CC BY
13
УДК 57.054 DOI: 10.24411/2071-6176-2020-10417
ВЛИЯНИЕ ТРАНСПОРТНОГО ШУМА НА ВАРИАБЕЛЬНОСТЬ СЕРДЕЧНОГО РИТМА СТУДЕНТОВ С РАЗЛИЧНЫМИ ВЕГЕТОТИПАМИ
И.В. Красникова, С.В. Розанова
Проведено исследование влияния транспортного шума на показатели вариабельности сердечного ритма в зависимости от типа вегетативной регуляции. Показано, что действие данного фактора городской среды приводит к сдвигу вегетативного баланса в сторону снижения активности парасимпатического отдела вегетативной нервной системы. Наиболее чувствительными к транспортному шуму оказались симпатотоники.
Ключевые слова: вариабельность сердечного ритма, студенты, транспортный шум, вегетотип.
Введение
Акустический шум является важным гигиенически значимым физическим фактором вредного воздействия на человека как на рабочем месте, так и в условиях его проживания.
Шум является одной из причин, по которой жителям приходится обращаться в органы экологического контроля с жалобами на неудовлетворительные условия проживания. Наиболее
распространенными источниками шума являются: инженерное оборудование, технологические процессы, промышленные предприятия, объекты энергетики и коммунально-бытовой сферы. Но для городского человека автотранспортный шум составляет до 80 % от всех техногенных шумов [6].
В литературе приводятся данные, показывающие широкий спектр действия транспортного шума на функциональное состояние человека. Влияние этого фактора может приводить к повышению артериального давления, увеличению частоты сердечных сокращений и повышению активности симпатического отдела ВНС [3-5]. При этом вызывает интерес вопрос о существовании типологических особенностей чувствительности к воздействию такого компонента городской среды.
Целью нашей работы была оценка особенностей влияния транспортного шума на показатели вариабельности сердечного ритма студентов с различными типами вегетативной регуляции.
Материалы и методы
В исследовании приняли участие 33 девушки в возрасте 18-19 лет. Исследование проводилось в межсессионный период на очном отделении вуза.
В качестве шумового фактора нами использовался транспортный шум, записанный посредством мобильного телефона на центральной улице г. Тулы (проспект Ленина, остановка наземного транспорта «Педагогический университет»). Выбранное место характеризуется интенсивным движением транспорта. Основную часть шумовой нагрузки здесь формирует транспорт различного рода (автомобили, автобусы, троллейбусы, трамваи).
Для оценки интенсивности транспортного шума использовали шумомер МЕГЕОН-92130 (МЕГЕОН, Россия). Во время измерения было зафиксировано колебание уровня шума от 36 до 73.8 дБА.
Запись шума производилась на мобильный телефон. Регистрация осуществлялась в 12 часов дня. Полученный аудиофайл далее использовался в эксперименте в качестве воздействующего фактора. Подача звука осуществлялась через наушники закрытого типа.
В качестве испытуемых в эксперименте приняли участие студентки факультета психологии ТГПУ им. Л.Н. Толстого. Эксперимент осуществляли на основе добровольного согласия участников, их информированности о методике проведения исследования.
Для определения индивидуального вегетативного баланса использовали показатели ВСР, полученные в результате электрокардиографического обследования. Регистрацию электрической активности сердца проводили с помощью аппаратно-программного комплекса «ВНС-Микро» («Нейрософт», Россия).
Программная часть комплекса на основе ЭКГ осуществляет построение кардиоинтервалограммы, анализ которой позволяет рассчитывать различные показатели ВСР и давать заключение о текущем состоянии регуляторных систем и вегетативном балансе испытуемого.
Эксперимент осуществляли по следующей схеме: 1-й этап: контрольная запись ЭКГ студентов (5 минут), 2-й этап: регистрация ЭКГ при шумовом воздействии (5 минут).
В работе оценивали следующие показатели ВСР: среднее значение ЯЯ-интервала, среднее квадратическое отклонение (СКО), моду (Мо), амплитуду моды (АМо), индекс напряжения (ИН), показатель адекватности регуляторных систем (ПАПР), индекс вегетативного равновесия (ИВР), вегетативный показатель ритма (ВПР), относительную мощность в диапазоне медленных волн (LF%), относительную мощность в диапазоне очень медленных волн (VLF%), относительную мощность в диапазоне высокочастотных волн (№%), индекс вагосимпатического взаимодействия (соотношение LF/HF).
Для анализа достоверности различий использовали критерий Стьюдента для независимых выборок. Статистически значимыми считались различия при р < 0.05.
