CORRECTION OF FUNCTIONAL STATE IN OPERATOR’S OF COMPLICATED TECHNICAL SYSTEMS BY MEANS OF XENON-OXIGEN GAS MIXTURE

Full Text

Ическая подготовка, ультрафиолетовое облучение, дополнительная витаминизация. Кроме этого применяются гипербарическая оксигенация, воздействие импульсным электротоком на центральную нервную систему (ЦНС), рефлексо- и магнитотерапия, аутогенная тренировка и многие другие. В настоящее время для проведения реабилитации в медицинской практике все чаще применяются смеси на основе инертных газов, одним из которых является ксенон [3, 4, 12, 15]. Цель работы — на основе динамики показателей субъективного личностного шкалирования состояния, объективных психофизиологических методик оценить эффективность ингаляций ксенон-кислородной газовой смесью для коррекции функционального состояния и работоспособности операторов подводных технических систем после длительного рабочего цикла. Материалы Обследованы 19 операторов подводных технических систем мужского пола в возрасте от 28 до 40 лет. В основную группу были включены Проблема поддержания оптимального функционального состояния и работоспособности операторов подводных технических систем в период или после похода является одной из основных задач морской медицины. Известно, что причиной более чем 50 % аварийных происшествий на флоте являлись ошибочные действия оператора при управлении сложными техническими системами, которые зачастую совершаются на фоне нарастания утомления и снижения работоспособности человека-оператора. Применение ингаляций ксенон-кислородными газовыми смесями позволяют восстановить работоспособность операторов в более короткие сроки. Ключевые слова: функциональное состояние операторов, ксенон-кислородная газовая смесь, операторы подводных технических систем, медицинская реабилитация 29 Экологическая физиология Экология человека 2013.05 9 человек, в контрольную — 10. Обе группы аналогичны по возрасту, стажу и интенсивности трудовой деятельности, состоянию здоровья. Исследовались показатели функционального состояния организма операторов перед походом (фоновое исследование), после похода (2-е исследование) и после проведения коррекционных мероприятий с применением ингаляций ксенон-кислородных газовых смесей в основной группе и профилактического отдыха в контрольной (заключительное исследование). Контроль функционального состояния осуществлялся путем самооценки состояния (опросник субъективных состояний «самочувствие», «активность» и «настроение» — САН, тесты «Интегративный тест тревожности» — ИТТ, «Уровень невротической астении» — УНА), анализа психомоторики и нейродинамики (простая и сложная сенсомоторные реакции, критическая частота слияния световых мельканий — КЧСМ, «Теппинг-тест»), косвенной оценки работоспособности по результатам выполнения корректурных проб с кольцами Э. Ландольта и звуковой. Все методики реализованы в аппаратнопрограммном комплексе (АПК) «НС-Психотест» (ООО «Нейрософт», г. Иваново) и проводились согласно инструкции к ним и прилагаемым методическим рекомендациям [7]. На всех этапах исследования проводилась регистрация сердечного ритма с анализом его вариабельности (АПК «Поли-спектр-8», ООО «Нейрософт», г. Иваново), биоэлектрической активности коры головного мозга (АПК «Нейрон-спектр» 4/ВП, ООО «Нейрософт», г. Иваново). Для оценки состояния зрительного анализатора использовалось измерение контрастной чувствительности — КЧ (АПК «Эрготест-2.0»). Ингаляции ксенон-кислородной газовой смесью проводились в соответствии с методикой [3] с применением аппарата портативного ингаляционного наркоза «КСИН — «Аврора» (рисунок). Реабилитационный курс включал пять процедур, проводимых ежедневно. В первый день концентрация ксенона во вдыхаемой смеси