CC BY
1
Так, при остром бронхите ЖЕЛ снижается на 15—20%, а при тяжелом остром бронхите — на 80%. При хроническом бронхите в зависимости от тяжести процесса можно привести следующие цифры.
Легкая форма — легочная недостаточность (ЛН) I стадии — ЖЕЛ составляет 92,2—99% от нормы; средняя тяжесть (ЛН II степени) — 77±12,1%; тяжелая форма (ЛН III степени) — 58± 13,2%; декомпенсированная ЛН—49+ 10%.
При острой очаговой пневмонии ЖЕЛ составляет 64% от нормы, а при гриппозной пневмонии— 60%.
При хронической пневмонии без бронхоспаз-мов в зависимости от стадии ЖЕЛ составляет (в % от нормы): I стадия 87 ± 3; Па стадия 62 + 3; 116 стадия 52+1; III стадия 37,4 + 2.
Чтобы перейти от ЖЕЛ к площади поверхности мембраны S,„ воспользуемся следующими предпосылками. Известно, что воздух диффундирует через альвеолы, причем поверхности альвеол, через которые происходит диффузия, с достаточной степенью точности можно считать сферическими. Общая площадь этих поверхностей представляет собой Sm и равна 90 м2.
С другой стороны, ЖЕЛ в норме составляет «4,9 - Ю-3 м3.
Пусть поверхность альвеол представима п-«сферами» с радиусом R, тогда:
4 • л • /?2 - и —90,
4/3 - л • /?3 -/7 = 4,9 • 10~3.
(13)
Уравнения (13) позволяют оценить число альвеол (« = 2,6846 • Ю10) и радиус «сфер» (/?= 1,6(3)-10~5 м) в норме.
При развитии патологического процесса под воздействием экологических факторов уменьшается ЖЕЛ, а это означает, что некоторое количество альвеол «не работает». Из уравнений (13) видно, что, с одной стороны, ЖЕЛ пропорциональна количеству сфер, с другой — площадь поверхности мембраны также пропорциональна количеству сфер, т. е. при заболеваниях оставшаяся площадь поверхности мембраны 5*, определится следующим образом:
где 8 =
s т — Sm • 8,
ЖЕЛ (при соответствующем заболевании) ЖЕЛ (в норме)
(14)
Из формулы (8) следует, что КО пропорционально 5,„, а это означает при сделанных ранее предположениях, что
КО = КО*-5. Теперь формула (4) примет вид:
V=h [КО* (8-fi)] • h [КО* (/2 - 8)] х J 1-sign [KOw(8-l)] 8-1
(15)
+
2 l-/i I +sign [KOn (8— 1)] 8-1
+
/2-1
Окончательно имеем:
И=А(6-/,)-h (/2-8)
.8-/, I-/,'
(16)
Выводы. 1. В результате анализа математической модели экопагологии верхних дыхательных путей построен критерий для оценки жизнеспособности системы дыхания и предложены формулы для расчета диффузионной способности легких, напряжения кислорода в легочном капилляре и альвеолярном пространстве.
2. Предложенный подход к построению критерия жизнеспособности системы дыхания позволяет разработать уравнения для оценки экологической нагрузки на соответствующие функции и системы организма и прогнозировать жизнеспособность систем с учетом изменяющихся экологических факторов.
3. Аналогичный подход к построению критериев жизнеспособности может быть положен в основу оценки состояния других систем организма как на индивидуальном, так и популяционном уровне.
Литература
1. Данилов И. П. Хронический бронхит.— Минск, 1989.
2. Жиропкин А. Г. Кислород. Физиологическое и токсическое действие.—Л., 1972.
3. Каркушко О. В., Иванов Л. А. Гипоксия и старение.— Киев, 1980.
4. Молчанов Н. С. Острые пневмонии.— Л., 1965.
5. Молчанов Н. С. Клиника и лечение острых пневмоний.— Л., 1971.
6. Молчанов Н. С. Хронические пневмонии.—М., 1977.
7. Сильвестров В. П. Пневмония.— М., 1987.
