THE ELECTROMAGNETIC FIELDS EFFECT ON CHAOTIC DYNAMICS OF CARDIOVASCULAR SYSTEM PARAMETERS OF WORKERS OF OIL AND GAS INDUSTRY

Full Text

Уровень здоровья любой популяции имеет региональную специфику, которая обусловлена особенностями взаимоотношения человека и окружающей среды [12, 13, 15, 17]. Погодно-климатические изменения в настоящее время рассматриваются как факторы высокого риска возникновения многих заболеваний человека, проживающего в северных регионах РФ [6, 7, 11, 14]. Жители Ханты-Мансийского автономного округа хорошо знакомы с резкой сменой погоды. Климат в этом северном регионе России суров и непостоянен. Одновременно с хаотическим характером изменений метеофакторов наблюдаются изменения показателей концентрации химических поллютантов на территории города, которые сильно зависят от направления и скорости ветра, температуры, атмосферного давления, влажности. Все эти факторы существенно влияют на функциональные системы организма человека, и в первую очередь на сердечно-сосудистую (ССС) и нервно-мышечную. 3 Экология труда Экология человека 2017.08 Помимо неблагоприятных климатических условий негативное воздействие на человека могут оказывать и факторы производственной среды на рабочем месте. Одним из них является электромагнитное поле (ЭМП) промышленной частоты (ПЧ). На Сургутском заводе стабилизации конденсата, к примеру, источниками ЭМП ПЧ являются различные теплообменники, электропроводка и оборудование, обеспечивающее работу ректификационных колонн. Всемирная организация здравоохранения рассматривает ЭМП ПЧ техногенного происхождения как один из опасных и значимых для здоровья населения факторов, характеризующихся активным биологическим действием. Ранее считалось, что слабые низкочастотные магнитные поля нетепловой интенсивности безопасны для человека, биологическое действие таких полей казалось невозможным с точки зрения физики. Со временем были накоплены опытные данные, показавшие потенциальную опасность этих полей и излучений, скрытый характер их действия. В связи с этим сейчас экологическая значимость ЭМП становится предметом специального изучения, особенно в аспекте влияния на ССС [3, 4]. На сегодняшний день в РФ для рабочих мест приняты единые значения предельно допустимых уровней (ПДУ) напряженности ЭМП ПЧ вне зависимости от региона. Однако в совокупности с другими факторами среды ЭМП ПЧ с напряженностями ниже ПДУ также может оказывать воздействие на организм человека. Целью настоящего исследования был анализ действия ЭМП ПЧ на параметры ССС работников-женщин Сургутского завода стабилизации конденсата. Методы Для анализа влияния ЭМП на женский организм методом вариационной пульсоинтервалографии в рамках периодического медицинского осмотра было обследовано 100 человек. Все обследуемые были поделены на группы: 1-я - женщины до 35 лет, на рабочем месте которых отсутствуют источники ЭМП; 2-я - женщины старше 35 лет, на рабочем месте которых также отсутствуют источники ЭМП; 3-я - женщины до 35 лет, на рабочем месте которых есть источники ЭМП; 4-я - женщины старше 35 лет, на их рабочем месте также есть источники ЭМП. Все наблюдаемые были без патологий и жалоб на здоровье, согласно Хельсинкской декларации дали добровольное согласие на обследование. Измерения проводились с помощью пульсоксиметра «ЭЛОКС-01С2», разработанного и изготовленного ЗАО ИМЦ «Новые Приборы», г. Самара, вместе с зарегистрированным программным продуктом (Л.И. Калакутский, В. М. Еськов, 2002-2010 гг.), который обеспечивает расчёт параметров квазиаттракторов (КА) как в пятнадцатимерном фазовом пространстве состояний (ФПС), так и в двухмерном ФПС по отдельным координатам xj (в частности, по параметрам кардиоинтервалов (КИ)). Прибор снабжен программным продуктом «Eg3». С помощью этого прибора реги стрировали пульсовую волну с одного из пальцев кисти руки в положении обследуемых сидя, в относительно комфортных условиях. Состояние функциональных систем организма женщин оценивалось в рамках традиционных методов оценки симпатического (показатель SIM) и парасимпатического (показатель РAR) звена нейровегетативной системы (НВС). Кроме этого определялись: индекс напряжения по Р. М. Баевскому (IBN), частота сердечных сокращений (HR), уровень насыщения оксигемоглобином крови испытуемых ^р02, в % оценивается