CC BY
11УДК 612.6+612.766.1
Н.А. Бобко
СУТОЧНЫЙ ПАТТЕРН ПОКАЗАТЕЛЕЙ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ У ОПЕРАТОРОВ КРУГЛОСУТОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Институт медицины труда АМН Украины, Киев
У диспетчеров электрических сетей, труд которых характеризуется высоким нервно-эмоциональным напряжением, выявлен инвертированный суточный паттерн межсменных изменений большинства показателей работы сердечно-сосудистой системы (ССС). Этот паттерн сглажен в первые смены относительно низкой напряженности. Во вторые последовательные 12-часовые смены выявленный паттерн в определенной мере может сглаживаться, напротив, при увеличении напряженности работы, отражая истощение адаптационных резервов ССС. При увеличении напряженности рабочей смены увеличиваются межсменные различия преобладания парасимпатической регуляции работы ССС в основном за счет ее увеличения в дневные смены.
Ключевые слова: напряженность, сменный труд, человек-оператор, сердечно-сосудистая система.
N.A. Bobko. Diurnal pattern of cardiovascular parameters in round-the-clock production operators. Electric network dispatchers , with high psychoe motional stress level at work , demonstrated inverted diurnal pattern of intershift changes in most cardiovascular parameters. This pattern was smoothed in first shifts with relatively low intensity. Second successive 12-hour shifts could have the pattern smoothed oppositely — if increased work intensity — that proves depleted cardiovascular adaptive resources. Increased intensity of working shift brings about higher intershift changes in prevailing parasympathetic cardiovascular regulation mostly due to daily shift load.
Key words: intensity, shifted work, human operator, cardiovascular system.
Напряженность трудового процесса формирует рабочее напряжение организма — повышение активности физиологических функций, обеспечивающих выполнение деятельности [9]. Сменный и ночной труд вызывают необходимость поддержания рабочего напряжения ночью, что противоречит нормальному ходу биологических часов организма: активность днем и пассивность ночью. Чем выше рабочее напряжение, тем сложнее его поддерживать [7]. Так, нормальный суточный ритм частоты сердечных сокращений (ЧСС) сохраняется у медсестер [27] и операторов химического завода [21], но сглаживается у авиадиспетчеров [18] и врачей [19], инвертирован у строителей в первые месяцы их вахтовой работы и возвращается к нормальному после завершения периода адаптации [16]. Паттерн суточного ритма физиологических показателей изменяется в течение последовательных смен, особенно ночных и удлиненных [24, 31]. При этом сглаживание или искажение нормально -го суточного ритма физиологических показателей является прогностически неблагоприятным признаком в отношении состояния здоровья человека [6, 8, 22]. Систематически повторяемое повышенное напряжение физиологических функций обусловливает повышенную заболеваемость сменных рабочих, в час-
тности — сердечно-сосудистую патологию [20, 25, 30], которая может потенцироваться умственным характером работы [13].
Заболевания ССС являются причиной более половины смертей в современном мире [12]. В этих условиях разработка критериев и способов систематического мониторинга состояния ССС у работающих в профессиях, обусловливающих формирование сердечно-сосудистой патологии, становится одной из важнейших задач профилактической медицины. Принципиально важным условием такого мо-ниторирования является доступность методик регистрации показателей работы ССС в условиях реального производства (простота в обращении, минимально затрачиваемое время работающего без привлечения медицинского персонала, относительная дешевизна метода), что становится возможным в современных условиях компьютеризации производства.
Цель исследований — выявить характеристики влияния напряжения на суточный паттерн показателей работы ССС операторов круглосуточного производства в разные периоды рабочей недели.
