CC BY
24
УДК 612.28
СОСТОЯНИЕ ФУНКЦИЙ РАБОТНИКОВ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРА РФ С ПОЗИЦИЙ СИНЕРГЕТИКИ
В.М. ЕСЬКОВ, М.А. АНДРЕЕВСКИХ, Е.А. МИШИНА, В.В. ПОЛУХИН*
В связи с расширением использования автоматизированных систем, управление которыми носит монотонный характер с минимальными физическими нагрузками (например, для машинистов), большое значение приобретают состояния организма, связанные с утомлением, ослаблением внимания и сонливостью. Все это влечет за собой возникновение опасного переходного состояния «бодрствование - сон» и повышенную вероятность возникновения аварийных ситуаций. Поэтому проблема диагностики, контроля и коррекции функционального состояния (ФС) человека, работающего в условиях, требующих длительного или повышенного внимания при депривации сна или при нарушении нормального цикла «бодрствование - сон», является актуальной.
Помощники
□ Средний возраст D Проживание на Севере 11 Стаж работы
ниями: заболевание органов дыхания - 57%, заболевание органов слуха - 16 % , вибрационная болезнь - 15 %, профессиональные заболевания обусловлены длительным воздействием вибрации. Последнее характеризуется изменениями сосудов конечностей, нервно-мышечного и костно-суставного аппарата [2, 3].
Таблица 1
Результаты идентификации параметров аттракторов поведения вектора состояния организма машинистов перед рейсом и после (xi -СИМ Х2 — ПАР хз — ЧСС Х4 — SPO2 х5 — VLF мс2 х6 — LF мс2 Х7 — HF мс2 х8 — Total мс2 Х9 — LF norm % Х10 — HF norm % xn — LF/HF)
Количество измерений N = 37 размерность фазового пространства 11 Количество измерений N=37 размерность фазового пространства 11
IntervalX0= 48 AsymmetryX0= 0.2923 IntervalX1= 15 AsymmetryX1= 0.1157 IntervalX2= 60 AsymmetryX2= 0.0382 IntervalX3= 6 AsymmetryX3= 0.1422 IntervalX4= 416 AsymmetryX4= 0.2453 IntervalX5= 4 900 AsymmetryX5= 0.2228 IntervalX6= 6 793 AsymmetryX6= 0.3064 IntervalX7= 2 583 AsymmetryX7=0.3418 IntervalX8= 51 AsymmetryX8= 0.0894 IntervalX9= 51 AsymmetryX9= 0.0894 IntervalX10= 31.3 AsymmetryX10=0.3567 Interval2X0= 29 Asymmetry2X0= 0.2980 nterval2X1= 15 Asymmetry2X1= 0.0964 Interval2X2= 101 Asymmetry2X2= 0.2310 Interval2X3= 99 Asymmetry2X3= 0.4495 Interval2X4= 374 Asymmetry2X4= 0.3175 Interval2X5= 8 048 Asymmetry2X5= 0.2065 Interval2X6= 8 029 Asymmetry2X6= 0.1895 Interval2X7= 2 031 Asymmetry2X7= 0.1993 Interval2X8= 93 Asymmetry2X8= 0.3092 Interval2X9= 45 Asymmetry2X9= 0.0143 Interval2X10= 13.79 Asymmetry2X10= 0.1732
General asymmetry value Rx = 2 512.7623 General V value Vx = 7.6*1023 General asymmetry value Ry = 2 293.0967 General V value Vy = 1.2*1025
Рис 1. Средние показатели возраста, периода проживания на Севере и стажа работы у машинистов и их помощников
На железной дороге для обеспечения безопасности движения и четкого взаимодействия в процессе работы состав бригады машины должен быть постоянным. Персональный состав бригады локомотива для совместной работы комплектуется два раза в год (к летним и зимним путевым работам) с учетом деловых и моральных качеств, психологической совместимости работников и объявляется приказом начальника предприятия. При этом, состав бригады комплектуется так, что к машинисту или помощнику машиниста (со стажем работы менее одного года) должен прикрепляться соответственно опытный помощник или машинист. Машинист машины не имеет права передавать управление машиной другим лицам за исключением машиниста-инструктора и дублера машиниста. Машинисту машины во время работы запрещается отлучаться с машины. Когда возникает такая необходимость, машинист обязан остановить машину в месте, обеспечивающем безопасность пропуска подвижного состава, затормозить и закрепить ее от самопроизвольного ухода в соответствии с установленным на железной дороге порядком, оставить машину под наблюдением помощника машиниста.