Результаты и обсуждение
На основе заключения программы «Полиспектр» («Нейрософт», Россия) все обследуемые были поделены на три группы в зависимости от преобладающего отдела ВНС: симпатотоники, нормотоники и ваготоники. Антропометрические данные студенток выделенных групп приведены в табл. 1.
Таблица 1
Антропометрические данные студенток экспериментальных групп
Показатель Симпатотоники (п=3) Нормотоники (п=13) Ваготоники (п=17)
Рост, м 1.62±0.05 1.64±0.02 1.65±0.01
Масса, кг 59.7±2.7 56.4±2 57.5±2.1
Возраст, г 18.0±0.1 17.9±0.1 17.7±0.1
Девушки с различным уровнем активности отделов ВНС статистически значимо не отличаются по возрасту, росту, массе и индексу массы тела.
В ходе нашего эксперимента было показано, что эффект транспортного шума зависит от исходного индивидуального уровня активности отделов ВНС. Данные о влиянии транспортного шума на статистические показатели ВСР у студентов экспериментальных групп приведены в табл. 2.
Все многообразные регуляторные влияния на работу сердца и сердечно-сосудистую систему в целом отражаются в текущем значении длительности ЯЯ-интервала. Этот показатель характеризуется наибольшей стабильностью из всех медико-статических параметров. Его отклонение от индивидуальной нормы, как правило, указывает на рост нагрузки на систему кровообращения [1].
Среди студентов наших экспериментальных групп длительность ЯЯ-интервала соответствует норме только у ваготоников, у нормотоников ее значение ниже нормы примерно на 6 %, у симпатоников - примерно на 22%.
Воздействие транспортного шума приводит к статистически достоверному уменьшению среднего значения ЯЯ-интервала в группе симпато-тоников на 7%, в группах нормотоников и ваготоников этот показатель значимо не меняется. У ваготоников он остается в пределах нормы, а в двух других группах еще больше отклоняется от нижней границв нормы.
Среднее квадратическое отклонение - это показатель, который крайне чувствителен к изменению состояния механизмов регуляции СР. Обычно, повышение значения СКО отражает рост автономной регуляции, влияния дыхательных процессов на сердечную деятельность. Снижение значения СКО, как правило, ассоциируют с ростом симпатической
активности, которая подавляет деятельность автономных механизмов регуляции [1, 2].
Таблица 2
Статистические показатели ВСР у студентов при влиянии транспортного шума
Показатель Симпатотоники Нормотоники Ваготоники
Контроль Шум Контроль Шум Контроль Шум
587±18 544±12* 707±17 681±23 785±20 780±16
СКО 42.7±11.6 25.7±5.8* 52.6±5.5 47.5±4.4* 64.6±5.9 62.4±6.4
ЧСС 102.4±3.1 110.4±2.5* 85.6±2.3 89.6±3.3 77.2±2.0 77.5±1.7
Указаны средние значения и стандартные ошибки. «*» отмечены достоверно различающиеся значения (р<0.05).
В условиях покоя СКО находится в пределах нормы у представительниц всех экспериментальных групп. Действие транспортного шума приводит к достоверному уменьшению значения среднего квадратического отклонения у симпатотоников примерно на 40%. Это значение выходит за нижний предел нормы. У нормотоников отмечается уменьшение СКО примерно на 10 %, но в пределах нормы. Такая динамика показателей ВСР отражает снижение уровня автономной регуляции и рост симпатических влияний на работу сердца при воздействии транспортного шума у студентов - симпатотоников и нормотоников. У ваготоников СКО значимо не меняется.
Частота сердечных сокращений - величина, обратная длительности ЯЯ-интервала. Она также отражает общее состояние системы кровообращения и организма в целом. ЧСС может значительно варьировать в зависимости от энергетических затрат организма, его потребностей и нервного напряжения на данный момент. Для различных возрастно-половых групп в условиях относительного покоя существуют установленные нормы. Если ЧСС превышает норму, это указывает на то, что затрачиваются дополнительные ресурсы для установления оптимального равновесия со средой [1, 2]. В условиях нашего эксперимента симпатотоники характеризуются повышенной ЧСС в состоянии покоя: на 15 % выше, чем у нормотоников и на 25 % выше, чем у ваготоников. Воздействие транспортного шума приводит к достоверному увеличению ЧСС у симпатотоников на 8 %, у нормотоников - на 5 %.
Таким образом, анализ статистических показателей ВСР студентов исследуемых групп показывает, что воздействие транспортного шума приводит к значительному повышению симпатического тонуса у симпатотоников, их организм реагирует на шумовую нагрузку использованием функциональных резервов. Нормотоники и ваготоники
реагируют на воздействие экспериментального фактора изменением активности регуляторных систем в пределах нормы.