количество оксигемоглобина), мощность спектра сверхнизкочастотного компонента вариабельности (VLF, в % от суммарной мощности колебаний), мощность спектра низкочастотного компонента вариабельности (LF), мощность спектра высокочастотного компонента вариабельности (HF), общая спектральная мощность (Total power), стандартное отклонение полного массива КИ (SDNN). Статистические расчёты проводились с помощью программного продукта Statistica version 6.1. Для оценки значимости различия показателей НВС обследуемых применялся критерий Манна - Уитни, за статистически значимые принимали различия при р < 0,05. В итоговом варианте дизайна исследования диагностика осуществлялась по таким параметрам вектора состояния организма человека х = (х1, х2, ..., х5)?: активность симпатического отдела НВС (SIM - x1), активность парасимпатического отдела НВС (PAR - x2), частота сердечных сокращений (HR - x3), стандарт отклонения вегетативной регуляции кровообращения (SDNN - x4), индекс напряжения по Р. М. Баевскому (IBN - x5) и по КИ (NN). Матрица межаттракторных расстояний строилась с помощью оригинальной компьютерной программы по указанным параметрам ВСОЧ. Каждая группа обследуемых, находящаяся в определенном состоянии, образует некоторое «облако» (КА) в ФПС, которое имеет геометрический и стохастический центры [2-11]. Расстояния, рассчитанные между хаотическими центрами k-го и f-го КА или между стохастическими центрами (статистическими математическими ожиданиями), количественно представляют степень близости/удаленности этих сравниваемых КА в ФПС. Это является интегративной мерой оценки состояния НВС групп обследуемых. Результаты В самом начале статистического анализа была произведена проверка на нормальность распределения значений с помощью критерия Шапиро - Уилка. Проверка показала, что в каждой группе имеется ненормальное распределение значений параметров кардиоритма. Из пяти выбранных нами параметров х. только в одном наблюдается нормальное распределение. В ряде случаев для сравнения выборок с нормальным распределением на различия допускается применять 4 Экология человека 2017.08 Экология труда непараметрические критерии. Поэтому для попарного сравнения групп по всем пяти параметрам нами использовался непараметрический U критерий Манна - Уитни (табл. 1). Таблица 1 Результаты попарного сравнения средних значений рангов допустимого уровня значимости параметров вариабельности сердечного ритма обследованных 1-4 групп с помощью непараметрического U критерия Манна - Уитни Параметр Величина р при попарном сравнении групп 1-2 1-3 1-4 2-3 2-4 3-4 SIM 0,052 0,045* 0,000* 0,778 0,001* 0,005* PAR 0,304 0,793 0,000* 0,516 0,003* 0,001* SSS 0,352 0,109 0,749 0,023* 0,224 0,202 SDNN 0,084 0,050 0,000* 0,655 0,037* 0,108 IBN 0,107 0,084 0,000* 0,808 0,001* 0,007* Примечания: 1 - женщины до 35 лет без воздействия источников ЭМП, 2 - женщины после 35 лет без воздействия источников ЭМП, 3 - женщины до 35 лет под воздействием источников ЭМП, 4 - женщины после 35 лет под воздействием источников ЭМП; р - достигнутый уровень значимости (при критическом уровне < 0,05); * - группы статистически принадлежат к разным генеральным совокупностям. Из табл. 1 видно, что показатели женщин 1-й и 2-й групп статистически не различаются; данные обследуемых 1-й и 3-й групп отличны по SIM; показатели женщин 1-й и 4-й групп статистически различаются по параметрам SIM, PAR, SDNN, IBN; данные обследуемых 2-й и 3-й групп различаются только по параметру SSS; показатели женщин 2-й и 4-й групп статистически различаются по параметрам SIM, PAR, SDNN, IBN; данные обследуемых 3-й и 4-й групп различаются по параметрам SIM, PAR, IBN. Методом расчёта КА в пятимерном ФПС были рассчитаны объёмы V и расстояния между стохастическим и хаотическим центрами rX квазиаттракторов (табл. 2). Отдельно произведено попарное сравнение групп по этим показателям. Таблица 2 Результаты обработки в пятимерном фазовом пространстве данных квазиаттракторов по параметрам сердечнососудистой системы у обследованных 1-4 групп 1-я группа 2-я группа Phase space with order m = 5 value V, = 9,2 ■ 106 Phase space with order m = 5 value V2 = 24 ■ 106 3-я группа 4-я группа Phase space with order m = 5 value V3= 57,8 ■ 106 Phase space with order m = 5 value V4 = 39,8 ■ 106 