Рис. 2. Результаты измерений интегративных показателей состояния симпатической (SIM) и парасимпатической (PAR) нервной системы и частоты сердечных сокращений перед рейсом и после
При такой большой ответственности, которая возложена как на машинистов, так и на их помощников наряду с высоким психоэмоциональным напряжением, действуют еще и так называемые факторы обитаемости - шум, вибрация, избыточное или наоборот недостаточное световое излучение и т.д. Все это ведет к росту утомляемости снижению внимания и времени реакции на опасность и плюс ко всему повышенный риск профессиональных заболеваний. На Западно-Сибирской железной дороге машинисты чаще страдают следующими профессиональными заболева-
Материалы и методы. В наших исследованиях изучались показатели функциональных систем организма у машинистов и их помощников Сургутской железной дороги. Регистрация параметров производилась перед рейсом и после. В исследовании участвовало 37 машинистов и 36 их помощников мужского пола. Эксперимент происходил с 22 по 27 июня 2008 года - круглосуточно. Обследования машинистов производились стандартны-
ми методами вариационной пульсометрии с определением параметров активности симпатической (СИМ) и парасимпатической (ПАР) ВНС и частоты сердечных сокращений (ЧСС) и спектральные характеристики сердечного ритма. Для обработки полученных данных применялись стандартные методы математической статистики и методы теории хаоса и синергетики. Определялись объемы аттракторов движения вектора состояния организмов машинистов и их помощников перед рейсом и после. Высчитывались показатели коэффициентов асимметрии [1].
Результаты. В опыте принимали участия машинисты средний возраст, которых составлял 49,14+5,53, период проживания на Севере 22,14+1,14 и стаж работы в данной профессии -19,67+1,77. Средний возраст помощников машинистов составлял 29,52+1,29, период проживания на Севере 16,11+1,62 , стаж работы в данной профессии - 4,74+0,73 (см. рис. 1). Средняя продолжительность рейса составляла от 7 до 15 часов. Из рис. 2 и 3 видно, что показатели активности симпатической системы значительно выше у машинистов в связи с более интенсивными эмоциональными и мышечными нагрузками. Машинист не имеет права передавать управление машиной другим лицам, машинисту машины во время работы запрещается отлучаться с поезда.
ас ас 4с 2с с
□ СИМ
ВПАР
ОЧСС
* СурГУ
Рис. 3. Результаты измерений интегративных показателей состояния симпатической (SIM) и парасимпатической (PAR) нервной системы и частоты сердечных сокращений перед рейсом и после
Поэтому у машинистов перед рейсом показатели активности симпатической нервной системы составляли 12,2+3,03, а помощников машинистов - 5,6+1,59. После рейса у машинистов и их помощников происходит достоверное снижение показателей активности симпатического компонента нервной системы и фазатон мозга переходит в более тоническое состояние. Это связано с активацией процессов в организме, направленных на восстановление общего гомеостаза после тяжелой рабочей смены.
При использовании запатентованной программы Identity 4 получены две табл. 1 и 2. представляющие размеры каждого из интервалов Axi для соответствующих параметров порядка Xi и показатели асимметрии (Asy-try) для каждой координаты х,-. В
этих таблицах представлены размеры этих интервалов (колонки Interval X1), число параметров порядка (m= 11). Итоговые значения (по всем координатам) показателя асимметрии (rX) и общий объём многомерного параллелепипеда V (General V value), которые в итоге дают представление о параметрах. Отметим, что размерность фазового пространства в двух случаях (перед рейсом и после) одинакова (m=11)
Это означает, что число признаков, в которых определялся вектор состояния организма машинистов и их помощников (для этих двух состояний показателей функциональных систем организма) велико. Однако следует говорить о подпространстве (т.е. m=k), т.к. реальное пространство признаков гораздо больше. Из табл. 1 и 2 четко прослеживается увеличения показателей объема аттрактора движения вектора состояния организмов машинистов и их помощников и показателей асимметрии (расстояние между геометрическим центром и статистической дисперсией) после рейса. Причем у помощников параметры General V value V увеличиваются на четыре порядка, а у машинистов на два.