В ходе нашего эксперимента было показано, что характер изменений индексных показателей ВСР при действии транспортного шума также зависит от индивидуального вегетотипа испытуемых. Данные о влиянии транспортного шума на индексные показатели ВСР у студентов экспериментальных групп приведены в табл. 3.
Таблица 3
Индексные показатели вариабельности сердечного ритма у студентов при влиянии транспортного шума
Показатель Симпатотоники Нормотоники Ваготоники
Контроль Шум Контроль Шум Контроль Шум
Мо (мс) 575±4 529±2* 696±18 673±24 767±19 763±15
АМо (%) 52±6 74±13* 42±3 46±3 34±3* 35±3
ИН 229±78 422±170* 122±25 142±25* 70.8±14.2 85.1±16.0
ПАПР 91±11 142±30* 62±5 71±7* 45±5 47±4
ВПР 8.3±2.1 10.5±2.5* 5.2±0.8 5.7±0,6 3.8± 0.4 4.4±0.5
ИВР 261±88 436±165* 164±29 184±29 104±18* 125±21
Указаны средние значения и стандартные ошибки. «*» отмечены достоверно различающиеся значения (р<0.05).
Под модой при анализе ВСР подразумевают наиболее часто встречающееся значение длительности кардиоциклов в массиве анализируемых данных. Значение моды отражает активность гуморального канала регуляции сердечного ритма (СР). Нормальными считаются значения Мо от 670 до 780 мс [1].
Среди студентов наших экспериментальных групп значение моды в условиях контрольной записи соответствует норме у ваготоников и нормо-тоников. У симпатоников ее значение ниже нормы примерно на 14 %. Воздействие транспортного шума приводит к статистически достоверному уменьшению моды в группе симпатотоников примерно на 8 %, в группах нормотоников и ваготоников этот показатель значимо не меняется и остается в пределах нормы, а у симпатотоников еще больше отклоняется от нижней границы нормы.
Амплитуда моды - это количество кардиоинтервалов, соответствующих моде в процентах от их общего количества в анализируемом массиве данных. АМо отражает активность симпатической регуляции сердечного ритма. Повышение напряжения систем регуляции, особенно симпатической, приводит к увеличению АМо [1].
В условия нашего эксперимента значение АМо соответствует норме только у ваготоников, причем и в контроле, и при воздействии
транспортного шума. У нормотоников значение АМо в покое незначительно превышает норму, а влияние шума приводит к увеличению ее значения на 9 %. У симпатотоников значение АМо в условиях покоя на 27 % выше нормы, транспортный шум приводит к увеличению АМо на 42 %, и отклонение от верхней границы нормы составляет уже 76 %. Полученные данные отражают значительный рост симпатических влияний на ВСР при действии транспортного шума в группе симпатотоников.
Индекс напряжения, рассчитываемый на основе гистограммы кардиоинтервалов, отражает уровень активности процессов
симпатической регуляции СР, текущий уровень задействованности центральных механизмов контроля сердечного ритма. Физические или психические нагрузки уменьшают разброс длительностей кардиоинтервалов, что выражается в стабилизациии кардиоритма. К этому приводит активация центрального контура и рост симпатической активности. Такое состояние отражается в росте значения ИН. Нормальными считаются значения ИН от 80 до 150 условных единиц [1, 2].
Значение ИН в условиях покоя соответствует норме у нормотоников на обоих этапах эксперимента, у ваготоников в контроле ИН ниже нормы примерно на 10 %, а при воздействии транспортного шума он соответствует норме. У симпатотоников даже в покое ИН примерно на 50 % выше верхней границы нормы. Действие транспортного шума вызывает рост ИН у симпатоников на 85 %, у нормотоников - на 17%. В группе ваготоников отмечается тенденция к увеличению этого показателя, но оно не является достоверным. В группах нормотоников и ваготоников рост ИН происходит в пределах нормы, а у симпатотников его значение при действии шума почти в 3 раза превышает норму. Следовательно, в организме при данном воздействии повышается симпатический тонус и увеличивается напряжение регуляторных механизмов, особенно значительно у симпатотоников.
Показатель адекватности процессов регуляции отражает сбалансированность симпатического тонуса с уровнем активности синусно-предсердного узла. Нормальными считаются значения ПАПР в пределах от 15 до 50 у.е. [1]. Рост симпатической активности выражается в повышении значения этого показателя. ПАПР в контроле соответствует норме только у ваготоников, в других экспериментальных группах его значение выше нормы: в группе симпатотоников - на 80 %, в группе нормотоников - на 25 %. Воздействие транспортного шума вызывает рост значения ПАПР у симпатотоников на 56 % и у нормотоников на 14 %.
