CC BY
79
© Коллектив авторов, 2016 doi: 10.18411/hmes.d-2016-148 УДК 577.2:577.21+616.9:616.981.49+614.4
В.Т. Коваль1, Г.А. Заяц1, Л.В. Губко2, В.И. Короченцев2, Е.В. Коваль1 ВЛИЯНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
на параметры электрокардиографии
1 ФГКУ «1477 военно-морской клинический госпиталь» МО РФ, г. Владивосток;
2 Дальневосточный Федеральный университет, г. Владивосток
Электромагнитные излучения (ЭМИ) в отличие от других факторов окружающей среды, как правило, не являются сопутствующими в производственном процессе, а специально генерируются для решения технологических задач и имеют большие радиусы распространения. Конец ХХ - начало XIX века характеризуются широким использованием ЭМИ в различных сферах хозяйственной деятельности и в Вооруженных силах. В мировой практике накоплены многочисленные данные о возможном отрицательном влиянии ЭМИ на здоровье человека, животных при определённых уровнях. Авторы провели исследование работы электрокардиографов в условия воздействия электромагнитного поля. Выявлено, что суточное мониторирование ЭКГ под влиянием ЭМИ с частотой от 250 до 370 кГц изобилует помехами, исключающими возможность адекватно оценить результаты исследования.
Ключевые слова: техногенные факторы среды обитания, электрокардиография (ЭКГ), электромагнитные излучения (ЭМИ).
Для цитирования: Коваль В.Т., Заяц Г.А., Губко Л.В., Короченцев В.И., Коваль Е.В. Влияние воздействия внешнего электромагнитного излучения на параметры электрокардиографии. Здоровье. Медицинская экология. Наука. 2016; 4 (67): 14-19. DOI: 10.18411 / hmes.d-2016-148
Для корреспонденции: Коваль В.Т., e-mail: fregat80@mail.ru;
Поступила 13.07.16
V.T. Koval1, G.A. Zayatcs1, L.V. Gubko2, V.I. Korochentsev2, E.V. Koval1 EFFECTS oF EXPoSURE TO ELECTRoMAGNETIC RADIATioN
on external data electrocardiography
1 FGKU «1477 Naval Clinical Hospital» of the Russian Defense Ministry, Vladivostok, Russia;
2 Far Eastern Federal University, Vladivostok, Russia
Electromagnetic radiation (EMR) refers unlike other environmental factors are normally not associated in the manufacturing process, and specifically generated for tasks and technological solutions have large radii of propagation. The end of the twentieth century - the beginning of the XIX century is characterized by the extensive use of EMR in the various spheres of economic activity and in the Armed Forces. In world practice, has accumulated numerous data on the potential negative impact of emr on human health, animals under certain levels. The authors conducted a study of working conditions in the EMR effects of electromagnetic fields. It was found that electrocardiogram (ECG) monitoring under influence EMR with a frequency of 250 to 370 kHz is replete with interference exclusive opportunity to adequately assess the results of the study.
Keywords: man-made environmental factors, electrocardiogram (ECG), electromagnetic radiation (EMR).
For citation: Koval VT., Zayatcs G.A., Gubko L.V, Korochentsev V.I., Koval E.V. Effects of exposure to electromagnetic radiation on external data electrocardiography. Health. Medical ecology. Science. 2016; 4 (67): 14-19. DOI: 10.18411 / hmes.d-2016-148
Для корреспонденции: Koval V.T., e-mail: fregat80@mail.ru;
Conflict of interests. The authors are declaring absence of conflict of interests.
Financing. The study had no sponsor support.
Введение. К большинству техногенных факторов современной среды обитания у людей нет адекватно развитых механизмов адаптации. Помимо шумов, вибрации, химических агентов, особенностей микроклимата, особое место занимают электромагнитные излучения (ЭМИ). В зоне воздействия ЭМИ при
Received 13.07.16 Accepted 28.09.16
определенных обстоятельствах могут оказаться не только сотрудники различных ведомств и учреждений, но и самые широкие слои населения. За неполную пятилетку во Владивостоке на территории, прежде занимаемой арсеналом и промышленной зоной вырос большой новый микрорайон «Снеговая падь».