8. Шершень Г. Д. Хронический бронхит.— М., 1984.
9. Cohn J. Е., Carrol D. G.. Armstrong В. W.. Riley R. L.//J. appl. Physiol.—1954,—Vol. 10.—P. 582—592.
Поступила 21.04.94
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ. 1994 УДК 614.7-07-681.31
П. И. Гуменер, Е. В. Бородина, С. Л. Ковалькова, В. К. Щеголъков
МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ИНДИВИДУАЛЬНОМУ ГИГИЕНИЧЕСКОМУ РЕГЛАМЕНТИРОВАНИЮ ПАРАМЕТРОВ СРЕДЫ ПРИ ПОМОЩИ КОМПЬЮТЕРНОГО ТЕСТА
НИИ гигиены и профилактики заболеваний детей, подростков и молодежи ГКСЭН РФ, Москва
Одной из методологических трудностей гигиенической оценки влияния среды на человека является проблема согласования «усредненного» подхода с индивидуальным. С. М. Громбах указывает, что индивидуальное гигиеническое
нормирование наилучшим образом способствует укреплению здоровья и развитие данного организма, но далеко не всегда осуществимо; поэтому в качестве оптимального подхода им предложено использовать выделение «особых»
групп, объединенных определенными признаками [9].
В данной работе рассматривается возможность использования индивидуального подхода при регламентировании уровней освещенности на рабочем месте оператора персонального компьютера (ПК).
Условием применения такого подхода является возможность обеспечения анализа системы человек— среда (СЧС) путем экспресс-диагностики. Состояние СЧС рассматривается в ряде работ в качестве показателя состояния организма человека, позволяющего оценить взаимодействие организма и окружающей среды [3, 11, 15].
В клинике возможность индивидуально корректируемой терапии была достигнута при помощи текущей диагностики и прогнозирования состояния организма [14].
В гигиене текущая диагностика СЧС может быть осуществлена на основе оценки изменений характеристик функционального состояния организма индивида в оптимальных и контролируемых условиях.
Сущность подхода к индивидуальной диагностике состояния СЧС схематически представлена на рисунке. Исследование начинается с получения индивидуальной характеристики (ИХ) изменений функционального состояния организма, например, у обследуемого А при воздействии оптимальной интенсивности фактора (ОФ) — ИХ-ОФ-А (см. рисунок, а). Затем определяется ИХ при воздействии контролируемой интенсивности фактора (КФ) — ИХ-КФ-А. Выявление существенных отличий ИХ-КФ-А от ИХ-ОФ-А позволяет оценить КФ и обеспечить корректирование его влияния. Управление может осуществляться путем
а б
в
Схемы индивидуальной диагностики состояния СЧС.
а—при управлении индивидуальным КФ путем выдачи инструкции на дисплей (Д); о—при управлении индиьидуальным КФ блоком автоматического управления (БУ); в — при групповом управлении КФ блоком управления «особой» группой (БУО). Остальные обозначения см. в тексте.
воздействия на КФ специального блока автоматического управления (БУ)—см. рисунок, б, но не менее эффективным может являться воздействие непосредственно самого обследуемого на основе информации с дисплея (Д), при этом автоматическая диагностика дополняется субъективной оценкой ситуации (см. рисунок, а).
Индивидуальная диагностика может быть дополнена групповой «особой» по С. М. Громбаху. В этом случае сигналы от нескольких обследуемых, например от А, В и С (см. рисунок, в), суммируются при помощи групповой диагностической модели (ГМО), информация из которой определяет управление интенсивностью фактора при воздействии на всю группу блока управления «особой» группой (БУО).
Индивидуальная диагностика состояния СЧС возможна при наличии следующих предпосылок: 1) диагностика основана на характеристиках, информативных при оценке состояния конкретной СЧС; 2) количественное сопоставление состояния системы при оптимальных условиях по сравнению с контролируемыми условиями обеспечивает статистическую достоверность на основе данных, полученных у одного человека.