Индекс вегетативного равновесия отражает уравновешенность активности симпатического и парасимпатического звеньев вегетативной регуляции [1]. В норме значения ИВР находятся в пределах от 35 до 145 у.е.
В нашем эксперименте показатель ИВР в контроле соответствует норме только в группе ваготоников, а в двух других группах превышает норму на 80 % и 15 %, соответственно. Действие транспортного шума приводит к увеличению ИВР у симпатотоников на 67 %, у нормотоников -на 12 %. Подобная динамика также отражает повышение симпатического тонуса при экспериментальном воздействии у данных студентов. В группе ваготоников достоверных изменений ИВР не происходит.
Вегетативный показатель ритма также оценивает вегетативный баланс: чем больше его значение, тем выше преобладание симпатического звена в регуляторных процессах [1]. В норме значения ВПР находятся в пределах от 3.5 до 7.5 у.е.
ВПР в контроле соответствует норме у нормотоников и ваготоников, в группе симпатотоников превышает норму на 11 %. Действие транспортного шума вызывает достоверное увеличение этого показателя только у симпатотников, у них ВПР увеличивается на 27 %, в других группах не отмечается значимых сдвигов.
Таким образом, большинство проанализированных нами индексных показателей ВСР соответствуют норме у нормотоников и ваготоников. Изменения этих параметров при шумовом воздействии проходят, в основном, также в пределах нормы. Характер изменений индексных показателей ВСР при воздействии транспортного шума отражает повышение тонуса симпатического отдела ВНС и рост активности центральных механизмов регуляции функций у симпатотоников и нормотоников.
Действие транспортного шума не приводит к изменению большинства спектральных показателей ВСР. Результаты анализа изменений данных ВСР студентов при шумовом воздействии приведены в табл. 4.
Мощность высокочастотной составляющей спектра (быстрые волны), как правило, составляет 15-25 % от суммарной мощности. Смещение вегетативного баланса в сторону преобладания симпатической активности отражается в ее уменьшении до 8-10%. Резкое преобладание симпатического тонуса характеризуется значением Ж1 ниже 2-3 % [1, 2]. В группах симпатотоников и ваготоников этот показатель соответствует норме и в контроле, и во время экспериментального воздействия. В группе ваготоников относительная мощность ОТ диапазона в покое превышает норму почти в 2 раза. В группе симпатотоников не отмечается достоверных изменений мощности высокочастотных волн. В группах нормотоников и ваготоников происходит статистически значимое уменьшение относительной мощности в диапазоне высокочастотных колебаний на 20 и 10 % соответственно, что указывает на снижение парасимпатической активности у этих студентов в условиях нашего эксперимента.
Таблица 4
Спектральные показатели сердечного ритма студентов при влиянии
транспортного шума
Показатели Симпатотоники Нормотоники Ваготоники
Покой Шум Покой Шум Покой Шум
Ш 24.2±3.3 16.8±3.2 26.8±2.6 21.4±2.2* 49.3±3.2 44.4±3.5*
LF 50.6±8.7 49.4±6.0 37.2±2.5 38.6±3.7 25.5±2.3 24.6±2.7
VLF 25.2±5.6 33.3±6.1 36.0±4.5 40.0±4.0 25.1±2.7 31.1±2.4
LF/HF 2.3±0.7 3.3±0.9 1.5±0.2 2.2±0.4 0.6±0.1 0.8±0.3
Указаны средние значения и стандартные ошибки. «*» отмечены достоверно различающиеся значения (р<0.05).
Мощность низкочастотной составляющей спектра (медленные волны) отражает, в основном, состояние симпатического центра регуляции сосудистого тонуса. В норме относительная мощность LF-диапазона составляет 15-40 % [1, 2]. Значение этого показателя превышает норму в группе симпатотоников и в контроле, и при шумовом воздействии. При этом транспортный шум не вызывает изменения этого показателя у студентов всех трех групп.
Физиологическая интерпретация мощности очень низкочастотной составляющей спектра (очень медленные волны) до сих пор однозначно не выяснена. Существуют представления о том, что этот диапазон отражает энергодефицитные состояния и связан с метаболическими процессами. В норме относительная мощность VLF-диапазона составляет от 15 до 30 % [1, 2]. Значение этого показателя соответствует норме в покое у симпатотоников и ваготоников, а у нормотоников немного превышает норму. Действие транспортного шума не вызывает достоверных изменений мощности в данном диапазоне у представителей всех трех групп.