М а т е р и а л и м е т о д и к и. На рабочих местах обследованы диспетчеры, распределяющие электроэнергию по центральному региону Украины и г. Киеву, которые
работают по 12-часовому графику (8:00 — 20:00, 20:00—8:00) с двухдневным чередованием смен на протяжении 8-дневной рабочей недели. Согласно гигиенической классификации [4, 5], их труд является физически легким, но одним из наиболее напряженных (класс условий труда 3.3 — вредный (напряженный) труд 3-й степени). Измерения ЧСС, артериального давления систолического (АДС) и диастолического (АДД) проводились с помощью аппаратов ОМЯОЫ в течение 3 рабочих недель каждые 2 ч смены (17 диспетчеров X 4 смены (2 дневные + 2 ночные) X 6 замеров в смену X 3 нед = 1224 человеко-наблюдения). В конце каждой смены диспетчеры оценивали степень напряжения по 5-балльной шкале. Рассчитывались 7 показателей гемодинамики: пульсовое давление ПД = АДС — АДД; систолический объем крови СО = 100 + 0,5ПД - 0,6АДД - 0,6В (В — возраст обследованного); минутный объем крови МОК = СО X ЧСС; среднеди-намическое давление СДД = 0,42ПД + АДД; периферическое сопротивление сосудов ПСС = (СДД X 1333 X 60)/М0К; вегетативный индекс Кердо ВИК = (1 - АДД/ЧСС) X 100 %; индекс недостаточности кровообращения НК = АДС/ЧСС [2, 15]. Каждый зарегистрированный показатель был пересчитан в процентном выражении по отношению к средней статистической величине индивидуальных данных. Анализировались межсменные «день—ночь» изменения показателей работы ССС операторов и влияние напряженности работы на них в первые и вторые последовательные смены. Данные обработаны с по-
мощью методов вариационной статистики при оценке достоверности различий по Стьюден-ту на уровне значимости не менее р < 0,05.
Р е з у л ь т а т ы и и х о б с у ж-д е н и е. Анализ всего массива данных показал статистически достоверные межсменные различия 9 из 10 изучаемых показателей (табл. 1). При этом АДС в дневные смены было выше, чем в ночные, что согласуется с нормальным суточным ритмом этого показателя у здоровых людей [6]. АДД демонстрировало аналогичную динамику, однако в норме суточный ритм этого показателя выражен в значительно меньшей степени, чем АДС, и его слабо выраженная акрофаза приходится на ранние утренние часы [6]. ЧСС, напротив, днем была ниже, чем ночью, что противоречит нормальным суточным изменениям этого показателя [1, 6]. Инверсия суточного ритма ЧСС, выявленная в рабочее время у диспетчеров электрических сетей, согласуется с литературными данными о сглаженности суточного ритма ЧСС у лиц с высоким нервно-эмоциональным напряжением труда (авиадиспетчеров [18], врачей [19]), выявленной при непрерывной его регистрации в течение суток, включающей периоды работы и отдыха, поскольку понижение ЧСС в дневное рабочее время, как и ее рост — в ночное, предсказуемо приведет к сглаживанию непрерывно регистрируемой динамики на протяжении суток.
ПД практически не отличалось в дневные и ночные смены, СДД в дневные смены было больше, чем в ночные. СО, МОК в дневные смены были ниже, чем в ночные, ПСС — напротив, выше, что противоречит нормальным
Т а б л и ц а 1
Межсменные различия показателей работы сердечно-сосудистой системы диспетчеров электрических сетей
Показатель Статистическая значимость различий, тест р Среднесменная величина в ночные смены (М ± т), N = 612 Среднесменная величина в дневные смены (М ± т), N = 612 Направленность изменений
АДС, % 0,001 99,37 ± 0,25 100,58 ± 0,26 +
АДД, % 0,000 99,12 ± 0,29 100,92 ± 0,34 +
ЧСС, % 0,032 100,56 ± 0,34 99,48 ± 0,36 -
ПД, % СДД, % СО, % МОК, % ПСС, % ВИК, у. е. НК, % -0,754 0,000 0,002 0,000 0,000 0,004 0,000 99,78 ± 0,61 99.25 ± 0,24 100,98 ± 0,48 101,56 ± 0,63 97.26 ± 0,68 -10,84 ± 0,77 99,00 ± 0,39 100,04 ± 0,56 100,74 ± 0,27 98,90 ± 0,48 98,42 ± 0,64 102,72 ± 1,03 -14,02 ± 0,78 101,42 ± 0,44 + + +
Примечание. Направленность изменений + — значение показателя в дневную смену статистически достоверно (р < 0,05) выше, чем в ночную, — — значение показателя в дневную смену статистически достоверно (р < 0,05) ниже, чем в ночную.