К настоящему времени район продолжает интенсивно застраиваться, новые благоустроенные квартиры в нем получают семьи военнослужащих ТОФ и ДВО. Детские садики школы больницы поликлиники магазины находятся в шаговой доступности для новоселов. Одно из зданий было отведено для филиала госпиталя - ФГКУ «1477 ВМКГ» МО РФ.
В мировой практике накоплены многочисленные данные о возможном отрицательном влиянии ЭМИ на здоровье человека, животных при определённых уровнях [1, 2, 3]. Гораздо меньше проводилось исследований влияния ЭМИ на работу медицинского оборудования, в частности электрокардиографов.
Суточное мониторирование ЭКГ в период пребывания пациентов на означенной территории изобилует помехами, исключающими возможность оценить результаты исследования (с 2005 года). Отмечены случаи «беспричинного» одновременного выхода из строя нескольких мониторов (2014 год). Наличие развитой инфраструктуры бывшей промзоны, развитые сети ЛЭП, трансформаторные подстанции, множество антенн систем связи навело на предположение о влиянии неучтенных электромагнитных излучений (ЭМИ).
Цель исследования: оценить работу электрокардиографов в условиях воздействия электромагнитного излучения.
Объекты, материал и методы исследования. В помещениях фасадной части многоэтажного здания не представлялось возможным записывать электрокардиограммы в стандартных условиях, несмотря на то, что применялись штатные электрокардиографы, безукоризненно работающие на основной базе госпиталя и удовлетворяющие требованиям международных стандартов IEC 60601-1:1988, IEC 60601-2-25:1993, IEC 60601-2-51:2001. Эти стандарты включают общие требования к электробезопасности медицинских приборов вообще и электрокардиографов в частности, включая аппараты с автоматическим анализом ЭКГ.
Во Владивостоке, в филиале ФГКУ «1477 ВМКГ» МО РФ вскоре после переезда двух отделений и размещения их на улице Русская, 73 “б” зарегистрированы ЭМИ с частотой от 250 до 370 кГц. По международной шкале ЭМИ это километровый диапазон, отмечаемый в границах 10-1 км. Трое сотрудников, работающих более 10 лет в инфекционном отделении на территории филиала, обращались за медицинской помощью в связи с онкозаболеваниями. В ходе исследований, выполненных совместно с сотрудниками ДВФУ, установлено, что на всех этажах, во всех помещениях вдоль фасада лечебного корпуса зарегистрировано ЭМИ до 250 кГц у распределительных щитов и электроприборов лечебно-диагностического назначения.
Полученные результаты
Мы провели тщательное исследование с использованием заведомо исправных и безукоризненно работающих в стандартных условиях отделения
функциональной диагностики приборов. Электрокардиограммы в условиях воздействия различного рода помех сравнивались с ЭКГ, снятой в нормальных условиях (рис. 1).
Рис 1. Электрокардиограмма без помех
Предполагалось, что причиной помех могла быть поляризация электродов, квазигармонические наводки от электросетей, бытовых электроприборов, нарушения технологии регистрации ЭКГ (мышечное дрожание, например). Во избежание такого рода помех были использованы электроды для конечностей площадью 3-4 кв.см. и 1-1,5 кв.см. для грудных электродов. Все электроды были из одного набора, с одинаковой степенью износа или новые. При случайном повреждении одного из них одновременно менялся весь комплект. Таким способом исключался риск возникновения потенциала поляризации, способного исказить форму ЭКГ. Кабели отведений не подвергались ремонту.
Рис. 2. Помехи на ЭКГ, не связанные с воздействием ЭМИ (технологические)
В штекере кабелей имелись элементы защиты от разряда дефибриллятора в виде объемных резисторов. Стандартная длина кабелей составляла 2,5 м. Опыт многолетней работы показывает, что до 80% случаев поломок связано с повреждениями кабеля отведений. 15% приходится на повреждение электросхем при нарушении правил эксплуатации и только около 5% выхода аппаратуры из строя обусловлены собственно техническими причинами (рис. 2).
Усилитель ЭКГ обеспечивает крупномасштабную репродукцию малых потенциалов, увеличивая их в тысячи раз. Усиление выполняется в той же частоте, в которой регистрируется вводимый сигнал. Частотные показатели находятся в пределах 0,05-150 Гц. Усилители дифференциального типа улавливают различия в напряжении между двумя электродами, игнорируя любое напряжение на самих электродах.