составляла 50 %, во второй и пятый — 60 %, в третий и четвертый — 70 %). Аппарат портативный ингаляционного наркоза «КСИН — «Аврора» Для анализа полученных данных использовались статистический программный пакет «STATISTIKA» 6.0 (StatSoft) и электронные таблицы Microsoft Excel 2003. Проверка переменных на распределение по критерию Шапиро — Уилка показала, что рассматриваемые данные не соответствуют нормальному распределению, что требует применения непараметрических методов математического анализа. Результаты представлены в виде значений медианы (Me), нижнего (Q1) и верхнего (Q3) квартилей. Сравнение независимых групп (основной и контрольной) проведено с использованием U-критерия Манна — Уитни, а результатов исследования между этапами в каждой группе с применением критерия Вилкоксона. Результаты Как и следовало ожидать, значимых различий всех регистрируемых показателей в группах в фоновом исследовании не было выявлено. Значения итоговых шкальных оценок по методике УНА в основной и контрольной группах на всех этапах исследования значимо не отличались от исходного уровня и свидетельствовали об отсутствии признаков невротической астении. На протяжении всего исследования в обеих группах показатель личностной тревожности — ЛТ (методика ИТТ) соответствовал среднестатистическим показателям, характерным для здоровых людей. Тем не менее после проведения коррекционных мероприятий отмечалось снижение общего уровня личностной тревожности в основной группе на 70 %, тогда как в контрольной группе этот показатель на последнем этапе не отличался от такового в послепоходовом исследовании. При анализе вспомогательных шкал личностной тревожности в основной группе обнаружена положительная динамика показателей шкал «Эмоциональный дискомфорт» и «Астенический компонент тревожности» (табл. 1). Динамика показателей общего уровня вспомогательных шкал и ситуативной тревожности (СТ) в основной и контрольной группах практически не различалась на всех этапах исследования. В обеих группах этот показатель стал значительно выше после похода, и на заключительном этапе в основной группе отмечалась тенденция к его снижению, а в контрольной группе он продолжал расти. Обработка материалов анкеты САН выявила значительное ухудшение самочувствия после похода в обеих группах. Следует отметить, что в основной группе после похода показатели самочувствия и активности были статистически значимо хуже, чем в контрольной, тогда как фоновые показатели практически не различались. После проведенных коррекционных мероприятий показатель самочувствия в основной группе пришел к статистической норме. Похожие, но менее выраженные изменения произошли в основной группе и с показателями активности и настроения. В контрольной группе после 30 Экология человека 2013.05 Экологическая физиология Таблица 1 Динамика показателей по интегративному тесту тревожности в основной группе, баллы Показатель Фоновое исследование После похода Заключительное исследование р Me Q1-Q3 Me Q1-Q3 Me Q1-Q3 Общий уровень личностной тревожности (ЛТ) 6,50 3,00-8,00 5,50 0,50-10,00 1,00 -1,00-4,00 П Ф // зз S S Il Il 00 CD CD CO I— Шкала «Эмоциональный дискомфорт» ЛТ 74,00 12,00-87,50 64,00 12,50-113,00 0,00 0,00-24,00 Пп/зи=0,043 Шкала «Астенический компонент тревожности» ЛТ 14,50 0,0-30,00 29,50 0,00-58,00 0,00 0,00-0,00 Пп/зи=0,068 Шкала «Фобический компонент тревожности» ЛТ 0,00 0,00-0,014 0,00 0,00-29,00 0,00 0,00-0,00 Шкала «Тревожная оценка перспективы» ЛТ 68,50 49,00-69,00 18,50 0,00-116,50 0,00 0,00-31,00 Шкала «Социальные защитные реакции» ЛТ 57,00 0,00-78,50 57,00 57,00-57,00 0,00 0,00-114,00 Общий уровень ситуативной тревожности (СТ) 1,50 0,00-5,00 8,50 5,50-11,00 9,00 6,00-10,00 Фи/пп=0,030 Фи/зи=0,052 Шкала «Эмоциональный дискомфорт» СТ 0,00 0,00-12,50 75,50 62,00-88,00 75,00 51,00-100,00 Фи/пп=0,018 Фи/зи=0,028 Шкала «Астенический компонент тревожности»СТ 0,00 0,00-0,00 70,00 44,00-70,50 59,00 0,00-100,00 Фи/пп=0,018 Фи/зи=0,043 Шкала «Фобический компонент тревожности» СТ 0,00 0,00-0,00 0,00 0,00-28,00 0,00 0,00-28,00 Шкала «Тревожная оценка перспективы» СТ 31,00 0,00-62,00 68,50 32,00-100,00 68,00 37,00-100,00 Фи/пп=0,043 Фи/зи= 0,043 Шкала «Социальные защитные реакции» СТ 57,00 21,50-107,00 57,00 28,50-100,00 57,00 0,00-114,00 Примечание для табл.1-3. Фи/зи - фоновое исследование/заключительное исследование; фи/пп - фоновое исследование/после похода; пп/зи - после похода/ заключительное исследование. профилактического отдыха выраженных изменений не зафиксировано (табл. 2). В фоновом исследовании и после похода среднее время простой сенсомоторной реакции (ПСМР) в основной и контрольной группах было практически одинаковым (табл. 3). После проведения коррек ционных мероприятий в основной группе среднее время ПСМР стало даже немного лучше фоновых показателей, а в контрольной группе этот показатель продолжал ухудшаться в сравнении с фоном, что свидетельствует о нарастании процессов торможения в ЦНС [7]. Динамика показателей самооценки состояния по методике САН, баллы Таблица 2 Показатель Фоновое исследование После похода Заключительное исследование р Me Q1-Q3 Me Q1-Q3 Me Q1-Q3 Основная группа Самочувствие 6,05 5,30-6,40 5,00 4,45-5,80 5,90 5,40-6,70 Фи/пп=0,050 Пп/зи=0,063 Активность 5,30 4,80-5,85 5,00 4,70-5,55 5,30 4,80-6,10 Настроение 6,25 5,55-6,70 5,95 4,60-6,30 6,20 4,70-6,60 Контрольная группа Самочувствие 6,25 5,90-6,70 6,40 6,00-6,70 6,25 5,90-6,70 Активность 5,75 5,40-6,20 6,00 5,50-6,40 5,90 5,10-6,50 Настроение 5,95 5,60-6,40 6,00 5,90-6,30 6,15 5,70-6,60 Различия между группами (машинограмма по Манну — Уитни для основной и контрольной групп по тесту САН): Rank Sum Rank Sum U Z p-level С_ф 65,50 105,50 29,50 -0,9 С_п 40,50 64,50 4,50 -2,5 0,012 С_к 57,00 96,00 29,00 -0,6 А_ф 60,50 110,50 24,50 -1,4 А_п 42,00 63,00 6,00 -2,3 0,020 А_к 54,50 98,50 26,50 -0,8 Н_ф 83,50 87,50 32,50 0,7 Н_п 55,50 49,50 19,50 -0,6 Н_к 62,00 91,00 34,00 -0,1 31 Экологическая физиология Экология человека 2013.05 Таблица 3 Динамика психофизиологических показателей в основной группе Показатель Фоновое исследование После похода Заключительное исследование р Me Q1—Q3 Me Q1—Q3 Me Q1—Q3 ПСМР Латентное время реакции, мс 199,97 191,83—220,86 208,82 197,39—223,32 197,60 189,57—215,90 Количество ошибок, ед 1,50 0,00—3,00 3,00 0,50—7,50 4,50 2,00 — 7,50 Фи/зи=0,046 КЧСМ Частота, Гц 35,40 32,75 — 38,10 35,80 35,30—37,30 37,49 36,30 — 38,70 08 92 ,0 ,0 0, 0, Il Il ии зз !S E ФП Реакция на движущийся объект Количество точных реакций, % 62,00 46,00—70,00 38,00 32,00—52,00 40,00 28,00 — 56,00 Фи/пп=0,028 Фи/зи=0,028 Количество опережающих реакций, % 12,00 10,00 — 30,00 14,00 10,00—25,00 20,00 10,00 — 32,00 Количество запаздывающих реакций, % 20,00 8,00—34,00 38,00 28,00—53,00 38,00 20,00 — 64,00 Фи/пп=0,018 Фи/зи=0,028 Латентное время реакции, мс 391,65 341,38—441,34 407,56 363,42—444,58 390,09 305,14—403,73 Количество ошибок, ед. 8,00 3,00—13,00 5,50 3,00—9,50 4,00 4,00 — 8,00 Корректурная проба на звук Латентное время реакции, мс 389,00 350,00—422,00 383,00 376,0—458,0 356,00 328,50 — 377,00 17 91 ,0 ,0 0, 0, Il Il ии зз S E ФП Количество ошибок, ед. 9,00 1,00—11,00 4,00 2,50—5,00 3,00 1,00 — 6,00 Теппинг-тест Частота, Гц 6,17 5,59—6,49 5,34 4,26—5,97 5,36 2,11—6,29 Фи/пп=0,025 Фи/зи=0,050 Число ударов, ед. 369,50 333,00—388,50 312,50 249,50—349,50 313,50 300,00 — 368,50 Фи/пп=0,017 Фи/зи=0,017 Корректурная проба с кольцами, усл. ед. Qt 1877,00 1781,50 — 2252,00 1723,50 