суточным колебаниям этих показателей у здоровых людей [6].
Индекс МОК достоверно превышал индекс ПСС в ночные смены (р < 0,001), индекс ПСС достоверно превышал индекс МОК — в дневные (р < 0,008), что свидетельствует о выраженном сердечном типе саморегуляции кровообращения ночью и сосудистом — днем, в то время как нормальным является смешанный тип. Каждый из обнаруженных типов саморегуляции кровообращения является прогностически неблагоприятным в отношении развития сердечно-сосудистой патологии [2].
Отрицательные значения ВИК свидетельствуют о преобладании парасимпатического тонуса в регуляции работы ССС, который был достоверно более выражен в дневные смены по сравнению с ночными, и в литературе ассоциируется с увеличением напряжения и снижением адаптационных резервов физиологических систем организма [3, 14, 29]. При этом показано, что ночные работы ведут к увеличению парасимпатической активности днем и истощению ее ночью, что, в свою очередь, является фактором патогенеза гипертен-
зии [23, 26, 29].
Индекс недостаточности кровообращения в дневные смены выше, чем в ночные, что является следствием повышения АД С и понижения ЧСС днем по сравнению с ночью.
Сглаживание или инверсия суточного ритма физиологических показателей наблюдается у больных [6, 10, 22], у лиц с высокой напряженностью труда — авиадиспетчеров, врачей [18, 19], у строителей в условиях адаптации к вахтовому труду [16]. Систематически повторяемые у сменных рабочих, они могут формировать изменения во временной организации активности функций в течение суток и со временем, закрепляясь, приводить к формированию патологии. Согласно теории В.В. Парина и Р.М. Баевского, изменения на временном уровне организации биосистем предшествуют изменениям на всех других уровнях [11]. С другой стороны, показано, что лечение гипертонии может приводить к нормализации АД, но труднее нормализовать суточный ритм ЧСС, что связывается со стойкостью нарушения суточного паттерна автономной регуляции сердечной деятельности [26].
Таким образом, суточный паттерн актив-ности ССС диспетчеров электрических сетей по многим показателям инвертирован по отношению к нормальному, что свидетельствует
о повышенном напряжении в работе ССС и согласуется с гигиенической оценкой их труда, основанной на оценке внешних характеристик деятельности. Следует обратить внимание в целом на неблагоприятные характеристики работы ССС обследованных — неблагоприятные типы саморегуляции кровообращения и выраженное преобладание парасимпатического тонуса в регуляции работы ССС, особен -но — в дневные смены, что, по-видимому, связано с известной из литературы проблематичностью 12-часовых смен с точки зрения сохранения здоровья, прежде всего — для лиц преимущественно умственного труда [17, 28, 30].
В проведенной серии наблюдений было выявлено 15 смен, которые операторы оценили как относительно легкие по напряженности, 79 смен — ниже, чем средней степени напряженности, 88 смен — средней напряженности, 16 смен — напряженности выше средней, 5 смен — очень высокой напряженности. Среди первых дневных смен соответственно: 3, 22, 22, 3 и 1 смена (всего 51 смена), среди вторых последовательных дневных смен — 5, 19, 20, 4 и 2 смены (всего 50 смен), среди первых ночных смен — 5, 18, 19, 7 и 2 смены (всего 51 смена), среди вторых ночных смен — 2, 20, 27, 2 (всего 51 смена). Проводился совместный анализ данных, полученных в течение легких смен и смен менее чем средней степени напряженности, в связи с небольшим количеством таких смен. Смены с напряженностью выше средней и очень высокой в анализ не включались в связи с их недостаточным количеством.