Рис. 3. ЭКГ, снятая в условиях воздействия комбинированные помех
Таким способом подавляются синфазные помехи от силовых линий бытовой электротехники и т.п. Комбинированные помехи, в том числе кожно-гальванические и наводимые ЭМИ, усиливаются в таком же соотношении, как и полезный сигнал. Подавление разностных помех возможно с помощью частотных фильтров. Стабилизация базовой линии строго обязательна (рис. 3).
Высокоамплитудные импульсные помехи могут проявляться ложными комплексами QRS, псевдоэкстрасистолами, смещению сегмента S-T, искажению формы зубцов ЭКГ (рис. 4). Использование безукоризненно исправной аппаратуры, тщательное следование технологии и правилам регистрации ЭКГ если не исключает возможность появления помех, то заставляет предположить наличие внешних причин (влияние ЭМИ).
Рис. 4. Высокоамплитудные импульсные помехи, вызванные ЭМИ
Ниже приведена схема точек измерений ЭКГ по карте микрорайона «2-ая речка» Владивостока (рис. 5) и числовые значения результатов измерений ЭМИ (табл. 1).
Рис. 5. Схема точек измерений, карта микрорайона «2-я речка» Владивостока
Обсуждение результатов
Являясь неотъемлемой составляющей сферы обитания, потоки разнообразных ЭМИ постоянно оказывали и оказывают воздействие на формирование биосферы земли [4].
К источникам естественного происхождения ЭМИ относят атмосферные электрические явления, излучение солнца, планет, звезд. Источниками ЭМИ могут быть и сами объекты биосферы. Совокупность ЭМИ принято распределять в форме шкалы, где длинноволновый диапазон представлен радиоволнами, за ними следуют инфракрасное, видимое, ультра-
Результаты измерений ЭМИ
Таблица 1
№ замера (точка на карте) Место (кабинет) Полоса частот Время проведения Номер фото и слайда
1 Кабинет ЭКГ 25- 75 Гц 10:39 302
2 2-й этаж 0,5-1,5 кГц О о CD 00 303 (на ЛЭП) 304 (на подст.)
3 Кабинет рентгенолога 0,5-1,5 кГц 10:51 10:52 305 (1,5 м) 306 (1,8-2 м)
4 Кабинет рентгенолога 50-150 кГц 10:54 307 (1,5-1,8 м)
10:54 308 (1,5 м)
5 Кабинет врача 50-150 кГц 10:55 309 (0,5 м)
10:55 310 (2 м)
6 Кабинет врача 25-75 Гц 11:01 11:03 311 (0,5 м) 312 (1,5 м)
7 Кабинет врача 0,5-1,5 кГц 11:04 11:05 313 (1,5 м на ТП) 314 (1,5 м на ЛЭП)
8 Кабинет врача 4-8 кГц 11:06 315 (1,5 м)
9 Кабинет врача 20-40 кГц 11:07 316 (1,5 м)
10 Кабинет врача 30-50 кГц О о CD 00 317 (1,5м ТП) 318 (1,5м ЛЭП)
11:09 319 (1,5 м ТП)
11 Кабинет врача 70-90 кГц 11:10 320 (1,5 м)
11:10 321 (1,5 м)
ТП 0,5-1,5 кГц 11:13 322
Угол здания 0,5-1,5 кГц 11:14 323
12 (1) Угол здания 50-150 кГц 11:16 324
Угол здания 10-30 кГц 11:17 325
Угол здания 60-100 кГц 11:18 326
13 (2) Жилой дом 25-75 Гц 11:28 327
14 (3) Жилой дом 250-750 Гц 11:29 328
Жилой дом 50-150 кГц 11:31 329
Подстанция 50-150 кГц 11:40 330-331
15 (4) Подстанция 97,5-102,5 кГц 11:42 332-334
Подстанция 2,5-7,5 кГц 11:43 335
16 (5) Остановка 0-90 кГц 11:53 - 11:55 -
100 лет Владивостоку 115 0-100 Гц 12:22 -
17 (6) 100 лет Владивостоку 115 10-100 кГц 12:23 - 12:24 -
100 лет Владивостоку 115 100-200 кГц 12:25 -
фиолетовое, рентгеновское и гамма-излучения [3, 5]. На практике чаще используются термины «электрическое поле» и «магнитное поле». Между ними существует связь: электрическое поле создается зарядами, а магнитное поле возникает при движении заряда по проводнику. Величина электрического поля характеризуется напряженностью, обозначаемой символом E, единица измерения В/м (вольт-на-метр). Величина магнитного поля определяется его напряженностью
H, измеряемой в А/м (ампер-на-метр). При измерении низких и сверхнизких частот чаще используется понятие магнитная индукция В, единица измерения Тл (тесла). Одна миллионная часть Тл соответствует
I, 25 А/м. Электромагнитное поле, возникнув, «отрывается» от движущихся заряженных частиц и существует в форме электромагнитных волн, которые характеризуются длиной волны, обозначаемой сим-
волом L (лямбда). Источник, генератор волн, характеризуется частотой и обозначается символом /[6].