1518,00— 1815,50 1842,0 1671.50 — 2002.50 Фи/пп=0,050 Фи/зи=0,025 Nt 15,50 10,00—26,50 15,00 6,50—23,00 8,00 5,00—28,50 S 1,64 1,57—1,94 1,48 1,36—1,55 1,56 1,46—1,69 Фи/пп=0,025 Pt 379,5 339,00—440,50 308,3 290,45—316,80 337,50 304,00 — 356,50 Фи/пп=0,017 Фи/зи=0,050 Kr 7,50 2,50—10,00 -1,00 -6,00—3,50 -7,00 -17,50—4,00 Фи/пп=0,093 At 0,94 0,9—0,96 0,91 0,89—0,95 0,95 0,86—0,96 Ta 3,50 0,00—11,50 5,50 0,50—12,50 6,00 -0,50—9,00 Коэффициент точности Уиппла, выявляющий соотношение ошибок и правильных нажатий и свидетельствующий о степени устойчивости внимания, обусловленного, в свою очередь, силой и уравновешенностью нервных процессов, значительно вырос в основной группе после похода и продолжал расти после проведения коррекционных мероприятий. В итоге значение коэффициента в посткоррекци-онном периоде было значимо выше фоновых показателей. Учитывая рост скорости сенсомоторной реакции в основной группе в этом периоде, можно предположить, что после коррекции наряду с увеличением подвижности нервных процессов устойчивость внимания стала ниже [7]. В контрольной группе соотношение скорости и качества работы несколько иное — растет время ПСМР и увеличивается количество ошибок, что свидетельствует о нарастании инертности и продолжающемся осла блении нервных процессов даже после регламентированного профилактического отдыха. Рост значения КЧСМ в основной группе после проведения коррекционных мероприятий свидетельствовал о нарастании лабильности нервных процессов [7]. В контрольной группе изменений КЧСМ зафиксировано не было. Диагностические критерии корректурного звукового теста — латентное время реакции и количество ошибок — в основной и контрольной группах в фоновом исследовании не имели значимых различий. Их значение превышало нормативные показатели и свидетельствовало о снижении подвижности и ослабевании нервных процессов в обеих группах, а следовательно, ухудшении функционального состояния обследуемых ещё до начала рабочего цикла. В послепоходовом исследовании латентное время реакции в основной группе увеличилось, но точность 32 Экология человека 2013.05 Экологическая физиология работы при этом выросла. То есть произошло снижение подвижности нервных процессов и увеличение концентрации внимания обследуемых. Проведение коррекционных мероприятий в основной группе способствовало значительному уменьшению времени реакции с одновременным незначительным увеличением точности. В контрольной группе подвижность нервных процессов осталась низкой и значительно отличалась от этой характеристики в основной группе. Больше было и количество ошибочных действий в контрольной группе. Результаты исследования реакции на движущийся объект показали, что в фоновом периоде в среднем по обеим группам количество точных реакций составляло около 60 % от всех предъявлений, а количество преждевременных и запаздывающих реакций было практически одинаковым (около 19 и 21 % соответственно), что свидетельствовало о нормальном соотношении основных нервных процессов (см. табл. 3). После похода было выявлено значительное уменьшение количества точных реакций в обеих группах и смещение баланса в сторону преобладания тормозных процессов. Проведение коррекционных мероприятий в основной группе не повлекло за собой каких-либо изменений в соотношении возбудительных и тормозных процессов, и при исследовании в посткоррекционном периоде отмечалось преобладание тормозных реакций. В контрольной группе на последнем этапе исследований выявлено статистически значимое изменение соотношения процессов возбуждения и торможения в сравнении с послепоходовым периодом, проявившееся в увеличении количества преждевременных реакций и уменьшении запаздывающих. При этом количество точных реакций осталось