Изначально перед рейсом у помощников машинистов General V value был выше в сравнении с аналогичными параметрами у машинистов. Например, у машинистов перед рейсом параметры General V value V составляли 7.6*1023, а у помощников машинистов он на целый порядок больше 2.5*1024. Увеличение аттракторов вектора состояния организма машинистов и их помощников после рейса говорит об увеличении степени разброса в фазовом пространстве состояний вектора состояния организмов испытуемых. Отметим, что расширение границ аттрактора сигнализирует о том, что некоторые работники железной дороги входят в область патологии, которая вполне еще и не проявляется. Однако показатели кардио-респираторной системы уже сигнализирует о неудовлетворительной адаптации к тяжелым условиям труда.
Литература
1.Еськов В.М. и др. Синергетика в клинической кибернетики : монография.- Ч. II. Особенности саногенеза и патогенеза в Ханты-Мансийского автономного округа - Югры.- Самара : Офорт, 2007.- 292 с.
2.Еськов В.М и др. Методы исследования фазатона мозга человека в аспекте единства нейромоторного, нейротрансмиттер-ного и вегетативного системокомплексов: Монография : Реабилитационно-восстановительные технологии в физической культуре, спорте, восстановительной, клинической медицине и биологии.- Тула, 2004. - С. 243-275.
3.Синергетика: Исследования и технологии /Под ред. Г.Г. Малинецкого.- М.: ЛКИ, 2006 - 224 с.
4.Вороненко (Ковалева) Е.С., Земцовский Э.В. // Мат-лы юбил. научно-практ. конф. «Актуальные проблемы диагностики, лечения и профилактики заболеваний», посвященной 200-летию Мариинской больницы. Вып. 2. - СПб.: .СПБГПМА, 2003.- С.16.
УДК 681.3
ОЦЕНКА ХАОТИЧЕСКОЙ ДИНАМИКИ ПОВЕДЕНИЯ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА ПОСЛЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ
В.М. ЕСЬКОВ, С.И. ЛОГИНОВ, М.Н. МАЛЬКОВ, А.С. СНИГИРЕВ1
Почти повсеместно, особенно в условиях Севера РФ, отмечается существенное снижение общего объема движений (гипокинезия), в том числе и движений силового характера (гиподинамия) [1]. Большая часть физической работы, выполняемой человеком в повседневной жизни, представлена работой по дому, самообслуживанием, перемещением в пространстве. Современные люди в большинстве своем стали меньше ходить пешком и больше ездить на транспорте. В жизни человека существенно уменьшилось количество эпизодов в течение дня, когда физические динамические нагрузки осуществляются при частоте сердечных сокращений равной 120-140 у/мин. В сумме такие эпизоды (10-20 и более минут в день) даже без регулярных занятий физкультурой могли бы обеспечить человеку достаточный для здоровья уровень физической активности [4]. Физические нагрузки динамического характера, моделируемые в лабораторных
условиях, весьма разнообразны. Это различные нагрузочные тесты с использованием велоэргометра, тредмила или ступенек. В зависимости от цели эксперимента они позволяют дозировать нагрузки и определять уровень физической работоспособности по изучению динамики поведения вектора состояния организма человека (ВСОЧ) на Севере РФ [1,4].