В первые смены (после периода внутрине-дельного отдыха между блоками спаренных смен), напряженность которых была ниже средней, статистически достоверные различия между показателями работы ССС в дневное и ночное время не выявлены, то есть их суточный паттерн сглажен (табл. 2). В ночные смены выявлен нормальный тип саморегуляции кровообращения (различия между вкладом сердечного и сосудистого звена не достоверны, р < 0,841), в дневные смены — сердечный тип (преобладание индекса МОК над индексом ПСС на уровне р < 0,021), который, по-видимому, следует рассматривать как компенсаторную реакцию, поскольку в целом и для остальных дневных смен характерно обратное соотношение индексов МОК и ПСС. ВИК свидетельствует о преобладании
Т а б л и ц а 2
Направленность достоверных (р < 0,05) межсменных различий показателей работы сердечно-сосудистой системы диспетчеров электрических сетей в разные периоды рабочей недели и при разной напряженности работы
Показатель Первые смены Вторые последовательные смены
Напряженность работы Напряженность работы
ниже средней ^ 1 = 138, N 2 = 150) средняя (N 1 = 114, N 2 = 138) ниже средней ^ 1 = 132, N 2 = 150) средняя (N 1 = 162, N 2 = 120)
АДС, % АДД, % ЧСС, % + + + +
ПД, % СДД, % СО, % МОК, % ПСС, % ВИК, у. е. НК, % + + + + + + +
Примечание. N 1 — количество замеров в ночные смены, N 2 — в дневные. Остальные обозначения такие же, как в табл. 1.
парасимпатического тонуса в регуляции работы ССС, практически одинаковом для ночной (-11,44) и дневной (-9,47) смен.
В сменах со средней напряженностью труда выявлены статистически достоверные различия, аналогичные описанным выше групповым данным. При этом индекс МОК превышал индекс ПСС в ночные смены (р < 0,013), ПСС превышал МОК — в дневные (р < 0,008), что свидетельствует о сердечном типе саморегуляции кровообращения в первом случае, и сосудистом — во втором. ВИК составил в среднем -9,32 в ночные смены и -17,40 — в дневные.
Во вторые последовательные 12-часовые смены, напряженность которых была ниже средней, обнаружены статистически достоверные различия между ночным и дневным временем для 7 из 10 изучаемых показателей. Характер изменений аналогичен описанным выше. Различия АДС и ВИК были на уровне тенденции (р < 0,067 и 0,084 соответственно). При этом индекс МОК превышал индекс ПСС в ночные смены (р < 0,011), ПСС превышал МОК — в дневные (р < 0,001). ВИК составил в среднем -9,33 в ночные смены и -12,79 — в дневные.
Во вторые последовательные 12-часовые смены средней напряженности труда выявлены статистически достоверные межсменные различия для 5 показателей (АДД, СО, МОК, ПСС, ВИК), характер которых аналогичен описанным выше, но выраженность чаще несколько ниже. При этом в дневные смены выявлен нормальный (смешанный) тип
саморегуляции кровообращения (вклад сердечного и сосудистого звеньев в саморегуляцию кровообращения достоверно не различался, р < 0,137, что, по-видимому, следует связывать с истощением сосудистого звена), в ночные — сердечный (индекс МОК превышал индекс ПСС в ночные смены, р < 0,009). ВИК составил -10,45 в ночные смены и -20,71— - в дневные (наиболее неблагоприятные величины из всех анализируемых сочетаний).
Таким образом, сглаженность суточного паттерна показателей работы ССС отмечалась только в самые легкие (не напряженные) смены, первые после периода отдыха в течение недельного рабочего цикла, и сопровождалась относительно благоприятными характеристиками типа саморегуляции кровообращения и тонуса регуляции работы ССС. При увеличении напряженности труда на фоне некоторого достаточного отдыха выявлено увеличение выраженности межсменных различий показателей и инвертированный суточный паттерн работы ССС, сопровождаемые неблагоприятными типами саморегуляции кровообращения и преобладанием парасимпатического тонуса в регуляции работы ССС. В ненапряженные смены на фоне остаточного утомления (вторые последовательные смены) также выявлен инвертированный суточный паттерн работы ССС по большинству показателей, неблагоприятные типы саморегуляции кровообращения и преобладание парасимпатического тонуса в регуляции работы ССС. В смены средней напряженности на фоне остаточного утомле-
ния инвертированный суточный паттерн работы ССС выражен в меньшей степени (по меньшему количеству показателей (половине) и часто — с меньшими различиями); нормальный тип саморегуляции кровообращения в дневные смены сменяется сердечным — в ночные, увеличение парасимпатической регуляции в работе ССС выражено в этих условиях в наибольшей степени. Следует отметить, что в смены средней напряженности выраженность парасимпатической регуляции в работе ССС в дневные смены превышала таковую в ночные почти в 2 раза — независимо от номера последовательной смены.