Рассмотрим проблему индивидуальной диагностики состояния СЧС на примере системы оператор ПК — освещенность.
Для обеспечения первого условия индивидуальной диагностики состояния СЧС использовали: а) информативность характеристики функционального состояния зрительного анализатора при выявлении влияния компьютерной работы [16, 17]; б) информативность динамической характеристики физиологических показателей в дополнение к статической.
ИХ влияния факторов на функциональное состояние организма оператора получали при минимизации физиологической информации с использованием показателей работоспособности. Компьютеризировав корректурную пробу по тестам Анфимова [2], в качестве показателей функционального состояния зрительного анализатора была принята точность работы (по количеству ошибок) — О, скорость работы (по длительности просмотра строки) — В и продуктивность зрительной работы — Л1.
Эти показатели изучали при простом задании (ПЗ), связанном с выявлением заданной буквы в тесте Анфимова, и при дифференцировочном задании (ДЗ), требующем выявления той же буквы только в сочетании с другой, определенной буквой.
При этом использовали как усредненные показатели за время всего тестирования (статические характеристики 1 —18 в табл. 1, так и развертывание этих показателей во времени, т. е. характеристики процессов (динамические характеристики 19—36 в табл. 1). Статистически установлена информативность всех 36 показателей.
1 Продуктивность зрительной работы Л вычисляется по формуле [13]:
N
Л = у(1 +р\о&2р+( 1 -/>)1оё2(1 -р),
где N—число всех ответов; / — время, затраченное на решение задания; п — число правильных ответов; р— вероятность правильных ответов.
Та б л и ц а 1
Порядковые номера информативных показателей зрительной работоспособности (/')
Показатель работоспо- Статические характеристики Динамические характеристики
собности *пз *дз *кз CTni <*л> <*Ь Ппз Пд, Пкз Ащ АЛ1 А кз
О 1 2 3 10 И 12 19 20 21 28 29 30
В 4 5 6 13 14 15 22 23 24 31 32 33
R 7 8 9 16 17 18 25 26 27 34 35 36
Та б л и ц а 2
Индивидуальные характеристики системы оператор ПК — уровни освещенности
Интегральная характеристика работоспособности Статическая Динамическая
№ п/п Обследуемый средняя дисперсия период колебаний амплитуда колебаний
M+s 1—36 х-М 1—9 a!+¿ 10—18 П+s 19—27 А+.5 28—36
1 К-ев 0,52 + 0,09 0,44 + 0,18 0,46 + 0,19
2 Г-ва 0,40 + 0,04 0,24 + 0,14 0,59 + 0,06
3 Б-ва 0,38 + 0,07 0,11+0,13 0,39 + 0,18
4 К-ва ' 0,30 + 0,05 0,32 + 0,15 0,39 + 0,11
5 С-ва 0,26 + 0,05 0,19 + 0,13 0,25 + 0,14
6 П-ко 0,17 ±0,08 0,39 + 0,20 0,33 + 0,14
7 Щ-ов -0,17 + 0,05 -0,10 + 0,18 -0,20 + 0,13
8 Б-на -0,08 + 0,07 -0,07 + 0,15 -0,10 + 0,31
9 Я-ва -0,06 + 0,11 -0,05 ±0,36 -0,36 + 0,10
0,21 ±0,09 0,27 ±0,03 0,09 ±0,08 0.04 ±0,01 0,11 ±0,03 -0,07 ±0,08 0,00±0,14 -0,03 ±0,09 0,06 ±0,05
0.99 ±0,04 0.51 ±0,03 0.92 ±0.06 0.45 ±0,07 0.50 ±0,07 0.02 ±0,04 -0.40 ±0,07 -0.12 + 0,09 0.12±0,14
Та б л и ц а 3
Достоверность индивидуальных характеристик сисгемы оператор ПК — уровни освещенности (р)
Интегральная характеристика работоспособности М Статическая Динамическая
№ н/п - Обследуемый средняя X дисперсия период колебаний П амплитуда колебаний А
1 К-ев <0,01 >0,05 >0,05 >0,05 <0,01
2 Г-ва <0,01 >0,05 <0,01 <0,01 <0,01
3 Б-ва <0,01 >0,05 >0,05 >0,05 <0,01
4 К-ва <0,01 >0,05 <0,05 <0,05 <0,01
5 С-ва <0,01 >0,05 >0,05 <0,05 <0,01
6 П-ко >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05
7 Щ-ов >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05
8 Б-на >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05
9 Я-ва >0,05 >0,05 <0,01 >0,05 >0,05
Автоматизированное тестирование проводилось в 2 этапа: 1-й — в условиях оптимального освещения (ОФ): 230 лк на поверхности экрана и 400 лк на поверхности клавиатуры, что соответствует нормируемым уровням освещенности в кабинетах вычислительной техники и дисплейных классах [5, 7, 8]; 2-й — в условиях контролируемого освещения (КФ): 70 и 90 лк соответственно.