прежним. Различий показателей экспресс-методики «Теппинг-тест», сложной сенсомоторной реакции и корректурного теста Э. Ландольта между основной и контрольной группами не было выявлено. В фоновом и послепоходовом исследовании статистически значимых различий контрастной чувствительности (КЧ) у операторов основной и контрольной групп не было выявлено. После ингаляций в основной группе КЧ снизилась по сравнению с нормой на всех пространственных частотах, то есть пороги восприятия низкоконтрастных стимулов увеличились. В диапазоне пространственных частот от 0,83 до 5,8 цикл/угл.град эти различия были значимыми. При анализе вариабельности ритма сердца общий уровень нейрогуморальной регуляции оценивается по стандартному отклонению величин нормальных интервалов R-R (SDNN), увеличение или уменьшение которого свидетельствует о смещении вегетативного баланса в сторону преобладания одного из отделов, и общей мощности спектра [11]. А абсолютные значения этих показателей находились в пределах стандартной нормы. Отмечался рост значений по данным параметрам, особенно в основной группе, на втором этапе исследований. В обеих группах баланс регуляции был сдвинут в сторону длинноволновой составляющей, что отражает нарастание процессов утомления. Эти изменения более выражены были в основной группе. В послепоходовом периоде признаки утомления выявлены в обеих группах, но их выраженность была различна. В основной группе произошел переход на более высокие уровни регуляции, что выразилось в снижении симпатической (LF) и увеличении сверх-длинноволновой (VLF) составляющей в структуре общей мощности спектра в послепоходовом периоде. Это позволяет предположить, что изменения затронули энергометаболический уровень регуляции. Повышение LF- и снижение VLF-составляющей в контрольной группе также является признаком утомления, но менее выраженного, чем в основной группе. После проведения ингаляций в основной группе общий уровень регуляции несколько повысился и не изменился в контрольной группе после планового отдыха. Этот вывод можно сделать по изменениям параметра SDNN, рост которого отмечен в основной группе и снижение - в контрольной. Снижение мощности спектра в обеих группах, по всей видимости, является следствием снижения психологического и физического стресса на последнем этапе исследования. В основной группе произошло снижение соотношения длинноволновой и коротковолновой (HF) составляющей спектра в третьем измерении, хотя его значение и не вышло на нормальный уровень, тогда как в контрольной группе наблюдалось нарастание симпатических влияний, проявляющееся в росте значения этого параметра. Изменилась структура спектра. В основной группе произошло увеличение HF при снижении LF- и VLF-составляющих, тогда как в контрольной отмечался рост LF- и VLF-части при снижении HF спектра. Таким образом, в основной группе снизилось влияние надсегментарного отдела вегетативной регуляции, тогда как в контрольной произошел его рост. По данным вариационной пульсометрии вычисляется ряд производных показателей, среди которых наиболее употребителен индекс напряжения регуляторных систем (ИН), который отражает степень централизации управления ритмом сердца и характеризует в основном активность симпатического отдела вегетативной нервной системы. В каждой из групп по этапам исследования выявляется, что средние значения ИН имеют разную направленность. Так, контрольная группа имела изначально более высокий показатель ИН, который увеличился ко второму, не изменился к третьему измерению и составлял 200-230 у. е., что соответствует верхней границе нормы [10] и свидетельствует о постепенном нарастании выраженности стресса в контрольной группе [1, 2]. 