Следовательно, в условиях высокого нервно-эмоционального напряжения, у диспетчеров электрических сетей, повышение напряженности рабочей смены приводит к изменению нормального суточного паттерна работы ССС — от сглаженности к его инвертированию, который на фоне остаточного утомления, во вторые последовательные 12-часовые смены, снова сглаживается с увеличением напряженности смены. Выявленный параболический характер зависимости выраженности суточного паттерна показателей работы ССС от сложности рабочей смены (как суммарной характеристики напряженности работы и последовательного номера смены) свидетельствует о превышении максимальных адаптационных возможностей организма на некотором этапе усложнения рабочей нагрузки и их истощении во вторые последовательные смены, тем более выраженном, чем больше напряженность смены в этот период рабочей недели.
Выявленные изменения нормального суточного паттерна работы ССС у диспетчеров электрических сетей свидетельствуют о достаточно высокой физиологической цене вторых последовательных 12-часовых смен и той напряженности работы, которую диспетчеры оценивают как среднюю. Недостаточная теоретическая разработка вопросов физиологического обеспечения подобных видов деятельности и профилактики неблагоприятных изменений в работе ССС актуализирует необходимость дальнейших исследований по изучению влияния рабочего напряжения на организм операторов сменного труда с целью разработки современных методов контроля функционального состояния и эффективных мероприятий по предупреждению развития его неблагоприятных изменений, с учетом порядкового номера последовательной смены и ее напряженности. Особенно — в услови-
ях продленных (12-часовых) смен, социальная привлекательность которых способствует все большему их распространению.
В ы в о д ы. 1. У диспетчеров электрических сетей, труд которых характеризуется высоким нервно-эмоциональным напряжением, выявлен инвертированный суточный паттерн межсменных изменений большинства показателей работы сердечно-сосудистой системы. Только в первые в блоках смены относительно легкой напряженности паттерн сглажен и сопровождается относительно благоприятными характеристиками типа саморегуляции кровообращения и тонуса регуляции работы сердечно-сосудистой системы. 2. В условиях труда диспетчеров электрических сетей критерием удовлетворительной адаптации сердечно-сосудистой системы к 12-часовому сменному режиму работы может быть отсутствие достоверных межсменных различий показателей работы сердечно-сосудистой системы. Критерием напряженной адаптации может служить инвертированный суточный паттерн показателей работы сердечно-сосудистой системы. 3. Период рабочей недели имеет существенное значение для интерпретации данных, связанных с влиянием напряжения на работу сердечно-сосудистой системы. В первые последовательные смены увеличение напряженности труда от уровня ниже среднего к среднему сопровождается увеличением выраженности межсменных изменений показателей работы сердечно-сосудистой системы при изменении их суточного паттерна от сглаженного к инвертированному (по отношению к нормальному, известному из литературы). Во вторые последовательные 12-часовые смены увеличение напряженности труда, напротив, сопровождается снижением выраженности изменений показателей работы сердечнососудистой системы в пределах его инвертированного паттерна, что можно связывать с истощением адаптационных ресурсов сердечно-сосудистой системы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Агаджанян H.A., Шабатура H.H. Биоритмы, спорт, здоровье. — М.: Физкультура и спорт, 1989.
2. Аринчин H.H., Кулаго Г.В. Гипертоническая болезнь как нарушение саморегуляции кровообращения. — Минск: Наука и техника, 1969.
3. Ворона A.A., Головкина O.A., Матюхин В.В., Юшкова О.И. // Мед. труда. — 1999. — № 7. — С. 25—28.
4. Гигиенические критерии оценки и классификации условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса. Руководство Р 2.2.755 — 99. — М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 2002.
5. Ппешчна класифжащя пращ за показниками шкщ-ливост та небезпечност фактор1в виробничого середо-вища, важкост та напруженосп трудового процесу / /
Охорона пращ. — 1998. — 48, № 6. — С. 29—44.
6. Заславская Р.М. Хронодиагностика и хронотерапия заболеваний сердечно-сосудистой системы. — М.: Медицина, 1991.
7. Матюхин В.В., Мойкин Ю.В., Порошенко A.C., Юшкова О.И. // Мед. труда. — 1994. — № 11. — С. 10—13.