Алгоритм программного обеспечения теста2 включал:
1) обеспечение диалогового режима работы ПК на основе 1-й инструкции о простом задании (ПЗ), в котором указывалась заданная буква в высвечиваемой строке, под которую следует подвести курсор и нажатием клавиши «пропуск» ее пометить. После просмотра всей строки нажатием клавиши ВК вызывается следующая строка. После 10-й строки появляется 2-я инструкция о диф-ференцировочном задании (ДЗ) и вновь вызывается 10 строк;
2) отслеживание и сохранение следующих параметров при просмотре каждой строки: а) число
' Программное обеспечение на языке С разработано В. К. Щегольковым и С. В. Петренко.
ошибок — О, б) продолжительность просмотра каждой строки (в с) — В, в) продуктивность зрительной работы (в усл. ед) — R;
3) вычисление индивидуальной диагностической модели — М на основе формулы:
i 36 с —Г
18 1 = ¡ С ¡0 + С ¡k
где i—порядковый номер информативного показателя зрительной работоспособности (1—36, см. табл. 1); М—интегральная характеристика отличий показателей зрительной работоспособности в контролируемых условиях по сравнению с оптимальными; С,•„, Cik — величины информативных показателей при воздействии ОФ и контролируемого фактора КФ.
В табл. 1 хПз, *дз и *кз обозначают величины О, В и R при простом задании, дифференцировоч-ном задании и при комплексе этих заданий (КЗ); с^пз, Стдз, ст^з—дисперсии хпз, хаз и хкз; Апз, Ад3 и А кз — амплитуда колебаний соответствующих процессов; Ппз, Пдз и Пкз — периоды колебаний соответствующих процессов;
4) управление освещением при помощи инструкции оператору, высвечиваемой на экране дисплея.
Рассмотрим результаты индивидуальных характеристик состояния СЧС при изучении различных условий освещения во время работы на ПК. По интегральному показателю М у части обследуемых (операторы 1—5, табл. 2) влияние контролируемого освещения (КФ) отличается от влияния оптимального освещения (ОФ) — разница достоверна (/><0,01, табл. 3). У другой части операторов (6—9, см. табл. 2) по указанному показателю достоверной разницы не отмечается (/>>0,05). Значение индивидуального подхода в гигиенической характеристике находит отражение в том, что контролируемые уровни освещенности для одних операторов (1—5, см. табл. 2) оказались недостаточными, для других (6—9, см. табл. 2) — достаточными.
Полученные данные позволяют считать, что для группы операторов 1—5 снижение уровней освещенности на экране дисплея до 70 лк и на поверхности клавиатуры до 90 лк существенно ухудшает их зрительную работоспособность. У группы операторов 6—9 изменения условий освещения не вызывает ухудшения показателей работоспособности.
В методическом плане индивидуальная диагностика требует особого внимания к обеспечению статистической достоверности, что может быть достигнуто путем накопления информации в интегральной характеристике. Так, у операторов 1—5 выявлена высокая достоверность интегральной характеристики М (/><0,01)— 100% случаев, хотя статические показатели (х и ст2) достоверны 20%, а динамические (ПиА) — в 80% случаев (см. табл. 3). Это позволяет при управлении изучаемым фактором ориентироваться на достоверность интегральной характеристики, которая включает в себя как статические, так и динамические характеристики зрительной работоспособности операторов.