Примечания: 1 - женщины до 35 лет без воздействия источников ЭМП, 2 - женщины после 35 лет без воздействия источников ЭМП, 3 - женщины до 35 лет под воздействием источников ЭМП, 4 - женщины после 35 лет под воздействием источников ЭМП Из табл. 2 видно, что разница объёмов КА в пятимерном ФПС в 1-й и 3-й группах женщин максимальна (шестикратное увеличение V3 сравнительно с V1). Существенно, что расстояние между стохасти ческим и хаотическим центрами КА в группе женщин после 35 лет, не подверженных ЭМП ПЧ на рабочем месте, меньше, чем в младшей группе, в 2,3 раза. Для наглядности различий параметров кардиоритма испытуемых в разных группах на рис. 1 приведены примеры КИ и их фазовых портретов. Рис. 1. Примеры кардиоинтервалов и фазовых портретов: А - функции кардиоинтервалов; В - фазовые портреты для кардиоинтервалов, описывающие площадь их квазиаттрактора; I - женщина 28 лет, подвергающаяся воздействию ЭМП на рабочем месте; II - женщина 39 лет, подвергающаяся воздействию ЭМП на рабочем месте. Из рис. 1 видим, что площади S КА (группа В) для КИ существенно (почти в 3 раза) уменьшаются в условиях воздействия внешних ЭМП (сравните масштабы рис. IB и рис. IIB). Более того, уже само действие ЭМП дает резкое уменьшение S для КИ в одинаковых возрастных группах. Для каждой из испытуемых была рассчитана площадь КА по значениям КИ. Значения медиан площадей этих КА приведены на рис. 2. Площадь КА 2 на рис. 2 почти равна площади 3, что показывает равное её уменьшение у женщин до 35 лет в условиях действия ЭМП и женщин старше 35 лет, на рабочем месте которых отсутствуют источники ЭМП. 5 Экология труда Экология человека 2017.08 SN№ )i.e. 80000 60000 40000 20000 О 12 3 4 Рис. 2. Значения медиан площадей квазиаттракторов SNN кардиоинтервалов для обследованных 1-4 групп: 1 - женщины до 35 лет под воздействием источников ЭМП, 2 - женщины после 35 лет без такового, 3 - женщины до 35 лет под воздействием источников ЭМП, 4 - женщины после 35 лет без такового Обсуждение результатов Из табл. 2 и рис. 1 видно, что площадь КА в пятимерном ФПС возрастает при действии ЭМП. Переход в старшую возрастную группу (без действия ЭМП) привел почти к трехкратному увеличению S для КИ в пятимерном ФПС (с 9,2-106 до 26-106 у. е.). Однако ЭМП является более сильным фактором, чем возраст: у женщин младше 35 лет показатель S = 58,8-106 у. е., что почти в 6 раз больше S такой же группы (до 35 лет), но без воздействия ЭМП. Ещё более разительные результаты мы имели в двухмерном ФПС для одних только КИ, что представлено на рис. 2. Здесь значения площадей КА женщин старшей возрастной группы, на рабочем месте которых нет воздействия ЭМП, были сходны с аналогичными показателями молодых женщин с действием ЭМП. Очевидно, что ЭМП является в этом случае стресс-агентом, который вызывает изменение возрастных параметров для КИ. Это весьма настораживающий факт для работающих в условиях северного производства [1, 9, 15]. Хорошо известно, что в роли индикатора состояния целостного организма выступают именно функциональные показатели деятельности ССС [1, 5, 16, 18]. Согласно данным Р. М. Баевского, математический анализ ритма сердца - наиболее простой и доступный метод, выявляющий нарушения, свидетельствующие о вегетативном дисбалансе, и позволяющий осуществлять непрерывный динамический контроль [2, 16]. Общая динамика параметров КА показывает уменьшение площадей с возрастом, что соответствует нормальному старению. Однако у женщин, подвергающихся действию ЭМП, уже в молодом возрасте почти такой же показатель площади КА, что и у женщин старшего возраста без влияния ЭМП (56 668 у. е. у обследуемых старше 35 лет без воздействия ЭМП и 61 824 у. е. - у обследуемых до 35 лет с ЭМП). С возрастом площадь КА у женщин, подвергающихся воздействию ЭМП на рабочем месте, более чем двукратно уменьшается (61 824 у. е. до 35 лет и 29 928 у. е. после 35 лет), что уже можно характеризовать с позиции теории хаоса - самоорганизации как эволюцию организма [12]. Список литературы

About the authors

A V Boltaev

Surgut State University

Email: che-star@yandex.ru
Surgut

G V Gazya

Tula State University

Medical Institute Tula, Russia

A A Khadartsev

Surgut State University

Surgut

D V Sinenko

Surgut State University

Surgut

References

Supplementary files