Искусственными источниками ЭМИ могут быть радио и телевизионные станции, различные системы связи, линии электропередач (ЛЭП), электротранспорт, электро- и телекоммуникации внутри жилых и производственных помещений, бытовые электроприборы, всякого рода оргтехника, персональные компьютеры и др. [2, 6, 7].
Несмотря на признание Всемирной Организацией Здравоохранения (ВОЗ) опасности ЭМИ, предельно допустимые уровни (ПДУ) для населения до настоящего времени не нормируются. Строительство новых объектов производится без учета этой опасности.
Радиоволны от искусственных источников могут иметь высокую интенсивность, оказывать выраженное явное или «немое» негативное влияние на
жизненно важные процессы. Взаимодействуя с биологическими объектами, радиоволны теряют часть энергии на генерацию токов проводимости в электролитах крови, лимфы, цитоплазмы, а так же на поляризацию диэлектриков тканей организма [7, 8].
Отмечено, что результатом воздействия ЭМИ на биологические объекты различной степени организации могут быть дезадаптационные проявления: повышенная агрессивность, раздражительность, беспокойство, снижение работоспособности, нарушение поведенческих реакций, интуитивные попытки изменений направления движения в сторону с меньшим уровнем поля. У растений изменяется форма и размеры листьев, цветков, стеблей. В ранжированных по экспозиции группах отмечено повышение заболеваемости с вовлечением различных органов и систем и полиморфизмом проявлений. В ряде случаев наблюдались отдаленные последствия, предположительно связанные с онкологическими заболеваниями, аллергическими реакциями, эпилептиформными приступами [1, 2, 8].
Электрокардиографы в данном случае выступили в качестве первичных детекторов-индикаторов ЭМИ. Электрокардиография принадлежит к числу наиболее востребованных технических средств диагностики. Электрокардиограммой считается составляющая поверхностных потенциалов, обусловленных электрической активностью сердца. Однако, эти потенциалы на десятки-сотни порядков уступают естественным и искусственным внешним полям. Да и сам пациент является не только генератором биопотенциалов, но и антенной для внешних ЭМИ т.к. в проводнике, помещенном в электромагнитное поле, возникает ЭДС. Вокруг нас одновременно существует множество полей: радиоволны, ЛЭП, бытовые и транспортные “искрящие” устройства (электромоторы) [2, 6].
Ввиду высокого уровня геомагнитных полей и ЭМИ искусственного происхождения, измерение абсолютных значений биопотенциалов в настоящее время не имеет перспектив. Единственным практически пригодным для измерения методом является градиометрический. Чаще всего с этой целью. используются индукционные датчики и сквид-магнитометры. Высокая чувствительность, способность увеличивать потенциалы в тысячи раз, делают технические средства диагностики весьма уязвимыми для различных помех [6, 9].
К электромагнитным помехам относят нежелательные физические явления и воздействия ЭМИ, которые нарушают работу технических средств, изменяя их характеристики и параметры. Источники помех приводят к наложению синусоидальных колебаний различной частоты на полезный сигнал. Амплитуда помех зависит от мощности их источника. ЭКГ претерпевает изменения, затрудняющие или вовсе исключающие возможность дифференциальной диагностики. Однако не только ЭМИ могут быть источником помех [2, 10].
