выводы. Наибольшие межаттракторные расстояния в группах работающих с низкой интенсивностью труда наблюдаются у работников после суточной смены, что позволяет идентифицировать данные условия труда как наиболее неблагоприятные.
В группах, работающих с высокой интенсивностью труда, более выраженные изменения параметров КРС наблюдается у работников в дневную смену, что может быть связано с тем, что до начала смены в утренние часы напряжение ФСО работников меньше после сна.
Прослеживается динамика в сторону уменьшения расстояний между хаотическими центрами квазиаттракторов вектора состояния организма работников по усредненным значениям в утренние часы и увеличения в вечерние.
Литература
1. Агаджанян, Н.А. Стресс, физиологические аспекты адаптации, пути коррекции / Н.А. Агаджанян, С.В. Нотова.- Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2009.- С. 18-57.
2. Еськов, В.М. Системный анализ и синтез изменений физиологических параметров студентов Юг-ры в условиях выполнения физической нагрузки / В.В. Козлова, К.А. Баев, А.Р. Балтиков, О.В. Климов // Вестник новых медицинских технологий.- 2008.- Т. XV.- № 4.- С. 203-206.
3. Еськов, В.М. Матрицы межаттракторных расстояний в оценке эффективности лечения больных с микст-патологией, постоянно проживающих в условиях севера./ В.М. Еськов, В.Ф. Ушаков, О.В.Ефимова, О.Н. Конрат // Системный анализ и управление в биомедицинских системах.- 2013.- Т. 12.- №2.- С. 373-378.
4. Газя, Г. В. Анализ и синтез параметров вектора состояния вегетативной нервной системы работников нефтегазовой отрасли / Г.В. Газя, А. А. Соколова, В.Н. Ярмухаметова // Системный анализ и управление в биомедицинских системах.- 2012.- Т.11.- №4.- С. 886-892.
5. Eskov, V.M. Determination of the degree of synergism of the human cardiorespiratory system under conditions of physical effort / V.M. Eskov, V.V. Eskov, A.S. Braginskii, A.S. Pashnin // Measurement Techniques (Medical and Biological Measurements).- 2011. - V. 54 (7).- P. 832-837.
6. Eskov, V.M. Characteristic features of measurements and modeling for biosystems in phase space of states medical and biological measurements / V.M. Eskov, V.V. Eskov, O.E. Filatova // Measurement Techniques.-2011.- Vol. 53.- No. 12.- P. 1404-1410.