33 Экологическая физиология Экология человека 2013.05 В основной группе тенденция противоположная - исходные значения выше последующих. Индекс напряжения изменялся от 178 у. е. в фоновом измерении до 90-92 у. е. на последующих этапах исследования. Эти величины находятся в пределах нормы для взрослых [9]. Наиболее чувствительными в диагностическом плане показателями электроэнцефалограммы (ЭЭГ) оказались диапазоны дельта и тета. Причем наиболее значимые различия касались максимальных амплитуд, повышение которых во втором измерении свидетельствовало об утомлении всех испытуемых [6]. Снижение амплитуд в этих диапазонах после проведения реабилитационных мероприятий можно расценивать как положительное влияние на восстановительные процессы ингаляций ксенон-кислородной газовой смесью и эмоциональный фон у испытуемых основной группы. В контрольной группе к концу исследований изменений практически не произошло. Снижение индекса тета-активности в основной группе при отсутствии какой-либо его динамики в контрольной также можно расценивать как снижение эмоциональной возбудимости испытуемых при воздействии ксеноном. Кроме того, повышение индекса альфа-активности в основной группе свидетельствовало о нормализации процессов возбуждения и торможения. В контрольной группе индекс альфа-активности снижался. Обсуждение результатов Как следует из материалов выполненного исследования, в результате профессиональной деятельности операторов подводных технических систем в их организме происходят функциональные изменения, характеризующиеся ростом личностной тревожности, ухудшением самочувствия, снижением подвижности и ослаблением нервных процессов, смещением их баланса в сторону преобладания тормозных процессов. Изменяется баланс регуляции деятельности сердечно-сосудистой системы со сдвигом в сторону длинноволновой составляющей и с переходом на более высокие уровни регуляции. Повысились максимальные амплитуды дельта- и тета-волн мозговой активности. Совокупность этих изменений можно рассматривать как развитие утомления [2, 5, 8, 10, 13]. После проведенных коррекционных мероприятий помимо улучшения самочувствия операторов, снижения уровня тревожности, улучшения эмоционального фона произошли и объективные изменения функционального состояния их организма - увеличилась подвижность нервных процессов, более выраженными стали парасимпатические влияния, снизилось влияние надсегментарного отдела вегетативной регуляции, показатели ЭЭГ свидетельствовали о снижении эмоциональной возбудимости, нормализации процессов возбуждения и торможения в ЦНС. В группе, где коррекционные мероприятия не проводились, улучшения функционального состояния за тот же временной промежуток не отмечено. Курсовое применение ингаляций ксенон-кисло-родной газовой смесью в терапевтической дозе способствует более быстрому и эффективному восстановлению функционального состояния и работоспособности операторов подводных технических систем в послепоходовом периоде, что позволяет рекомендовать ее для использования в системе медицинской реабилитации лиц с напряженной операторской деятельностью по окончании рабочего цикла. Список литератур

About the authors

I A Bloschinskiy

Training Centerfor the Defense Ministry of the Russian Federation, Saint Petersburg, Russia

E A Galushkina

Training Centerfor the Defense Ministry of the Russian Federation, Saint Petersburg, Russia

A N Kirillov

Training Centerfor the Defense Ministry of the Russian Federation, Saint Petersburg, Russia

Email: ank281078@gmail.com

N L Nabokov

Training Centerfor the Defense Ministry of the Russian Federation, Saint Petersburg, Russia

D Yu Rogovanov

Training Centerfor the Defense Ministry of the Russian Federation, Saint Petersburg, Russia

References

Supplementary files