8. Моисеева Н.И., Сыгсуев В.М. Временная среда и биологические ритмы. — А.: Наука,1981.
9. Навакатикян A.O., Кальниш В.В. // В кн.: Физиология и гигиена умственного труда. — К.: Здо-ров'я, 1987. — С. 36—59.
10. Оранский И.Е., Царфис П.Г. Биоритмология и хронотерапия (Хронобиология и хронобальнеофизи-отерапия). — М.: Высшая школа, 1989.
11. Парин В.В., Баевский Р.М. // Успехи физи-ол. наук. — 1970. — № 2. — С. 100—112.
12. Профилактика в первинних структурах охорони здоров'я CINDI. Украша / П1д ред. 1.П. Смирновой
— Ки1в, 1999. — С. 41.
13. Соколов Е.И., Белова Е.В. Эмоции и патология сердца. — М.: Наука, 1983.
14. Ткаченко А.М., Передерш Г.С. // Ф1зюл. журн. — 2000. — Т. 46, № 6. — С. 61—67.
15. Храмов Ю.А., Вебер В.Р. Вегетативное обеспечение и гемодинамика при гипертонической болезни.
— Новосибирск: Наука, 1985.
16. Щукин А.И. // Косм. биол. и авиакосм. мед.
— 1984. — Т. 8, № 2. — С. 63—66.
17. Юшкова О.И. // Медицина труда и промышленная экология. — 1999. — №7. — С.6-11.
18. Costa G. // Ergonomics. — 1993. — Vol. 36, No. 9. — P. 1111—1120.
19. Frey R., Klosch G., Reinfried L. et al. // Wien Klin Wochenschr. — 2001. — Vol. 113, No. 7—8. — P. 254—258.
20. Ha M, Park J. // J. Occup. Hlth. — 2005.
— 47 (2). — P. 89—95.
21. Hadjiolova I., Mincheva L., Deyanov C. // Rev. Environm. Hlth. — 1994. — Vol. 10, No. 1. — P. 67—71.
22. Halberg F., Cornelissen G., Wall D. et al. // Biomed. Instrum. Technol. — 2002. — Vol. 36, No. 2. — P. 89—122.
23. Holmes A.L., Burgess H.J., McCulloch K. et al. // J. Hum. Ergol. (Tokyo). —2001. — Vol. 30, No.1—2. — P. 223—228.
24. Kitamura T., Onishi K., Dohi K. et al. // J. Hum. Hypertens. — 2002. — Vol. 16, No. 3. — P. 193—197.
25. Knutsson A. // Occup. Med. — 2003. — 53.
— P. 103—108.
26. Kolasinska-Kloch W., Furgala A., Banach T. et al. // Przegl. Lek. — 2002. — Vol. 59, No. 9. — P. 752—755.
27. Munakata M., Ichi S., Nunokawa T. et al. // Hypertens. Res. — 2001. — Vol. 24, No. 1. — P. 25—31.
28. Rosa R. // Work and Stress. — 1991. — 5.
— P. 107—116.
29. Sato S., Taoda K., Kawamura M. et al. // J. Hum. Ergol. (Tokyo). —2001. — 30, No. 1—2. — P. 235—240.
30. Spurgeon A., Harrington J.M., Cooper C.L. // Occup. Environm. Med. — 1997. — 54. — P. 367— 375.
31. Vangelova K.K., Deyanov C.E. // Rev. Environm. Hlth. — 2000. — Vol. 15, No. 4. — P. 373—379.
Поступила 21.12.05
УДК 612.128-034
В.В. Сакович, В.Н. Бойков, А.М. Лазарева, М.П. Цвирко
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ МЕТАЛЛОВ В КРОВИ И МОЧЕ ЧЕЛОВЕКА
АТОМНО-ЭМИССИОННЫМ МЕТОДОМ
Научно-производственное общество с ограниченной ответственностью «Белинтераналит», Белорусский государственный университет, Минск
Разработаны высокочувствительные методики определения концентрации кадмия, меди, свинца и цинка в крови, кобальта, марганца, меди и никеля в моче человека с помощью атомно-эмиссионного многоканального специали-