Полагаем, именно такая ситуация сложилась в филиале ФГКУ «1477 ВМКГ» МО РФ вскоре после переезда двух отделений и размещения их на улице Русская, 73 “б”. На месте прежде нежилой промзоны вырос новый городской микрорайон с развитой инфраструктурой, средствами теле-радио-мобильной сотовой связи, интернета. Такого рода ЭМИ - “загрязнение” среды обитания становится проблемой не только и не столько для функционирования технических средств диагностики (их можно экранировать), но и для сохранения и укрепления здоровья населения.
Вскоре после размещения на новом месте сотрудники отделений стали отмечать периодически возникающие помехи при записи ЭКГ. Интенсивность помех изменялась в течение суток, что выявилось при суточном холтеровском мониторировании ЭКГ. Тогда же была отмечена зависимость появления помех от пребывания в том или ином помещении госпиталя. Постоянно работающий персонал отмечал при этом состояние некоторого дискомфорта, интуитивно включаясь в поиск “безопасных” мест. Стала обращать на себя внимание немотивированная раздражительность, беспокойство, снижение внимания, агрессивность. Выраженность отмеченных проявлений связывают с экспозицией воздействия ЭМИ.
Заключение. Совокупность различных ЭМИ принято распределять в виде шкалы, в которой длинноволновый диапазон представлен радиоволнами, за ними следуют инфракрасное, видимое, ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма-излучения [3]. Механизм воздействия ЭМИ описывается теориями Максвелла и квантовой механики [4, 6, 7].
В СССР искусственные источники ЭМИ с обсуждаемыми частотными характеристиками, в том числе ЛЭП, относились к числу необслуживаемых объектов и сооружались, как правило, вне населенных пунктов. Кроме того, исследования биологического действия ЭМИ, выполненные в 60-70-х годах ориентировались, в основном, на действие электрической составляющей. Несмотря на то, во всем мире магнитное поле сейчас считается наиболее опасным для здоровья, предельная величина его для населения в России не нормируется. Большая часть ЛЭП сооружалась без учета биологического действия магнитной составляющей. В настоящее время ЛЭП и многие другие источники ЭМИ оказались внутри или в непосредственной близости от жилых помещений, учебных и производственных корпусов, больниц, санаторно-курортных зон, садовых и дачных участков, в микрорайонах городов и поселков РФ. Сложившаяся ситуация требует особого внимания к электромагнитной экологии.
Для решения проблемы необходимо привлечение для исследований разнообразной техники и высококвалифицированных специалистов. В настоящее время организован активный обмен информацией,
базами данных ДВФУ, ТОВМУ и «1477 ВМКГ МО РФ с целью определить подходы к решению проблемы. Комплексная оценка результатов НИР позволит определить оптимальные способы и методы обеспечения ЭМИ-безопасности населения в жилых зонах, найти подходы к решению проблемы.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Финансирование. Исследование проводилось без привлечения спонсорских средств.
ЛИТЕРАТУРА
1. Федеральный закон Российской Федерации «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» № 52-ФЗ от 30 марта 1999 г.
2. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы «Электромагнитные поля в производственных условиях. СанПиН 2.2.4.1191-03», утвержденные Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации 30 января 2003 г., с 1 мая 2003 г.
3. Андреев П.Г., Наумова. И.Ю. Защита радиоэлектронных средств от внешних воздействий: Учебное пособие - Пенза: Изд-во ПГУ, 2012. 128 с.
4. Коваль В.Т., Окунь Б.В., Татаркина Н.Д., Коваль Е.В., Хорошун Р.М., Конорева Н.А. Техногенная этиология сердечнососудистых заболеваний // Здоровье. Медицинская экология. Наука. 2002; 1-2: 47.
5. Коваль В.Т., Татаркина Н.Д., Пономаренко Ю.В. Региональные нарушения гемодинамики и артериальные гипертензии: Тезисы докладов / Российский национальный конгресс кардиологов. М.: 2000.
6. Кудряшов Ю.Б., Перов Ю.Ф., Рубин А.Б. Радиационная биофизика: радиочастотные и микроволновые ЭМИ: Учебник для ВУЗов. - М.: Физма-лит, 2008. 184 с.