Наш экспериментальный материал подтвердил целесообразность дополнения статических характеристик показателей работоспособности динамическим. Это согласуется с данными литературы о большой информативности медленных колебаний физиологических процессов биоэлектрической активности головного мозга [1, 6, 12], сердечного ритма [4], биоэлектрической активности мышц [10].
В статье рассматривается одна из возможностей применения в гигиене принципа индивидуального регламентирования параметров среды, основанного на текущей диагностике изменений состояния СЧС в изучаемых условиях при контролируемом факторе по сравнению с оптимальными условиями. Важным преимуществом такого подхода является повышение точности диагностики состояния СЧС путем учета индивидуальных особенностей организма и его адаптивных характеристик в отношении воздействия данного фактора на данном отрезке време-
ни. Этот подход представляет отдельный интерес для гигиены детей и подростков, в которой индивидуальное и «особое» регламентирование факторов окружающей среды чрезвычайно актуально. Индивидуальная оценка позволяет ранжировать степень «достаточности» факторов для отдельных обследуемых, что может быть использовано, например, при профотборе и решении некоторых эргономических вопросов.
Выводы. 1. Разработанный методический подход позволяет осуществить индивидуальное гигиеническое регламентирование параметров окружающей среды, что повышает качество гигиенических исследований путем улучшения оценки взаимодействия организма и среды.
2. Для обеспечения высокой надежности индивидуального гигиенического регламентирования среды необходимо использовать информативность интегрального показателя работоспособности, включающего в себя как статические, так и динамические характеристики.
Литература
1. Аладжанова Н. А. Психофизиологические аспекты сверхмедленной ритмической активности головного мозга.— М„ 1979.
2. Антропова М. В. Работоспособность учащихся и се динамика в процессе учебной и трудовой деятельности.— М„ 1968.
3. Ахутин В. М., Новосельцев В. Н.Ц Инженерная физиология и моделирование систем организма.— Новосибирск, 1987,—С. 7—17.
4. Боевский Р. М. Прогнозирование состояний на грани нормы и патологии.— М., 1979.
5. Белявская В. И., Ковалькова С. Л. // Гигиенические проблемы компьютеризации общественной школы.— М., 1988.— С. 87—91.
6. Василевский H. Н. Экологическая физиология мозга.— Л., 1979.
7. Васильев X. //Пробл. на труда.— 1985.—№ 1.
8. Временные санитарно-гигснические нормы и правила устройства, оборудования, содержания и режима работы на персональных ЭВМ и ВТ в кабинетах ВТ и дисплейных классах всех типов средних учебных заведений № 5146-89,—М„ 1990.
9. Громбах С. M. IIОхрана здоровья детей.— М., 1979.— Вып. 7.—С. 166—186.
10. Гумепер П. И. // Гиг. и сан,—1980.—№ 12,—С. 27—31.
11. Дартау А. /¡.//Методы биокибсрнстического анализа функционального состояния спортсменов-подростков.— М„ 1977,—С. 43—57.
12. Илюхина В. А., Данько С. Г. ЦФизиология человека.— 1986.—Т. 12, № 1,—С. 25—37.
13. Коган А. И., Севастьянов Б. А.//Механизмы кодирования зрительной информации.— М., 1966.—С. 80—89.
14. Лищук В. A. JI Применение математических моделей в клинике сердечно-сосудистой хирургии.— М., 1980.— С. 155—170.
15. Новосельцев В. Н., Гуменер П. //.//Методы биокибернетического анализа функционального состояния спортсменов-подростков.— М., 1977.— С. 31—42.
16. Романов Г. М., Туркина И. В., Колпащиков Л. С. Человек и дисплей.— Л., 1986.
17. Bauer D./l Advantages Work with Display Units.— Amsterdam, 1987,—P. 382—393.
Поступила 10.03.94