Контингент и методы. В исследовании приняли участие 18 студентов Сургутского госуниверситета в возрасте 17-20 лет. Исследование было спланировано и проведено в виде двух 5-ти минутных дозированных динамических физических нагрузок на велоэргометре по методике Карпмана и соавт. (1988) [3]. При помощи пульсоксиметра «ЭЛОКС-01С2» и программы «ELO-GRAPH» изучали показатели вариабельности сердечного ритма (ВСР) [3,5]. Специальным фотооптическим датчиком в положении сидя в течение 5 мин регистрировали мгновенные значения ЧСС, активность симпатического (СИМ) и парасимпатического отдела (ПАР) вегетативной нервной системы (отн.ед.), уровень насыщения гемоглобина крови кислородом SpO2 (%), вагосимпа-тический баланс LF/HF (отн.ед.), стандартное отклонение NN интервалов SDNN (мс), индекс напряжения Баевского (отн.ед.). Методами частотной области рассчитывали спектральные показатели ВСР (быстрое преобразование Фурье со спектральным окном Хэмминга): мощность спектральной плотности (в мс2) в высокочастотном (HF, 0,15 - 0,4 Гц), низкочастотном (LF, 0,04 -0,15 Гц) и очень низкочастотном (VLF, < 0,04 Гц) диапазонах. Определяли величину артериального давления (АД) (по Короткову) и показатель двойного произведения (ДП) (отн.ед.). Обработку полученных результатов проводили при помощи авторской программы «Идентификация параметров аттракторов поведения вектора состояния биосистем в m-мерном фазовом пространстве», предназначенной для исследования систем с хаотической организацией [2]. Производили расчет координат граней, их длины, объема m-мерного параллелепипеда, ограничивающего аттрактор, хаотического и стохастического центров и показателей их асимметрии. Это давало возможность проследить изменение фазовых характеристик во времени и скорость изменения состояний системы. Показатели описательной статистики рассчитывали с помощью пакета статистических программ Statistica_6.
Результаты. В табл. 1 представлены результаты, обработки данных параметров квазиаттракторов поведения координат ВСОЧ до физической нагрузки динамического характера.
Таблица І
Результаты обработки данных аттрактора параметров кардиореспи-раторной системы студентов до динамической физической нагрузки
Количество измерений N = 18 Размерность фазового пространства = 13 Int. X0= 7.0 Asy-try X0= 0.0556 Int. X1= 15.0 Asy-try X1= 0.0000 Int. X2= 3.0 Asy-try X2= 0.1481 Int. X3= 33.0 Asy-try X3= 0.0758 Int. X4= 29209.0 Asy-try X4= 0.3348 Int. X5= 8066.0 Asy-try X5= 0.1656 Int. X6= 4212.0 Asy-try X6= 0.2422 Int. X7= 7.80 Asy-try X7= 0.1225 Int. X8= 108.0 Asy-try X8= 0.1908 Int. X9= 99.0 Asy-try X9= 0.1633 Int. X10= 25.0 Asy-try X10= 0.0600 Int. X11= 25.0 Asy-try X11= 0.1356 Int. X12= 57.0 Asy-try X12= 0.0292 General asymmetry value rX = 9922.2023 General V value vX = 3.06475801E0025
Таблица 2
Результаты обработки данных аттрактора параметров кардиореспи-раторной системы после динамической физической нагрузки
Количество измерений N = 18 Размерность фазового пространства = 13 Int. X0= 44.0 Asy-try X0= 0.1515 Int. X1= 14.0 Asy-try X1= 0.2063 Int. X2= 3.0 Asy-try X2= 0.0185 Int. X3= 38.0 Asy-try X3= 0.1696 Int. X4= 6 836.0 Asy-try X4= 0.3054 Int. X5= 3 614.0 Asy-try X5= 0.2726 Int. X6= 521.0 Asy-try X6= 0.1790 Int. X7= 13.70 Asy-try X7= 0.1914 Int. X8= 43.0 Asy-try X8= 0.1008 Int. X9= 806.0 Asy-try X9= 0.1658 Int. X10= 54.0 Asy-try X10= 0.0844 Int. X11= 22.0 Asy-try X11= 0.0530 Int. X12= 100.0 Asy-try X12= 0.0450 General asymmetry value rX = 2314.0534 General V value vX = 5.09863584E0025
1 НИИ биофизики и медицинской кибернетики при Сургутском госунивер-
ситете, г. Сургут, Энергетиков 14, СурГУ, e-mail: evm@bf. surgu.ru
Общий объем параллелепипеда, внутри которого находится квазиаттрактор движения ВСОЧ, составляет 3,06*1025 при коэф-