Индекс вагосимпатического взаимодействия LF/HF, отражающий степень сбалансированности симпатики и парасимпатики, оказался у ваготоников ниже нормы, у нормотоников совпадает с нормой, а у симпатотоников выходит за верхнюю границу нормы при воздействии транспортного шума. Но при этом достоверных изменений этого показателя в ходе нашего эксперимента отмечено не было.
Итак, анализ спектральных показателей студентов позволил выявить снижение парасимпатического тонуса при воздействии транспортного шума у нормотоников и ваготоников.
Таким образом, степень выраженности реакции на воздействие транспортного шума зависит от исходного уровня активности отделов вегетативной нервной системы человека.
Наиболее чувствительными к воздействию данного фактора оказались симпатотоники. У них при действии транспортного шума происходят достоверные изменения всех анализируемых нами статистических показателей ВСР, большинство которых превышает норму. При этом спектральные показатели не меняются. Характер изменений указывает на значительную активацию симпатических механизмов, что отражает высокую задействованность функциональных резервов организма Можно предположить, что транспортный шум является сильным стрессовым фактором для таких людей.
У нормотоников отмечается изменение ряда статистических показателей ВСР, которое указывает на повышение симпатического тонуса. Динамика спектральных показателей ВСР указывает на снижение парасимпатического тонуса. При этом изменения происходят в пределах нормы, т.е. адаптация нормотоников к стрессовому воздействию осуществляется при оптимальном напряжении регуляторных систем.
Действие транспортного шума не приводит к достоверному изменению статистических показателей ВСР ваготоников, из спектральных показателей уменьшается только относительная мощность в HF диапазоне, что отражает снижение парасимпатического тонуса, но менее выраженное по сравнению с нормотониками. По-видимому, организм ваготоников адаптируется к шумовому воздействию без напряжения регуляторных систем.
Список литературы
1. Баевский Р.М. Анализ вариабельности сердечного ритма в космической медицине // Физиология человека. 2002. Т.28. №2. С. 70-82.
2. Бокерия Л.А., Бокерия О.Л., Волковская И.В. Вариабельность сердечного ритма: методы измерения, интерпретация, клиническое использование // Анналы аритмологии. 2009. №4. С. 21-32.
3. Димитриев Д.А., Индейкина О.С., Димитриев А.Д. Изменение функционирования кардиореспираторной системы при воздействии транспортного шума / Вестник ЧГПУ им. И.Я. Яковлева. 2013. №4 (80). Ч.2. С. 56-59.
4. Мелентьев А. В., Мурагимов Т. И., Серебряков П. В Дифференцированный подход к оценке влияния производственных шума и вибрации на вариабельность сердечного ритма // Актуальные вопросы организации контроля и надзора за физическими факторами: Материалы Всероссийской научно-практической конференции / Под ред. д.м.н., проф. А.Ю. Поповой. М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К°», 2017. С. 249-254.
5. Мироненко А.М., Силантьев А.С. Шум, как вредный физический фактор среды обитания человека // Актуальные вопросы организации контроля и надзора за физическими факторами: Материалы Всероссийской
научно-практической конференции / Под ред. д.м.н., проф. А.Ю. Поповой. - М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К°», 2017. С. 269-273.
6. Щербина Е.В., Щербина Е.В., Ренц А.И., Маршалкович А.С. Оценка влияния автотранспортных потоков на шумовой режим городской среды. Москва: МГСУ, 2013. 72 с.
Красникова Инна Владимировна, канд. биол. наук, доц., krasnikovaiv@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого,
Розанова Светлана Валерьевна, студентка, rozanovaswetsayandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого
EFFECTS OF TRANSPORT NOISE ON HEART RATE VARIABILITY OF STUDENTS WITH DIFFERENT VEGETOTYPES
I. V. Krasnikova, S. V. Rozanova
The study of the influence of traffic noise on indicators of heart rate variability, depending on the type of autonomic regulation. It has been shown that the effect of this factor in the urban environment leads to a shift in the vegetative balance towards a decrease in the activity of the parasympathetic division of the autonomic nervous system. Sympathotonics were found to be the most sensitive to traffic noise.
Key words: heart rate variability, students, traffic noise, vegetative type.
Krasnikova Inna Vladimirovna, candidate of biological sciences, docent, krasnikovaiv'amail.ru, Russia, Tula, Tula State Lev Tolstoy Pedagogical University,
Rozanova Svetlana Vitalievna, student, rozanovaswetsayandex.ru, Russia, Tula, Tula State Lev Tolstoy Pedagogical University