7. Сподобаев Ю.М., Кубанов В.П. Основы электромагнитной экологии. - М.: Радио и связь, 2000. 240 с.
8. Фолков Б., Нил Э. Кровообращение. - М.: Медицина, 1976.
9. Аполлонский С.М. Электромагнитная без-
опасность технических средств и человека: в 3 т. -СПб.: Изд-во СЗТУ, 2011. 286 с.
10. Цгоев Т.Ф., Теблоев Р.А. Электромагнитные излучения в окружающую среду. Источники. Последствия. Меры по защите: Учебное пособие. -Владикавказ: СОИГСИ, 2011. 206 с.
REFERENCES
1. Federal’nyj zakon Rossijskoj Federacii «O sani-tamo-jepidemiologicheskom blagopoluchii naselenija» № 52-FZ ot 30 marta 1999 g.
2. Sanitarno-jepidemiologicheskie pravila i norma-tivy «Jelektromagnitnye polja v proizvodstvennyh uslovijah. SanPiN 2.2.4.1191-03», utverzhdennye Glavnym gosudarstvennym sanitarnym vrachom Rossijskoj Federacii 30 janvarja 2003 g., s 1 maja 2003 g.
3. Andreev P.G., Naumova. I.Ju.chZashhita radiojelektronnyh sredstv ot vneshnih vozdejstvij: Uchebnoe posobie - Penza: Izd-vo PGU, 2012. 128 s.
4. Koval’ V.T., Okun’ B.V., Tatarkina N.D., Koval’ E.V., Horoshun R.M., Konoreva N.A. Tehnogennaja jetiologija serdechnososudistyh zabolevanij // Zdorov’e. Medicinskajajekologija. Nauka. 2002; 1-2: 47 (in Russia).
5. Koval’ V.T., Tatarkina N.D., Ponomarenko Ju.V. Regional’nye narushenija gemodinamiki i arterial’nye gipertenzii: Tezisy dokladov / Rossijskij nacional’nyj kongress kardiologov. M.: 2000.
6. Kudrjashov Ju.B., Perov Ju.F., Rubin A.B. Radiacionnaja biofizika: radiochastotnye i mikrovolnovye JeMI: Uchebnik dlja VUZov. - M.: Fizmalit, 2008. 184 s.
7. Spodobaev Ju.M., Kubanov V.P. Osnovy
jelektromagnitnojjekologii. - M.: Radio i svjaz’, 2000. 240 s.
8. Folkov B., Nil Je. Krovoobrashhenie. - M.: Medi-cina, 1976.
9. Apollonskij S.M. Jelektromagnitnaja bezopas-nost’ tehnicheskih sredstv i cheloveka: v 3 t. - SPb.: Izd-vo SZTU, 2011. 286 s.
10. Cgoev T.F., Tebloev R.A. Jelektromagnitnye izluchenija v okruzhajushhuju sredu. Istochniki. Posledstvija. Mery po zashhite: Uchebnoe posobie. -Vladikavkaz: SOIGSI, 2011. 206 s.
Сведения об авторах
Коваль Василий Трофимович - кандидат медицинских наук, заведующий отделением функциональной диагностики ФГКУ «1477 ВМКГ» МО РФ; 690005, Владивосток, ул. Ивановская, 4. тел.: 8(423)275-35-63; 89147053563; e-mail: fregat80@mail.ru;
Заяц Григорий Андрианович - кандидат медицинских наук, врач отделения функциональной диагностики ФГКУ «1477 ВМКГ» МО РФ. 690005, Владивосток, ул. Ивановская, 4. Тел.: 8(423)75-35-63; e-mail: zayatc-g@mail.ru.
Губко Людмила Владимировна - доцент кафедры приборостроения ДВФУ; 89242353584; e-mail: vkorochintchev@mail.ru;
Корочинцев Владимир Иванович - доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой приборостроения ДВФУ; тел.: 89025579758; e-mail: vkorochintchev@mail.ru;
Коваль Евгений Васильевич - старший ординатор хирургического отделения ФГКУ «1477 ВМКГ» МО РФ. 690005, Владивосток, ул. Ивановская, 4.
